专题强化测评九.docx
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专题强化测评九
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专题强化测评(九)
碰撞与动量守恒近代物理初步
(45分钟100分)
1.(2011·漳州模拟)(10分)
(1)人眼对绿光最敏感,正常人的眼睛接收到波长为530nm的绿光时,只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔,眼睛就能察觉.普朗克常量为6.63×10-34J·s,光速为3.0×108m/s,则
①人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是___________.
②用这种波长的绿色光照射下列五种材料,能产生光电效应的材料有______种.
(2)如图为中国队员投掷冰壶的镜头.在某次投掷中,冰壶运动一段时间后以
0.4m/s的速度与对方的静止冰壶发生正碰,碰后对方的冰壶以0.3m/s的速度向前滑行.若两冰壶质量相等,规定向前运动方向为正方向,则碰后中国队冰壶的速度为()
A.0.1m/sB.-0.1m/s
C.0.7m/sD.-0.7m/s
2.(2011·朝阳区模拟)(10分)
(1)现有a、b、c三种单色光,其波长关系为λa>λb>λc.用b光照射某种金属时,恰好能发生光电效应.若分别用a光和c光照射该金属,则()
A.a光照射时,不能发生光电效应
B.c光照射时,不能发生光电效应
C.a光照射时,释放出的光电子的最大初动能最大
D.c光照射时,释放出的光电子的最大初动能最小
(2)质量为M的小物块A静止在离地面高h的水平桌面的边缘,质量为m的小物块B沿桌面向A运动并以速度v0与之发生正碰(碰撞时间极短).碰后A离开桌面,其落地点离出发点的水平距离为L.碰后B反向运动.求B后退的距离.(已知B与桌面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g)
3.(10分)
(1)在光滑的水平面上有两个在同一直线上相向运动的小球,其中甲球的质量m1=2kg,乙球的质量m2=1kg,规定向右为正方向,碰撞前后乙球的速度随时间变化情况如图所示.已知两球发生正碰后,甲球静止不动,碰撞时间极短,则碰前甲球速度的大小和方向分别为()
A.0.5m/s,向右
B.0.5m/s,向左
C.1.5m/s,向右
D.1.5m/s,向左
(2)原来静止的原子核
,发生α衰变后放出一个动能为E0的α粒子,求:
①生成的新核动能是多少?
②如果衰变释放的能量全部转化为α粒子及新核的动能,释放的核能ΔE是多少?
③亏损的质量Δm是多少?
4.(12分)
(1)如图1所示为氢原子的能级图.用光子能量为13.06eV的光照射一群处于基态的氢原子,可能观测到氢原子发射的不同波长的光有________种.
(2)质量为M=2kg的小平板车C静止在光滑水平面上,车的一端静止着质量为mA=2kg的物体A(可视为质点),如图2所示,一颗质量为mB=20g的子弹以600m/s的水平速度射穿A后,速度变为100m/s,最后物体A相对车静止,求平板车最后的速度是多大?
5.(12分)氢原子的能级示意图如图所示,现有每个电子的动能都为Ee=
12.89eV的电子束与处在基态的氢原子束射入同一区域,使电子与氢原子发生迎头正碰.已知碰撞前一个电子与一个氢原子的总动量为零.碰撞后,氢原子受激发而跃迁到n=4的能级.求碰撞后1个电子与1个受激氢原子的总动能.(已知电子的质量me与氢原子的质量mH之比为1∶1840)
6.(14分)
(1)下列说法正确的是__________.
A.根据E=mc2可知物体所具有的能量和它的质量之间存在着简单的正比关系
B.在单缝衍射实验中,假设只让一个光子通过单缝,则该光子不可能落在暗条纹处
C.一群氢原子从n=3的激发态向较低能级跃迁,最多可放出两种频率的光子
D.已知能使某金属发生光电效应的极限频率为ν0,则当频率为2ν0的单色光照射该金属时,光电子的最大初动能为2hν0
(2)如图,车厢的质量为M,长度为L,静止在光滑水平面上,质量为m的木块(可看成质点)以速度v0无摩擦地在车厢底板上向右运动,木块与前车壁碰撞后以速度v0/2向左运动,则再经过多长时间,木块将与后车壁相碰?
7.(16分)
(1)浙江秦山核电站第三期工程两个60万千瓦发电机组已并网发电.发电站的核能来源于
的裂变,现有以下四种说法,其中正确的是________(填入选项前的字母,有填错的不得分)
A.
裂变时释放出大量能量,产生明显的质量亏损,所以核子数要减小
B.
的一种可能的裂变是变成两个中等质量的原子核,反应方程式为:
C.
是天然放射性元素,常温下它的半衰期约为45亿年,升高温度半衰期缩短
D.建造核电站时需要特别注意防止放射线和放射性物质的泄漏,以避免射线对人体的伤害和放射性物质对环境造成放射性污染
(2)如图所示,木块A的质量为mA=1kg,足够长的木板B的质量为mB=4kg,质量为mC=2kg的木块C置于木板B上,B足够长,水平面光滑,B、C之间有摩擦.现使A以v0=10m/s的初速度向右运动,与B碰撞后以4m/s速度弹回.求:
①B运动过程中的最大速度.
②C运动过程中的最大速度.
8.(2011·武汉模拟)(16分)
(1)
放射性衰变有多种途径,其中一种途径是先衰变成
,而
可以经一次衰变变成
(X代表某种元素),也可以经一次衰变变成
和
最后都衰变变成
,衰变路径如图所示,则可知图
中()
A.过程①是β衰变,过程③是α衰变;过程②是α衰变,过程④是β衰变
B.过程①是β衰变,过程③是α衰变;过程②是β衰变,过程④是α衰变
C.过程①是α衰变,过程③是β衰变;过程②是α衰变,过程④是β衰变
D.过程①是α衰变,过程③是β衰变;过程②是β衰变,过程④是α衰变
(2)如图所示,质量M=0.040kg的靶盒A静止在光滑水平导轨上的O点,水平轻质弹簧一端拴在固定挡板P上,另一端与靶盒A连接.Q处有一固定的发射器B,它可以瞄准靶盒发射一颗水平速度为v0=50m/s,质量m=0.010kg的弹丸,当弹丸打入靶盒A后,便留在盒内,碰撞时间极短,不计空气阻力.求弹丸进入靶盒A后,弹簧的最大弹性势能为多少?
答案解析
1.【解析】
(1)①每个绿光光子的能量
≈3.8
×10-19J
人眼最少需每秒射入6个绿光光子才能察觉,故P=
=6×3.8×10-19W
≈2.3×10-18W
②发生光电效应的条件是光子的能量要大于金属的逸出功,E0仅大于铯的逸出功,故只有一种.
(2)选A.根据动量守恒定律,0.4m=0.3m+mv,得中国队冰壶的速度v=
0.1m/s,只有A选项正确.
答案:
(1)①2.3×10-18W②1
(2)A
2.【解析】
(1)选A.由
可判断a、b、c三种单色光的频率关系为νa<νb<
νc,用b光照射某种金属恰好能发生光电效应,由于光的频率大于或等于极限频率时才会产生光电效应,所以a光照射时不能发生光电效应,c光照射时能发生光电效应,A选项正确,B、C选项均错误;光电子的初动能与频率有关,频率越大,初动能越大,c光照射时,逸出的光电子的最大初动能最大,D选项错误.
(2)设t为A从离开桌面到落地经历的时间,v表示刚碰后A的速度,有:
设V为刚碰后B的速度大小,由动量守恒定律有:
mv0=Mv-mV
设B后退的距离为x,由动能定理有:
-μmgx=0-
mV2
由以上各式求得:
答案:
(1)A
(2)
3.【解析】
(1)选D.设碰前甲球的速度为v1.由图象知碰前乙球的速度v2=2m/s,碰后速度v2′=-1m/s,根据动量守恒定律m1v1+m2v2=m2v2′,得碰前甲球速度v1=-1.5m/s,负号表示方向向左,故D正确.
(2)①衰变方程为:
在衰变过程中动量守恒
mαvα=mYvY
又因为
所以
②由能量守恒知,释放的核能
ΔE=E0+EY=
③由质能关系ΔE=Δmc2,解得
答案:
(1)D
(2)①
②
③
4.【解析】
(1)由E=En-E1可知En=E+E1=13.06eV-13.6eV=-0.54eV.吸收13.06eV能量后氢原子处于量子数n=5的激发态,由N=
=10得知可产生10种不同波长的光.
(2)子弹射穿A时,以子弹与A组成的系统为研究对象.由动量守恒定律得mBvB=mAvA′+mBvB′
A在小车上相对滑动,设最后速度为v″.
以A与小车组成的系统为研究对象,由动量守恒定律得
mAvA′=(mA+M)v″
可得v″=2.5m/s.
答案:
(1)10
(2)2.5m/s
5.【解析】以ve和vH表示碰撞前电子的速率和氢原子的速率,根据题意有:
meve-mHvH=0
碰撞前,氢原子与电子的总动能为:
联立以上两式并代入数据解得:
Ek≈12.90eV
氢原子从基态跃迁到n=4的能级所需能量由能级图可得:
ΔE=-0.85eV-(-13.6eV)=12.75eV
碰撞后,受激氢原子与电子的总动能为:
Ek′=Ek-ΔE=12.90eV-12.75eV=0.15eV.
答案:
0.15eV
6.【解析】
(1)选A.根据E=mc2可知物体所具有的能量和它的质量之间存在着正比关系,A对;在单缝衍射实验中,假设只让一个光子通过单缝,则该光子落在的位置是不确定的,B错;一群氢原子从n=3的激发态向较低能级跃迁,最多可放出3种频率的光子,C错;能使某金属发生光电效应的极限频率为ν0,则当频率为
2ν0的单色光照射该金属时,光电子的最大初动能为Ekm=2hν0-hν0=hν0,D错.
(2)木块和车厢组成的系统动量守恒,设向右为正方向,碰后车厢的速度为v′
得
方向向右
设t时间内木块将与后车壁相碰,则
v′t+
=L
答案:
(1)A
(2)
7.【解析】
(1)选B、D.
裂变时释放出大量能量,产生明显的质量亏损,但是核子数不会变化,A错;B项中的核反应是一种可能的裂变,B对;半衰期与外界温度无关,C错;核电站中有很多放射性元素,应避免放射性污染,D对.
(2)①B碰后瞬间速度最大,由动量守恒定律得:
mAv0=mA(-vA′)+mBvB,
所以
=3.5m/s.
②B、C以共同速度运动时,C速度最大,由动量守恒定律得mBvB=(mB+mC)vC,所以
答案:
(1)B、D
(2)①3.5m/s②
m/s
8.【解析】
(1)选A.在
衰变变成
的过程中质量数不变,过程①是β衰变;
衰变变成
过程中质量数减少4,过程③是α衰变;
衰变变成
核电荷数减少2,过程②是α衰变;
衰变变成
,核电荷数增加1,过程④是β衰变,所以选项A正确.
(2)弹丸进入靶盒A后,弹丸与靶盒A的共同速度设为v,由系统动量守恒得
mv0=(m+M)v
靶盒A的速度减为零时,弹簧的弹性势能最大,由系统机械能守恒得
Ep=
(m+M)v2
解得
代入数值得Ep=2.5J
答案:
(1)A
(2)2.5J
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