高频考点一动量守恒定律的应用

2016届高考第一轮总复习·物理 ※选修3-5 动量 光电效应 核能 ※章末检测选修3-5 动量光电效应 核能章末检测编者：儋州一中李孔韧 班级： 姓名： 组名： 学号：(时间：60分钟 满分：60分)一、选择题1．(2011福·建高考)在光滑水平面上，一质量为 m、速度大小为 v的A球与质量为 2m且静止的 B球碰撞后，A球的速度方向与碰撞前相反。 则碰撞后B球的速度大小可能是 ( )A．0.6v B．0.4vC．0.3v D．0.2v解析：选A 两球在碰撞的过程中动量守恒， 有mv＝2mvB－mvA，又vA＞0，故vB＞0.5v，选项A正确。2．(2012·庆高考重)质量为m的人站在质量为 2m的平板小车上，以共同的速度在水平地面上沿直线前行， 车所受地面阻力的大小与车对地面压力的大小成正比。 当车速为 v0时，人从车上以相对于地面大小为 v0的速度水平向后跳下。 跳离瞬间地面阻力的冲量忽略不计，则能正确表示车运动的 v-t图像为( )图1解析：选B 车与人以共同初速度在与压力成正比的阻力作用下做匀减速运动， a＝μg，当车速为 v0时，人以相对于地面 v0的速度向后跳出，不考虑跳出时地面阻力的冲量，则跳出过程动量守恒，有 (2m＋m)v0＝－mv0＋2mv，v＝2v0，故车的速度突变为 2v0，之后车在摩擦力作用下仍做匀减速直线运动，加速度不变，只有选项 B正确。3．(2012·苏高考江)如图2所示是某原子的能级图， a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光。在下列该原子光谱的各选项中， 谱线从左向右的波长依次增大， 则正确的是( )图2第1页共6页2016届高考第一轮总复习·物理 ※选修3-5 动量 光电效应 核能 ※章末检测图3解析：选C 根据玻尔的原子跃迁公式 hc＝Em－En可知，两个能级间的能量差值越大，λ辐射光的波长越短，从图中可看出，能量差值最大的是 E3－E1，辐射光的波长 a最短，能量差值最小的是 E3－E2，辐射光的波长 b最长，所以谱线从左向右的波长依次增大的是 a、c、b，C正确。4．(2012上·海高考)在轧制钢板时需要动态地监测钢板厚度，其检测装置由放射源、探测器等构成，如图 5所示。该装置中探测器接收到的是 ( )图5A．X射线 B．α射线C．β射线 D．γ射线解析：选D 天然放射线有 α射线、β射线、γ射线，γ射线穿透本领最强， α射线和β射线不能穿透厚钢板，所以只有 D正确。5．(多选)(2010天·津高考)用同一光电管研究 a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压 U的关系如图 4。则这两种光 ( )图4A．照射该光电管时 a光使其逸出的光电子最大初动能大B．从同种玻璃射入空气发生全反射时， a光的临界角大C．通过同一装置发生双缝干涉， a光的相邻条纹间距大D．通过同一玻璃三棱镜时， a光的偏折程度大解析：选BC 由E＝hν知，光的频率是光电子最大初动能的决定因素， a光的频率小，折射率小，临界角大，在光的干涉实验中，若保持双缝间距离、缝与屏间距离都不变，用 b光和a光分别做实验得出的干涉条纹，可以看出 b光的条纹间距比 a光的小，B、C正确。6．(多选)(2013全·国卷Ⅱ)关于原子核的结合能，下列说法正确的是 ( )第2页共6页2016届高考第一轮总复习·物理 ※选修3-5 动量 光电效应 核能 ※章末检测A．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B．一重原子核衰变成 α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能铯原子核(13355Cs)的结合能小于铅原子核(20882Pb)的结合能D．比结合能越大，原子核越不稳定E．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能解析：选ABC 比结合能越大， 原子核越稳定，选项 D错误。自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，选项 E错误。7．(多选)(2014天·津高考)下列说法正确的是 ( )A．玻尔对氢原子光谱的研究导致原子的核式结构模型的建立B．可利用某些物质在紫外线照射下发出荧光来设计防伪措施C．天然放射现象中产生的射线都能在电场或磁场中发生偏转D．观察者与波源互相远离时接收到波的频率与波源频率不同解析：选BD 卢瑟福对 α粒子散射实验的研究导致原子的核式结构的建立， A项错误；紫外线有荧光作用， 因此可以利用某些物质在紫外线照射下能发出荧光进行防伪设计， B项正确；天然放射现象中 γ光子不带电，在电场、磁场中不会发生偏转， C项错误；根据多普勒效应可知，观察者与波源相互远离时， 观察者接收到的波的频率比波源处实际发出的频率低，D项正确。8．(多选)(2014全·国卷Ⅱ)在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。下列说法符合历史事实的是 ( )A．密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值B．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核C．居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋 (Po)和镭(Ra)两种新元素D．卢瑟福通过 α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子E．汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷解析：选ACE 密立根通过油滴实验测出了元电荷即基本电荷的数值， A项正确；贝克勒尔发现了天然放射现象， 说明原子核具有复杂的结构， 卢瑟福通过 α粒子散射实验确定了原子的核式结构模型， B项错误；居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋和镭两种新元素， C项正确；卢瑟福用镭放射出的 α粒子轰击氮的原子核， 从中找出了新的粒子， 通过测定其质量和电荷，确定该粒子为氢的原子核，证实了原子核内部存在质子， D项错误；汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况确定了阴极射线的本质是带电的粒子流， 并测出了这种粒子的比荷， E项正确。第3页共6页2016届高考第一轮总复习·物理 ※选修3-5 动量 光电效应 核能 ※章末检测二、填空题9．轻核聚变能够比重核裂变释放更多的能量，若实现受控核聚变，且稳定地输出聚变能，人类将不再有“能源危机”．一个氘核23(1H)和一个氚核(1H)聚变成一个新核并放出一个中子(01n)．231①完成上述核聚变方程：1H＋1H→________＋0n.②已知上述核聚变中质量亏损为m，真空中光速为c，则该核反应中所释放的能量为________．12H＋13H→24He＋01n.解析：(2)①根据质量数守恒和电荷数守恒可知，核聚变方程为②根据爱因斯坦质能方程可得该核反应中所释放的能量为E＝mc2.答案：(2)①24He(3分)②Δmc2(3分)10．为应对月球表面夜晚的－150℃以下的低温，“嫦娥三号”采用了放射性同位素热源(RHU)．放射性同位素热源一般利用半衰期较长的同位素，比如钚238(半衰期约为90年)，放射性同位素发射高能量的α射线，在热电元件中将热量转化成电流．一种得到钚238的核238212380X的中子数为________，y反应为92U＋1H→X＋y0n；X→94Pu＋－1e，由反应式可知，新核________；10g钚238经过180年大约还剩下________g.238093，质子数为93，质量数为238，则中子解析：由X→94Pu＋－1e可知新核的电荷数为23821180年大约还剩下2.5g数为145，由92U＋1H→X＋y0n，可知y＝2；由半衰期的概念知经过钚238.答案：14522.5高频考点六：动量与能量的综合应用11．(2013·国卷Ⅱ全)如图6，光滑水平直轨道上有三个质量均为 m的物块A、B、C。B的左侧固定一轻弹簧 (弹簧左侧的挡板质量不计 )。设A以速度v0朝B运动，压缩弹簧；当A、B速度相等时，B与C恰好相碰并粘接在一起，然后继续运动。假设 B和C碰撞过程时间极短。求从 A开始压缩弹簧直至与弹簧分离的过程中：图6(1)整个系统损失的机械能；(2)弹簧被压缩到最短时的弹性势能。解析：(1)从A压缩弹簧到A与B具有相同速度v1时，对A、B与弹簧组成的系统，动量守恒，有mv0＝2mv1①此时B与C发生完全非弹性碰撞，设碰撞后的瞬时速度为 v2，损失的机械能为 E，对B、C组成的系统，由动量守恒和能量守恒得mv1＝2mv2②121(2m)v2③mv1＝E＋222联立①②③式，得E＝1mv02④16第4页共6页2016届高考第一轮总复习·物理 ※选修3-5 动量 光电效应 核能 ※章末检测(2)由②式可知， v2<v1，A将继续压缩弹簧，直至 A、B、C三者速度相同，设此速度为v3，此时弹簧被压缩到最短，其弹性势能为 Ep，由动量守恒和能量守恒得：mv0＝3mv3⑤121(3m)v2Ep＝mv0－E－322联立④⑤⑥式得Ep＝13mv02。4812132答案：(1)16mv0(2)48mv012．钚的放射性同位素Pu静止时衰变为铀核激发态U*和α粒子，而铀核激发态U*立即衰变为铀核 U，并放出能量为 0.097MeV的γ光子．已知：Pu、U和α粒子的质量分别为 mPu239.0521u、mU＝235.0439u和mα＝4.0026u,1u＝931.5MeV/c2.(1)写出衰变方程；已知衰变放出的光子的动量可忽略，求α粒子的动能．【解题指导】①利用核反应中质量数和电荷数守恒写出核反应方程，求出质量亏损，②利用爱因斯坦质能方程求得核反应中释放的核能，③再利用衰变过程中动量守恒和能量守恒求得新核的动能．【课堂笔记】(1)衰变方程为：23994Pu→23592U*＋α，235*23523923592U→92U＋γ，或合起来有94Pu→92U＋α＋γ(2)上述衰变过程的质量亏损PuUαm＝m－m－m①放出的能量E＝2mc②这些能量是铀核235E＝EU92U的动能EU、α粒子的动能Eα和γ光子的能量Eγ之和，即＋α＋γ③EE由①②③式得2EEmmmcEUαPuUαγ设衰变后的铀核和α粒子的速度分别为vU和vα，则由动量守恒定律有UU＝αα⑤mvmv又由动能的定义知E＝1212⑥UUUαααEUmα由⑤⑥式得Eα＝mU⑦由④⑦式得α＝U[(Pu－U－α)2－γ]mcEmU＋mαmmmE代入数据得 Eα＝5.034MeV【答案】 (1)23994Pu→23592U*＋α，23592U*→23592U＋γ或239 23594Pu→ 92U＋α＋γ (2)5.034MeV13．(2012全·国卷)如图7，小球a、b用等长细线悬挂于同一固定点 O。让球a静止下垂，将球 b向右拉起，使细线水平。从静止释放球 b，两球碰后粘在一起向左摆动，此后细线与竖直方向之间的最大偏角为 60°。忽略空气阻力，求：第5页共6页2016届高考第一轮总复习·物理 ※选修3-5 动量 光电效应 核能 ※章末检测图7(1)两球a、b的质量之比；(2)两球在碰撞过程中损失的机械能与球b在碰前的最大动能之比。解析：(1)设球b的质量为m2，细线长为L，球b下落至最低点，但未与球a相碰时的速率为v，由机械能守恒定律得m2gL＝1m22①2v式中g为重力加速度的大小。设球a的质量为m1，在两球碰后的瞬间，两球的共同速度为v′，以向左为正方向，由动量守恒定律得m2v＝(m1＋m2)v′②设两球共同向左运动到最高处时，细线与