2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題整合突破六 第16講 動(dòng)量守恒和原子物理素能特訓(xùn)

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1、2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題整合突破六 第16講 動(dòng)量守恒和原子物理素能特訓(xùn) 1．[xx·棗莊模擬](多選)下列說(shuō)法正確的是(　　) A．放射性元素的半衰期與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件有關(guān) 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(shí)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(jí)躍遷時(shí)，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(xué)狀態(tài)、物理環(huán)境等其他外部條件無(wú)關(guān)，只跟它的原子核的組成有關(guān)，A選項(xiàng)是錯(cuò)誤的。β衰變是原子核內(nèi)部的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子而產(chǎn)生的，

2、B選項(xiàng)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(xiàng)是正確的。大量處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，最多可產(chǎn)生C＝6種不同頻率的光子，D選項(xiàng)是錯(cuò)誤的。 2．[xx·衡水一調(diào)](多選)下列說(shuō)法正確的是(　　) A．采用物理或化學(xué)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(jí)躍遷放出光子，其發(fā)光的波長(zhǎng)一定跟吸收的光的波長(zhǎng)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(yīng)。則用X射線

3、照射時(shí)光電子的最大初動(dòng)能較大 答案　BDE 解析　任何物理或化學(xué)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(xiàng)是錯(cuò)誤的。查德威克利用α粒子轟擊鈹發(fā)現(xiàn)的中子，B選項(xiàng)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(jí)躍遷釋放光子，其釋放的光子有C種，所以其發(fā)光的波長(zhǎng)與它吸收光的波長(zhǎng)不一定完全一致，C選項(xiàng)是錯(cuò)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(xiàng)是正確的。由光電效應(yīng)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(yīng)，照射光的頻率越大，光電子的最大初動(dòng)能就越大，X射線的頻率比紫光的頻率大，所以E選項(xiàng)正確。 3．[x

4、x·湖南十三校聯(lián)考](多選)下列說(shuō)法正確的是(　　) A．任何一種金屬都存在一個(gè)“最大波長(zhǎng)”，入射光波長(zhǎng)小于這個(gè)波長(zhǎng)，才能產(chǎn)生光電效應(yīng) B．氫原子輻射出一個(gè)光子后能量減小，核外電子的運(yùn)動(dòng)加速度減小 C．德布羅意在愛(ài)因斯坦光子說(shuō)的基礎(chǔ)上提出物質(zhì)波的概念，認(rèn)為一切物體都具有波粒二象性 D．盧瑟福通過(guò)對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)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(guò)程中，要經(jīng)過(guò)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(yīng)的條件是入射光的波長(zhǎng)必須小于金屬的極限波長(zhǎng)，而每種金屬都有自己的截止頻率或最大波長(zhǎng)，所以A選項(xiàng)是正確的。氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷

5、時(shí)輻射光子，能量減小，軌道半徑減小，庫(kù)侖力增加，核外電子的加速度增大，因此B選項(xiàng)是錯(cuò)誤的。德布羅意在普朗克和愛(ài)因斯坦的光子說(shuō)的基礎(chǔ)上提出了物質(zhì)波的概念，認(rèn)為一切物體都具有波粒二象性，C選項(xiàng)是正確的。盧瑟福通過(guò)對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)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(xiàng)是錯(cuò)誤的。鈾238衰變成鉛206，要經(jīng)過(guò)＝8次α衰變，82－(92－8×2)＝6次β衰變，E選項(xiàng)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(yīng)，測(cè)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(shí)的反向電壓的最小值。 由動(dòng)能定理可知：eUc＝Ek 由光電效應(yīng)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(zhǎng)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(shè)小球與彎管在相互作用過(guò)程中無(wú)機(jī)械能損失，小球離開小車時(shí)，速度仍是水平的。 (1)若小球恰好能到達(dá)彎管的最高點(diǎn)，試求v0的大??； (2)若小球恰好能到達(dá)彎管的最高點(diǎn)后，從右端離開小車，試求離開小車時(shí)小球的速度(用v0表示)。 答案　(1)　(2)v0 解析　(1)小球到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)恰與小車等速。這一過(guò)程系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒且系統(tǒng)機(jī)械能守恒： mv0＝(m＋M)v mv＝(M＋m)v2＋mgh 解得：v0＝2＝ (2)當(dāng)小球從右邊離開小車時(shí)，設(shè)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(duì)應(yīng)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(diǎn))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(duì)地面以2 m/s的速度滑離小車。已知子彈與車的作用時(shí)間極短，小物塊與車頂面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.8，認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。取g＝10 m/s2，求： (1)子彈相對(duì)小車靜止時(shí)小車速度的大?。? (2)小車的長(zhǎng)度L。 答案　(

9、1)10 m/s　(2)2 m 解析　(1)子彈進(jìn)入小車的過(guò)程中，子彈與小車組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，由動(dòng)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(dòng)量守恒，由動(dòng)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(guò)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(zhǎng)，要使兩球能發(fā)生第二次碰撞，求乙球與斜面之間的動(dòng)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(shè)碰后甲的速度為v1，乙的速度為v2，由動(dòng)量守恒定律和能量關(guān)系得： m1v0＝m1v1＋m2v2① m1v＝m1v＋m2v② 聯(lián)立①②解得： v1＝v0＝－v0，v2＝v0＝v0 設(shè)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(dòng)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(shí)彈簧處于原長(zhǎng)，A、B兩物塊都以v＝6 m/s的速度在光滑的水平地面上運(yùn)動(dòng)，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(huì)粘在一起運(yùn)動(dòng)。求在以后的運(yùn)動(dòng)中： (1)當(dāng)彈簧的彈性勢(shì)能最大時(shí)，物塊A的速度v1為多大？ (2)系統(tǒng)中彈性勢(shì)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(dòng)量守恒，當(dāng)彈簧的彈性勢(shì)能最大時(shí)滿足： 2mv＝(2m＋M)v1 代入數(shù)據(jù)得v1＝3 m/s (2)根據(jù)動(dòng)量守恒，當(dāng)BC剛剛完成碰撞時(shí)滿足： mv＝(m＋M)vBC 此后系統(tǒng)機(jī)械能守恒，當(dāng)彈簧的彈性勢(shì)能最大時(shí)滿足： mv2＋(M＋m)v＝(2m＋M)v＋Ep 代入數(shù)據(jù)后整理得：Ep＝12 J