2019-2020年高三物理二輪復習 第一部分 診斷卷（二十）專題六 選考模塊 第三講 碰撞與動量守恒 近代物理初步.doc

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1．(xx全國卷Ⅰ) (1)在某次光電效應實驗中，得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率ν的關系如圖1所示。若該直線的斜率和截距分別為k和b，電子電荷量的絕對值為e，則普朗克常量可表示為__________，所用材料的逸出功可表示為________。 2019-2020年高三物理二輪復習 第一部分 診斷卷（二十）專題六 選考模塊 第三講 碰撞與動量守恒 近代物理初步 (2)如圖2，在足夠長的光滑水平面上，物體A、B、C位于同一直線上，A位于B、C之間。A的質量為m，B、C的質量都為M，三者均處于靜止狀態(tài)。現使A以某一速度向右運動，求m和M之間應滿足什么條件，才能使A只與B、C各發(fā)生一次碰撞。設物體間的碰撞都是彈性的。 圖2 2．(xx山東高考)(1)14C發(fā)生放射性衰變成為14N，半衰期約5 700年。已知植物存活期間，其體內14C與12C的比例不變；生命活動結束后，14C的比例持續(xù)減小?，F通過測量得知，某古木樣品中14C的比例正好是現代植物所制樣品的二分之一。下列說法正確的是________。(雙選，填正確答案標號) a．該古木的年代距今約5 700年 b．12C、13C、14C具有相同的中子數 c．14C衰變?yōu)?4N的過程中放出β射線 d．增加樣品測量環(huán)境的壓強將加速14C的衰變 (2)如圖3，三個質量相同的滑塊A、B、C，間隔相等地靜置于同一水平直軌道上。現給滑塊A向右的初速度v0，一段時間后A與B發(fā)生碰撞，碰后A、B分別以v0、v0的速度向右運動，B再與C發(fā)生碰撞，碰后B、C粘在一起向右運動?；瑝KA、B與軌道間的動摩擦因數為同一恒定值。兩次碰撞時間均極短。求B、C碰后瞬間共同速度的大小。 圖3 3．(xx全國卷Ⅱ)(1)實物粒子和光都具有波粒二象性。下列事實中突出體現波動性的是________。 A．電子束通過雙縫實驗裝置后可以形成干涉圖樣 B．β射線在云室中穿過會留下清晰的徑跡 C．人們利用慢中子衍射來研究晶體的結構 D．人們利用電子顯微鏡觀測物質的微觀結構 E．光電效應實驗中，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關，與入射光的強度無關 (2)兩滑塊a、b沿水平面上同一條直線運動，并發(fā)生碰撞；碰撞后兩者粘在一起運動；經過一段時間后，從光滑路段進入粗糙路段。兩者的位置x隨時間t變化的圖像如圖4所示。求： 圖4 (ⅰ)滑塊a、b的質量之比； (ⅱ)整個運動過程中，兩滑塊克服摩擦力做的功與因碰撞而損失的機械能之比。 4．(1)下列說法正確的是________。 A．比結合能越大，原子中核子結合的越牢固，原子核越穩(wěn)定 B．黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關 C．放射性元素的半衰期與原子所處的化學狀態(tài)和外部條件有關 D．大量處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時，最多可產生4種不同頻率的光子 (2)用頻率均為ν但強度不同的甲、乙兩種光做光電效應實驗，發(fā)現光電流與電壓的關系如圖5所示，由圖可知，______(選填“甲”或“乙”)光的強度大。已知普朗克常量為h，被照射金屬的逸出功為W0，則光電子的最大初動能為________。 圖5 (3)1926年美國波士頓的內科醫(yī)生盧姆加特等首次應用放射性氡研究人體動、靜脈血管床之間的循環(huán)時間，被譽為“臨床核醫(yī)學之父”。氡的放射性同位素有27種，其中最常用的是Rn。Rn經過m次α衰變和n次β衰變后變成穩(wěn)定的Pb。 ①求m、n的值； ②一個靜止的氡核(Rn)放出一個α粒子后變成釙核(Po)。已知釙核的速率v＝1106 m/s，求α粒子的速率。 5．(xx鄭州高三檢測)(1)關于近代物理學，下列說法正確的是________。 A．α射線、β射線和γ射線是三種波長不同的電磁波 B．一群處于n＝4能級的氫原子向低能級躍遷時能輻射出6種不同頻率的光 C．重核裂變過程生成中等質量的核，反應前后質量數守恒，但質量一定減少 D．10個放射性元素的原子核在經一個半衰期后，一定有5個原子核發(fā)生衰變 E．光電效應和康普頓效應的實驗都表明光具有粒子性 (2)如圖6所示，質量為m＝245 g的物塊(可視為質點)放在質量為M＝0.5 kg 的木板左端，足夠長的木板靜止在光滑水平面上，物塊與木板間的動摩擦因數為μ＝0.4。質量為m0＝5 g的子彈以速度v0＝300 m/s沿水平方向射入物塊并留在其中(時間極短)，g取10 m/s2。子彈射入后，求： 圖6 (ⅰ)物塊相對木板滑行的時間； (ⅱ)物塊相對木板滑行的位移。 6．(xx淄博一模)(1)已知氘核的比結合能是1.09 Mev，氚核的比結合能是2.78 Mev；氦核的比結合能是7.03 Mev。在某次核反應中，1個氘核和1個氚核結合生成1個氦核，則下列說法中正確的是________。(雙選，填正確答案標號) A．這是一個裂變反應 B．核反應方程式為H＋H→He＋n C．核反應過程中釋放的核能是17.6 Mev D．目前核電站都采用上述核反應發(fā)電 (2)如圖7所示，AOB是光滑水平軌道，BC是半徑為R的光滑的固定圓弧軌道，兩軌道恰好相切于B點。質量為M的小木塊靜止在O點，一顆質量為m的子彈以某一初速度水平向右射入小木塊內，并留在其中和小木塊一起運動，且恰能到達圓弧軌道的最高點C(木塊和子彈均看成質點)。 圖7 ①求子彈射入木塊前的速度。 ②若每當小木塊返回到O點或停止在O點時，立即有一顆相同的子彈射入小木塊，并留在其中，則當第9顆子彈射入小木塊后，小木塊沿圓弧軌道能上升的最大高度為多少？ 答 案 1．解析：(1)根據光電效應方程Ekm＝hν－W0及Ekm＝eUc得Uc＝－，故＝k，b＝－，得h＝ek，W0＝－eb。 (2)A向右運動與C發(fā)生第一次碰撞，碰撞過程中，系統(tǒng)的動量守恒、機械能守恒。設速度方向向右為正，開始時A的速度為v0，第一次碰撞后C的速度為vC1，A的速度為vA1。由動量守恒定律和機械能守恒定律得 mv0＝mvA1＋MvC1① mv02＝mvA12＋MvC12② 聯立①②式得 vA1＝ v0③ vC1＝ v0④ 如果m＞M，第一次碰撞后，A與C速度同向，且A的速度小于C的速度，不可能與B發(fā)生碰撞；如果m＝M，第一次碰撞后，A停止，C以A碰前的速度向右運動，A不可能與B發(fā)生碰撞；所以只需考慮m＜M的情況。 第一次碰撞后，A反向運動與B發(fā)生碰撞。設與B發(fā)生碰撞后，A的速度為vA2，B的速度為vB1，同樣有 vA2＝ vA1＝2v0⑤ 根據題意，要求A只與B、C各發(fā)生一次碰撞，應有 vA2≤vC1⑥ 聯立④⑤⑥式得 m2＋4mM－M 2≥0⑦ 解得m≥(－2)M⑧ 另一解m≤－(＋2)M舍去。 所以，m和M應滿足的條件為 (－2)M≤m＜M。⑨ 答案：(1)ek?。璭b　(2)(－2)M≤m＜M 2．解析：(1)古木樣品中14C的比例是現代植物所制樣品的二分之一，根據半衰期的定義知該古木的年代距今約5 700年，選項a正確。同位素具有相同的質子數，不同的中子數，選項b錯誤。14C的衰變方程為 146C→ 147N＋－10e，所以此衰變過程放出β射線，選項c正確。放射性元素的半衰期與核內部自身因素有關，與原子所處的化學狀態(tài)和外部條件無關，選項d錯誤。 (2)設滑塊質量為m，A與B碰撞前A的速度為vA，由題意知，碰撞后A的速度vA′＝v0，B的速度vB＝v0，由動量守恒定律得 mvA＝mvA′＋mvB① 設碰撞前A克服軌道阻力所做的功為WA，由功能關系得WA＝mv02－mvA2② 設B與C碰撞前B的速度為vB′，B克服軌道阻力所做的功為WB，由功能關系得WB＝mvB2－mvB′2③ 據題意可知 WA＝WB④ 設B、C碰撞后瞬間共同速度的大小為v，由動量守恒定律得 mvB′＝2mv⑤ 聯立①②③④⑤式，代入數據得v＝v0。⑥ 答案：(1)ac　(2)v0 3．解析：(1)電子束具有波動性，通過雙縫實驗裝置后可以形成干涉圖樣，選項A正確。β射線在云室中高速運動時，徑跡又細又直，表現出粒子性，選項B錯誤。人們利用慢中子衍射來研究晶體的結構，體現出波動性，選項C正確。電子顯微鏡是利用電子束工作的，體現了波動性，選項D正確。光電效應實驗，體現的是波的粒子性，選項E錯誤。 (2)(ⅰ)設a、b的質量分別為m1、m2，a、b碰撞前的速度為v1、v2。由題給圖像得v1＝－2 m/s① v2＝1 m/s② a、b發(fā)生完全非彈性碰撞，碰撞后兩滑塊的共同速度為v。由題給圖像得 v＝ m/s③ 由動量守恒定律得 m1v1＋m2v2＝(m1＋m2)v④ 聯立①②③④式得 m1∶m2＝1∶8⑤ (ⅱ)由能量守恒得，兩滑塊因碰撞而損失的機械能為 ΔE＝m1v12＋m2v22－(m1＋m2)v2⑥ 由圖像可知，兩滑塊最后停止運動。由動能定理得，兩滑塊克服摩擦力所做的功為 W＝(m1＋m2)v2⑦ 聯立⑥⑦式，并代入題給數據得 W∶ΔE＝1∶2。⑧ 答案：(1)ACD　(2)(ⅰ)1∶8　(ⅱ)1∶2 4．解析：(1)由原子核結合能曲線圖可知：比結合能越大，原子中核子結合的越牢固，原子核越穩(wěn)定，A正確；無論是否考慮能量量子化，我們都發(fā)現黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體溫度有關，B正確；放射性元素的半衰期與本身原子核內部結構有關，與外界因素無關，所以C的敘述錯誤；大量處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時，最多可產生N＝＝＝6種不同頻率的光子，D錯誤。 (2)根據光的強度與電流成正比，由圖就可知道：甲的光的強度大；由愛因斯坦的光電效應方程可得：hν＝Em＋W0→Em＝hν－W0。 (3)①4m＝222－206，m＝4 86＝82＋2m－n，n＝4 ②由動量守恒定律得：mαvα－mPov＝0 vα＝5.45107 m/s。 答案：(1)AB　(2)甲　hν－W0　(3)①4　4?、?.45107 m/s 5．解析：(1)γ射線是電磁波，而α射線、β射線不是電磁波，故A錯誤；根據數學組合C42＝6，故B正確；核子結合成原子核時一定有質量虧損，釋放出能量，故C正確；半衰期是大量原子核顯現出來的統(tǒng)計規(guī)律，對少量的原子核沒有意義，故D錯誤；光電效應和康普頓效應揭示了光具有粒子性，故E正確。 (2)(ⅰ)子彈打入木塊過程，由動量守恒定律得： m0v0＝(m0＋m)v1 木塊在木板上滑動過程，由動量守恒定律得： (m0＋m)v1＝(m0＋m＋M)v2 對子彈木塊整體，由動量定理得： －μ(m0＋m)gt＝(m0＋m)(v2－v1) 聯立解得物體相對小車的滑行時間：t＝＝1 s。 (ⅱ)子彈射入木塊后，由子彈木塊和木板組成的系統(tǒng)，由能量守恒定律得：μ(m0＋m)gd＝(m0＋m)v12－(m0＋m＋M)v22 聯立解得：d＝3 m。 答案：(1)BCE　(2)(ⅰ)1 s　(ⅱ)3 m 6．解析：(1)1個氘核和1個氚核結合生成1個氦核，這是聚變反應，故A錯誤；1個氘核和1個氚核結合生成1個氦核，根據質量數與質子數守恒知同時有一個中子生成，反應方程為H＋H→He＋n，故B正確；根據質能方程ΔE＝Δmc2，得一次聚變釋放出的能量：ΔE＝E2－E1＝7.034 MeV－(2.783＋1.092)MeV＝17.6 MeV，故C正確；目前核電站都采用核裂變發(fā)電，故D錯誤。 (2)①第一顆子彈射入木塊的過程，系統(tǒng)動量守恒，以子彈的初速度方向為正方向，由動量守恒定律得：mv0＝(m＋M)v1 系統(tǒng)由O到C的運動過程中機械能守恒，由機械能守恒定律得：(m＋M)v12＝(m＋M)gR 由以上兩式解得：v0＝。 ②由動量守恒定律可知，第2、4、6…顆子彈射入木塊時，木塊的速度為0，第1、3、5…顆子彈射入后，木塊運動。當第9顆子彈射入木塊時，以子彈初速度方向為正方向， 由動量守恒定律得：mv0＝(9m＋M)v9 設此后木塊沿圓弧上升的最大高度為H，由機械能守恒得： (9m＋M)v92＝(9m＋M)gH 由以上各式可得：H＝2R。 答案：(1)BC　(2)① 　②2R