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2022年高考物理二輪復習 專題整合突破六 第16講 動量守恒和原子物理素能特訓

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1、2022年高考物理二輪復習 專題整合突破六 第16講 動量守恒和原子物理素能特訓 1.[xx·棗莊模擬](多選)下列說法正確的是(  ) A.放射性元素的半衰期與原子所處的化學狀態(tài)和外部條件有關 B.β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子和電子時所產(chǎn)生的 C.比結(jié)合能越大,原子中核子結(jié)合的越牢固,原子核越穩(wěn)定 D.大量處于n=4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時,最多可產(chǎn)生4種不同頻率的光子 答案 BC 解析 放射性元素的半衰期與原子所處的化學狀態(tài)、物理環(huán)境等其他外部條件無關,只跟它的原子核的組成有關,A選項是錯誤的。β衰變是原子核內(nèi)部的一個中子轉(zhuǎn)化成一個質(zhì)子和一個電子而產(chǎn)生的,

2、B選項是正確的。比結(jié)合能越大,原子中核子結(jié)合的越牢固,原子核越穩(wěn)定,C選項是正確的。大量處于n=4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時,最多可產(chǎn)生C=6種不同頻率的光子,D選項是錯誤的。 2.[xx·衡水一調(diào)](多選)下列說法正確的是(  ) A.采用物理或化學方法可以有效地改變放射性元素的半衰期 B.查德威克發(fā)現(xiàn)了中子 C.現(xiàn)在的很多手表指針上涂有一種新型發(fā)光材料,白天吸收光子外層電子躍遷到高能軌道。晚上向低能級躍遷放出光子,其發(fā)光的波長一定跟吸收的光的波長完全一致 D.質(zhì)子和中子結(jié)合成新原子核一定有質(zhì)量虧損,釋放出能量 E.分別用X射線和紫光照射同一金屬表面都能發(fā)生光電效應。則用X射線

3、照射時光電子的最大初動能較大 答案 BDE 解析 任何物理或化學方法都不能改變放射性元素的半衰期,它是原子核本身的特性,A選項是錯誤的。查德威克利用α粒子轟擊鈹發(fā)現(xiàn)的中子,B選項是正確的。吸收光子后外層電子躍遷到高能軌道,高能軌道不穩(wěn)定,要向低能級躍遷釋放光子,其釋放的光子有C種,所以其發(fā)光的波長與它吸收光的波長不一定完全一致,C選項是錯誤的。中子和質(zhì)子結(jié)合成新原子核是要釋放出能量,一定有質(zhì)量虧損,D選項是正確的。由光電效應方程Ek=hν-W0可知,不同頻率的光照射同一金屬表面發(fā)生光電效應,照射光的頻率越大,光電子的最大初動能就越大,X射線的頻率比紫光的頻率大,所以E選項正確。 3.[x

4、x·湖南十三校聯(lián)考](多選)下列說法正確的是(  ) A.任何一種金屬都存在一個“最大波長”,入射光波長小于這個波長,才能產(chǎn)生光電效應 B.氫原子輻射出一個光子后能量減小,核外電子的運動加速度減小 C.德布羅意在愛因斯坦光子說的基礎上提出物質(zhì)波的概念,認為一切物體都具有波粒二象性 D.盧瑟福通過對α粒子散射實驗的研究,揭示了原子核的組成 E.鈾核(U)衰變?yōu)殂U核(Pb)的過程中,要經(jīng)過8次α衰變和6次β衰變 答案 ACE 解析 任何一種金屬發(fā)生光電效應的條件是入射光的波長必須小于金屬的極限波長,而每種金屬都有自己的截止頻率或最大波長,所以A選項是正確的。氫原子從高能級向低能級躍遷

5、時輻射光子,能量減小,軌道半徑減小,庫侖力增加,核外電子的加速度增大,因此B選項是錯誤的。德布羅意在普朗克和愛因斯坦的光子說的基礎上提出了物質(zhì)波的概念,認為一切物體都具有波粒二象性,C選項是正確的。盧瑟福通過對α粒子散射實驗的研究,揭示了原子的核式結(jié)構(gòu),并不是原子核的組成,D選項是錯誤的。鈾238衰變成鉛206,要經(jīng)過=8次α衰變,82-(92-8×2)=6次β衰變,E選項正確。 4.[xx·大連一模]用不同頻率的光照射某金屬產(chǎn)生光電效應,測量金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν,得到Uc-ν圖象如圖所示,根據(jù)圖象求出該金屬的截止頻率νc=________Hz,普朗克常量h=________J·

6、s。(已知電子電荷量e=1.6×10-19 C) 答案 5.0×1014 6.4×10-34 解析 遏止電壓是讓光電流為零時的反向電壓的最小值。 由動能定理可知:eUc=Ek 由光電效應方程可知:Ek=hν-W0 W0=hνc 以上各式聯(lián)立得:Uc=ν-νc 由圖象可知:νc=5.0×1014 Hz = e=1.6×10-19 C 解得:h=6.4×10-34 J·s 5. [xx·長春質(zhì)監(jiān)]如圖所示,小車上固定有一內(nèi)壁光滑的彎管,彎管左、右兩端管口在同一水平面上。彎管及小車的總質(zhì)量為M,小車靜止于光滑水平面上,質(zhì)量為m=M的小球以水平速度v0(未知)射入彎管,小球直

7、徑略小于彎管,彎管最高處的管口的豎直高度為h。設小球與彎管在相互作用過程中無機械能損失,小球離開小車時,速度仍是水平的。 (1)若小球恰好能到達彎管的最高點,試求v0的大??; (2)若小球恰好能到達彎管的最高點后,從右端離開小車,試求離開小車時小球的速度(用v0表示)。 答案 (1) (2)v0 解析 (1)小球到達最高點時恰與小車等速。這一過程系統(tǒng)水平方向動量守恒且系統(tǒng)機械能守恒: mv0=(m+M)v mv=(M+m)v2+mgh 解得:v0=2= (2)當小球從右邊離開小車時,設小球和車的末速度分別為v1、v2,有 mv0=mv1+Mv2 mv=mv+Mv 解出兩組

8、解,小球從左邊離開的解是:v1=-v0,v2=v0(舍去) 對應于小球從右邊離開的解是:v1=v0,v2=0 6.[xx·山西質(zhì)監(jiān)]如圖,質(zhì)量m1=0.45 kg的平頂小車靜止在光滑水平面上,質(zhì)量m2=0.5 kg的小物塊(可視為質(zhì)點)靜止在車頂?shù)挠叶?。一質(zhì)量為m0=0.05 kg的子彈以水平速度v0=100 m/s射中小車左端并留在車中,最終小物塊相對地面以2 m/s的速度滑離小車。已知子彈與車的作用時間極短,小物塊與車頂面的動摩擦因數(shù)μ=0.8,認為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。取g=10 m/s2,求: (1)子彈相對小車靜止時小車速度的大小; (2)小車的長度L。 答案 (

9、1)10 m/s (2)2 m 解析 (1)子彈進入小車的過程中,子彈與小車組成的系統(tǒng)動量守恒,由動量守恒定律得 m0v0=(m0+m1)v1① 解得v1=10 m/s② (2)三物體組成的系統(tǒng)動量守恒,由動量守恒定律得 (m0+m1)v1=(m0+m1)v2+m2v3③ 解得v2=8 m/s④ 由能量守恒可得 (m0+m1)v=μm2g·L+(m0+m1)v+m2v⑤ 解得L=2 m⑥ 7.[xx·武漢調(diào)研]如圖所示,AB為傾角θ=37°的粗糙斜面軌道,通過一小段光滑圓弧與光滑水平軌道BC相連接,質(zhì)量為m2的小球乙靜止在水平軌道上,質(zhì)量為m1的小球甲以速度v0與乙球發(fā)生彈

10、性正碰。若m1∶m2=1∶2,且軌道足夠長,要使兩球能發(fā)生第二次碰撞,求乙球與斜面之間的動摩擦因數(shù)μ的取值范圍。(sin37°=0.6, cos37°=0.8) 答案 μ<0.45 解析 設碰后甲的速度為v1,乙的速度為v2,由動量守恒定律和能量關系得: m1v0=m1v1+m2v2① m1v=m1v+m2v② 聯(lián)立①②解得: v1=v0=-v0,v2=v0=v0 設上滑的最大位移大小為s,滑到斜面底端的速度大小為v,由動能定理得: (m2gsin37°+μm2gcos37°)s=m2v③ (m2gsin37°-μm2gcos37°)s=m2v2④ 聯(lián)立③④解得:()2

11、= 乙要能追上甲,則:v>⑤ 解得:μ<0.45 8.[xx·湖南十三校聯(lián)考]兩物塊A、B用輕彈簧相連,質(zhì)量均為m=2 kg,初始時彈簧處于原長,A、B兩物塊都以v=6 m/s的速度在光滑的水平地面上運動,質(zhì)量M=4 kg的物塊C靜止在前方,如圖所示。B與C碰撞后二者會粘在一起運動。求在以后的運動中: (1)當彈簧的彈性勢能最大時,物塊A的速度v1為多大? (2)系統(tǒng)中彈性勢能的最大值Ep是多少? 答案 (1)3 m/s (2)12 J 解析 (1)根據(jù)題意,A、B、C三物塊動量守恒,當彈簧的彈性勢能最大時滿足: 2mv=(2m+M)v1 代入數(shù)據(jù)得v1=3 m/s (2)根據(jù)動量守恒,當BC剛剛完成碰撞時滿足: mv=(m+M)vBC 此后系統(tǒng)機械能守恒,當彈簧的彈性勢能最大時滿足: mv2+(M+m)v=(2m+M)v+Ep 代入數(shù)據(jù)后整理得:Ep=12 J

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