高考物理二輪復(fù)習(xí) 第1部分 專題突破篇 限時(shí)集訓(xùn)15 碰撞與動(dòng)量守恒 近代物理初步-人教版高三物理試題

專題限時(shí)集訓(xùn)(十五)碰撞與動(dòng)量守恒近代物理初步(建議用時(shí)：40分鐘)1．(12分)(1)下列關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和原子核的說法中正確的是__________．圖7A．盧瑟福在α粒子散射實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型B．天然放射性元素在衰變過程中核電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒，其放射線在磁場(chǎng)中不偏轉(zhuǎn)的是β射線C．由圖7可知，原子核A裂變成原子核B和C要放出核能D．由圖7可知，原子核D和E聚變成原子核F要吸收能量(2)根據(jù)玻爾模型，大量處于n＝4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，可能發(fā)出__________種不同頻率的光；若由n＝2能級(jí)向基態(tài)躍遷時(shí)發(fā)出的光恰好使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則由n＝3能級(jí)向基態(tài)躍遷時(shí)發(fā)出的光________(選填“能”或“不能”)使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)．(3)如圖8所示，在光滑水平面上使滑塊A以2m/s的速度向右運(yùn)動(dòng)，滑塊B以4m/s的速度向左運(yùn)動(dòng)并與滑塊A發(fā)生碰撞，已知滑塊A、B的質(zhì)量分別為1kg、2kg，滑塊B的左側(cè)連有輕彈簧．求：圖8①當(dāng)滑塊A的速度減為0時(shí)，滑塊B的速度大?。虎趶椈傻淖畲髲椥詣?shì)能．【解析】(1)盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，所以A正確；γ射線不帶電，所以在磁場(chǎng)中不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，即B錯(cuò)誤；裂變反應(yīng)放出核能，所以C正確；聚變反應(yīng)也放出核能，所以D錯(cuò)誤．(2)由k＝Ceq\o\al(2,n)，可知k＝Ceq\o\al(2,4)＝6種，ΔE1＝E2－E1＝－eq\f(3,4)E1，ΔE2＝E3－E1＝－eq\f(8,9)E1，所以ΔE2>ΔE1，即能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)．(3)①規(guī)定滑塊A的速度方向?yàn)檎较?，根?jù)動(dòng)量守恒定律mAv1－mBv2＝mBv3得：當(dāng)滑塊A的速度減為0時(shí)，滑塊B的速度為v3＝－3m/s.②當(dāng)A、B速度相同時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能最大根據(jù)動(dòng)量守恒定律mAv1－mBv2＝(mA＋mB)v又有能量守恒Ep＝eq\f(1,2)mAveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)mBveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)(mA＋mB)v2得最大的彈性勢(shì)能Ep＝12J.【答案】(1)AC(2)6能(3)①3m/s②12J2．(12分)(2016·江蘇邳州高三一調(diào))(1)一個(gè)質(zhì)子以1.0×107m/s的速度撞入一個(gè)靜止的鋁原子核后被俘獲，鋁原子核變?yōu)楣柙雍耍阎X核的質(zhì)量是質(zhì)子的27倍，硅核的質(zhì)量是質(zhì)子的28倍，則下列判斷中正確的是__________．A．核反應(yīng)方程為eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(28,14)SiB．核反應(yīng)方程為eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(28,14)SiC．硅原子核速度的數(shù)量級(jí)為107m/s，方向跟質(zhì)子的初速度方向一致D．硅原子核速度的數(shù)量級(jí)為105m/s，方向跟質(zhì)子的初速度方向一致(2)某光源能發(fā)出波長(zhǎng)為0.6μm的可見光，用它照射某金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能為0.25eV.已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3×108m/s.(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)．該可見光中每個(gè)光子的能量為__________．(單位用eV表示)；該金屬的逸出功為__________．(單位用eV表示)．(3)1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氮核從而發(fā)現(xiàn)質(zhì)子．其核反應(yīng)過程是：α粒子轟擊靜止的氮核后形成了不穩(wěn)定的復(fù)核，復(fù)核發(fā)生衰變放出質(zhì)子，變成氧核．設(shè)α粒子質(zhì)量為m1，初速度為v0，氮核質(zhì)量為m2，質(zhì)子質(zhì)量為m0，氧核的質(zhì)量為m3，不考慮相對(duì)論效應(yīng)．①α粒子轟擊氮核形成不穩(wěn)定復(fù)核的瞬間，復(fù)核的速度為多大？②求此過程中釋放的核能．【解析】(1)由質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒可知：核反應(yīng)方程為eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(28,14)Si，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由動(dòng)量守恒可知，mv＝28mv′，解得v′＝eq\f(1.0×107,28)m/s＝3.6×105m/s，故硅原子核速度的數(shù)量級(jí)約為105m/s，C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確．(2)光子的能量E＝heq\f(c,λ)＝6.63×10－34×eq\f(3×108,0.6×10－6)J＝2.07eV.根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0得，金屬的逸出功W0＝hν－Ekm＝2.07eV－0.25eV＝1.82eV.(3)①設(shè)復(fù)核速度為v，由動(dòng)量守恒得m1v0＝(m1＋m2)v解得v＝eq\f(m1,m1＋m2)v0.②整個(gè)過程中質(zhì)量虧損Δm＝m1＋m2－m0－m3由愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2得ΔE＝(m1＋m2－m0－m3)c2.【答案】(1)AD(2)2.07eV1.82eV(3)①eq\f(m1,m1＋m2)v0②(m1＋m2－m0－m3)c23．(12分)(2015·江蘇徐州高三考前練習(xí))(1)下列說法正確的是__________．【導(dǎo)學(xué)號(hào)：25702074】A．正負(fù)電子對(duì)碰撞過程動(dòng)量不守恒B．人工放射性同位素比天然放射性同位素半衰期長(zhǎng)的多，因此廢料不容易處理C．實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性，每一種運(yùn)動(dòng)粒子都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的波相聯(lián)系D．太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的重核裂變釋放的核能(2)氫原子各個(gè)能級(jí)的能量值如圖9所示，為使一處于基態(tài)的氫原子核外電子脫離原子核的束縛而成為自由電子，所需的最小能量為__________eV；大量處于量子數(shù)n＝4的能級(jí)氫原子躍遷到n＝2的能級(jí)躍遷時(shí)最多可以產(chǎn)生__________種不同頻率的譜線．圖9(3)已知金屬鈉的逸出功為2.29eV，現(xiàn)用波長(zhǎng)為400nm的光照射金屬鈉表面，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s,1nm＝10－9m，求遏止電壓和金屬鈉的截止頻率．(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)．【解析】(1)動(dòng)量守恒定律對(duì)微觀粒子仍然適用，正、負(fù)電子對(duì)碰撞過程動(dòng)量仍然守恒，A項(xiàng)錯(cuò)誤；人工放射性同位素的半衰期比天然放射性物質(zhì)的短得多，因此廢料容易處理，B項(xiàng)錯(cuò)誤；任何的實(shí)物粒子都具有波粒二象性，每一種運(yùn)動(dòng)粒子都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的波相聯(lián)系，C項(xiàng)正確；太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的輕核聚變釋放的核能，故D錯(cuò)誤．(2)因?yàn)榛鶓B(tài)的氫原子能量為－13.6eV，則基態(tài)氫原子發(fā)生電離，吸收的能量需大于等于13.6eV.一群處于n＝4能級(jí)的氫原子回到n＝2的狀態(tài)過程中，可能由n＝4躍遷到n＝2，可能由n＝4躍遷到n＝3，再由n＝3躍遷到n＝2，知可能輻射3種不同頻率的光子．(3)①根據(jù)光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0＝eq\f(hc,λ)－W0光電子動(dòng)能減小到0時(shí)，反向電壓即遏止電壓，根據(jù)功能定理：eU＝Ek代入數(shù)據(jù)得：U＝0.82V.②根據(jù)逸出功W0＝hν0得截止頻率：ν0＝eq\f(2.29×1.6×10－19,6.63×10－34)Hz≈5.5×1014Hz.【答案】(1)C(2)13.63(3)0.82V5.5×1014Hz4．(12分)(2016·江蘇蘇北四市模擬)(1)有關(guān)原子結(jié)構(gòu)，下列說法正確的是__________．A．玻爾原子模型能很好地解釋氫原子光譜B．盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型可以很好地解釋原子的穩(wěn)定性C．玻爾提出的原子模型，否定了盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說D．盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)否定了湯姆孫關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的“棗糕模型”(2)某同學(xué)用如圖10所示的裝置“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”，其操作步驟如下：圖10A．將操作臺(tái)調(diào)為水平；B．用天平稱出滑塊A、B的質(zhì)量mA、mB；C．用細(xì)線將滑塊A、B連接，滑塊A、B緊靠在操作臺(tái)邊緣，使A、B間的彈簧處于壓縮狀態(tài)；D．剪斷細(xì)線，滑塊A、B均做平拋運(yùn)動(dòng)，記錄A、B滑塊的落地點(diǎn)M、N；E．用刻度尺測(cè)出M、N距操作臺(tái)邊緣的水平距離x1、x2；F．用刻度尺測(cè)出操作臺(tái)面距地面的高度h.①上述步驟中，多余的步驟是__________．②如果動(dòng)量守恒，須滿足的關(guān)系是__________(用測(cè)量量表示)．(3)如圖11所示是研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置，某同學(xué)進(jìn)行了如下操作：圖11①用頻率為ν1的光照射光電管，此時(shí)電流表中有電流．調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，將觸頭P向__________端滑動(dòng)(選填“a”或“b”)，使微安表示數(shù)恰好變?yōu)榱?，記下電壓表示?shù)U1.②用頻率為ν2的光照射光電管，重復(fù)①中的步驟，記下電壓表示數(shù)U2.已知電子的電量為e，由上述實(shí)驗(yàn)可知，試求普朗克常量h表達(dá)式(用上述已知量和測(cè)量量表示)．【解析】(1)玻爾的理論成功地說明了原子的穩(wěn)定性和氫原子光譜線規(guī)律，A項(xiàng)正確；盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)說明：①原子中絕大部分是空的，②α粒子受到較大的庫侖力作用，③α粒子在原子中碰到了比他質(zhì)量大多得的東西，否定了湯姆孫關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的“棗糕模型”，但也不能說明原子內(nèi)部存在帶負(fù)電的電子，也不能解釋原子的穩(wěn)定性，B項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確；玻爾提出的原子模型，但并沒有否定盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說，C項(xiàng)錯(cuò)誤．(2)取滑塊A的初速度方向?yàn)檎较?，兩滑塊質(zhì)量分別為mA、mB，平拋初速度分別為v1、v2，平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移分別為x1、x2，平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t.需要驗(yàn)證的方程：0＝mAv1－mBv2又v1＝eq\f(x1,t)，v2＝eq\f(x2,t)代入得到mAx1＝mBx2不需要用刻度尺測(cè)出操作臺(tái)面距地面的高度h，多余的步驟是F.(3)①根據(jù)電路圖，結(jié)合逸出電子受到電場(chǎng)阻力時(shí)，微安表示數(shù)才可能為零，因只有K的電勢(shì)高于A點(diǎn)，即觸頭P向a端滑動(dòng)，才能實(shí)現(xiàn)微安表示數(shù)恰好變?yōu)榱悖诟鶕?jù)光電效應(yīng)方程得，Ek1＝hν1－W0＝eU1.Ek2＝hν2－W0＝eU2聯(lián)立兩式解得：h＝eq\f(eU1－U2,ν1－ν2).【答案】(1)AD(2)①F②mAx1＝mBx2(3)①a②eq\f(eU1－U2,ν1－ν2)5．(12分)(2016·江蘇揚(yáng)州四模)(1)以下關(guān)于近代物理內(nèi)容的表述，正確的是__________．A．宏觀物體的物質(zhì)波波長(zhǎng)較長(zhǎng)，很難觀察到它的波動(dòng)性B．利用盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)可以估算原子的大小C．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D．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獾牟ㄩL(zhǎng)太長(zhǎng)(2)兩個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)子能結(jié)合成一個(gè)氚核，該核反應(yīng)方程式為：____________________；己知中子的質(zhì)量是m1，質(zhì)子的質(zhì)量是m2，氚核的質(zhì)量是m3，光在真空的速度為c，氚核的比結(jié)合能的表達(dá)式為__________．(3)如圖12所示，兩輛小車A和B位于光滑水平直軌道上，如圖甲所示為第一次實(shí)驗(yàn)，B靜止，A以0.5m/s的速度向右運(yùn)動(dòng)，與B碰后A以0.1m/s的速度彈回，B以0.3m/s的速度向右運(yùn)動(dòng)．如圖乙所示為第二次實(shí)驗(yàn)，B仍靜止，A車上固定質(zhì)量為1kg的物質(zhì)后還以0.5m/s的速度與B碰撞，碰后A靜止，B以0.5m/s的速度向右運(yùn)動(dòng)．求A、B的質(zhì)量各是多少？圖12【解析】(1)宏觀物體的波長(zhǎng)很短，很難觀察到它的波動(dòng)性，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；利用盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)可以估算原子核的大小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；β衰變是由原子核自發(fā)地放射出β粒子或俘獲一個(gè)軌道電子而發(fā)生的轉(zhuǎn)變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；一束光照到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng)，是因?yàn)樵撌獾念l率較小，即波長(zhǎng)太長(zhǎng)，選項(xiàng)D正確．(2)兩個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)子能結(jié)合成一個(gè)氚核，該核反應(yīng)方程式為2eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(3,1)H；由質(zhì)能方程可知氚核的比結(jié)合能為E＝Δmc2＝eq\f(2m1＋m2－m3c2,3)；(3)根據(jù)動(dòng)量守恒定律，第一次實(shí)驗(yàn)碰撞得mAvA＝－mAvA′＋mBvB′ ①第二次實(shí)驗(yàn)碰撞得(mA＋Δm)vA＝mBvB ②代入數(shù)值解①②得mA＝1kg，mB＝2kg.【答案】(1)D(2)2eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(3,1)Heq\f(2m1＋m2－m3c2,3)(3)1kg2kg6．(12分)(2015·江蘇鹽城高三二模)(1)下列說法正確的是__________．【導(dǎo)學(xué)號(hào)：25702075】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)如圖13所示，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__________．圖13(3)1928年，德國物理學(xué)家玻特用α粒子(eq\o\al(4,2)He)轟擊輕金屬鈹(eq\o\al(9,4)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．圖14