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物理15-16学年高三复习动量守恒与原子物理提升练习

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2016-01-28

1.【详细分析】(1)光电效应中,入射光子能量hν,克服逸出功W0后多余的能量转换为电子动能,反向遏止电压eUc=hν-W0,整理得Uc=ν-,斜率即=k,所以普朗克常量h=ek,截距为b,即eb=-W0,所以逸出功W0=-eb。

(2)设A运动的初速度为v0,A向右运动与C发生碰撞,

由动量守恒定律得

mv0=mv1+Mv2

由机械能守恒定律得mv=mv+Mv

可得v1=v0,v2=v0

要使得A与B能发生碰撞,需要满足v1<0,即m

A反向向左B发生碰撞过程,有

mv1=mv3+Mv4

mv=mv+Mv

整理可得v3=v1=()2v0,v4=v1

由于m

即v0≥()2v0

整理可得m2+4Mm≥M2

解方程可得m≥(-2)M

所以使A只与B、C各发生一次碰撞,须满足

(-2)M≤m

答案 (1)ek -eb (2)(-2)M≤m

2.【详细分析】(1)电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样,可以A正确;β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹,可以说明β射线是一种粒子,故B错误;人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构,中子衍射说明中子是一种波,故C正确;人们利用电子显微镜观测物质的微观结构,利用了电子束的衍射现象,说明电子束是一种波,故D正确;光电效应实验中,光电子的最大初动能与入射光的频率有关,与入射光的强度无关,说明光是一种粒子,故E错误。

(2)(ⅰ)设a、b的质量分别为m1、m2,a、b碰撞前的速度为v1、v2。由题给图象得

v1=-2 m/s①

v2=1 m/s②

a、b发生完全非弹性碰撞,碰撞后两滑块的共同速度为v。由题给图象得

v= m/s③

由动量守恒定律得

m1v1+m2v2=(m1+m2)v④

联立①②③④式得

m1∶m2=1∶8⑤

(ⅱ)由能量守恒定律得,两滑块因碰撞而损失的机械能为

ΔE=m1v+m2v-(m1+m2)v2⑥

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=(m1+m2)v2⑦

联立⑥⑦式,并代入题给数据得

W∶ΔE=1∶2⑧

答案 (1)ACD (1)(ⅰ)1∶8 (ⅱ)1∶2

3.【详细分析】(1)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;

(2)设滑块质量为m,A与B碰撞前A的速度为vA,由题意知,碰后A的速度vA′v0,

B的速度vB=v0,由动量守恒定律得

mvA=mvA′+mvB①

设碰撞前A克服轨道阻力所做的功为WA,由功能关系得

WA=mv-mv②

设B与C碰撞前B的速度为vB′,B克服轨道阻力所做的功为WB,由功能关系得WB=mv-mvB′2③

据题意可知WA=WB④

设B、C碰后瞬间共同速度的大小为v,由动量守恒定律得

mvB′=2mv⑤

联立①②③④⑤式,代入数据得v=v0⑥

答案 (1)ac (2)v0

4.【详细分析】(1)光电效应说明光的粒子性,所以A正确;热中子束在晶体上产B正确;黑体辐射的实验规律说明电磁辐射具有量子化,即黑体辐射是不连续的、一份一份的,所以黑体辐射用光的粒子性解释,即C错误;根据德布罗意波长公式λ=,p2=2mEk,又质子的质量大于电子的质量,所以动能相等的质子和电子,质子的德布罗意波较短,所以D错误。

(2)由质量数和电荷数守恒可知:U+n→Ba+Kr+3n,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。

(3)根据爱因斯坦质能方程ΔE=Δmc2,可求:ΔE=(2mp+2mn-mα)c2=4.3×10-12 J。

答案 (1)AB (2)3 大于 (3)4.3×10-12 J

5.【详细分析】(1)频率最大0.96E1,即En-E1=-0.96E1,则En=E1-0.96E1=(-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==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Emin=-0.54 eV-(-0.85 eV)=0.31 eV。

(2)反应后由于存在质量亏损,所以

m2v-Mv=(M-m1-m2)c2①

反应过程中三个粒子组成的系统动量守恒,故有

Mvx=m2vα②

联立①②可得m2v=(M-m1-m2)c2。

答案 (1)0.31 eV 10 (2)(M-m1-m2)c2

(M-m1-m2)c2

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