高頻考點(diǎn)一動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用

2016屆高考第一輪總復(fù)習(xí)·物理 ※選修3-5 動(dòng)量 光電效應(yīng) 核能 ※章末檢測選修3-5 動(dòng)量光電效應(yīng) 核能章末檢測編者：儋州一中李孔韌 班級(jí)： 姓名： 組名： 學(xué)號(hào)：(時(shí)間：60分鐘 滿分：60分)一、選擇題1．(2011福·建高考)在光滑水平面上，一質(zhì)量為 m、速度大小為 v的A球與質(zhì)量為 2m且靜止的 B球碰撞后，A球的速度方向與碰撞前相反。 則碰撞后B球的速度大小可能是 ( )A．0.6v B．0.4vC．0.3v D．0.2v解析：選A 兩球在碰撞的過程中動(dòng)量守恒， 有mv＝2mvB－mvA，又vA＞0，故vB＞0.5v，選項(xiàng)A正確。2．(2012·慶高考重)質(zhì)量為m的人站在質(zhì)量為 2m的平板小車上，以共同的速度在水平地面上沿直線前行， 車所受地面阻力的大小與車對地面壓力的大小成正比。 當(dāng)車速為 v0時(shí)，人從車上以相對于地面大小為 v0的速度水平向后跳下。 跳離瞬間地面阻力的沖量忽略不計(jì)，則能正確表示車運(yùn)動(dòng)的 v-t圖像為( )圖1解析：選B 車與人以共同初速度在與壓力成正比的阻力作用下做勻減速運(yùn)動(dòng)， a＝μg，當(dāng)車速為 v0時(shí)，人以相對于地面 v0的速度向后跳出，不考慮跳出時(shí)地面阻力的沖量，則跳出過程動(dòng)量守恒，有 (2m＋m)v0＝－mv0＋2mv，v＝2v0，故車的速度突變?yōu)?2v0，之后車在摩擦力作用下仍做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，加速度不變，只有選項(xiàng) B正確。3．(2012·蘇高考江)如圖2所示是某原子的能級(jí)圖， a、b、c為原子躍遷所發(fā)出的三種波長的光。在下列該原子光譜的各選項(xiàng)中， 譜線從左向右的波長依次增大， 則正確的是( )圖2第1頁共6頁2016屆高考第一輪總復(fù)習(xí)·物理 ※選修3-5 動(dòng)量 光電效應(yīng) 核能 ※章末檢測圖3解析：選C 根據(jù)玻爾的原子躍遷公式 hc＝Em－En可知，兩個(gè)能級(jí)間的能量差值越大，λ輻射光的波長越短，從圖中可看出，能量差值最大的是 E3－E1，輻射光的波長 a最短，能量差值最小的是 E3－E2，輻射光的波長 b最長，所以譜線從左向右的波長依次增大的是 a、c、b，C正確。4．(2012上·海高考)在軋制鋼板時(shí)需要?jiǎng)討B(tài)地監(jiān)測鋼板厚度，其檢測裝置由放射源、探測器等構(gòu)成，如圖 5所示。該裝置中探測器接收到的是 ( )圖5A．X射線 B．α射線C．β射線 D．γ射線解析：選D 天然放射線有 α射線、β射線、γ射線，γ射線穿透本領(lǐng)最強(qiáng)， α射線和β射線不能穿透厚鋼板，所以只有 D正確。5．(多選)(2010天·津高考)用同一光電管研究 a、b兩種單色光產(chǎn)生的光電效應(yīng)，得到光電流I與光電管兩極間所加電壓 U的關(guān)系如圖 4。則這兩種光 ( )圖4A．照射該光電管時(shí) a光使其逸出的光電子最大初動(dòng)能大B．從同種玻璃射入空氣發(fā)生全反射時(shí)， a光的臨界角大C．通過同一裝置發(fā)生雙縫干涉， a光的相鄰條紋間距大D．通過同一玻璃三棱鏡時(shí)， a光的偏折程度大解析：選BC 由E＝hν知，光的頻率是光電子最大初動(dòng)能的決定因素， a光的頻率小，折射率小，臨界角大，在光的干涉實(shí)驗(yàn)中，若保持雙縫間距離、縫與屏間距離都不變，用 b光和a光分別做實(shí)驗(yàn)得出的干涉條紋，可以看出 b光的條紋間距比 a光的小，B、C正確。6．(多選)(2013全·國卷Ⅱ)關(guān)于原子核的結(jié)合能，下列說法正確的是 ( )第2頁共6頁2016屆高考第一輪總復(fù)習(xí)·物理 ※選修3-5 動(dòng)量 光電效應(yīng) 核能 ※章末檢測A．原子核的結(jié)合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B．一重原子核衰變成 α粒子和另一原子核，衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于原來重核的結(jié)合能銫原子核(13355Cs)的結(jié)合能小于鉛原子核(20882Pb)的結(jié)合能D．比結(jié)合能越大，原子核越不穩(wěn)定E．自由核子組成原子核時(shí)，其質(zhì)量虧損所對應(yīng)的能量大于該原子核的結(jié)合能解析：選ABC 比結(jié)合能越大， 原子核越穩(wěn)定，選項(xiàng) D錯(cuò)誤。自由核子組成原子核時(shí)，其質(zhì)量虧損所對應(yīng)的能量等于該原子核的結(jié)合能，選項(xiàng) E錯(cuò)誤。7．(多選)(2014天·津高考)下列說法正確的是 ( )A．玻爾對氫原子光譜的研究導(dǎo)致原子的核式結(jié)構(gòu)模型的建立B．可利用某些物質(zhì)在紫外線照射下發(fā)出熒光來設(shè)計(jì)防偽措施C．天然放射現(xiàn)象中產(chǎn)生的射線都能在電場或磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)D．觀察者與波源互相遠(yuǎn)離時(shí)接收到波的頻率與波源頻率不同解析：選BD 盧瑟福對 α粒子散射實(shí)驗(yàn)的研究導(dǎo)致原子的核式結(jié)構(gòu)的建立， A項(xiàng)錯(cuò)誤；紫外線有熒光作用， 因此可以利用某些物質(zhì)在紫外線照射下能發(fā)出熒光進(jìn)行防偽設(shè)計(jì)， B項(xiàng)正確；天然放射現(xiàn)象中 γ光子不帶電，在電場、磁場中不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)， C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)多普勒效應(yīng)可知，觀察者與波源相互遠(yuǎn)離時(shí)， 觀察者接收到的波的頻率比波源處實(shí)際發(fā)出的頻率低，D項(xiàng)正確。8．(多選)(2014全·國卷Ⅱ)在人類對微觀世界進(jìn)行探索的過程中，科學(xué)實(shí)驗(yàn)起到了非常重要的作用。下列說法符合歷史事實(shí)的是 ( )A．密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測出了基本電荷的數(shù)值B．貝克勒爾通過對天然放射現(xiàn)象的研究，發(fā)現(xiàn)了原子中存在原子核C．居里夫婦從瀝青鈾礦中分離出了釙 (Po)和鐳(Ra)兩種新元素D．盧瑟福通過 α粒子散射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了在原子核內(nèi)部存在質(zhì)子E．湯姆孫通過陰極射線在電場和磁場中偏轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了陰極射線是由帶負(fù)電的粒子組成的，并測出了該粒子的比荷解析：選ACE 密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測出了元電荷即基本電荷的數(shù)值， A項(xiàng)正確；貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象， 說明原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)， 盧瑟福通過 α粒子散射實(shí)驗(yàn)確定了原子的核式結(jié)構(gòu)模型， B項(xiàng)錯(cuò)誤；居里夫婦從瀝青鈾礦中分離出了釙和鐳兩種新元素， C項(xiàng)正確；盧瑟福用鐳放射出的 α粒子轟擊氮的原子核， 從中找出了新的粒子， 通過測定其質(zhì)量和電荷，確定該粒子為氫的原子核，證實(shí)了原子核內(nèi)部存在質(zhì)子， D項(xiàng)錯(cuò)誤；湯姆孫根據(jù)陰極射線在電場和磁場中的偏轉(zhuǎn)情況確定了陰極射線的本質(zhì)是帶電的粒子流， 并測出了這種粒子的比荷， E項(xiàng)正確。第3頁共6頁2016屆高考第一輪總復(fù)習(xí)·物理 ※選修3-5 動(dòng)量 光電效應(yīng) 核能 ※章末檢測二、填空題9．輕核聚變能夠比重核裂變釋放更多的能量，若實(shí)現(xiàn)受控核聚變，且穩(wěn)定地輸出聚變能，人類將不再有“能源危機(jī)”．一個(gè)氘核23(1H)和一個(gè)氚核(1H)聚變成一個(gè)新核并放出一個(gè)中子(01n)．231①完成上述核聚變方程：1H＋1H→________＋0n.②已知上述核聚變中質(zhì)量虧損為m，真空中光速為c，則該核反應(yīng)中所釋放的能量為________．12H＋13H→24He＋01n.解析：(2)①根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，核聚變方程為②根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可得該核反應(yīng)中所釋放的能量為E＝mc2.答案：(2)①24He(3分)②Δmc2(3分)10．為應(yīng)對月球表面夜晚的－150℃以下的低溫，“嫦娥三號(hào)”采用了放射性同位素?zé)嵩?RHU)．放射性同位素?zé)嵩匆话憷冒胨テ谳^長的同位素，比如钚238(半衰期約為90年)，放射性同位素發(fā)射高能量的α射線，在熱電元件中將熱量轉(zhuǎn)化成電流．一種得到钚238的核238212380X的中子數(shù)為________，y反應(yīng)為92U＋1H→X＋y0n；X→94Pu＋－1e，由反應(yīng)式可知，新核________；10g钚238經(jīng)過180年大約還剩下________g.238093，質(zhì)子數(shù)為93，質(zhì)量數(shù)為238，則中子解析：由X→94Pu＋－1e可知新核的電荷數(shù)為23821180年大約還剩下2.5g數(shù)為145，由92U＋1H→X＋y0n，可知y＝2；由半衰期的概念知經(jīng)過钚238.答案：14522.5高頻考點(diǎn)六：動(dòng)量與能量的綜合應(yīng)用11．(2013·國卷Ⅱ全)如圖6，光滑水平直軌道上有三個(gè)質(zhì)量均為 m的物塊A、B、C。B的左側(cè)固定一輕彈簧 (彈簧左側(cè)的擋板質(zhì)量不計(jì) )。設(shè)A以速度v0朝B運(yùn)動(dòng)，壓縮彈簧；當(dāng)A、B速度相等時(shí)，B與C恰好相碰并粘接在一起，然后繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。假設(shè) B和C碰撞過程時(shí)間極短。求從 A開始?jí)嚎s彈簧直至與彈簧分離的過程中：圖6(1)整個(gè)系統(tǒng)損失的機(jī)械能；(2)彈簧被壓縮到最短時(shí)的彈性勢能。解析：(1)從A壓縮彈簧到A與B具有相同速度v1時(shí)，對A、B與彈簧組成的系統(tǒng)，動(dòng)量守恒，有mv0＝2mv1①此時(shí)B與C發(fā)生完全非彈性碰撞，設(shè)碰撞后的瞬時(shí)速度為 v2，損失的機(jī)械能為 E，對B、C組成的系統(tǒng)，由動(dòng)量守恒和能量守恒得mv1＝2mv2②121(2m)v2③mv1＝E＋222聯(lián)立①②③式，得E＝1mv02④16第4頁共6頁2016屆高考第一輪總復(fù)習(xí)·物理 ※選修3-5 動(dòng)量 光電效應(yīng) 核能 ※章末檢測(2)由②式可知， v2<v1，A將繼續(xù)壓縮彈簧，直至 A、B、C三者速度相同，設(shè)此速度為v3，此時(shí)彈簧被壓縮到最短，其彈性勢能為 Ep，由動(dòng)量守恒和能量守恒得：mv0＝3mv3⑤121(3m)v2Ep＝mv0－E－322聯(lián)立④⑤⑥式得Ep＝13mv02。4812132答案：(1)16mv0(2)48mv012．钚的放射性同位素Pu靜止時(shí)衰變?yōu)殁櫤思ぐl(fā)態(tài)U*和α粒子，而鈾核激發(fā)態(tài)U*立即衰變?yōu)殁櫤?U，并放出能量為 0.097MeV的γ光子．已知：Pu、U和α粒子的質(zhì)量分別為 mPu239.0521u、mU＝235.0439u和mα＝4.0026u,1u＝931.5MeV/c2.(1)寫出衰變方程；已知衰變放出的光子的動(dòng)量可忽略，求α粒子的動(dòng)能．【解題指導(dǎo)】①利用核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒寫出核反應(yīng)方程，求出質(zhì)量虧損，②利用愛因斯坦質(zhì)能方程求得核反應(yīng)中釋放的核能，③再利用衰變過程中動(dòng)量守恒和能量守恒求得新核的動(dòng)能．【課堂筆記】(1)衰變方程為：23994Pu→23592U*＋α，235*23523923592U→92U＋γ，或合起來有94Pu→92U＋α＋γ(2)上述衰變過程的質(zhì)量虧損PuUαm＝m－m－m①放出的能量E＝2mc②這些能量是鈾核235E＝EU92U的動(dòng)能EU、α粒子的動(dòng)能Eα和γ光子的能量Eγ之和，即＋α＋γ③EE由①②③式得2EEmmmcEUαPuUαγ設(shè)衰變后的鈾核和α粒子的速度分別為vU和vα，則由動(dòng)量守恒定律有UU＝αα⑤mvmv又由動(dòng)能的定義知E＝1212⑥UUUαααEUmα由⑤⑥式得Eα＝mU⑦由④⑦式得α＝U[(Pu－U－α)2－γ]mcEmU＋mαmmmE代入數(shù)據(jù)得 Eα＝5.034MeV【答案】 (1)23994Pu→23592U*＋α，23592U*→23592U＋γ或239 23594Pu→ 92U＋α＋γ (2)5.034MeV13．(2012全·國卷)如圖7，小球a、b用等長細(xì)線懸掛于同一固定點(diǎn) O。讓球a靜止下垂，將球 b向右拉起，使細(xì)線水平。從靜止釋放球 b，兩球碰后粘在一起向左擺動(dòng)，此后細(xì)線與豎直方向之間的最大偏角為 60°。忽略空氣阻力，求：第5頁共6頁2016屆高考第一輪總復(fù)習(xí)·物理 ※選修3-5 動(dòng)量 光電效應(yīng) 核能 ※章末檢測圖7(1)兩球a、b的質(zhì)量之比；(2)兩球在碰撞過程中損失的機(jī)械能與球b在碰前的最大動(dòng)能之比。解析：(1)設(shè)球b的質(zhì)量為m2，細(xì)線長為L，球b下落至最低點(diǎn)，但未與球a相碰時(shí)的速率為v，由機(jī)械能守恒定律得m2gL＝1m22①2v式中g(shù)為重力加速度的大小。設(shè)球a的質(zhì)量為m1，在兩球碰后的瞬間，兩球的共同速度為v′，以向左為正方向，由動(dòng)量守恒定律得m2v＝(m1＋m2)v′②設(shè)兩球共同向左運(yùn)動(dòng)到最高處時(shí)，細(xì)線與