(江苏专版)2017高考物理二轮复习第1部分专题突破篇专题15碰撞与动量守恒近代物理初步讲练
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年高考江苏物理试题及参考答案解析(精编版)
2017年普通高等学校招生全国统一考试（江苏卷）物理一、单项选择题：本题共5小题，每小题3分，共15分。
每小题只有一个选项符合题意。
1．【2017年江苏，1，4分】如图所示，两个单匝线圈a 、b 的半径分别为r 和2r 。
圆形匀强磁场B 的边缘恰好与a 线圈重合，则穿过a 、b 两线圈的磁通量之比为（） A ．1:1B ．1:2C ．1:4D ．4:1 【答案】A有匀强磁场，所以磁场的区域面积为：S 是相等的，所以磁通量都是：2Br πΦ=?2．【2017年江苏，2，4分】如图所示，A 、B过时间t 在空中相遇。
若两球的抛出速度都变为原来的2为（）A ．tBC ．2tD ．4t 【答案】C3．【20170k E ，与斜k E 与位移x 关系的图线是（）A ．B ．CD ． 【答案】Cθ，物块的质量为0sin cos k mgx mgx θμθ-，?所以()0sin cos k k E E mg mg x θμθ=-+；下滑过程中：sin cos 0k mgx mgx E θμθ'-'=-，所以()sin cos k E mg mg x θμθ=-'；?根据能量守恒定律可得，最后的总动能减小，故选C 。
4．【2017年江苏，4，4分】如图所示，三块平行放置的带电金属薄板A 、B 、C 中央各有一小孔，小孔分别位于O 、M 、P 点。
由O 点静止释放的电子恰好能运动到P 点。
现将C 板向右平移到P '点，则由O 点静止释放的电子（）A ．运动到P 点返回B ．运动到P 和P '点之间返回C ．运动到P '点返回D ．穿过P '点 【答案】A【解析】设AB 间电场强度为1E ，BC 间场强为2E ，根据题意由O 点释放的电子恰好能运动到P 点，根据动能定理，有1200OM MP eE x eE x -=-①，BC 板电量不变，BC 板间的场强2244rr U Q Q kQE S d Cd S d kdπεεπ====⋅②，由②知BC 板间的场强不随距离的变化而变化，当C 板向右平移到P '时，BC 板间的场强不变，由①知，电子仍然运动到P 点返回，故选A 。
2017年高考江苏物理试题及答案解析(精编版)
2017年普通高等学校招生全国统一考试（江苏卷）物理一、单项选择题：本题共5小题,每小题3分,共15分。
每小题只有一个选项符合题意。
1．【2017年江苏，1，4分】如图所示，两个单匝线圈a 、b 的半径分别为r 和2r 。
圆形匀强磁场B 的边缘恰好与a 线圈重合，则穿过a 、b 两线圈的磁通量之比为( )A ．1:1B ．1:2C ．1:4D ．4:1【答案】A【解析】由于线圈平面与磁场方向垂直，故穿过该面的磁通量为:BS Φ=，半径为r 的虚线范围内有匀强磁场，所以磁场的区域面积为:2S r π=结合图可知，穿过两个线圈的磁感线的条数是相等的,所以磁通量都是：2Br πΦ= .与线圈的大小无关,故选A 。
2．【2017年江苏,2，4分】如图所示，A 、B 两小球从相同高度同时水平抛出,经过时间t 在空 中相遇。
若两球的抛出速度都变为原来的2倍,则两球从抛出到相遇经过的时间为( ） A ．t B ．22t C ．2t D ．4t 【答案】C【解析】两球同时抛出，竖直方向上做自由落体运动，相等时间内下降的高度相同，始终在同一水平面上,根据A B x v t v t =+知，当两球的抛出速度都变为原来的2倍,则两球从抛出到相遇经过的时间为2t ;故选C 。
3．【2017年江苏，3，4分】一小物块沿斜面向上滑动，然后滑回到原处。
物块初动能为0k E ，与斜面间的动摩擦因数不变,则该过程中，物块的动能k E 与位移x 关系的图线是（ )A ．B ．C ．D ．【答案】C【解析】设斜面的倾角为θ，物块的质量为m ，去沿斜面向上为位移正方向；根据动能定理可得:上滑过程中：0 sin cos k k mgx mgx E E θμθ--=-， 所以()0sin cos k k E E mg mg x θμθ=-+；下滑过程中：sin cos 0k mgx mgx E θμθ'-'=-，所以()sin cos k E mg mg x θμθ=-'； 根据能量守恒定律可得,最后的总动能减小，故选C 。
高考物理(江苏专版)二轮复习与策略讲练专题15碰撞与动量守恒近代物理初步含解析
专题十五碰撞与动量守恒近代物理初步考点1| 原子结构和光电效应难度：低档题题型：选择题五年5考(2013·江苏高考T12(C)(1)(2))(1)如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的________也相等．【导学号：25702071】图1A．速度B．动能C．动量D．总能量(2)根据玻尔原子结构理论，氦离子(He＋)的能级图如图1所示．电子处在n ＝3轨道上比处在n＝5轨道上离氦核的距离____________(选填“近”或“远”)．当大量He＋处在n＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有________条．【解题关键】解此题的关键有以下两点：(1)德布罗意波长公式λ＝h p.(2)大量处于n能级的原子由于跃迁所发射的谱线条数为r＝C2n.【解析】(1)根据λ＝hp，知电子和中子的动量大小相等，选项C正确．(2)根据玻尔理论r n＝n2r1可知电子处在n＝3的轨道上比处在n＝5的轨道上离氦核的距离近．大量He＋处在n＝4的激发态时，发射的谱线有6条．【答案】(1)C(2)近 6(2016·江苏高考T12(C)(3))几种金属的逸出功W0见下表：应．已知该可见光的波长范围为 4.0×10－7～7.6×10－7m，普朗克常数h＝6.63×10－34 J·s.【解题关键】解此题的关键有以下两点：(1)光子能量与光波波长的关系：E＝hc λ.(2)要发生光电效应，入射光子能量应大于金属的逸出功．【解析】光子的能量E＝hc λ取λ＝4.0×10－7m，则E≈5.0×10－19 J根据E＞W0判断，钠、钾、铷能发生光电效应．【答案】钠、钾、铷能发生光电效应(2015·江苏高考T12(C)(1))波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有__________．A．光电效应现象揭示了光的粒子性B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等【解析】光电效应现象、黑体辐射的实验规律都可以用光的粒子性解释，选项A正确，选项C错误；热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性，选项B正确；由德布罗意波长公式λ＝h和p2＝2m·E k知动能相等的质子和p电子动量不同，德布罗意波长不相等，选项D错误．【答案】AB1．高考考查特点(1)常以物理现象为切入点考查原子结构和波粒二象性．(2)常以科学应用角度考查光电效应及方程的应用．2．常见误区及提醒(1)误认为光电效应产生的条件是光的强度．(2)弄清光电效应的产生及规律是解题关键．●考向1光电效应及方程1．(2015·全国卷ⅠT35(1))在某次光电效应实验中，得到的遏止电压U c与入射光的频率ν的关系如图2所示．若该直线的斜率和截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量可表示为________，所用材料的逸出功可表示为________．图2【解析】 根据光电效应方程E km ＝hν－W 0及E km ＝eU c 得U c ＝hνe －W 0e ，故h e ＝k ，b ＝－W 0e ，得h ＝ek ，W 0＝－eb .【答案】 ek －eb2.(2014·江苏高考T 12(C)(1))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【解析】 根据爱因斯坦光电效应方程12 m v 2m ＝hν－W .由题知W 钙>W 钾，所以钙逸出的光电子的最大初动能较小．根据p ＝2mE k 及p ＝h λ和c ＝λν知，钙逸出的光电子的特点是：动量较小、波长较长、频率较小．选项A 正确，选项B 、C 、D 错误．【答案】 A●考向2 光的波粒二象性3．(多选)(2015·全国卷ⅡT 35(1)改编)实物粒子和光都具有波粒二象性．下列事实中突出体现波动性的是( )【导学号：25702072】A ．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B ．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C ．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构D ．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构ACD [电子束具有波动性，通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，选项A 正确．β射线在云室中高速运动时，径迹又细又直，表现出粒子性，选项B 错误．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构，体现出波动性，选项C 正确．电子显微镜是利用电子束工作的，体现了波动性，选项D 正确．]●考向3氢原子能级及跃迁4．(2012·江苏高考T12(C)(1))如图3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3C[由能级图及E n－E m＝hν知，E3－E1>E2－E1>E3－E2.即νa>νc>νb，又λ，知λa<λc<λb，所以图C正确．]＝cν考点2| 动量和动量守恒的应用难度：中档题题型：计算题五年3考(2013·江苏高考T12(C)(3))如图4所示，进行太空行走的宇航员A和B 的质量分别为80 kg和100 kg，他们推携手远离空间站，相对空间站的速度为0.1 m/s.A将B向空间站方向轻推后，A的速度变为0.2 m/s，求此时B的速率大小和方向．图4【解题关键】宇航员A和B在相互作用过程中系统动量守恒．【解析】根据动量守恒定律，(m A＋m B)v0＝m A v A＋m B v B，代入数值解得v B ＝0.02 m/s，离开空间站方向．【答案】0.02 m/s离开空间站方向(2014·江苏高考T12(C)(3))牛顿的《自然哲学的数学原理》中记载，A、B两个玻璃球相碰，碰撞后的分离速度和它们碰撞前的接近速度之比总是约为15∶16.分离速度是指碰撞后B对A的速度，接近速度是指碰撞前A对B的速度．若上述过程是质量为2m的玻璃球A以速度v0碰撞质量为m的静止玻璃球B，且为对心碰撞，求碰撞后A、B的速度大小．【解析】设A、B球碰撞后速度分别为v1和v2由动量守恒定律知：2m v0＝2m v1＋m v2，且由题意知v2－v1v0＝1516，解得v1＝1748v0，v2＝3124v0.【答案】1748v03124v01．高考考查特点动量守恒是近几年必考知识点，考查的题目主要有：(1)碰撞中相互作用的动量守恒问题；(2)相互作用中的动量守恒和机械能守恒问题．2．解题常见误区及提醒(1)不能准确应用动量守恒定律；(2)过程不清，不能分过程应用对应规律；(3)正确区分过程和物体(系)，准确选择规律．●考向1动量守恒定律的应用5．(2016·扬州模拟)如图5所示，在列车编组站里，一辆m1＝3.6×104 kg的甲货车在平直轨道上以v1＝2 m/s的速度运动，碰上一辆m2＝2.4×104 kg的静止的乙货车，它们碰撞后结合在一起继续运动，求货车碰撞后运动的速度以及甲货车在碰撞过程中动量的变化量．图5【解析】 对整个系统，碰撞过程动量守恒，设结合在一起继续运动的速度为v ，则m 1v 1＝(m 1＋m 2)v ，货车碰撞后运动的速度v ＝m 1v 1(m 1＋m 2)＝1.2 m/s ， 甲货车的动量的变化量Δp ＝m 1v －m 1v 1＝－2.88×104 kg·m/s(或“动量变化量大小为2.88×104 kg·m/s ，方向向左”)【答案】 －2.88×104 kg·m/s●考向2 动量与能量的综合应用6. (2016·常州模拟)如图6所示， 固定的圆弧轨道与水平面平滑连接，轨道与水平面均光滑， 质量为m 的物块B 与轻质弹簧拴接静止在水平面上， 弹簧右端固定. 质量为3m 的物块A 从圆弧轨道上距离水平面高h 处由静止释放，与B 碰撞后推着B 一起运动但与B 不粘连．求：图6(1)A 、B 碰后一起运动的速度v 1；(2)弹簧的最大弹性势能．【解析】 (1)A 下滑与B 碰撞前机械能守恒，由机械能守恒定律得：3mgh ＝12·3m v 20，解得：v 0＝2ghA 与B 碰撞过程系统的动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：3m v 0＝(3m ＋m )v 1，解得：v 1＝342gh(2)弹簧最短时弹性势能最大，系统的动能全部转化为弹性势能，根据机械能守恒定律得：E pmax＝12·4m v 21＝94mgh.【答案】(1)342gh(2)94mgh考点3| 核反应及核能的计算难度：低档题题型：选择题、填空题五年4考(2016·江苏高考T12(C)(1))贝可勒尔在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＋0－1eB.23592U＋10n→13953I＋9539Y＋210nC.21H＋31H→42He＋10nD.42He＋2713Al→3015P＋10n【解题关键】天然放射性衰变是自发地放出α、β粒子的核反应，与原子核聚变、裂变及人工转变是有区别的．A[放射性元素自发地放出射线的现象叫天然放射现象．A选项为β衰变方程，B选项为重核裂变方程，C选项为轻核聚变方程，D选项为原子核的人工转变方程，故选A.](2015·江苏高考T12(C)(2)(3))(1)核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，23592U是核电站常用的核燃料.23592U受一个中子轰击后裂变成14456Ba 和8936Kr两部分，并产生________个中子．要使链式反应发生，裂变物质的体积要________(选填“大于”或“小于”)它的临界体积．【导学号：25702073】(2)取质子的质量m p＝1.672 6×10－27 kg，中子的质量m n＝1.674 9×10－27 kg，α粒子的质量mα＝6.646 7×10－27 kg，光速c＝3.0×108 m/s.请计算α粒子的结合能．(计算结果保留两位有效数字)【解题关键】解此题的三个关键：(1)核反应过程满足电荷数守恒和质量数守恒．(2)理解临界体积的含义．(3)应用ΔE＝Δmc2求核能时注意Δm和ΔE单位对应．【解析】(1)核反应方程遵守质量数守恒和电荷数守恒，且该核反应方程为：23592U＋10n―→14456Ba＋8936Kr＋310n，即产生3个中子．临界体积是发生链式反应的最小体积，要使链式反应发生，裂变物质的体积要大于它的临界体积．(2)组成α粒子的核子与α粒子的质量差Δm＝(2m p＋2m n)－mα结合能ΔE＝Δmc2代入数据得ΔE＝4.3×10－12 J.【答案】(1)3大于(2)4.3×10－12 J1．高考考查特点(1)本考点内容着重考查原子核的衰变，核反应方程的书写、质量亏损和核能计算等；(2)题型选择题、填空题或计算题均有．2．解题常见误区及提醒(1)误认为质量数守恒是质量守恒；(2)误认为半衰期与外界条件有关；(3)应明确结合能和半衰期的影响因素．●考向1放射性元素的衰变7．在一个23892U原子核衰变为一个23892Pb原子核的过程中，发生β衰变的次数为()A．6次B．10次C．22次D．32次【答案】 A●考向2核反应方程及核能的计算8．一个静止的铀核23892U(原子质量为232.037 2 u)放出一个α粒子(原子质量为4.002 6 u)后衰变成钍核23892Th(原子质量为228.028 7 u)．(已知：原子质量单位1 u＝1.67×1027 kg，1 u相当于931 MeV)．(1)核衰变反应方程是__________；(2)该核衰变反应中释放出的核能为__________MeV.(3)假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和α粒子的动能，则钍核获得的动能有多大？【答案】(1)23292U→22890Th＋42He(2)5.49 MeV (3)0.09 MeV。
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
2017年高考物理真题分类题库考点八 碰撞与动量守恒
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考点八 碰撞与动量守恒1．(2017·全国乙卷·T14)将质量为1.00 kg 的模型火箭点火升空,50g 燃烧的燃气以大小为600 m/s 的速度从火箭喷口在很短时间内喷出。
在燃气喷出后的瞬间,火箭的动量大小为(喷出过程中重力和空气阻力可忽略)( )A.30 kg ·m/sB.5.7×102kg ·m/sC.6.0×102kg ·m/sD.6.3×102kg ·m/s【解析】选A 。
火箭与喷出的燃气组成的系统在竖直方向上动量守恒。
选竖直向上为正方向,设喷气后火箭的动量为p ,由动量守恒定律得:0=p-mv ,则p=mv=0.050×600kg ·m/s=30kg ·m/s 。
2.(2017·全国丙卷·T20)一质量为2 kg 的物块在合外力F 的作用下从静止开始沿直线运动。
F 随时间t 变化的图线如图所示,则( )A.t=1 s 时物块的速率为1 m/sB.t=2 s 时物块的动量大小为4kg ·m/sC.t=3 s 时物块的动量大小为5 kg ·m/sD.t=4 s 时物块的速度为零【解析】选A 、B 。
对物块,由动量定理可得:Ft=mv ,解得v=mFt ，t=1 s 的速率为v=1 m/s ,A 正确;在F-t 图中面积表示冲量,故t=2 s 时物块的动量大小p=Ft=2×2 kg ·m/s=4 kg ·m/s ,t=3 s 时物块的动量大小为p'=(2×2-1×1) kg ·m/s=3 kg ·m/s ,B 正确,C 错误;t=4 s 时物块的动量大小为p ″=(2×2-1×2) kg ·m/s=2 kg ·m/s ,故t=4 s 时物块的速度为1 m/s ,D 错误。
高考物理二轮突破课件1-7-3碰撞与动量守恒、近代物理初步
μmgx＝12×2mv02－12×3mv21
[二轮备考讲义] 第一部分 专题七 第3讲 第27页
名师伴你行 ·高考二轮复习 ·物理
解得 x＝3vμ20g
基
础 记 忆
故平板小车的长度至少为 L＝x＝3vμ20g.
提 能 专 训
热 点 盘 点
[二轮备考讲义] 第一部分 专题七 第3讲 第28页
名师伴你行 ·高考二轮复习 ·物理
专
(2)动能有损失
训
热
点
盘 点
完全
(1)碰后两物体合为一体
(2)动量守恒 非弹性碰撞
(3)动能损失最大
[二轮备考讲义] 第一部分 专题七 第3讲 第12页
名师伴你行 ·高考二轮复习 ·物理
2．(1)p＝p′(系统相互作用前总动量 p 等于相互作用后总动
基 量 p′)；
础
记
(2)Δp＝0(系统总动量的增量等于零)；
[二轮备考讲义] 第一部分 专题七 第3讲 第18页
名师伴你行 ·高考二轮复习 ·物理
[解析] (1)设 B 球第一次到达地面时的速度大小为 vB，由
基 础
运动学公式有 vB＝
2gh①
记 忆
将 h＝0.8 m 代入上式，得 vB＝4 m/s②
(2)设两球相碰前后，A 球的速度大小分别为 v1 和 v1′(v1′
名师伴你行 ·高考二轮复习 ·物理
解析：(1)木块相对平板小车静止时，二者有共同速度 v1，
基 在题设过程中由动量守恒定律得
础
记 忆
2mv0＝(2m＋m)v1
解得 v1＝23v0
提 能 专
训
热
在题设过程中对木块，由动量定理得 μmgt＝mv1－0
江苏专版版高考物理二轮复习第一部分专题十五碰撞与动量守恒近代物理初步课件0223228【精品课件】
理论
低；(2)联系当今热点；(3)常以填空 2014 年 T12(C)(1)考查光电效应方程、物质波
题或计算题的形式综合考查动量守
的波长与动量的关系
恒定律、能量守恒及原子核的衰变
2013 年 T12(C)(1)(2)考查氢原子的能级公式和 等知识，难度中等．
跃迁、德布罗意波长
动量和 2017 年 T12(C)(3)考查动量守恒定律
考点 1| 原子结构和光电效应 难度：低档题 题型：选择题 五年 5 考 (对应学生用书第 84 页)
1．(2013·江苏高考 T12(C)(1)(2))(1)如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等， 则它们的________也相等．
A．速度 C．动量
图 15-1 B．动能 D．总能量
(2)根据玻尔原子结构理论，氦离子(He＋)的能级图如图 15-1 所示．电子处在 n＝ 3 轨道上比处在 n＝5 轨道上离氦核的距离_______(选填“近”或“远”)．当大 量 He＋处在 n＝4 的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有_______条．
4．(2014·江苏高考 T12(C)(1))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
A [根据爱因斯坦光电效应方程12 mv2m＝hν－W．由题知 W 钙>W 钾，所以钙逸出 的光电子的最大初动能较小．根据 p＝ 2mEk及 p＝hλ和 c＝λν 知，钙逸出的光电 子的特点是：动量较小、波长较长、频率较小．选项 A 正确，选项 B、C、D 错 误．]
由 λ＝hp知，λλ质α＝pp质α＝
(江苏专版)高考物理二轮复习第1部分专题突破篇专题15碰撞与动量守恒近代物理初步课件
考
点
点
(
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k
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i
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ǎ n ) 一考
专题十五 碰撞与动量守恒 近代物理初步
ǎ n ) 三
点
(
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ǎ
专
o
题
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限
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时
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练
n
)
二
第一页，共39页。
第二页，共39页。
考点1|原子结构和光电效应 难度(nádù)：低档题 题型：选择题 五年5考
(2013·江苏高考 T12(C)(1)(2))(1)如果一个电子的德布罗意波长和一个 中子的相等，则它们的________也相等．
第十九页，共39页。
●考向 3 氢原子能级及跃迁 4．(2012·江苏高考 T12(C)(1))如图 3 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3
第二十页，共39页。
第二十一页，共39页。
C [由能级图及 En－Em＝hν 知，E3－E1>E2－E1>E3－E2.即 νa>νc>νb，又 λ ＝cν，知 λa<λc<λb，所以图 C 正确．]
【导学号：25702071】
第三页，共39页。
A．速度 C．动量
图1 B．动能 D．总能量
第四页，共39பைடு நூலகம்。
(2)根据玻尔原子结构理论，氦离子(He＋)的能级图如图 1 所示．电子处在 n ＝3 轨道上比处在 n＝5 轨道上离氦核的距离____________(选填“近”或 “远”)．当大量 He＋处在 n＝4 的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有________ 条．
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）。
专题07 碰撞与动量守恒-2017年高考物理备考艺体生系列 含解析 精品
第一部分名师综述综合分析近几年的高考物理试题发现，试题在考查主干知识的同时，注重考查基本概念和基本规律。
考纲要求1、理解动量、动量变化量的概念；知道动量守恒的条件。
2、会利用动量守恒定律分析碰撞、反冲等相互作用问题。
命题规律1、动量和动量的变化量这两个概念常穿插在动量守恒定律的应用中考查。
2、动量守恒定律的应用是本部分的重点和难点，也是高考的热点；动量守恒定律结合能量守恒定律来解决碰撞、打击、反冲等问题，以及动量守恒定律与圆周运动、核反应的结合已成为近几年高考命题的热点。
第二部分知识背一背（1）动量、动能、动量变化量的比较(2)动量的性质①矢量性：方向与瞬时速度方向相同．②瞬时性：动量是描述物体运动状态的量，是针对某一时刻而言的．③相对性：大小与参考系的选取有关，通常情况是指相对地面的动量．(3)动量守恒条件①理想守恒：系统不受外力或所受外力的合力为零，则系统动量守恒．②近似守恒：系统受到的合力不为零，但当内力远大于外力时，系统的动量可近似看成守恒．③分方向守恒：系统在某个方向上所受合力为零时，系统在该方向上动量守恒．(4)动量守恒定律的表达式m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′或Δp1＝－Δp2.（5）碰撞的种类及特点(6)动量守恒定律和能量守恒定律，是自然界最普遍的规律，它们研究的是物体系统，在力学中解题时必须注意动量守恒的条件及机械能守恒的条件。
在应用这两个规律时，当确定了研究的对象及运动状态变化的过程后，根据问题的已知条件和要求解的未知量，选择研究的两个状态列方程求解。
第三部分技能+方法一、动量守恒定律的特点：①矢量性：表达式中涉及的都是矢量，需要首先选取正方向，分清各物体初、末动量的正、负。
②瞬时性：动量是状态量，动量守恒指对应每一时刻的总动量都和初时刻的总动量相等。
不同时刻的动量不能相加。
③同时性：动量是状态量，具有瞬时性，动量守恒定律指的是相互作用的物体构成的物体系在任一时刻的总动量都相同．④普适性：它不仅适用于两个物体组成的系统，也适用于多个物体组成的系统；不仅适用于宏观物体组成的系统，对微观粒子组成的系统也适用。
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。
(江苏专版)2017高考物理二轮复习第2部分考前回扣篇资料
倒计时第 7 天功能关系和能量守恒A．骨干回首B．精要检索1．恒力做功的计算式W＝ Fl cosα(α是 F 与位移 l 方向的夹角)．2．恒力所做总功的计算W总＝ F 合 l cosα或 W总＝ W1＋W2＋ .3．计算功率的两个公式WP＝t或 P＝ Fv cosα.4．动能定理W总＝ E k2－ E k1.5．机车启动类问题中的“临界点”P m(1)全程最大速度的临界点为： F 阻＝. v mP(2)匀加快运动的最后点为－F阻＝ma；此时刹时功率等于额定功率P额．v1mP1(3) 在匀加快过程中的某点有：－F阻＝ma.v1P m(4) 在变加快运动过程中的某点有－F阻＝ma2.v26．重力势能p＝(是相关于零势能面的高度)E mgh h7．机械能守恒定律的三种表达方式(1) 始末状态：mgh＋12122mv＝mgh＋2mv1122(2) 能量转变：k( 增 ) ＝p( 减 ) ．E E(3) 研究对象： E ＝－ E .A B8．几种常有的功能关系做功能量变化功能关系重力做功重力势能变化p G＝－pE W E弹力做功弹性势能变化E p WF N＝－E p 合外力做功合动能变化k合＝kW E W E 除重力和弹力以外其余力做功W机械能变化E W ＝E其其滑动摩擦力与介质阻力做功 F l相对系统内能变化E内F l相对＝E内f f电场力做功AB＝AB电势能变化p AB＝－pW qU E W E电流做功 W＝ UIt电能变化E W＝－E9.应用动能定理的状况(1)动能定理的计算式为标量式，不波及方向问题，在不波及加快度和时间的问题时，可优先考虑动能定理．(2)动能定理的研究对象是单调物体，或许能够当作单调物体的物系统．(3)动能定理既合用于物体的直线运动，也合用于曲线运动；既合用于恒力做功，也合用于变力做功，力能够是各样性质的力，既能够同时作用，也能够分段作用．(4)若物体运动的过程中包括几个不一样过程，应用动能定理时，能够分段考虑，也能够视全过程为一整体来办理．C．考前热身1． ( 多项选择 ) 如图 1 所示，圆滑水平面上有一长为L 的小车，在小车的一端放有一物体，在物体上施一水平恒力F，使它由静止开始从小车的一端运动到另一端，设小车与物体之间的摩擦力为 f ，则()【导学号： 25702079】图 1A ．物体抵达另一端时的动能为( F － f )( s ＋L )B ．物体抵达另一端时小车的动能为 fsC ．整个过程中耗费的机械能为fsD ．物体战胜摩擦力做功为 fLAB [ 对物体运用动能定理可得 ( －)( s＋ ) ＝ 12，则 A 正确；对车运用动能定理可F fL2mv12得 fs ＝ 2Mv ，则 B 正确；系统在整个过程中耗费的机械能等于滑动摩擦力与相对位移的乘积，则整个过程中耗费的机械能为fL ，C 错误；物体战胜摩擦力所做的功为 f ( L ＋ s ) ，D 错误． ]2．一物块沿倾角为 θ 的斜面向上滑动， 当物块的初速度为 v 时，上涨的最大高度为H ，如图 2 所示；当物块的初速度为2v 时，上涨的最大高度记为 h . 重力加快度大小为 g . 物块与斜面间的动摩擦因数 μ 和 h 分别为 ()图 2A ． tan θ 和 2HB ． tan θ 和 4Hv 2θ 和 2HC. 2gH－1tanv 2θ 和 4HD. 2gH－1tanD [ 物块以初速度v 上涨的过程，由动能定理可得－－ μcos θ· H＝ 0－ 1mgHmgsinθ 222v 上涨的过程，由动能定理可得－mgh － μ mg cos θ ·sinh12mv ；以初速度 θ ＝ 0－ 2m (2 v ) ，v 2联立解得 μ ＝ 2gH －1 tan θ， h ＝ 4H ，选项 D 正确． ]3． 140 kg 的玉兔号月球车采纳轮式方案在月球的平坦表眼行进( 所受摩擦力按滑动摩擦力计算 ) ，经过光照自主进行工作．若车轮与月球地面间的动摩擦因数为μ ＝ 0.5 ，月球表面的重力加快度为g ＝ 1.6 m/s 2 ，此刻正以最大速度做匀速直线运动，行进100 m 用时 30min. 则月球车供给的动力功率为()A ． P ＝1.1 ×10 2 WB ． P ＝16.2 WC ． P ＝81 WD ． P ＝6.2 WD [ 玉兔号月球车以最大速度做匀速直线运动时所受的摩擦力等于行进供给的动力，由力均衡得： ＝ μ，解得＝112 N ，均匀速度v ＝ x＝ 100 m/s ＝ 1 m/s ， ＝ ，解得 P FmgFt 1 80018P Fv＝ 6.2 W ，故 D 正确． ]4．如图 3 所示，在竖直平面内有一半径为R 的圆弧轨道，半径 水平， 竖直．一OA OB质量为 m 的小球自 A 点正上方的 P 点由静止开始自由着落， 小球沿轨道抵达最高点B 时恰巧对轨道没有压力．已知AP ＝ 2R ，重力加快度为 g ，则小球从 P 到 B 的运动过程中 ()图 3A ．重力做功 2mgRB ．机械能减少 mgRC ．合外力做功 mgR1D ．战胜摩擦力做功2mgRD [ 重力做功与路径没关，只与初、末地点相关，故小球从P 到 B 的过程中， 重力做的功为G＝ ，选项 A 错误；小球沿轨道抵达最高点B 时恰巧对轨道没有压力，依据牛顿第W mgR2二定律，有＝v Bv B＝，从P 到 B 过程，重力势能的减少许为，动能的增，解得mg m RgRmgR1 2 mgRmgR mgR加量为 2mv B ＝ 2 ，故机械能的减少许为mgR － 2 ＝ 2 ，选项 B 错误；小球从 P 到 B 的过程中，合外力做的功等于动能的增添量，即为 mgRP 到 B 的过程中，小球克，选项 C 错误；从2mgR服摩擦力做的功等于机械能的减少许，即为2 ，选项 D 正确． ]5． ( 多项选择 ) 如图 4 所示，质量分别为和 2 的两个小球 A 和 ，中间用长为 2 的轻杆mmBL相连， 在杆的中点 O 处有一固定水平转动轴，把杆置于水平川点后由静止开释，在 B 球沿顺时针转动到最低地点的过程中( )4图 4A ． A 、B 两球的角速度大小一直相等B ．重力对 B 球做功的刹时功率向来增大2C ． B 球转动到最低地点时的速度大小为3gLD ．杆对 B 球做正功， B 球机械能不守恒AC [ A 、B 两球用轻杆相连，角速度大小一直相等，选项A 正确；杆在水平川点时，重力对 B 球做功的刹时功率为零，杆在竖直地点时，B 球的重力和速度方向垂直，重力对 B 球做功的刹时功率也为零，但在其余地点重力对B 球做功的刹时功率不为零，所以，重力对B球做功的刹时功领先增大后减小，选项B 错误；设 B 球转动到最低地点时的速度为 v ，两球角速度大小相等，转动半径相等，所以两球的线速度大小也相等，对A 、B 两球和杆构成的12122系统，由机械能守恒定律得， 2mgL － mgL ＝2(2 m ) v ＋ 2mv ，解得 v ＝ 3gL ，选项 C 正确； B球的重力势能减少了2 ，动能增添了2，机械能减少了，所以杆对B 球做负功， 选项 DmgL3mgL错误． ]6． ( 多项选择 ) 如图 5 甲所示，质量＝ 0.5 kg ，初速度v 0＝ 10 m/s 的物体，遇到一个与初m速方向相反的外力F 的作用，沿粗拙的水平面滑动，经 3 s 后撤去外力，直到物体停止，整个过程物体的 v - t 图象如图乙所示， g 取 10 m/s 2，则 ()图 5A ．物体与地面间的动摩擦因数为0.1B ． 0～2 s 内 F 做的功为－ 8 JC ． 0～7 s 内物体因为摩擦产生的热量为25 JD ． 0～7 s 内物体滑行的总位移为29 mABD [ 由图象可知物体在3～ 7 s 内仅受摩擦力，做匀减速直线运动，其加快度大小a＝1 m/s 2＝ μg ，得物体与地面间的动摩擦因数为 0.1 ， A 正确；计算 0～7 s 内所围面积可得物体滑行的总位移为x ＝ 29 m ， D 正确， 0～ 7 s 内物体因为摩擦产生的热量为Q ＝ μmgx＝ 14.5 J ， C 错误； 0～ 2 s 加快度大小 a 1＝2 m/s 2，由 μ mg ＋ F ＝ ma 1 可得 F ＝ 0.5 N,0 ～2 s内位移由面积可得x ′＝ 16 m ，所以 F 做的功为 W ＝－ Fx ′＝－ 8 J ， B 正确． ]7．如图 6 所示，在圆滑水平川面上搁置质量为M ＝2 kg 的长木板，木板上表面与固定的竖直弧形轨道相切．一质量m＝1 kg的小滑块自A点沿弧面由静止滑下， A 点距离长木板上表面的高度＝ 0.6 m ．滑块在长木板上滑行t ＝ 1 s 后，和长木板以共同速度v＝ 1 m/sh匀速运动， g 取10 m/s2.求：【导学号： 25702080】图 6(1)滑块与木板间的摩擦力；(2)滑块沿弧面下滑过程中战胜摩擦力做的功；(3)滑块自 A 点沿弧面由静止滑下到与长木板共同运动，产生的内能是多少？【分析】(1) 滑块在长木板上滑行时，对长木板，依据牛顿第二定律有F f＝ Ma1由运动学公式得v＝ a1t代入数据解得F f＝2 N.f2(2) 滑块在长木板上滑行时，对滑块，依据牛顿第二定律有－F＝ma设滑块滑上长木板时的初速度为v0，则有 v－ v0＝a2t代入数据解得v0＝3 m/s滑块沿弧面下滑的过程，由动能定理得12mgh－ Q1＝2mv0－0代入数据解得Q1＝1.5 J.(3)滑块在木板上滑行， t ＝1 s时长木板的位移为12s1＝2a1t12此过程中滑块的位移为s2＝v0t ＋2a2t故滑块相对木板滑行的距离为L＝ s2－ s1＝1.5 m所以 Q2＝F f· L＝3 J则 Q＝Q1＋ Q2＝4.5 J.【答案】(1)2 N(2)1.5 J(3)4.5 J。
2017江苏高考物理
2017年普通高等学校招生全国统一考试（江苏卷）一、单项选择题：本题共5小题，每小题3分，共计15分．每小题只有一个选项符合题意．1．如图所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r.圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为（）A．1:1 B．1:2 C．1:4 D．4:12．如图所示，A、B两小球从相同高度同时水平抛出，经过时间t在空中相遇，若两球的抛出速度都变为原来的2倍，则两球从抛出到相遇经过的时间为（）A．t B．√22t C．t2D．t43．一小物块沿斜面向上滑动，然后滑回到原处.物块初动能为E k0，与斜面间的动摩擦因数不变，则该过程中，物块的动能E k与位移x关系的图线是（）4．如图所示，三块平行放置的带电金属薄板A、B、C C中央各有一小孔，小孔分别位于O、M、P点.由O点静止释放的电子恰好能运动到P点.现将C板向右平移到P′点，则由O点静止释放的电子（）A．运动到P点返回B．运动到P和P′点之间返回C．运动到P′点返回D．穿过P′点5．如图所示，一小物块被夹子夹紧，夹子通过轻绳悬挂在小环上，小环套在水平光滑细杆上，物块质量为M，到小环的距离为L，其两侧面与夹子间的最大静摩擦力均为F.小环和物块以速度v向右匀速运动，小环碰到杆上的钉子P后立刻停止，物块向上摆动.整个过程中，物块在夹子中没有滑动.小环和夹子的质量均不计，重力加速度为g.下列说法正确的是（）A．物块向右匀速运动时，绳中的张力等于2FB．小环碰到钉子P时，绳中的张力大于2FC．物块上升的最大高度为2v2gD．速度v不能超过√(2F−Mg)LM二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共计16分。
每小题有多个选项符合题意．全部选对的得4分，选对但不全的得2分。
错选或不答的得0分。
6．“天舟一号”货运飞船于2017年4月20日在文昌航天发射中心成功发射升空，与“天宫二号”空间实验室对接前，“天舟一号”在距离地面约380 km的圆轨道上飞行，则其（）A．角速度小于地球自转角速度B．线速度小于第一宇宙速度C．周期小于地球自转周期D．向心加速度小于地面的重力加速度7．某音响电路的简化电路图如图所示，输入信号既有高频成分，也有低频成分，则（）A．电感L1的作用是通高频B．电容G2的作用是通高频C．扬声器甲用于输出高频成分D．扬声器乙用于输出高频成分8．在x轴上有两个点电荷q1、q2，其静电场的电势φ在x轴上分布如图所示。
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专题十五碰撞与动量守恒近代物理初步考点1| 原子结构和光电效应难度：低档题题型：选择题五年5考(2013·江苏高考T12(C)(1)(2))(1)如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的________也相等．【导学号：25702071】图1A．速度B．动能C．动量D．总能量(2)根据玻尔原子结构理论，氦离子(He＋)的能级图如图1所示．电子处在n＝3轨道上比处在n＝5轨道上离氦核的距离____________(选填“近”或“远”)．当大量He＋处在n ＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有________条．【解题关键】解此题的关键有以下两点：(1)德布罗意波长公式λ＝h p.(2)大量处于n 能级的原子由于跃迁所发射的谱线条数为r ＝C 2n .【解析】 (1)根据λ＝h p，知电子和中子的动量大小相等，选项C 正确．(2)根据玻尔理论r n ＝n 2r 1可知电子处在n ＝3的轨道上比处在n ＝5的轨道上离氦核的距离近．大量He ＋处在n ＝4的激发态时，发射的谱线有6条．【答案】 (1)C (2)近 6(2016·江苏高考T 12(C)(3))几种金属的逸出功W 0见下表：金属钨钙钠钾铷W 0(×10－19J) 7.26 5.12 3.66 3.60 3.41用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范围为4.0×10－7～7.6×10－7m ，普朗克常数h ＝6.63×10－34J·s.【解题关键】 解此题的关键有以下两点： (1)光子能量与光波波长的关系：E ＝hcλ.(2)要发生光电效应，入射光子能量应大于金属的逸出功． 【解析】 光子的能量E ＝hc λ取λ＝4.0×10－7m ，则E ≈5.0×10－19J根据E ＞W 0判断，钠、钾、铷能发生光电效应． 【答案】 钠、钾、铷能发生光电效应(2015·江苏高考T 12(C)(1))波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有__________．A ．光电效应现象揭示了光的粒子性B ．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C ．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D ．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等【解析】 光电效应现象、黑体辐射的实验规律都可以用光的粒子性解释，选项A 正确，选项C 错误；热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性，选项B 正确；由德布罗意波长公式λ＝hp和p 2＝2m ·E k 知动能相等的质子和电子动量不同，德布罗意波长不相等，选项D 错误．【答案】 AB1．高考考查特点(1)常以物理现象为切入点考查原子结构和波粒二象性． (2)常以科学应用角度考查光电效应及方程的应用． 2．常见误区及提醒(1)误认为光电效应产生的条件是光的强度． (2)弄清光电效应的产生及规律是解题关键．●考向1 光电效应及方程1．(2015·全国卷ⅠT 35(1))在某次光电效应实验中，得到的遏止电压U c 与入射光的频率ν的关系如图2所示．若该直线的斜率和截距分别为k 和b ，电子电荷量的绝对值为e ，则普朗克常量可表示为________，所用材料的逸出功可表示为________．图2【解析】 根据光电效应方程E km ＝hν－W 0及E km ＝eU c 得U c ＝hνe －W 0e ，故h e ＝k ，b ＝－W 0e，得h ＝ek ，W 0＝－eb .【答案】 ek －eb2.(2014·江苏高考T 12(C)(1))已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014Hz 和5.44×1014Hz ，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【解析】 根据爱因斯坦光电效应方程12 mv 2m ＝hν－W .由题知W 钙>W 钾，所以钙逸出的光电子的最大初动能较小．根据p ＝2mE k 及p ＝hλ和c ＝λν知，钙逸出的光电子的特点是：动量较小、波长较长、频率较小．选项A 正确，选项B 、C 、D 错误．【答案】 A●考向2 光的波粒二象性3．(多选)(2015·全国卷ⅡT 35(1)改编)实物粒子和光都具有波粒二象性．下列事实中突出体现波动性的是( )【导学号：25702072】A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构ACD[电子束具有波动性，通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，选项A正确．β射线在云室中高速运动时，径迹又细又直，表现出粒子性，选项B错误．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构，体现出波动性，选项C正确．电子显微镜是利用电子束工作的，体现了波动性，选项D正确．]●考向3 氢原子能级及跃迁4．(2012·江苏高考T12(C)(1))如图3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3C[由能级图及E n－E m＝hν知，E3－E1>E2－E1>E3－E2.即νa>νc>νb，又λ＝cν，知λa<λc<λb，所以图C正确．]考点2| 动量和动量守恒的应用难度：中档题题型：计算题五年3考(2013·江苏高考T12(C)(3))如图4所示，进行太空行走的宇航员A和B的质量分别为80 kg和100 kg，他们推携手远离空间站，相对空间站的速度为0.1 m/s.A将B向空间站方向轻推后，A的速度变为0.2 m/s，求此时B的速率大小和方向．图4【解题关键】 宇航员A 和B 在相互作用过程中系统动量守恒．【解析】 根据动量守恒定律，(m A ＋m B )v 0＝m A v A ＋m B v B ，代入数值解得v B ＝0.02 m/s ，离开空间站方向．【答案】 0.02 m/s 离开空间站方向(2014·江苏高考T 12(C)(3))牛顿的《自然哲学的数学原理》中记载，A 、B 两个玻璃球相碰，碰撞后的分离速度和它们碰撞前的接近速度之比总是约为15∶16.分离速度是指碰撞后B 对A 的速度，接近速度是指碰撞前A 对B 的速度．若上述过程是质量为2m 的玻璃球A 以速度v 0碰撞质量为m 的静止玻璃球B ，且为对心碰撞，求碰撞后A 、B 的速度大小．【解析】 设A 、B 球碰撞后速度分别为v 1和v 2 由动量守恒定律知：2mv 0＝2mv 1＋mv 2，且由题意知v 2－v 1v 0＝1516，解得v 1＝1748v 0，v 2＝3124v 0. 【答案】1748v 0 3124v 01．高考考查特点动量守恒是近几年必考知识点，考查的题目主要有：(1)碰撞中相互作用的动量守恒问题；(2)相互作用中的动量守恒和机械能守恒问题．2．解题常见误区及提醒 (1)不能准确应用动量守恒定律； (2)过程不清，不能分过程应用对应规律； (3)正确区分过程和物体(系)，准确选择规律．●考向1 动量守恒定律的应用5．(2016·扬州模拟)如图5所示，在列车编组站里，一辆m 1＝3.6×104kg 的甲货车在平直轨道上以v 1＝2 m/s 的速度运动，碰上一辆m 2＝2.4×104kg 的静止的乙货车，它们碰撞后结合在一起继续运动，求货车碰撞后运动的速度以及甲货车在碰撞过程中动量的变化量．图5【解析】 对整个系统，碰撞过程动量守恒，设结合在一起继续运动的速度为v ，则m 1v 1＝(m 1＋m 2)v ，货车碰撞后运动的速度v ＝m 1v 1m 1＋m 2＝1.2 m/s ，甲货车的动量的变化量Δp ＝m 1v －m 1v 1＝－2.88×104kg·m/s(或“动量变化量大小为2.88×104kg·m/s，方向向左”)【答案】 －2.88×104kg·m/s ●考向2 动量与能量的综合应用6. (2016·常州模拟)如图6所示， 固定的圆弧轨道与水平面平滑连接，轨道与水平面均光滑， 质量为m 的物块B 与轻质弹簧拴接静止在水平面上， 弹簧右端固定. 质量为3m 的物块A 从圆弧轨道上距离水平面高h 处由静止释放，与B 碰撞后推着B 一起运动但与B 不粘连．求：图6(1)A 、B 碰后一起运动的速度v 1； (2)弹簧的最大弹性势能．【解析】 (1)A 下滑与B 碰撞前机械能守恒，由机械能守恒定律得： 3mgh ＝12·3mv 20，解得：v 0＝2ghA 与B 碰撞过程系统的动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：3mv 0＝(3m ＋m )v 1，解得：v 1＝342gh(2)弹簧最短时弹性势能最大，系统的动能全部转化为弹性势能，根据机械能守恒定律得：E pmax ＝12·4mv 21＝94mgh .【答案】 (1)342gh (2)94mgh考点3| 核反应及核能的计算 难度：低档题 题型：选择题、填空题 五年4考(2016·江苏高考T 12(C)(1))贝可勒尔在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 ＋0－1eB.23592U ＋10n→13953I ＋9539Y ＋210nC.21H＋31H→42He＋10nD.42He＋2713Al→3015P＋10n【解题关键】天然放射性衰变是自发地放出α、β粒子的核反应，与原子核聚变、裂变及人工转变是有区别的．A[放射性元素自发地放出射线的现象叫天然放射现象．A选项为β衰变方程，B选项为重核裂变方程，C选项为轻核聚变方程，D选项为原子核的人工转变方程，故选A.] (2015·江苏高考T12(C)(2)(3))(1)核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，235 92U是核电站常用的核燃料.235 92U受一个中子轰击后裂变成144 56Ba和8936Kr两部分，并产生________个中子．要使链式反应发生，裂变物质的体积要________(选填“大于”或“小于”)它的临界体积．【导学号：25702073】(2)取质子的质量m p＝1.672 6×10－27 kg，中子的质量m n＝1.674 9×10－27 kg，α粒子的质量mα＝6.646 7×10－27 kg，光速c＝3.0×108 m/s.请计算α粒子的结合能．(计算结果保留两位有效数字)【解题关键】解此题的三个关键：(1)核反应过程满足电荷数守恒和质量数守恒．(2)理解临界体积的含义．(3)应用ΔE＝Δmc2求核能时注意Δm和ΔE单位对应．【解析】(1)核反应方程遵守质量数守恒和电荷数守恒，且该核反应方程为：235 92U＋10 n―→144 56Ba＋8936Kr＋310n，即产生3个中子．临界体积是发生链式反应的最小体积，要使链式反应发生，裂变物质的体积要大于它的临界体积．(2)组成α粒子的核子与α粒子的质量差Δm＝(2m p＋2m n)－mα结合能ΔE＝Δmc2代入数据得ΔE＝4.3×10－12 J.【答案】(1)3 大于(2)4.3×10－12 J1．高考考查特点(1)本考点内容着重考查原子核的衰变，核反应方程的书写、质量亏损和核能计算等；(2)题型选择题、填空题或计算题均有．2．解题常见误区及提醒(1)误认为质量数守恒是质量守恒；(2)误认为半衰期与外界条件有关；(3)应明确结合能和半衰期的影响因素．●考向1 放射性元素的衰变7．在一个238 92U原子核衰变为一个238 92Pb原子核的过程中，发生β衰变的次数为( ) A．6次B．10次C．22次D．32次【答案】 A●考向2 核反应方程及核能的计算8．一个静止的铀核238 92U(原子质量为232.037 2 u)放出一个α粒子(原子质量为4.002 6 u)后衰变成钍核238 92Th(原子质量为228.028 7 u)．(已知：原子质量单位1 u＝1.67×1027kg，1 u相当于931 MeV)．(1)核衰变反应方程是__________；(2)该核衰变反应中释放出的核能为__________MeV.(3)假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和α粒子的动能，则钍核获得的动能有多大？【答案】(1)232 92U→228 90Th＋42He (2)5.49 MeV (3)0.09 MeV。