高考物理二轮复习 专题9 动量守恒定律 原子结构与原子核专题卷（含解析）

专题9 动量守恒定律 原子结构与原子核说明：1本卷主要考查动量守恒定律 原子结构与原子核。2考试时间60分钟，满分100分。一、选择题：本题共8小题，每小题6分。在每小题给出的四个选项中，第15题只有一项符合题目要求，第68题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。1.(2017甘肃凉州诊测)20世纪初，为了研究物质内部的结构，物理学家做了大量的实验，揭示了原子内部的结构，发现了电子、中子和质子如图是()A卢瑟福的粒子散射实验装置B卢瑟福发现质子的实验装置C汤姆孙发现电子的实验装置D查德威克发现中子的实验装置【解析】 如图是粒子轰击金箔，是卢瑟福的粒子散射实验装置【答案】 A2(2017湖北八市联考)人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数有如图所示的关系下列关于原子结构和核反应的说法错误的是()A由图可知，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损，要放出能量B由图可知，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能C已知原子核A裂变成原子核B和C时放出的射线能使某金属板逸出光电子，若增加射线强度，则逸出光电子的最大初动能增大D在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度【解析】原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损，要放出能量，A正确；增强射线强度，则逸出光电子的最大初动能不变，C错误【答案】 C3(2017江苏苏中三市第二次调研测试)许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱的研究是探索原子结构的一条重要途径关于氢原子光谱、氢原子能级和氢原子核外电子的运动，下列说法中正确的是()A氢原子巴尔末线系谱线是包含从红外到紫外的线状谱B氢原子光谱的不连续性，表明了氢原子的能级是不连续的C氢原子处于不同能级时，电子在各处的概率是相同的D氢光谱管内气体导电发光是热辐射现象【解析】 氢原子巴尔末线系谱线是包含可见光到紫外线的线状谱，不包含红外线，A错误；氢原子光谱的不连续性，表明了氢原子的能级是不连续的，B正确；氢原子处于不同能级时，电子在各处的概率是不同的，电子云就是用疏密不同的点表示电子在各个位置出现的概率的，C错误；氢光谱管内气体导电发光是由于大量氢原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁，从而辐射不同频率的光子，D错误【答案】 B4(2017广东百校联考)滑板运动是极限运动的鼻祖，许多极限运动项目均由滑板项目延伸而来如图所示，质量为m150 kg的人从轨道上的A点以v0的水平速度冲上质量为m25 kg的高度不计的静止滑板后，又一起滑向光滑轨道DE，到达E点时速度减为零，然后返回，已知H1.8 m，重力加速度g10 m/s2.设人和滑板可看成质点，滑板与水平地面的摩擦力不计则下列说法正确的是()A人和滑板一起由D点运动到E点的过程中机械能不守恒B人的初速度v08 m/sC刚冲上DE轨道时，人的速度大小为6 m/sD人冲上滑板到二者共速的过程中机械能守恒【解析】 人和滑板一起由D点运动到E点的过程中只有重力做功，则机械能守恒，得(m1m2)gH(m1m2)v，v共6 m/s，选项A错误，C正确；若规定向右为正方向，人冲上滑板到二者共速，由动量守恒得m1v0(m1m2)v共，解得v06.6 m/s，人与滑板组成的系统的功能变化量Ekm1v(m1m2)v0，则人冲上滑板到二者共速的过程中机械能不守恒，选项B、D错误【答案】 C5(2017黑龙江五校联考)如图甲所示为某实验小组验证动量守恒定律的实验装置，他们将光滑的长木板固定在桌面上，a、b两小车放在木板上并在小车上安装好位移传感器的发射器，且在两车相对面上涂上黏性物质现同时给两车一定的初速度，使a、b沿水平面上同一条直线运动，发生碰撞后两车黏在一起；两车的位置x随时间t变化的图象如图乙所示a、b两车质量(含发射器)分别为1 kg和8 kg，则下列说法正确的是()A两车碰撞前总动量大于碰撞后总动量B碰撞过程中a车损失的动能是 JC碰撞后两车的总动能比碰前的总动能小D两车碰撞过程为弹性碰撞【解析】 设a、b两车碰撞前的速度大小为v1、v2，碰后的速度大小为v3，结合题图乙得v12 m/s，v21 m/s，v3 m/s，以向右为正方向，碰前总动量p1mav1mbv26 kgm/s，碰后总动量p2(mamb)v36 kgm/s，则两车碰撞前总动量等于碰撞后总动量，选项A错误；碰撞前a车动能为Ek2 J，碰撞后a车动能为Ek J，所以碰撞过程中a车损失的动能是 J，选项B错误；碰前a、b两车的总动能为6 J，碰后a、b两车的总动能为2 J，选项C正确；两车碰撞过程中机械能不守恒，发生的是完全非弹性碰撞，选项D错误【答案】 C6(2017湖南长沙一模)(多选)如图甲所示，在光电效应实验中，某同学用相同频率的单色光，分别照射阴极材料为锌和铜的两个不同的光电管，结果都能发生光电效应图乙为其中一个光电管的遏止电压Uc随入射光频率变化的函数关系图象，对于这两个光电管，下列判断正确的是( )A因为材料不同逸出功不同，所以遏止电压Uc不同B光电子的最大初动能不同C因为光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，饱和光电流也可能相同D两个光电管的Uc图象的斜率可能不同【解析】 根据爱因斯坦光电效应方程eUcEkhW0，因为材料不同逸出功不同，所以遏止电压Uc不同，光电子的最大初动能不同，选项A、B正确；因为光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，饱和光电流也可能相同，选项C正确；在Uc图象中，斜率表示普朗克常量h与e的比值，两个光电管的Uc图象的斜率相同，选项D错误【答案】 ABC7(2017贵州贵阳检测)(多选)将质量均为m的三个小球a、b、c，从y轴上不同位置沿x轴正方向水平抛出，其运动轨迹如图所示，x轴在水平地面上，y轴沿竖直方向，不计空气阻力，重力加速度为g，下列关于三个小球从抛出到落地的说法中正确的是()A小球a与小球b的动量变化量之比为1B小球a、b、c的机械能守恒，动量也守恒C小球a与小球b受到的冲量之比为21D小球b、c受到的冲量相等【解析】 由题意可知三个小球均做平抛运动，水平位移之比为xaxbxc221，竖直位移之比为yaybyc211，由竖直方向的运动可知t，因此三个小球在空中运动的时间之比为tatbtc11.由动量定理mgtIp，可知小球a和小球b受到的冲量之比为IaIb1，选项C错误；动量的变化量之比为papb1，选项A正确；由于只有重力对三个小球做功，因此在运动过程中小球的机械能均守恒，三个小球所受的合外力不为零，则小球的动量不守恒，选项B错误；由于小球b和小球c在空中运动的时间相等，则两个小球受到的冲量相等，选项D正确【答案】 AD8(2017辽宁三校调考)(多选)如图所示，一质量为m00.05 kg的子弹以水平初速度v0200 m/s打中一放在水平地面上A点的质量为m0.95 kg的物块，并留在物块内(时间极短，可忽略)，随后物块从A点沿AB方向运动，与距离A点L5 m的B处的墙壁碰撞前瞬间的速度为v18 m/s，碰后以v26 m/s的速度反向运动直到静止，测得物块与墙碰撞的时间为t0.05 s，g取10 m/s2，则()A物块从A点开始沿水平面运动的初速度v10 m/sB物块与水平地面间的动摩擦因数0.36C物块与墙碰撞时受到的平均作用力大小266 ND物块在反向运动过程中产生的摩擦热Q18 J【解析】 子弹打中物块的过程，由于内力远远大于外力，根据动量守恒定律有m0v0(m0m)v，解得v10 m/s，选项A正确；物块由A点运动到B点的过程，根据动能定理有(m0m)gL(m0m)v(m0m)v2，解得0.36，B正确；物块与墙碰撞过程中，以向右为正方向，由动量定理有t(m0m)v2(m0m)v1，解得280 N，选项C错误；物块在反向运动过程中，根据动量守恒定律可知，动能全部转化为因摩擦而产生的热量，即Q(m0m)v18 J，选项D正确【答案】 ABD二、非选择题：本大题共4小题，共52分。按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。9(2017四川重点中学联考)在足够长的光滑绝缘水平面上，两虚线P、Q之间存在水平向右的匀强电场，一不带电的绝缘小滑块乙放在虚线Q的边缘，一带正电的小滑块甲放在虚线P的边缘，如图所示现将滑块甲无初速度释放，当滑块甲到达虚线Q时，与滑块乙发生碰撞且碰撞时间极短，碰撞过程滑块甲的电荷量不变，整个过程中仅碰撞一次，经过一段时间两滑块保持一定的距离不变，且此距离为两虚线间距的，两滑块均可视为质点，求：(1)甲、乙两滑块的质量之比；(2)两滑块因碰撞损失的能量与电场力对滑块甲做功的比值【解析】 (1)设P、Q之间的距离为L，滑块甲受到的电场力为F，滑块甲、乙的质量分别为m1、m2，滑块甲碰前瞬间的速度为v0，滑块甲、乙碰后瞬间的速度分别为v1、v2，取向右的方向为正方向，由动量守恒定律有m1v0m1v1m2v2，由题意知，碰后滑块甲、乙速度大小相等、方向相反，设其大小为v，则v2v1v.碰前，对滑块甲由动能定理有FLm1v，碰后，设滑块甲在虚线P、Q之间往返运动的时间为t，由动量定理有Ft2m1v，碰后，滑块乙向右做匀速运动，有Lvt，联立解得v，.(2)碰撞过程中两滑块损失的机械能Em1v，代入数据，解得Em1v，由(1)可知电场力做的功为Wm1v，解得.【答案】 (1)14(2)4910(2017云南七校联考)如图所示，质量为m0.6 kg的小球A从半径为R1.25 m的四分之一光滑圆弧轨道顶端由静止释放，运动到轨道末端O点时与另一质量为m(未知)的小球B发生弹性正碰，碰撞后小球B水平抛出，经0.5 s时间小球B击中平台右下侧挡板上的P点以O为原点在竖直面内建立平面直角坐标系，挡板形状满足方程yx210.25(单位：m)，重力加速度g10 m/s2，不计碰撞时间求：(1)碰后小球B的速度；(2)小球B的质量和碰后小球A的速度【解析】 (1)碰后小球B从O点抛出做平抛运动，满足ygt2，xvBt，又yx210.25 (m)，联立解得vB6 m/s.(2)小球A从静止释放到运动至O点的过程，根据机械能守恒定律有mgRmv，解得v05 m/s.小球A与小球B发生弹性正碰，根据动量守恒定律和机械能守恒定律，有mv0mvAmvB，mvmvmv，联立解得vA1 m/s，m0.4 kg.(vA5 m/s，m0不符合题意舍去)【答案】 (1)6 m/s(2)0.4 kg1 m/s11(2017海南五校模拟)如图所示，物块B、C分别静置于水平地面上的M、N两点，一轻质弹簧左端固定在O点，右端连接一物块A但不黏连，现压缩弹簧使物块A静置于水平地面上P点，并用细线将物块A与O点连接起来已知M点右侧水平面光滑，左侧水平面粗糙，且物块A与粗糙水平面间的动摩擦因数为0.5.已知sMP1.6 m，弹簧的弹性势能为Ep40 J，剪断细线，物块A滑到M点且与B发生正碰，碰撞后物块A和物块B立刻黏在一起向右运动，并与物块C发生正碰，碰后瞬间物块C的速度为v22.0 m/s.物块A和物块B的质量均为m1 kg，物块C的质量为物块A的质量的k倍设碰撞时间很短，物块A、B、C均可视为质点，弹簧始终在弹性限度内，重力加速度g取10 m/s2.根据物块A、B与物块C的碰撞过程的不同类型，求k的取值范围并分析碰后物块A、B的运动状态【解析】 设物块A滑至M点的速度为v0，由功能关系知EpmgsPMmv，解得v08 m/s.物块A和物块B相碰，由动量守恒定律知mv02mv1，解得v14 m/s.若物块A、B与物块C发生完全非弹性碰撞，由动量守恒定律得2mv1(2k)mv2；代入数据解得k2，此时2mv(22)mv，符合题意，物块A、B的速度与物块C相同若物块A、B与物块C发生碰撞后，物块A、B的速度为0，由动量守恒定律得2mv1kmv2，代入数据解得k4，此时2mvkmv，符合题意，若物块A、B与物块C发生弹性碰撞，由动量守恒定律和能量守恒定律得2mv12mv3kmv2，2mv2mvkmv，联立解得v32 m/s(v34 m/s不符合题意，舍去)，k6此时物块A、B的运动方向与物块C相反根据以上分析可知当2k4时，物块A、B的运动方向与物块C相同，当k4时，物块A、B的速度为0，当4FfC，所以A、B保持静止，即加速度aA0，aB0，由牛顿第二定律FfCmaC，物块C运动的加速度大小为aCg.(2)C在A上做减速运动，设其碰前速度为vC，由动量定理得1mgL0mvmv，物块B、C碰撞过程动量守恒，设碰后速度为vBC，有mvC2mvBC，解得vC2，vBCvC.(3)B、C结合体受到A的摩擦力FfBC21mgmg，方向向左根据牛顿第三定律，结合体给A向右的摩擦力FfBCFfBCFfAm.故A做初速度为零的匀加速直线运动，B、C做匀减速直线运动，设其达到的共同速度为vABC，由牛顿第二定律知对B、C：FfBC2maBC，对A：FfBCFfAmmaA，解得aBCg，aAg，由运动学方程vABCvBCaBCt，vABCaA