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2019-2020年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題九 碰撞與動(dòng)量守恒 近代物理初步課時(shí)訓(xùn)練
一、選擇題
1.(多選)實(shí)物粒子和光都具有波粒二象性,下列事實(shí)中突出體現(xiàn)波動(dòng)性的是( )
A.電子束通過雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣
B.β射線在云室中穿過會(huì)留下清晰的徑跡
C.人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)
D.人們利用電子顯微鏡觀測物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)
E.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān),與入射光的強(qiáng)度無關(guān)
解析:電子束通過雙縫干涉實(shí)驗(yàn)后可以形成干涉圖樣,證明電子具有波動(dòng)性,選項(xiàng)A正確;β射線在云室中穿過會(huì)留下清晰的徑跡,這是β射線電離本領(lǐng)的表現(xiàn),從而證明β射線的粒子性,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu),中子衍射證明了中子的波動(dòng)性,選項(xiàng)C正確;人們利用電子顯微鏡觀察物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu),利用了電子的衍射現(xiàn)象,說明電子具有波動(dòng)性,選項(xiàng)D正確;光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān),與入射光的強(qiáng)度無關(guān),證明了光的粒子性,選項(xiàng)E錯(cuò)誤.
答案:ACD
2.(多選)一長木板靜止放在光滑水平面上,兩彈丸分別從長木板的左、右兩端射入長木板,如圖所示.彈丸射入長木板的過程中,長木板始終未動(dòng),兩彈丸相對(duì)長木板射入的深度為dA、dB,且dA>dB.假設(shè)兩彈丸在長木板中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間分別用tA、tB表示,射入長木板前的動(dòng)能分別用EkA、EkB表示,射入長木板前的速度分別用vA、vB表示,質(zhì)量分別用mA、mB表示,對(duì)長木板的推力分別用FA、FB表示,則下列關(guān)系正確的是( )
A.tA>tB B.EkA>EkB
C.vA>vB D.mA>mB
E.FA=FB
解析:由題意可知,彈丸A、B從長木板兩側(cè)同時(shí)射入長木板,長木板始終保持靜止,則兩彈丸在長木板中運(yùn)動(dòng)時(shí)間必定相等,否則長木板就會(huì)運(yùn)動(dòng),A錯(cuò)誤;由于長木板始終保持靜止?fàn)顟B(tài),則兩彈丸對(duì)長木板的推力大小相等,E正確;兩彈丸射入長木板時(shí)所受的阻力大小相等,設(shè)為F,根據(jù)動(dòng)能定理得,對(duì)A彈丸,-FdA=0-EkA,得EkA=FdA,對(duì)B彈丸,-FdB=0-EkB,得EkB=FdB,由于dA>dB,則彈丸射入時(shí)的初動(dòng)能EkA>EkB,B正確;兩彈丸和長木板組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒,因動(dòng)量與動(dòng)能的關(guān)系為p=,則有=,而EkA>EkB,則得到mA
vB,C正確,D錯(cuò)誤.
答案:BCE
3.(多選)曉宇同學(xué)為了研究碰撞,取了兩質(zhì)量均為m的小球A、B,其中將小球A放在光滑的水平面,且與一固定在豎直擋板上的輕彈簧相連接,將小球B從距離水平面高為h處由靜止釋放,沿如圖所示的光滑軌道下滑,與小球A發(fā)生正碰后,二者共速,假設(shè)該過程損失的機(jī)械能用ΔE表示,并且二者碰后不粘連,共同將彈簧壓縮到最短,此時(shí)彈簧儲(chǔ)存的彈性勢能用Epm表示,并且在彈簧恢復(fù)到原長的過程中小球B與小球A分離,小球B沿原軌道返回,上升的高度用h′表示.則下列敘述正確的是( )
A.Epm=mgh B.Epm=mgh
C.h′= D.h′=
E.ΔE=mgh
解析:根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得B剛到達(dá)水平地面的速度v0=,根據(jù)動(dòng)量守恒定律可得A與B碰撞后的速度為v=v0,則兩球碰撞過程損失的能量為ΔE=mv-2mv2=mgh,E正確;彈簧被壓縮時(shí)所具有的最大彈性勢能為Epm=mgh-ΔE=mgh,即A錯(cuò)誤,B正確;當(dāng)彈簧再次恢復(fù)原長時(shí),A與B將分開,B以速度大小v沿斜面上滑,根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得mgh′=mv2,B能達(dá)到的最大高度為,C錯(cuò)誤,D正確.
答案:BDE
4.物理學(xué)重視邏輯,崇尚理性,其理論總是建立在對(duì)事實(shí)觀察的基礎(chǔ)上.下列說法正確的是( )
A.天然放射現(xiàn)象說明原子核內(nèi)部是有結(jié)構(gòu)的
B.電子的發(fā)現(xiàn)使人們認(rèn)識(shí)到原子具有核式結(jié)構(gòu)
C.α粒子散射實(shí)驗(yàn)的重要發(fā)現(xiàn)是電荷是量子化的
D.密立根油滴實(shí)驗(yàn)表明核外電子的軌道是不連續(xù)的
解析:天然放射現(xiàn)象由原子核變化引起,可以說明原子核內(nèi)部是有結(jié)構(gòu)的,A正確.α粒子散射實(shí)驗(yàn)使人們認(rèn)識(shí)到原子具有核式結(jié)構(gòu),B、C錯(cuò)誤.通過密立根油滴實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)電荷是量子化的,D錯(cuò)誤.
答案:A
5.(多選)在X射線管中,由陰極發(fā)射的電子(不計(jì)初速度)被加速后打到陽極,會(huì)產(chǎn)生包括X光在內(nèi)的各種能量的光子,其中光子能量的最大值等于電子的動(dòng)能.已知陽極與陰極之間的電勢差U、普朗克常量h、電子電荷量e和光速c,則可知該X射線管發(fā)出的X光的( )
A.最短波長為 B.最長波長為
C.最小頻率為 D.最大頻率為
解析:根據(jù)動(dòng)能定理、光速與波長和頻率的關(guān)系公式c=λν、光子能量E=hν,根據(jù)題意有eU≥E,則可得λ≥,ν≤,A、D正確.
答案:AD
6.下列有關(guān)原子結(jié)構(gòu)和原子核的認(rèn)識(shí),其中正確的是( )
A.γ射線是高速運(yùn)動(dòng)的電子流
B.氫原子輻射光子后,其繞核運(yùn)動(dòng)的電子動(dòng)能增大
C.太陽輻射能量的主要來源是太陽中發(fā)生的重核裂變
D.Bi的半衰期是5天,100克Bi經(jīng)過10天后還剩下50克
解析:γ射線是高速運(yùn)動(dòng)的光子流,A錯(cuò)誤.氫原子輻射光子后,繞核運(yùn)動(dòng)的電子勢能減小,動(dòng)能增大,B正確.太陽輻射能量的主要來源是太陽中的氫核聚變,C錯(cuò)誤.100克Bi經(jīng)過兩個(gè)半衰期后剩25克, D錯(cuò)誤.
答案:B
7.圖中曲線a、b、c、d為氣泡室中某放射物發(fā)生衰變放出的部分粒子的徑跡,氣泡室中磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于紙面向里.以下判斷可能正確的是( )
A.a(chǎn)、b為β粒子的徑跡
B.a(chǎn)、b為γ粒子的徑跡
C.c、d為α粒子的徑跡
D.c、d為β粒子的徑跡
解析:γ粒子是光子,不帶電,不會(huì)偏轉(zhuǎn),B錯(cuò)誤.β粒子為電子,帶負(fù)電,α粒子為氦核,帶正電,而磁場方向垂直紙面向里,根據(jù)左手定則可知a、b為α粒子,c、d為β粒子,D正確,A、C錯(cuò)誤.
答案:D
8.(多選)科學(xué)家使用核反應(yīng)獲取氚,再利用氘和氚的核反應(yīng)獲得能量,核反應(yīng)方程分別為:X+Y→He+H+4.9 MeV和 H+H→He+X+17.6 MeV.下列表述正確的有( )
A.X是中子
B.Y的質(zhì)子數(shù)是3,中子數(shù)是6
C.兩個(gè)核反應(yīng)都沒有質(zhì)量虧損
D.氘和氚的核反應(yīng)是核聚變反應(yīng)
解析:由H+H→He+X+17.6MeV,得X為中子n,A正確.由X+Y→He+H+4.9MeV,得Y為Li,質(zhì)子數(shù)為3,中子數(shù)為3,B錯(cuò)誤.兩反應(yīng)中均有能量產(chǎn)生,由質(zhì)能方程可知,兩個(gè)核反應(yīng)都有質(zhì)量虧損,C錯(cuò)誤.氘和氚反應(yīng)生成α粒子,該反應(yīng)為核聚變反應(yīng),D正確.
答案:AD
9.14C發(fā)生放射性衰變成為14N,半衰期約5 700年.已知植物存活期間,其體內(nèi)14C與12C的比例不變;生命活動(dòng)結(jié)束后,14C的比例持續(xù)減少.現(xiàn)通過測量得知,某古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一.下列說法正確的是________.
A.該古木的年代距今約5 700年
B.12C、13C、14C具有相同的中子數(shù)
C.14C衰變?yōu)?4N的過程中放出β射線
D.增加樣品測量環(huán)境的壓強(qiáng)將加速14C的衰變
解析:古木樣品中14C正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一,可知時(shí)間正好是5 700年,A正確.12C中子數(shù)為6,13C中子數(shù)為7,14C中子數(shù)為8,B錯(cuò)誤.與14N相比,質(zhì)量數(shù)一樣而質(zhì)子數(shù)少一個(gè),可知發(fā)生的是β衰變,C正確.半衰期與外界環(huán)境無關(guān),D錯(cuò)誤.
答案:AC
二、非選擇題
10.一質(zhì)量為0.5 kg的小物塊放在水平地面上的A點(diǎn),距離A點(diǎn)5 m的位置B處是一面墻,如圖所示.物塊以v0=9 m/s的初速度從A點(diǎn)沿AB方向運(yùn)動(dòng),在與墻壁碰撞前瞬間的速度為7 m/s,碰后以6 m/s的速度反向運(yùn)動(dòng)直至靜止.g取10 m/s2.
(1)求物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ;
(2)若碰撞時(shí)間為0.05 s,求碰撞過程中墻面對(duì)物塊平均作用力的大小F;
(3)求物塊在反向運(yùn)動(dòng)過程中克服摩擦力所做的功W.
解析:(1)由動(dòng)能定理,有-μmgs=mv2-mv
可得μ=0.32
(2)由動(dòng)量定理,有FΔt=mv′-mv
可得F=130 N
(3)W=mv′2=9 J
答案:(1)0.32 (2)130 N (3)9 J
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