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2019年高考物理二輪復(fù)習(xí) 碰撞與動量守恒、近代物理初步提能專訓(xùn) 一、選擇題(本題共8小題，每小題4分，共32分．多選全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分) 1．(xx·福建理綜)如圖，放射性元素鐳衰變過程中釋放出α、β、γ三種射線，分別進(jìn)入勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中，下列說法正確的是(　　) A．①表示γ射線，③表示α射線 B．②表示β射線，③表示α射線 C．④表示α射線，⑤表示γ射線 D．⑤表示β射線，⑥表示α射線 答案：C 解析：γ射線為電磁波，在電場、磁場中均不偏轉(zhuǎn)，故②和⑤表示γ射線，A、B、D項(xiàng)錯；α射線中的α粒子為氦的原子核，帶正電，在勻強(qiáng)電場中，沿電場方向偏轉(zhuǎn)，故③表示α射線，由左手定則可知在勻強(qiáng)磁場中α射線向左偏轉(zhuǎn)，故④表示α射線，C項(xiàng)對． 2．下表給出了一些金屬材料的逸出功. 材料 銫 鈣 鎂 鈹 鈦 逸出功(10－19 J) 3.0 4.3 5.9 6.2 6.6 現(xiàn)用波長為400 nm的單色光照射上述材料，能產(chǎn)生光電效應(yīng)的材料最多有(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3×108 m/s)(　　) A．2種 B．3種 C．4種 D．5種 答案：A 解析：要發(fā)生光電效應(yīng)，則入射光的能量大于金屬的逸出功，由題可算出波長為400 nm的光的能量為E＝hν0＝h＝6.63×10－34× J＝4.97×10－19 J，大于銫和鈣的逸出功，所以A選項(xiàng)正確． 3．(xx·山東濰坊一模)(多選)下列關(guān)于近代物理知識的說法正確的是(　　) A．發(fā)生α衰變時，生成核與原來的原子核相比，中子數(shù)減少了2個 B．β射線是原子核外的電子電離形成的電子流，它具有較強(qiáng)的穿透能力 C．含有10個原子核的放射性元素，經(jīng)過一個半衰期，一定有5個原子核發(fā)生衰變 D．氫原子的核外電子由較高能級躍遷到較低能級時，要釋放一定頻率的光子，同時氫原子的電勢能減少，電子的動能增加 答案：AD 解析：發(fā)生α衰變時，質(zhì)量數(shù)少4，電荷數(shù)少2，生成核與原來的原子核相比，中子數(shù)減少了2個，A正確；β射線是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子同時釋放一個電子，B錯誤；半衰期是對大量粒子的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對少數(shù)原子核不適用，C錯誤；氫原子的核外電子由較高能級躍遷到較低能級時，要釋放一定頻率的光子，同時氫原子的電勢能減少，電子的動能增加，D正確． 4. (xx·廣東肇慶一模)如圖所示為氫原子的能級結(jié)構(gòu)示意圖，一群氫原子處于n＝3的激發(fā)態(tài)，在向較低能級躍遷的過程中向外輻射出光子，用這些光子照射逸出功為2.49 eV的金屬鈉．下列說法正確的是(　　) A．這群氫原子能輻射出三種不同頻率的光，其中從n＝3能級躍遷到n＝2能級所發(fā)出的光波長最短 B．這群氫原子在輻射光子的過程中電子繞核運(yùn)動的動能減少，電勢能增加 C．能發(fā)生光電效應(yīng)的光有三種 D．金屬鈉表面所發(fā)出的光電子的最大初動能是9.60 eV 答案：D 解析：根據(jù)C＝3知，這群氫原子能輻射出三種不同頻率的光子，從n＝3向n＝2躍遷的光子頻率最小，波長最長，A錯誤．氫原子輻射光子的過程中，能量減少，軌道半徑減小，根據(jù)k＝m知，電子動能增加，則電勢能減少，B錯誤．只有從n＝3躍遷到n＝1，以及從n＝2躍遷到n＝1輻射的光子能量大于逸出功，所以能發(fā)生光電效應(yīng)的光有兩種，C錯誤．從n＝3躍遷到n＝1輻射的光子能量最大，發(fā)生光電效應(yīng)時，產(chǎn)生的光電子最大初動能最大，光子能量最大值為13.6 eV－1.51 eV＝12.09 eV，根據(jù)光電效應(yīng)方程得，Ekm＝hν－W0＝12.09 eV－2.49 eV＝9.60 eV，D正確． 5．(xx·廣東深圳市二模)(多選)U的衰變方程為U→Th＋He，其衰變曲線如圖，T為半衰期，則(　　) A.U發(fā)生的是α衰變 B.U發(fā)生的是β衰變 C．k＝3 D．k＝4 答案：AC 解析：由衰變方程可知U發(fā)生的是α衰變，A對，B錯；m＝km0，當(dāng)k＝3時，m＝m0，故k＝3，C對，D錯． 6．(xx·江蘇南京一模) (多選)钚的一種同位素Pu衰變時釋放巨大能量，如圖所示，其衰變方程為Pu→U＋He＋γ，則(　　) A．核燃料總是利用比結(jié)合能小的核 B．核反應(yīng)中γ的能量就是Pu的結(jié)合能 C.U核比Pu核更穩(wěn)定，說明U的結(jié)合能大 D．由于衰變時釋放巨大能量，所以Pu比U的比結(jié)合能小 答案：AD 解析：在核反應(yīng)中，比結(jié)合能越大的核越恒定，所以核燃料總是利用比結(jié)合能較小的核，A正確；衰變后，鈾核比钚核更加穩(wěn)定，所以鈾核的比結(jié)合能大，D正確． 7．(多選)用a、b兩種不同頻率的光分別照射同一金屬板，發(fā)現(xiàn)當(dāng)a光照射時驗(yàn)電器的指針偏轉(zhuǎn)，b光照射時指針未偏轉(zhuǎn)，以下說法正確的是(　　) A．增大a光的強(qiáng)度，驗(yàn)電器的指針偏角一定減小 B．a(chǎn)光照射金屬板時驗(yàn)電器的金屬小球帶負(fù)電 C．a(chǎn)光在真空中的波長小于b光在真空中的波長 D．若a光是氫原子從n＝4的能級向n＝1的能級躍遷時產(chǎn)生的，則b光可能是氫原子從n＝5的能級向n＝2的能級躍遷時產(chǎn)生的 答案：CD 解析：根據(jù)題意，a光能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，而b光不能，a光的頻率必定大于b光的頻率，a光在真空中的波長一定小于b光在真空中的波長，選項(xiàng)C正確；a光照射金屬板時，能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，即放出電子，金屬板會因放出電子而帶正電荷，當(dāng)增大a光的強(qiáng)度時，金屬板逸出的電子增多，金屬板的帶電荷量增多，驗(yàn)電器指針偏角一定增大，所以選項(xiàng)A錯誤；a光照射金屬板時，金屬板帶正電，與其連接的驗(yàn)電器的金屬小球也帶正電，所以選項(xiàng)B錯誤；根據(jù)玻爾理論，氫原子從n＝4的能級向n＝1的能級躍遷時產(chǎn)生的光子能量大于氫原子從n＝5的能級向n＝2的能級躍遷時產(chǎn)生的光子能量，又a光的頻率較大，光子能量也較大，所以若a光是氫原子從n＝4的能級向n＝1的能級躍遷時產(chǎn)生的，則b光可能是氫原子從n＝5的能級向n＝2的能級躍遷時產(chǎn)生的，選項(xiàng)D正確． 8．(xx·天津六校聯(lián)考)A、B為原來都靜止在同一勻強(qiáng)磁場中的兩個放射性元素原子核的變化示意圖，其中一個放出一α粒子，另一個放出一β粒子，運(yùn)動方向都與磁場方向垂直．如圖中a、b與c、d分別表示各粒子的運(yùn)動軌跡，下列說法中不正確的是(　　) A．磁場方向一定為垂直紙面向里 B．尚缺乏判斷磁場方向的條件 C．A放出的是α粒子，B放出的是β粒子 D．b為α粒子的運(yùn)動軌跡，c為β粒子的運(yùn)動軌跡 答案：A 解析：粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，磁場方向不同，粒子旋轉(zhuǎn)的方向相反，由于α粒子和β粒子的速度方向未知，不能判斷磁場的方向，故A錯誤，B正確；放射性元素放出α粒子時，α粒子與反沖核的速度相反，而電性相同，則兩個粒子受到的洛倫茲力方向相反，兩個粒子的軌跡應(yīng)為外切圓，而放射性元素放出β粒子時，β粒子與反沖核的速度相反，且電性相反，則兩個粒子受到的洛倫茲力方向相同，兩個粒子的軌跡應(yīng)為內(nèi)切圓，故B放出的是β粒子，A放出的是α粒子，故C正確；放射性元素放出粒子時，兩帶電粒子的動量守恒，由半徑公式可得軌跡半徑與動量成正比，與電量成反比，而α粒子和β粒子的電量比反沖核的電量小，則α粒子和β粒子的半徑比反沖核的半徑都大，故b為α粒子的運(yùn)動軌跡，c為β粒子的運(yùn)動軌跡，故D正確． 二、填空題(本題包括2小題，共12分．請將正確的答案填寫在橫線上．) 9．(6分)(1)現(xiàn)有三個核反應(yīng)方程： ①Na→Mg＋e； ②U＋n→Ba＋Kr＋3n； ③H＋H→He＋n. 下列說法正確的是________． A．①是裂變，②是β衰變，③是聚變 B．①是聚變，②是裂變，③是β衰變 C．①是β衰變，②是裂變，③是聚變 D．①是β衰變，②是聚變，③是裂變 (2)現(xiàn)有四個核反應(yīng)： A.H＋H→He＋n B.U＋n→X＋Kr＋3n C.Na→Mg＋e D.He＋Be→C＋n ①________是發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程，________是研究原子彈的基本核反應(yīng)方程，________是研究氫彈的基本核反應(yīng)方程． ②B中X的質(zhì)量數(shù)和中子數(shù)分別為________、________. 答案：(1)C　(2)①D　B　A?、?44　88 解析：(1)Na→Mg＋e中Na核釋放出β粒子，為β衰變；U＋n→Ba＋Kr＋3n為鈾核在被中子轟擊后，分裂成兩個中等質(zhì)量的核，為裂變；而H＋H→He＋n為聚變，故C正確． (2)①人工轉(zhuǎn)變核反應(yīng)方程的特點(diǎn)：箭頭的左邊是氦核與常見元素的原子核，箭頭的右邊也是常見元素的原子核，故D是查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程；B是裂變反應(yīng)，是研究原子彈的基本核反應(yīng)方程；A是聚變反應(yīng)，是研究氫彈的基本核反應(yīng)方程． ②由電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可以判定，X的質(zhì)量數(shù)為144，電荷數(shù)為56，所以中子數(shù)為144－56＝88. 10．(xx·山東泰安質(zhì)檢)(6分)氘核H與氚核H結(jié)合成氦核He的核反應(yīng)方程如下： H＋H―→He＋n＋17.6 MeV (1)這個核反應(yīng)稱為________． (2)要發(fā)生這樣的核反應(yīng)，需要將反應(yīng)物質(zhì)的溫度加熱到幾百萬開爾文．式中17.6 MeV是核反應(yīng)中________(填“放出”或“吸收”)的能量，核反應(yīng)后生成物的總質(zhì)量比核反應(yīng)前物質(zhì)的總質(zhì)量________(填“增加”或“減少”)了________kg. 答案：(1)聚變　(2)放出　減少　3.1×10－29 解析：H＋H→He＋n＋17.6 MeV為輕核聚變反應(yīng)，17.6 MeV是反應(yīng)中放出的能量，再由ΔE＝Δmc2可知，質(zhì)量減少Δm＝＝3.1×10－29 kg. 三、計(jì)算題(本題包括5小題，共56分．解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案不能得分) 11．(xx·湖北八校二聯(lián))(10分)如圖，在水平地面上有兩物塊甲和乙，它們的質(zhì)量分別為2m、m，甲與地面間無摩擦，乙與地面間的動摩擦因數(shù)為μ.現(xiàn)讓甲物塊以速度v0向著靜止的乙運(yùn)動并發(fā)生正碰，試求： (1)甲與乙第一次碰撞過程中系統(tǒng)的最小動能； (2)若甲在乙剛停下來時恰好與乙發(fā)生第二次碰撞，則在第一次碰撞中系統(tǒng)損失了多少機(jī)械能？ 答案：(1)mv　(2)mv 解析：(1)碰撞過程中系統(tǒng)動能最小時，為兩物體速度相等時，設(shè)此時兩物體速度為v 由系統(tǒng)動量守恒有2mv0＝3mv 得v＝v0 此時系統(tǒng)的動能Ek＝×3mv2＝mv (2)設(shè)第一次碰撞剛結(jié)束時甲、乙的速度分別為v1、v2，之后甲做勻速直線運(yùn)動，乙以初速度v2做勻減速直線運(yùn)動，在乙剛停下時甲追上乙并發(fā)生碰撞，因此兩物體在這段時間內(nèi)平均速度相等，有 v1＝ 而第一次碰撞中系統(tǒng)動量守恒，有 2mv0＝2mv1＋mv2 由以上兩式可得 v1＝ v2＝v0 所以第一次碰撞中的機(jī)械能損失量為 E＝×2mv－×2mv－mv＝mv 12．(xx·寧夏銀川一中一模)(10分)如圖所示，在光滑水平面上有一塊長為L的木板B，其上表面粗糙，在其左端有一個光滑的圓弧槽C與長木板接觸但不連接，圓弧槽的下端與木板的上表面相平，B、C靜止在水平面上．現(xiàn)有很小的滑塊A以初速度v0從右端滑上B并以的速度滑離B，恰好能到達(dá)C的最高點(diǎn)．A、B、C的質(zhì)量均為m，試求： (1)木板B上表面的動摩擦因數(shù)μ； (2)圓弧槽C的半徑R. 答案：(1)　(2) 解析：(1)由于水平面光滑，A與B、C組成的系統(tǒng)動量守恒，有： mv0＝m＋2mv1 又μmgL＝mv－m2－×2mv 解得：μ＝ (2)當(dāng)A滑上C，B與C分離，A、C間發(fā)生相互作用．A到達(dá)最高點(diǎn)時兩者的速度相等，A、C組成的系統(tǒng)水平方向動量守恒，有： m＋mv1＝(m＋m)v2 又m2＋mv＝(2m)v＋mgR 解得：R＝ 13．(12分)(1)下列說法中正確的是________． A．光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)揭示了光的粒子性 B．原子核發(fā)生一次β衰變，該原子核外就失去一個電子 C．原子核放出β粒子后，轉(zhuǎn)變成的新核所對應(yīng)的元素是原來的同位素 D．玻爾在研究原子結(jié)構(gòu)中引進(jìn)了量子化的觀念 E．氫原子從低能級躍遷到高能級要吸收能量 (2)如圖所示，兩質(zhì)量分別為M1＝M2＝1.0 kg的木板和足夠高的光滑凹槽靜止放置在光滑水平面上，木板和光滑凹槽接觸但不粘連，凹槽左端與木板等高．現(xiàn)有一質(zhì)量m＝2.0 kg的物塊以初速度v0＝5.0 m/s從木板左端滑上，物塊離開木板時木板的速度大小為1.0 m/s，物塊以某一速度滑上凹槽，已知物塊和木板間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，重力加速度g取10 m/s2.求： ①木板的長度； ②物塊滑上凹槽的最大高度． 答案：(1) ADE　(2)①0.8 m　②0.15 m 解析：(2)①物塊在木板上滑行的過程中，對系統(tǒng)由動量守恒和能量守恒可得： mv0＝mv1＋(M1＋M2)v2 mv＝mv＋(M1＋M2)v＋μmgL 聯(lián)立求解可得：v2＝4 m/s，L＝0.8 m ②物體在凹槽上滑行的過程中，同理可得： mv1＋M2v2＝(m＋M2)v mv＋M2v＝(m＋M2)v2＋mgh 解得：h＝0.15 m. 14．(xx·河北省唐山市高三二模)(12分)(1)最近在河南安陽發(fā)現(xiàn)了曹操墓地．放射性同位素14C在考古中有重要應(yīng)用，只要測得該化石中14C殘存量，就可推算出化石的年代．為研究14C的衰變規(guī)律，將一個原來靜止的14C原子核放在勻強(qiáng)磁場中，觀察到它所放射的粒子與反沖核的徑跡是兩個相內(nèi)切的圓，圓的半徑之比R∶r＝7∶1，那么14C的衰變方程式應(yīng)是(　　) A．14 6C→10 4Be＋He B．14 6C→14 5B＋e C．14 6C→14 7N＋e D．14 6C→13 5B＋H (2)如圖所示，三個大小相同的小球A、B、C置于光滑水平面上，三球的質(zhì)量分別為mA＝2 kg、mB＝4 kg、mC＝2 kg，取水平向右方向?yàn)閯恿康恼较?，某時刻A球的動量pA＝20 kg·m/s，B球此刻的動量大小和方向未知，C球的動量為零．A球與B球先碰，隨后B球與C球碰，碰撞均在同一直線上，且A球與B球以及B球與C球之間分別只相互碰撞一次，最終所有小球都以各自碰后的速度一直勻速運(yùn)動．所有的相互作用結(jié)束后，ΔpC＝10 kg·m/s、ΔpB＝4 kg·m/s，最終B球以5 m/s的速度水平向右運(yùn)動．求： ①A球?qū)球的沖量大小與C球?qū)球的沖量大小之比； ②整個過程系統(tǒng)由于碰撞產(chǎn)生多少熱量？ 答案：(1)C　(2)①7∶5　②48 J 解析：(1)由動量守恒定律可知，放射的粒子與反沖核動量大小相等、方向相反．又因徑跡是兩個內(nèi)切圓，即衰變時粒子與反沖核受力方向相同，故它們帶電性質(zhì)相反．又由帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中回旋半徑r之比為7∶1，故C正確． (2)①由A、B、C組成的系統(tǒng)動量守恒ΔpA＋ΔpB＋ΔpC＝0 解得：ΔpA＝－14 kg·m/s 由A、B相碰時對A用動量定理可得：IBA＝ΔpA，IAB＝－IBA＝14 kg·m/s 由B、C相碰時對C用動量定理可得：IBC＝ΔpC，ICB＝－IBC＝－10 kg·m/s 則IAB∶ICB＝7∶5. ②設(shè)A、B碰前A的動量為pA，B的動量為pB，C的動量為pC，所有的作用結(jié)束后A的動量為pA′，B的動量為pB′，C的動量為pC′，由A、B、C組成的系統(tǒng)動量守恒得： pA＋pB＋pC＝pA′＋pB′＋pC′ pA′＝pA＋ΔpA pC′＝pC＋ΔpC pB′＝mBvB′＝20 kg·m/s Q＝＋－－－ 聯(lián)立解得：Q＝48 J. 15．(12分)(1)如圖為氫原子的能級示意圖，鋅的逸出功是3.34 eV，那么對氫原子在能級躍遷過程中發(fā)射或吸收光子的特征認(rèn)識正確的是________． A．用氫原子從高能級向基態(tài)躍遷時發(fā)射的光照射鋅板一定不能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象 B．一群處于n＝3能級的氫原子向基態(tài)躍遷時，能放出3種不同頻率的光 C．一群處于n＝3能級的氫原子向基態(tài)躍遷時，發(fā)出的光照射鋅板，鋅板表面所發(fā)出的光電子的最大初動能為8.75 eV D．用能量為10.3 eV的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài) E．用能量為14.0 eV的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子電離 (2)如圖所示，在光滑水平地面上，有一質(zhì)量m1＝4.0 kg 的平板小車，小車的右端有一固定的豎直擋板，擋板上固定一輕質(zhì)細(xì)彈簧，位于小車A點(diǎn)處的質(zhì)量為m2＝1.0 kg的木塊(視為質(zhì)點(diǎn))與彈簧的左端相接觸但不連接，此時彈簧與木塊間無相互作用力．木塊與A點(diǎn)左側(cè)的車面之間有摩擦，與A點(diǎn)右側(cè)的車面之間的摩擦可忽略不計(jì)．現(xiàn)小車與木塊一起以v0＝2.0 m/s的初速度向右運(yùn)動，小車將與其右側(cè)的豎直墻壁發(fā)生碰撞，已知碰撞時間極短，碰撞后小車以v1＝1.0 m/s的速度水平向左運(yùn)動，取g＝10 m/s2. ①求小車與豎直墻壁發(fā)生碰撞的過程中小車動量變化量的大?。? ②若彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，求小車撞墻后與木塊相對靜止時的速度大小和彈簧的最大彈性勢能． 答案：(1)BCE　(2)①12 kg·m/s　②3.6 J 解析：當(dāng)氫原子從高能級向低能級躍遷時，輻射出光子的能量有可能大于3.34 eV，鋅板有可能產(chǎn)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)A錯誤；由躍遷關(guān)系可知，選項(xiàng)B正確；從n＝3能級向基態(tài)躍遷時發(fā)出的光子最大能量為12.09 eV，由光電效應(yīng)方程可知，發(fā)出光電子的最大初動能為8.75 eV，選項(xiàng)C正確；氫原子在吸收光子能量時需滿足兩能級間的能量差，因此D選項(xiàng)錯誤；14.0 eV>13.6 eV，因此可以使處于基態(tài)的氫原子電離，選項(xiàng)E正確． (2)①小車與豎直墻壁發(fā)生碰撞的過程中，小車動量變化量的大小為Δp＝m1v1－m1(－v0)＝12 kg·m/s① ②小車與墻壁碰撞后向左運(yùn)動，木塊與小車間發(fā)生相對運(yùn)動將彈簧壓縮至最短時，二者速度大小相等，此后木塊和小車在彈簧彈力和摩擦力的作用下，做變速運(yùn)動，直到二者再次具有相同速度，此后，二者相對靜止．整個過程中，小車和木塊組成的系統(tǒng)動量守恒，設(shè)小車和木塊相對靜止時的速度大小為v，根據(jù)動量守恒定律有 m1v1－m2v0＝(m1＋m2)v② 解得v＝0.40 m/s③ 當(dāng)小車與木塊首次達(dá)到共同速度v時，彈簧壓縮至最短，此時彈簧的彈性勢能最大，設(shè)最大彈性勢能為Ep，根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得 Ep＝m1v＋m2v－(m1＋m2)v2④ Ep＝3.6 J⑤