高考物理通用大二轮专题复习题型冲刺练动量与原子物理中学教育高考-高考.pdf

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1、学习好资料 欢迎下载 第 15题 动量与原子物理(限时：45 分钟)1(2013 新课标 35)(1)一质子束入射到静止靶核2713Al 上，产生如下核反应：p2713Al Xn 式中 p 代表质子，n 代表中子，X 代表核反应产生的新核由反应式可知，新核 X 的质子数为_，中子数为_(2)在粗糙的水平桌面上有两个静止的木块 A和 B，两者相距为 d.现给 A一初速度，使 A与 B 发生弹性正碰，碰撞时间极短当两木块都停止运动后，相距仍然为 d.已知两木块与桌面之间的动摩擦因数均为 ，B 的质量为 A 的 2 倍，重力加速度大小为 g.求 A 的初速度的大小 答案(1)1413(2)285gd

2、 解析(1)由11H2713Al2714X10n，由质量数守恒和电荷数守恒得新核的质子数为 14，中子数为 13.(2)设木块 A的初速度为 v0，运动距离 d 后速度为 v，A、B 碰后的速度分别为 v1、v2，运动的距离分别为 x1、x2.由于 A、B 发生弹性正碰的时间极短，所以碰撞前后动量守恒、动能守恒，有 mAvmAv1mBv2 12mAv212mAv2112mBv22 联立解得 v1mAmBmAmBv13v v22mAmAmBv23v A、B 与地面的动摩擦因数均为 ，由牛顿第二定律得 mg ma 所以 A、B 的加速度大小均为 ag A、B 均做匀减速直线运动 对 A木块有碰前

3、v2v202ad 碰后 A木块反向做匀减速运动 0v212ax1 学习好资料 欢迎下载 对 B 木块有 0v222ax2 由题意知 x1x2d 联立得 v185gd 将上式带入解得 v0285gd 2(2013 山东 38)(1)恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应，当温度达到108K 时，可以发生“氦燃烧”完成“氦燃烧”的核反应方程：42He_84Be.84Be 是一种不稳定的粒子，其半衰期为 2.61016s一定质量的84Be，经 7.81016s后所剩84Be 占开始时的_(2)如图 1 所示，光滑水平轨道上放置长板 A(上表面粗糙)和滑块 C，滑块 B 置于 A 的左端，三

4、者质量分别为 mA2kg、mB1kg、mC2kg.开始时 C 静止 A、B 一起以 v05m/s的速度匀速向右运动，A与 C 发生碰撞(时间极短)后 C 向右运动，经过一段时间，A、B再次达到共同速度一起向右运动，且恰好不再与 C 发生碰撞求 A 与 C 碰撞后瞬间 A的速度大小 图 1 答案(1)42He(或 )18(或 12.5%)(2)2m/s 解析(2)因碰撞时间极短，A与 C 碰撞过程动量守恒，设碰后瞬间 A的速度为 vA，C 的速度为 vC，以向右为正方向，由动量守恒定律得 mAv0mAvAmCvC A与 B 在摩擦力作用下达到共同速度，设共同速度为 vAB，由动量守恒定律得 mA

5、vAmBv0(mAmB)vAB A与 B 达到共同速度后恰好不再与 C 碰撞，应满足 vABvC 联立式，代入数据得 vA2m/s 3(1)如图 2 所示为氢原子的部分能级示意图，若用大量能量为 12.1eV 的电子轰击一群处于子代表中子代表核反应产生的新核由反应式可知新核的质子数为中子数为在粗糙的水平桌面上有两个静止的木块和两者相距为现给一初速度使与发生弹性正碰碰撞时间极短当两木块都停止运动后相距仍然为已知两木块与桌面之间的的质子数为中子数为设木块的初速度为运动距离后速度为碰后的速度分别为运动的距离分别为由于发生弹性正碰的时间极短所以碰撞前后动量守恒动能守恒有立解得与地面的动摩擦因数均为由牛

6、顿第二定律得所以的加速度大小均为式带入解得山东恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应当温度达到时可以发生氦燃烧完成氦燃烧的核反应方程是一种不稳定的粒子其半衰期为一定质量的经后所剩占开始时的如图所示光滑水平轨道上放置长板上表面学习好资料 欢迎下载 基态的氢原子，氢原子跃迁到激发态后，向低能级跃迁的过程中辐射出波长不同的光子，其中波长最长的光子的能量是_eV；这种光子_(填“能”或“不能”)使逸出功为 2.5eV 的某金属发生光电效应 图 2(2)如图 3 所示，质量分别是 m12m2的两个大小相同的弹性小球，用轻绳紧紧地捆在一起，以速度 v02m/s 沿足够长的光滑水平面做直线运动某一

7、时刻绳子突然断开，断开后 m1、m2两小球动量分别为 p11 kg m/s、p25kg m/s，求：图 3 从两小球刚分离时刻开始计时，经时间 t2s 两球之间的距离；两弹性小球释放出的总弹性势能 答案(1)1.89 不能(2)9m6.75J 解析(1)根据题意可知，当大量电子轰击氢原子后，原子会跃迁到 n3 能级，故当原子向低能级自发跃迁时，会放出三种频率的光子，其中频率最低、波长最长的光子的能量为 3.40eV1.51eV1.89eV，因为低于 2.5eV，故不能发生光电效应(2)由动量守恒定律得 3m2v0p1p2 又由于 p1m1v1 p2m2v2 联立解得 m21kg，v10.5m/

8、s，v25 m/s 则经过 2s 两球之间的距离 x 为 xv2tv1t 联立解得 x9m 设两个弹性小球释放出的总弹性势能为 Ep 由能量守恒定律得：子代表中子代表核反应产生的新核由反应式可知新核的质子数为中子数为在粗糙的水平桌面上有两个静止的木块和两者相距为现给一初速度使与发生弹性正碰碰撞时间极短当两木块都停止运动后相距仍然为已知两木块与桌面之间的的质子数为中子数为设木块的初速度为运动距离后速度为碰后的速度分别为运动的距离分别为由于发生弹性正碰的时间极短所以碰撞前后动量守恒动能守恒有立解得与地面的动摩擦因数均为由牛顿第二定律得所以的加速度大小均为式带入解得山东恒星向外辐射的能量来自于其内部

9、发生的各种热核反应当温度达到时可以发生氦燃烧完成氦燃烧的核反应方程是一种不稳定的粒子其半衰期为一定质量的经后所剩占开始时的如图所示光滑水平轨道上放置长板上表面学习好资料 欢迎下载 Ep123m2v20122m2v2112m2v22 联立解得 Ep6.75J 4(1)下列说法正确的是()A氡的半衰期为 3.8 天，若取 4 个氡原子核，经 7.6 天后就一定剩下 1 个原子核了 B原子核内的中子转化成一个质子和一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是 粒子，这就是 衰变的实质 C光子的能量由光的频率所决定 D只要有核反应发生，就一定会释放出核能 E按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道

10、跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，电势能增大，原子的总能量不变(2)如图 4 所示，一辆质量为 M6kg 的平板小车停靠在墙角处，地面水平且光滑，墙与地面垂直 一质量为 m2kg 的小铁块(可视为质点)放在平板小车最右端，平板小车上表面水平且与小铁块之间的动摩擦因数 0.45，平板小车的长度 L1m现给铁块一个v05m/s 的初速度使之向左运动，与竖直墙壁发生弹性碰撞后向右运动，碰撞过程中无能量损失，求小铁块在平板小车上运动的过程中系统损失的机械能(g 取 10 m/s2)图 4 答案(1)BC (2)18J 解析(1)半衰期是大量原子衰变时所表现出的统计规律，对少量原子核没有意义，A

11、错；衰变的实质是指原子核内的中子转化成质子后释放出电子的过程，B 正确；根据光子能量计算公式 h 可知光子的能量由光的频率决定，C 正确；只有存在质量亏损的核反应(核反应过程比结合能下降)才会释放核能，D 错；按照玻尔理论，氢原子的核外电子吸收光子向高能级跃迁时，核外电子的轨道半径增大，电子运动的动能减小，系统势能增加，总能量增加，E 错(2)设铁块向左运动到达竖直墙壁时的速度为 v1，根据动能定理得 mgL 12mv2112mv20 解得 v14m/s 子代表中子代表核反应产生的新核由反应式可知新核的质子数为中子数为在粗糙的水平桌面上有两个静止的木块和两者相距为现给一初速度使与发生弹性正碰碰

12、撞时间极短当两木块都停止运动后相距仍然为已知两木块与桌面之间的的质子数为中子数为设木块的初速度为运动距离后速度为碰后的速度分别为运动的距离分别为由于发生弹性正碰的时间极短所以碰撞前后动量守恒动能守恒有立解得与地面的动摩擦因数均为由牛顿第二定律得所以的加速度大小均为式带入解得山东恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应当温度达到时可以发生氦燃烧完成氦燃烧的核反应方程是一种不稳定的粒子其半衰期为一定质量的经后所剩占开始时的如图所示光滑水平轨道上放置长板上表面学习好资料 欢迎下载 假设发生弹性碰撞后小铁块最终和平板小车达到的共同速度为 v2，根据动量守恒定律得mv1(Mm)v2 解得 v21

13、m/s 设小铁块运动的位移为 x 时与平板小车达到共同速度，则根据功能关系得 mgx 12(Mm)v2212mv21 解得 x43m 由于 xL 说明铁块在没有与平板小车达到共同速度时就滑出平板小车 所以小铁块在平板小车上运动的过程中系统损失的机械能为 E2mgL 18J 5(1)某种金属发生光电效应时，逸出的光电子的最大初动能与入射光频率的关系如图 5 所示，则该金属的极限频率为_若用频率为 的单色光照射该金属，有光电子从金属表面逸出，逸出的光电子的最大初动能为_(普朗克常量为 h)图 5(2)如图 6 所示，质量为 3kg 的木箱静止在光滑的水平面上，木箱内粗糙的底板正中央放着一个质量为1

14、kg 的小木块，小木块可视为质点 现使木箱和小木块同时获得大小为2m/s的方向相反的水平速度，小木块与木箱每次碰撞过程中机械能损失 0.4J，小木块最终停在木箱正中央 已知小木块与木箱底板间的动摩擦因数为 0.3，木箱内底板长为 0.2m 求：图 6 木箱的最终速度的大小；小木块与木箱碰撞的次数 答案(1)Whh W(2)1m/s6 解析(1)根据光电效应方程 Ekmh W 可知，Ekm图象的纵截距为逸出功，由 hcW，解得金属的极限频率 cWh，用频率为 的光照射时光电子的最大初动能为 h W.子代表中子代表核反应产生的新核由反应式可知新核的质子数为中子数为在粗糙的水平桌面上有两个静止的木块

15、和两者相距为现给一初速度使与发生弹性正碰碰撞时间极短当两木块都停止运动后相距仍然为已知两木块与桌面之间的的质子数为中子数为设木块的初速度为运动距离后速度为碰后的速度分别为运动的距离分别为由于发生弹性正碰的时间极短所以碰撞前后动量守恒动能守恒有立解得与地面的动摩擦因数均为由牛顿第二定律得所以的加速度大小均为式带入解得山东恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应当温度达到时可以发生氦燃烧完成氦燃烧的核反应方程是一种不稳定的粒子其半衰期为一定质量的经后所剩占开始时的如图所示光滑水平轨道上放置长板上表面学习好资料 欢迎下载(2)设最终速度为 v共，由动量守恒定律得(Mm)v(Mm)v共 v共1

16、m/s 整个过程损失的机械能 E12(mM)v212(mM)v2共 令碰撞次数为 n，木箱底板长为 L n(mgL 0.4J)E 解得 n6 6(1)下列说法中正确的是()A在关于物质波的表达式 h 和 ph中，能量 和动量 p 是描述物质的粒子性的重要物理量，波长 或频率 是描述物质的波动性的典型物理量 B光电效应既显示了光的粒子性，又显示了光的波动性 C天然放射现象的发现，揭示了原子核有复杂结构 D 射线是波长很短的电磁波，它的穿透能力比 射线要强 E一个氘核(21H)与一个氚核(31H)聚变生成一个氦核(42He)的同时，放出一个质子(2)如图 7 所示，在光滑水平面上，质量为 m 的小

17、球 B 连接着一个轻质弹簧，弹簧与小球均处于静止状态质量为 2m 的小球 A以大小为 v0的水平速度向右运动，接触弹簧后逐渐压缩弹簧并使 B 运动，经过一段时间，A与弹簧分离求：图 7 当弹簧压缩至最短时，弹簧的弹性势能 Ep为多大；若开始时，在 B 球的右侧某位置固定一块挡板，在 A与弹簧未分离前使 B 球与挡板发生碰撞，并在碰撞后立即将挡板撤走设 B 球与挡板碰撞时间极短，碰后 B 球的速度大小不变，但方向与原来相反欲使此后弹簧被压缩到最短时弹簧的弹性势能能达到第问中 Ep的 3 倍，必须使两球在速度达到多大时与挡板发生碰撞 答案(1)ACD (2)13mv20A球速度为v02，B 球速度

18、为 v0 解析(1)光电效应现象表明光具有粒子性，选项 B 错误；一个氘核和一个氚核聚变成一个氦核时放出一个中子，选项 E 错误故本题答案为 A、C、D.子代表中子代表核反应产生的新核由反应式可知新核的质子数为中子数为在粗糙的水平桌面上有两个静止的木块和两者相距为现给一初速度使与发生弹性正碰碰撞时间极短当两木块都停止运动后相距仍然为已知两木块与桌面之间的的质子数为中子数为设木块的初速度为运动距离后速度为碰后的速度分别为运动的距离分别为由于发生弹性正碰的时间极短所以碰撞前后动量守恒动能守恒有立解得与地面的动摩擦因数均为由牛顿第二定律得所以的加速度大小均为式带入解得山东恒星向外辐射的能量来自于其内

19、部发生的各种热核反应当温度达到时可以发生氦燃烧完成氦燃烧的核反应方程是一种不稳定的粒子其半衰期为一定质量的经后所剩占开始时的如图所示光滑水平轨道上放置长板上表面学习好资料 欢迎下载(2)设弹簧压缩至最短时，A、B 速度均为 v，选取向右为正方向，根据动量守恒定律有 2mv0(2mm)v 解得 v23v0 根据机械能守恒定律有 122mv20Ep12(2mm)v2 Ep13mv20 弹簧被压缩到最短时弹簧的弹性势能能达到第问中 Ep的 3 倍，即 Ep313mv20mv20 此时小球 A、B 的总动能 Ek122mv20Ep0 故小球 A、B 的总动量为 0，B 球与挡板碰撞前瞬间两球动量等大

20、设 B 球与挡板碰撞时，A球速度为 v1，B 球速度为 v2(均向右)2mv1mv2 根据动量守恒定律有 2mv02mv1mv2 可得 v112v0，v2v0 7(1)在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到 n2 能级发出的谱线属于巴耳末系若一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有两条属于巴耳末系，则这群氢原子自发跃迁时最多可能发出不同频率的谱线的条数为()A2B5C4D6(2)如图 8 所示，光滑的水平面上有两块相同的长木板 A 和 B，长均为 l0.5m，在 B 的右端有一个可以看做质点的小铁块 C，三者的质量都为 m，C 与 A、B 间的动摩擦因数都为 .现在 A以速度 v06m/s 向右运动

21、并与 B 相碰，撞击时间极短，碰后 A、B 粘在一起运动，而 C 可以在 A、B上滑动，问：如果 0.5，则 C 会不会掉落地面？(g10 m/s2)图 8 子代表中子代表核反应产生的新核由反应式可知新核的质子数为中子数为在粗糙的水平桌面上有两个静止的木块和两者相距为现给一初速度使与发生弹性正碰碰撞时间极短当两木块都停止运动后相距仍然为已知两木块与桌面之间的的质子数为中子数为设木块的初速度为运动距离后速度为碰后的速度分别为运动的距离分别为由于发生弹性正碰的时间极短所以碰撞前后动量守恒动能守恒有立解得与地面的动摩擦因数均为由牛顿第二定律得所以的加速度大小均为式带入解得山东恒星向外辐射的能量来自于

22、其内部发生的各种热核反应当温度达到时可以发生氦燃烧完成氦燃烧的核反应方程是一种不稳定的粒子其半衰期为一定质量的经后所剩占开始时的如图所示光滑水平轨道上放置长板上表面学习好资料 欢迎下载 答案(1)D(2)不会 解析(1)由题意知，这群氢原子的核外电子的最高能级为第 4 能级，从第 4 能级跃迁到基态的过程中可能发出 6 种不同频率的光子，D 正确(2)设 A、B 碰撞后速度均为 v1，若 C 不掉落地面，A、B、C 相对静止时速度为 v2，C 在AB上滑行的距离为 s，取向右为正方向，由动量守恒定律得 mv02mv1 v13m/s mv03mv2 v22m/s 由能量守恒定律得122mv211

23、23mv22mgs 解得 s0.6m 因为 s2l 所以 C 不会掉落地面 子代表中子代表核反应产生的新核由反应式可知新核的质子数为中子数为在粗糙的水平桌面上有两个静止的木块和两者相距为现给一初速度使与发生弹性正碰碰撞时间极短当两木块都停止运动后相距仍然为已知两木块与桌面之间的的质子数为中子数为设木块的初速度为运动距离后速度为碰后的速度分别为运动的距离分别为由于发生弹性正碰的时间极短所以碰撞前后动量守恒动能守恒有立解得与地面的动摩擦因数均为由牛顿第二定律得所以的加速度大小均为式带入解得山东恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应当温度达到时可以发生氦燃烧完成氦燃烧的核反应方程是一种不稳定的粒子其半衰期为一定质量的经后所剩占开始时的如图所示光滑水平轨道上放置长板上表面