2022年高考物理二轮复习 课时冲关练 专题8 碰撞与动量守恒、近代物理初步.doc
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1、碰撞与动量守恒、近代物理初步(45分钟,100分)1.(12分)(2014台州二模)(1)下列说法正确的是()A.卢瑟福粒子散射实验中,产生大角度散射的主要原因是原子核外的电子对粒子的吸引力较大B.处于激发态的氢原子,从高能级向低能级跃迁时,能够向外释放光子,能级差越大,释放光子的频率越大C.重核的裂变反应和轻核的聚变反应过程中,都有质量亏损D.若某次核反应中,质量亏损为m,则本次核反应中释放的能量mc(c为光速)(2)如图甲所示,光滑水平面上有A、B两物块,已知A物块的质量mA=1kg,初始时刻B静止,A以一定的速度向右运动,之后与B发生碰撞,碰撞后它们的位移时间图像如图乙所示(规定向右为位
2、移的正方向),则物块B的质量为多少?【解析】(1)选B、C。卢瑟福粒子散射实验中,产生大角度散射的主要原因是原子核中心存在带正电的质子,A错误;处于激发态的氢原子,从高能级向低能级跃迁时,能量要减小,故能够向外释放光子,能级差越大,释放的能量越多,光子的频率越大,B正确;重核的裂变反应和轻核的聚变反应过程中,都释放大量的能量,都有质量亏损,C正确;若某次核反应中,质量亏损为m,则本次核反应中释放的能量为mc2(c为光速),D错误。(2)根据公式v=由图可知:碰前物块A的速度:v=m/s=3 m/s;碰后物块A的速度:vA=m/s=-1 m/s;碰后物块B的速度:vB=m/s=1 m/s;则由动
3、量守恒定律:mAv=mAvA+mBvB解得:mB=4kg答案:(1)B、C(2)4kg2.(12分)(2014绍兴二模)(1)某半导体激光器发射频率为1014Hz的激光,激光器的功率为5.010-3W,普朗克常量h=6.6310-34Js,该激光器每秒发出的光子数为。(结果保留三位有效数字)(2)如图所示,光滑水平面上带有光滑圆弧轨道的滑块,其质量为M,一质量为m的小球,以速度v0沿水平方向滑上轨道,并从轨道上端飞出,问小球能上升到离水平面多高处?【解析】(1)该激光器每秒发出的能量是5.010-3J,而能量子为E=h,则激光器每秒发出的光子数为n=7.541016个。(2)在m上升过程中,因
4、M受水平面的支持力小于(M+m)g,所以合外力不为零,系统动量不守恒,但是由m和M组成的系统所受的支持力和重力都在竖直方向上,所以水平方向上动量守恒。当m飞出轨道的瞬间,因M上端的切线方向是竖直的,所以小球与滑块有相同的水平速度v,小球另外还有竖直分速度v。由系统的水平方向动量守恒有:mv0=(M+m)v所以v=v0设小球上升至最高点时(此时v=0),离水平面高为h,根据机械能守恒定律得:m=(M+m)v2+mgh解得:h=答案:(1)7.541016(2)3.(12分)(1)历史上第一次利用加速器实现的核反应,是用加速后的质子H轰击静止的X,生成两个He。上述核反应方程中的X核的质子数为,中
5、子数为。(2)如图所示,光滑的水平面上有一个质量为M=2m的凸型滑块,它的左侧面与水平面相切,并且光滑,滑块的高度为h。质量为m的小球,以某一初速度在水平面上迎着光滑曲面冲向滑块。试分析计算小球的初速度满足什么条件,小球才能越过滑块。【解析】(1)此核反应方程可写为HXHe,根据质量守恒及电荷数守恒可得质量数A=7,质子数Z=3,解得中子数为A-Z=4。(2)设小球的初速度为v0,当小球滑到滑块最高点时,小球的速度为v1,滑块的速度为v2,由动量守恒定律和机械能守恒定律可得mv0=mv1+Mv2m=m+M+mgh小球要越过滑块,至少要有v1=v2=v,上述两式变为mv0=(m+M)vm=(m+
6、M)v2+mgh解得v0=,故小球的初速度必须大于答案:(1)34(2)大于【加固训练】(1)下列说法中正确的有()A.光电效应实验中,只要入射光足够强,就能产生光电流B.卢瑟福的粒子散射实验结果表明电子是原子的组成部分,原子不可再分的观念被打破C.天然放射现象中的射线是原子核受激发产生的D.放射性元素的半衰期由其原子核内部结构决定,与外界因素无关(2)如图所示,一质量为M=1.2kg的物块静止在桌面边缘,桌面离水平地面的高度为h=1.8m。一质量为m=20g的子弹以水平速度v0=100m/s射入物块,在很短的时间内以水平速度穿出。已知物块落地点离桌面边缘的水平距离x为0.9m,重力加速度g取
7、10m/s2,求子弹穿出物块时速度v的大小。【解析】(1)选C、D。在光电效应实验中,若照射光的频率小于极限频率,无论光照时间多长,光照强度多大,都不能产生光电流,A错;汤姆孙发现电子,打破了原子不可再分的观念,B错;射线是原子核受激发而产生的,C对;放射性元素的半衰期与温度以及化学状态等无关,由核本身的性质决定,D对。(2)设物块平抛的初速度为v,有h=gt2x=vt代入数据得v=1.5m/s子弹瞬间射穿物块的过程,系统动量守恒,即mv0=mv+Mv代入数据得子弹穿出物块时的速度v=10m/s。答案:(1)C、D、E(2)10 m/s4.(12分)(1)氢原子第n能级的能量为En=,其中E1
8、为基态能量。当氢原子由第4能级跃迁到基态时,发出光子的频率为1;当氢原子由第2能级跃迁到基态时,发出光子的频率为2,则=。(2)如图所示,质量为m的b球用长h的细绳悬挂于水平轨道BC的出口C处。质量也为m的小球a,从距BC高h的A处由静止释放,沿ABC光滑轨道滑下,在C处与b球正碰并与b粘在一起。已知BC轨道距地面有一定的高度,悬挂b球的细绳能承受的最大拉力为2.8mg。试问:a与b球碰前瞬间,a球的速度多大?a、b两球碰后,细绳是否会断裂?(要求通过计算回答)【解析】(1)氢原子由第4能级跃迁到基态时,h1=-E1=-;氢原子由第2能级跃迁到基态时,h2=-E1=-,所以=。(2)设a球经C
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