高三物理 專題二 能量、動量和原子物理 第3講 原子物理和動量對點規(guī)范演練

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGEPAGE1學必求其心得，業(yè)必貴于專精專題2第3講物理和動量1．(2017·全國卷Ⅰ)將質(zhì)量為1。00kg的模型火箭點火升空，50g燃燒的燃氣以大小為600m/s的速度從火箭噴口在很短時間內(nèi)噴出．在燃氣噴出后的瞬間,火箭的動量大小為（噴出過程中重力和空氣阻力可忽略）（A）A．30kg·m/s B．5.7×102C．6。0×102kg·m/s D．6.3×解析燃氣從火箭噴口噴出的瞬間,火箭和燃氣組成的系統(tǒng)動量守恒，設(shè)燃氣噴出后的瞬間，火箭的動量大小為p，根據(jù)動量守恒定律可得p－mv0＝0，解得p＝mv0＝0。050kg×600m/s＝30kg·m/s，選項A正確．2．(2016·全國卷Ⅲ）（多選）一靜止的鋁原子核eq\o\al（27,13）Al俘獲一速度為1.0×107m/s的質(zhì)子p后,變?yōu)樘幱诩ぐl(fā)態(tài)的硅原子核eq\o\al(28，14)Si下列說法正確的是（ABE)A．核反應(yīng)方程為p＋eq\o\al(27，13)Al→eq\o\al(28，14)SiB．核反應(yīng)過程中系統(tǒng)動量守恒C．核反應(yīng)過程中系統(tǒng)能量不守恒D．核反應(yīng)前后核子數(shù)相等,所以生成物的質(zhì)量等于反應(yīng)物的質(zhì)量之和E．硅原子核速度的數(shù)量級為105解析核反應(yīng)方程滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒,A項正確；微觀粒子相互作用過程中,滿足動量守恒定律，B項正確；題述核反應(yīng)過程屬于“二合一”形式的完全非彈性碰撞，機械能有損失，但對于封閉的系統(tǒng)，能量仍然守恒，C項錯誤；核反應(yīng)過程中的機械能有損失,故存在質(zhì)量虧損現(xiàn)象，D項錯誤；硅原子質(zhì)量約是質(zhì)子質(zhì)量的28倍，由動量守恒定律知，m0v0＝28m0v，所以硅原子核速度數(shù)量級為103．（2017·湖南長沙一模)（多選）如圖甲所示，在光電效應(yīng)實驗中，某同學用相同頻率的單色光，分別照射陰極材料為鋅和銅的兩個不同的光電管，結(jié)果都能發(fā)生光電效應(yīng)．圖乙為其中一個光電管的遏止電壓Uc隨入射光頻率ν變化的函數(shù)關(guān)系圖象，對于這兩個光電管，下列判斷正確的是（ABC）A．因為材料不同逸出功不同，所以遏止電壓Uc不同B．光電子的最大初動能不同C．因為光強不確定，所以單位時間逸出的光電子數(shù)可能相同，飽和光電流也可能相同D．兩個光電管的Uc－ν圖象的斜率可能不同解析根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程eUc＝Ek＝hν－W0，因為材料不同逸出功不同,所以遏止電壓Uc不同，光電子的最大初動能不同,選項A、B正確；因為光強不確定,所以單位時間逸出的光電子數(shù)可能相同,飽和光電流也可能相同，選項C正確；在Uc。ν圖象中，斜率表示普朗克常量h與e的比值,兩個光電管的Uc.ν圖象的斜率相同，選項D錯誤．4．（2017·遼寧大連模擬)（多選)關(guān)于原子核的結(jié)合能，下列說法正確的是（ABC）A．原子核的結(jié)合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B．一重原子核衰變成α粒子和另一原子核,衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于原來重核的結(jié)合能C．銫原子核(eq\o\al(133，)55Cs）的結(jié)合能小于鉛原子核(eq\o\al(208，）82Pb)的結(jié)合能D．比結(jié)合能越大，原子核越不穩(wěn)定E．自由核子組成原子核時,其質(zhì)量虧損對應(yīng)的能量大于該原子核的結(jié)合能解析結(jié)合能是原子核完全分解成自由核子時吸收的能量,選項A正確;由于重核裂變反應(yīng)中能量守恒，且釋放能量,因此，衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于原重核的結(jié)合能，選項B正確;原子核的核子數(shù)越多，結(jié)合能越大，選項C正確；比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定,選項D錯誤;自由核子結(jié)合成原子核時釋放能量,其質(zhì)量虧損對應(yīng)的能量等于原子核的結(jié)合能，選項E錯誤．5．（2017·貴州貴陽檢測)（多選）將質(zhì)量均為m的三個小球a、b、c,從y軸上不同位置沿x軸正方向水平拋出，其運動軌跡如圖所示，x軸在水平地面上，y軸沿豎直方向，不計空氣阻力,重力加速度為g,下列關(guān)于三個小球從拋出到落地的說法中正確的是（AD)A．小球a與小球b的動量變化量之比為eq\r（2）∶1B．小球a、b、c的機械能守恒，動量也守恒C．小球a與小球b受到的沖量之比為2∶1D．小球b、c受到的沖量相等解析由題意可知三個小球均做平拋運動，水平位移之比為xa∶xb∶xc＝2∶2∶1，豎直位移之比為ya∶yb∶yc＝2∶1∶1，由豎直方向的運動可知t＝eq\r(\f(2y，g）），因此三個小球在空中運動的時間之比為ta∶tb∶tc＝eq\r（2)∶1∶1。由動量定理mgt＝I＝Δp,可知小球a和小球b受到的沖量之比為Ia∶Ib＝eq\r（2）∶1，選項C錯誤；動量的變化量之比為Δpa∶Δpb＝eq\r(2)∶1，選項A正確；由于只有重力對三個小球做功,因此在運動過程中小球的機械能均守恒，三個小球所受的合外力不為零，則小球的動量不守恒，選項B錯誤；由于小球b和小球c在空中運動的時間相等,則兩個小球受到的沖量相等，選項D正確．6．(2017·黑龍江五校聯(lián)考)如圖甲所示為某實驗小組驗證動量守恒定律的實驗裝置，他們將光滑的長木板固定在桌面上，a、b兩小車放在木板上并在小車上安裝好位移傳感器的發(fā)射器，且在兩車相對面上涂上黏性物質(zhì)．現(xiàn)同時給兩車一定的初速度，使a、b沿水平面上同一條直線運動，發(fā)生碰撞后兩車黏在一起;兩車的位置x隨時間t變化的圖象如圖乙所示．a(chǎn)、b兩車質(zhì)量(含發(fā)射器）分別為1kg和8kg，則下列說法正確的是(C)A．兩車碰撞前總動量大于碰撞后總動量B．碰撞過程中a車損失的動能是eq\f（14，9)JC．碰撞后兩車的總動能比碰前的總動能小D．兩車碰撞過程為彈性碰撞解析設(shè)a、b兩車碰撞前的速度大小為v1、v2，碰后的速度大小為v3，結(jié)合題圖乙得v1＝2m/s,v2＝1m/s，v3＝eq\f（2，3）m/s，以向右為正方向,碰前總動量p1＝－mav1＋mbv2＝6kg·m/s，碰后總動量p2＝(ma＋mb)v3＝6kg·m/s，則兩車碰撞前總動量等于碰撞后總動量，選項A錯誤；碰撞前a車動能為Ek＝2J，碰撞后a車動能為E′k＝eq\f(2,9)J,所以碰撞過程中a車損失的動能是eq\f（16,9)J，選項B錯誤;碰前a、b兩車的總動能為6J，碰后a、b兩車的總動能為2J,選項C正確；兩車碰撞過程中機械能不守恒,發(fā)生的是完全非彈性碰撞，選項D錯誤．7．(2017·河北二校聯(lián)考)一豎直放置的輕彈簧,一端固定于地面，一端與質(zhì)量為3kg的B固定在一起,質(zhì)量為1kg的物體A放于B上．現(xiàn)在A和B正在一起豎直向上運動，如圖所示．當A、B分離后，A上升0.2m到達最高點，此時B速度方向向下，彈簧為原長，則從A、B分離起至A到達最高點的這一過程中,關(guān)于彈簧的彈力對B的沖量大小以及彈簧的彈力對B做的功,下列正確的是（g取10m/s2)(C）A．1.2N·s0J B．0J4JC．6N·s0J D．4J4J解析A、B物體分離時也是彈簧恢復原長時，此時A、B的速度與加速度均相同,之后A做豎直上拋運動，由題設(shè)條件可知，豎直上拋的初速度大小v＝eq\r(2gh）＝2m/s；上升到最高點所需的時間t＝eq\r(\f（2h,g）)＝0。2s;A到最高點時彈簧恰好恢復原長，此時B的速度為2m/s，方向豎直向下,在此過程中對B用動量定理(規(guī)定向下為正方向）得mBgt＋IN＝mBv－（－mBv），解得IN＝6N·s；由以上分析可知，A、B分離時彈簧處于原長狀態(tài),當A運動至最高點時彈簧仍處于原長狀態(tài),則彈簧對B物體做功為零．綜上所述,選項C正確．8．（2017·海南五校模擬)如圖所示,物塊B、C分別靜置于水平地面上的M、N兩點，一輕質(zhì)彈簧左端固定在O點，右端連接一物塊A但不黏連，現(xiàn)壓縮彈簧使物塊A靜置于水平地面上P點，并用細線將物塊A與O點連接起來．已知M點右側(cè)水平面光滑，左側(cè)水平面粗糙，且物塊A與粗糙水平面間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.5。已知sMP＝1.6m，彈簧的彈性勢能為Ep＝40J，剪斷細線，物塊A滑到M點且與B發(fā)生正碰，碰撞后物塊A和物塊B立刻黏在一起向右運動,并與物塊C發(fā)生正碰，碰后瞬間物塊C的速度為v2＝2。0m/s.物塊A和物塊B的質(zhì)量均為m＝1kg,物塊C的質(zhì)量為物塊A的質(zhì)量的k倍．設(shè)碰撞時間很短，物塊A、B、C均可視為質(zhì)點，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，重力加速度g取10m/s2.根據(jù)物塊A、B與物塊C的碰撞過程的不同類型，求k的取值范圍并分析碰后物塊A、B的運動狀態(tài)．解析設(shè)物塊A滑至M點的速度為v0，由功能關(guān)系知Ep＝μmgsPM＋eq\f（1,2)mveq\o\al（2，0)，解得v0＝8m/s.物塊A和物塊B相碰，由動量守恒定律知mv0＝2mv1，解得v1＝4m/s。若物塊A、B與物塊C發(fā)生完全非彈性碰撞，由動量守恒定律得2mv1＝(2＋k）mv2;代入數(shù)據(jù)解得k＝2，此時eq\f(1，2)×2mveq\o\al(2，1)〉eq\f（1，2)×(2＋2）mveq\o\al（2，2）,符合題意，物塊A、B的速度與物塊C相同．若物塊A、B與物塊C發(fā)生碰撞后，物塊A、B的速度為0，由動量守恒定律得2mv1＝kmv2,代入數(shù)據(jù)解得k＝4，此時eq\f（1,2)×2mveq\o\al(2,1)〉eq\f(1，2)kmveq\o\al(2,2)，符合題意,若物塊A、B與物塊C發(fā)生彈性碰撞，由動量守恒定律和能量守恒定律得2mv1＝2mv3＋kmv2，eq\f（1,2)·2mveq\o\al(2,1）＝eq\f(1，2)·2mveq\o\al(2，3)＋eq\f（1，2）·kmveq\o\al（2，2)，聯(lián)立解得v3＝－