專題檢測卷(17)專題九碰撞與動(dòng)量守恒 近代物理初步

1、溫馨提示： 此套題為Word版，請按住Ctrl,滑動(dòng)鼠標(biāo)滾軸，調(diào)節(jié)合適的觀看比例，答案解析附后。關(guān)閉Word文檔返回原板塊。專題檢測卷(十七)碰撞與動(dòng)量守恒近代物理初步(45分鐘100分)1.(16分)(1)如圖所示,小車M由光滑的弧形段AB和粗糙的水平段BC組成,靜止在光滑水平面上。當(dāng)小車固定時(shí),從A點(diǎn)由靜止滑下的物塊m到C點(diǎn)恰好停止。如果小車不固定,物塊m仍從A點(diǎn)靜止滑下()A.還是滑到C點(diǎn)停住B.滑到BC間某處停住C.會(huì)沖出C點(diǎn)落到車外D.上述三種情況都有可能(2)兩木板M1=0.5 kg,M2=0.4 kg,開始時(shí)都靜止于光滑水平面上,小物塊m=0.1 kg以初速度v=10 m/s滑上

2、M1的表面,最后停在M2上時(shí)速度為v2=1.8 m/s,求：最后M1的速度v1;在整個(gè)過程中克服摩擦力所做的功。2.(17分)(2012天津高考)(1)下列說法正確的是()A.采用物理或化學(xué)方法可以有效地改變放射性元素的半衰期B.由玻爾理論知道氫原子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)會(huì)放出光子C.從高空對地面進(jìn)行遙感攝影是利用紫外線良好的穿透能力D.原子核所含核子單獨(dú)存在時(shí)的總質(zhì)量小于該原子核的質(zhì)量(2)如圖所示,水平地面上固定有高為h的平臺(tái),臺(tái)面上有固定的光滑坡道,坡道頂端距臺(tái)面高也為h,坡道底端與臺(tái)面相切。小球A從坡道頂端由靜止開始滑下,到達(dá)水平光滑的臺(tái)面后與靜止在臺(tái)面上的小球B發(fā)生碰撞,并粘連在一起,

3、共同沿臺(tái)面滑行并從臺(tái)面邊緣飛出,落地點(diǎn)與飛出點(diǎn)的水平距離恰好為臺(tái)高的一半。兩球均可視為質(zhì)點(diǎn),忽略空氣阻力,重力加速度為g。求：小球A剛滑至水平臺(tái)面的速度vA;A、B兩球的質(zhì)量之比mAmB。3.(17分)(2013宿遷一模)(1)下列說法中正確的是()A.光電效應(yīng)現(xiàn)象說明光具有粒子性B.普朗克在研究黑體輻射問題時(shí)提出了能量子假說C.玻爾建立了量子理論,成功解釋了各種原子發(fā)光現(xiàn)象D.運(yùn)動(dòng)的宏觀物體也具有波動(dòng)性,其速度越大物質(zhì)波的波長越大(2)如圖所示,一水平面上P點(diǎn)左側(cè)光滑,右側(cè)粗糙,質(zhì)量為m的劈A在水平面上靜止,上表面光滑,A軌道右端與水平面平滑連接,質(zhì)量為M的物塊B恰好放在水平面上P點(diǎn),物塊B

4、與水平面的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.2。一質(zhì)量為m的小球C位于劈A的斜面上,距水平面的高度為h=0.9m。小球C從靜止開始滑下,然后與B發(fā)生正碰(碰撞時(shí)間極短,且無機(jī)械能損失)。已知M=2m,g=10m/s2,求：小球C與劈A分離時(shí),C的速度大小v0。小球C與物塊B碰后的速度vC和物塊B的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。4.(16分)(2013寶雞二模)(1)以下說法正確的是()A.當(dāng)氫原子從n=4的狀態(tài)躍遷到n=2的狀態(tài)時(shí),要吸收光子B.普朗克曾經(jīng)大膽假設(shè)：振動(dòng)著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍,這個(gè)不可再分的最小能量值叫作能量子C.某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng),當(dāng)增大照射光的強(qiáng)度時(shí),則逸出光電子的最大初動(dòng)能也隨之增大

5、D.原子核發(fā)生怎樣的衰變是由原子核內(nèi)部自身因素決定,與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān)E.衰變所釋放的電子是由原子核外的電子高速飛出而產(chǎn)生的(2)質(zhì)量分別為m1=1kg,m2=3kg的小車A和B靜止在水平面上,小車A的右端水平連接一根輕彈簧,小車B以水平向左的初速度v0向A駛來,與輕彈簧相碰之后,小車A獲得的最大速度為v=6m/s,如果不計(jì)摩擦,也不計(jì)相互作用過程中機(jī)械能損失,求：小車B的初速度v0;A和B相互作用過程中,彈簧獲得的最大彈性勢能。5.(17分)用中子轟擊鋰核(36Li)發(fā)生核反應(yīng),生成氚核和粒子,并放出4.8MeV的能量。(1)寫出核反應(yīng)方程;(2)求出質(zhì)量虧損;(3)若中子與

6、鋰核是以等值反向的動(dòng)量相碰,則粒子和氚核的動(dòng)能之比是多少?(4)粒子的動(dòng)能有多大?6.(17分)(2013泰安二模)(1)下列說法正確的是()A.具有相同的質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同的原子互稱同位素B.某原子核經(jīng)過一次衰變后,核內(nèi)質(zhì)子數(shù)減少4個(gè)C.Pu與U的核內(nèi)具有相同的中子數(shù)和不同的核子數(shù)D.進(jìn)行光譜分析時(shí)既可以用連續(xù)光譜,也可以用線狀光譜(2)如圖所示,質(zhì)量為m2=10kg的滑塊靜止于光滑水平面上,一小球m1=5kg,以v1=10m/s的速度與滑塊相碰后以2 m/s的速率被彈回。碰撞前兩物體的總動(dòng)能為J,碰撞后兩物體的總動(dòng)能為J,說明這次碰撞是(選填“彈性碰撞”或“非彈性碰撞”)。(3)氫原子的能

7、級(jí)如圖所示,求：當(dāng)氫原子從n=4向n=2的能級(jí)躍遷時(shí),輻射的光子照射在某金屬上,剛好能發(fā)生光電效應(yīng),則該金屬的逸出功為多少?現(xiàn)有一群處于n=4的能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷,在輻射出的各種頻率的光子中,能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)的頻率共有多少種?答案解析1.【解析】(1)選A。小車固定時(shí)恰能滑到C點(diǎn),機(jī)械能會(huì)全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。當(dāng)小車不固定時(shí),由動(dòng)量守恒知,小車與物塊的最終速度都為零,故機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,因此兩次滑過的路程相等,所以A對,B、C、D錯(cuò)。(2)對系統(tǒng)由動(dòng)量守恒定律得mv=M1v1+(m+M2)v2解得v1=mv-(m+M2)v2M1=0.2m/s對系統(tǒng)由能量守恒定律得Q=12mv2-12

8、M1v12-12(m+M2)v22解得Q=4.18 J答案：(1)A(2)0.2 m/s4.18 J2.【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)明確以下三點(diǎn)：(1)準(zhǔn)確記憶且理解知識(shí)點(diǎn)間的聯(lián)系。(2)小球滑至水平臺(tái)面的速度可由機(jī)械能守恒定律求得。(3)小球碰撞過程動(dòng)量守恒,由動(dòng)量守恒定律和平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可求得兩球的質(zhì)量之比。【解析】(1)選B。元素的半衰期由元素本身的性質(zhì)決定,不能通過物理或化學(xué)的方法改變,A錯(cuò);根據(jù)玻爾理論,氫原子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)放出能量,這些能量以光子的形式釋放,B對;從高空對地面進(jìn)行遙感攝影是利用了紅外線的穿透能力,C錯(cuò);原子核所含核子單獨(dú)存在時(shí)的總質(zhì)量大于該原子核的質(zhì)量,D錯(cuò)。(2

9、)小球從坡道滑至水平臺(tái)面的過程中,機(jī)械能守恒,則：mAgh=12mAvA2解得：vA=2gh設(shè)兩球碰撞后共同的速度為v,由動(dòng)量守恒定律得：mAvA=(mA+mB)v粘在一起的兩球飛出臺(tái)面后做平拋運(yùn)動(dòng),設(shè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t,則在豎直方向上有：h=12gt2在水平方向上有：h2=vt由以上各式聯(lián)立解得：mAmB=13答案：(1)B(2)2gh133.【解析】(1)選A、B。光電效應(yīng)現(xiàn)象說明光具有粒子性,選項(xiàng)A正確;普朗克在研究黑體輻射問題時(shí)提出了能量子假說,選項(xiàng)B正確;玻爾把量子理論應(yīng)用到原子結(jié)構(gòu),成功解釋了氫原子發(fā)光現(xiàn)象,不能解釋其他原子的發(fā)光現(xiàn)象,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;運(yùn)動(dòng)的宏觀物體也具有波動(dòng)性,其速度越大物

10、質(zhì)波的波長越小,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。(2)球C與劈A組成的系統(tǒng)在水平方向動(dòng)量守恒、能量守恒,有0=mv0-mvAmgh=12mv02+12mvA2解得v0=3m/s小球C與B發(fā)生正碰后速度分別為vC和vB,規(guī)定向右為正方向,由動(dòng)量守恒得mv0=mvC+MvB機(jī)械能不損失,有12mv02=12mvC2+12MvB2代入M=2m,得vB=23gh=2m/svC=-13gh=-1m/s(負(fù)號(hào)說明小球C最后向左運(yùn)動(dòng))物塊B減速至停止運(yùn)動(dòng)的時(shí)間設(shè)為t,由動(dòng)量定理-Mgt=0-MvB得t=2gh3g=1s答案：(1)A、B(2)3m/s1 m/s,方向向左1 s4.【解析】(1)選B、D。當(dāng)氫原子從n=4的狀態(tài)躍

11、遷到n=2的狀態(tài)時(shí),要放出光子,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。普朗克為了解釋黑體輻射實(shí)驗(yàn),曾經(jīng)大膽假設(shè),振動(dòng)著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍,這個(gè)不可再分的最小能量值叫作能量子,選項(xiàng)B正確。某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng),當(dāng)增大照射光的強(qiáng)度時(shí),則逸出光電子的最大初動(dòng)能不變,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。原子核發(fā)生怎樣的衰變是由原子核內(nèi)部自身因素決定,與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān),選項(xiàng)D正確。衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的,選項(xiàng)E錯(cuò)誤。(2)由題意可得,當(dāng)A、B相互作用彈簧恢復(fù)到原長時(shí)A的速度達(dá)到最大,設(shè)此時(shí)B的速度為v2,所以：由動(dòng)量守恒定律可得：m2v0=m1v+m2v2相互作用前后系統(tǒng)的總動(dòng)能不變

12、：12m2v02=12m1v2+12m2v22解得：v0=4m/s第一次彈簧壓縮到最短時(shí),彈簧的彈性勢能最大,設(shè)此時(shí)A、B有相同的速度v,根據(jù)動(dòng)量守恒定律有：m2v0=(m1+m2)v此時(shí)彈簧的彈性勢能最大,等于系統(tǒng)動(dòng)能的減少量：E=12m2v02-12(m1+m2)v2解得E=6J答案：(1)B、D(2)4m/s6 J5.【解析】(1)核反應(yīng)方程為Li+01n13H+24He+4.8 MeV。(2)根據(jù)質(zhì)能方程E=m931.5MeV有：m=4.8931.5u0.005 2 u。(3)當(dāng)中子與鋰核以等值反向的動(dòng)量相碰時(shí),由動(dòng)量守恒定律得：mv+mHvH=0,則EkEkH=(mv)22m(mHv

13、H)22mH=mHm=34。(4)粒子的動(dòng)能為Ek=37E=374.8MeV2.06 MeV。答案：(1)36Li+01n13H+24He+4.8 MeV(2)0.0052u(3)34(4)2.06MeV【方法技巧】正確書寫核反應(yīng)方程的三點(diǎn)注意(1)書寫核反應(yīng)方程時(shí)要以事實(shí)為依據(jù),不能無中生有;(2)核反應(yīng)通常不可逆,方程中要用“”連接,不能用“=”連接;(3)質(zhì)量數(shù)守恒并不意味著反應(yīng)前后粒子的總質(zhì)量守恒。6.【解析】(1)選A。同位素的質(zhì)子數(shù)相同,中子數(shù)不同,A正確;某原子核經(jīng)過一次衰變后,核內(nèi)質(zhì)子數(shù)減少2個(gè),B錯(cuò)誤；Pu和U的核內(nèi)具有相同的核子數(shù)和不同的中子數(shù)和質(zhì)子數(shù),C錯(cuò)誤;進(jìn)行光譜分析時(shí)只能用線狀光譜,不能用連續(xù)光譜,D錯(cuò)誤。(2)碰撞前總動(dòng)能為12m1v12=250J,碰撞過程動(dòng)量守恒：m1v1=m2v2-m1v1得v2=6m/s,故碰撞后系