【物理】2020届一轮复习粤教版44选修3－5(二)作业

【物理】2020届一轮复习粤教版44选修3－5(二)作业

课练 44　选修3－5(二)‎ 一、选择题 ‎1．(多选)在光滑的水平面上有质量相等的A、B两球，其动量分别为‎10 kg·m/s与‎2 kg·m/s，方向均向东，且规定向东为正方向，A球在B球后，且A球追上B球发生了正碰，则相碰以后，A、B两球的动量可能分别为(　　)‎ A．‎6 kg·m/s,‎6 kg·m/s 　 B．－‎4 kg·m/s,‎16 kg·m/s C．‎6 kg·m/s,‎12 kg·m/s D．‎3 kg·m/s,‎9 kg·m/s 答案：AD 解析：碰撞前后两球的总动量守恒，C错误；碰前两球动能之和 Ek＝＝(J)，碰撞后动能不增加，B错误．‎ ‎2.‎ 如图所示，水平光滑地面上停放着一辆质量为M的小车，其左侧有半径为R的四分之一光滑圆弧轨道AB，轨道最低点B与水平轨道BC相切，整个轨道处于同一竖直平面内．将质量为m的物块(可视为质点)从A点无初速释放，物块沿轨道滑行至轨道末端C处恰好没有滑出．重力加速度为g，空气阻力可忽略不计．关于物块从A位置运动至C位置的过程，下列说法中正确的是(　　)‎ A．小车和物块构成的系统动量守恒 B．摩擦力对物块和轨道BC所做功的代数和为零 C．物块的最大速度为 D．小车的最大速度为 答案：D 解析：小车和物块组成的系统水平方向所受合外力为零，水平方向动量守恒，系统整体所受合外力不为零，系统动量不守恒，故A错误；摩擦力对物块和轨道BC所做功的代数和等于摩擦力与相对位移的乘积，摩擦力做功的代数和不为零，故B错误；如果小车固定不动，物块到达水平轨道时速度最大，由机械能守恒定律得mgR＝mv2，v＝，现在物块下滑时，小车向左滑动，物块的最大速度小于，故C 错误；小车与物块组成的系统水平方向动量守恒，物块下滑过程，以向右为正方向，由动量守恒定律得mv1－Mv2＝0，由机械能守恒定律得mv＋Mv＝mgR，当物块滑到B点后，小车在摩擦力的作用下开始减速运动，所以物块滑到B点时对应小车的速度为其最大速度，联立即可解得v2＝，故D正确．‎ ‎3.‎ 如图所示，质量为M的小车静止在光滑的水平地面上，小车上有n个质量为m的小球，现用两种方式将小球相对于地面以恒定速度v向右水平抛出，第一种方式是将n个小球一起抛出，第二种方式是将小球一个接一个地抛出，比较用这两种方式抛完小球后小车的最终速度(小车的长度足够长)(　　)‎ A．第一种较大 B．第二种较大 C．两种一样大 D．不能确定 答案：C 解析：n个小球和小车组成的系统动量守恒，设小车的最终速度为v1，由动量守恒定律得Mv1＋nmv＝0，解得v1＝－v，两次求出的最终速度相同，C正确，A、B、D错误．‎ ‎4．[2019·北京西城区模拟]被誉为“中国天眼”的世界最大单口径射电望远镜(简称FAST)坐落在贵州省平塘县，用来接收来自宇宙深处的电磁波．“中国天眼”的存在，使得深空通讯能力延伸至太阳系外缘行星，对探索宇宙的起源和地外文明具有重要意义．如果为天眼配备一部发射功率为百万瓦级(106 W)的发射机，其发射的无线电波波长为126厘米，那么该发射机每秒钟发射的光子数量的数量级约为(取真空光速c＝3×‎108 m/s，普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s)(　　)‎ A．1023 B．1027‎ C．1031 D．1035‎ 答案：C 解析：设发射机每秒钟发射的光子数量为n，则t0‎ 时间内发射光子的总能量为E＝nt0ε，由ε＝hν和ν＝得E＝nt0h，则有nt0h＝Pt0，代入数据，最终可得n的数量级约为1031故C正确．‎ ‎5．[2019·四川宜宾检测] 在通往量子论的道路上，一大批物理学家做出了卓越的贡献，下列有关说法正确的是(　　)‎ A．爱因斯坦提出光子说，并成功地解释了光电效应现象 B．德布罗意第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念 C．玻尔在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念 D．普朗克把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性 答案：A 解析：爱因斯坦提出光子说，并成功地解释了光电效应现象，选项A正确；玻尔第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，选项B错误；普朗克在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念，选项C错误；德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性，选项D错误．‎ ‎6．[2019·江西师大附中模拟]下列说法正确的是(　　)‎ A．玻尔理论认为电子的轨道是量子化的，电子在这些轨道上绕核转动时由于有加速度会不断向外辐射出电磁波 B．光电效应揭示了光的粒子性，光电效应表明光子具有能量和动量 C．裂变产生的中子速度很大，于是要通过镉棒将快中子变成慢中子，链式反应才能进行 D．黑体辐射中电磁波的辐射强度按波长的分布只与黑体的温度有关，与材料以及表面积无关 答案：D 解析：玻尔理论认为，原子中的电子在某些不连续的特定轨道上绕核的转动是稳定的，不产生电磁辐射，故A错误；光电效应和康普顿效应深入揭示了光的粒子性，前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有能量外还具有动量，故B错误；核反应堆中，镉棒的作用是吸收中子，以控制反应速度，故C错误；辐射强度按照波长的分布情况只随物体的温度而有所不同，这是热辐射的一种特性，与材料以及表面积无关，故D正确．‎ ‎7.‎ ‎[2019·广西桂林、百色、崇左模拟]某金属在光的照射下产生光电效应，其遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图象如图所示．则由图象可知(　　)‎ A．入射光的频率越大，该金属的逸出功越大 B．入射光的频率越大，则遏止电压越大 C．由图可求出普朗克常量h＝ D．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 答案：B 解析：逸出功与入射光频率无关，由金属材料决定，故A错误；根据光电效应方程Ekm＝hν－W0和eUc＝Ekm得Uc＝－，当入射光的频率大于极限频率时，入射光的频率越大，则遏止电压越大，故B正确；由Uc＝－，知图线的斜率k＝＝，可得普朗克常量h＝，故C错误；根据光电效应方程Ekm＝hν－W0可知，光电子最大初动能与入射光的频率成线性关系，但不成正比，故D错误．‎ ‎8．[2018·全国卷Ⅲ，14]1934年，约里奥－居里夫妇用α粒子轰击铝核Al，产生了第一个人工放射性核素X：α＋Al→n＋X.X的原子序数和质量数分别为(　　)‎ A．15和28 B．15和30‎ C．16和30 D．17和31‎ 答案：B 解析：核反应过程遵守质量数守恒和电荷数守恒，其中α粒子的质量数为4、电荷数为2，中子n的质量数为1、电荷数为0，故X的质量数为4＋27－1＝30，原子序数即电荷数为2＋13－0＝15.故B正确，A、C、D错误．‎ 二、非选择题 ‎9．‎ 为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞，某同学选取了两个体积相同、质量不相等的小球，按下述步骤做了如下实验：‎ ‎①用天平测出两个小球的质量(分别为m1和m2，且m1＞m2)．‎ ‎②按照如图所示安装好实验装置．将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端处的切线水平．将一斜面BC连接在斜槽末端．‎ ‎③先不放小球m2，让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，记下小球在斜面上的落点位置．‎ ‎④将小球m2放在斜槽末端边缘处，让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，使它们发生碰撞后，记下小球m1和m2在斜面上的落点位置．‎ ‎⑤用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B的距离．图中D、E、F点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置，到B点的距离分别为LD、LE、LF.‎ 根据该同学的实验，回答下列问题：‎ ‎(1)小球m1和m2发生碰撞后，m1的落点是图中的______点，m2的落点是图中的________点．‎ ‎(2)用测得的物理量来表示，只要满足关系式____________________，则说明碰撞中动量守恒．‎ ‎(3)用测得的物理量来表示，只要再满足关系式________________________，则说明两小球的碰撞是弹性碰撞．‎ 答案：(1)D　F　(2)m1＝m1＋m2 ‎(3)m1LE＝m1LD＋m2LF 解析：(1)不放小球m2，小球m1在斜面上的落点为E点，放上小球m2，小球m1和m2发生碰撞后，m1的落点为D点，m2的落点为F点．‎ ‎(2)由平抛运动的知识可知，设斜面BC的倾角为θ，小球从斜面顶端平抛落到斜面上，两者距离为L，则Lcosθ＝vt，Lsinθ＝gt2，可得v＝Lcosθ＝cosθ.由于θ、g都是恒量，所以v∝，v2∝L，所以动量守恒的表达式为m1＝m1＋m2.‎ ‎(3)由能量守恒定律可得m1LE＝m1LD＋m2LF，即满足此关系式则说明两小球碰撞为弹性碰撞．‎ ‎10．[2019·湖南十校联考]‎ 卢瑟福在1909年做了著名的α粒子散射实验，并提出了原子核式结构模型．在卢瑟福核式结构模型的基础上，玻尔引入定态假设和量子化条件提出了氢原子的玻尔模型．根据玻尔模型，可假设静止的基态氢原子的电子的轨迹半径为r、电子的质量为m、电子的电荷量为e、静电力常量为k、普朗克常量为h，电子绕原子核仅在库仑力的作用下做匀速圆周运动(提示：电子和原子核均可看成点电荷；以无穷远处的电势为零，电荷量为Q的正点电荷在距离自身L处的电势为φL＝k；氢原子的能量为电子绕核运动的动能和电势能之和)．以下问题中氢原子均处于静止状态，则：‎ ‎(1)求在经典理论下，基态氢原子的核外电子绕核运动的线速度v.‎ ‎(2)求电子绕核运动形成的等效电流I.‎ ‎(3)已知氢原子处于第一激发态时，电子绕核运动的轨迹半径为4r，求氢原子第一激发态与基态能量差ΔE及氢原子从第一激发态跃迁至基态时释放的光子的频率ν.‎ 答案：(1)e　(2) 　(3)　 解析：(1)由库伦力提供向心力有k＝m，解得v＝e.‎ ‎(2)电子绕核运动的周期T＝＝，则I＝＝ .‎ ‎(3)基态氢原子的能量E1＝mv2＋k(－e)＝－，处于第一激发态的氢原子有k＝＝m，E2＝mv＋k(－e)＝－，ΔE＝E2－E1＝，ν＝＝.‎ ‎11．已知铀核U俘获一个中子后裂变生成钡(Ba)和氪(Kr)，U、Ba、Kr以及中子的质量分别是235.043 9 u、140.913 9 u、91.897 3 u和1.008 7 u.‎ ‎(1)试写出铀核裂变反应方程，并计算一个U核裂变时放出的核能．‎ ‎(2)我国秦山核电站的功率为30万千瓦，假如全部铀235都能够发生这样的裂变，释放核能的1.2%可转化为电能，试估算核电站一年要消耗多少千克铀235?‎ 答案：(1)U＋n→Ba＋Kr＋3n　3.2×10－11 J　(2)9.6×‎‎103 kg 解析：(1)根据裂变产物及核反应前后质量数守恒，电荷数守恒可写出裂变反应方程式为 U＋n→Ba＋Kr＋3n 核反应中的质量亏损 Δm＝235.043 9 u－140.913 9 u－91.897 3 u－2×1.008 7 u＝0.215 3 u 释放的核能ΔE＝0.215 3×931.5 MeV＝200.55 MeV＝3.2×10－11 J.‎ ‎(2)核电站一年产生的电能E＝Pt，t＝365×24×3 600 s，每摩尔铀235全部裂变所释放的能量为NAΔE(NA为阿伏伽德罗常数)，则消耗的铀235的物质的量N＝＝，而铀235的摩尔质量MU＝‎0.235 kg/mol，所以每年消耗的铀235的质量 M＝NMU＝ MU ‎＝ kg＝9.6×‎103 kg.‎ ‎12．如图所示，两物块A、B并排静置于高h＝‎0.80 m的光滑水平桌面上，物块的质量均为M＝‎0.60 kg.一颗质量m＝‎0.10 kg的子弹C以v0＝‎10 m/s的水平速度从左面射入A，子弹射穿A后接着射入B并留在B中，此时A、B都没有离开桌面．已知物块A的长度为‎0.27 m，A离开桌面后，落地点到桌边的水平距离s＝‎2.0 m．设子弹在物块A、B中穿行时受到的阻力保持不变，g取‎10 m/s2.‎ ‎(1)求物块A和物块B离开桌面时速度的大小．‎ ‎(2)求子弹在物块B中穿行的距离．‎ ‎(3)为了使子弹在物块B中穿行时物块B未离开桌面，求物块B到桌边的最小距离．‎ 答案：(1)vA＝‎5.0 m/s，vB＝‎10 m/s ‎(2)3.5×10－‎2 m　(3)2.5×10－‎‎2 m 解析：(1)子弹射穿物块A后，A以速度vA沿桌面水平向右匀速运动，离开桌面后做平抛运动，有h＝gt2‎ A离开桌面的速度vA＝＝‎5.0 m/s 设子弹射入物块B后，子弹与B的共同速度为vB，子弹与两物块作用过程系统动量守恒，有mv0＝MvA＋(M＋m)vB 代入数据解得B离开桌面的速度vB＝‎10 m/s ‎(2)设子弹离开A时的速度为v1，子弹与物块作用过程系统动量守恒，有mv0＝mv1＋2MvA 解得v1＝‎40 m/s 子弹在物块B中穿行的过程中，由能量守恒得 fLB＝Mv＋mv－(M＋m)v①‎ 子弹在物块A中穿行的过程中，由能量守恒可得 fLA＝mv－mv－(M＋M)v②‎ 由①②解得LB＝3.5×10－‎‎2 m ‎(3)设子弹在物块A中穿行的过程中，物块A在水平桌面上的位移为s1，根据动能定理，有fs1＝(M＋M)v－0③‎ 设子弹在物块B中穿行的过程中，物块B在水平桌面上的位移为s2，根据动能定理，有fs2＝Mv－Mv④‎ 由②③④解得物块B到桌边的最小距离 smin＝s1＋s2＝2.5×10－‎‎2 m