当前位置:首页 >> 高三理化生 >> 【优化方案】2015届高考物理二轮复习综合讲义:专题十四+碰撞与动量守恒 近代物理初步导学导练,含详解

【优化方案】2015届高考物理二轮复习综合讲义:专题十四+碰撞与动量守恒 近代物理初步导学导练,含详解


碰撞与动量守恒 近代物理初步 2015 高考导航 热点视角 本讲考查的重点和热点:①动量守恒定律 及其应用;②原子的能级跃迁;③原子核 的衰变规律;④核反应方程的书写;⑤质 量亏损和核能的计算;⑥三种射线的特点 及应用; ⑦光电效应问题的规律及应用等. 备考对策 由于本讲涉及的知识点多, 且与科技相关, 题目新颖,但难度不大,因此,备考中应 加强对基本概念和规律的理解,抓住动量 守恒定律和原子核反应两条主线,注意综 合题目的分析思路、强化典题的训练.

一、动量守恒定律 1.动量守恒的条件 (1)系统不受外力或系统所受合外力为零. (2)系统所受的合外力虽不为零,但比系统内力小得多,可以忽略不计,如碰撞问题中的摩 擦力,爆炸过程中的重力等. (3)系统某一方向不受外力或所受外力的矢量和为零,或外力远小于内力,则系统在该方向 动量守恒. 2.三种表达式 (1)p=p′. (2)m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′. (3)Δp1=-Δp2. 3.碰撞的种类及特点 种类 特点 弹性碰撞 非弹性碰撞 完全非弹性碰撞 (1)动量守恒 (1)动量守恒 (2)碰撞前后总动能相等 (2)动能有损失

(1)碰后两物体合为一体 (2)动量守恒 (3)动能损失最大

二、光电效应及其方程 1.光电效应的规律 (1)任何一种金属都有一个极限频率,入射光的频率必须大于此频率,才能产生光电效应. (2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关,只随入射光的频率增大而增大. - (3)入射光照射到金属板上时,光电子的发射几乎是瞬时的,一般不大于 10 9 s. (4)当入射光的频率大于极限频率时,光电流的强度与入射光的强度成正比. 2.光电效应方程 (1)表达式:hν=Ek+W0 或 Ek=hν-W0. (2)物理意义:金属中的电子吸收一个光子获得的能量是 hν,这些能量的一部分用来克服金 属的逸出功,剩下的表现为逸出后电子的最大初动能. 三、能级跃迁 1.玻尔理论 (1)轨道量子化:核外电子只能在一些分立的轨道上运动 rn=n2r1(n=1,2,3?). (2)能量量子化:原子只能处于一系列不连续的能量状态

E1 En= 2 (n=1,2,3?). n (3)吸收或辐射能量量子化 原子在两个能级之间跃迁时只能吸收或发射一定频率的光子, 该光子的能量由前后两个能级 的能量差决定,即 hν=Em-En. 2.氢原子能级 能级图如图所示

3.跃迁分析 (1)自发跃迁:高能级→低能级,释放能量. (2)受激跃迁:低能级→高能级,吸收能量. ①光照(吸收光子):光子的能量等于能级差 hν=ΔE. ②碰撞、加热等:只要入射粒子能量大于或等于能级差即可.E 外≥ΔE. ③大于电离能的光子可被吸收将原子电离. (3)一群氢原子处于量子数为 n 的激发态时,可能辐射出光谱线条数:N=C2 n. 四、原子核的衰变、核能 1.原子核的衰变 衰变类型 α 衰变 β 衰变 A A-4 4 A A 0 衰变方程 X → Y + He X → - Z Z 2 2 Z Z+1Y+-1e 1 个中子转化为 1 个 2 个质子和 2 个中子结合成一个整体射出 质子和 1 个电子 衰变实质 1 1 4 1 1 0 21H+20n→2He 0n→1H+-1e 衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒 2.α 射线、β 射线、γ 射线之间的区别 名称 α 射线 β 射线 γ 射线 实质 高速氦核流 电子流 高频光子 1 约为光 速度 约为光速的 光速 10 速的 99% 电离作用 很强 较弱 很弱 贯穿能力 很弱 较强 最强 3.核反应方程、核能 (1)核反应方程遵循的规律:电荷数守恒和质量数守恒. (2)质能方程:一定的能量和一定的质量相联系,物体的总能量和它的质量成正比,即 E= mc2. (3)核能的计算 ①根据爱因斯坦的质能方程,释放的核能 ΔE=Δmc2. ②根据 1 原子质量单位(u)相当于 931.5 MeV 能量,释放的核能 ΔE=Δm×931.5 MeV.Δm 的 单位为原子质量单位.

热点一 动量守恒定律的应用 命题规律: 动量守恒定律是近几年高考中的必考知识点, 高考对此知识点的考查主要以计算 题的形式出现,题目难度中等,考查的题目有以下几种情况: (1)考查两个物体相互作用或碰撞的动量守恒问题. (2)考查三个物体相互作用的动量守恒问题. (3)考查碰撞过程的动量守恒与机械能问题. 1.如图所示,光滑水平面上滑块 A、C 质量均为 m=1 kg,B 质量为 M=3 kg.开始时 A、B 静 止,现将 C 以初速度 v0=2 m/s 的速度滑向 A,与 A 碰后粘在一起向右运动与 B 发生碰撞, 碰后 B 的速度 vB=0.8 m/s,B 与墙发生碰撞后以原速率弹回.(水平面足够长)

(1)求 A 与 C 碰撞后的共同速度大小; (2)分析判断 B 反弹后能否与 AC 再次碰撞? [解析] (1)设 AC 与 B 碰前的速度为 v1,与 B 碰后的速度为 v2,A、C 碰撞过程中动量守恒 有 mv0=2mv1 代入数据得 v1=1 m/s. (2)AC 与 B 碰撞过程动量守恒,有 2mv1=2mv2+MvB 代入数据得:v2=-0.2 m/s vB 大于 v2,故能发生第二次碰撞. [答案] (1)1 m/s (2)能 2.(2014· 贵阳一模)如图所示,用不可伸长的轻质细线将 A、B 两木球(可视为质点)悬 挂起来,A、B 之间的距离 l=3.2 m,其中木球 A 的质量 mA=90 g,木球 B 的质量 mB=100 g. 现用打钉枪将一颗质量为 m0=10 g 的钉子以竖直向上的初速度 v0=100 m/s 打入并且停留在木球 A 中,木球 A 沿细线向上与木球 B 正碰后粘在一起竖直向 上运动,恰好能够达到悬点 O 处.若钉子打入木球和 A、B 两球碰撞的时间都极短, 不计空气阻力,g 取 10 m/s2,求: (1)钉子打入木球 A 的过程中系统损失的机械能; (2)木球 B 到悬点 O 的距离. [解析] (1)规定向上为正方向,设钉子打入木球后的瞬间木球 A 的速度为 v,由动量守恒定 律得: m0v0=(mA+m0)v 1 1 2 根据能量守恒定律可知, 钉子打入木球的过程中系统损失的机械能 ΔE= m0v0 - (mA+m0)v2 2 2 代入数据联立解得:ΔE=45 J. 2 (2)设木球 A 与木球 B 碰撞前瞬间速度大小为 v1,由运动学知识得:v1 -v2=-2gl 解得:v1=6 m/s 设木球 A 与木球 B 碰撞后的速度大小为 v2,根据动量守恒定律有: (mA+m0)v1=(mA+m0+mB)v2 设木球 B 到悬点 O 的距离为 h,由运动学知识得: -v2 2=-2gh 代入数据联立解得:h=0.45 m. [答案] (1)45 J (2)0.45 m 3.(2014· 高考天津卷)如图所示,水平地面上静止放置一辆小车 A,质量 mA=4 kg,上表面光 滑,小车与地面间的摩擦力极小,可以忽略不计.可视为质点的物块 B 置于 A 的最右端,B 的质量 mB=2 kg.现对 A 施加一个水平向右的恒力 F=10 N,A 运动一段时间后,小车左端

固定的挡板与 B 发生碰撞,碰撞时间极短,碰后 A、B 粘合在一起,共同在 F 的作用下继续 运动,碰撞后经时间 t=0.6 s,二者的速度达到 vt=2 m/s.求:

(1)A 开始运动时加速度 a 的大小; (2)A、B 碰撞后瞬间的共同速度 v 的大小; (3)A 的上表面长度 l. [解析] (1)以 A 为研究对象,由牛顿第二定律有 F=mAa① 代入数据解得 a=2.5 m/s2.② (2)对 A、B 碰撞后共同运动 t=0.6 s 的过程,由动量定理得 Ft=(mA+mB)vt-(mA+mB)v③ 代入数据解得 v=1 m/s.④ (3)设 A、B 发生碰撞前,A 的速度为 vA,对 A、B 发生碰撞的过程,由动量守恒定律有 mAvA=(mA+mB)v⑤ A 从开始运动到与 B 发生碰撞前,由动能定理有 1 Fl= mAv2 A⑥ 2 由④⑤⑥式,代入数据解得 l=0.45 m. [答案] (1)2.5 m/s2 (2)1 m/s (3)0.45 m [方法技巧] 应用动量守恒定律解题的步骤 ?1?选取研究系统和研究过程. ?2?分析系统的受力情况,判断系统动量是否守恒. ?3?规定正方向,确定系统的初、末状态的动量的大小和方向. ?4?根据动量守恒定律列方程求解. ?5?对求解的结果加以分析、验证和说明. 热点二 能级跃迁与光电效应 命题规律:该知识点在近几年高考中频繁出现,题型为选择题或填空题.分析近几年的高考 试题,涉及该知识点的命题有以下特点: (1)考查氢原子结构和能级公式. (2)考查光电效应、极限频率等概念. 1.(2014· 高考江苏卷)已知钙和钾的截止频率分别为 7.73×1014 Hz 和 5.44×1014 Hz,在某种 单色光的照射下两种金属均发生光电效应,比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子, 钙逸出的光电子具有较大的( ) A.波长 B.频率 C.能量 D.动量 1 2 [解析] 根据爱因斯坦光电效应方程 mvm =hν-W.由题知 W 钙>W 钾, 所以钙逸出的光电子的 2 h 最大初动能较小. 根据 p= 2mEk及 p= 和 c=λν 知, 钙逸出的光电子的特点是: 动量较小、 λ 波长较长、频率较小.选项 A 正确,选项 B、C、D 错误. [答案] A 2.(2014· 贵阳二模)如图是氢原子的能级图,对于一群处于 n=4 的氢原子, 下列说法中正确的是( ) A.这群氢原子能够吸收任意能量的光子后向更高能级跃迁 B.这群氢原子能够发出 6 种不同频率的光 C.这群氢原子发出的光子中,能量最大为 10.2 eV

D.如果发出的光子中有两种能使某金属产生光电效应,其中一种一定是由 n=3 能级跃迁 到 n=1 能级发出的 E.从 n=4 能级跃迁到 n=3 能级发出的光的波长最长 [解析] 氢原子由低能级向高能级跃迁时只能吸收特定频率的光子,选项 A 错误;处于 n= 2 4 激发态的大量氢原子跃迁时,最多发出的光子种数为 C4 =6,选项 B 正确;这群氢原子发 出的光子中,由 n=4 能级跃迁到 n=1 能级产生的光子能量最大,能量最大为 12.75 eV,选 项 C 错误;如果发出的光子中有两种能使某金属产生光电效应,一定是由 n=4 能级跃迁到 n=1 能级和由 n=3 能级跃迁到 n=1 能级发出的,选项 D 正确;由 n=4 能级跃迁到 n=3 能级产生的光子能量最小,所以频率最小,波长最长,选项 E 正确. [答案] BDE 3.(2014· 高考浙江自选模块)玻尔氢原子模型成功解释了氢原子光谱的实验规律,氢原子能级 图如图所示.当氢原子从 n=4 的能级跃迁到 n=2 的能级时,辐射出频率为________Hz 的 光子.用该频率的光照射逸出功为 2.25 eV 的钾表面,产生的光电子的最大初动能为 - - ________eV.(电子电量 e=1.60×10 19 C,普朗克常量 h=6.63×10 34J· s)

[解析] 氢原子从 n=4 的能级跃迁到 n=2 的能级时,释放出光子的能量为 E=-0.85 eV- (-3.40 eV)=2.55 eV,由 hν=E 解得光子的频率 ν=6.2×1014Hz. 用此光照射逸出功为 2.25 eV 的钾时,由光电效应方程知,产生光电子的最大初动能为 Ek =hν-W=(2.55-2.25) eV=0.30 eV. [答案] 6.2×1014 0.30 [总结提升] 关于原子跃迁要注意以下四方面 n?n-1? ?1?一群氢原子处于量子数为 n 的激发态时,可能辐射的光谱条数 N= . 2 ?2?只有光子能量恰好等于跃迁所需的能量?hν=Em-En?时,光子才被吸收. ?3?“直接跃迁”只能对应一个能级差,发射一种频率的光子.“间接跃迁”能对应多个能级 差,发射多种频率的光子. ?4?入射光子能量大于电离能?hν=E∞-En?时,光子一定能被原子吸收并使之电离,剩余能量 为自由电子的动能.) 热点三 核反应和核能 命题规律: 对核反应及核能的考查在近几年高考中出现的频率较高, 分析近几年的高考试题, 关于涉及该知识点的命题有以下特点: (1)考查三种射线、核反应方程的填写、有关半衰期的计算、有关核能的计算. (2)题型主要以选择题形式出现,难度较低,考查较细. 1.(2014· 高考重庆卷)碘 131 的半衰期约为 8 天,若某药物含有质量为 m 的碘 131,经过 32 天后,该药物中碘 131 的含量大约还有( ) m m A. B. 4 8 m m C. D. 16 32 1?n [解析] 经过 n 个半衰期剩余碘 131 的含量 m′=m? 故 ?2? .因 32 天为碘 131 的 4 个半衰期,

1?4 m 剩余碘 131 含量:m′=m? ?2? =16,选项 C 正确. [答案] C 2.(2014· 高考北京卷)质子、中子和氘核的质量分别为 m1、m2 和 m3,当一个质子和一个中子 结合成氘核时,释放的能量是(c 表示真空中的光速)( ) A.(m1+m2-m3)c B.(m1-m2 -m3)c C.(m1+m2 -m3)c2 D.(m1-m2 -m3)c2 [解析] 由质能方程 ΔE=Δmc2,其中 Δm=m1+m2-m3,可得 ΔE=(m1+m2-m3)c2,选项 C 正确. [答案] C 3.(2014· 青岛模拟)若核实验的核原料是235 92U,则 (1)完成核反应方程式 235 1 90 136 92U+0n→38Sr+ 54Xe+________. (2)已知铀核的质量为 235.043 9 u,中子质量为 1.008 7 u,锶(Sr)核的质量为 89.907 7 u,氙 (Xe)核的质量为 135.907 2 u,1 u 相当于 931.5 MeV 的能量,求一个235 92U 原子核裂变释放的能 量为________MeV. [解析] (1)根据电荷数守恒和质量数守恒可得:101 0n. (2)该反应的质量亏损是: Δm=235.043 9 u+1.008 7 u-89.907 7 u-135.907 2 u-10×1.008 7 u=0.150 7 u 根据爱因斯坦质能方程 ΔE=Δmc2=0.150 7×931.5 MeV=140.4 MeV. [答案] (1)101 (2)140.4 0n [总结提升] ?1?衰变规律的理解,衰变的快慢由原子核内部因素决定,跟原子所处的物理、 化学状态无关;半衰期是统计规律,对个别、少数原子核无意义. ?2?核反应方程的书写 ①核反应过程一般不可逆,所以核反应方程中用“→”表示方向而不能用等号代替. ②核反应方程遵循质量数、电荷数守恒,但核反应前后的总质量一般会发生变化?质量亏损? 且释放出核能. ③核反应的生成物一定要以实验为基础,不能只依据两个守恒规律凭空杜撰出核反应方程.) 动量守恒在核反应中的应用 命题规律: 该类问题不单可以考查动量守恒定律, 还可以综合考查核反应方程的书写及质能 方程等,根据选考题命题“突出重点、兼顾面广、难度不大”的特点,预计核反应中的动量 守恒将成为 2015 年高考的命题热点.

[解析] 反应中产生的质量亏损 Δm=mU-(mTh+mα)=0.005 9 u, 反应中释放的核能 ΔE=Δm×931.5 MeV=5.5 MeV. 232 92U 核衰变过程中动量守恒、能量守恒,则 0=mαvα-mThvTh① 1 1 2 ΔE= mαvα + mThv2 Th② 2 2 ?mαvα?2 ?mThvTh?2 解①②两式得 ΔE= + 2m α 2mTh m + m Th α =(mαvα)2 . 2mαmTh 则 α 粒子的动能 1 mTh Eα= mαv2 ΔE α= 2 mTh+mα 228 = ×5.5 MeV=5.41 MeV. 228+4 [答案] 5.41 MeV [特别提醒] 在不考虑核反应中放出的光子动量和能量时反应前后动量守恒;反应前的动能 与反应中放出的结合能之和等于反应后的总动能; 在列动量守恒和能量守恒方程时, 不考虑 质量亏损,即用质量数表示其质量关系.) 最新预测 1 海水中含有丰富的氘,完全可充当未来的主要能源.两个氘核的核反应为:2 1H 3 1 +2 1H→2He+0n,其中氘核的质量为 2.013 0 u,氦核的质量为 3.015 0 u,中子的质量为 1.008 7 u.(1 u 相当于 931.5 MeV),求: (1)核反应中释放的核能; (2)在两个氘核以相等的动能 0.35 MeV 进行对心碰撞, 并且核能全部转化为机械能的情况下, 求反应中产生的中子和氦核的动能. 解析:(1)核反应中的质量亏损 Δm=2mH-mHe-mn 由 ΔE=Δmc2 可知释放的核能 ΔE=(2mH-mHe-mn)c2=2.14 MeV (2)把两个氘核作为一个系统,碰撞过程系统的动量守恒,由于碰撞前两氘核的动能相等, 其动量等大反向,因此反应前后系统的总动量为零,设碰撞后瞬间氦核、中子的速度分别为 vHe、vn,动能分别为 EkHe、Ekn,碰撞前氘核的动能 ΔEkH=0.35 MeV,则 mHevHe+mnvn=0 反应前后系统的总能量守恒,则 1 1 m v2 + m v2=ΔE+2ΔEkH 2 He He 2 n n 又有 mHe∶mn=3∶1 1 1 2 EkHe= mHev2 He,Ekn= mnvn, 2 2 解得 EkHe=0.71 MeV,Ekn=2.13 MeV. 答案:(1)2.14 MeV (2)2.13 MeV 0.71 MeV 最新预测 2 (2014· 南京二模)(1)下列说法正确的是________. A.汤姆孙发现了电子,并提出了原子的枣糕模型 B.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应 C.一束光照射到某种金属上不能发生光电效应,是因为该束光的强度小 D.将放射性元素掺杂到其他稳定元素中,并降低其温度,该元素的半衰期将增大 (2)某光电管的阴极 K 用截止频率为 ν0 的金属钠制成,光电管阳极 A 和 阴极 K 之间的正向电压为 U,普朗克常量为 h,电子的电荷量为 e.用频 率为 ν 的紫外线照射阴极,有光电子逸出,光电子到达阳极的最大动能

是________;若在光电管阳极 A 和阴极 K 之间加反向电压,要使光电子都不能到达阳极, 反向电压至少为________. 9 (3)1928 年,德国物理学家玻特用 α 粒子(4 2He)轰击轻金属铍(4Be)时,发现有一种贯穿能力很 强的中性射线.查德威克对该粒子进行研究,进而发现了新的粒子——中子. ①写出 α 粒子轰击轻金属铍的核反应方程; ②若中子以速度 v0 再与一质量为 mN 的静止氮核发生碰撞,测得中子反向弹回的速率为 v1, 氮核碰后的速率为 v2,则中子的质量 m 等于多少? 解析:(1)一束光照射到某种金属上不能发生光电效应,是因为该束光的频率小于金属的极 限频率,选项 C 错误;元素的半衰期是由元素本身性质决定的,与外界的物理、化学性质 无关,选项 D 错误,A、B 正确. (2)根据爱因斯坦光电效应方程和动能定理可知 eU=Ekm-(hν-hν0),即 Ekm=eU+hν-hν0; 在光电管阳极 A 和阴极 K 之间加反向电压,要使光电子都不能到达阳极,反向电压至少为 hν-hν0 U= . e 9 4 1 (3)①4Be+2He→12 6C+0n ②由动量守恒得 mv0=-mv1+mNv2 v2 m= m . v0+v1 N hν-hν0 答案:(1)AB (2)eU+hν-hν0 e v 2 4 12 1 (3)①9 m 4Be+2He→ 6C+0n ② v0+v1 N

1.(2014· 高考“北约”卷)下列说法中正确的是( ) A.卢瑟福实验中发现许多 α 粒子被金箔大角度散射,这表明 α 粒子很难进入金箔原子内部 B.β 衰变中产生的 β 射线是原子核外电子挣脱原子核束缚之后形成的电子束 C.通过化学反应无法改变放射性元素的半衰期 D.较小比结合能的原子不稳定,容易发生裂变 解析:选 C.卢瑟福实验中大角度散射的粒子数量很少;β 衰变中的电子由原子核放出;比结 合能较小的核将会向比结合能大的转化,转化方法有聚变(轻核)或者裂变(重核).选 C. 2.(2014· 高考广东卷)在光电效应实验中,用频率为 ν 的光照射光电管阴极,发生了光电效 应,下列说法正确的是( ) A.增大入射光的强度,光电流增大 B.减小入射光的强度,光电效应现象消失 C.改用频率小于 ν 的光照射,一定不发生光电效应 D.改用频率大于 ν 的光照射,光电子的最大初动能变大 解析:选 AD.增大入射光强度,单位时间内照射到单位面积的光电子数增加,则光电流将增 大,故选项 A 正确;光电效应是否发生取决于照射光的频率,而与照射光的强度无关,故 选项 B 错误.用频率为 ν 的光照射光电管阴极,发生光电效应,用频率较小的光照射时, 1 若光的频率仍大于极限频率,则仍会发生光电效应,选项 C 错误;根据 hν-W 逸= mv2 可 2 知,增加照射光频率,光电子的最大初动能也增大,故选项 D 正确. 3.(2014· 高考新课标全国卷Ⅱ)在人类对微观世界进行探索的过程中,科学实验起到了非常 重要的作用.下列说法符合历史事实的是( ) A.密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值 B.贝克勒尔通过对天然放射现象的研究,发现了原子中存在原子核 C.居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素 D.卢瑟福通过 α 粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子 E.汤姆逊通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验,发现了阴极射线是由带负电的粒子组 成的,并测出了该粒子的比荷 解析:选 ACE.密立根通过油滴实验,验证了物体所带的电荷量都是某一值的整数倍,测出 了基本电荷的数值,选项 A 正确.贝克勒尔通过对天然放射现象的研究,明确了原子核具 有复杂结构,选项 B 错误.居里夫妇通过对含铀物质的研究发现了钋(Po)和镭(Ra),选项 C 正确.卢瑟福通过 α 粒子散射实验证实了原子的核式结构,选项 D 错误.汤姆逊通过阴极 射线在电场和磁场中偏转的实验,说明了阴极射线是带负电的粒子,并测出了粒子的比荷, 选项 E 正确. 4.(2014· 高考福建卷)如图,放射性元素镭衰变过程中释放出 α、β、γ 三种射线,分别进入 匀强电场和匀强磁场中,下列说法正确的是( )

A.①表示 γ 射线,③表示 α 射线 B.②表示 β 射线,③表示 α 射线 C.④表示 α 射线,⑤表示 γ 射线 D.⑤表示 β 射线,⑥表示 α 射线 解析:选 C.根据三种射线的偏转轨迹可知①⑥表示 β 射线,②⑤表示 γ 射线,③④表示 α 射线,选项 C 正确. 5.(2014· 高考福建卷)一枚火箭搭载着卫星以速率 v0 进入太空预定位置,由控制系统使箭体 与卫星分离.已知前部分的卫星质量为 m1,后部分的箭体质量为 m2,分离后箭体以速率 v2

沿火箭原方向飞行,若忽略空气阻力及分离前后系统质量的变化,则分离后卫星的速率 v1 为( )

A.v0-v2 B.v0+v2 m2 m2 C.v0- v2 D.v0+ (v0-v2) m1 m1 解析:选 D.对火箭和卫星由动量守恒定律得 (m1+m2)v0=m2v2+m1v1 ?m1+m2?v0-m2v2 m2 解得 v1= =v0+ (v0-v2). m1 m1 故选 D. 6.(2014· 高考大纲全国卷)一中子与一质量数为 A (A>1)的原子核发生弹性正碰. 若碰前原子 核静止,则碰撞前与碰撞后中子的速率之比为( ) A+1 A-1 A. B. A-1 A+1 ?A+1?2 4A C. D. ?A+1?2 ?A-1?2 解析:选 A.设中子的质量为 m,则被碰原子核的质量为 Am,两者发生弹性碰撞,据动量守 1-A 1 1 1 恒, 有 mv0=mv1+Amv′, 据动能守恒, 有 mv2 = mv2+ Amv′2.解以上两式得 v1= v. 2 0 2 1 2 1+A 0 A-1 A+1 若只考虑速度大小,则中子的速率为 v′1= v0,故中子前、后速率之比为 . A+1 A-1 7.(2014· 高考山东卷)(1)氢原子能级如图,当氢原子从 n=3 跃迁到 n=2 的能级时,辐射光的波长为 656 nm.以下判断正确的是________. a.氢原子从 n=2 跃迁到 n=1 的能级时,辐射光的波长大于 656 nm b.用波长为 325 nm 的光照射,可使氢原子从 n=1 跃迁到 n=2 的能级 c.一群处于 n=3 能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生 3 种谱线 d.用波长为 633 nm 的光照射,不能使氢原子从 n=2 跃迁到 n=3 的能级

(2)如图,光滑水平直轨道上两滑块 A、B 用橡皮筋连接,A 的质量为 m. 开始时橡皮筋松弛,B 静止,给 A 向左的初速度 v0.一段时间后,B 与 A 同向运动发生碰撞并粘在一起.碰撞后的共同速度是碰撞前瞬间 A 的速度的两倍,也是碰 撞前瞬间 B 的速度的一半.求: ①B 的质量; ②碰撞过程中 A、B 系统机械能的损失. 解析:(2)①以初速度 v0 的方向为正方向,设 B 的质量为 mB,A、B 碰撞后的共同速度为 v, v v 由题意知:碰撞前瞬间 A 的速度为 ,碰撞前瞬间 B 的速度为 2v,由动量守恒定律得 m + 2 2 2mBv=(m+mB)v① m 由①式得 mB= .② 2 ②从开始到碰后的全过程,由动量守恒定律得 mv0=(m+mB)v③ 设碰撞过程 A、B 系统机械能的损失为 ΔE,则 1 v 1 1 ΔE= m?2?2+ mB(2v)2- (m+mB)v2④ 2 ? ? 2 2 1 2 联立②③④式得 ΔE= mv0. 6 1 1 答案:(1)cd (2)① m ② mv2 2 6 0

8.(1)人们发现,不同的原子核,其核子的平均质量(原子核的质量除以 核子数)与原子序数有如图所示的关系. 下列关于原子结构和核反应的 说法正确的是________. A.由图可知,原子核 D 和 E 聚变成原子核 F 时会有质量亏损,要吸 收能量 B.由图可知,原子核 A 裂变成原子核 B 和 C 时会有质量亏损,要放 出核能 C.已知原子核 A 裂变成原子核 B 和 C 时放出的 γ 射线能使某金属板逸出光电子,若增加 γ 射线强度,则逸出光电子的最大初动能增大 D.在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度 E.在核反应堆的外面修建很厚的水泥层能防止放射线和放射性物质的泄漏 (2)质量分别为 m1=1 kg,m2=3 kg 的小车 A 和 B 静止在水平面上, 小车 A 的右端水平连接一根轻弹簧, 小车 B 以水平向左的初速度 v0 向 A 驶来,与轻弹簧相碰之后,小车 A 获得的最大速度为 v=6 m/s,如果不计摩擦,也不 计相互作用过程中机械能损失,求: ①小车 B 的初速度 v0; ②A 和 B 相互作用过程中,弹簧获得的最大弹性势能. 解析:(1)原子核 D、E 聚变成原子核 F,放出能量,A 错;A 裂变成 B、C,放出能量,B 对;增加入射光强度,光电子的最大初动能不变,C 错;镉棒能吸收中子,可控制核反应速 度,D 正确;修建很厚的水泥层能防止放射线和放射性物质的泄漏,E 正确. (2)①由题意可得,当 A、B 相互作用弹簧恢复到原长时 A 的速度达到最大,设此时 B 的速 度为 v2, 由动量守恒定律可得: m2v0=m1v+m2v2 相互作用前后系统的总动能不变: 1 1 1 m v2= m v2+ m2v2 2 2 2 0 2 1 2 解得:v0=4 m/s. ②第一次弹簧压缩到最短时,弹簧的弹性势能最大,设此时 A、B 有相同的速度 v′,根据 动量守恒定律有: m2v0=(m1+m2)v′ 此时弹簧的弹性势能最大,等于系统动能的减少量: 1 1 2 ΔE= m2v2 0- (m1+m2)v′ 2 2 解得 ΔE=6 J. 答案:(1)BDE (2)①4 m/s ②6 J 9.(1)氡 222 是一种天然放射性气体,被吸入后,会对人的呼吸系统造成辐射损伤.它是世 218 222 界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一.其衰变方程是222 86Rn→ 84Po+________.已知 86Rn 222 的半衰期约为 3.8 天,则约经过________天,16 g 的 86Rn 衰变后还剩 1 g. (2)如图所示,一水平面上 P 点左侧光滑,右侧粗糙,质量为 m 的劈 A 在水平面上静止,上表面光滑,A 轨道右端与水平面平滑连接,质量 为 M 的物块 B 恰好放在水平面上 P 点,物块 B 与水平面的动摩擦因 数为 μ=0.2.一质量为 m 的小球 C 位于劈 A 的斜面上,距水平面的高 度为 h=0.9 m.小球 C 从静止开始滑下,然后与 B 发生正碰(碰撞时间极短,且无机械能损 失).已知 M=2m,g=10 m/s2,求: ①小球 C 与劈 A 分离时,C 的速度大小 v0; ②小球 C 与物块 B 碰后的速度 vC 和物块 B 的运动时间. 解析:(1)根据质量数、电荷数守恒得 218 4 衰变方程为222 86Rn→ 84Po+2He. 1? t 根据衰变规律 m=m0? ?2?τ,

代入数值解得 t=15.2 天. (2)①球 C 与劈 A 组成的系统在水平方向动量守恒、能量守恒,有 0=mv0-mvA 1 1 mgh= mv2 + mv2 2 0 2 A 解得 v0=3 m/s. ②小球 C 与 B 发生正碰后速度分别为 vC 和 vB,规定向右为正方向,由动量守恒定律得 mv0 =mvC+MvB 机械能不损失,有 1 2 1 2 1 2 mv = mv + Mv 2 0 2 C 2 B 2 代入 M=2m,得 vB= gh=2 m/s 3 1 vC=- gh=-1 m/s(负号说明小球 C 最后向左运动) 3 物块 B 减速至停止运动的时间设为 t,由动量定理 -μMgt=0-MvB 2 gh 得 t= =1 s. 3μg 4 答案:(1)2He 15.2 (2)①3 m/s ②1 m/s,方向向左 1s 10.(2014· 高考新课标全国卷Ⅰ)(1)关于天然放射性,下列说法正确的是________. A.所有元素都有可能发生衰变 B.放射性元素的半衰期与外界的温度无关 C.放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性 D.α、β 和 γ 三种射线中,γ 射线的穿透能力最强 E.一个原子核在一次衰变中可同时放出 α、β 和 γ 三种射线 (2)如图,质量分别为 mA、mB 的两个弹性小球 A、B 静止在地面上方,B 球 距离地面的高度 h=0.8 m,A 球在 B 球的正上方.先将 B 球释放,经过一 段时间后再将 A 球释放.当 A 球下落 t=0.3 s 时,刚好与 B 球在地面上方 的 P 点处相碰.碰撞时间极短,碰后瞬间 A 球的速度恰好为零.已知 mB= 3mA,重力加速度大小 g=10 m/s2,忽略空气阻力及碰撞中的动能损失.求: ①B 球第一次到达地面时的速度; ②P 点距离地面的高度. 解析:(1)自然界中绝大部分元素没有放射现象,选项 A 错误;放射性元素的半衰期只与原 子核结构有关,与其他因素无关,选项 B、C 正确;α、β 和 γ 三种射线电离能力依次减弱, 穿透能力依次增强,选项 D 正确;原子核发生衰变时,不能同时发生 α 和 β 衰变,γ 射线伴 随这两种衰变产生,故选项 E 错误. (2)由于两球碰撞时间极短,并且没有能量损失,所以在碰撞过程中动量守恒,碰撞前后总 动能相等,分别列方程求解. ①设 B 球第一次到达地面时的速度大小为 vB,由运动学公式有 vB= 2gh① 将 h=0.8 m 代入上式,得 vB=4 m/s.② ②设两球相碰前后, A 球的速度大小分别为 v1 和 v′1(v′1=0), B 球的速度分别为 v2 和 v′2. 由运动学规律可得 v1=gt③ 由于碰撞时间极短,重力的作用可以忽略,两球相撞前后的动量守恒,总动能保持不变.规 定向下的方向为正,有 mAv1+mBv2=mBv′2④ 1 1 1 m v2+ m v2= m v′2⑤ 2 A 1 2 B 2 2 B 2 设 B 球与地面相碰后的速度大小为 v′B,由运动学及碰撞的规律可得 v′B=vB⑥ 设 P 点距地面的高度为 h′,由运动学规律可得 2 v′2 B-v2 h′= ⑦ 2g

联立②③④⑤⑥⑦式,并代入已知条件可得 h′=0.75 m. 答案:(1)BCD (2)①4 m/s ②0.75 m


更多相关文档:

...专题复习 素能提升 1-8 碰撞与动量守恒 近代物理初...

【优化探究】2015高考物理二轮专题复习 素能提升 1-8 碰撞与动量守恒 近代物理初步(含解析)新人教版_理化生_高中教育_教育专区。【优化探究】2015 高考物理二轮...

...二轮专题复习测试卷:6.3碰撞与动量守恒 近代物理初...

2015年新课标高三物理二轮专题复习测试卷:6.3碰撞与动量守恒 近代物理初步_高三理化生_理化生_高中教育_教育专区。6.3 碰撞与动量守恒一、单项选择题 近代物理初步 ...

...2014高考物理二轮 碰撞与动量守恒 近代物理初步课时...

专题推荐 2012大纲全国卷高考数学... 2012大纲全国卷高考数学... 2012年高考新...【优化方案】2014高考物理二轮 碰撞与动量守恒 近代物理初步课时演练知能提升(含...

...专题能力训练:专题十六 碰撞与动量守恒近代物理初步...

【志鸿优化设计】2016高考物理二轮专题整合专题能力训练:专题十六 碰撞与动量守恒近代物理初步.doc_理化生_高中教育_教育专区。专题能力训练 16 碰撞与动量守恒 (时间...

...专题十六 碰撞与动量守恒 近代物理初步课时作业 新...

【红对勾】2016高考物理二轮复习 专题十六 碰撞与动量守恒 近代物理初步课时作业 新人教版_理化生_高中教育_教育专区。碰撞与动量守恒 近代物理初步 时间:45 分钟 ...

【特色专项训练 优化方案】2015届高考物理二轮专题精炼...

【特色专项训练 优化方案】2015届高考物理二轮专题精炼 第一篇专题四 巧练1_理化...(2)假如两物块发生的是完全非弹性碰撞,碰后的共同速度为 v1,则由动量守恒...

【步步高】2015年高考化学(安徽专用)二轮专题复习讲义:...

【步步高】2015年高考化学(安徽专用)二轮专题复习讲义:专题十四+有机化合物及其应用(含解析)_高三理化生_理化生_高中教育_教育专区。[考纲要求] 1.了解有机化合物...

...:专题九 碰撞与动量守恒 近代物理初步9.0 课时训练_...

【师说】2016高考物理二轮专题复习(课件+检测):专题碰撞与动量守恒 近代物理初步9.0 课时训练_理化生_高中教育_教育专区。9 . 课时训练 一、选择题 新课标...

...专题九碰撞与动量守恒近代物理初步_图文

2017届高考物理二轮复习专题复习(练习)专题碰撞与动量守恒近代物理初步_理化生_高中教育_教育专区。训练 17 碰撞与动量守恒 近代物理初步 天津卷?(8 分)物理学...

【步步高】2015年高考化学(人教通用版)二轮专题复习讲...

【步步高】2015年高考化学(人教通用版)二轮专题复习讲义:专题十四+常见有机物及其应用(含答案解析)_高考_高中教育_教育专区。[考纲要求] 1.了解有机化合物中碳的...
更多相关标签:
相关文档

网站地图

文档资料共享网 nexoncn.com copyright ©right 2010-2020。
文档资料共享网内容来自网络,如有侵犯请联系客服。email:zhit325@126.com