2019-2020年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題十四 碰撞與動(dòng)量守恒 近代物理初步導(dǎo)(含解析).doc
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2019-2020年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題十四 碰撞與動(dòng)量守恒 近代物理初步導(dǎo)(含解析) xx高考導(dǎo)航 熱點(diǎn)視角 備考對(duì)策 本講考查的重點(diǎn)和熱點(diǎn):①動(dòng)量守恒定律及其應(yīng)用;②原子的能級(jí)躍遷;③原子核的衰變規(guī)律;④核反應(yīng)方程的書寫;⑤質(zhì)量虧損和核能的計(jì)算;⑥三種射線的特點(diǎn)及應(yīng)用;⑦光電效應(yīng)問題的規(guī)律及應(yīng)用等. 由于本講涉及的知識(shí)點(diǎn)多,且與科技相關(guān),題目新穎,但難度不大,因此,備考中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)基本概念和規(guī)律的理解,抓住動(dòng)量守恒定律和原子核反應(yīng)兩條主線,注意綜合題目的分析思路、強(qiáng)化典題的訓(xùn)練. 一、動(dòng)量守恒定律 1.動(dòng)量守恒的條件 (1)系統(tǒng)不受外力或系統(tǒng)所受合外力為零. (2)系統(tǒng)所受的合外力雖不為零,但比系統(tǒng)內(nèi)力小得多,可以忽略不計(jì),如碰撞問題中的摩擦力,爆炸過程中的重力等. (3)系統(tǒng)某一方向不受外力或所受外力的矢量和為零,或外力遠(yuǎn)小于內(nèi)力,則系統(tǒng)在該方向動(dòng)量守恒. 2.三種表達(dá)式 (1)p=p′. (2)m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′. (3)Δp1=-Δp2. 3.碰撞的種類及特點(diǎn) 種類 特點(diǎn) 彈性碰撞 (1)動(dòng)量守恒 (2)碰撞前后總動(dòng)能相等 非彈性碰撞 (1)動(dòng)量守恒 (2)動(dòng)能有損失 完全非彈性碰撞 (1)碰后兩物體合為一體 (2)動(dòng)量守恒 (3)動(dòng)能損失最大 二、光電效應(yīng)及其方程 1.光電效應(yīng)的規(guī)律 (1)任何一種金屬都有一個(gè)極限頻率,入射光的頻率必須大于此頻率,才能產(chǎn)生光電效應(yīng). (2)光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無關(guān),只隨入射光的頻率增大而增大. (3)入射光照射到金屬板上時(shí),光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的,一般不大于10-9 s. (4)當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí),光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比. 2.光電效應(yīng)方程 (1)表達(dá)式:hν=Ek+W0或Ek=hν-W0. (2)物理意義:金屬中的電子吸收一個(gè)光子獲得的能量是hν,這些能量的一部分用來克服金屬的逸出功,剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的最大初動(dòng)能. 三、能級(jí)躍遷 1.玻爾理論 (1)軌道量子化:核外電子只能在一些分立的軌道上運(yùn)動(dòng) rn=n2r1(n=1,2,3…). (2)能量量子化:原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài) En=(n=1,2,3…). (3)吸收或輻射能量量子化 原子在兩個(gè)能級(jí)之間躍遷時(shí)只能吸收或發(fā)射一定頻率的光子,該光子的能量由前后兩個(gè)能級(jí)的能量差決定,即hν=Em-En. 2.氫原子能級(jí) 能級(jí)圖如圖所示 3.躍遷分析 (1)自發(fā)躍遷:高能級(jí)→低能級(jí),釋放能量. (2)受激躍遷:低能級(jí)→高能級(jí),吸收能量. ①光照(吸收光子):光子的能量等于能級(jí)差hν=ΔE. ②碰撞、加熱等:只要入射粒子能量大于或等于能級(jí)差即可.E外≥ΔE. ③大于電離能的光子可被吸收將原子電離. (3)一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時(shí),可能輻射出光譜線條數(shù):N=C. 四、原子核的衰變、核能 1.原子核的衰變 衰變類型 α衰變 β衰變 衰變方程 X→Y+He X→Y+e 衰變實(shí)質(zhì) 2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)整體射出 1個(gè)中子轉(zhuǎn)化為1個(gè) 質(zhì)子和1個(gè)電子 2H+2n→He n→H+e 衰變規(guī)律 電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒 2.α射線、β射線、γ射線之間的區(qū)別 名稱 α射線 β射線 γ射線 實(shí)質(zhì) 高速氦核流 電子流 高頻光子 速度 約為光速的 約為光 速的99% 光速 電離作用 很強(qiáng) 較弱 很弱 貫穿能力 很弱 較強(qiáng) 最強(qiáng) 3.核反應(yīng)方程、核能 (1)核反應(yīng)方程遵循的規(guī)律:電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒. (2)質(zhì)能方程:一定的能量和一定的質(zhì)量相聯(lián)系,物體的總能量和它的質(zhì)量成正比,即E=mc2. (3)核能的計(jì)算 ①根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程,釋放的核能ΔE=Δmc2. ②根據(jù)1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5 MeV能量,釋放的核能ΔE=Δm931.5 MeV.Δm的單位為原子質(zhì)量單位. 熱點(diǎn)一 動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用 命題規(guī)律:動(dòng)量守恒定律是近幾年高考中的必考知識(shí)點(diǎn),高考對(duì)此知識(shí)點(diǎn)的考查主要以計(jì)算題的形式出現(xiàn),題目難度中等,考查的題目有以下幾種情況: (1)考查兩個(gè)物體相互作用或碰撞的動(dòng)量守恒問題. (2)考查三個(gè)物體相互作用的動(dòng)量守恒問題. (3)考查碰撞過程的動(dòng)量守恒與機(jī)械能問題. 1.如圖所示,光滑水平面上滑塊A、C質(zhì)量均為m=1 kg,B質(zhì)量為M=3 kg.開始時(shí)A、B靜止,現(xiàn)將C以初速度v0=2 m/s的速度滑向A,與A碰后粘在一起向右運(yùn)動(dòng)與B發(fā)生碰撞,碰后B的速度vB=0.8 m/s,B與墻發(fā)生碰撞后以原速率彈回.(水平面足夠長(zhǎng)) (1)求A與C碰撞后的共同速度大??; (2)分析判斷B反彈后能否與AC再次碰撞? [解析] (1)設(shè)AC與B碰前的速度為v1,與B碰后的速度為v2,A、C碰撞過程中動(dòng)量守恒 有mv0=2mv1 代入數(shù)據(jù)得v1=1 m/s. (2)AC與B碰撞過程動(dòng)量守恒,有 2mv1=2mv2+MvB 代入數(shù)據(jù)得:v2=-0.2 m/s vB大于v2,故能發(fā)生第二次碰撞. [答案] (1)1 m/s (2)能 2.(xx貴陽一模)如圖所示,用不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)線將A、B兩木球(可視為質(zhì)點(diǎn))懸掛起來,A、B之間的距離l=3.2 m,其中木球A的質(zhì)量mA=90 g,木球B的質(zhì)量mB=100 g.現(xiàn)用打釘槍將一顆質(zhì)量為m0=10 g的釘子以豎直向上的初速度v0=100 m/s打入并且停留在木球A中,木球A沿細(xì)線向上與木球B正碰后粘在一起豎直向上運(yùn)動(dòng),恰好能夠達(dá)到懸點(diǎn)O處.若釘子打入木球和A、B兩球碰撞的時(shí)間都極短,不計(jì)空氣阻力,g取10 m/s2,求: (1)釘子打入木球A的過程中系統(tǒng)損失的機(jī)械能; (2)木球B到懸點(diǎn)O的距離. [解析] (1)規(guī)定向上為正方向,設(shè)釘子打入木球后的瞬間木球A的速度為v,由動(dòng)量守恒定律得: m0v0=(mA+m0)v 根據(jù)能量守恒定律可知,釘子打入木球的過程中系統(tǒng)損失的機(jī)械能ΔE=m0v-(mA+m0)v2 代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得:ΔE=45 J. (2)設(shè)木球A與木球B碰撞前瞬間速度大小為v1,由運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)得:v-v2=-2gl 解得:v1=6 m/s 設(shè)木球A與木球B碰撞后的速度大小為v2,根據(jù)動(dòng)量守恒定律有: (mA+m0)v1=(mA+m0+mB)v2 設(shè)木球B到懸點(diǎn)O的距離為h,由運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)得: -v=-2gh 代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得:h=0.45 m. [答案] (1)45 J (2)0.45 m 3.(xx高考天津卷)如圖所示,水平地面上靜止放置一輛小車A,質(zhì)量mA=4 kg,上表面光滑,小車與地面間的摩擦力極小,可以忽略不計(jì).可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊B置于A的最右端,B的質(zhì)量mB=2 kg.現(xiàn)對(duì)A施加一個(gè)水平向右的恒力F=10 N,A運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后,小車左端固定的擋板與B發(fā)生碰撞,碰撞時(shí)間極短,碰后A、B粘合在一起,共同在F的作用下繼續(xù)運(yùn)動(dòng),碰撞后經(jīng)時(shí)間t=0.6 s,二者的速度達(dá)到vt=2 m/s.求: (1)A開始運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度a的大??; (2)A、B碰撞后瞬間的共同速度v的大??; (3)A的上表面長(zhǎng)度l. [解析] (1)以A為研究對(duì)象,由牛頓第二定律有 F=mAa① 代入數(shù)據(jù)解得a=2.5 m/s2.② (2)對(duì)A、B碰撞后共同運(yùn)動(dòng)t=0.6 s的過程,由動(dòng)量定理得Ft=(mA+mB)vt-(mA+mB)v③ 代入數(shù)據(jù)解得v=1 m/s.④ (3)設(shè)A、B發(fā)生碰撞前,A的速度為vA,對(duì)A、B發(fā)生碰撞的過程,由動(dòng)量守恒定律有 mAvA=(mA+mB)v⑤ A從開始運(yùn)動(dòng)到與B發(fā)生碰撞前,由動(dòng)能定理有 Fl=mAv⑥ 由④⑤⑥式,代入數(shù)據(jù)解得l=0.45 m. [答案] (1)2.5 m/s2 (2)1 m/s (3)0.45 m 熱點(diǎn)二 能級(jí)躍遷與光電效應(yīng) 命題規(guī)律:該知識(shí)點(diǎn)在近幾年高考中頻繁出現(xiàn),題型為選擇題或填空題.分析近幾年的高考試題,涉及該知識(shí)點(diǎn)的命題有以下特點(diǎn): (1)考查氫原子結(jié)構(gòu)和能級(jí)公式. (2)考查光電效應(yīng)、極限頻率等概念. 1.(xx高考江蘇卷)已知鈣和鉀的截止頻率分別為7.731014 Hz和5.441014 Hz,在某種單色光的照射下兩種金屬均發(fā)生光電效應(yīng),比較它們表面逸出的具有最大初動(dòng)能的光電子,鈣逸出的光電子具有較大的( ) A.波長(zhǎng) B.頻率 C.能量 D.動(dòng)量 [解析] 根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程mv=hν-W.由題知W鈣>W鉀,所以鈣逸出的光電子的最大初動(dòng)能較?。鶕?jù)p=及p=和c=λν知,鈣逸出的光電子的特點(diǎn)是:動(dòng)量較小、波長(zhǎng)較長(zhǎng)、頻率較?。x項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤. [答案] A 2.(xx貴陽二模)如圖是氫原子的能級(jí)圖,對(duì)于一群處于n=4的氫原子,下列說法中正確的是( ) A.這群氫原子能夠吸收任意能量的光子后向更高能級(jí)躍遷 B.這群氫原子能夠發(fā)出6種不同頻率的光 C.這群氫原子發(fā)出的光子中,能量最大為10.2 eV D.如果發(fā)出的光子中有兩種能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng),其中一種一定是由n=3能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)發(fā)出的 E.從n=4能級(jí)躍遷到n=3能級(jí)發(fā)出的光的波長(zhǎng)最長(zhǎng) [解析] 氫原子由低能級(jí)向高能級(jí)躍遷時(shí)只能吸收特定頻率的光子,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;處于n=4激發(fā)態(tài)的大量氫原子躍遷時(shí),最多發(fā)出的光子種數(shù)為C=6,選項(xiàng)B正確;這群氫原子發(fā)出的光子中,由n=4能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)產(chǎn)生的光子能量最大,能量最大為12.75 eV,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;如果發(fā)出的光子中有兩種能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng),一定是由n=4能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)和由n=3能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)發(fā)出的,選項(xiàng)D正確;由n=4能級(jí)躍遷到n=3能級(jí)產(chǎn)生的光子能量最小,所以頻率最小,波長(zhǎng)最長(zhǎng),選項(xiàng)E正確. [答案] BDE 3.(xx高考浙江自選模塊)玻爾氫原子模型成功解釋了氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,氫原子能級(jí)圖如圖所示.當(dāng)氫原子從n=4的能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí)時(shí),輻射出頻率為________Hz的光子.用該頻率的光照射逸出功為2.25 eV的鉀表面,產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為________eV.(電子電量e=1.6010-19 C,普朗克常量h=6.6310-34Js) [解析] 氫原子從n=4的能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí)時(shí),釋放出光子的能量為E=-0.85 eV-(-3.40 eV)=2.55 eV,由hν=E解得光子的頻率ν=6.21014Hz. 用此光照射逸出功為2.25 eV的鉀時(shí),由光電效應(yīng)方程知,產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能為Ek=hν-W=(2.55-2.25) eV=0.30 eV. [答案] 6.21014 0.30 [總結(jié)提升] 關(guān)于原子躍遷要注意以下四方面 (1)一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時(shí),可能輻射的光譜條數(shù)N=. (2)只有光子能量恰好等于躍遷所需的能量(hν=Em-En)時(shí),光子才被吸收. (3)“直接躍遷”只能對(duì)應(yīng)一個(gè)能級(jí)差,發(fā)射一種頻率的光子.“間接躍遷”能對(duì)應(yīng)多個(gè)能級(jí)差,發(fā)射多種頻率的光子. (4)入射光子能量大于電離能(hν=E∞-En)時(shí),光子一定能被原子吸收并使之電離,剩余能量為自由電子的動(dòng)能.) 熱點(diǎn)三 核反應(yīng)和核能 命題規(guī)律:對(duì)核反應(yīng)及核能的考查在近幾年高考中出現(xiàn)的頻率較高,分析近幾年的高考試題,關(guān)于涉及該知識(shí)點(diǎn)的命題有以下特點(diǎn): (1)考查三種射線、核反應(yīng)方程的填寫、有關(guān)半衰期的計(jì)算、有關(guān)核能的計(jì)算. (2)題型主要以選擇題形式出現(xiàn),難度較低,考查較細(xì). 1.(xx高考重慶卷)碘131的半衰期約為8天,若某藥物含有質(zhì)量為m的碘131,經(jīng)過32天后,該藥物中碘131的含量大約還有( ) A. B. C. D. [解析] 經(jīng)過n個(gè)半衰期剩余碘131的含量m′=mn.因32天為碘131的4個(gè)半衰期,故剩余碘131含量:m′=m4=,選項(xiàng)C正確. [答案] C 2.(xx高考北京卷)質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3,當(dāng)一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成氘核時(shí),釋放的能量是(c表示真空中的光速)( ) A.(m1+m2-m3)c B.(m1-m2 -m3)c C.(m1+m2 -m3)c2 D.(m1-m2 -m3)c2 [解析] 由質(zhì)能方程ΔE=Δmc2,其中Δm=m1+m2-m3,可得ΔE=(m1+m2-m3)c2,選項(xiàng)C正確. [答案] C 3.(xx青島模擬)若核實(shí)驗(yàn)的核原料是U,則 (1)完成核反應(yīng)方程式 U+n→Sr+Xe+________. (2)已知鈾核的質(zhì)量為235.043 9 u,中子質(zhì)量為1.008 7 u,鍶(Sr)核的質(zhì)量為89.907 7 u,氙(Xe)核的質(zhì)量為135.907 2 u,1 u相當(dāng)于931.5 MeV的能量,求一個(gè)U原子核裂變釋放的能量為________MeV. [解析] (1)根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可得:10n. (2)該反應(yīng)的質(zhì)量虧損是: Δm=235.043 9 u+1.008 7 u-89.907 7 u-135.907 2 u-101.008 7 u=0.150 7 u 根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程 ΔE=Δmc2=0.150 7931.5 MeV=140.4 MeV. [答案] (1)10n (2)140.4 [總結(jié)提升] (1)衰變規(guī)律的理解,衰變的快慢由原子核內(nèi)部因素決定,跟原子所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān);半衰期是統(tǒng)計(jì)規(guī)律,對(duì)個(gè)別、少數(shù)原子核無意義. (2)核反應(yīng)方程的書寫 ①核反應(yīng)過程一般不可逆,所以核反應(yīng)方程中用“→”表示方向而不能用等號(hào)代替. ②核反應(yīng)方程遵循質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒,但核反應(yīng)前后的總質(zhì)量一般會(huì)發(fā)生變化(質(zhì)量虧損)且釋放出核能. ③核反應(yīng)的生成物一定要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),不能只依據(jù)兩個(gè)守恒規(guī)律憑空杜撰出核反應(yīng)方程.) 動(dòng)量守恒在核反應(yīng)中的應(yīng)用 命題規(guī)律:該類問題不單可以考查動(dòng)量守恒定律,還可以綜合考查核反應(yīng)方程的書寫及質(zhì)能方程等,根據(jù)選考題命題“突出重點(diǎn)、兼顧面廣、難度不大”的特點(diǎn),預(yù)計(jì)核反應(yīng)中的動(dòng)量守恒將成為xx年高考的命題熱點(diǎn). [解析] 反應(yīng)中產(chǎn)生的質(zhì)量虧損 Δm=mU-(mTh+mα)=0.005 9 u, 反應(yīng)中釋放的核能 ΔE=Δm931.5 MeV=5.5 MeV. U核衰變過程中動(dòng)量守恒、能量守恒,則 0=mαvα-mThvTh① ΔE=mαv+mThv② 解①②兩式得ΔE=+ =(mαvα)2. 則α粒子的動(dòng)能 Eα=mαv=ΔE =5.5 MeV=5.41 MeV. [答案] 5.41 MeV [特別提醒] 在不考慮核反應(yīng)中放出的光子動(dòng)量和能量時(shí)反應(yīng)前后動(dòng)量守恒;反應(yīng)前的動(dòng)能與反應(yīng)中放出的結(jié)合能之和等于反應(yīng)后的總動(dòng)能;在列動(dòng)量守恒和能量守恒方程時(shí),不考慮質(zhì)量虧損,即用質(zhì)量數(shù)表示其質(zhì)量關(guān)系.) 最新預(yù)測(cè)1 海水中含有豐富的氘,完全可充當(dāng)未來的主要能源.兩個(gè)氘核的核反應(yīng)為:H+H→He+n,其中氘核的質(zhì)量為2.013 0 u,氦核的質(zhì)量為3.015 0 u,中子的質(zhì)量為1.008 7 u.(1 u相當(dāng)于931.5 MeV),求: (1)核反應(yīng)中釋放的核能; (2)在兩個(gè)氘核以相等的動(dòng)能0.35 MeV進(jìn)行對(duì)心碰撞,并且核能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的情況下,求反應(yīng)中產(chǎn)生的中子和氦核的動(dòng)能. 解析:(1)核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損Δm=2mH-mHe-mn 由ΔE=Δmc2可知釋放的核能 ΔE=(2mH-mHe-mn)c2=2.14 MeV (2)把兩個(gè)氘核作為一個(gè)系統(tǒng),碰撞過程系統(tǒng)的動(dòng)量守恒,由于碰撞前兩氘核的動(dòng)能相等,其動(dòng)量等大反向,因此反應(yīng)前后系統(tǒng)的總動(dòng)量為零,設(shè)碰撞后瞬間氦核、中子的速度分別為vHe、vn,動(dòng)能分別為EkHe、Ekn,碰撞前氘核的動(dòng)能ΔEkH=0.35 MeV,則 mHevHe+mnvn=0 反應(yīng)前后系統(tǒng)的總能量守恒,則 mHev+mnv=ΔE+2ΔEkH 又有mHe∶mn=3∶1 EkHe=mHev,Ekn=mnv, 解得EkHe=0.71 MeV,Ekn=2.13 MeV. 答案:(1)2.14 MeV (2)2.13 MeV 0.71 MeV 最新預(yù)測(cè)2 (xx南京二模)(1)下列說法正確的是________. A.湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子,并提出了原子的棗糕模型 B.太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的熱核反應(yīng) C.一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng),是因?yàn)樵撌獾膹?qiáng)度小 D.將放射性元素?fù)诫s到其他穩(wěn)定元素中,并降低其溫度,該元素的半衰期將增大 (2)某光電管的陰極K用截止頻率為ν0的金屬鈉制成,光電管陽極A和陰極K之間的正向電壓為U,普朗克常量為h,電子的電荷量為e.用頻率為ν的紫外線照射陰極,有光電子逸出,光電子到達(dá)陽極的最大動(dòng)能是________;若在光電管陽極A和陰極K之間加反向電壓,要使光電子都不能到達(dá)陽極,反向電壓至少為________. (3)1928年,德國(guó)物理學(xué)家玻特用α粒子(He)轟擊輕金屬鈹(Be)時(shí),發(fā)現(xiàn)有一種貫穿能力很強(qiáng)的中性射線.查德威克對(duì)該粒子進(jìn)行研究,進(jìn)而發(fā)現(xiàn)了新的粒子——中子. ①寫出α粒子轟擊輕金屬鈹?shù)暮朔磻?yīng)方程; ②若中子以速度v0再與一質(zhì)量為mN的靜止氮核發(fā)生碰撞,測(cè)得中子反向彈回的速率為v1,氮核碰后的速率為v2,則中子的質(zhì)量m等于多少? 解析:(1)一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng),是因?yàn)樵撌獾念l率小于金屬的極限頻率,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;元素的半衰期是由元素本身性質(zhì)決定的,與外界的物理、化學(xué)性質(zhì)無關(guān),選項(xiàng)D錯(cuò)誤,A、B正確. (2)根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程和動(dòng)能定理可知eU=Ekm-(hν-h(huán)ν0),即Ekm=eU+hν-h(huán)ν0;在光電管陽極A和陰極K之間加反向電壓,要使光電子都不能到達(dá)陽極,反向電壓至少為U=. (3)①Be+He→C+n ②由動(dòng)量守恒得 mv0=-mv1+mNv2 m=mN. 答案:(1)AB (2)eU+hν-h(huán)ν0 (3)①Be+He→C+n?、趍N 1.(xx高考“北約”卷)下列說法中正確的是( ) A.盧瑟福實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)許多α粒子被金箔大角度散射,這表明α粒子很難進(jìn)入金箔原子內(nèi)部 B.β衰變中產(chǎn)生的β射線是原子核外電子掙脫原子核束縛之后形成的電子束 C.通過化學(xué)反應(yīng)無法改變放射性元素的半衰期 D.較小比結(jié)合能的原子不穩(wěn)定,容易發(fā)生裂變 解析:選C.盧瑟福實(shí)驗(yàn)中大角度散射的粒子數(shù)量很少;β衰變中的電子由原子核放出;比結(jié)合能較小的核將會(huì)向比結(jié)合能大的轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)化方法有聚變(輕核)或者裂變(重核).選C. 2.(xx高考廣東卷)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,用頻率為ν的光照射光電管陰極,發(fā)生了光電效應(yīng),下列說法正確的是( ) A.增大入射光的強(qiáng)度,光電流增大 B.減小入射光的強(qiáng)度,光電效應(yīng)現(xiàn)象消失 C.改用頻率小于ν的光照射,一定不發(fā)生光電效應(yīng) D.改用頻率大于ν的光照射,光電子的最大初動(dòng)能變大 解析:選AD.增大入射光強(qiáng)度,單位時(shí)間內(nèi)照射到單位面積的光電子數(shù)增加,則光電流將增大,故選項(xiàng)A正確;光電效應(yīng)是否發(fā)生取決于照射光的頻率,而與照射光的強(qiáng)度無關(guān),故選項(xiàng)B錯(cuò)誤.用頻率為ν的光照射光電管陰極,發(fā)生光電效應(yīng),用頻率較小的光照射時(shí),若光的頻率仍大于極限頻率,則仍會(huì)發(fā)生光電效應(yīng),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;根據(jù)hν-W逸=mv2可知,增加照射光頻率,光電子的最大初動(dòng)能也增大,故選項(xiàng)D正確. 3.(xx高考新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ)在人類對(duì)微觀世界進(jìn)行探索的過程中,科學(xué)實(shí)驗(yàn)起到了非常重要的作用.下列說法符合歷史事實(shí)的是( ) A.密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)出了基本電荷的數(shù)值 B.貝克勒爾通過對(duì)天然放射現(xiàn)象的研究,發(fā)現(xiàn)了原子中存在原子核 C.居里夫婦從瀝青鈾礦中分離出了釙(Po)和鐳(Ra)兩種新元素 D.盧瑟福通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了在原子核內(nèi)部存在質(zhì)子 E.湯姆遜通過陰極射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)了陰極射線是由帶負(fù)電的粒子組成的,并測(cè)出了該粒子的比荷 解析:選ACE.密立根通過油滴實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了物體所帶的電荷量都是某一值的整數(shù)倍,測(cè)出了基本電荷的數(shù)值,選項(xiàng)A正確.貝克勒爾通過對(duì)天然放射現(xiàn)象的研究,明確了原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu),選項(xiàng)B錯(cuò)誤.居里夫婦通過對(duì)含鈾物質(zhì)的研究發(fā)現(xiàn)了釙(Po)和鐳(Ra),選項(xiàng)C正確.盧瑟福通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了原子的核式結(jié)構(gòu),選項(xiàng)D錯(cuò)誤.湯姆遜通過陰極射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn),說明了陰極射線是帶負(fù)電的粒子,并測(cè)出了粒子的比荷,選項(xiàng)E正確. 4.(xx高考福建卷)如圖,放射性元素鐳衰變過程中釋放出α、β、γ三種射線,分別進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,下列說法正確的是( ) A.①表示γ射線,③表示α射線 B.②表示β射線,③表示α射線 C.④表示α射線,⑤表示γ射線 D.⑤表示β射線,⑥表示α射線 解析:選C.根據(jù)三種射線的偏轉(zhuǎn)軌跡可知①⑥表示β射線,②⑤表示γ射線,③④表示α射線,選項(xiàng)C正確. 5.(xx高考福建卷)一枚火箭搭載著衛(wèi)星以速率v0進(jìn)入太空預(yù)定位置,由控制系統(tǒng)使箭體與衛(wèi)星分離.已知前部分的衛(wèi)星質(zhì)量為m1,后部分的箭體質(zhì)量為m2,分離后箭體以速率v2沿火箭原方向飛行,若忽略空氣阻力及分離前后系統(tǒng)質(zhì)量的變化,則分離后衛(wèi)星的速率v1為( ) A.v0-v2 B.v0+v2 C.v0-v2 D.v0+(v0-v2) 解析:選D.對(duì)火箭和衛(wèi)星由動(dòng)量守恒定律得 (m1+m2)v0=m2v2+m1v1 解得v1==v0+(v0-v2). 故選D. 6.(xx高考大綱全國(guó)卷)一中子與一質(zhì)量數(shù)為A (A>1)的原子核發(fā)生彈性正碰.若碰前原子核靜止,則碰撞前與碰撞后中子的速率之比為( ) A. B. C. D. 解析:選A.設(shè)中子的質(zhì)量為m,則被碰原子核的質(zhì)量為Am,兩者發(fā)生彈性碰撞,據(jù)動(dòng)量守恒,有mv0=mv1+Amv′,據(jù)動(dòng)能守恒,有mv=mv+Amv′2.解以上兩式得v1=v0.若只考慮速度大小,則中子的速率為v′1=v0,故中子前、后速率之比為. 7.(xx高考山東卷)(1)氫原子能級(jí)如圖,當(dāng)氫原子從n=3躍遷到n=2的能級(jí)時(shí),輻射光的波長(zhǎng)為656 nm.以下判斷正確的是________. a.氫原子從n=2躍遷到n=1的能級(jí)時(shí),輻射光的波長(zhǎng)大于656 nm b.用波長(zhǎng)為325 nm的光照射,可使氫原子從n=1躍遷到n=2的能級(jí) c.一群處于n=3能級(jí)上的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)最多產(chǎn)生3種譜線 d.用波長(zhǎng)為633 nm的光照射,不能使氫原子從n=2躍遷到n=3的能級(jí) (2)如圖,光滑水平直軌道上兩滑塊A、B用橡皮筋連接,A的質(zhì)量為m.開始時(shí)橡皮筋松弛,B靜止,給A向左的初速度v0.一段時(shí)間后,B與A同向運(yùn)動(dòng)發(fā)生碰撞并粘在一起.碰撞后的共同速度是碰撞前瞬間A的速度的兩倍,也是碰撞前瞬間B的速度的一半.求: ①B的質(zhì)量; ②碰撞過程中A、B系統(tǒng)機(jī)械能的損失. 解析:(2)①以初速度v0的方向?yàn)檎较颍O(shè)B的質(zhì)量為mB,A、B碰撞后的共同速度為v,由題意知:碰撞前瞬間A的速度為,碰撞前瞬間B的速度為2v,由動(dòng)量守恒定律得m+2mBv=(m+mB)v① 由①式得mB=.② ②從開始到碰后的全過程,由動(dòng)量守恒定律得 mv0=(m+mB)v③ 設(shè)碰撞過程A、B系統(tǒng)機(jī)械能的損失為ΔE,則 ΔE=m2+mB(2v)2-(m+mB)v2④ 聯(lián)立②③④式得ΔE=mv. 答案:(1)cd (2)①m ②mv 8.(1)人們發(fā)現(xiàn),不同的原子核,其核子的平均質(zhì)量(原子核的質(zhì)量除以核子數(shù))與原子序數(shù)有如圖所示的關(guān)系.下列關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和核反應(yīng)的說法正確的是________. A.由圖可知,原子核D和E聚變成原子核F時(shí)會(huì)有質(zhì)量虧損,要吸收能量 B.由圖可知,原子核A裂變成原子核B和C時(shí)會(huì)有質(zhì)量虧損,要放出核能 C.已知原子核A裂變成原子核B和C時(shí)放出的γ射線能使某金屬板逸出光電子,若增加γ射線強(qiáng)度,則逸出光電子的最大初動(dòng)能增大 D.在核反應(yīng)堆的鈾棒之間插入鎘棒是為了控制核反應(yīng)速度 E.在核反應(yīng)堆的外面修建很厚的水泥層能防止放射線和放射性物質(zhì)的泄漏 (2)質(zhì)量分別為m1=1 kg,m2=3 kg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=6 m/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: ①小車B的初速度v0; ②A和B相互作用過程中,彈簧獲得的最大彈性勢(shì)能. 解析:(1)原子核D、E聚變成原子核F,放出能量,A錯(cuò);A裂變成B、C,放出能量,B對(duì);增加入射光強(qiáng)度,光電子的最大初動(dòng)能不變,C錯(cuò);鎘棒能吸收中子,可控制核反應(yīng)速度,D正確;修建很厚的水泥層能防止放射線和放射性物質(zhì)的泄漏,E正確. (2)①由題意可得,當(dāng)A、B相互作用彈簧恢復(fù)到原長(zhǎng)時(shí)A的速度達(dá)到最大,設(shè)此時(shí)B的速度為v2, 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: m2v=m1v2+m2v 解得:v0=4 m/s. ②第一次彈簧壓縮到最短時(shí),彈簧的彈性勢(shì)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(shì)能最大,等于系統(tǒng)動(dòng)能的減少量: ΔE=m2v-(m1+m2)v′2 解得ΔE=6 J. 答案:(1)BDE (2)①4 m/s?、? J 9.(1)氡222是一種天然放射性氣體,被吸入后,會(huì)對(duì)人的呼吸系統(tǒng)造成輻射損傷.它是世界衛(wèi)生組織公布的主要環(huán)境致癌物質(zhì)之一.其衰變方程是Rn→Po+________.已知Rn的半衰期約為 3.8 天,則約經(jīng)過________天,16 g 的Rn衰變后還剩 1 g. (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與水平面的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=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=0.9 m.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=10 m/s2,求: ①小球C與劈A分離時(shí),C的速度大小v0; ②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. 解析:(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒得 衰變方程為Rn→Po+He. 根據(jù)衰變規(guī)律m=m0, 代入數(shù)值解得t=15.2 天. (2)①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-mvA mgh=mv+mv 解得v0=3 m/s. ②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)量守恒定律得mv0=mvC+MvB 機(jī)械能不損失,有 mv=mv+Mv 代入M=2m,得vB==2 m/s vC=-=-1 m/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 -μMgt=0-MvB 得t==1 s. 答案:(1)He 15.2 (2)①3 m/s?、? m/s,方向向左 1 s 10.(xx高考新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ)(1)關(guān)于天然放射性,下列說法正確的是________. A.所有元素都有可能發(fā)生衰變 B.放射性元素的半衰期與外界的溫度無關(guān) C.放射性元素與別的元素形成化合物時(shí)仍具有放射性 D.α、β和γ三種射線中,γ射線的穿透能力最強(qiáng) E.一個(gè)原子核在一次衰變中可同時(shí)放出α、β和γ三種射線 (2)如圖,質(zhì)量分別為mA、mB的兩個(gè)彈性小球A、B靜止在地面上方,B球距離地面的高度h=0.8 m,A球在B球的正上方.先將B球釋放,經(jīng)過一段時(shí)間后再將A球釋放.當(dāng)A球下落t=0.3 s時(shí),剛好與B球在地面上方的P點(diǎn)處相碰.碰撞時(shí)間極短,碰后瞬間A球的速度恰好為零.已知mB=3mA,重力加速度大小g=10 m/s2,忽略空氣阻力及碰撞中的動(dòng)能損失.求: ①B球第一次到達(dá)地面時(shí)的速度; ②P點(diǎn)距離地面的高度. 解析:(1)自然界中絕大部分元素沒有放射現(xiàn)象,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;放射性元素的半衰期只與原子核結(jié)構(gòu)有關(guān),與其他因素?zé)o關(guān),選項(xiàng)B、C正確;α、β和γ三種射線電離能力依次減弱,穿透能力依次增強(qiáng),選項(xiàng)D正確;原子核發(fā)生衰變時(shí),不能同時(shí)發(fā)生α和β衰變,γ射線伴隨這兩種衰變產(chǎn)生,故選項(xiàng)E錯(cuò)誤. (2)由于兩球碰撞時(shí)間極短,并且沒有能量損失,所以在碰撞過程中動(dòng)量守恒,碰撞前后總動(dòng)能相等,分別列方程求解. ①設(shè)B球第一次到達(dá)地面時(shí)的速度大小為vB,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有vB=① 將h=0.8 m代入上式,得vB=4 m/s.② ②設(shè)兩球相碰前后,A球的速度大小分別為v1和v′1(v′1=0),B球的速度分別為v2和v′2. 由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律可得v1=gt③ 由于碰撞時(shí)間極短,重力的作用可以忽略,兩球相撞前后的動(dòng)量守恒,總動(dòng)能保持不變.規(guī)定向下的方向?yàn)檎?,有mAv1+mBv2=mBv′2④ mAv+mBv=mBv′⑤ 設(shè)B球與地面相碰后的速度大小為v′B,由運(yùn)動(dòng)學(xué)及碰撞的規(guī)律可得v′B=vB⑥ 設(shè)P點(diǎn)距地面的高度為h′,由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律可得 h′=⑦ 聯(lián)立②③④⑤⑥⑦式,并代入已知條件可得 h′=0.75 m. 答案:(1)BCD (2)①4 m/s?、?.75 m- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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