2017年高考物理(深化复习命题热点提分)专题16碰撞与动量守恒近代物理初步

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7.8 实验验证动量守恒定律-2017年高考物理热点+题型全突破含解析

【相关基础知识】1．实验原理在一维碰撞中，测出物体的质量m和碰撞前、后物体的速度v、v′，算出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后动量是否相等．2．实验器材斜槽、小球（两个）、天平、直尺、复写纸、白纸、圆规等．3．实验步骤(1)用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球．(2)按照实验原理图甲安装实验装置．调整、固定斜槽使斜槽底端水平．(3)白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好．记下重垂线所指的位置O。

(4)不放被撞小球，让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复10次．用圆规画尽量小的圆把小球所有的落点都圈在里面．圆心P就是小球落点的平均位置．（5)把被撞小球放在斜槽末端，让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次．用步骤（4)的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置M和被撞小球落点的平均位置N。

如实验原理图乙所示．（6)连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度．将测量数据填入表中．最后代入m1错误!＝m1错误!＋m2错误!，看在误差允许的范围内是否成立．(7)整理好实验器材放回原处．(8)实验结论:在实验误差允许范围内,碰撞系统的动量守恒．【规律方法总结】1．数据处理验证表达式：m1·错误!＝m1·错误!＋m2·错误!2．注意事项(1）斜槽末端的切线必须水平；（2）入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放;(3)选质量较大的小球作为入射小球；(4）实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变．【实验误差分析】实验所研究的过程是两个不同质量的金属球发生水平正碰，因此“水平”和“正碰”是碰撞中应尽量予以满足的前提条件，实验中两球球心高度不在同一水平面上,给实验带来误差，每次静止释放小球的释放点越高，两球碰撞时内力越大，动量守恒的误差越小，应进行多次碰撞，落地点取平均位置来确定，以减小偶然误差．题型一实验原理与实验操作【典例1】某同学用如图所示的装置做验证动量守恒定律的实验．先将a球从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下压痕,重复10次；再把同样大小的b球放在斜槽轨道末水平段的最右端上，让a球仍从固定点由静止开始滚下，和b球相碰后，两球分别落在记录纸的不同位置处，重复10次．(1)本实验必须测量的物理量有．A．斜槽轨道末端距水平地面的高度HB．小球a、b的质量m a、m bC．小球a、b的半径rD．小球a、b离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间tE．记录纸上O点到A、B、C各点的距离错误!、错误!、错误!F．a球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h(2）放上被碰小球b，两球(m a〉m b）相碰后，小球a、b的落地点依次是图中水平面上的点和点．（3）某同学在做实验时,测量了过程中的各个物理量，利用上述数据验证碰撞中的动量守恒，那么判断的依据是看和在误差允许范围内是否相等．【答案】（1)BE （2）A C(3)m a·错误!m a·错误!＋m b·错误!【解析】(1)B点是不发生碰撞时a球的落地点，A点是发生碰撞后a球的落地点,C点是碰后b球的落地点．设小球a运动到轨道末端时的速度大小为v B，与球b发生碰撞后的瞬时速度大小为v A，碰后b球的速度大小为v C，本实验就是要验证关系式m a v B＝m a v A＋m b v C是否成立．因为小球做平抛运动的高度相同,下落时间相同,它们在水平方向上位移与水平方向上的速度成正比，所以本实验也可以验证m a·错误!＝m a·错误!＋m b·错误!是否成立，B、E正确【典例2】如图用“碰撞实验器"可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。

2017年高考物理(考点解读命题热点突破)专题16碰撞与动量守恒近代物理初步

专题16 碰撞与动量守恒近代物理初步【命题热点突破一】动量、冲量、动量定理1．动量、冲量均为矢量，其运算符合平行四边形定则．2．动量定理是矢量式，用前首先选择正方向．3．动量定理解题步骤(1)明确研究对象和物理过程；(2)分析研究对象在运动过程中的受力情况；(3)选取正方向，确定物体在运动过程中始末两状态的动量；(4)依据动量定理列方程、求解．例1、【2016·全国卷Ⅰ】【物理——选修35】(2)某游乐园入口旁有一喷泉，喷出的水柱将一质量为M的卡通玩具稳定地悬停在空中．为计算方便起见，假设水柱从横截面积为S的喷口持续以速度v0竖直向上喷出；玩具底部为平板(面积略大于S)；水柱冲击到玩具底板后，在竖直方向水的速度变为零，在水平方向朝四周均匀散开．忽略空气阻力．已知水的密度为ρ，重力加速度大小为g.求：(i)喷泉单位时间内喷出的水的质量；(ii)玩具在空中悬停时，其底面相对于喷口的高度．【答案】(i)ρv0S(ii)v202g－M2g2ρ2v20S2(ii)设玩具悬停时其底面相对于喷口的高度为h，水从喷口喷出后到达玩具底面时的速度大小为v.对于Δt 时间内喷出的水，由能量守恒得1 2(Δm)v2＋(Δm)gh＝12(Δm)v20④在h高度处，Δt时间内喷射到玩具底面的水沿竖直方向的动量变化量的大小为Δp＝(Δm)v⑤设水对玩具的作用力的大小为F，根据动量定理有FΔt＝Δp⑥由于玩具在空中悬停，由力的平衡条件得F＝Mg⑦联立③④⑤⑥⑦式得h＝v202g －M2g2ρ2v20S2⑧【变式探究】(2015·安徽)一质量为0.5 kg的小物块放在水平地面上的A点，距离A点5 m的位置B处是一面墙，如图所示．小物块以v0＝9 m/s的初速度从A点沿AB方向运动，在与墙壁碰撞前瞬间的速度为7 m/s，碰后以6 m/s的速度反向运动直至静止．g取10 m/s2.(1)求物块与地面间的动摩擦因数μ；(2)若碰撞时间为0.05 s，求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小F；(3)求物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功W.【答案】(1)μ＝0.32 (2)F＝130 N (3)W＝9 J【变式探究】(2015·北京)“蹦极”运动中，长弹性绳的一端固定，另一端绑在人身上，人从几十米高处跳下．将蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动．从绳恰好伸直，到人第一次下降至最低点的过程中，下列分析正确的是( )A．绳对人的冲量始终向上，人的动量先增大后减小B．绳对人的拉力始终做负功，人的动能一直减小C．绳恰好伸直时，绳的弹性势能为零，人的动能最大D．人在最低点时，绳对人的拉力等于人所受的重力【解析】从绳恰好伸直到人运动到最低点的过程中，绳对人的拉力始终向上，故冲量始终向上．此过程中人先加速再减速，当拉力等于重力时，速度最大，则动量先增大后减小，A 项正确，B 、C 项错误，在最低点时，人的加速度向上，拉力大于重力，D 项错误．【答案】 A【命题热点突破二】动量守恒 1．动量守恒定律成立的条件(1)系统不受外力或者所受外力之和为零；(2)系统受外力，但外力远小于内力，可以忽略不计；(3)系统在某一个方向上所受的外力之和为零，则该方向上动量守恒． (4)全过程的某一阶段系统受的外力之和为零，则该阶段系统动量守恒． 2.运用动量守恒定律的解题步骤 (1)分析题意，确定研究对象．(2)根据题意选取研究的运动段落，明确始末状态的动量大小和方向． (3)对研究对象进行受力分析，确定是否符合动量守恒的条件． (4)选取参考正方向．(5)列取方程求解：符合守恒条件，列动量守恒方程． 3．弹性碰撞与非弹性碰撞(1)形变完全恢复的叫弹性碰撞；形变完全不恢复的叫完全非弹性碰撞；而一般的碰撞其形变不能够完全恢复．机械能不损失的叫弹性碰撞；机械能损失最多的叫完全非弹性碰撞；而一般的碰撞其机械能有所损失． (2)碰撞过程遵守的规律——应同时遵守三个原则 ①系统动量守恒m 1v ′1＋m 2v ′2＝m 1v 1＋m 2v 2 ②系统动能不增12m 1v ′12＋12m 2v ′22≤12m 1v 21＋12m 2v 22③实际情景可能：碰前、碰后两个物体的位置关系(不穿越)和速度关系应遵循客观实际．如甲物追乙物并发生碰撞，碰前甲的速度必须大于乙的速度，碰后甲的速度必须小于、等于乙的速度或甲反向运动．例2、【2016·全国卷Ⅱ】【物理——选修35】(2)如图1所示，光滑冰面上静止放置一表面光滑的斜面体，斜面体右侧一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰块均静止于冰面上．某时刻小孩将冰块以相对冰面3 m/s 的速度向斜面体推出，冰块平滑地滑上斜面体，在斜面体上上升的最大高度为h ＝0.3 m(h 小于斜面体的高度)．已知小孩与滑板的总质量为m 1＝30 kg ，冰块的质量为m 2＝10 kg ，小孩与滑板始终无相对运动．取重力加速度的大小g ＝10 m/s 2.(i)求斜面体的质量；(ii)通过计算判断，冰块与斜面体分离后能否追上小孩？图1【答案】(i)20 kg (ii)不能【解析】(i)规定向右为速度正方向．冰块在斜面体上运动到最大高度时两者达到共同速度，设此共同速度为v，斜面体的质量为m3.由水平方向动量守恒和机械能守恒定律得m2v20＝(m2＋m3)v①1 2m2v220＝12(m2＋m3)v2＋m2gh②式中v20＝－3 m/s为冰块推出时的速度．联立①②式并代入题给数据得m3＝20 kg ③由于冰块与斜面体分离后的速度与小孩推出冰块后的速度相同且处在后方，故冰块不能追上小孩．【变式探究】(2015·新课标全国Ⅰ)如图，在足够长的光滑水平面上，物体A、B、C位于同一直线上，A位于B、C之间．A的质量为m，B、C的质量都为M，三者都处于静止状态，现使A以某一速度向右运动，求m 和M之间满足什么条件才能使A只与B、C各发生一次碰撞．设物体间的碰撞都是弹性的．【解析】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v 0 ，第一次碰撞后C 的速度为v C 1 ，A 的速度为v A 1，由动量守恒定律和机械能守恒，得mv 0＝mv A 1＋Mv C 1①12mv 20＝12mv 2A 1＋12Mv 2C 1② 联立①②式，得v A 1＝m －Mm ＋Mv 0③ v C 1＝2m m ＋Mv 0④【答案】 (5－2)M ≤m <M 【变式探究】(2015·新课标全国Ⅱ)滑块a 、b 沿水平面上同一条直线发生碰撞；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t 变化的图像如图所示．求：(1)滑块a 、b 的质量之比；(2)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．【解析】 (1)设a 、b 质量分别为m 1、m 2，a 、b 碰撞前的速度为v 1、v 2.由题给图像，得v 1＝－2 m/s v 2＝1 m/sa 、b 发生完全非弹性碰撞，碰撞后两滑块的共同速度为v ，由题给图像可得v ＝23m/s.由动量守恒定律，得m 1v 1＋m 2v 2＝(m 1＋m 2)v解得m 1m 2＝18.【答案】 (1)m 1m 2＝18 (2)W ΔE ＝12【举一反三】如图所示，水平桌面固定着光滑斜槽，光滑斜槽的末端和一水平木板平滑连接，设物块通过衔接处时速率没有改变．质量m 1＝0.40 kg 的物块A 从斜槽上端距水平木板高度h ＝0.80 m 处下滑，并与放在水平木板左端的质量m 2＝0.20 kg 的物块B 相碰，相碰后物块B 滑行x ＝4.0 m 到木板的C 点停止运动，物块A 滑到木板的D 点停止运动．已知物块B 与木板间的动摩擦因数μ＝0.20，重力加速度g ＝10 m/s 2，求：(1)物块A 沿斜槽滑下与物块B 碰撞前瞬间的速度大小；(2)滑动摩擦力对物块B 做的功；(3)物块A 与物块B 碰撞过程中损失的机械能．【解析】 (1)设物块A 滑到斜面底端与物块B 碰撞前时的速度大小为v 0，根据机械能守恒定律，有m 1gh ＝12m 1v 20v 0＝2gh ，解得v 0＝4.0 m/s(2)设物块B 受到的滑动摩擦力为f ，摩擦力做功为W ，则f ＝μm 2gW ＝－μm 2gx解得W ＝－1.6 J【答案】 (1)4 m/s (2)－1.6 J (3)0.8 J【思路点拨】 (1)A 下滑过程中只有重力做功，机械能守恒，由机械能守恒定律可以求出A 与B 碰撞前A 的速度．(2)由功的计算公式可以求出滑动摩擦力对B 所做的功．(3)由动能定理、动量守恒定律、能量守恒定律可以求出物块A 与物块B 碰撞过程中损失的机械能．本题是一道多体、多过程问题，难度较大，分析清楚物体的运动过程，熟练应用机械能守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定律即可正确解题．【命题热点突破三】核反应方程考查的点主要集中在核反应方程的书写、能级跃迁、质量亏损、基本概念的考查例3、[2016·江苏物理，12C(1)]贝克勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用．下列属于放射性衰变的是( ) A.146C→147N ＋ 0－1e B.23592U ＋10n→13153I ＋9539Y ＋210n C.21H ＋31H→42He ＋10n D.42He ＋2713Al→3015P ＋10n【答案】A 【解析】一个放射性原子核自发地放出一个粒子变成新的原子核的过程是原子核的衰变，A 为原子核衰变，B为重核的裂变，C为轻核的聚变，D为原子核的人工转变，A正确．【变式探究】(2015·广东)科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚核反应获得能量，核反应方程分别为：X＋Y→42He＋31H＋4.9MeV和21H＋31H→42He＋X＋17.6MeV，下列表述正确的有( )A．X是中子B．Y的质子数是3，中子数是6C．两个核反应都没有质量亏损D．氘和氚的核反应是核聚变反应【答案】AD【变式探究】(2015·北京)下列核反应方程中，属于α衰变的是( )A.17 7N＋42He→17 8O＋11HB.238 92U→234 90Th＋42HeC.21H＋31H→42He＋10nD.234 90Th→234 91Pa＋ 0－1e【解析】α衰变是指某一原子核自发的变成另一种原子核，并放出α粒子的过程．可以很容易的选出B 项正确；A项为人工转变方程；C项为轻核聚变；D项为β衰变．【答案】 B【举一反三】(2015·山东)14C发生放射性衰变为14N，半衰期约为5700年．已知植物存活其间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减少．现通过测量得知，某古木样品中14C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( )A．该古木的年代距今约为5 700年B．12C、13C、14C具有相同的中子数C．14C衰变为14N的过程中放出β射线D．增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变【解析】因古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，则可知经过的时间为一个半衰期，即该古木的年代距今约为5 700年，选项A正确；12C、13C、14C具有相同的质子数，由于质量数不同，故中子数不同，选项B错误；根据核反应方程可知，14C衰变为14N的过程中放出电子，即发出β射线，选项C 正确；外界环境不影响放射性元素的半衰期，选项D错误；故选AC.【答案】AC【高考真题】1．【2016·全国卷Ⅰ】【物理——选修35】(2)某游乐园入口旁有一喷泉，喷出的水柱将一质量为M的卡通玩具稳定地悬停在空中．为计算方便起见，假设水柱从横截面积为S的喷口持续以速度v0竖直向上喷出；玩具底部为平板(面积略大于S)；水柱冲击到玩具底板后，在竖直方向水的速度变为零，在水平方向朝四周均匀散开．忽略空气阻力．已知水的密度为ρ，重力加速度大小为g.求：(i)喷泉单位时间内喷出的水的质量；(ii)玩具在空中悬停时，其底面相对于喷口的高度．35.（2）【答案】(i)ρv0S(ii)v202g －M2g 2ρv0S(ii)设玩具悬停时其底面相对于喷口的高度为h，水从喷口喷出后到达玩具底面时的速度大小为v.对于Δt 时间内喷出的水，由能量守恒得1 2(Δm)v2＋(Δm)gh＝12(Δm)v20④在h高度处，Δt时间内喷射到玩具底面的水沿竖直方向的动量变化量的大小为Δp＝(Δm)v⑤设水对玩具的作用力的大小为F，根据动量定理有FΔt＝Δp⑥由于玩具在空中悬停，由力的平衡条件得F＝Mg⑦联立③④⑤⑥⑦式得h＝v202g －M2g2ρ2v20S2⑧2．【2016·北京卷】(1)动量定理可以表示为Δp＝FΔt，其中动量p和力F都是矢量．在运用动量定理处理二维问题时，可以在相互垂直的x、y两个方向上分别研究．例如，质量为m的小球斜射到木板上，入射的角度是θ，碰撞后弹出的角度也是θ，碰撞前后的速度大小都是v，如图1所示．碰撞过程中忽略小球所受重力．图1a．分别求出碰撞前后x、y方向小球的动量变化Δp x、Δp y；b．分析说明小球对木板的作用力的方向．(2)激光束可以看作是粒子流，其中的粒子以相同的动量沿光传播方向运动．激光照射到物体上，在发生反射、折射和吸收现象的同时，也会对物体产生作用．光镊效应就是一个实例，激光束可以像镊子一样抓住细胞等微小颗粒．一束激光经S点后被分成若干细光束，若不考虑光的反射和吸收，其中光束①和②穿过介质小球的光路如图1所示，图中O点是介质小球的球心，入射时光束①和②与SO的夹角均为θ，出射时光束均与SO平行．请在下面两种情况下，分析说明两光束因折射对小球产生的合力的方向．a．光束①和②强度相同；b．光束①比②的强度大.图1【答案】(1)a.0 2mv cos θb．沿y轴负方向(2)a.沿SO向左b．指向左上方【解析】(1)a.x方向：动量变化为Δp x＝mv sin θ－mv sin θ＝0y方向：动量变化为Δp y＝mv cos θ－(－mv cos θ)＝2mv cos θ方向沿y轴正方向．b．根据动量定理可知，木板对小球作用力的方向沿y轴正方向；根据牛顿第三定律可知，小球对木板作用力的方向沿y轴负方向．(2)a.仅考虑光的折射，设Δt时间内每束光穿过小球的粒子数为n，每个粒子动量的大小为p.这些粒子进入小球前的总动量为p1＝2np cos θ从小球出射时的总动量为p2＝2npp1、p2的方向均沿SO向右根据动量定理FΔt＝p2－p1＝2np(1－cos θ)>0可知，小球对这些粒子的作用力F的方向沿SO向右；根据牛顿第三定律，两光束对小球的合力的方向沿SO 向左．b．建立如图所示的Oxy直角坐标系．x方向：根据(2)a同理可知，两光束对小球的作用力沿x轴负方向．y方向：设Δt时间内，光束①穿过小球的粒子数为n1，光束②穿过小球的粒子数为n2，n1>n2.这些粒子进入小球前的总动量为p1y＝(n1－n2)p sin θ从小球出射时的总动量为p2y＝0根据动量定理：F yΔt＝p2y－p1y＝－(n1－n2)p sin θ可知，小球对这些粒子的作用力F y的方向沿y轴负方向，根据牛顿第三定律，两光束对小球的作用力沿y 轴正方向．所以两光束对小球的合力的方向指向左上方．3.【2016·江苏卷】C．【选修35】(2)已知光速为c，普朗克常数为h，则频率为ν的光子的动量为________．用该频率的光垂直照射平面镜，光被镜面全部垂直反射回去，则光子在反射前后动量改变量的大小为________．（2）【答案】h νc 2h νc【解析】因为光速c ＝λν，则λ＝c ν，所以光子的动量p ＝h λ＝h νc，由于动量是矢量，因此若以射向平面镜时光子的动量方向为正方向，即p 1＝h νc ，反射后p 2＝－h νc ，动量的变化量Δp ＝p 2－p 1＝－h νc －h νc＝－2h νc ，则光子在反射前后动量改变量的大小为2h νc. F2 动量守恒定律4．【2016·全国卷Ⅲ】【物理——选修35】(2)如图1所示，水平地面上有两个静止的小物块a 和b ，其连线与墙垂直；a 和b 相距l ，b 与墙之间也相距l ；a 的质量为m ，b 的质量为34m .两物块与地面间的动摩擦因数均相同，现使a 以初速度v 0向右滑动，此后a 与b 发生弹性碰撞，但b 没有与墙发生碰撞．重力加速度大小为g .求物块与地面间的动摩擦因数满足的条件．图1【答案】32v 20113gl ≤μ<v 22gl设在a 、b 碰撞后的瞬间，a 、b 的速度大小分别为v ′1、v ′2，由动量守恒和能量守恒有 mv 1＝mv ′1＋3m4v ′2 ④12mv 21＝12mv ′21＋12⎝ ⎛⎭⎪⎫3m 4v ′22 ⑤ 联立④⑤式解得v ′2＝87v 1 ⑥由题意，b 没有与墙发生碰撞，由功能关系可知12⎝ ⎛⎭⎪⎫3m 4v ′22≤μ3m4gl ⑦ 联立③⑥⑦式，可得 μ≥32v 2113gl⑧联立②⑧式，a 与b 发生碰撞、但b 没有与墙发生碰撞的条件 32v 20113gl ≤μ<v 22gl⑨ 5.【2016·全国卷Ⅱ】【物理——选修35】(2)如图1所示，光滑冰面上静止放置一表面光滑的斜面体，斜面体右侧一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰块均静止于冰面上．某时刻小孩将冰块以相对冰面3 m/s 的速度向斜面体推出，冰块平滑地滑上斜面体，在斜面体上上升的最大高度为h ＝0.3 m(h 小于斜面体的高度)．已知小孩与滑板的总质量为m 1＝30 kg ，冰块的质量为m 2＝10 kg ，小孩与滑板始终无相对运动．取重力加速度的大小g ＝10 m/s 2. (i)求斜面体的质量；(ii)通过计算判断，冰块与斜面体分离后能否追上小孩？图1【答案】(i)20 kg (ii)不能(ii)设小孩推出冰块后的速度为v 1，由动量守恒定律有m 1v 1＋m 2v 20＝0 ④代入数据得v 1＝1 m/s ⑤设冰块与斜面体分离后的速度分别为v 2和v 3，由动量守恒和机械能守恒定律有m 2v 20＝m 2v 2＋m 3v 3 ⑥12m 2v 220＝12m 2v 22＋12m 3v 23 ⑦ 联立③⑥⑦式并代入数据得v 2＝1 m/s ⑧由于冰块与斜面体分离后的速度与小孩推出冰块后的速度相同且处在后方，故冰块不能追上小孩． 6．【2016·天津卷】(1) 如图所示，方盒A 静止在光滑的水平面上，盒内有一小滑块B ，盒的质量是滑块的2倍，滑块与盒内水平面间的动摩擦因数为μ.若滑块以速度v 开始向左运动，与盒的左、右壁发生无机械能损失的碰撞，滑块在盒中来回运动多次，最终相对于盒静止，则此时盒的速度大小为________，滑块相对于盒运动的路程为________．图1【答案】v 3 v 23μg1．[2015·福建理综，30(2)，6分]如图，两滑块A 、B 在光滑水平面上沿同一直线相向运动，滑块A的质量为m ，速度大小为2v 0，方向向右，滑块B 的质量为2m ，速度大小为v 0，方向向左，两滑块发生弹性碰撞后的运动状态是( )A ．A 和B 都向左运动 B ．A 和B 都向右运动C ．A 静止，B 向右运动D ．A 向左运动，B 向右运动解析对A 、B 系统,由于发生弹性碰撞，故碰撞前后系统的动量守恒、机械能守恒，由于m ×2v 0－2mv 0＝0，故碰后A 、B 不可能同向运动或一个静止、另一个运动或两个都静止，而只能是A 、B 都反向运动，故D 正确．答案 D2．[2015·新课标全国Ⅱ,35(2)，10分](难度★★★★)两滑块a 、b 沿水平面上同一条直线运动，并发生碰撞；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t 变化的图象如图所示．求：(ⅰ)滑块a 、b 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．(ⅱ)由能量守恒定律得，两滑块因碰撞而损失的机械能为 ΔE ＝12m 1v 21＋12m 2v 22－12(m 1＋m 2)v 2⑥由图象可知，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W ＝12(m 1＋m 2)v 2⑦联立⑥⑦式，并代入题给数据得W ∶ΔE ＝1∶2⑧答案 (ⅰ)1∶8 (ⅱ)1∶23．[2015·山东理综，39(2)](难度★★★★)如图，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v 0，一段时间后A 与B 发生碰撞,碰后A 、B 分别以18v 0、34v 0的速度向右运动，B 再与C 发生碰撞,碰后B 、C 粘在一起向右运动．滑块A 、B 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B 、C 碰后瞬间共同速度的大小．解析设滑块质量为m ,A 与B 碰撞前A 的速度为v A ，由题意知，碰后A 的速度v A ′＝18v 0，B 的速度v B ＝34v 0，由动量守恒定律得 mv A ＝mv A ′＋mv B ①设碰撞前A 克服轨道阻力所做的功为W A ，由功能关系得W A ＝12mv 20－12mv 2A ②4．(2015·广东理综，36，18分)(难度★★★★)如图所示，一条带有圆轨道的长轨道水平固定，圆轨道竖直，底端分别与两侧的直轨道相切，半径R ＝0.5 m ，物块A 以v 0＝6 m/s 的速度滑入圆轨道，滑过最高点Q ，再沿圆轨道滑出后，与直轨上P 处静止的物块B 碰撞，碰后粘在一起运动，P 点左侧轨道光滑，右侧轨道呈粗糙段、光滑段交替排列，每段长度都为L ＝0.1 m ，物块与各粗糙段间的动摩擦因数都为μ＝0.1,A 、B 的质量均为m ＝1 kg(重力加速度g 取10 m/s 2；A 、B 视为质点，碰撞时间极短)．(1)求A 滑过Q 点时的速度大小v 和受到的弹力大小F ； (2)若碰后AB 最终停止在第k 个粗糙段上，求k 的数值；(3)求碰后AB 滑至第n 个(n ＜k )光滑段上的速度v n 与n 的关系式．解析 (1)从A →Q 由动能定理得－mg ·2R ＝12mv 2－12mv 20①解得v ＝4 m/s ＞gR ＝ 5 m/s② 在Q 点，由牛顿第二定律得F N ＋mg ＝m v 2R③解得F N ＝22 N④ (2)A 撞B ，由动量守恒得mv 0＝2mv ′⑤解得v ′＝v 02＝3 m/s⑥设粗糙段滑行距离为x ，则－μmgx ＝0－122mv ′2⑦解得x ＝4.5 m⑧ 所以k ＝x L＝45⑨5．(2015·天津理综，10，16分)(难度★★★)某快递公司分拣邮件的水平传输装置示意如图，皮带在电动机的带动下保持v ＝1 m/s 的恒定速度向右运动，现将一质量为m ＝2 kg 的邮件轻放在皮带上,邮件和皮带间的动摩擦因数μ＝0.5.设皮带足够长，取g ＝10 m/s 2，在邮件与皮带发生相对滑动的过程中，求(1)邮件滑动的时间t ； (2)邮件对地的位移大小x ；(3)邮件与皮带间的摩擦力对皮带做的功W .解析 (1)设邮件放到皮带上与皮带发生相对滑动过程中受到的滑动摩擦力为F f ，则F f ＝μmg ①取向右为正方向，对邮件应用动量定理，有F f t ＝mv －0②由①②式并代入数据得t ＝0.2 s③答案 (1)0.2 s (2)0.1 m (3)－2 J6．(2015·安徽理综，22，14分)(难度★★★)一质量为0.5 kg 的小物块放在水平地面上的A 点，距离A 点5 m 的位置B 处是一面墙，如图所示．物块以v 0＝9 m/s 的初速度从A 点沿AB 方向运动，在与墙壁碰撞前瞬间的速度为7 m/s ，碰后以6 m/s 的速度反向运动直至静止．g 取10 m/s 2.(1)求物块与地面间的动摩擦因数μ；(2)若碰撞时间为0.05 s ，求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小F ； (3)求物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功W . 解析 (1)对小物块从A 运动到B 处的过程中应用动能定理－μmgs ＝12mv 2－12mv 20①代入数值解得μ＝0.32②(2)取向右为正方向，碰后滑块速度v ′＝－6 m/s由动量定理得：F Δt ＝mv ′－mv ③ 解得：F ＝－130 N④其中“－”表示墙面对物块的平均力方向向左． (3)对物块反向运动过程中应用动能定理得－W ＝0－12mv ′2⑤解得W ＝9 J答案 (1)0.32 (2)130 N (3)9 J7．[2014·新课标全国Ⅰ,35(2)，9分](难度★★★)如图，质量分别为m A 、m B 的两个弹性小球A 、B 静止在地面上方，B 球距地面的高度h ＝0.8 m ，A 球在B 球的正上方．先将B 球释放，经过一段时间后再将A 球释放．当A 球下落t ＝0.3 s 时,刚好与B 球在地面上方的P 点处相碰，碰撞时间极短，碰后瞬间 A 球的速度恰为零.已知m B ＝3m A ，重力加速度大小g ＝10 m/s 2，忽略空气阻力及碰撞中的动能损失．求(1)B 球第一次到达地面时的速度； (2)P 点距离地面的高度．由于碰撞时间极短，重力的作用可以忽略，两球相碰前、后的动量守恒，总动能保持不变．规定向下的方向为正，有m A v 1＋m B v 2＝m B v 2′④12m A v 21＋12m B v 22＝12m B v 2′2⑤ 设B 球与地面相碰后的速度大小为v B ′，由运动学及碰撞的规律可得v B ′＝ v B ⑥ 设P 点距地面的高度为h ′，由运动学规律可得h ′＝v B ′2－v 222g⑦联立②③④⑤⑥⑦式，并代入已知条件可得h ′＝0.75 m⑧答案 (1)4 m/s (2)0.75 m4．[2016·全国Ⅲ，35(1)，5分]一静止的铝原子核 2713Al 俘获一速度为1.0×107m/s 的质子p 后，变为处于激发态的硅原子核 2814Si *.下列说法正确的是( ) A ．核反应方程为p ＋2713Al→2814Si *B ．核反应过程中系统动量守恒C ．核反应过程中系统能量不守恒D ．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和E ．硅原子核速度的数量级为105m/s ，方向与质子初速度的方向一致5．[2016·江苏物理，12C(1)]贝克勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用．下列属于放射性衰变的是( ) A.146C→147N ＋ 0－1e B.23592U ＋10n→13153I ＋9539Y ＋210n C.21H ＋31H→42He ＋10n D.42He ＋2713Al→3015P ＋10n3．A 一个放射性原子核自发地放出一个粒子变成新的原子核的过程是原子核的衰变，A 为原子核衰变，B 为重核的裂变，C 为轻核的聚变，D 为原子核的人工转变，A 正确．6．[2016·全国Ⅱ，35(1)，5分]在下列描述核过程的方程中，属于α衰变的是________，属于β衰变的是________，属于裂变的是________，属于聚变的是________．(填正确答案标号) A.146C→147N ＋ 0－1e B.3215P→3216S ＋ 0－1e C.23892U→23490Th ＋42He D.147N ＋42He→178O ＋11HE.235 92U ＋10n→140 54Xe ＋9438Sr ＋210n F.31H ＋21H→42He ＋10n【解析】 α衰变是一种放射性衰变，α粒子(42He)会从原子核中射出，C 项符合要求．β衰变是指自原子核内自发地放出一个电子( 0－1e)，同时原子序数加1的过程，A 、B 两项符合要求．裂变是指一些质量非常大的原子核，像铀、钍和钚等在吸收一个中子后分裂成两个或更多质量较小的原子核，同时放出两个或三个中子和很大能量的过程，只有E 项符合要求．聚变是指由两个轻原子核(一般是氘和氚)结合成较重原子(如氦)并放出大量能量的过程，F 项符合要求．【答案】 C AB E F7．[2016·江苏物理，12C(3)]几种金属的逸出功W 0见下表：由一束可见光照射上述金属的表面，请通过计算说明哪些能发生光电效应．已知该可见光的波长的范围为4.0×10－7～7.6×10－7m ，普朗克常数h ＝6.63×10－34 J·s.【解析】可见光中波长最短的光子的能量最大，能量E ＝hc λ＝6.63×10－34×3×1084.0×10－7＝4.97×10－19J ．逸出功小于或等于该能量的金属会发生光电效应，查表可知为钠、钾、铷.1．(2015·重庆理综，1，6分)(难度★★)图中曲线a 、b 、c 、d 为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里．以下判断可能正确的是( )A ．a 、b 为β粒子的径迹B ．a 、b 为γ粒子的径迹C ．c 、d 为α粒子的径迹D ．c 、d 为β粒子的径迹答案 D2．[2015·海南单科，17(1)，4分](难度★★★)氢原子基态的能量为E 1＝－13.6 eV. 大量氢原子处于某一激发态．由这些氢原子可能发出的所有的光子中，频率最大的光子能量为－0.96E 1，频率最小的光子的能量为______eV(保留2位有效数字)，这些光子可具有________种不同的频率．解析频率最大的光子能量为－0.96E 1，即E n －E 1＝－0.96E 1，则E n ＝E 1－0.96E 1＝(－13.6 eV)－0.96×(－13.6 eV)＝0.54 eV ，即n ＝5，从n ＝5能级开始跃迁,这些光子能发出的频率数n ＝5×（5－1）2＝10种．频率最小的光子是从n ＝5能级跃迁到n ＝4能级，其能量为E min ＝－0.54 eV －(－0.85 eV)＝ 0.31 eV.答案 0.31 eV 103．(2015·广东理综,18，6分)(难度★★)(多选)科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：X ＋Y→42He ＋31H ＋4.9 MeV 和21H ＋31H→42He ＋X ＋17.6 MeV ，下列表述正确的有( ) A ．X 是中子B ．Y 的质子数是3，中子数是6C ．两个核反应都没有质量亏损D ．氘和氚的核反应是核聚变反应解析根据核反应中质量数和电荷数守恒，可知X 是10X ，所以为中子，A 正确；Y 应为63Y,所以Y 的质子数为3，核子数为6，中子数为3，B 错误；两核反应均有能量释放，根据爱因斯坦质能方程，两核反应都有质量亏损，C 错误；由聚变反应概念知，D 正确．答案 AD4．(2015·天津理综,1，6分)(难度★★)物理学重视逻辑，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上．下列说法正确的是( ) A ．天然放射现象说明原子核内部是有结构的 B ．电子的发现使人们认识到原子具有核式结构 C ．α粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的D ．密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的答案 A。

2017年高考物理热点+题型全突破动量守恒高考真题与2017最新高三名校模拟精选

【高考真题】1. （2016天津理综）如图所示，方盒A静止在光滑的水平面上，盒内有一小滑块B，盒的质量是滑块的2倍，滑块与盒内水平面间的动摩擦因数为μ。

若滑块以速度v开始向左运动，与盒的左右壁发生无机械能损失的碰撞。

滑块在盒中来回运动多次，最终相对于盒静止，则此时盒的速度大小为，滑块相对于盒运动的路程为。

【答案】（1）v/3（3分）23vg（3分）2.（2015北京）“蹦极”运动中，长弹性绳的一端固定，另一端绑在人身上，人从几十米高处跳下。

将蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动。

从绳恰好伸直，到人第一次下降至最低点的过程中，下列分析正确的是A.绳对人的冲量始终向上，人的动量先增大后减小B.绳对人的拉力始终做负功，人的动能一直减小C.绳恰好伸直时，绳的弹性势能为零，人的动能最大D.人在最低点时，绳对人的拉力等于人所受的重力【答案】A【解析】从绳恰好伸直，到人第一次下降至最低点的过程中，绳对人的作用力方向始终向上，绳对人的冲量始终向上，绳对人的作用力做负功。

人的速度先增大后减小，人的动量先增大后减小，人的动能先增大后减小，选项A正确BC错误。

人在最低点时，绳对人的拉力大于人所受的重力，人的加速度向上，选项D错误。

3．（2015上海）一颗子弹以水平速度v0穿透一块在光滑水平面上迎面滑来的木块后，二者运动方向均不变。

设子弹与木块间相互作用力恒定，木块最后速度为v，则（A）v0越大，v越大（B）v0越小，v越大（C）子弹质量越大，v越大（D）木块质量越小，v越大【答案】AC4.（2015福建）如图，两滑块A、B在光滑水平面上沿同一直线相向运动，滑块A的质量为m，速度大小为2v o，方向向右，滑块B的质量为2m，速度大小为v0，方向向左，两滑块发生弹性碰撞后的运动状态是____________。

(填选项前的字母)A. A和B都向左运动B. A和B都向右运动C. A静止，B向右运动D. A向左运动，B向右运动【答案】D【解析】由于系统总动量为零，根据动量守恒定律，两滑块发生弹性碰撞后总动量仍然应为零，速度且不能为零，所以碰撞后的运动状态是A向左运动，B向右运动，选项D正确。

2017版《大高考》高考物理总复习-精品课件-专题十六-碰撞与动量守恒

(5) 物体所受合外力的冲量的方向与物体末动量的方向相同。
(
)
(6)物体所受的合外力的冲量方向与物体动量变化的方向是一致的。 ( )
高考AB卷学法大视野
(7)物体相互作用时动量守恒，但机械能不一定守恒。 (
)
(8)若在光滑水平面上的两球相向运动，碰后均变为静止，则两球碰前的动量大小一定相同。( 答案 (1)× (2)× (3)× (4)× ) (5)× (6)√ (7)√ (8)√
高考AB卷学法大视野
(1)当m1＝m2时，v1＝0，v2＝v0(质量相等，交换速度)。
(2)当m1＞m2时，v1＞0，v2＞0，且v2＞v1(大碰小，一起跑)。 (3)当m1＜m2时，v1＜0，v2＞0(小碰大，要反弹)。 (4) 当 m1≫m2 时， v1 ＝ v0 ， v2 ＝ 2v0( 极大碰极小，大不变，小加倍 )。
高考AB卷学法大视野
解析
(1) 对甲、乙碰撞过程动量守恒，设向左为正方向，有：
m乙v乙＝m甲v甲′＋m乙v乙′，代入数据得：v乙′＝2 m/s (2)小物体m在乙上滑动至有共同速度 v，对小物体与乙车运用动量守恒定律得：m乙v乙′＝(m＋m乙)v v＝1.6 m/s
对小物体应用动量定理：I合＝ΔP＝mv
学法大视野
动量守恒定律的简单应用【解题方略】动量守恒定律的表达式
(1)p＝p′，即系统相互作用前的总动量p和相互作用后的总动量p′
大小相等，方向相同。 பைடு நூலகம்2)Δp＝p′－p＝0，即系统总动量的增量为零。 (3)Δp1 ＝－ Δp2 ，即相互作用的系统内的两部分物体，其中一部分动量的增加量等于另一部分动量的减少量。
2.使用动量定理的注意事项

高考物理(深化复习+命题热点提分)专题16 碰撞与动量守恒近代物理初步

专题16 碰撞与动量守恒近代物理初步1.卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是( )答案 D解析实验结果是：离金原子核远的α粒子偏转角度小，离金原子核近的α粒子偏转角度大，正对金原子核的α粒子被返回，故A、B、C错误，D正确.2.(多选)有关原子结构，下列说法正确的是( )A.玻尔原子模型能很好地解释氢原子光谱B.卢瑟福核式结构模型可以很好地解释原子的稳定性C.玻尔提出的原子模型，否定了卢瑟福的原子核式结构学说D.卢瑟福的α粒子散射实验否定了汤姆孙关于原子结构的“枣糕模型”答案AD3.(多选)氢原子能级图如图1所示，当氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，辐射出的光的波长为656nm.以下判断正确的是( )图1A.氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级时，辐射出的光的波长大于656nmB.用波长为325nm的光照射，可使氢原子从n＝1能级跃迁到n＝2能级C.一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线D.用波长为633nm的光照射，不能使氢原子从n＝2能级跃迁到n＝3能级答案CD4.(多选)如图2是氢原子的能级图，一群氢原子处于n＝3能级，下列说法中正确的是( )图2A.这群氢原子跃迁时能够发出3种不同频率的波B.这群氢原子发出的光子中，能量最大为10.2eVC.从n＝3能级跃迁到n＝2能级时发出的光波长最长D.这群氢原子能够吸收任意光子的能量而向更高能级跃迁答案AC解析根据C23＝3知，这群氢原子能够发出3种不同频率的光子.故A正确.由n＝3能级跃迁到n＝1能级，辐射的光子能量最大，ΔE＝13.6eV－1.51eV＝12.09eV.故B错误.从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射的光子能量最小，频率最小，则波长最长，故C正确.一群处于n＝3的氢原子发生跃迁，吸收的能量必须等于两能级的能级差，故D错误.5.下列说法正确的是( )A.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应B.23892U→23490Th＋42He是核裂变反应方程C.一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子放出光子，能量增加D.将放射性元素的温度降低，它的半衰期会发生改变答案 A解析太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应，故A正确；23892U→23490Th＋42He是α衰变.故B错误.一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子放出光子，能量减小少.故C错误.元素的半衰期由原子核内部因素决定，与所处的化学状态以及物理环境无关.故D错误.6.(多选)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有( )A.23892U→23490Th＋42He是α衰变B.147N＋42H→178O＋11H是β衰变C.21H＋31H→42He＋10n是轻核聚变D.8234Se→8236Kr＋20－1e是重核裂变答案AC解析A中由于有α粒子放出，故为α衰变，选项A正确；B是原子核的人工转变方程，选项B错误；C 是轻核聚变方程，选项C正确；D中放射出电子，是β衰变方程，选项D错误.7.(多选)以下说法正确的是( )A.当氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级时，要吸收光子B.蓝光照射到某金属板表面时能够产生光电效应，则换用强度较低的紫光照射也可发生C.原子序数大于83的原子核都具有放射性D.核反应：23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋a X中X为中子，a＝3答案BCD解析氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级时，要放出光子，A错；紫光的频率比蓝光大，因此蓝光照射到某金属板表面时能够产生光电效应，紫光也可以，B对；原子序数大于83的原子核都具有放射性，C对，根据核电荷数和质量数守恒可知D正确，所以本题选择B、C、D.8.下列说法正确的是( )A.采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期B.由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子C.从高空对地面进行遥感摄影是利用紫外线良好的穿透能力D.原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量答案 B9.质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3.当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c表示真空中的光速)( )A.(m1＋m2－m3)cB.(m1－m2－m3)cC.(m1＋m2－m3)c2D.(m1－m2－m3)c2答案 C解析由质能方程ΔE＝Δmc2，其中Δm＝m1＋m2－m3，可得ΔE＝(m1＋m2－m3)c2，选项C正确.10.(多选)光电效应的实验结论是：对于某种金属( )A.无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B.无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应C.超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小D.超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大答案 AD解析每种金属都有它的极限频率νc ，只有入射光子的频率大于等于极限频率νc 时，才会发生光电效应，且入射光的强度越大则产生的光子数越多，光电流越强；由光电效应方程E k ＝h ν－W 0＝h ν－h νc ，可知入射光子的频率越大，产生的光电子的最大初动能也越大，与入射光的强度无关，所以A 、D 正确.11.(多选)在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是( ) A.增大入射光的强度，光电流增大 B.减小入射光的强度，光电效应现象消失C.改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应D.改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大答案 AD12.对爱因斯坦光电效应方程E k ＝h ν－W 0，下面的理解正确的是( ) A.用相同频率的光照射同一金属，逸出的所有光电子都具有相同的初动能E k B.遏止电压与逸出功的关系是U c e ＝W 0C.逸出功W 0和极限频率νc 之间满足关系式W 0＝h νcD.光电子的最大初动能和入射光的频率成正比答案 C解析用相同频率的光照射同一金属，逸出的光电子的最大初动能E km 都相同，选项A 错误；U c e ＝12mv 2m ，选项B 错误；逸出功W 0和极限频率νc 之间满足关系式W 0＝h νc ，选项C 正确；光电子的最大初动能和入射光的频率满足12mv 2m ＝h ν－W 0，故光电子的最大初动能和入射光的频率不是正比关系，选项D 错误.13.如图3所示，已知用光子能量为2.82eV 的紫光照射光电管中的金属涂层时，毫安表的指针发生了偏转，若将电路中的滑动变阻器的滑片P 向右移动到某一位置时，毫安表的读数恰好减小到零，电压表读数为1V ，则该金属涂层的逸出功约为( )图3A.2.9×10－19JB.6.1×10－19JC.1.6×10－19JD.4.5×10－19J答案 A14.(多选)下列说法中正确的是( )A.α粒子散射实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据B.光电效应和康普顿效应深入揭示了光的粒子性，前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有能量外还具有动量C.放射性元素的衰变快慢不受外界温度、压强的影响，但如果以单质形式存在，其衰变要比以化合物形式存在快D.正负电子对湮灭技术是一项较新的核物理技术.一对正负电子对湮灭后生成光子的事实说明质量守恒定律是有适用范围的答案AB解析α粒子散射实验否定了汤姆孙的枣糕模型，从而以此为依据使卢瑟福建立了原子核式结构模型，选项A对.光电效应表明光的粒子性证明光子具有能量，康普顿效应就是用光子碰撞过程动量守恒和能量守恒来解释光现象，选项B对.放射性元素的衰变快慢不受外界温度、压强的影响，不论以单质形式还是化合物形式衰变快慢都一样，选项C错.一对正负电子对湮灭后生成光子伴随着质量亏损，但是并不能否定质量守恒定律，因为损失的质量以能量的形式存在于光子中，选项D错.15．(1)氢原子的能级图如图所示．有一群处于n＝4能级的氢原子，若原子从n＝4向n＝2跃迁时所发出的光正好使某种金属产生光电效应，则：①这群氢原子发出的光中共有________种频率的光能使该金属产生光电效应；②从n＝4向n＝1跃迁时发出的光照射该金属，所产生的光电子的最大初动能为________eV.(2)如图所示，质量为2m的小滑块P和质量为m的小滑块Q都可看做质点，与轻质弹簧相连的Q静止在光滑水平面上．P以某一初速度v向Q运动并与弹簧发生碰撞，求：①弹簧的弹性势能最大时，P 、Q 的速度大小； ②弹簧的最大弹性势能．解析：(1)①n ＝4向n ＝2跃迁时所发出的光正好使某种金属产生光电效应，E 4－E 2＝2.55 eV ，所以该金属逸出功W 0＝2.55 eV.氢原子跃迁时，共发出6种频率的光，光子能量分别为E 2－E 1＝10.2 eV ，E 3－E 1＝12.09 eV ，E 4－E 1＝12.75 eV ，E 4－E 3＝0.66 eV ，E 4－E 2＝2.55 eV ，E 3－E 2＝1.89 eV ，其中大于或等于2.55 eV 的有4种．②n ＝4向n ＝1跃迁时发出的光子能量为12.75 eV ，根据光电效应方程h ν＝E k ＋W 0，可得E k ＝10.2 eV.答案：(1)①4 ②10.2 (2)①均为23v ②13mv 216．(1)以下有关近代物理内容的若干叙述正确的是________．A ．紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大B ．比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定C ．重核裂变过程中反应前后核的总质量增大，轻核聚变过程中核的总质量减少D ．根据玻尔理论，一个氢原子由n ＝4能级跃迁到较低能级时，最多能释放3种不同频率的光子E ．14C 是放射性同位素，能够自发地进行β衰变，在考古中可利用14C 的含量测定古生物年代(2)如图所示，在光滑的水平面上有两个物块A 、B ，质量分别为m A ＝3 kg ，m B ＝6 kg ，它们之间由一根不可伸长的轻绳相连，开始时绳子完全松弛，两物块紧靠在一起．现用3 N 的水平恒力F 拉B ，使B 先运动，当轻绳瞬间绷直后再拉A 、B 共同前进，在B 总共前进0.75 m 时，两物块共同向前运动的速度为23m/s ，求连接两物块的绳长L .(2)当B 前进距离L 时，由动能定理FL ＝12m B v 2B ，得v B ＝2FLm B，此后A 、B 以共同速度运动，由动量守恒m B v B ＝(m A ＋m B )v AB ，然后A 、B 一起匀加速运动，由牛顿第二定律和运动学公式，可得：v ′2AB －v 2AB ＝2Fm A ＋m Bx ，x ＝0.75－L ，解得：L ＝0.25 m.答案：(1)BDE (2)0.25 m17．如图所示，在光滑的水平面上放置一个质量为2m 的木板B ，B 的左端放置一个质量为m 的物块A ，已知A 、B 之间的动摩擦因数为μ，现有质量为m 的小球以水平速度v 0飞来与A 物块碰撞后立即粘住，在整个运动过程中物块A 始终未滑离木板B ，且物块A 和小球均可视为质点(重力加速度g )．求：(1)物块A 相对B 静止后的速度大小； (2)板B 至少多长．答案 (1)0.25v 0 (2)v 2016μg解析小球与A 碰撞过程中动量守恒，三者组成的系统动量也守恒，结合动量守恒定律求出物块A 相对B 静止后的速度大小．对子弹和A 共速后到三种共速的过程，运用能量守恒定律求出木板的至少长度．设小球和物体A 碰撞后二者的速度为v 1，三者相对静止后速度为v 2，规定向右为正方向，根据动量守恒，得mv 0＝2mv 1①2mv 1＝4mv 2②联立①②得，v 2＝0.25v 0.当A 在木板B 上滑动时，系统的动能转化为摩擦热，设木板B 的长度为L ，假设A 刚好滑到B 的右端时共速，则由能量守恒，得12·2mv 21－12·4mv 22＝μ2mgL ③ 联立①②③式，得L ＝v 2016μg18.如图所示，质量为m 的由绝缘材料制成的球与质量为M ＝19m 的金属球并排悬挂，摆长相同，均为l .现将绝缘球拉至与竖直方向成θ＝60°的位置自由释放，摆至最低点与金属球发生弹性碰撞．在平衡位置附近存在垂直于纸面的磁场，已知由于磁场的阻尼作用，金属球总能在下一次碰撞前停在最低点处，重力加速度为g .求：(1)第一次碰撞前绝缘球的速度v 0； (2)第一次碰撞后绝缘球的速度v 1；(3)经过几次碰撞后绝缘球偏离竖直方向的最大角度将小于37°.(你可能用到的数学知识：sin37°＝0.6，cos37°＝0.8,0.812＝0.656,0.813＝0.531,0.814＝0.430,0.815＝0.349,0.816＝0.282)答案 (1)gl ；(2)910gl ，方向水平向右；(3)37°解析 (1)绝缘球下摆过程机械能守恒，由机械能守恒定律，得mgl (1－cos θ)＝12mv 20①解得v 0＝2gl－cos θ＝gl(2)两球碰撞过程动量守恒，以绝缘球的初速度方向为正方向，由动量守恒定律，得mv 0＝mv 1＋Mv M ②由机械能守恒定律，得12mv 20＝12mv 21＋12Mv 2M ③联立②③解得v 1＝m －M m ＋M v 0＝－910v 0＝－910gl ，负号表示方向与碰撞前方向相反，向右；根据上面数学知识：0.814＝0.430,0.815＝0.349，因此，经过5次碰撞后θ将小于37°19．如图所示，A 、B 两木块靠在一起放在光滑的水平面上，A 、B 的质量分别为m A ＝2.0 kg 、m B ＝1.5 kg.一个质量为m C ＝0.5 kg 的小铁块C 以v 0＝8 m/s 的速度滑到木块A 上，离开木块A 后最终与木块B 一起匀速运动．若木块A 在铁块C 滑离后的速度为v A ＝0.8 m/s ，铁块C 与木块A 、B 间存在摩擦．求：(1)铁块C 在滑离A 时的速度； (2)摩擦力对B 做的功．答案 (1)2.4 m/s (2)0.6 J解析 (1)铁块C 在滑离A 的过程中，A 、B 、C 系统动量守恒，以C 的初速度方向为正方向，由动量守恒定律，得m C v 0＝(m A ＋m B )v A ＋m C v C代入数据解得v C ＝2.4 m/s(2)选择BC 为研究对象，设铁块C 与木块B 一起匀速运动时速度为v ，摩擦力对B 做的功为W f ，由动量守恒，有m B v A ＋m C v C ＝(m B ＋m C )v 由动能定理，得W f ＝12m B v 2－12m B v 2A代入数据解得W f ＝0.6 J.20.(1)某光电管的阴极K 用截止频率为ν0的金属钠制成，光电管阳极A 和阴极K 之间的正向电压为U ，普朗克常量为h ，电子的电荷量为e .用频率为ν的紫外线照射阴极，有光电子逸出，光电子到达阳极的最大动能是________；若在光电管阳极A 和阴极K 之间加反向电压，要使光电子都不能到达阳极，反向电压至少为________．(2)1928年，德国物理学家玻特用α粒子(42He)轰击轻金属铍(94Be)时，发现有一种贯穿能力很强的中性射线．查德威克对该粒子进行研究，进而发现了新的粒子——中子． ①写出α粒子轰击轻金属铍的核反应方程；②若中子以速度v 0再与一质量为m N 的静止氮核发生碰撞，测得中子反向弹回的速率为v 1，氮核碰后的速率为v 2，则中子的质量m 等于多少？解析：(1)根据爱因斯坦光电效应方程和动能定理可知eU ＝E km －(h ν－h ν0)，即E km ＝eU ＋h ν－h ν0；在光电管阳极A 和阴极K 之间加反向电压，要使光电子都不能到达阳极，反向电压至少为U ＝h ν－h ν0e.21.(1)人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数有如图所示的关系．下列关于原子结构和核反应的说法正确的是________．A．由图可知，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损，要吸收能量B．由图可知，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能C．已知原子核A裂变成原子核B和C时放出的γ射线能使某金属板逸出光电子，若增加γ射线强度，则逸出光电子的最大初动能增大D．在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度E．在核反应堆的外面修建很厚的水泥层能防止放射线和放射性物质的泄漏(2)质量分别为m1＝1 kg，m2＝3 kg的小车A和B静止在水平面上，小车A的右端水平连接一根轻弹簧，小车B以水平向左的初速度v0向A驶来，与轻弹簧相碰之后，小车A获得的最大速度为v＝6 m/s，如果不计摩擦，也不计相互作用过程中机械能损失，求：①小车B的初速度v0；②A和B相互作用过程中，弹簧获得的最大弹性势能．(2)①由题意可得，当A、B相互作用弹簧恢复到原长时A的速度达到最大，设此时B的速度为v2，由动量守恒定律可得：m2v0＝m1v＋m2v2相互作用前后系统的总动能不变：1 2m2v20＝12m1v2＋12m2v22解得：v0＝4 m/s.②第一次弹簧压缩到最短时，弹簧的弹性势能最大，设此时A、B有相同的速度v′，根据动量守恒定律有：m2v0＝(m1＋m2)v′此时弹簧的弹性势能最大，等于系统动能的减少量：ΔE ＝12m 2v 20－12(m 1＋m 2)v ′2 解得ΔE ＝6 J.答案：(1)BDE (2)①4 m/s ②6 J22．(1)下列关于近代物理知识的描述中，正确的是________．A ．当用蓝色光照射某金属表面时有电子逸出，则改用紫光照射也一定会有电子逸出B ．处于n ＝3能级状态的大量氢原子自发跃迁时，能发出3种频率的光子C ．衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的D ．在14 7N ＋42He→178O ＋X 核反应中，X 是质子，这个反应过程叫α衰变E ．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定(2)如图所示，半径为R 的四分之三光滑圆轨道竖直放置，CB 是竖直直径，A 点与圆心等高，有小球b 静止在轨道底部，小球a 自轨道上方某一高度处由静止释放，自A 点与轨道相切进入竖直圆轨道，a 、b 小球直径相等、质量之比为3∶1，两小球在轨道底部发生弹性正碰后小球b 经过C 点水平抛出落在离C 点水平距离为22R 的地面上，重力加速度为g ，小球均可视为质点．求：①小球b 碰后瞬间的速度大小；②小球a 碰后在轨道中能上升的最大高度．(2)①b 小球从C 点抛出做平抛运动，有12gt 2＝2R 解得t ＝4Rg小球b 做平抛运动的水平位移x ＝v C t ＝22R解得v C ＝2gR根据机械能守恒有12m b v 2B ＝12m b v 2C ＋2m b gR 可知小球b 在碰后瞬间的速度v B ＝6gR .②a 、b 两小球相碰，由动量守恒得：m a v a ＝m a v a ′＋m b v Ba 、b 两小球发生弹性碰撞，由机械能守恒得：12m a v 2a ＝12m a v ′2a ＋12mb v 2B 又m a ＝3m b解得：v a ＝23v B ，v a ′＝12v a ＝13v B 可得：v a ′＝6gR 3，小球a 在轨道内运动，不能到达圆心高度，所以小球a 不会脱离轨道，只能在轨道内来回滚动，根据机械能守恒可得12m a v ′2a ＝m a gh 解得h ＝R3. 答案：(1)ABE (2)①6gR ②13R 23．(1)在下列叙述中，正确的是________．A ．光电效应现象说明光具有粒子性B ．重核裂变和轻核聚变都会产生质量亏损C ．玛丽·居里最早发现了天然放射现象D ．若黄光照射某金属能发生光电效应，用紫光照射该金属一定能发生光电效应E ．根据玻尔理论，氢原子从高能态跃迁到低能态时，原子向外释放光子，原子电势能和核外电子的动能均减小(2)如图所示，光滑的杆MN 水平固定，物块A 穿在杆上，可沿杆无摩擦滑动，A 通过长度为L 的轻质细绳与物块B 相连，A 、B 质量均为m 且可视为质点．一质量也为m 的子弹水平射入物块B 后未穿出，若杆足够长，此后运动过程中绳子偏离竖直方向的最大夹角为60°.求子弹刚要射入物块B 时的速度大小．解析：(1)光电效应现象是光具有粒子性的重要证据，A 正确；重核裂变和轻核聚变都是放出能量的，都有质量亏损，B 正确；贝克勒尔最早发现天然放射现象，C 错误；紫光频率大于黄光频率，故D 正确；氢原子从高能态向低能态跃迁，原子电势能减小，电子动能增大，E 错误．(2)子弹射入物块B 的过程，子弹和物块B 组成的系统水平方向动量守恒，则mv 0＝2mv 1子弹开始射入物块B 到绳子偏离竖直方向夹角最大的过程，系统水平方向动量守恒mv 0＝3mv 2据能量关系可得：2mgL (1－cos 60°)＝12×2mv 21－12×3mv 22 解得：v 0＝23gL .答案：(1)ABD (2)23gL24.静止的原子核X ，自发发生反应X→Y＋Z ，分裂成运动的新核Y 和Z ，同时产生一对彼此向相反方向运动的光子，光子的能量均为E .已知X 、Y 、Z 的质量分别为m 1、m 2、m 3，真空中的光速为c ，求：(1)反应放出的核能ΔE ；(2)新核Y 的动能E kY .解析 (1)由题知，质量亏损Δm ＝m 1－m 2－m 3由爱因斯坦质能方程：ΔE ＝Δmc 2，得：释放的核能ΔE ＝(m 1－m 2－m 3)c 2答案 (1)(m 1－m 2－m 3)c 2(2)m 3m 2＋m 3[(m 1－m 2－m 3)c 2－2E ]。

2017年高考物理新题型揭秘专题01碰撞与动量守恒之单项

新题型一碰撞与动量守恒之单项选择题样题展示高空作业须系安全带。

如果质量为m的高空作业人员不慎跌落，从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为h（可视为自由落体运动）。

此后经历时间t安全带达到最大伸长，若在此过程中该作用力始终竖直向上，则该段时间安全带对人的平均作用力大小为A．2m ghmgt+ B．2m ghmgt- C．m ghmgt+ D．m ghmgt-【参考答案】A【试题分析】人下落h高度为自由落体运动，由运动学公式22v gh=，可知2v gh=；缓冲过程（取向上为正）由动量定理得()0()F mg t mv-=--，解得2m ghF mgt=+，故选A。

名师解读内容可能的分值可能的题型碰撞及动量守恒修订前10分选考–计算题修订后6分必考–四选一1．碰撞及动量守恒在选修3–5中虽然占用的篇幅不是很多，但是却是高考的热点，从2012年2016年这几年的时间，在选考的三个部分中，必有一道关于碰撞及动量守恒的题，而且分值相对也较高，一般为10分。

2．2016年新出了2017年的考试大纲和考试说明，将选修3–5的内容调整为必考内容，这种调整，更加说明了碰撞及能量守恒的重要性。

3．2017年是考试改革的第一年，但是从往年选考的内容来看，碰撞和守恒在今年肯定会考，但是其考查形式可能就比较多样，比如可能将碰撞及动量守恒的知识以四选一的单项选择题的形式进行考查。

通关演练1．从高处跳到低处时，为了安全，一般都是让脚尖着地，这样做是为了A．减小冲量B．减小动量的变化量C ．增大与地面的冲击时间，从而减小冲力D ．增大人对地面的压强，起到安全作用2．如图所示，质量为M 的人在远离任何星体的太空中，与他旁边的飞船相对静止。

由于没有力的作用，他与飞船总保持相对静止的状态。

这个人手中拿着一个质量为m 的小物体，他以相对飞船为v 的速度把小物体抛出，在抛出物体后他相对飞船的速度大小为A ．v M mB ．v m MC ．v m m M + D ．v mM m+ 3．一位质量为m 的运动员从下蹲状态向上跳起，经t ∆时间，身体伸直并刚好离开地面，速度为v ，在此过程中，下列说法正确的是A ．地面对他的冲量为mv mg t +∆，地面对他做的功为212mv B ．地面对他的冲量为mv mg t -∆，地面对他做的功为零 C ．地面对他的冲量为mv ，地面对他做的功为212mv D ．地面对他的冲量为mv mg t +∆，地面对他做的功为零4．如图所示，弹簧的一端固定在竖直墙上，质量为M 的光滑弧形槽静止在光滑水平面上，底部与水平面平滑连接，一个质量为m （m <M ）的小球从槽高h 处开始自由下滑，下列说法正确的是A ．在以后的运动过程中，小球和槽的水平方向动量始终守恒B ．在下滑过程中小球和槽之间的相互作用力始终不做功C ．全过程小球和槽、弹簧所组成的系统机械能守恒，且水平方向动量守恒D ．被弹簧反弹后，小球和槽的机械能守恒，但小球不能回到槽高h 处5．如图所示，甲、乙两车用轻弹簧相连静止在光滑的水平面上，现在同时对甲、乙两车施加等大反向的水平恒力F 1、F 2，使甲、乙同时由静止开始运动，在整个过程中，对甲、乙两车及弹簧组成的系统（假定整个过程中弹簧均在弹性限度内），正确的说法是A ．系统受到外力作用，系统的总动量不断增大B ．弹簧伸长到最长时，系统的机械能最大C ．恒力对系统一直做正功，系统的机械能不断增大D ．两物体的速度减少为零时，弹簧的弹力大小等于外力F 1、F 2的大小6．一枚火箭搭载着卫星以速率v 0进入太空预定位置，由控制系统使箭体与卫星分离。

2017年高考物理新题型揭秘专题02碰撞与动量守恒之多项选择题20170524216

新题型二碰撞与动量守恒之多项选择题样题展示A、B两物体在光滑水平面上沿同一直线运动，图示发生碰撞前后的v–t图线，由图线可以判断A．A、B的质量比为3:2B．A、B作用前后总动量守恒C．A、B作用前后总动量不守恒D．A、B作用前后总动能不变分，在作为选考内容的时候，可能会存在多个解的问题。

通关演练1．如图所示，将质量为M1、半径为R且内壁光滑的半圆槽置于光滑水平面上，左侧靠墙角，右侧靠一质量为M2的物块。

今让一质量为m的小球自左侧槽口A的正上方h高处从静止开始落下，与圆弧槽相切自A 点进入槽内，则以下结论中正确的是A．小球在槽内运动的全过程中，小球与半圆槽在水平方向动量守恒B．小球在槽内运动的全过程中，小球与半圆槽在水平方向动量不守恒C．小球在槽内运动的全过程中，小球、半圆槽和物块组成的系统动量不守恒D．若小球能从C点离开半圆槽，则其一定会做竖直上抛运动2．矩形滑块由不同的材料上、下两层粘在一起组成，放在光滑的水平面上，子弹水平射向滑块，若射击上层，子弹刚好不穿出，若射击下层，子弹刚好完全嵌入，如图所示，从子弹击中滑块到与滑块相对静止过程中，下列说法正确的是A．两次子弹对滑块做的功一样多B．子弹嵌入上层过程中对滑块做的功多C．两次滑块所受的水平方向的冲量一样大D．两次子弹击中木块过程中系统产生的热量一样多3．如图所示，倾角为θ的固定斜面足够长，一质量为m上表面光滑的足够长的长方形木板A正以速度v0沿斜面匀速下滑，某时刻将质量为2m的小滑块B无初速度地放在木板A上，则滑块与木板都在滑动的过程中A ．木板A 的加速度大小为3g sin θB ．木板A 的加速度大小为零C ．A 、B 组成的系统所受合外力的冲量一定为零D ．木板A 的动量为时，小滑块B 的动量为 4．一粒钢珠从静止状态开始自由下落，然后陷人泥潭中。

若把在空中下落的过程称为过程Ⅰ，进人泥潭直到停止的过程称为过程Ⅱ，则A ．过程I 中钢珠的动量的改变量等于重力的冲量B ．过程Ⅱ中阻力的冲量的大小等于过程I 中重力的冲量的大小C ．I 、Ⅱ两个过程中合外力的总冲量等于零D ．过程Ⅱ中钢珠的动量的改变量等于零5．质量为m 的小车中挂有一个单摆，摆球的质量为m 0，小车和单摆以恒定的速度v 0沿水平地面运动，与位于正对面的质量为m 1的静止木块发生碰撞，碰撞时间极短，在此过程中，下列哪些说法是可能发生的A ．小车、木块、摆球的速度都发生变化，分别为v 1、v 2和v 3，且满足：()302110v m v m mv v m m ++=+B ．摆球的速度不变，小车和木块的速度为v 1、v 2，且满足：2110v m mv mv +=C ．摆球的速度不变，小车和木块的速度都为v ，且满足：()110v m m mv +=D ．小车和摆球的速度都变为v 1，木块的速度变为v 2，且满足：()211001)(v m v m m v m m ++=+ 6．质量为M 、内壁间距为L 的箱子静止于光滑的水平面上，箱子中间有一质量为m 的小物块，小物块与箱子底板间的动摩擦因数为μ。

2017年高考物理新题型揭秘专题03碰撞与动量守恒之实验题20170524217

新题型三碰撞与动量守恒之实验题样题展示（2011·北京卷）如图，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。

（1）实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的。

但是，可以通过仅测量_______（填选项前的符号），间接地解决这个问题。

A ．小球开始释放高度hB ．小球抛出点距地面的高度HC ．小球做平抛运动的射程（2）图中O 点是小球抛出点在地面上的垂直投影。

实验时，先让入射球1m 多次从斜轨上S 位置静止释放，找到其平均落地点的位置P ，测量平抛射程OP 。

然后，把被碰小球2m 静置于轨道的水平部分，再将入射球1m 从斜轨上S 位置静止释放，与小球2m 相碰，并多次重复。

接下来要完成的必要步骤是______填选项前的符号）。

A ．用天平测量两个小球的质量1m 、2mB ．测量小球1m 开始释放高度hC ．测量抛出点距地面的高度HD ．分别找到1m 、2m 相碰后平均落地点的位置M 、NE ．测量平抛射程OM ，ON（3）若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为____________________（用②中测量的量表示）；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为____________________（用②中测量的量表示）。

（4）经测定，1m =45.0 g ，2m =7.5 g ，小球落地点的平均位置距O 点的距离如图所示。

碰撞前、后1m 的动量分别为1p 与1p '，则1p :1p '=_________；若碰撞结束时2m 的动量为2p '，则1p ':2p '=_________。

实验结果表明，碰撞前、后总动量的比值112p p p '+'为____________________。

（5）有同学认为，在上述实验中仅更换两个小球的材质，其他条件不变，可以使被碰小球做平抛运动的射程增大。

高考物理一轮复习模拟创新题专题十六碰撞与动量守

专题十六碰撞与动量守恒根据高考命题大数据软件分析，重点关注第1、3、4、9、10题。

模拟精选题1．(2016·河北唐山开滦二中月考)如图所示，三个质量分别为3 kg、1 kg、1 kg的木块A、B、C放置在光滑水平轨道上，开始时B、C均静止，A以初速度v0＝5 m/s向右运动，A与B碰撞后分开，B又与C发生碰撞并粘在一起，此后A与B间的距离保持不变。

①求B与C碰撞前B的速度大小；②若A与B的碰撞时间约为0.01 s，求B对A的作用力F。

解析(1)设A、B碰撞后A的速度为v A，B与C碰撞前B的速度为v B，B、C碰撞后一起运动的速度为v，以C的初速度方向为正方向，由动量守恒定律，对A、B有：m A v0＝m A v A＋m B v B对B、C有：m B v B＝(m B＋m C)v由于A与B间的距离保持不变，则v A＝v代入数据解得：v A＝3 m/s，v B＝6 m/s②选择水平向右为正方向，根据动量定理得：Ft＝m A v A－m A v0解得F＝－600 N，负号说明方向向左。

答案(1)v B＝6 m/s (2)F＝－600 N，负号说明方向向左2．(2016·黑龙江实验中学月考)如图所示，半径为R的1/4的光滑圆弧轨道竖直放置，底端与光滑的水平轨道相接，质量为m2的小球B静止在光滑水平轨道上，其左侧连接了一轻质弹簧，质量为m1的小球A从D点以速度2gR向右运动，重力加速度为g，试求：(1)小球A撞击轻质弹簧的过程中，弹簧最短时B球的速度是多少；(2)要使小球A与小球B能发生二次碰撞，m1与m2应满足什么关系。

解析(1)当两球速度相等时弹簧最短，由动量守恒定律得m1v0＝(m1＋m2)v1解得v1＝m 12gRm 1＋m 2。

(2)由动量守恒定律得m 1v 0＝m 2v 2－m 1v 1′ 由能量守恒定律得12m 1v 20＝12m 2v 22＋12m 1v 1′2发生第二次碰撞的条件是v 2＜v 1′解得m 1＜m 23。

17年高考物理新题型揭秘专题04碰撞与动量守恒之计算题

新题型四碰撞与动量守恒之计算题样题展示（2016·新课标全国Ⅱ卷）如图，光滑冰面上静止放置一表面光滑的斜面体，斜面体右侧一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰块均静止于冰面上。

某时刻小孩将冰块以相对冰面3 m/s的速度向斜面体推出，冰块平滑地滑上斜面体，在斜面体上上升的最大高度为h=0.3 m（h小于斜面体的高度）。

已知小孩与滑板的总质量为m1=30 kg，冰块的质量为m2=10 kg，小孩与滑板始终无相对运动。

取重力加速度的大小g=10 m/s2。

（1）求斜面体的质量；（2）通过计算判断，冰块与斜面体分离后能否追上小孩？222通关演练1．（2015·新课标全国Ⅱ卷）滑块a 、b 沿水平面上同一条直线发生碰撞；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t 变化的图象如图所示。

求：（1）滑块a 、b 的质量之比；（2）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。

2．（2015·福建卷）如图，质量为M 的小车静止在光滑的水平面上，小车AB 段是半径为R 的四分之一圆弧光滑轨道，BC 段是长为L 的水平粗糙轨道，两段轨道相切于B 点，一质量为m 的滑块在小车上从A 点静止开始沿轨道滑下，重力加速度为g 。

（1）若固定小车，求滑块运动过程中对小车的最大压力；（2）若不固定小车，滑块仍从A 点由静止下滑，然后滑入BC 轨道，最后从C 点滑出小车，已知滑块质量2Mm，在任一时刻滑块相对地面速度的水平分量是小车速度大小的2倍，滑块与轨道BC 间的动摩擦因数为μ，求：①滑块运动过程中，小车的最大速度v m ； ②滑块从B 到C 运动过程中，小车的位移大小s 。

3．（2015·广东卷）如图所示，一条带有圆轨道的长轨道水平固定，圆轨道竖直，底端分别与两侧的直轨道相切，半径R =0.5 m ，物块A 以v 0=6 m/s 的速度滑入圆轨道，滑过最高点Q ，再沿圆轨道滑出后，与直轨道上P 处静止的物块B 碰撞，碰后粘在一起运动，P 点左侧轨道光滑，右侧轨道呈粗糙段、光滑段交替排列，每段长度都为L =0.1 m ，物块与各粗糙段间的动摩擦因数都为μ=0.1，A 、B 的质量均为m =1 kg （重力加速度g 取10 m/s 2；A 、B 视为质点，碰撞时间极短）。

高考物理深化复习命题热点提分专题16碰撞与动量守恒近代物理初步

专题九家用电器与日常生活一、单项选择题Ⅰ(在每小题列出的四个选项中，只有一项符合题目要求)1．关于电容器和电感器，下列说法正确的是( ) A．电容器和电感器对交变电流都有阻碍作用，因此不能让交变电流通过B．电容器和电感器对直流都有阻碍作用，但可以让直流通过C．电容器和电感器对直流都没有阻碍作用D．电容器对直流有阻碍作用，电感器对交变电流有阻碍作用答案：D2．关于家庭安全用电，下列做法正确的是( )A．保险丝烧断后，用铜丝代替B．手未擦干就直接拔电器的插头C．洗衣机、洗碗机等容易潮湿的电器外壳接地D．几个大功率的电器同时使用一个移动插座答案：C 3．计算用电量时，常用的单位是“度”，对此下列说法正确的是( )(导学号57230175)A．“度”是电功率的单位B．“度”是电功的单位C．1度＝3.6×103千瓦时D．1度＝1千瓦答案：B 4．(2016·茂名模拟)电视机不可与带磁物质相邻，则下列哪种物品能与电视机放在一起( )B．音箱A．收录机D．灯具C．电磁炉答案：D 5．(2016·惠州模拟)普通照明电路的一只白炽灯灯泡不发光了．电工师傅在检修时，拧下灯口的上盖，露出了两个接线柱，然后用测电笔分别去接触两接线柱，结果发现，两接线柱都能够使测电笔的氖管发光，根据这一现象，电工师傅就断定了故障的性质及发生故障的部位．以下说法中你认为正确的是( )A．短路，短路处必在灯口内B．短路，短路处必在跟灯口连接的两根电线之间C．断路，必是跟灯口连接的两根电线有一根断了，且断掉的那根是零线，而灯泡的钨丝肯定没有断D．断路，必是灯泡的钨丝断了，而不是连接灯口的电线断了答案：C6．关于电感对交变电流的影响，下述说法中正确的是( )A．电感不能通直流电流，只能通交变电流B．电感对各种不同频率的交变电流的阻碍作用相同C．同一个电感线圈对频率越低的交变电流的阻碍越小D．同一个电感线圈对频率越高的交变电流的阻碍越小答案：C 7．一只普通白炽灯，不通电时灯丝的电阻为R1；正常发光时灯丝的电阻为R2.比较R1和R2的大小，应是( )B．R1<R2A．R1>R2D．条件不足，无法判断C．R1＝R2答案：B 8．某同学自己在家看电视，突然发现电视机冒了烟，他采取的措施正确的是( )A．马上跑到外面去喊人B．立即断开电源，远离电视机，同时打开门窗C．继续观察，看发生什么后果D．心里害怕，自己走开了也不知怎么办才好答案：B9．如图所示的电路中，若要灯泡持续发光，则S端应该接入( )B．直流电源A．交流电源D．开关C．滑动变阻器答案：A10．电容器对电流的作用是( )B．通交流，阻直流A．通交流，隔直流D．通直流，阻交流C．通直流，隔交流答案：A11．(2015·惠州模拟)下面用电器中一定要接地的是( )①电冰箱②空调机③录音机④电灯。

专题十六碰撞与动量守恒近代物理初步

专题能力训练碰撞与动量守恒近代物理初步(时间:45分钟满分:90分)1、如图所示,光滑水平面上静置一长木板,长木板上表面的AB部分为光滑圆弧,BC部分为粗糙平面,AB与BC平滑连接。

小物体由A点静止释放,恰好未滑离木板。

已知A点到BC的竖直高度为h,BC部分的长度为l,长木板的质量为2m,小物体的质量为m,求:①小物体滑到B点时,二者的速度大小;② BC部分与小物体间的动摩擦因数。

2.(1)(多选)(5分)下列说法正确的是。

A、根据玻尔理论,氢原子在辐射光子的同时,轨道也在连续地减小B、放射性物质的温度升高,则半衰期减小C、用能量等于氘核结合能的光子照射静止氘核,不可能使氘核分解为一个质子和一个中子D、某放射性原子核经过2次α衰变和一次β衰变,核内质子数减少3个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,同时电子的动能增大,电势能减小(2)(10分)如图所示,一个质量为 m0=50 kg的运动员和质量为 m=10 kg的木箱静止在光滑水平面上,从某时刻开始,运动员以v0=3 m/s的速度向墙方向推出箱子,箱子与右侧墙壁发生完全弹性碰撞后返回,当运动员接到箱子后,再次重复上述过程,每次运动员均以v0=3 m/s的速度向墙方向推出箱子。

求:①运动员第一次接到木箱后的速度大小;②运动员最多能够推出木箱几次?3.(1)(多选)(5分)关于近代物理学的结论中,下面叙述中正确的是。

A、比结合能越小表示原子核中的核子结合的越牢固B、β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的C、一个氘核H)与一个氚核H)聚变生成一个氦核He)的同时,放出一个中子D、按照玻尔理论,氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,电子的动能减小,原子总能量也减小E、质子、中子、α粒子的质量分别是m1、m2、m3,质子和中子结合成一个α粒子,释放的能量是(2m1+2m2-m3)c2(2)(10分)如图所示,可看成质点的A物体叠放在上表面光滑的B物体上,一起以v0的速度沿光滑的水平轨道匀速运动,与静止在同一光滑水平轨道上的木板C发生完全非弹性碰撞,B、C的上表面相平且B、C不粘连,A滑上C后恰好能到达C板的最右端,已知A、B、C质量均相等,木板C长为L,求:① A物体的最终速度;② A在木板C上滑行的时间。

高考物理二轮(人教版)专题复习课件：专题十六碰撞与动量守恒近代物理初步

(3)明确所研究的相互作用过程，确定过程的始、末状态，即系统内各个物体的初动量和末动量的量值或表达式．注意：在研究地面上物体间相互作用的过程时，各物体运动的速度均应取地面为参考系． (4)规定正方向，确定初、末状态动量的正、负号．根据动量守恒定律列方程求解．
2．动量守恒在多体多过程问题中的运用对于多个物体、多个过程共存的问题，往往会有共同的特征： (1)最终会出现一个稳定的状态．例如：系统最终速度为零或做匀速直线运动． (2)在由多过程存在的情境中，每个小过程，均满足动量守恒．因此解决此类问题的关键是选取合适的研究对象和作用过程，应用动量守恒定律并结合其他的物理规律进行求解．例如：多个物体的连续碰撞，两人抛接物体的问题等．
【审题指导】
(1)A与C发生碰撞的时间极短，滑块B的速
度在此段时间内变化吗？提示：不变化． (2)木板A恰好不再与C发生碰撞，那么A、B、C最终的速度大小有什么关系？提示：A、B、C最终的速度相同．

【解析】
木板A与滑块C处于光滑水平面上，两者碰撞
时间极短，碰撞过程中滑块B与木板A间的摩擦力可以忽略不计，木板A与滑块C组成的系统，在碰撞过程中动量守恒，则 mAv0＝mAvA＋mCvC 碰撞后，木板A与滑块B组成的系统，在两者达到同速之前系统所受合外力为零，系统动量守恒，mAvA＋mBv0＝(mA＋ mB)v
设A在碰撞前、后瞬时速度大小分别为v0、v1.将②式和图给实验数据代入①式得 v0＝2.00 m/s③ v1＝0.970 m/s④ 设B在碰撞后的速度大小为v2，由①式有 v2＝ d ⑤ ΔtB
答案：B
2．(2014· 新课标卷全国Ⅱ)现利用图(a)所示的装置验证动量守恒定律．在图(a)中，气垫导轨上有A、B两个滑块，滑块A 右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相连；滑块B左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间．

专题6 碰撞与动量守恒近代物理初步

碰撞与动量守恒近代物理初步热点视角备考对策本讲考查的重点和热点：①动量守恒定律及其应用；②原子的能级跃迁；③原子核的衰变规律；④核反应方程的书写；⑤质量亏损和核能的计算；⑥三种射线的特点及应用；⑦光电效应问题的规律及应用等.由于本讲涉及的知识点多，且与科技相关，题目新颖，但难度不大，因此，备考中应加强对基本概念和规律的理解，抓住动量守恒定律和原子核反应两条主线，注意综合题目的分析思路、强化典题的训练.一、动量守恒定律1．动量守恒的三条件(1)系统不受外力或系统所受合外力为零．(2)系统所受的合外力虽不为零，但比系统内力小得多，可以忽略不计，如碰撞问题中的摩擦力，爆炸过程中的重力等．(3)系统某一方向不受外力或所受外力的矢量和为零，或外力远小于内力，则系统在该方向动量守恒．2．三种表达式(1) Δp＝p′-p.=0(2)m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′或p1=p(3)Δp1＝－Δp2.3．碰撞的三种类、特点及解题三原则种类特点弹性碰撞(1)动量守恒(2)碰撞前后总动能相等非弹性碰撞(1)动量守恒(2)动能有损失完全非弹性碰撞(1)碰后两物体合为一体(2)动量守恒(3)动能损失最大三原则：动量守恒、动能不增、符合实际；4.动量定理：物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受力的冲量，其表达式为I＝p′－p＝Δp，也可写成F·Δt＝Δp＝p′－p ＝mv′－mv．二、光电效应及其方程1．光电效应的规律(1)任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于此频率，才能产生光电效应．(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大． (3)入射光照射到金属板上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不大于10－9 s.(4)当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比．2．光电效应方程(1)表达式： E k ＝hν－W 0.(2)物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能．三、能级跃迁 1．玻尔理论(1)轨道量子化：核外电子只能在一些分立的轨道上运动r n ＝n 2r 1(n ＝1,2,3…)．(2)能量量子化：原子只能处于一系列不连续的能量状态E n ＝E 1n2(n ＝1,2,3…)． (3)吸收或辐射能量量子化原子在两个能级之间跃迁时只能吸收或发射一定频率的光子，该光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hν＝E m －E n .2．氢原子能级能级图如图所示3．跃迁分析(1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量．(2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量．①光照(吸收光子)：光子的能量等于能级差hν＝ΔE .②碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可．E 外≥ΔE . ③大于电离能的光子可被吸收将原子电离．(3)一群氢原子处于量子数为n 的激发态时，可能辐射出光谱线条数：N ＝C 2n .四、原子核的衰变、核能 1．原子核的衰变衰变类型 α衰变 β衰变衰变方程 A Z X →A －4Z －2Y ＋42He A Z X → A Z ＋1Y ＋ 0－1e衰变实质2个质子和2个中子结合成一个整体射出 1个中子转化为1个质子和1个电子 211H ＋210n →42He 10n →11H ＋ 0－1e 衰变规律电荷数守恒、质量数守恒2．α射线、β射线、γ射线之间的区别名称α射线β射线γ射线实质高速氦核流电子流高频光子速度约为光速的110约为光速的99%光速电离作用很强较弱很弱贯穿能力很弱较强最强3.核反应方程、核能(1)核反应方程遵循的规律：电荷数守恒和质量数守恒．(2)质能方程：一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正比，即E＝mc2.(3)核能的计算①根据爱因斯坦的质能方程，释放的核能ΔE＝Δmc2.②根据1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV能量，释放的核能ΔE＝Δm×931.5 MeV.Δm的单位为原子质量单位．热点一动量守恒定律的应用命题规律：考查的题目有以下几种情况：(1)考查两个物体相互作用或碰撞的动量守恒问题．(2)考查三个物体相互作用的动量守恒问题．(3)考查碰撞过程的动量守恒与机械能问题．1.如图所示，光滑水平面上滑块A、C质量均为m＝1 kg，B质量为M＝3 kg.开始时A、B静止，现将C以初速度v0＝2 m/s的速度滑向A，与A碰后粘在一起向右运动与B发生碰撞，碰后B的速度v B＝0.8 m/s，B与墙发生碰撞后以原速率弹回．(水平面足够长)(1)求A与C碰撞后的共同速度大小；(2)分析判断B反弹后能否与AC再次碰撞？[解析](1)设AC与B碰前的速度为v1，与B碰后的速度为v2，A、C碰撞过程中动量守恒有m v0＝2m v1代入数据得v1＝1 m/s.(2)AC与B碰撞过程动量守恒，有2m v1＝2m v2＋M v B代入数据得：v2＝－0.2 m/sv B大于v2，故能发生第二次碰撞．2.如图所示，用不可伸长的轻质细线将A、B两木球(可视为质点)悬挂起来，A 、B 之间的距离l ＝3.2 m ，其中木球A 的质量m A ＝90 g ，木球B 的质量m B ＝100 g ．现用打钉枪将一颗质量为m 0＝10 g 的钉子以竖直向上的初速度v 0＝100 m/s 打入并且停留在木球A 中，木球A 沿细线向上与木球B 正碰后粘在一起竖直向上运动，恰好能够达到悬点O 处．若钉子打入木球和A 、B 两球碰撞的时间都极短，不计空气阻力，g 取10 m/s 2，求：(1)钉子打入木球A 的过程中系统损失的机械能；(2)木球B 到悬点O 的距离．[解析] (1)规定向上为正方向，设钉子打入木球后的瞬间木球A 的速度为v ，由动量守恒定律得：m 0v 0＝(m A ＋m 0)v根据能量守恒定律可知，钉子打入木球的过程中系统损失的机械能ΔE ＝12m 0v 20－12(m A ＋m 0)v 2 代入数据联立解得：ΔE ＝45 J.(2)设木球A 与木球B 碰撞前瞬间速度大小为v 1，由运动学知识得：v 21－v 2＝－2gl , 解得：v 1＝6 m/s设木球A 与木球B 碰撞后的速度大小为v 2，根据动量守恒定律有： (m A ＋m 0)v 1＝(m A ＋m 0＋m B )v 2设木球B 到悬点O 的距离为h ，由运动学知识得：－v 22＝－2gh代入数据联立解得：h ＝0.45 m.3.如图所示，水平地面上静止放置一辆小车A ，质量m A ＝4 kg ，上表面光滑，小车与地面间的摩擦力极小，可以忽略不计．可视为质点的物块B 置于A 的最右端，B 的质量m B ＝2 kg.现对A 施加一个水平向右的恒力F ＝10 N ，A 运动一段时间后，小车左端固定的挡板与B 发生碰撞，碰撞时间极短，碰后A 、B 粘合在一起，共同在F 的作用下继续运动，碰撞后经时间t ＝0.6 s ，二者的速度达到v t ＝2 m/s.求：(1)A 开始运动时加速度a 的大小；(2)A 、B 碰撞后瞬间的共同速度v 的大小；(3)A 的上表面长度l .[解析] (1)以A 为研究对象，由牛顿第二定律有F ＝m A a ①代入数据解得a ＝2.5 m/s 2.②(2)对A 、B 碰撞后共同运动t ＝0.6 s 的过程，由动量定理得Ft ＝(m A ＋m B )v t －(m A ＋m B )v ③代入数据解得v ＝1 m/s.④(3)设A 、B 发生碰撞前，A 的速度为v A ，对A 、B 发生碰撞的过程，由动量守恒定律有m A v A ＝(m A ＋m B )v ⑤A 从开始运动到与B 发生碰撞前，由动能定理有Fl ＝12m A v 2A ⑥由④⑤⑥式，代入数据解得l＝0.45 m.[方法技巧]应用动量守恒定律解题的步骤(1)选取研究系统和研究过程.(2)分析系统的受力情况，判断系统动量是否守恒.(3)规定正方向，确定系统的初、末状态的动量的大小和方向.(4)根据动量守恒定律列方程求解.(5)对求解的结果加以分析、验证和说明.热点二能级跃迁与光电效应命题规律：该知识点在近几年高考中频繁出现，题型为选择题或填空题．分析近几年的高考试题，涉及该知识点的命题有以下特点：(1)考查氢原子结构和能级公式．(2)考查光电效应、极限频率等概念．1.(2014·高考江苏卷)已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014 Hz和5.44×1014 Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的()A．波长B．频率C．能量D．动量2.(2014·贵阳二模)如图是氢原子的能级图，对于一群处于n＝4的氢原子，下列说法中正确的是()A．这群氢原子能够吸收任意能量的光子后向更高能级跃迁B．这群氢原子能够发出6种不同频率的光C．这群氢原子发出的光子中，能量最大为10.2 eVD．如果发出的光子中有两种能使某金属产生光电效应，其中一种一定是由n＝3能级跃迁到n＝1能级发出的E．从n＝4能级跃迁到n＝3能级发出的光的波长最长3.(2014·高考浙江自选模块)玻尔氢原子模型成功解释了氢原子光谱的实验规律，氢原子能级图如图所示．当氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时，辐射出频率为________Hz 的光子．用该频率的光照射逸出功为2.25 eV的钾表面，产生的光电子的最大初动能为________eV.(电子电量e＝1.60×10－19 C，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s)[答案]1. A 2.BDE 3. 6.2×10140.30[总结提升]关于原子跃迁要注意以下四方面(1)一群氢原子处于量子数为n 的激发态时，可能辐射的光谱条数N ＝n (n －1)2. (2)只有光子能量恰好等于跃迁所需的能量(hν＝E m －E n )时，光子才被吸收. (3)“直接跃迁”只能对应一个能级差，发射一种频率的光子.“间接跃迁”能对应多个能级差，发射多种频率的光子.(4)入射光子能量大于电离能(hν＝E ∞－E n )时，光子一定能被原子吸收并使之电离，剩余能量为自由电子的动能.)热点三核反应和核能命题规律：对核反应及核能的考查在近几年高考中出现的频率较高，分析近几年的高考试题，关于涉及该知识点的命题有以下特点：(1)考查三种射线、核反应方程的填写、有关半衰期的计算、有关核能的计算．(2)题型主要以选择题形式出现，难度较低，考查较细．1.(2014·高考重庆卷)碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为m 的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有( )A.m 4B.m 8C.m 16D.m 322.(2014·高考北京卷)质子、中子和氘核的质量分别为m 1、m 2和m 3，当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c 表示真空中的光速)( )A ．(m 1＋m 2－m 3)cB ．(m 1－m 2 －m 3)cC ．(m 1＋m 2 －m 3)c 2D ．(m 1－m 2 －m 3)c 23.(2014·青岛模拟)若核实验的核原料是235 92U ，则(1)完成核反应方程式235 92U ＋10n →9038Sr ＋136 54Xe ＋________.(2)已知铀核的质量为235.043 9 u ，中子质量为1.008 7 u ，锶(Sr)核的质量为89.907 7 u ，氙(Xe)核的质量为135.907 2 u,1 u 相当于931.5 MeV 的能量，求一个235 92U 原子核裂变释放的能量为________MeV . [答案] 1. C 2. C 3.(1)1010n (2)140.4 [总结提升] (1)衰变规律的理解,衰变的快慢由原子核内部因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关；半衰期是统计规律，对个别、少数原子核无意义.(2)核反应方程的书写①核反应过程一般不可逆，所以核反应方程中用“→”表示方向而不能用等号代替.②核反应方程遵循质量数、电荷数守恒，但核反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)且释放出核能.③核反应的生成物一定要以实验为基础，不能只依据两个守恒规律凭空杜撰出核反应方程.)动量守恒在核反应中的应用命题规律：该类问题不单可以考查动量守恒定律，还可以综合考查核反应方程的书写及质能方程等，根据选考题命题“突出重点、兼顾面广、难度不大”的特点，预计核反应中的动量守恒将成为2016年高考的命题热点．[解析] 反应中产生的质量亏损Δm ＝m U －(m Th ＋m α)＝0.005 9 u ，反应中释放的核能ΔE ＝Δm ×931.5 MeV ＝5.5 MeV .232 92U 核衰变过程中动量守恒、能量守恒，则0＝m αv α－m Th v Th ①ΔE ＝12m αv 2α＋12m Th v 2Th② 解①②两式得ΔE ＝(m αv α)22m α＋(m Th v Th )22m Th＝(m αv α)2m Th ＋m α2m αm Th. 则α粒子的动能:E α＝12m αv 2α＝m Th m Th ＋m αΔE ＝228228＋4×5.5 MeV ＝5.41 MeV . [特别提醒] 在不考虑核反应中放出的光子动量和能量时反应前后动量守恒；反应前的动能与反应中放出的结合能之和等于反应后的总动能；在列动量守恒和能量守恒方程时，不考虑质量亏损，即用质量数表示其质量关系.)最新预测1.海水中含有丰富的氘，完全可充当未来的主要能源．两个氘核的核反应为：21H＋21H→32He＋10n，其中氘核的质量为2.013 0 u，氦核的质量为3.015 0 u，中子的质量为1.008 7 u．(1 u相当于931.5 MeV)，求：(1)核反应中释放的核能；(2)在两个氘核以相等的动能0.35 MeV进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，求反应中产生的中子和氦核的动能．最新预测2.(1)下列说法正确的是________．A．汤姆孙发现了电子，并提出了原子的枣糕模型B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的强度小D．将放射性元素掺杂到其他稳定元素中，并降低其温度，该元素的半衰期将增大(2)某光电管的阴极K用截止频率为ν0的金属钠制成，光电管阳极A和阴极K之间的正向电压为U，普朗克常量为h，电子的电荷量为e.用频率为ν的紫外线照射阴极，有光电子逸出，光电子到达阳极的最大动能是________；若在光电管阳极A和阴极K之间加反向电压，要使光电子都不能到达阳极，反向电压至少为________．(3)1928年，德国物理学家玻特用α粒子(42He)轰击轻金属铍(94Be)时，发现有一种贯穿能力很强的中性射线．查德威克对该粒子进行研究，进而发现了新的粒子——中子．①写出α粒子轰击轻金属铍的核反应方程；②若中子以速度v0再与一质量为m N的静止氮核发生碰撞，测得中子反向弹回的速率为v1，氮核碰后的速率为v2，则中子的质量m等于多少？答案：1.(1)2.14 MeV(2)2.13 MeV0.71 MeV2.(1)AB(2)eU＋hν－hν0hν－hν0e(3)①94Be＋42He→12 6C＋10n②v2v0＋v1m N1．(2014·高考“北约”卷)下列说法中正确的是()A．卢瑟福实验中发现许多α粒子被金箔大角度散射，这表明α粒子很难进入金箔原子内部B．β衰变中产生的β射线是原子核外电子挣脱原子核束缚之后形成的电子束C．通过化学反应无法改变放射性元素的半衰期D．较小比结合能的原子不稳定，容易发生裂变2．(2014·高考广东卷)在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是()A．增大入射光的强度，光电流增大B．减小入射光的强度，光电效应现象消失C ．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应D ．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大3．(2014·高考新课标全国卷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 ．汤姆逊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4．(2014·高考福建卷)如图，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是( )A ．①表示γ射线，③表示α射线B ．②表示β射线，③表示α射线C ．④表示α射线，⑤表示γ射线D ．⑤表示β射线，⑥表示α射线5．(2014·高考福建卷)一枚火箭搭载着卫星以速率v 0进入太空预定位置，由控制系统使箭体与卫星分离．已知前部分的卫星质量为m 1，后部分的箭体质量为m 2，分离后箭体以速率v 2沿火箭原方向飞行，若忽略空气阻力及分离前后系统质量的变化，则分离后卫星的速率v 1为( )A ．v 0－v 2B ．v 0＋v 2C ．v 0－m 2m 1v 2D ．v 0＋m 2m 1(v 0－v 2) 6．(2014·高考大纲全国卷)一中子与一质量数为A (A >1)的原子核发生弹性正碰．若碰前原子核静止，则碰撞前与碰撞后中子的速率之比为( )7．(2014·高考山东卷)(1)氢原子能级如图，当氢原子从n ＝3跃迁到n ＝2的能级时，辐射光的波长为656 nm.以下判断正确的是________．a ．氢原子从n ＝2跃迁到n ＝1的能级时，辐射光的波长大于656 nmb ．用波长为325 nm 的光照射，可使氢原子从n ＝1跃迁到n ＝2的能级c ．一群处于n ＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线d ．用波长为633 nm 的光照射，不能使氢原子从n ＝2跃迁到n ＝3的能级(2)如图，光滑水平直轨道上两滑块A 、B 用橡皮筋连接，A 的质量为m .开始时橡皮筋松弛，B 静止，给A 向左的初速度v 0.一段时间后，B 与A 同向运动发生碰撞并粘在一起．碰撞后的共同速度是碰撞前瞬间A 的速度的两倍，也是碰撞前瞬间B 的速度的一半．求： ①B 的质量；②碰撞过程中A 、B 系统机械能的损失．8.(1)人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数有如图所示的关系．下列关于原子结构和核反应的说法正确的是________．A．由图可知，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损，要吸收能量B．由图可知，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能C．已知原子核A裂变成原子核B和C时放出的γ射线能使某金属板逸出光电子，若增加γ射线强度，则逸出光电子的最大初动能增大D．在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度E．在核反应堆的外面修建很厚的水泥层能防止放射线和放射性物质的泄漏(2)质量分别为m1＝1 kg，m2＝3 kg的小车A和B静止在水平面上，小车A的右端水平连接一根轻弹簧，小车B以水平向左的初速度v0向A驶来，与轻弹簧相碰之后，小车A获得的最大速度为v＝6 m/s，如果不计摩擦，也不计相互作用过程中机械能损失，求：①小车B的初速度v0；②A和B相互作用过程中，弹簧获得的最大弹性势能．9．(1)氡222是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤．它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一．其衰变方程是222 86 Rn→218 84Po＋________.已知222 86Rn的半衰期约为3.8 天，则约经过________天，16 g 的222 86Rn衰变后还剩1 g.(2)如图所示，一水平面上P点左侧光滑，右侧粗糙，质量为m的劈A在水平面上静止，上表面光滑，A轨道右端与水平面平滑连接，质量为M的物块B 恰好放在水平面上P点，物块B与水平面的动摩擦因数为μ＝0.2.一质量为m 的小球C位于劈A的斜面上，距水平面的高度为h＝0.9 m．小球C从静止开始滑下，然后与B发生正碰(碰撞时间极短，且无机械能损失)．已知M＝2m，g＝10 m/s2，求：①小球C与劈A分离时，C的速度大小v0；②小球C与物块B碰后的速度v C和物块B的运动时间．10．(2014·高考新课标全国卷Ⅰ)(1)关于天然放射性，下列说法正确的是________．A．所有元素都有可能发生衰变B．放射性元素的半衰期与外界的温度无关C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强E．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线(2)如图，质量分别为m A、m B的两个弹性小球A、B静止在地面上方，B球距离地面的高度h＝0.8 m，A球在B球的正上方．先将B球释放，经过一段时间后再将A球释放．当A球下落t＝0.3 s时，刚好与B球在地面上方的P点处相碰．碰撞时间极短，碰后瞬间A球的速度恰好为零．已知m B＝3m A，重力加速度大小g＝10 m/s2，忽略空气阻力及碰撞中的动能11 损失．求：①B 球第一次到达地面时的速度； ②P 点距离地面的高度．答案：1.C 2.AD 3.ACE 4.C 5.D 6. A 7：(1)cd (2)①12m ②16m v 208：(1)BDE (2)①4 m/s ②6 J9：(1)42He 15.2 (2)①3 m/s ②1 m/s ，方向向左，1 s10：(1)BCD (2)①4 m/s ②0.75 m。

2019高考物理重点冲刺16天-碰撞与动量守恒近代物理初步

2019高考物理重点冲刺16天-碰撞与动量守恒近代物理初步A.逸出功与ν有关B.E km与入射光强度成正比C.当ν<ν0时，会逸出光电子D.图中直线的斜率与普朗克常量有关(2)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 静止的B球碰撞后，A球的速度方向与碰撞前相反，那么碰撞后B球的速度大小可能是____.(填选项前的字母)A.0.6vB.0.4vC.0.3vD.0.2v2.(2017·江苏高考)(1)以下描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是()(2)按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量____(选填“越大”或“越小”).氢原子的基态能量为E1(E1<0)，电子质量为m，基态氢原子中的电子吸收一频率为ν的光子被电离后，电子速度大小为____(普朗克常量为h).(3)有些核反应过程是吸收能量的.例如，在14171781X N O H +→+中，核反应吸收的能量Q ＝［(m O +m H )-(m X +m N )］c 2.在该核反应方程中，X 表示什么粒子？X 粒子以动能E k 轰击静止的147N 核，假设E k ＝Q ，那么该核反应能否发生？请简要说明理由.3.(2017·山东高考)(1)碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰期为8天.①碘131核的衰变方程：13153I →_______(衰变后的元素用X 表示). ②经过____天75%的碘131核发生了衰变.(2)如下图，甲、乙两船的总质量(包括船、人和货物)分别为10m 、12m ，两船沿同一直线同一方向运动，速度分别为2v 0、v 0.为避免两船相撞，乙船上的人将一质量为m 的货物沿水平方向抛向甲船，甲船上的人将货物接住，求抛出货物的最小速度.(不计水的阻力)4.(2017·海南高考)(1)2017年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站的核泄漏事故.在泄漏的污染物中含有131I 和137Cs 两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射.在以下四个式子中，有两个能分别反映131I 和137Cs 衰变过程，它们分别是____________和____________(填入正确选项前的字母).131I 和137Cs 原子核中的中子数分别是__________和___________.A.13711560X Ba n →+B.13102541X Xe e -→+ C.13703561X Ba e -→+ D.13114541X Xe p →+ (2)一质量为2m 的物体P 静止于光滑水平地面上，其截面如下图.图中ab 为粗糙的水平面，长度为L ；bc 为一光滑斜面，斜面和水平面通过与ab 和bc 均相切的长度可忽略的光滑圆弧连接.现有一质量为m 的木块以大小为v 0的水平初速度从a 点向左运动，在斜面上上升的最大高度为h ，返回后在到达a 点前与物体P 相对静止.重力加速度为g.求：(i)木块在ab 段受到的摩擦力f ；(ii)木块最后距a 点的距离s.5.(1)置于铅盒中的放射源发射的α、β和γ三种射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一张铝箔，铝箔后的空间有一匀强电场，射线进入电场后，变为a 、b 两束，射线a 沿原来方向行进，射线b 发生了偏转，如下图，那么图中的射线a 为____射线，射线b 为____射线.(2)如下图，平放在水平面上的轻质弹簧的一端固定在竖直墙上，质量为m 1的光滑弧形槽静止在光滑水平面上，底部与水平面平滑连接，一个质量为m 2的小球从槽h 高处由静止开始下滑，要使小球能与弧形槽发生第二次作用，m 1、m 2应满足怎样的条件？6.(1)随着现代科学的发展，大量的科学发现促进了人们对原子、原子核的认识，以下有关原子、原子核的表达正确的选项是____.A.卢瑟福α粒子散射实验说明原子核内部具有复杂的结构B.天然放射现象说明原子核内部有电子C.轻核聚变反应方程有：23411120H H He n ＋＋ D.氢原子从n ＝3能级跃迁到n ＝1能级和从n ＝2能级跃迁到n ＝1能级，前者跃迁辐射出的光子波长比后者的长(2)在原子核物理中，研究核子与核子关系的最有效途径是“双电荷交换反应”.这类反应的前半部分过程和下述力学模型类似：两个小球A 和B 用轻质弹簧相连，在光滑水平直轨道上处于静止状态.在它们左边有一垂直于轨道的固定挡板P ，右边有一小球C 沿轨道以速度v 0射向B 球，如下图，C 与B 发生碰撞并立即结合成一个整体D.在它们继续向左运动的过程中，当弹簧长度变到最短时，长度突然被锁定，不再改变，然后，A 球与挡板P 发生碰撞，碰撞后A 、D 都静止不动，A 与P 接触而不粘连.过一段时间，突然解除锁定(锁定及解除锁定均无机械能损失).A 、B 、C 三球的质量均为m.①求弹簧长度刚被锁定后A球的速度.②求在A球离开挡板P之后的运动过程中，弹簧的最大弹性势能.答案解析1.【解析】(1)选D.金属的逸出功与入射光无关，A错；光电子的最大初动能与入射光强度无关，B错；当入射光的频率小于极限频率时，不能发生光电效应现象，C错；据光电效应方程可知图象的斜率与普朗克常量有关，D对.(2)选A.由动量守恒定律得mv=mv A+2mv B，规定A球原方向为正方向，由题意可知v A为负值，那么2mv B>mv，因此B球的速度可能为0.6v，应选A.2.【解析】(1)随着温度的升高，辐射强度增加，辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动，A对.(2)根据玻尔理论，氢原子中电子离原子核越远，氢原子能量越大，根据能量守恒定律知道：hν+E1=1mv22所以电子速度为：(3)根据核反应的规律即质量数和电荷数守恒，X的电荷数是2，质量数是4，X表示4He.2因为不能同时满足能量守恒和动量守恒，所以不能发生.答案：(1)A(2)(3)42He 不能发生，因为不能同时满足能量守恒和动量守恒. 3.【解析】(1)①131131053541I X e -→+②由放射性元素经历一个半衰期衰变总数的一半可知，共经历了两个半衰期即16天.(2)设抛出货物的最小速度为v x ,那么有：对乙船12mv 0=11mv-mv x ，对甲船20mv 0-mv x =11mv ，其中v 为后来两船同向运动的速度.由以上两式可得v x =4v 0.答案：(1)①1310541X e -+②16(2)4v 0 4.【解析】(1)根据衰变过程电荷数守恒、质量数守恒，可知X 1是13856Ba ，X 2是13153I ，X 3是13755Cs ，X 4是13255Cs ，所以能分别反映1311375355I Cs 、衰变过程的分别是B 、C.13153I 原子核中的中子数是131-53=78，13755Cs 原子核中的中子数是137-55=82.(2)(i)木块向左滑到最高点时，系统有共同速度v ，由动量守恒：mv 0=(m+2m)v ①12mv 02-12(m+2m)v 2=fL+mgh ②联立①②两式解得：f=()20m v 3gh 3L -③(ii)整个过程，由功能关系得：12mv 02-12(m+2m)v 2=fx④木块最后距a 点的距离s=2L-x ⑤联立解得：s=2L-2020v L v 3gh -答案：(1)BC7882(2)(i)()20m v 3gh 3L -(ii)2L-2020v L v 3gh- 5.【解析】(1)射线a 沿原来方向行进，说明a 射线不带电,为γ射线;由于α射线无法穿过铝箔,射线b 为β射线.(2)设弧形槽与小球第一次分离后的速度大小分别为v 1和v 2，弧形槽和小球在水平方向满足动量守恒m 1v 1=m 2v 2.小球与弹簧发生作用后以原速率返回，要使小球和弧形槽发生第二次作用,那么满足v 1＜v 2，所以弧形槽和小球的质量应满足m 1＞m 2. 答案：(1)γβ(2)m 1＞m 26.【解析】(1)选C.此题考查原子的基本结构和原子核的基本组成，核反应方程式的写法以及玻尔的氢原子能级量子化理论.卢瑟福的α粒子散射实验说明了原子应该具有核式结构，故A 选项错误.天然放射现象放射出的β射线是高速运动的电子流，是由原子核中的中子变成质子后产生的，选项B 错误.写核反应方程时应遵循质量数守恒和电荷数守恒的原那么，选项C 正确.由氢原子能级方程h ν＝E m －E n ，而ν＝c λ，那么hc λ＝E m －E n ，得λ＝m n hc E E ，－当氢原子从n ＝3能级跃迁到n ＝1能级时，λ1＝31hcE E ，－从n ＝2能级跃迁到n ＝1能级时，λ2＝21hc E E ，－E 3－E 1>E 2－E 1，所以λ1<λ2，选项D 错误. (2)①设C 球与B 球结合成D 时，D 的速度为v 1，由动量守恒有： mv 0=2mv 1①当弹簧被压缩到最短时，D 、A 速度相等，设此时速度为v 2，由动量守恒有2mv 1=3mv 2②由①②两式解得v 2=13v 0②设弹簧长度被锁定之后，贮存在弹簧中的弹性势能为E p ，由能量守恒有2212p 112mv 3mv E 22∙=∙+ 撞击P 后，A 与D 的动能都变为零，解除锁定后，当弹簧刚好恢复到自然长度时，势能全部转变为D 的动能，此时设D 的速度为v 3，那么E p =12·2mv 32之后弹簧伸长，A 球离开挡板P ，并获得速度，当A 、D 速度相等时，弹簧伸至最长，设此时速度为v 4，由动量守恒得，2mv 3=3mv 4 当弹簧伸至最长时，其弹性势能最大，设为E ′p ，由能量守恒得12·2mv 32=12·3mv 42+E ′p解以上各式得E ′p =136mv 02答案：(1)C(2)①13v 0②136mv 02。

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