2014年版高考物理第16讲碰撞与动量守恒近代物理初步碰撞与动量守恒考前小测

2014年版高考物理第16讲碰撞与动量守恒近代物理初步碰撞与动量守恒考前小测

‎04适考素能特训 ‎ ‎1.[2013·郑州质检二](12分)(1)下列四幅图的有关说法中正确的是________．‎ A. 图①中，若两球质量相等，碰后m2的速度一定不大于v B. 图②中，射线甲由α粒子组成，每个粒子带两个单位正电荷 C. 图③中，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，遏止电压Uc越大 D. 图④中，链式反应属于重核的裂变 ‎(2)如图所示，在光滑水平面上静置一长为L的木板B，可视为质点的物块A置于木板B的右端．另有一个与木板B完全相同的木板C以初速度v向右运动与木板B发生正碰，碰后木板B与C立即粘连在一起．A、B、C的质量皆为m，重力加速度为g.‎ ‎①求木板B的最大速度；‎ ‎②若要求物块A不会掉在水平面上，则物块与木板间的动摩擦因数μ至少是多大？‎ 解析：(2)①C与B相碰后的瞬间，B有最大速度vB，由动量守恒定律得：mv＝2mvB 得木块B最大速度vB＝v ‎②设最终速度为v末，由动量守恒定律得：mv＝3mv末 由能量守恒定律得：(‎2m)v－(‎3m)v＝2μmgL 得μ＝ 答案：(1)AD　(2)①v　② ‎2．[2013·威海二模](12分)(1)一氢原子从能量为E2的能级跃迁至能量为E1的较低能级时释放的光子的波长为________．(真空中光速c，普朗克常数h)‎ ‎(2)卢瑟福用α粒子轰击氮核时发现了质子．完成其核反应方程：14 7N＋He―→________.‎ ‎(3)如图所示，弧形轨道与水平轨道平滑连接，轨道每处都是光滑的，且水平部分足够长．质量为m1的A球由静止从弧形轨道滑下，在水平轨道与质量为m2的B球发生弹性对心碰撞．要使两球能发生第二次碰撞，两球质量应满足怎样的关系？‎ 解析：(1)由玻尔理论可得＝E2－E1，释放的光子的波长为λ＝.‎ ‎(2)由核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒得，核反应方程为14 7N＋He―→17 8O＋H.‎ ‎(3)设碰撞前A球速度为v，碰撞后A、B球的速度分别为v1、v2，由动量守恒定律，m1v＝m1v1＋m2v2，由能量守恒定律，m1v2＝m1v＋m2v，联立解得：v1＝v，v2＝v.能够发生第二次相碰的条件是：－v1>v2，解得：m2>‎3m1.‎ 答案：(1)　(2)17 8O＋H ‎(3)m2>‎3m1‎ ‎3．[2013·咸阳四校质检](12分)如图为氢原子的能级图，由图可知若用波长为600‎ ‎ nm的光照射，________(填“能”或“不能”)使氢原子电离，若n＝4向n＝3跃迁辐射的光子刚好使某金属发生光电效应，则n＝5向n＝1跃迁有________种光子能使该金属发生光电效应．‎ ‎(2)如图所示，在光滑水平地面上，质量为M的滑块上用轻杆及轻绳悬吊质量为m的小球，轻绳的长度为L.此装置一起以速度v0向右滑动．另一质量也为M的滑块静止于上述装置的右侧．当两滑块相撞后，便粘在一起向右运动，求：‎ ‎①两滑块相撞过程中损失的机械能；‎ ‎②当小球向右摆到最大高度时两滑块的速度大小．‎ 解析：(2)①两滑块相撞过程，由于碰撞时间极短，小球的宏观位置还没有发生改变，两滑块已经达到共同速度，因此悬线仍保持竖直方向．由动量守恒定律，有 Mv0＝2Mv 该过程中，损失的机械能为 ΔE＝Mv－×2Mv2＝Mv ‎②两滑块碰撞完毕后，小球上升到最高点的过程，系统在水平方向上所受合外力为零，动量守恒，小球上升到最高点时，系统有相同的水平速度，则 ‎2Mv＋mv0＝(‎2M＋m)v′‎ 解得v′＝ 答案：(1)不能　9　(2)①Mv　② ‎4．(12分)(1)人眼对绿光最敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉．普朗克常量为6.63×10－34 J·s，光速为3.0×‎108 m/s，则 ‎①人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是________．‎ ‎②用这种波长的绿色光照射下列五种材料，能产生光电效应的材料有________种.‎ 材料 铯 钙 镁 铍 钛 逸出功/×10－19 J ‎3.0‎ ‎4.3‎ ‎5.9‎ ‎6.2‎ ‎6.6‎ ‎(2)如图为中国队队员投掷冰壶的镜头．在某次投掷中，冰壶运动一段时间后以‎0.4 m/s的速度与对方的静止冰壶发生正碰，碰后对方的冰壶以‎0.3 m/s的速度向前滑行．若两冰壶质量相等，规定向前运动方向为正方向，则碰后中国队冰壶的速度为(　　)‎ A. ‎0.1‎ m‎/s　　　　　　 B. －‎0.1 m/s C. ‎0.7 m/s D. －‎0.7 m/s 解析：(1)①每个绿光光子的能量E0＝hν＝h＝ J≈3.8×10－19 J，最少每秒需射入6个绿光光子人眼才能察觉，故P＝＝6×3.8×10－19 W≈2.3×10－18 W ‎②发生光电效应的条件是光子的能量要大于金属的逸出功，E0仅大于铯的逸出功，故只有1种．‎ ‎(2)根据动量守恒定律，‎0.4m＝‎0.3m＋mv，得中国队冰壶的速度v＝‎0.1 m/s，只有选项A正确．‎ 答案：(1)①2.3×10－18 W　②1　(2)A ‎5．[2012·海南高考](12分)(1)产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能Ek，下列说法正确的是________(填入正确选项前的字母)．‎ A. 对于同种金属，Ek与照射光的强度无关 B. 对于同种金属，Ek与照射光的波长成反比 C. 对于同种金属，Ek与光照射的时间成正比 D. 对于同种金属，Ek与照射光的频率成线性关系 E. 对于不同种金属，若照射光频率不变，Ek与金属的逸出功成线性关系 解析：(1)由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0可知，Ek与照射光的强度无关，选项A正确；Ek与入射光的频率ν 成线性关系，与波长不是成反比的关系，选项B错误、D正确；由于电子一次性吸收光子的全部能量，所以Ek与光照射的时间无关，选项C错误；对于不同金属，若照射光的频率不变，由光电效应方程可知，Ek与金属的逸出功成线性关系，选项E正确．‎ ‎(2)根据题意知，此α衰变的衰变方程为＋He 根据动量守恒定律得：mαvα＝mThvTh①‎ 式中，mα和mTh分别为α粒子和Th核的质量，vα和vTh分别为α粒子和Th核的速度的大小，由题设条件知 mαv＋mThv＝Ek②‎ ＝③‎ 式中Ek＝4.27 MeV是α粒子与Th核的总动能．‎ 由①②③式得 mThv＝Ek④‎ 代入数据得，衰变后核的动能 mThv＝0.07 MeV⑤‎ 答案：(1)ADE　(2)0.07 MeV ‎6．(12分)(1)下列说法正确的是________．‎ A. 根据E＝mc2可知物体所具有的能量和它的质量之间存在着简单的正比关系 B. 在单缝衍射实验中，假设只让一个光子通过单缝，则该光子不可能落在暗条纹处 C. 一群氢原子从n＝3的激发态向较低能级跃迁，最多可放出两种频率的光子 D. 已知能使某金属发生光电效应的极限频率为ν0，则当频率为2ν0的单色光照射该金属时，光电子的最大初动能为2hν0‎ ‎(2)如图，车厢的质量为M，长度为L，静止在光滑水平面上，质量为m的木块(可看成质点)以速度v0无摩擦地在车厢底板上向右运动，木块与前车壁碰撞后以速度 向左运动，则再经过多长时间，木块将与后车壁相碰？‎ 解析：(1)根据E＝mc2可知物体所具有的能量和它的质量之间存在着正比关系，A对；在单缝衍射实验中，假设只让一个光子通过单缝，则该光子落在的位置是不确定的，B错；一群氢原子从n＝3的激发态向较低能级跃迁，最多可放出3种频率的光子，C错；能使某金属发生光电效应的极限频率为ν0，则当频率为2ν0的单色光照射该金属时，光电子的最大初动能为Ekm＝2hν0－hν0＝hν0，D错．‎ ‎(2)木块和车厢组成的系统动量守恒，设向右为正方向，碰后车厢的速度为v′‎ mv0＝Mv′－m，得v′＝，方向向右，设t时间后木块将与后车壁相碰，则：v′t＋t＝L t＝＝ 答案：(1)A　(2) ‎7．[2013·原创卷六](14分)(1)关于近代物理内容的若干叙述正确的是________．‎ A. 自然界中含有少量的‎14C,‎14C具有放射性，能够自发地进行β衰变，因此在考古中可利用‎14C来测定年代 B. 重核的裂变过程质量增大，轻核的聚变过程有质量亏损 C. 比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定 D. 根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小 E. 紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大 ‎(2)如右图所示，质量为m1＝‎60 kg的滑块在光滑水平面上以速度v1＝‎0.5 m/s向右运动，质量为m2＝‎40 kg的滑块(包括小孩)在光滑水平面上以速度v2＝‎3 m/s向左运动，为了避免两滑块再次相碰，在两滑块靠近的瞬间，m2上的小孩用力将m1推开．求小孩对m1做功的范围．(滑块m2与右边竖直墙壁碰撞时无机械能损失，小孩与滑块不发生相对滑动，光滑水平面无限长)‎ 解析：‎ ‎(1)根据原子核衰变的半衰期规律及其应用可知A对；重核的裂变过程中有质量亏损，B错；原子核的比结合能越大越稳定，C对；核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，电势能减小，线速度增大，动能增大，总能量减小部分转化为光子的能量，D对；根据光电效应规律，从金属表面逸出的光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，E错．‎ ‎(2)小孩用力将m1推开的过程中，m1、m2组成的系统动量守恒，得：‎ m2v2－m1v1＝m1v′1＋m2v′2‎ 其中v′2＝±v′1是避免两滑块再次相碰的临界条件，即v′2＝ 代入数据解得v′11＝‎0.9 m/s，v′12＝‎4.5 m/s 所以小孩对m1做功的最小值是Wmin＝m1(v′－v)＝16.8 J 小孩对m1做功的最大值是Wmax＝m1(v′－v)＝600 J 答案：(1)ACD　(2)见解析 ‎8．[2013·南昌一模](14分)(1)如图所示为氢原子的能级图，已知可见光的光子能量范围为1.62 ～3.11 eV，锌板的电子逸出功为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现象 ‎ B. 用能量为11.0 eV的自由电子轰击，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态 ‎ C. 处于n＝2能级的氢原子能吸收任意频率的紫外线 ‎ D. 处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离 ‎ E. 用波长为60 nm的伦琴射线照射，可使处于基态的氢原子电离出自由电子 ‎(2)如图所示，A、B两球质量均为m，其间有压缩的轻短弹簧处于锁定状态(A、B两球与弹簧两端接触但不连接)．弹簧的长度、两球的大小均忽略，整体视为质点，该装置从半径为R的竖直光滑圆轨道左侧与圆心等高处由静止下滑，滑至最低点时，解除对弹簧的锁定状态之后，B球恰好能到达轨道最高点，求：‎ ‎(1)小球B解除锁定后的速度；‎ ‎(2)弹簧处于锁定状态时的弹性势能．‎ 解析：(1)氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光子能量大于锌板电子的逸出功3.34 eV，锌板能发生光电效应，选项A错误；n＝2能级的轨道能量－3.4 eV，紫外线的最小能量为3.11 eV，则该氢原子只能吸收特定波段的紫外线，选项C错误．‎ ‎(2)①小球B解除锁定后，到轨道最高点的速度为v，则有 mg＝m mv＝mg·2R＋mv2‎ vB＝ ‎②设A、B系统滑到圆轨道最低点时锁定状态的速度为v0，根据机械能守恒得 ‎2mgR＝2×mv v0＝ 解除弹簧锁定后A、B的速度分别为vA、vB，弹性势能为E弹，则有2mv0＝mvA＋mvB ‎2×mv＋E弹＝mv＋mv 解得：E弹＝(7－2)mgR 答案：(1)BDE　(2)①　②(7－2)mgR