高考物理能力梯级提升思维高效练习90碰撞与动量守恒近代物理初步

高考物理能力梯级提升思维高效练习90碰撞与动量守恒近代物理初步

高考物理能力梯级提升思维高效练习9.0碰撞与动量守恒近代物理初步 ‎1.(2017·福建高考)(1)爱因斯坦因提出了光量子概 念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝 尔物理学奖.某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与 入射光频率ν的关系如下图，其中ν0为极限频率.‎ 从图中可以确定的是____.(填选项前的字母)‎ A.逸出功与ν有关 B.Ekm与入射光强度成正比 C.当ν<ν0时，会逸出光电子 D.图中直线的斜率与普朗克常量有关 ‎(2)在光滑水平面上，一质量为m、速度大小为v的A球与质量为‎2m静止的B球碰撞后，A球的速度方向与碰撞前相反，则碰撞后B球的速度大小可能是____.(填选项前的字母)‎ A.0.6‎v B.0.4v C.0.3v D.0.2v ‎2.（2017·江苏高考）(1)研究光电效应电路如下图，‎ 用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极 板（阴极K），钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在 电路中形成光电流.以下光电流I与A、K之间的电压UAK 的关系图象中，正确的选项是____________.‎ ‎（2）钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子.光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小________(选填“增大”、“减小”或“不变”)，原因是________________________________________________.‎ ‎（3）已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为-3.4 eV和-1.51 eV，金属钠的截止频率为5.53×1014 Hz,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s.请通过计算判断，氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板，能否发生光电效应.‎ ‎3.(2017·山东高考)(1)碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰期为8天.‎ ‎①碘131核的衰变方程：→_______ (衰变后的元素用X表示).‎ ‎②经过____天 75%的碘131核发生了衰变.‎ ‎(2)如下图，甲、乙两船的总质量(包括船、人和货物)分别为‎10m、‎12m，两船沿同一直线同一方向运动，速度分别为2v0、v0.为避免两船相撞，乙船上的人将一质量为m的货物沿水平方向抛向甲船，甲船上的人将货物接住，求抛出货物的最小速度.(不计水的阻力) ‎ ‎4.(1)太阳内部有多种热核反应，其中的一个反应方程是：.若已知的质量为m1,的质量为m2，的质量为m3,x的质量为m4，则以下说法中正确的选项是（ ）‎ A.x是中子 B.和在常温下就能够发生聚变 C.这个反应释放的核能为ΔE=（m1+m2-m3-m4）c2‎ D.我国大亚湾核电站就是利用轻核的聚变释放的能量来发电的 ‎ (2)质量为mB=‎2 kg的平板车B上表面水平，开始时静止在光滑水平面上，在平板车左端静止着一块质量为mA=‎2 kg的物体A，一颗质量为m0=‎0.01 kg 的子弹以v0=‎600 m/s的水平初速度瞬间射穿A后，速度变为v=‎100 m/s,已知A、B之间的动摩擦因数不为零，且A与B最终达到相对静止.求：‎ ① 物体A的最大速度vA；[‎ ‎②平板车B的最大速度vB.‎ ‎5.（2018·宿迁模拟）（1）以下说法正确的有__________.‎ A.在黑体辐射中，随着温度的升高，各种频率的辐射都增加，辐射强度极大值的光向频率较低的方向移动 B.α粒子散射实验是卢瑟福猜想原子核式结构模型的实验基础 C.汤姆生发现电子，说明原子具有核式结构 D.按照玻尔理论,氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,电子的动能减小,原子总能量增大 ‎（2）以下说法正确的选项是____________.‎ A.光子像其他粒子一样，不但具有能量，还具有动量 B.玻尔认为，原子中电子轨道是量子化的，能量也是量子化的 C.将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，会改变放射性元素的半衰期 D.原子核的质量大于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损 ‎（3）气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦.我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨以及滑块A和B来验证动量守恒定律，实验装置如下图（弹簧的长度忽略不计），采用的实验步骤如下 A.用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB；‎ B.调整气垫导轨，使导轨处于水平；‎ C.在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止地放置在气垫导轨上；‎ D.用刻度尺测出A的左端至C板的距离x1.‎ E.按下电钮放开卡销，同时使分别记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作.‎ 当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时停止计时，记下A、B分别到达C、D的运动时间t1和t2，本实验中还应测量的物理量是___________，利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是____________________‎ ‎6.（1）随着现代科学的发展，大量的科学发现促进了人们对原子、原子核的认识，以下有关原子、原子核的表达正确的选项是___________.‎ A.卢瑟福α粒子散射实验说明原子核内部具有复杂的结构 B.天然放射现象说明原子核内部有电子 C.轻核聚变反应方程有：‎ D.氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级和从n＝2能级跃迁到n＝1能级，前者跃迁辐射出的光子波长比后者的长 ‎（2）两磁铁各固定在一辆小车上，小车能在水平面上无摩擦地沿同一直线运动.已知甲车和磁铁的总质量为‎0.5 kg，乙车和磁铁的总质量为‎1.0 kg.两磁铁的N极相对.推动一下，使两车相向运动.某时刻甲的速率为‎2 m/s，乙的速率为‎3 m/s，方向与甲相反.两车运动过程中始终未相碰，则两车最近时，乙的速度为多大？‎ 答案解析 ‎1.【解析】(1)选D.金属的逸出功与入射光无关，A错；光电子的最大初动能与入射光强度无关，B错；当入射光的频率小于极限频率时，不能发生光电效应现象，C错；据光电效应方程可知图象的斜率与普朗克常量有关，D对.‎ ‎(2)选A.由动量守恒定律得mv=mvA+2mvB，规定A球原方向为正方向，由题意可知vA为负值，则2mvB>mv，因此B球的速度可能为0.6v，应选A.‎ ‎2.【解析】（1）选C.由爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W和动能定理-eUc=0-Ek.可得Uc=，遏止电压UC与入射光的频率有关，与光强无关.由发生光电效应规律可知，光电流与光的强度有关，光越强，光电流越强.所以选项C正确.此题考查光电效应规律 ‎（2）钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，由于光电子在从金属表面逸出过程中，要受到金属表面层中力的阻碍作用（或需要克服逸出功）.所以在光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小减小.‎ ‎（3）氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中，放出的光子能量为E=E3-E2‎ ‎，代入数据E=1.89 eV，金属钠的逸出功W0=hν0，代入数据得W0=2.3 eV，因为E＜W0，所以不能发生光电效应.‎ 答案:（1）C （2）减小 光电子从金属表面逸出过程中要受到金属表面层中力的阻碍作用（或需要克服逸出功）‎ ‎（3）不能发生光电效应 ‎3.【解析】(1)① ②由放射性元素经历一个半衰期衰变总数的一半可知，共经历了两个半衰期即16天.‎ ‎(2)设抛出货物的最小速度为vx,则有：对乙船12mv0=11mv-mvx，对甲船20mv0-mvx=11mv，其中v为后来两船同向运动的速度.由以上两式可得vx=4v0.‎ 答案：(1)① ②16 (2) 4v0‎ ‎4.【解析】(1)选A、C.核反应方程应遵循质量数守恒和电荷数守恒,故x是中子,A对;和在超高温下才能够发生聚变,B错;据爱因斯坦质能方程得释放的核能为ΔE=（m1+m2-m3-m4）c2,C对;我国大亚湾核电站是利用重核裂变释放的能量来发电的,D错.‎ ‎(2)①子弹穿过物体A的过程中，子弹和物体A构成的系统动量守恒，由动量守恒定律得：‎ m0v0=m0v+mAvA 解得：vA=‎2.5 m/s ‎②对物体A和平板车B，由动量守恒定律得：‎ mAvA=(mA+mB)vB 解得：vB=‎1.25 m/s 答案:(1)A、C （2）①‎2.5 m/s ②‎1.25 m/s ‎ ‎5.【解析】（1）选B、D.在黑体辐射中，随着温度的升高，各种频率的辐射都增加，辐射强度极大值的光向频率较高的方向移动，A项错误；α粒子散射实验有力地验证了卢瑟福的原子的核式结构模型的正确性，选项B正确；汤姆生发现了电子，但并没有证明电子与正电物质之间的组合规律，选项C错误；根据原子跃迁规律可知，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时需要吸收能量，原子总能量增大，但电子的动能减小，选项D正确.‎ ‎（2）选A、B.光子像其他粒子一样既具有能量，又具有动量，选项A正确；玻尔认为原子结构满足量子理论规律，其电子轨道及能量均具有量子化，选项B正确；放射性物质的半衰期与物体的其他物理、化学变化无关，选项C错误；核子在结合成原子核时放出核能，原子核的质量比组成它的核子的质量和要小，这是质量亏损，选项D错误.‎ ‎（3）需要测量两滑块的速度，实验中测出了各自的运动时间只要再测量出两滑块在该时间内运动的位移，即可求出速度，从而验证动量守恒.‎ 答案：（1）B、D （2）A、B （3）滑块B的右端到挡板D的距离x2 ‎ ‎6.【解析】（1）选C.此题考查原子的基本结构和原子核的基本组成，核反应方程式的写法以及玻尔的氢原子能级量子化理论.卢瑟福的α粒子散射实验说明了原子应该具有核式结构，故A选项错误.天然放射现象放射出的β射线是高速运动的电子流，是由原子核中的中子变成质子后产生的，选项B错误.写核反应方程时应遵循质量数守恒和电荷数守恒的原则，选项C正确.由氢原子能级方程hν＝Em－En，而ν＝，则＝Em－En，得λ＝，当氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级时，λ1＝，从n＝2能级跃迁到n＝1能级时，λ2＝，E3－E1>E2－E1，所以λ1<λ2，选项D错误.‎ ‎（2）设甲的速度方向为正方向，则初始状态下，甲、乙两车连同磁铁组成的系统的总动量为：‎ p1=m甲v甲+m乙v乙 ‎=‎0.5 kg×‎2 m/s+‎1.0 kg×（-3） m/s ‎=‎-2 kg·m/s 当两车速度相同时，二者相距最近，由动量守恒定律得：‎ p=p2‎ 即‎-2 kg·m/s=（‎0.5 kg+‎1.0 kg）·v v=- m/s 负号表示与甲车的初速度方向相反.‎ 答案：（1）C （2）m/s