2015年高考物理试题分类解析（14）选修3-5-动量、原子物理（Word版）.doc

20152015 年高考物理真题分类汇编年高考物理真题分类汇编：动量专题动量专题(2015(2015 新课标新课标 I-35I-35（2）).【).【物理物理选修选修 3-5】3-5】（10 分）如图，在足够长的光滑水平面上， 物体 A、B、C 位于同一直线上，A 位于 B、C 之间。A 的质量为 m，B、C 的质量都为 M，三 者都处于静止状态，现使 A 以某一速度向右运动，求 m 和 M 之间满足什么条件才能使 A 只 与 B、C 各发生一次碰撞。设物体间的碰撞都是弹性的。【答案答案】 （ 2）M m M ，第一次碰撞后，A 与 C 速度同向，且 A 的速度小于 C 的速度，不可能与 B 发生碰撞；如果 m = M ，第一次碰撞后，A 停止，C 以 A 碰前的速度向右运动，A 不可 能与 B 发生碰撞，所以只需要考虑 m < M 的情况。第一次碰撞后，A 反向运动与 B 发生碰撞，设与 B 发生碰撞后，A 的速度为 vA2 ,B 的速 度为 vB1 ，同样有：vA2 = vA1 = ()2v0 ········· (1 分) + + 5根据题意，要求 A 只与 B、C 各发生一次碰撞，应有：vA2 vC1······· (1 分)6联立式得：m2 + 4mM M2 0 ········· (1 分)4567解得： m （ 2）M ········ (1 分)58另一解 m -（+ 2）M 舍去，所以 m 和 M 应满足的条件为：5（ 2）M m < M ······· (1 分)59【2015 新课标 II-35】 （2） （10 分）滑块 a、b 沿水平面上同一条直线发生碰撞；碰撞后两者粘在一起运动；经过一段时间后，从光滑路段进入粗糙路段。两者的位置 x 随时间 t 变化的图像如图所示。求：（）滑块 a、b 的质量之比；（）整个运动过程中，两滑块克服摩擦力做的功与因碰撞而损失的机械能之比。【答案】 （1）；（2）8121mm 21EW考点：动量守恒定律；能量守恒定律【2015 重庆重庆-3】. 高空作业须系安全带.如果质量为m的高空作业人员不慎跌落，从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为h（可视为自由落体运动） .此后经历时间t安全带达到最大伸长，若在此过程中该作用力始终竖直向上，则该段时间安全带对人的平均作用力大小为A.2mghmgt B.2mghmgt C.m ghmgt D.m ghmgt【答案】A【解析】试题分析：人下落 h 高度为自由落体运动，由运动学公式22vgh，可知2vgh；缓冲过程（取向上为正）由动量定理得()0()Fmg tmv ，解得：2mghFmgt，故选 A。来源:学+科+网考点：本题考查运动学公式、动量定理。【2015 山东山东-39（2） 】如图，三个质量相同的滑块 A、B、C，间隔相等地静置于同一水平轨道上。现给滑块 A 向右的初速度 v0，一段时间后 A 与 B 发生碰撞，碰后 AB 分别以01 8v、03 4v的速度向右运动，B 再与 C 发生碰撞，碰后 B、C 粘在一起向右运动。滑块 A、B 与轨道间的动摩擦因数为同一恒定值。两次碰撞时间极短。求 B、C 碰后瞬间共同速度的大小。【答案】021 16v考点：动量守恒定律；动能定理.【2015 广东广东-16】16、在同一匀强磁场中，a 粒子（）和质子（）做匀速圆周运动，4 2He1 1H若它们的动量大小相等，则 a 粒子和质子A、运动半径之比是 2:1B、运动周期之比是 2:1C、运动速度大小之比是 4:1D. 受到的洛伦兹力之比是 2:1【答案】B【考点】动量；洛伦兹力的公式；带电粒子在匀强磁场中的运动【解析】a 粒子和质子质量之比为 4 ：1，电荷量之比为 2 ：1 ，由于动量相同，故速度之比为 1 ：4，选项 C 错误；在同一匀强磁场 B 中，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径 r = ，得两者的运动半径之比为 1 ：2，选项 A 错误；带电粒子在匀强磁场中 做匀速圆周运动的周期 T = ，得周期之比为 2 ：1，选项 B 正确；由带电粒子在匀强2 磁场中受到的洛伦兹力 f = qvB，得受到的洛伦兹力之比为 1 ：2，选项 D 错误。【2015 广东广东-36】36(18 分)如图 18 所示，一条带有圆轨道的长轨道水平固定，圆轨道竖直，底端分别与两侧的直轨道相切，半径 R0.5m，物块 A 以 v06m/s 的速度滑入圆轨道，滑过最高点 Q，再沿圆轨道滑出后，与直轨道上 P 处静止的物块 B 碰撞，碰后粘在一起运动，P 点左侧轨道光滑，右侧轨道呈粗糙段、光滑段交替排列，每段长度都为 L0.1m，物块与各粗糙段间的动摩擦因数都为 0.1，A、B 的质量均为 m1kg(重力加速度 g 取10m/s2；A、B 视为质点，碰撞时间极短)。(1)求 A 滑过 Q 点时的速度大小 v 和受到的弹力大小 F；(2)碰后 AB 最终停止在第 k 个粗糙段上，求 k 的数值；(3)碰后 AB 滑至第 n 个(nk)光滑段上的速度 vn与 n 的关系式。【答案】 （1）F = 22N (2) k = 45 (3) vn = m/s (且 n < k )9 0.2 【考点】功能关系、机械能守恒定律及其应用；动量守恒定律及其应用；匀速圆周运动的向心力【解析】(1)由机械能守恒定律得： mv02 = mg(2R) + mv2 1 21 2得：A 滑过 Q 点时的速度 v = 4m/s 在 Q 点，由牛顿第二定律和向心力公式有： F + mg = 2 解得：A 滑过 Q 点时受到的弹力 F = 22N （2）AB 碰撞前 A 的速度为 vA , 由机械能守恒定律有：mv02 = mvA2 得：vA = v0 = 6m/s 1 21 2AB 碰撞后以共同的速度 vp前进，由动量守恒定律得：mvA = (m + m)vp 得：vp = 3m/s 总动能 Ek = (m + m)vp2 = 9J1 2滑块每经过一段粗糙段损失的机械能 E = fL = (m + m)gL = 0.2J 则： k = = 45 (3)AB 滑到第 n 个光滑段上损失的能量 E损 = nE = 0.2n J由能量守恒得： (m + m)vp2 - (m + m)vn2 = nE1 21 2带入数据解得：vn = m/s ， （n < k）9 0.2 【2015 福建福建-21】21. （19 分）如图，质量为 M 的小车静止在光滑的水平面上，小车 AB段是半径为 R 的四分之一圆弧光滑轨道，BC 段是长为 L 的水平粗糙轨道，两段轨道相切于 B 点，一质量为 m 的滑块在小车上从 A 点静止开始沿轨道滑下，重力加速度为 g。（1）若固定小车，求滑块运动过程中对小车的最大压力；（2）若不固定小车，滑块仍从 A 点由静止下滑，然后滑入 BC 轨道，最后从 C 点滑出小车，已知滑块质量2Mm ,在任一时刻滑块相对地面速度的水平分量是小车速度大小的 2倍，滑块与轨道 BC 间的动摩擦因数为 ，求： 滑块运动过程中，小车的最大速度 vm； 滑块从 B 到 C 运动过程中，小车的位移大小 s。【答案】：（1）3mg （2）gRvm31s=L/3【解析】试题分析：（1）由图知，滑块运动到 B 点时对小车的压力最大从 A 到 B，根据动能定理：0212BmvmgR在 B 点：RvmmgFB N2 联立解得：FN=3mg，根据牛顿第三定律得，滑块对小车的最大压力为 3mg（2）若不固定小车， 滑块到达 B 点时，小车的速度最大根据动量守恒可得：mMvvm从 A 到 B，根据能量守恒：22 21 21mMvvmmgR联立解得：gRvm31设滑块到 C 处时小车的速度为 v，则滑块的速度为 2v，根据能量守恒： mgLMvvmmgR22 21221解得：gLgRv31 31小车的加速度：gMmga 21根据asvvm222解得：s=L/3【2015 北京北京-17】 实验观察到，静止在匀强磁场中 A 点的原子核发生 衰变，衰变产 生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意 如图。则（ ） A.轨迹 1 是电子的，磁场方向垂直纸面向外 B.轨迹 2 是电子的，磁场方向垂直纸面向外 C.轨迹 1 是新核的，磁场方向垂直纸面向里 D.轨迹 2 是新核的，磁场方向垂直纸面向里 【答案】D 【难度】 【考点】 衰变，动量守恒，带电粒子在磁场中的圆周运动 【解析】由动量守恒可知，原子核静止在磁场中，发生 衰变后的新核与电子的动量大小相等，方向相反。由 ，得，粒子运动的半径与电荷量成反比。新核RmvqBv2 qBmvR 带电量大于电子，因此 R 较小，知轨迹 2 为新核轨迹，由左手定则可知，磁场方向垂直 纸面向里。【2015 北京北京-18】 “蹦极”运动中，长弹性绳的一端固定，另一端绑在人身上，人从几 十米高处跳下。将蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动。从绳恰好伸直，到人第一次下降 至最低点的过程中，下列分析正确的是（ ） A.绳对人的冲量始终向上，人的动量先增大后减小 B.绳对人的拉力始终做负功，人的动能一直减小 C.绳恰好伸直时，绳的弹性势能为零，人的动能最大 D.人在最低点时，绳对人的拉力等于人所受的重力 【答案】A 【难度】 【考点】牛顿运动定律，动量定理，功能关系 【解析】从绳恰好伸直到人运动到最低点的过程中，绳对人的拉力始终向上，故冲量始终向上。此过程中人先加速再减速，当拉力等于重力时，速度最大，则动量先增大后减小， A 正确，B、C 错误，在最低点时，人的加速度向上，拉力大于重力，D 错误。【2015【2015 安徽安徽- -22】.（14 分） 一质量为 0.5 kg 的小物块放在水平地面上的A点，距离A点 5 m 的位置B处是一面墙，如图所示。长 物块以vo=9 m/s 的初速度从A点沿AB方向运动，在与墙壁碰撞前瞬间的速度为 7 m/s，碰后以 6 m/s 的速度把向运动直至静止。g取10 m/s2。（1）求物块与地面间的动摩擦因数；（2）若碰撞时间为 0.05s，求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小F；（3）求物物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功W。【答案】 （1）0.32 （2）130FN （3）9WJ考点：本题考查动能定理、动量定理、做功等知识。【2015 海南海南-17】 （2）运动的原子核AzX放出粒子后变成静止的原子核 Y。已知 X、Y 和粒子的质量分别是 M、1m和2m，真空中的光速为 c，粒子的速度远小于光速。求反应后与反应前的总动能之差以及粒子的动能。【答案】2 12kEMmmc，2 12 2MMmmcMm【解析】反应后由于存在质量亏损，所以反应前后总动能之差等于质量亏损而释放出的能量，故根据爱因斯坦质能方程可得222 21211 22Xm vMvMmmc 反应过程中三个粒子组成的系统动量守恒，故有2XMvm v，联立可得22 212 21 2Mm vMmmcMm【2015 天津-9】9(18 分) (I)如图所示，在光滑水平面的左侧固定一竖直挡板，A 球在水平面上静止放置B 球向左 运动与 A 球发生正碰，B 球碰撞前、后的速率之比为 3：1，A 球垂直撞向挡板，碰后原速 率返回。两球刚好不发生第二次碰撞。A、B 两球的质量之比为 ，A、B 碰撞前、 后两球总动能之比为 。 【答案】4 ：1 9 ：52015 年高考物理真题分类汇编年高考物理真题分类汇编:原子物理原子物理(2015(2015 新课标新课标 I-35I-35（1）).【).【物理物理选修选修 3-5】3-5】 （1515 分）分） （5 分）在某次光电效应实验中，得到的遏制电压 Uc与入射光的频率的关系如图所示， 若该直线的斜率和截距分别为 k 和 b，电子电荷量的绝对值为 e，则 普朗克常量可表示为 ，所用材料的逸出功可表示为 。 【答案答案】 ek (2 分分) -eb (3 分分)【考点考点】光电效应；爱因斯坦光电效应方程；动能和动能定理【解析解析】根据动能定理有: meve2 = eUc , 和 爱因斯坦光电效应方程： meve2 = h- W0 可1 21 2得：遏制电压 Uc = - ,结合 UC-图，斜率即 k = , 截距为 b = , 可得：普朗克常量 0 0h = ek ,所用材料的逸出功 W0 = -eb .【2015 新课标 II-35】 35物理选修 3-5（15 分）（1） （5 分）实物粒子和光都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是 。 （填正确答案标号，选对 1 个给 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 5 分，每选错 1 个扣3 分，最低得分 0 分）A.电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样B. 射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C.人们利慢中子衍射来研究晶体的结构D.人们利用电子显微镜观测物质的微观结构E.光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关【答案】ACD考点：波粒二象性【2015 重庆重庆-1】. 题 1 图中曲线 a、b、c、d 为气泡室中某放射物质发生衰变放出的部分粒子的经迹，气泡室中磁感应强度方向垂直纸面向里。以下判断可能正确的是A.a、b 为粒子的经迹 B. a、b 为粒子的经迹 C. c、d 为粒子的经迹 D. c、d为粒子的经迹【答案】D考点：本题考查放射线的性质、带电粒子在磁场中的运动。【2015 山东山东-39（1） 】.【物理-物理 3-5】14C发生放射性衰变为14N，半衰期约为 5700 年。已知植物存活其间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减少。现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是_。 （双选，填正确答案标号）a.该古木的年代距今约为 5700 年来源:学科网 ZXXKb. 12C、13C、14C具有相同的中子数c. 14C衰变为14N的过程中放出 射线d. 增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变【答案】ac【解析】试题分析：因古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，则可知经过的时间为一个半衰期，即该古木的年代距今约为 5700 年，选项 a 正确；12C、13C、14C具有相同的质子数，由于质量数不同，故中子数不同，选项 b 错误；根据核反应方程可知，14C衰变为14N的过程中放出电子，即发出 射线，选项 c 正确；外界环境不影响放射性元素的半衰期，选项 d 错误；故选 ac.考点：半衰期；核反应方程.【2015 广东广东-18】18.科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚核反应获得能量，核反应方程分别为：X + Y + + 4.9MeV 和 + + X + 17.6MeV，下列表述正确的有4 23 12 13 14 2A.X 是中子 B.Y 的质子数是 3，中子数是 6 C.两个核反应都没有质量亏损 D.氘和氚的核反应是核聚变反应 【答案】AD 【考点】核反应方程；结合能、质量亏损；聚变反应【解析】本题中考查了原子物理的基础知识。题目中有原子物理的两个核反应方程，根据质量数和电荷数守恒规律，由第二个核反应方程得到 X 为中子()，选项 A 正确；再由第1 0一个方程得到 Y 质子数为 3，质量数为 6，则中子数 = 质量数 质子数 = 3 ，选项 B 错误；两个核反应都产生了能量，根据爱因斯坦质能方程可知一定有质量亏损，选项 C 错误；氘和氚的核反应是核聚变反应，选项 D 正确。【2015 北京北京-14】 下列核反应方程中，属于 衰变的是（ ）A. B. HOHeN1 117 84 214 7e4 2h234 90238 92HTUC. D. nHeHH1 04 23 12 1ePTh0 1a234 91234 90【答案】B 【难度】 【考点】原子物理衰变 【解析】 衰变是指某一原子核自发的变成另一种原子核，并放出 粒子的过程。可以很容易的选出 B 正确；A 选项为人工转变方程；C 选项为轻核聚变；D 选项 为 衰变【2015 北京北京-17】 实验观察到，静止在匀强磁场中 A 点的原子核发生 衰变，衰变产 生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意 如图。则（ ） A.轨迹 1 是电子的，磁场方向垂直纸面向外 B.轨迹 2 是电子的，磁场方向垂直纸面向外 C.轨迹 1 是新核的，磁场方向垂直纸面向里 D.轨迹 2 是新核的，磁场方向垂直纸面向里 【答案】D 【难度】 【考点】 衰变，动量守恒，带电粒子在磁场中的圆周运动 【解析】由动量守恒可知，原子核静止在磁场中，发生 衰变后的新核与电子的动量大小相等，方向相反。由 ，得，粒子运动的半径与电荷量成反比。新核RmvqBv2 qBmvR 带电量大于电子，因此 R 较小，知轨迹 2 为新核轨迹，由左手定则可知，磁场方向垂直 纸面向里。【2015【2015 安徽安徽- -14】 图示是 粒子（氦原子核）被重金属原子核散射的运动轨迹，M M、N N、P P、Q Q是轨迹上的四点，在散射过程中可以认为重金属原子核静止不动。图中所标出的 粒子在各点处的加速度方向正确的是AM点 BN点 CP点 DQ点【答案】C考点：考查库仑定律和牛顿第二定律。【2015 江苏江苏-12】 C 【选修 3-5】 （12 分）（1）波粒二象性时微观世界的基本特征，以下说法正确的有_A光电效应现象揭示了光的粒子性B热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波也相等（2）核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，是常用的核燃料。235 92U受一个中子轰击后裂变成和两部分，并产生_个中子。要使链式反应235 92U144 56Ba89 36Kr发生，裂变物质的体积要_（选填“大于”或者“小于” ）它的临界体积。（3）取质子的质量，中子的质量，粒子271.6726 10pmkg271.6749 10nmkg的质量，光速，请计算粒子的结合能， （计算结276.6467 10mkg83 10/cm s 果保留两位有效数字）（1） 【解析】光电效应说明光的粒子性，所以A正确；热中子在晶体上产生衍射图样，即运动的实物粒子具有波的特性，即说明中子具有波动性，所以B正确；黑体辐射的实验规律说明电磁辐射具有量子化，即黑体辐射是不连续的、一份一份的，所以黑体辐射用光的粒子性解释，即C错误；根据的德布罗意波长公式ph，kmEp22，又质子的质量大于电子的质量，所以动能相等的质子和电子，质子的德布罗意波较短，所以D错误。（2）由质量数和电荷数守可知：nKrBanU1 089 36144 561 0235 923，可见产生了 3 个中子，链式反应的一个条件是铀燃料的体积必须大于或等于临界体积。（3）根据爱因斯坦质能方程2mcE，可求：JcmmmEnp122103 . 422【2015 海南海南-17】17.模块 3-5 试题（12 分）（1）氢原子基态的能量为113.6EeV 。大量氢原子处于某一激发态。由这些氢原子可能发出的所有光子中，频率最大的光子能量为0.961E，频率最小的光子的能量为 eV（保留 2 位有效数字） ，这些光子可具有 种不同的频率。【答案】10eV，10【解析】频率最小的光子是从2n 跃迁，即频率最小的光子的能量为min3.413.610EeVeVeV 频率最大的光子能量为0.961E，即13.60.9613.6nEeVeV ，解得0.54nEeV 即5n ，从5n 能级开始，共有51，54，53，52，41，42，43，31，32，21，10 种不同频率的光子【2015 海南海南-17】 （2）运动的原子核AzX放出粒子后变成静止的原子核 Y。已知 X、Y 和粒子的质量分别是 M、1m和2m，真空中的光速为 c，粒子的速度远小于光速。求反应后与反应前的总动能之差以及粒子的动能。【答案】2 12kEMmmc，2 12 2MMmmcMm【解析】反应后由于存在质量亏损，所以反应前后总动能之差等于质量亏损而释放出的能量，故根据爱因斯坦质能方程可得222 21211 22Xm vMvMmmc 反应过程中三个粒子组成的系统动量守恒，故有2XMvm v，联立可得22 212 21 2Mm vMmmcMm【2015 天津-1】1下列能揭示原子具有核式结构的实验是 A光电效应实验 B伦琴射线的发现 C粒子散射实验 D氢原子光谱的发现 【答案】C 【解析】光电效应实验说明光具有粒子性；伦琴射线的发现说明原子核内也有结构；氢原 子光谱的发现说明原子中的电子轨道量子化和定态，不同元素的原子具有不同的特征 谱线。 粒子散射实验揭示原子具有核式结构。选项 C 正确。【考点】氢原子光谱；光电效应；原子的核式结构 【2015 天津-1】1.物理学重视逻辑，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上， 下列说法正确的是 A .天然放射现象说明原子核内部是有结构的 B .电子的发现使人们认识到原子具有核式结构 C .a 粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的 D .密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的 【答案】A