2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 題能演練 專題6 選考部分 1.6.3 動(dòng)量守恒定律和原子物理（含解析）

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1、2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 題能演練 專題6 選考部分 1.6.3 動(dòng)量守恒定律和原子物理（含解析） 1．(xx·新課標(biāo)全國卷Ⅰ)(1)一質(zhì)子束入射到靜止靶核Al上，產(chǎn)生如下核反應(yīng)：p＋Al→X＋n. 式中p代表質(zhì)子，n代表中子，X代表核反應(yīng)產(chǎn)生的新核．由反應(yīng)式可知，新核X的質(zhì)子數(shù)為________，中子數(shù)為________． (2)在粗糙的水平桌面上有兩個(gè)靜止的木塊A和B，兩者相距為d.現(xiàn)給A一初速度，使A與B發(fā)生彈性正碰，碰撞時(shí)間極短．當(dāng)兩木塊都停止運(yùn)動(dòng)后，相距仍然為d.已知兩木塊與桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，B的質(zhì)量為A的2倍，重力加速度大小為g.求A的初速度的大?。? 答案：(1

2、)14　13　(2) 解析：(1)由H＋Al→X＋n，由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得新核的質(zhì)子數(shù)為14，中子數(shù)為13. (2)設(shè)木塊A的初速度為v0，運(yùn)動(dòng)距離d后速度為v，A、B碰后的速度分別為v1、v2，運(yùn)動(dòng)的距離分別為x1、x2，由于A、B發(fā)生彈性正碰的時(shí)間極短，所以碰撞前后動(dòng)量守恒、動(dòng)能守恒，有mAv＝mAv1＋mBv2① mAv2＝mAv＋mBv② ①②聯(lián)立解得v1＝v＝－v③ v2＝v＝v④ A、B與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，由牛頓第二定律得 μmg＝ma 所以A、B的加速度大小均為a＝μg⑤ A、B均做勻減速直線運(yùn)動(dòng) 對A木塊有碰前v2＝v－2ad⑥ 碰后A木塊反

3、向做勻減速運(yùn)動(dòng)0＝v－2ax1⑦ 對B木塊有0＝v－2ax2⑧ 由題意知x1＋x2＝d⑨ ②③⑤⑦⑧⑨聯(lián)立得v＝ 將上式帶入⑥解得v0＝. 2．(xx·新課標(biāo)全國卷Ⅰ)(1)關(guān)于天然放射性，下列說法正確的是________．(填正確答案標(biāo)號) A．所有元素都可能發(fā)生衰變 B．放射性元素的半衰期與外界的溫度無關(guān) C．放射性元素與別的元素形成化合物時(shí)仍具有放射性 D．α、β和γ三種射線中，γ射線的穿透能力最強(qiáng) E．一個(gè)原子核在一次衰變中可同時(shí)放出α、β和γ三種射線 (2)如圖所示，質(zhì)量分別為mA、mB的兩個(gè)彈性小球A、B靜止在地面上方，B球距離地面的高度h＝0.8 m，A球在

4、B球的正上方．先將B球釋放，經(jīng)過一段時(shí)間后再將A球釋放．當(dāng)A球下落t＝0.3 s時(shí)，剛好與B球在地面上方的P點(diǎn)處相碰．碰撞時(shí)間極短，碰后瞬間A球的速度恰為零．已知mB＝3mA，重力加速度大小取g＝10 m/s2，忽略空氣阻力及碰撞中的動(dòng)能損失．求： ①B球第一次到達(dá)地面時(shí)的速度； ②P點(diǎn)距離地面的高度． 答案：(1)BCD　(2)①4 m/s?、?.75 m 解析：(1)只有原子序號超過83的元素才能發(fā)生衰變，選項(xiàng)A錯(cuò)．半衰期由原子核內(nèi)部的結(jié)構(gòu)決定，與外界溫度無關(guān)，選項(xiàng)B對．放射性來自于原子核內(nèi)部，與其形成的化合物無關(guān)，選項(xiàng)C對．α、β、γ三種射線中，γ射線能量最高，穿透能力最強(qiáng)，選項(xiàng)

5、D對．一個(gè)原子核在一次衰變中要么是α衰變、要么是β衰變，同時(shí)伴隨γ射線的產(chǎn)生，選項(xiàng)E錯(cuò)． (2)①設(shè)B球第一次到達(dá)地面時(shí)的速度大小為vB，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有vB＝① 將h＝0.8 m代入上式，得vB＝4 m/s.② ②設(shè)兩球相碰前后，A球的速度大小分別為v1和v1′(v1′＝0)，B球的速度分別為v2和v2′.由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律可得 v1＝gt③ 由于碰撞時(shí)間極短，重力的作用可以忽略，兩球相碰前后的動(dòng)量守恒，總動(dòng)能保持不變，規(guī)定向下的方向?yàn)檎?，? mAv1＋mBv2＝mBv2′④ mAv＋mBv＝mBv2′2⑤ 設(shè)B球與地面相碰后的速度大小為vB′，由運(yùn)動(dòng)學(xué)及碰撞的規(guī)律可得vB′＝vB⑥

6、 設(shè)P點(diǎn)距地面的高度為h′，由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律可得 h′＝⑦ 聯(lián)立②③④⑤⑥⑦式，并代入已知條件可得 h′＝0.75 m．⑧ 3．(xx·全國理綜Ⅰ)(1)在某次光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率ν的關(guān)系如圖所示．若該直線的斜率和截距分別為k和b，電子電荷量的絕對值為e，則普朗克常量可表示為______，所用材料的逸出功可表示為________． (2)如圖所示，在足夠長的光滑水平面上，物體A、B、C位于同一直線上，A位于B、C之間．A的質(zhì)量為m，B、C的質(zhì)量都為M，三者均處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)使A以某一速度向右運(yùn)動(dòng)，求m和M之間應(yīng)滿足什么條件，才能使A只與B、C各發(fā)生一次碰

7、撞．設(shè)物體間的碰撞都是彈性的． 答案：(1)ek?。璭b　(2)(－2)M≤m＜M 解析：(1)根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0及Ekm＝eUc得Uc＝－，故＝k，b＝－，得h＝ek，W0＝－eb. (2)A向右運(yùn)動(dòng)與C發(fā)生第一次碰撞，碰撞過程中，系統(tǒng)的動(dòng)量守恒、機(jī)械能守恒．設(shè)速度方向向右為正，開始時(shí)A的速度為v0，第一次碰撞后C的速度為v C1，A的速度為vA1.由動(dòng)量守恒定律和機(jī)械能守恒定律得 mv0＝mvA1＋MvC1① mv＝m v＋M v② 聯(lián)立①②式得 vA1＝v0③ vC1＝v0④ 如果m>M，第一次碰撞后，A與C速度同向，且A的速度小于C的速度，不可能與

8、B發(fā)生碰撞；如果m＝M，第一次碰撞后，A停止，C以A碰前的速度向右運(yùn)動(dòng)，A不可能與B發(fā)生碰撞；所以只需考慮m

9、守恒定律及其應(yīng)用；原子物理方面主要以選擇題或填空題的形式考查核反應(yīng)及核能計(jì)算、氫原子的能級結(jié)構(gòu)、光電效應(yīng)． xx年高考，動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律及其應(yīng)用仍然會(huì)以計(jì)算題形式出現(xiàn)，且會(huì)涉及以滑塊、滑板為模型的多物體、多過程問題．其他考點(diǎn)以選擇題或填空題形式出現(xiàn)，主要集中在氫原子的能級結(jié)構(gòu)、能級公式、原子核的組成、核反應(yīng)方程、光電效應(yīng)等知識點(diǎn)上，且很可能結(jié)合實(shí)際問題進(jìn)行考查． [考題預(yù)測] (1)下列說法正確的是________．(填正確答案標(biāo)號) A．玻爾原子理論將量子觀念引入原子領(lǐng)域，提出了定態(tài)和躍遷的概念，成功地解釋了氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律 B．原子核內(nèi)部某個(gè)中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子和電子，產(chǎn)生的

10、電子從原子核中發(fā)射出來，這就是β衰變 C．鈾核裂變的核反應(yīng)可表示為U→Ba＋Kr＋n D．紫外線照射到金屬鋅板表面時(shí)能夠發(fā)生光電效應(yīng)，則當(dāng)增大紫外線的照射強(qiáng)度時(shí)，從鋅板表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能也隨之增大 E．質(zhì)子、中子、α粒子的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，質(zhì)子和中子結(jié)合成一個(gè)α粒子，釋放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2，c為光速 (2)如圖所示，滑塊A、B靜止于光滑水平桌面上，B的上表面水平且足夠長，其左端放置一滑塊C，B、C間的摩擦因數(shù)較小，為μ.A、B由不可伸長的理想輕繩連接，繩子處于松弛狀態(tài)．現(xiàn)在突然給C一個(gè)向右的速度v0，讓C在B上滑動(dòng)，當(dāng)C的速度為v0時(shí)，繩子剛好伸直

11、，接著繩子被瞬間拉斷，繩子拉斷時(shí)B的速度為v0.A、B、C的質(zhì)量分別為3m、2m、m.求： ①從C獲得速度v0開始經(jīng)過多長時(shí)間繩子被伸直； ②拉斷繩子造成的機(jī)械能損失． 答案：(1)ABE　(2)①?、趍v 解析：A選項(xiàng)符合史實(shí)，A正確；B選項(xiàng)描述了β衰變的實(shí)質(zhì)，B正確；C選項(xiàng)所述方程中質(zhì)量數(shù)不守恒，故C錯(cuò)誤；光電子的最大初動(dòng)能由逸出功和入射光子的頻率決定，與入射光子的強(qiáng)度無關(guān)，D錯(cuò)誤；E選項(xiàng)所述核反應(yīng)方程為2H＋2n→He，質(zhì)量虧損為Δm＝2m1＋2m2－m3，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程得ΔE＝Δmc2＝(2m1＋2m2－m3)c2，E正確． (2)物體的運(yùn)動(dòng)分析和受力分析如圖所示． ①設(shè)經(jīng)過時(shí)間t繩子被拉直，這時(shí)C的速度為v0，對C，由動(dòng)量定理有 －μmg·t＝m·v0－m·v0 解得t＝. ②設(shè)繩子剛拉直時(shí)B的速度為vB，對B、C系統(tǒng)，由動(dòng)量守恒定律有 mv0＝m·v0＋2m·vB 解得vB＝v0 繩子被瞬間拉斷，這時(shí)繩子的彈力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于B、C間的摩擦力(B、C間的摩擦因數(shù)較小)，可認(rèn)為拉斷繩子的過程動(dòng)量守恒．設(shè)拉斷繩子后A的速度為vA，對A、B系統(tǒng)，由動(dòng)量守恒定律有 2mvB＝2m·v0＋3mvA 解得vA＝v0 設(shè)拉斷繩子造成的機(jī)械能損失為ΔE，對A、B和繩子，由能量守恒定律有 ΔE＝·2m·v－·2m·2－·3m·v＝mv.