2023高考物理异构异模复习考案撬分法习题：专题十五　动量守恒与近代物理初步（选修3－5） 专题撬分练15 Word版含解析

………………时间：45分钟满分：91分基础组选择题(每小题6分，共48分)1．[2016·枣强中学仿真]如图所示，两辆质量均为M的小车A和B置于光滑的水平面上，有一质量为m的人静止站在A车上，两车静止。若这个人自A车跳到B车上，接着又跳回A车并与A车相对静止。则此时A车和B车的速度之比为()A.eq\f(M＋m,m) B.eq\f(m＋M,M)C.eq\f(M,M＋m) D.eq\f(m,M＋m)答案C解析规定向右为正方向，则由动量守恒定律有：0＝MvB－(M＋m)vA，得eq\f(vA,vB)＝eq\f(M,M＋m)，故选C。2．[2016·枣强中学期末](多选)下列说法正确的是()A．康普顿效应和电子的衍射现象说明光和电子都具有波动性B．普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论C．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小D．结合能越大的原子核越稳定E．骸骨中eq\o\al(14,)6C的含量为活着的生物体中eq\o\al(14,)6C含量的eq\f(1,4)，eq\o\al(14,)6C的半衰期为5730年，则该生物死亡时距今11460年答案BE解析康普顿效应说明了光具有粒子性，A项错；半衰期由原子核本身决定，与物理环境、化学形式无关，C项错；平均结合能越大的原子核越稳定，D项错；由原子物理知识易知B、E项正确。3．[2016·冀州中学热身](多选)核潜艇是以核反应堆为动力来源的潜艇，有一种核裂变方程为eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→X＋eq\o\al(94,38)Sr＋10eq\o\al(1,0)n，下列说法正确的是()A．裂变反应中亏损的质量变成了能量B．裂变反应出现质量亏损导致质量数不守恒C．X原子核中有54个质子D．X原子核比铀核的平均结合能大答案CD解析裂变反应中释放核能，裂变反应出现质量亏损，但质量数守恒，质量与能量之间存在一定的关系，但不能说质量转变为能量，选项A、B错误；由于核反应中质量数守恒，故X原子核中有54个质子，选项C正确；重核的裂变是由平均结合能小的重核在中子的轰击下裂变成平均结合能较大的中等质量核，所以X原子核比铀核的平均结合能大，选项D正确。4．[2016·武邑中学期中](多选)下列说法中正确的是()A．α粒子散射实验证明了原子核还可以再分B．天然放射现象的发现揭示了原子的核式结构C．分别用X射线和绿光照射同一金属表面都能发生光电效应，但用X射线照射时光电子的最大初动能较大D．基态氢原子吸收一个光子跃迁到激发态后，可能发射多种频率的光子答案CD解析天然放射现象的发现证明了原子核还可以再分，α粒子散射实验揭示了原子的核式结构，A、B错；因为X射线频率大于绿光光子频率，据光电效应方程Ek＝hν－W知，C说法正确；处于激发态的氢原子放出光子的频率取决于其跃迁到哪一个能级，能级不同光子的频率不同，到底跃迁到哪一个能级都有可能，所以光子频率不唯一。5．[2016·武邑中学月考]质量为0.2kg的球竖直向下以6m/s的速度落至水平地面，再以4m/s的速度反向弹回。取竖直向上为正方向，在小球与地面接触的时间内，关于球动量变化量Δp和合外力对小球做的功W，下列说法正确的是()A．Δp＝2kg·m/sW＝－2JB．Δp＝－2kg·m/sW＝2JC．Δp＝0.4kg·m/sW＝－2JD．Δp＝－0.4kg·m/sW＝2J答案A解析取竖直向上为正方向，则小球与地面碰撞过程中动量的变化量：Δp＝mv2－mv1＝0.2×4kg·m/s－0.2×(－6)kg·m/s＝2kg·m/s，方向竖直向上。由动能定理，合外力做的功：W＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＝eq\f(1,2)×0.2×42J－eq\f(1,2)×0.2×62J＝－2J。6．[2016·衡水二中月考]如图所示，在足够长的光滑水平面上有一静止的质量为M的斜面，斜面表面光滑、高度为h、倾角为θ。一质量为m(m<M)的小物块以一定的初速度沿水平面向右运动，不计冲上斜面过程中的机械能损失。如果斜面固定，则小物块恰能冲到斜面顶端。如果斜面不固定，则小物块冲上斜面后能达到的最大高度为()点击观看解答视频A．h B.eq\f(m,M＋m)hC.eq\f(m,M)h D.eq\f(M,M＋m)h答案D解析若斜面固定，由机械能守恒定律可得eq\f(1,2)mv2＝mgh；若斜面不固定，物块和斜面组成的系统在水平方向上动量守恒，有mv＝(M＋m)v1，由机械能守恒定律可得eq\f(1,2)mv2＝mgh′＋eq\f(1,2)(M＋m)veq\o\al(2,1)。联立以上各式可得h′＝eq\f(M,M＋m)h，选项D正确。7．[2016·衡水二中仿真](多选)如图为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是3.34eV，那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征，下列认识正确的是()A．用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能产生光电效应现象B．一群处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，能放出3种不同频率的光C．一群处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75eVD．用能量为10.3eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态E．用能量为14.0eV的光子照射，可使处于基态的氢原子电离答案BCE解析当氢原子从高能级向低能级跃迁时，辐射出光子的能量有可能大于3.34eV，锌板有可能产生光电效应，选项A错误；由跃迁关系可知，选项B正确；从n＝3能级向基态跃迁时发出的光子的最大能量为12.09eV，由光电效应方程可知，发出光电子的最大初动能为8.75eV，选项C正确；氢原子在吸收光子能量时需满足两能级间的能量差，因此选项D错误；14.0eV>13.6eV，因此可以使处于基态的氢原子电离，选项E正确。8．[2016·枣强中学周测]一质量为2kg的物体受水平拉力F作用，在粗糙水平面上做加速直线运动时的a­t图象如图所示，t＝0时其速度大小为2m/s，滑动摩擦力大小恒为2N，则()A．在t＝6s时，物体的速度为18m/sB．在0～6s时间内，合力对物体做的功为400JC．在0～6s时间内，拉力对物体的冲量为36N·sD．在t＝6s时，拉力F的功率为200W答案D解析类比速度图象中位移的表示方法可知，在加速度—时间图象中图线与时间轴所围的“面积”表示速度变化量，在0～6s内Δv＝18m/s，v0＝2m/s，则t＝6s时的速度v＝20m/s，选项A错误；由动能定理可知，0～6s内，合力做的功W＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝396J，选项B错误；由动量定理可知，I－Ff·t＝mv－mv0，代入已知条件解得I＝48N·s，选项C错误；由牛顿第二定律可知，6s末F－Ff＝ma，解得F＝10N，所以拉力的功率P＝Fv＝200W，选项D正确。能力组一、选择题(每小题6分，共12分)9．[2016·衡水中学期末]氢原子由原子核和一个核外电子组成，电子绕原子核做匀速圆周运动；电子运动的半径可以变化，且沿不同轨道运动时原子具有的能量不同(原子的能量为电子的动能与原子的电势能之和)。现有一氢原子吸收了一定的能量后其核外电子从半径为R1的轨道跃迁到半径为R2的轨道上。若已知氢原子的电势能Ep＝－eq\f(ke2,R)(e为电子的电荷量)则()A．核外电子的动能增加了eq\f(ke2,2R1)－eq\f(ke2,2R2)B．核外电子的动能减少了eq\f(ke2,2R2)－eq\f(ke2,2R1)C．氢原子吸收的能量等于eq\f(ke2,2R1)－eq\f(ke2,2R2)D．氢原子吸收的能量等于eq\f(ke2,2R2)－eq\f(ke2,2R1)答案C解析电子在半径为R1的轨道上运动时，由eq\f(ke2,R\o\al(2,1))＝meq\f(v\o\al(2,1),R1)得Ek1＝eq\f(ke2,2R1)，由Ep＝－eq\f(ke2,R)得Ep1＝－eq\f(ke2,R1)，同理可得电子在半径为R2的轨道上运动时，动能和电势能分别为Ek2＝eq\f(ke2,2R2)，Ep2＝－eq\f(ke2,R2)，氢原子吸收能量后，轨道半径增大，动能减少，减少量为Ek1－Ek2，选项A、B错误；氢原子吸收的能量等于原子增加的能量，大小为(Ek2＋Ep2)－(Ek1＋Ep1)，选项C正确，D错误。10．[2016·衡水中学热身](多选)氢原子光谱在可见光部分只有四条谱线，它们分别是从n为3、4、5、6的能级直接向n＝2能级跃迁时产生的。四条谱线中，一条红色，一条蓝色，两条紫色，则下列说法正确的是()点击观看解答视频A．红色光谱是氢原子从n＝3能级向n＝2能级跃迁时产生的B．蓝色光谱是氢原子从n＝6能级或n＝5能级直接向n＝2能级跃迁时产生的C．若氢原子从n＝6能级直接向n＝1能级跃迁，则能够产生紫外线D．若氢原子从n＝6能级直接向n＝1能级跃迁时所产生的光子不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n＝6能级直接向n＝2能级跃迁时所产生的光子可能使该金属发生光电效应E．若氢原子从n＝3能级向n＝2能级跃迁时所产生的光子能使某金属发生光电效应，则氢原子从n＝6能级直接向n＝2能级跃迁时所产生的光子一定能使该金属发生光电效应答案ACE解析红色光谱频率最小，是氢原子从n＝3能级向n＝2能级跃迁时产生的，选项A正确；蓝色光谱是氢原子从n＝4能级直接向n＝2能级跃迁时产生的，选项B错误；若氢原子从n＝6能级直接向n＝1能级跃迁，则能够产生紫外线，选项C正确；若氢原子从n＝6能级直接向n＝1能级跃迁时所产生的光子不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n＝6能级直接向n＝2能级跃迁时所产生的光子也不能使该金属发生光电效应，选项D错误；若氢原子从n＝3能级向n＝2能级跃迁时所产生的光子能使某金属发生光电效应，则氢原子从n＝6能级直接向n＝2能级跃迁时所产生的光子一定能使该金属发生光电效应，选项E正确。二、非选择题(共31分)11．[2016·武邑中学热身](9分)如图甲所示，物块A、B的质量分别是mA＝4.0kg和mB＝3.0kg。用轻弹簧拴接，放在光滑的水平地面上，物块B右侧与竖直墙相接触。另有一物块C从t＝0时以一定速度向右运动，在t＝4s时与物块A相碰，并立即与A粘在一起不再分开，物块C的v­t图象如图乙所示。求：(1)物块C的质量mC；(2)B离开墙后的运动过程中弹簧具有的最大弹性势能Ep。答案(1)2kg(2)9J解析(1)由图知，C与A碰前速度为v1＝9m/s，碰后速度为v2＝3m/s，C与A碰撞过程动量守恒。mCv1＝(mA＋mC)v2即mC＝2kg(2)12s时B离开墙壁，之后A、B、C及弹簧组成的系统动量和机械能守恒，且当A、C与B的速度相等时，弹簧弹性势能最大(mA＋mC)v3＝(mA＋mB＋mC)v4eq\f(1,2)(mA＋mC)veq\o\al(2,3)＝eq\f(1,2)(mA＋mB＋mC)veq\o\al(2,4)＋Ep得Ep＝9J。12．[2016·枣强中学期中](9分)如图所示，可视为质点质量为m的小球用长为L的细线悬挂于O点，在光滑的水平面上有一个质量为M的物体，其右侧是一个半径为R的光滑四分之一圆弧，左端是一段长为eq\f(R,2)的粗糙水平面，在其左端A处放有一个质量也为M的弹性物块，物块与物体间有摩擦。现将小球拉起到与悬点O等高处由静止释放，与物块发生弹性碰撞后回摆到θ＝60°角处才减停，同时物块恰能滑到物体右端最高点C处，试求小球与物块的质量之比和物体与物块间的动摩擦因数。答案eq\f(\r(2)－1,\r(2)＋1)eq\f(3－2\r(2)L,2R)－2解析小球下摆过程中，由mgL＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)得v1＝eq\r(2gL)，碰后返回过程中，由mgL(1－cosθ)＝eq\f(1,2)mv1′2得v1′＝eq\r(gL)小球和物块发生碰撞时动量守恒mv1＝Mv0－mv1′和能量守恒eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,0)＋eq\f(1,2)mv1′2，联立解得v0＝(eq\r(2)－1)eq\r(gL)，eq\f(m,M)＝eq\f(\r(2)－1,\r(2)＋1)物块沿物体上表面滑动的过程中水平方向动量守恒Mv0＝2Mv，损失的动能用于克服摩擦做功eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)(M＋M)v2＋MgR＋μMgeq\f(R,2)，整理可得μ＝eq\f(3－2\r(2)L,2R)－213．[2016·冀州中学预测](13分)如图所示，光滑的水平导轨MN右端N处与水平传送带平齐，传送带两端的长度L＝4.0m，皮带轮沿顺时针方向转动，带动皮带以恒定速率v＝3.0m/s匀速转动，三个质量均为m＝1.0kg的滑块A、B、C置于水平导轨上，开始时滑块B、C之间用细绳相连，其间有一压缩的轻弹簧，处于静止状态。滑块A以初速度v0＝2.0m/s向B运动，A与B正碰后粘合在一起，碰撞时间极短，因碰撞，连接B、C的细绳受扰动而突然断开，弹簧伸长，从而使C与A、B分离。滑块C脱离弹簧后以速度vC＝2.0m/s滑上传送带，并从右端滑出落至地面上的P点，已知滑块C与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.20，重力加速度取10m/s2。点击观看解答视频(1)求滑块C从传送带右端滑出时的速度大小；(2)