高考物理二轮复习 训练17 专题九 碰撞与动量守恒 近代物理初步

训练17碰撞与动量守恒近代物理初步1.(8分)物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展下列说法符合事实的是()A赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论B查德威克用粒子轰击7N获得反冲核8O，发现了中子C贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构D卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型解析：本题考查物理学史及其相关的知识点，意在考查学生对近代物理史实的识记能力赫兹通过一系列实验，得到了电磁波，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论，选项A正确查德威克用粒子轰击Be，获得反冲核6C，发现了中子，选项B错误贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构，选项C正确卢瑟福通过对粒子散射实验结果的分析，提出了原子核式结构模型，选项D错误解答此题的易错点主要有两处：一是查德威克发现中子的核反应方程；二是卢瑟福提出了原子核式结构模型的实验依据这就警示我们，对一些物理学史上的重大事件，一定要准确了解，不能似是而非答案：AC2(16分)(1)下列有关原子结构和原子核的认识，正确的是()A射线是高速运动的电子流B氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大C太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变D.83Bi的半衰期是5天，100克83Bi经过10天后还剩下50克(2)(多选)如图为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是3.34 eV，那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是()A用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能产生光电效应B一群处于n3能级的氢原子向基态跃迁时，能放出3种不同频率的光C一群处于n3能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75 eVD用能量为10.3 eV的光子照射，可使处于基态的氧原子跃迁到激发态E用能量为14.0 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子电离解析：(1)射线是光子，A错；氢原子辐射光子后能量变小，绕核运动的V半径变小，动能增大，B对；太阳辐射能量来自于太阳中轻核聚变，C错；100克83Bi经过10天还剩25克，D错(2)氢原子从高能级向低能级跃迁时能量将以光子的形式辐射出来，而氢原子从高能级跃迁到基态辐射光子能量的最小值为3.4 eV(13.6 eV)10.2 eV，远大于锌的逸出功，所以锌板一定可以发生光电效应，A错误；一群处于n3能级的氢原子向基态跃迁时，辐射光子数目为C3，B正确；一群处于n3能级的氢原子向基态跃迁时辐射光子的最大能量为1.51 eV(13.6 eV)12.09 eV，克服逸出功后剩余的动能即为最大初动能，为12.09 eV3.34 eV8.75 eV，C正确；当氢原子吸收的光子能量刚好等于能级差时，氢原子会跃迁到对应的高能级上去，由于没有任何一个高能级与基态的能级差等于10.3 eV，而且又不足以跃迁到无穷远发生电离，所以用能量为10.3 eV的光子照射，不能使处于基态的氢原子跃迁，D错误；用能量为14.0 eV的光子照射，氢原子可以从基态跃迁到无穷远，多余的能量转化为电离后的动能，E正确答案：(1)B(2)BCE3(12分)如图所示，方盒A静止在光滑的水平面上，盒内有一小滑块B，盒的质量是滑块的2倍，滑块与盒内水平面间的动摩擦因数为.若滑块以速度v开始向左运动，与盒的左、右壁发生无机械能损失的碰撞，滑块在盒中来回运动多次，最终相对于盒静止，则此时盒的速度大小为_，滑块相对于盒运动的路程为_解析：本题主要考查动量守恒定律、功能关系及其相关知识点，意在考查学生运用相关知识解决问题的能力设滑块B质量为m，则方盒A的质量为2m.滑块B与方盒A构成的系统，在水平方向所受的合外力为零，由动量守恒定律可得，mv(m2m)v，解得二者相对静止时方盒A的速度v.设滑块B相对方盒A运动的路程为L，由功能关系，可得mgL3mv2mv2，解得L.答案：4(12分)(1)(多选)14C发生放射性衰变成为14N，半衰期约5700年已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减少现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一；下列说法正确的是()A该古木的年代距今约5700年B12C、13C、14C具有相同的中子数C14C衰变为14N的过程中放出射线D增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变(2)一质量为0.5 kg的小物块放在水平地面上的A点，距离A点5 m的位置B处是一面墙，如图所示物块以v09 m/s的初速度从A点沿AB方向运动，在与墙壁碰撞前瞬间的速度为7 m/s，碰后以6 m/s的速度反向运动直至静止g取10 m/s2.求物块与地面间的动摩擦因数；若碰撞时间为0. 05 s，求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小F；求物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功W.解析：(1)剩余的碳14C占，表明经过了一个半衰期，A正确；14C、13C、12C的质子数相同，质量数不同，中子数不同，B错误；14C变为14N，质量数未变，放出的是电子流，即射线，C正确；半衰期不受外界环境影响，D错误(2)由动能定理得mgsmv2mv代入数据解得0.32由动量定理得Ftmvmv代入数据解得F130 N物块反向运动过程中克服摩擦力所做的功等于物块动能的减少量即Wmv29 J答案：(1)AC(2)0.32130 N9 J5(12分)动量定理可以表示为pFt，其中动量p和力F都是矢量在运用动量定理处理二维问题时，可以在相互垂直的x、y两个方向上分别研究例如，质量为m的小球斜射到木板上，入射的角度是，碰撞后弹出的角度也是，碰撞前后的速度大小都是v，如图所示碰撞过程中忽略小球所受重力a分别求出碰撞前后x、y方向小球的动量变化px、py；b分析说明小球对木板的作用力的方向解析：a.x方向：动量变化为pxmvsinmvsin0y方向：动量变化为pymvcos(mvcos)2mvcos方向沿y轴正方向b根据动量定理可知，木板对小球作用力的方向沿y轴正方向；根据牛顿第三定律可知，小球对木板作用力的方向沿y轴负方向6(14分)(1)(多选)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时放出的射线能使某金属板逸出光电子，若增加射线强度，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)滑块a、b沿水平面上同一条直线发生碰撞；碰撞后两者粘在一起运动；经过一段时间后，从光滑路段进入粗糙路段两者的位置x随时间t变化的图象如图所示求：滑块a、b的质量之比；整个运动过程中，两滑块克服摩擦力做的功与因碰撞而损失的机械能之比解析：(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)设a、b的质量分别为m1、m2，a、b碰撞前的速度为v1、v2.由题图得v12 m/sv21 m/sa、b发生完全非弹性碰撞，碰撞后两滑块的共同速度为v.由题图得v m/s由动量守恒定律得m1v1m2v2(m1m2)v联立可得m1m218由能量守恒定律得，两滑块因碰撞而损失的机械能为Em1vm2v(m1m2)v2由图象可知，两滑块最后停止运动由动能定理得，两滑块克服摩擦力所做的功为W(m1m2)v2联立以上两式，并代入数据得WE12答案：(1)BDE(2)18127(12分)(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，它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一其衰变方程是86Rn84Po_.已知86Rn的半衰期约为3.8天，则约经过_天，16 g的Rn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h0.9 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M2 m，g10 m/s2，求：小球C与劈A分离时，C的速度大小v0；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、电荷数守恒得衰变方程：86Rn84PoHe根据衰变规律mm0()代入数值解得t15.2天(2)球C与劈A组成的系统在水平方向动量守恒、能量守恒，有0mv0mvAmghmvmv解得v03 m/s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mv0mvCMvB机械能不损失，有mvmvMv代入M2m，得vB2 m/svC1 m/s(负号说明小球C最后向左运动)物块B减速至停止运动的时间设为t，由动量定理得Mgt0MvB解得t1 s答案：(1)He15.2(2)3 m/s1 m/s，方向向左1 s8(14分)如图所示，一质量为M的平板车B放在光滑水平面上，在其右端放一质量为m的小木块A，mM，A、B间动摩擦因数为，现给A和B以大小相等、方向相反的初速度v0，使A开始向左运动，B开始向右运动，最后A不会滑离B，求：(1)A、B最后的速度大小和方向；(2)从地面上看，小木块向左运动到离出发点最远处时，平板车向右运动的位移大小解析：(1)以向右为正方向，由A、B系统动量守恒定律得：Mv0mv0(Mm)v所以vv0，方向向右(2)A向左运动速度减为零时，到达最远处，设此时板车移动位移为x，速度为v，则由动量守恒定律得：Mv0mv0Mv对平板车应用动能定理得：mgxMv2Mv联立解得：xv答案：(1)v0，方向向右(2)v