2016三维设计二轮诊断卷(二十)碰撞与动量守恒近代物理初步分析

1、1m rfhtfb课刖部么怎么松in祖晒不足 明确II标清晰备«诊断卷（二十）碰撞与动量守恒近代物理初步1. （2015全国卷I）在某次光电效应实验中，得到的遏止电压以与入射光的频率了 的关系如图1所示。若该直线的斜率和截距分别为k和6 电子电荷量的绝对值为e,则普 朗克常量可表示为，所用材料的逸出功可表示为图1（2）如图2,在足够长的光滑水平面上，物体A、B、。位于同一直线上，A位于8、C之 间。月的质量为小，B、。的质量都为M,三者均处于静止状态。现使A以某一速度向右运 动，求，和M之间应满足什么条件，才能使A只与8、C各发生一次碰撞。设物体间的碰 撞都是弹性的。"7&

2、quot;| pr| pF图22. （2015山东高考）（1 ）“C发生放射性衰变成为“N,半衰期约5 700年。己知植物存活 期间，其体内MC与12c的比例不变：生命活动结束后，uc的比例持续减小。现通过测量 得知，某古木样品中MC的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是 o （双选，填正确答案标号）a.该古木的年代距今约5 700年b. re、i3c、uc具有相同的中子数c. ,4C衰变为14N的过程中放出p射线d.增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变（2）如图3,三个质量相同的滑块A、B、C,间隔相等地静置于同一水平直轨道上。现 给滑块A向右的初速度即，一段时间后A与

3、8发生碰撞，碰后A、3分别以3。、：&）的速度 向右运动，8再与C发生碰撞，碰后8、C粘在一起向右运动。滑块A、5与轨道间的动摩 擦因数为同一恒定值。两次碰撞时间均极短。求8、。碰后瞬间共同速度的大小。图33. (2015全国卷H)实物粒子和光都具有波粒二象性°下列事实中突出体现波动性的 是。A.电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B,。射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C.人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构D.人们利用电子显微镜观测物质的微观结构E.光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关(2)两滑块,八沿水平面上同一条直线运动，并发生碰撞

4、；碰撞后两者粘在一起运动： 经过一段时间后，从光滑路段进入粗糙路段。两者的位置X随时间/变化的图像如图4所示。 求：(i )滑块“、(的质量之比:(ii)整个运动过程中，两滑块克服摩擦力做的功与因碰撞而损失的机械能之比。4. (1)下列说法正确的是。A.比结合能越大，原子中核子结合的越牢固，原子核越稳定B.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关C.放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关D.大量处于=4激发态的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生4种不同频率的光子(2)用频率均为、，但强度不同的甲、乙两种光做光电效应实验，发现光电流与电压的关 系如图5所示，由图可知，(选填

5、“甲”或“乙”)光的强度大。已知普朗克常量为山 被照射金属的逸出功为1%，则光电子的最大初动能为。1甲o u图5(3)1926年美国波士顿的内科医生卢姆加特等首次应用放射性氢研究人体动、静脉血管 床之间的循环时间，被誉为“临床核医学之父”。氢的放射性同位素有27种，其中最常用 的是设Rn0迢Rn经过m次a衰变和次p衰变后变成稳定的赞Pb。求n的值：一个静止的氢核(笈Rn)放出一个a粒子后变成针核破Po)。已知件核的速率。=1 X 106 ni/s,求a粒子的速率。5. （2015郑州两三检测）关于近代物理学，下列说法正确的是oA, a射线、0射线和丫射线是三种波长不同的电磁波B, 一群处于=4

6、能级的氢原子向低能级跃迁时能辐射出6种不同频率的光C.重核裂变过程生成中等质量的核，反应前后质量数守恒，但质量一定减少D. 10个放射性元素的原子核在经一个半衰期后，一定有5个原子核发生衰变E.光电效应和康普顿效应的实验都表明光具有粒子性（2）如图6所示，质量为w=245 g的物块（可视为质点）放在质量为M=0.5 kg的木板左 端，足够长的木板静止在光滑水平面上，物块与木板间的动摩擦因数为=0.4.质量为,加 =5 g的子弹以速度yo=3OO m/s沿水平方向射入物块并留在其中（时间极短），g取10 m/s20 子弹射入后，求：小千口A J图6（i ）物块相对木板滑行的时间：（ii）物块相对

7、木板滑行的位移。6.（2015刈博一模）已知已核的比结合能是L09 Me。, 核的比结合能是2/78 Meg氮核的比结合能是7.03 Me。在某次核反应中，1个笊核和1个瓶核结合生成1个氮核，则 下列说法中正确的是。（双选，填正确答案标号）A.这是一个裂变反应B.核反应方程式为汨+fHTHe+AnC.核反应过程中释放的核能是17.6 Me。D.目前核电站都采用上述核反应发电（2）如图7所示，A08是光滑水平轨道，8c是半径为R的光滑的（固定圆弧轨道，两轨 道恰好相切于B点。质量为M的小木块静止在0点，一颗质量为m的子弹以某一初速度水 平向右射入小木块内，并留在其中和小木块一起运动，且恰能到达圆

8、弧轨道的最高点C（木 块和子弹均看成质点）。图7求子弹射入木块前的速度。若每当小木块返回到。点或停止在。点时，立即有一颗相同的子弹射入小木块，并 留在其中，则当第9颗子弹射入小木块后，小木块沿圆弧轨道能上升的最大高度为多少？答案1.解析：（1）根据光电效应方程Ekm = hv - Wo及Ekm = eUc得Uc=？-乎，故，-k , b-乎，彳导力二或，Wo二-eho（2）A向右运动与C发生第一次碰撞，碰撞过程中，系统的动量守恒、机械能守恒。设 速度方向向右为正，开始时A的速度为Vo ,第一次碰撞后C的速度为vci , A的速度为v.m0 由动量守恒定律和机械能守恒定律得mvo = mVM +

9、 Mvc®联立式得 m - M 二0。m + M2m -Vci=m + M如果m> M ,第一次碰撞后，A与C速度同向，且A的速度小于C的速度，不可能与B 发生碰撞；如果/ = M ,第一次碰撞后，4停止，C以A碰前的速度向右运动，A不可能与 B发生碰撞；所以只需考虑m <M的情况。第一次碰撞后，A反向运动与B发生碰撞。设与B发生硝1后，A的速度为办2 , B的 速度为。阳，同样有 /Xm - M m - MVA2 = Va= Fm + M+ M ）根据题意，要求A只与8、C各发生一次碰撞，应有WzWdc 联立式得nr + AmM - M解得小，（于-2）M另一解W -（

10、木+2）M舍去。所以，和M应满足的条件为（邓-< Mo 答案：（l）e& -eh （2）（小一2）AfW/Af2.解析：（1）古木样品中"C的比例是现代植物所制样品的二分之一，根据半衰期的定 义知该古木的年代距今约5 700年，选项a正确。同位素具有相同的质子数，不同的中子数, 选项b错误。14C的衰变方程为“6C- U7N + ,所以此衰变过程放出。射线，选项c正 确。放射性元素的半衰期与核内部自身因素有关，与原子所处的化学状态和外部条件无关， 选项d错误。（2）设滑块质量为？，A与8碰撞前A的速度为g，由题意知，碰撞后A的速度板二1 3_铲o , B的速度Vb =,

11、由动量守恒定律得niVA = hiVa ' + mVuQ)设碰撞前A克服轨道阻力所做的功为心，由功能关系得叫二/四2 -%以设8与。碰撞前B的速度为Vb'.B克服轨道阻力所做的功为1% ,由功能关系得1%=品疗-J?。/ 2据题意可知必二 Wb设B、C碰撞后瞬间共同速度的大小为。,由动量守恒定律得nivu' = 2mv联立式，代入数据得。 =*。 答案：ac (2席3.解析：(1)电子束具有波动性，通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，选项A正确。P射线在云室中高速运动时，径迹又细又直，表现出粒子性，选项B错误。人们利用慢中子 衍射来研究晶体的结构，体现出波动性，选项C正

12、确。电子显微镜是利用电子束工作的， 体现了波动性，选项D正确。光电效应实验,体现的是波的粒子性，选项E错误。(2)( i )设a、b的质量分别为皿、加2 , a、b碰撞前的速度为小、以 由题给图像得小 =-2 m/s v2 = 1 m/s a、b发生完全非弹性碰撞，碰撞后两滑块的共同速度为内由题给图像得2o =；m/s由动量守恒定律得mV + 】2。2 =("八十 /H2)y联立式得nil ： m2 = I ： 8(5)(ii)由能量守恒得，两滑块因碰撞而损失的机械能为AE =+;”。22 -；(，川 十小2)济由图像可知，两滑块最后停止运动。由动能定理得，两滑块克服摩擦力所做的功为

13、IV =;(?十】2)*联立式，并代入题给数据得VV: AE=1 :2O 答案：(l)ACD (2)( i )1 ： 8 (ii)l ： 24 .解析：(1)由原子核结合能曲线图可知：比结合能越大，原子中核子结合的越牢固， 原子核越稳定，A正确；无论是否考虑能量量子化,我们都发现黑体辐射电磁波的强度按波 长的分布只与黑体温度有关，B正确；放射性元素的半衰期与本身原子核内部结构有关，与 外界因素无关，所以C的叙述错误；大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时,最多nX(n - 1) 4X3可产生N二一一二丁二6种不同频率的光子，D错误。(2)根据光的强度与电流成正比，由图就可知道：甲的光的强度

14、大；由爰因斯坦的光电 效应方程可得：hv = Em+ Wo- / = hv - I%。(3)= 222 - 206 , m = 486 = 82 + 2m - n t n = 4由动量守恒定律得：maVa - nwoV = 0% = 5.45X 107 ni/s0答案：(1)AB 甲 Av-W)(3)4 4 (2)5.45X IO7 nVs5 .解析：(Dy射线是电磁波，而a射线、p射线不是电磁波，故A错误；根殿学组 合CJ=6 ,故B正确；核子结合成原子核时一定有质量亏损，释放出能量，故C正确；半 衰期是大量原子核显现出来的统计规律，对少量的原子核没有意义，故D错误；光电效应 和康普顿效应揭

15、示了光具有粒子性，故E正确。(2)( i )子弹打入木块过程，由动量守恒定律得：?。如二(必 + rn)V木块在木板上滑动过程，由动量守恒定律得:+ m)V = ("，o + m + M)Vi对子弹木块整体，由动量定理得：-(?o + in)f>t =(5。+ /n)(V2 - Vi)、V2 - V联立解得物体相对小车的滑行时间：/ =1 s。-g(ii )子弹射入木块后，由子弹木块和木板组成的系统，由能量守恒定律得：(?0十 =；(】o + m)V2 -2(】0 + m + M)Vr联立解得：4= 3 m。答案:(l)BCE (2)( i )1 s (ii )3 m6.解析：(1)1个气核和1个旅核结合生成1个氨核，这是聚变反应，故A错误；1个 家核和1个箱核结合生成1个氨核，根据质量数与质子数守恒知同时有一个中子生成，反应 方程为田十fHTHe +加，故B正确；根据质能方程ZE二总湛，得一次聚变释放出的能量： AE = E2-E1= 7.03X4 MeV - (2.78X3 + 1.09X2)MeV = 17.6 MeV ,故 C 正确；目腌电站 都采用核裂变发电，故D错误。(2)第一颗子弹射入木块的过程，系统动量守恒，以子弹的初速度方向为