最新高考物理二轮复习测试十五：碰撞与动量守恒_近代物理初步_含解析

十五、碰撞与动量守恒 近代物理初步姓名：________ 班级：________1．(多选)下列说法正确的是( )A ．卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型B ．宏观物体的物质波波长非常大，极易观察到它的波动性C ．爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说D ．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应解析：卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，故A 正确．根据λ＝h p，知宏观物体的物质波波长非常小，不易观察到它的波动性，故B 错误．受普朗克量子论的启发，爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说，故C 正确．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应，故D 正确．答案：ACD2．(多选)关于光电效应，下列说法正确的是( )A ．某种频率的光照射某金属发生光电效应，若增大入射光的强度，则单位时间内发射的光电子数增加B ．光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，与入射光的强弱无关C ．当入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应D ．一般需要用光照射金属几分钟到几十分钟才能发生光电效应E ．入射光的频率不同，同一金属的逸出功也会不同解析：某种频率的光照射某金属能发生光电效应，若增大入射光的强度，就增加了单位时间内射到金属上的光子数，则单位时间内发射的光电子数将增加，A 正确；根据光电效应方程E km ＝hν－W 0，得知光电子的最大初动能与入射光的频率有关，随入射光频率的增大而增大，与入射光的强度无关，B 正确；由发生光电效应的条件易知C 正确；光电效应具有瞬时性，D 错误；金属的逸出功由金属材料决定，与入射光无关，E 错误．故选ABC.答案：ABC3．核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137.碘131的半衰期约为8天，会释放β射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射γ射线．下列说法正确的是( )A ．碘131释放的β射线由氦核组成B．铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量C．与铯137相比，碘131衰变更慢D．铯133和铯137含有相同的质子数解析：β射线实际是电子流，A错误；γ射线是高频电磁波，其光子能量大于可见光光子的能量，B错误；半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，碘131的半衰期为8天，铯137半衰期为30年，碘131衰变更快，C错误；同位素是具有相同的质子数和不同的中子数的元素，故铯133和铯137含有相同的质子数，D正确．答案：D4．(多选)在下列叙述中，正确的是()A. 一切物体都在辐射电磁波B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应C．在单缝衍射实验中，光子不可能落在暗条纹处D．各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量(频率)不同，因此利用不同的气体可以制成五颜六色的霓虹灯E．根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能减小，电势能增大解析：我们周围的一切物体都在向外辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，A正确；太阳辐射的能量主要来自太阳内部的轻核聚变，又称热核反应，B正确；根据光的概率波的概念，对于一个光子通过单缝后落在何处，是不可确定的，但概率最大的是落在中央亮纹处，当然也可能落在其他亮纹处，还可能落在暗条纹处，只不过落在暗条纹处的概率很小而已，C错误；各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量(频率)不同，因此利用不同的气体可以制成五颜六色的霓虹灯，D正确；根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小，E错误．故选ABD.答案：ABD5．(多选)关于动量定理和动量守恒的条件，下列说法中正确的是()A．动量是矢量，它的方向与速度的方向相同B．合力冲量的方向一定和动量变化的方向相同C．只要系统内存在着摩擦力，系统的动量就不守恒D．只要系统所受的合外力为零，系统的动量就守恒E ．当系统所受外力的冲量的矢量和不为零时，系统的动量可能守恒解析：动量是矢量，它的方向与速度的方问相同，A 正确；合力冲量的方向一定和动量变化的方向相同，与动量方向不一定相同，B 正确；若系统内存在着摩擦力，而系统所受的合外力为零，系统的动量仍守恒，C 错误；只要系统所受的合外力为零，系统的动量就不会改变，即系统的动量守恒，D 正确；只要系统所受外力的冲量的矢量和保持为零，系统的动量就守恒，E 错误．故选ABD.答案：ABD6．在能源中，核能具有能量密度大、地区适应性强的优势．在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能，核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能．(1)核反应方程式235 92U ＋n →141 56Ba ＋9236Kr ＋a X 是反应堆中发生的许多核反应中的一种，n 为中子，X为待求粒子，a 为X 的个数，则X 为________，a ＝________.以m U 、m Ba 、m Kr 分别表示235 92U 、141 56Ba 、9236Kr 的质量，m n 、m p 分别表示中子、质子的质量，c 为光在真空中传播的速度，则在上述反应过程中放出的核能ΔE ＝________.(2)有一座发电能力为P ＝1.00×106 kW 的核电站，核能转化为电能的效率η＝40%.假定反应堆中发生的裂变反应全是本题(1)中的核反应，已知每次核反应过程放出的核能ΔE ＝2.78×10－11 J ，235 92U 的质量m U ＝390×10－27 kg ，则每年(1年＝3.15×107 s)该核电站消耗的235 92 U 的质量为________．解析：(1)由电荷数守恒可判定X 的核电荷数为0，这说明X 即为中子．据质量数守恒有235＋1＝141＋92＋a ，则a ＝3.反应中的质量亏损Δm ＝m U －(m Ba ＋m kr ＋2m n )，据质能方程得ΔE ＝Δmc 2＝[m U －(m Ba ＋m kr ＋2m n )]c 2.(2)该核电站在1年内输出的电能W ＝Pt ，W 总＝W η＝Pt η，因ΔE ＝2.78×10－11 J ，则核反应数n ＝W 总ΔE，故消耗的235 92U 的质量为m ＝n ·m U ＝Pt ηΔE m U＝1104.77 kg. 答案：(1)中子 3 [m U －(m Ba ＋m kr ＋2m n )]c 2 (2)1104.77 kg7．(多选)在光电效应实验中，两个实验小组分别在各自的实验室，约定用相同频率的单色光，分别照射锌和银的表面，结果都能发生光电效应，如甲图，并记录相关数据．对于这两组实验，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U C 不同B ．饱和光电流一定不同C ．光电子的最大初动能不同D ．因为光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同E ．分别用不同频率的光照射之后绘制U C —ν图象(ν为照射光频率，如乙图为其中一小组绘制的图象)，图象的斜率可能不同解析：根据光电效应方程，12m v 2＝hν－W 逸，可知因为材料不同则逸出功不同，所以最大初动能不同，由12m v 2＝U ce ，可知遏止电压U C 不同，选项A 、C 正确；饱和光电流与入射光的强度有关，因为光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，饱和光电流不一定不同，选项B 错误，选项D 正确；根据光电效应方程，12m v 2＝hν－W 逸以及12m v 2＝U ce ，可得U ce ＝hν－W 逸，即U C ＝h e ν－W 逸e ，因为h e为定值，所以U C －ν图象的斜率一定相同，选项E 错误．答案：ACD8．如图所示，AB 为倾角θ＝37°的粗糙斜面轨道，通过一小段光滑圆弧与光滑水平轨道BC 相连接，质量为m 2的小球乙静止在水平轨道上，质量为m 1的小球甲以速度v 0与乙球发生弹性正碰．若m 1∶m 2＝1∶2，且轨道足够长，要使两球能发生第二次碰撞，求乙球与斜面之间的动摩擦因数μ的取值范围．(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)解析：设碰后甲的速度为v 1，乙的速度为v 2，由动量守恒和能量关系：m 1v 0＝m 1v 1＋m 2v 212m 1v 20＝12m 1v 21＋12m 2v 22 联立解得：v 1＝m 1－m 2m 1＋m 2v 0＝－13v 0，v 2＝2m 1m 1＋m 2v 0＝23v 0 设上滑的最大位移大小为s ，滑到斜面底端的速度大小为v ，由动能定理：(m 2g sin37°＋μm 2g cos37°)s ＝12m 2v 22 (m 2g sin37°－μm 2g cos37°)s ＝12m 2v 2 联立解得：(v v 2)2＝3－4μ3＋4μ乙要能追上甲，则：v >v 03解得：μ<0.45答案：μ的取值范围为μ<0.459．如图所示，质量M ＝2 kg 的足够长的小平板车静止在光滑水平面上，车的一端静止着质量为M A ＝2 kg 的物体A (可视为质点)．一个质量为m ＝20 g 的子弹以500 m/s 的水平速度射穿A 后，速度变为100 m/s ，最后物体A 静止在车上．若物体A 与小车间的动摩擦因数μ＝0.5(g 取10 m/s 2)．(1)平板车最后的速度是多大？(2)全过程损失的机械能为多少？(3)A 在平板车上滑行的时间为多少？解析：(1)对子弹和物块，由动量守恒得m v 0＝m v ′＋M A v ，得v ＝4 m/s ，同理对M 和M A 有M A v ＝(M ＋M A )v 车，得v 车＝2 m/s(2)由能量守恒得：ΔE ＝12m v 20－12m v ′2－12(M ＋M A )v 2车＝2 392 J. (3)由动量定理得：－μM A gt ＝M A v 车－M A v ，得t ＝0.4 s答案：(1)2 m/s (2)2 392 J(3)0.4 s。