高考物理一轮总复习 第十一章 碰撞与动量守恒定律 近代物理初步章末检测卷最新整理.docx

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高考物理一轮总复习第十一章碰撞与动量守恒定律近代物理初步章末检测卷最新整理

2018届高考物理一轮总复习第十一章碰撞与动量守恒定律近代物理初步章末检测卷

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第十一章碰撞与动量守恒定律近代物理初步

一、选择题（本题共8小题,每小题6分，共48分．在每小题给出的四个选项中，第1~5题只有一项符合题目要求，第6~8题有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分．）

1．（2015·天津卷）下列能揭示原子具有核式结构的实验是（　　）

A．光电效应实验　　　　B．伦琴射线的发现

C．α粒子散射实验D．氢原子光谱的发现

解析：

光电效应实验说明光具有粒子性；伦琴射线的发现说明原子核内也有结构;氢原子光谱的发现说明原子中的电子轨道量子化和定态,不同元素的原子具有不同的特征谱线．α粒子散射实验揭示原子具有核式结构，选项C正确．

答案：

C

2．（2016·锦州模拟）女子短道速滑队是我国冰上竞技项目的强项．通过观察比赛录像发现，“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面，并且开始向前滑行,如图所示，待乙追上甲时,乙猛推甲一把，使甲获得更大的速度向前冲出．在乙推甲的过程中,忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用,则（　　）

A．甲对乙的冲量一定等于乙对甲的冲量

B．甲、乙的动量变化一定大小相等，方向相反

C．甲的动能增加量一定等于乙的动能减少量

D．甲对乙做多少负功，乙对甲就一定做多少正功

解析：

乙推甲的过程中，他们之间的作用力大小相等，方向相反，作用时间相等,根据冲量的定义,甲对乙的冲量与乙对甲的冲量大小相等，但方向相反，选项A错误；乙推甲的过程中,遵守动量守恒定律,即Δp甲＝－Δp乙，他们的动量变化大小相等，方向相反,选项B正确；在乙推甲的过程中，甲、乙的位移不一定相等，所以甲对乙做的负功与乙对甲做的正功不一定相等,结合动能定理知，选项C、D错误．

答案：

B

3．（2016·三明模拟）某校研究小组将静置在地面上，质量为M（含燃料）的火箭模型点火升空,在极短时间内以相对地面的速度v0竖直向下喷出质量为m的炽热气体．忽略喷气过程重力和空气阻力的影响，则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是（　　）

A。

v0B。

v0

C.

v0D。

v0

解析:

取向下为正方向，由动量守恒定律可得：

0＝mv0－（M－m）v′，故v′＝

，选项D正确．

答案：

D

4．（2017·德州模拟）已知电子处于最内层轨道时的能量为E，该电子吸收频率为ν的光子后跃迁到最外层轨道，随后又立即辐射出一个光子，从而跃迁到中层轨道，此时电子的能量为E′，则该辐射光子的波长为（已知普朗克常量为h，真空中光速为c）（　　）

A。

B。

C。

D.

解析：

根据能级跃迁公式，电子吸收光子后跃迁到最外层轨道,则电子在最外层轨道时的能量为E＋hν；而后由于不稳定，再次进行跃迁，根据跃迁公式可得:

E＋hν＝E′＋hν′,根据波速公式可得：

λ＝

＝

，选项D正确，A、B、C错误．

答案:

D

5．（2014·上海卷）在光电效应的实验结果中，与光的波动理论不矛盾的是（　　）

A．光电效应是瞬时发生的

B．所有金属都存在极限频率

C．光电流随着入射光增强而变大

D．入射光频率越大,光电子最大初动能越大

解析：

光电效应产生的时间极短，电子吸收光的能量是瞬间完成的，而不像波动理论所预计的那样可以逐渐叠加，选项A错误；光电效应中所有金属都存在极限频率,当入射光的频率低于极限频率时不能发生光电效应．光的波动理论认为不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可以获得足够能量从而逸出表面，不应存在极限频率,选项B错误；光电效应中入射光越强,光电流越大,这与光的波动理论不矛盾,选项C正确；光电效应中入射光的频率越大，光电子的最大初动能越大．光的波动理论认为光强越大，电子可获得更多的能量，光电子的最大初动能越大,选项D错误．

答案：

C

6．（2015·广东卷）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→

He＋

H＋4.9MeV和

H＋

H→

He＋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6

C．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：

题目中有原子物理的两个核反应方程，根据质量数和电荷数守恒规律，由第二个核反应方程得到X为中子（

n），选项A正确；再由第一个方程得到Y质子数为3，质量数为6，则中子数＝质量数－质子数＝3，选项B错误；两个核反应都产生了能量，根据爱因斯坦质能方程可知一定有质量亏损，选项C错误；氘和氚的核反应是核聚变反应,选项D正确．

答案:

AD

7．（2017·商丘模拟）甲、乙两种金属发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光频率间的函数关系分别如图中的Ⅰ、Ⅱ所示．下列判断正确的是（　　）

A．Ⅰ与Ⅱ不一定平行

B．乙金属的极限频率大

C．图象纵轴截距由入射光强度判定

D．Ⅰ、Ⅱ的斜率是定值，与入射光和金属材料均无关系

解析：

Ek－ν图象的斜率表示普朗克常量，图线与ν轴交点的横坐标表示极限频率，图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值为逸出功，由金属材料判定,故选项B、D正确．

答案：

BD

8．（2016·济南模拟）美国科研人员正在研制一种新型镍铜长效电池,它是采用半衰期长达100年的放射性同位素镍63（

Ni）和铜两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍63发生β衰变时释放电子给铜片,把镍63和铜片做电池两极给负载提供电能．下面有关该电池的说法正确的是（　　）

A．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

B．镍63的衰变方程是

Ni→

e＋

Cu

C．提高温度，增大压强可以改变镍63的半衰期

D．该电池内部电流方向是从镍到铜片

解析：

β衰变的实质

n→

H＋

e，则选项A正确;镍63发生β衰变的方程为

Ni→

e＋

Cu,则选项B正确;元素的半衰期只由元素本身决定，与外界压强、温度等无关，则选项C错误；在电池内部电子从Ni流向Cu，则电流方向应是从Cu流向Ni，选项D错误．

答案：

AB

二、非选择题（本题共5小题,共52分．按题目要求作答，解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．）

9．（8分）（2015·江苏卷）核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电,

U是常用的核燃料。

U受一个中子轰击后裂变成

Ba和

Kr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________（填“大于”或者“小于”）它的临界体积．

解析：

由质量数和电荷数守可知：

U＋

n→

Ba＋

Kr＋3

n，可见产生了3个中子，链式反应的一个条件是铀燃料的体积必须大于或等于临界体积。

答案:

3（4分）　大于（4分）

10．（10分）某同学利用打点计时器和气垫导轨做“验证动量守恒定律”的实验，气垫导轨装置如图甲所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成．在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔,向导轨空腔内不断通入压缩空气，空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上,这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差．

（1）下面是实验的主要步骤：

①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；

②向气垫导轨空腔内通入压缩空气；

③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧,将纸带穿过打点计时器与弹射架并固定在滑块1的左端,调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向;

④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；

⑤把滑块2放在气垫导轨的中间；

⑥先__________________，然后________，让滑块带动纸带一起运动；

⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥,选出理想的纸带如图乙所示；

⑧测得滑块1的质量为310g，滑块2（包括橡皮泥）的质量为205g。

完善实验步骤⑥的内容．

（2）已知打点计时器每隔0。

02s打一个点，计算可知两滑块相互作用以前系统的总动量为________kg·m/s；两滑块相互作用以后系统的总动量为______kg·m/s（保留三位有效数字）．

（3）试说明

（2）中两结果不完全相等的主要原因是__________________________________________________．

解析:

（1）实验时应先接通打点计时器的电源，再放开滑块．

（2）作用前系统的总动量为滑块1的动量p0＝m1v0.

v0＝

m/s＝2m/s,p0＝0。

310×2kg·m/s＝0.620kg·m/s。

作用后系统的总动量为滑块1和滑块2的动量和，且此时两滑块具有相同的速度v,v＝

m/s＝1。

2m/s，p＝（m1＋m2）v＝（0.310＋0。

205）×1.2kg·m/s＝0。

618kg·m/s.

（3）存在误差的主要原因是纸带与打点计时器限位孔间有摩擦．

答案：

（1）接通打点计时器的电源（1分）　放开滑块1（1分）　

（2）0.620（2分）　0。

618（2分）

（3）纸带与打点计时器限位孔间有摩擦（4分）

11．（10分）（2015·海南卷）运动的原子核

X放出α粒子后变成静止的原子核Y.已知X、Y和α粒子的质量分别是M、m1和m2，真空中的光速为c，α粒子的速度远小于光速．求反应后与反应前的总动能之差以及α粒子的动能．

解析：

反应后由于存在质量亏损，所以反应前后总动能之差等于质量亏损而释放出的能量，

故根据爱因斯坦质能方程可得

m2v

－

Mv

＝（M－m1－m2）c2.①（3分）

反应过程中三个粒子组成的系统动量守恒，

故有MvX＝m2vα.②（4分）

联立①②可得

m2v

＝

（M－m1－m2）c2。

（3分）

答案：

（M－m1－m2）c2　

（M－m1－m2）c2

12．（12分）（2016·九江模拟）玻尔在卢瑟福的原子核式结构学说的基础上，提出具有量子特征的氢原子模型，其能级图如图所示．有一个发光管里装有大量处于n＝4能级的氢原子，利用这个发光管的光线照射金属钠的表面．已知金属钠的极限频率是5。

53×1014Hz，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，1eV＝1。

6×10－19J.

（1）发光管可能发射几种不同能量的光子？

（2）发光管能使金属钠发生光电效应吗（通过计算回答）?

（3）求出发光管照射金属钠所发射的光电子的最大初动能．

解析：

（1）由于发光管里装有大量处于n＝4能级的氢原子，则其能发出不同能量光子的数目n＝C

＝6种．（4分）

（2）金属钠的逸出功为

W0＝hν0＝3。

67×10－19J≈2.29eV，（2分）

其中ΔE21＝10.2eV，ΔE31＝12.09eV，

ΔE41＝12。

75eV,ΔE42＝2。

55eV都大于逸出功，所以一定能发生光电效应（算出其中一组数据并进行比较，就可以给全分）（2分）

（3）发光管照射金属钠所发射的光电子的最大初动能应为从n＝4能级的氢原子跃迁至n＝1能级发出的，

则Ekm＝ΔE41－W0＝10.46eV。

（4分）

答案：

（1）6种　

（2）能　（3）10.46eV

13．（12分）（2015·课标全国I卷）如图所示，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v0，第一次碰撞后C的速度为vC,A的速度为vA1，由动量守恒定律和机械能守恒得

mv0＝mvA1＋MvC1，①（2分）

mv

＝

mv

＋

Mv

。

②（2分）

联立①②式得vA1＝

v0，③（1分）

vC1＝

v0。

④（1分）

如果m〉M，第一次碰撞后,A与C速度同向,且A的速度小于C的速度，不可能与B发生碰撞；如果m＝M,第一次碰撞后，A停止，C以A碰前的速度向右运动，A不可能与B发生碰撞,所以只需要考虑m〈M的情况．

第一次碰撞后，A反向运动与B发生碰撞,设与B发生碰撞后，A的速度为vA2，B的速度为vB1，同样有

vA2＝

vA1＝

2v0.⑤（1分）

根据题意，要求A只与B、C各发生一次碰撞，

应有vA2≤vC1.⑥（2分）

联立④⑤⑥式得m2＋4mM－M2≥0，⑦（1分）

解得m≥（

－2）M。

⑧（1分）

另一解m≤－（

＋2）M舍去,所以m和M应满足的条件为

（

－2）M≤m〈M。

⑨（1分）

答案：

（

－2）M≤m〈M