高考物理二輪復(fù)習(xí) 第14講 動(dòng)量守恒定律 原子結(jié)構(gòu)和原子核活頁規(guī)范訓(xùn)練

第14講動(dòng)量守恒定律原子結(jié)構(gòu)和原子核(選修3－5)1．(1)如圖6－14－8所示是用光照射某種金屬時(shí)逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的變化圖線(直線與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為4.27，與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)為0.5)．由圖6－14－8可知()．圖6－14－8A．該金屬的截止頻率為4.27×1014HzB．該金屬的截止頻率為5.5×1014HzC．該圖線的斜率表示普朗克常量D．該金屬的逸出功為0.5eV(2)如圖6－14－9所示，光滑水平面上有質(zhì)量均為2m的木塊A、B，A靜止，B以速度eq\f(v0,6)水平向左運(yùn)動(dòng)，質(zhì)量為m的子彈以水平向右的速度v0射入木塊A，穿出A后，又射入木塊B而未穿出，A、B最終以相同的速度向右運(yùn)動(dòng)．若B與A始終未相碰，求子彈穿出A時(shí)的速度．圖6－14－9解析(1)圖線在橫軸上的截距為截止頻率，A正確，B錯(cuò)誤；由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，可知圖線的斜率為普朗克常量，C正確；金屬的逸出功為：W0＝hνc＝eq\f(6.63×10－34×4.27×1014,1.6×10－19)eV＝1.77eV，D錯(cuò)誤．(2)以子彈、木塊A組成的系統(tǒng)為研究對象，由動(dòng)量守恒定律得mv0＝2mvA＋mv以子彈及木塊A、B組成的系統(tǒng)為研究對象，由動(dòng)量守恒定律得mv0－2m×eq\f(v0,6)＝5mvA，解得v＝eq\f(11,15)v0.答案(1)AC(2)eq\f(11,15)v02．(1)鈾核裂變的一種方式是：eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(143,60)Nd＋eq\o\al(90,40)Zr＋3eq\o\al(1,0)n＋8X，該反應(yīng)的質(zhì)量虧損是3.2×10－34kg.①X代表的粒子符號(要標(biāo)出質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù))是________．②該反應(yīng)放出的能量是________J(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)．(2)如圖6－14－10所示，一砂袋用無彈性輕細(xì)繩懸于O點(diǎn)．開始時(shí)砂袋處于靜止?fàn)顟B(tài)，此后用彈丸以水平速度擊中砂袋后均未穿出．第一次彈丸的速度為v0，打入砂袋后二者共同擺動(dòng)的最大擺角為θ(θ<90°)，當(dāng)其第一次返回圖示位置時(shí)，第二粒彈丸以另一水平速度v又擊中砂袋，使砂袋向右擺動(dòng)且最大擺角仍為θ.若彈丸質(zhì)量均為m，砂袋質(zhì)量為4m，彈丸和砂袋形狀大小忽略不計(jì)，求：兩粒彈丸的水平速度之比eq\f(v0,v)為多少？圖6－14－10解析(2)第一次子彈射入砂袋后速度為v1，根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得eq\f(1,2)×5mveq\o\al(2,1)＝5mgl(1－cosθ)子彈射入砂袋的過程中動(dòng)量守恒，則mv0＝(m＋4m)v解得v0＝5eq\r(2gl1－cosθ)第二次子彈射入砂袋時(shí)，由機(jī)械能守恒定律可知，砂袋的速度大小仍為v1，而且進(jìn)入砂袋后，砂袋的速度大小還是v1，根據(jù)動(dòng)量守恒定律得mv－5mv1＝6mv1解得v＝11v1＝11eq\r(2gl1－cosθ)所以兩粒子彈的速度大小之比為eq\f(v0,v)＝eq\f(5,11).答案(1)eq\o\al(0,－1)e2.88×10－17(2)eq\f(5,11)3．(1)下列說法正確的是________．A．根據(jù)E＝mc2可知物體所具有的能量和它的質(zhì)量之間存在著簡單的正比關(guān)系B．在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，假設(shè)只讓一個(gè)光子通過單縫，則該光子不可能落在暗條紋處C．一群氫原子從n＝3的激發(fā)態(tài)向較低能級躍遷，最多可放出兩種頻率的光子D．已知能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率為ν0，則當(dāng)頻率為2ν0的單色光照射該金屬時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能為2hν0(2)如圖6－14－11，車廂的質(zhì)量為M，長度為L，靜止在光滑水平面上，質(zhì)量為m的木塊(可看成質(zhì)點(diǎn))以速度v0無摩擦地在車廂底板上向右運(yùn)動(dòng)，木塊與前車壁碰撞后以速度eq\f(v0,2)向左運(yùn)動(dòng)，則再經(jīng)過多長時(shí)間，木塊將與后車壁相碰？圖6－14－11解析(1)根據(jù)E＝mc2可知物體所具有的能量和它的質(zhì)量之間存在著正比關(guān)系，A對；在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，假設(shè)只讓一個(gè)光子通過單縫，則該光子落在的位置是不確定的，B錯(cuò)；一群氫原子從n＝3的激發(fā)態(tài)向較低能級躍遷，最多可放出3種頻率的光子，C錯(cuò)；能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率為ν0，則當(dāng)頻率為2ν0的單色光照射該金屬時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能為Ekm＝2hν0－h(huán)ν0＝hν0，D錯(cuò)．(2)木塊和車廂組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，設(shè)向右為正方向，碰后車廂的速度為v′mv0＝Mv′－meq\f(v0,2)，得v′＝eq\f(3mv0,2M)，方向向右，設(shè)t時(shí)間后木塊將與后車壁相碰，則：v′t＋eq\f(v0,2)t＝Lt＝eq\f(L,\f(v0,2)＋\f(3mv0,2M))＝eq\f(2ML,M＋3mv0).答案(1)A(2)eq\f(2ML,M＋3mv0)4．(1)從物理學(xué)的角度來看，以下說法正確的是()．A．福島核電站的爆炸是高溫高壓作用下產(chǎn)生的氫氣發(fā)生了核聚變B．核污染主要是指核反應(yīng)過程中會(huì)放出一些放射性同位素能長時(shí)期存在于周圍環(huán)境中C．核輻射主要是指核反應(yīng)過程中所釋放出的α射線、β射線和γ射線D．防化人員所穿的防化服主要是防止β射線、γ射線對人體的傷害(2)如圖6－14－12所示，木板A的質(zhì)量mA＝1kg，足夠長的木板B質(zhì)量mB＝4kg，質(zhì)量mC＝4kg的木塊C置于木板B上，水平面光滑，B、C之間有摩擦．現(xiàn)使A以v0＝12m/s的初速度向右運(yùn)動(dòng)，與B碰撞后以4m/s的速度彈回．(取g＝10m/s2) 圖6－14－12①求B運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度大??；②碰撞后C在B上滑行了2m，求B、C之間的動(dòng)摩擦因數(shù)．解析(1)氫氣爆炸是化學(xué)反應(yīng)，不是核反應(yīng)，A錯(cuò)誤；核污染主要是放射性污染，其產(chǎn)生的α射線、β射線、γ射線對人體都有傷害，B、C正確；防化服主要是防止危險(xiǎn)性化學(xué)物品和腐蝕性物質(zhì)對人體的傷害，D錯(cuò)誤．(2)①A與B碰后瞬間，B的速度最大．取A、B組成的系統(tǒng)為研究對象，A、B系統(tǒng)動(dòng)量守恒(取向右為正方向)，有：mAv0＋0＝－mAvA＋mBvB代入數(shù)據(jù)得：vB＝4m/s.②設(shè)B、C最終以共同速度v運(yùn)動(dòng)，取B、C系統(tǒng)為研究對象，B、C系統(tǒng)動(dòng)量守恒，有：mBvB＋0＝(mB＋mC)v代入數(shù)據(jù)得：v＝2m/s又μmCgl＝eq\f(1,2)mBveq\o\al(2,B)－eq\f(1,2)(mB＋mC)v2得μ＝0.2.答案(1)BC(2)①4m/s②0.25．(1)下列說法中正確的是________．A．核反應(yīng)方程：eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋x，其中x一定是質(zhì)子B．鈾核裂變的核反應(yīng)是eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋2eq\o\al(1,0)nC．原子核經(jīng)過一次α衰變，中子減少2個(gè)D．重核裂變過程會(huì)發(fā)生質(zhì)量虧損，輕核聚變過程總質(zhì)量會(huì)增加E．某金屬在頻率為ν的單色光束照射下發(fā)出光電子，其最大初動(dòng)能可以等于hν(2)如圖6－14－13所示，質(zhì)量mA＝2kg的木塊A靜止在光滑水平面上．質(zhì)量mB＝1kg的木塊B以某一初速度v0＝5m/s向右運(yùn)動(dòng)，與A碰撞后兩者均向右運(yùn)動(dòng)．木塊A向右運(yùn)動(dòng)，與擋板碰撞反彈(與擋板碰撞無機(jī)械能損失)．后來與B發(fā)生二次碰撞，碰后A、B同向運(yùn)動(dòng)，速度分別為0.9m/s、1.2m/s.求：圖6－14－13①第一次A、B碰撞后A的速度；②第二次碰撞過程中，A對B做的功．解析(1)根據(jù)電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)守恒的原則，可判斷x的電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)均為1，x為質(zhì)子，A對；鈾核裂變的核反應(yīng)是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，為eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n，消去eq\o\al(1,0)n，核反應(yīng)就不能發(fā)生，B錯(cuò)；發(fā)生一次α衰變，電荷數(shù)減小2，中子數(shù)減小2，質(zhì)量數(shù)減小4，C對；重核裂變和輕核聚變都放出能量，都存在質(zhì)量虧損，D錯(cuò)；發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程hν＝W0＋Ekm，可知E錯(cuò)．(2)①設(shè)A、B第一次碰撞后的速度大小分別為vA1、vB1，由動(dòng)量守恒定律得：mBv0＝mAvA1＋mBvB1①A與擋板碰撞反彈，則第二次A、B碰撞前瞬間的速度分別為vA1、vB1，依題意易知第二次碰撞后A、B均向左運(yùn)動(dòng)，設(shè)碰撞后的速度大小分別為vA2、vB2，由動(dòng)量守恒定律得：mAvA1－mBvB1＝mAvA2＋mBvB2②由mA