- 动量守恒定律
- 共299题
【物理——选修3—5】(15分)
22.(5分)下列说法中正确的是__________.(填正确答案标号.全部选对得5分,选对但不全得3分,有选错的得0分)
23.(10分)两相同平板小车A、B放在光滑水平面上,两小车质量均为2kg,车长0.3m,A车左端放一小铁块C,质量为1kg,铁块与小车表面的摩擦因数均为0.4,开始A、C一起以v0=4m/s滑向静止的B车,A、B碰撞后粘在一起,求:
①B车运动的最大速度;
②通过计算说明,C停在A车还是B车上?
正确答案
解析
A.只有入射光的频率大于金属的极限频率,才能产生光电效应,当入射频率越高时,则光电子的最大初动能越大,与入射光的强度无关,故A错误;
B.放射性元素衰变的快慢,即半衰期只由核内部自身的因素决定,与其物理状态、化学状态无关,故B正确;
C.原子核内部某个中子转变为质子时,放出β射线,故C错误;
D.比结合能越大表示该原子核越稳定,故D正确;
考查方向
光电效应;原子核衰变及半衰期、衰变速度;X射线、α射线、β射线、γ射线及其特性
解题思路
当入射光的频率大于金属的极限频率,就会发生光电效应;半衰期只由核内部自身的因素决定;中子转变为质子时,放出β射线;
易错点
掌握β射线的实质,理解α、β、γ这三种射线特性.
正确答案
2.4m/s; B车上
解析
①ABC组成的系统水平方向不受外力,系统动量守恒,当三者速度相等时,B车速度最大,以向右为正,根据动量守恒定律得:(M+m)v0=(2M+m)v
解得:v=2.4m/s
②A与B碰撞后,AB车的共同速度为v1,根据动量守恒定律则有:Mv0=2Mv1,C在车上滑过得距离为s,根据能量守恒定律得:
解得:s=0.4m,故C滑块相对静止在B车上.
考查方向
动量守恒定律
解题思路
①ABC组成的系统水平方向不受外力,系统动量守恒,当三者速度相等时,B车速度最大,根据动量守恒定律列式求解;
②A与B碰撞过程中,根据动量守恒定律求出共同速度,再根据能量守恒定律求出C滑行的距离,从而判断C停在哪个小车上.
易错点
正确分析物体的受力情况和运动情况,明确当三者速度相等时,B车速度最大,注意应用动量守恒定律解题时要规定正方向.
【选修3-5】
【物理—选修3-5】23.(5分)以下是有关近代物理内容的若干叙述,其中正确的是___________。(填正确答案标号,全部选对得5分,部分选对得2分,错选得0分)
A一束光照射到某种金属上不能发生光电效应,改用波长较长的光照射该金属可能
B氡222的半衰期为3.8天,则质量为4g的氡222经过7.6天还剩下1 g的氡222
C玻尔理论解释了氢原子发射出来的光子其谱线为什么是不连续的。
D重核裂变为几个中等质量的核,其平均核子质量会增加。
【物理—选修3-5】24.(10分)如图所示,长L=1m的小车静止在光滑的水平面上,一滑块以v0=3m/s的水平速度从小车左端滑入并从小车右端滑出,小车和滑块的质量均为1 kg,己知滑块与小车间的动摩擦因数。g=10m/s2,
求:(I)滑块离开小车时,滑块和小车的速度大小;(II)此过程,小车受到合外力的冲量。
正确答案
BC
解析
A、改用波长较长的光照射,则其频率更小,根据光电效应条件,更不会发生光电效应现象,故A错误;
B、氡的半衰期为3.8天,质量为4g的氡,经7.6天后,有3g衰变成新核,还剩下1g没衰变,故B正确;
考查方向
原子核衰变及半衰期、衰变速度;重核的裂变
解题思路
发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率;半衰期为一半的原子发生衰变所用的时间,根据这个关系可判断有多少氡发生衰变和能剩下多少氡;玻尔理论能解释不连续谱线;根据质量亏损,结合质能方程,可知,发生核反应,平均核子质量会减小.
易错点
掌握玻尔理论的量子化观点,及无论是重核裂变还是轻核聚变,由于释放能量,会导致平均核子质量减小.
正确答案
①v1=2m/s v2=1m/s
②I=1Ns,方向水平向右
解析
①取水平向右为正方向,设滑离时,滑块和小车的速度分别为v1,v2,对全程,由动量守恒定律有:
mv0=mv1+mv2
依能量守恒定律有:
考查方向
动量守恒定律; 能量守恒定律
解题思路
①取水平向右为正方向,对滑块滑离小车的过程,根据动量守恒定律及能量守恒定律列式求解;
②对小车依据动量定理列式求解.
易错点
理解动量守恒的条件:当一个系统不受外力或所受外力的矢量和为零,那么这个系统的总动量保持不变.
物理—选修3-5 (15分)
33.下列现象中,与原子核的内部变化无关的现象是 (填正确答案标号。选对1个得3分,选对2个得4分,选对3个得6分。每选错1个扣3分,最低得分为0分)
34.质量为M、长L的木板静止在光滑水平面上,上表面中心O左侧光滑,右侧粗糙.质量为m的金属滑块(可视为质点)在变力作用下从木板的左端点A由静止开始运动(时间t从金属滑块开始运动起计时),到达O点时突然撤去力F,此时金属滑块获得大小为
的速度,最终金属滑块刚好停留在木板的最右端。
求:
①滑块在木板左半段间滑行的时间;
②滑块与木板右半段间的动摩擦因数.
正确答案
解析
A、α粒子散射实验表明了原子内部有一个很小的核,并没有涉及到核内部的变化,故A正确;
B、光电效应是原子核外层电子脱离原子核的束缚而逸出,没有涉及到原子核的变化,故B正确;
C、天然放射现象是原子核内部发正生变化自发的放射出α粒子或电子,从而发生α衰变或β衰变,反应的过程中核内核子数,质子数,中子数发生变化,故C错误;
D、原子发光是原子跃迁形成的,即电子从高能级向低能级跃迁,释放的能量以光子形式辐射出去,没有涉及到原子核的变化,故D正确;
E、链式反应是重核裂变,热核反应是轻核的聚变,都涉及到原子核的变化,故E错误.
考查方向
粒子散射实验;天然放射现象;光电效应;重核的裂变;轻核的聚变
解题思路
天然放射现象是原子核内部自发的放射出α粒子或电子的现象;光电效应是原子核外层电子脱离原子核的束缚而逸出;α粒子散射现象是用α粒子打到金箔上,受到原子核的库伦斥力而发生偏折的现象;原子发光是原子跃迁形成的,即电子从高能级向低能级跃迁而辐射能量的过程;热核反应是轻核的聚变,链式反应是重核裂变.
易错点
了解物理现象的本质,是解答本题的关键.
正确答案
①左半段间滑行的时间;
②滑块与木板右半段间的动摩擦因数是
解析
①由于木板静止在光滑水平面上,上表面中心O左侧光滑,右侧粗糙,在O点左边由于变力作用在m上,对m有:
即
解得:t=2s
②滑块与木板右半相互作用时,选向右为正方向,根据动量守恒定律得:
即
解得:
根据功能关系得:代入解得:
考查方向
动量定理;动量守恒定律;功能关系
解题思路
在O点左边,对m运用动量定理求出时间;在O点的右边系统动量守恒,求出达最右端的共同速度,由功能关系求出摩擦系数.
易错点
在O点左边由于变力作用在m上,则运用动量定理求时间要用平均力求解.
如图所示是计算机模拟出的一种宇宙空间的情境,在此宇宙空间存在这样一个远离其它空间的区域(在该区域内不考虑区域外的任何物质对区域内物体的引力),以MN为界,上部分匀强磁场的磁感应强度为,下部分的匀强磁场的磁感应强度为
,
,方向相同,且磁场区域足够大。在距离界线为
的P点有一宇航员处于静止状态,宇航员以平行于界线的速度推出一质量为
,带电量为
的物体,发现物体在界线处速度方向与界线成60°角,进入下部分磁场,然后由于反冲宇航员沿与界线平行的直线匀速运动到达目标Q点时,刚好又接住物体而静止,求:
16.PQ间距离是多大。
17.宇航员质量是多少。
正确答案
P Q间的距离为(9分)
解析
物体在匀强磁场中作匀速圆周运动,洛仑兹力提供向心力,设物体的速度为,在MN上方运动半径为
,运动周期为
,根据牛顿第二定律和圆周运动公式
解得;
同理物体在MN下方运动半径和周期
分别为
,
物体由P点运动到MN边界时与MN的夹角为,如图所示,则有:
得到:
;
P Q间的距离为
考查方向
牛顿第二定律;向心力;带电粒子在匀强磁场中的运动
解题思路
小球在两个磁场均做匀速圆周运动,由洛仑兹力充当向心力及圆周运动的性质,可求得粒子运动的关径及周期;由粒子运动的对称性可求得PQ间的距离.
易错点
关键正确画了轨迹图由几何知识找出半径R1与h的关系.
正确答案
(11分)
解析
物体从点P到点Q所用的时间为
设宇航员的质量为,从点P到点Q速度为
由得到
根据动量守恒定律
解得
考查方向
动量守恒定律;带电粒子在匀强磁场中的运动
解题思路
由粒子的运动过程可求得宇航员运动的速度;由动量守恒可求得宇航员的质量.
易错点
关键求出宇航员匀速运动到达目标Q点时的速度,注意宇航员达Q点的时间与带电粒子从P到点Q所用的时间相等.
如图所示,一光滑弧形轨道末端与一个半径为的竖直光滑圆轨道平滑连接,两辆质量均为
的相同小车(大小可忽略),中间夹住一轻弹簧后连接在一起(轻弹簧尺寸忽略不计),两车从光滑弧形轨道上的某一高度由静止滑下,当两车刚滑入圆环最低点时连接两车的挂钩突然断开,弹簧瞬间将两车弹开,其中后车刚好停下,前车沿圆环轨道运动恰能越过圆弧轨道最高点。
求:
12.前车被弹出时的速度。
13.前车被弹出的过程中弹簧释放的弹性势能。
14.两车从静止下滑处到最低点的高度差。
正确答案
(6分)
解析
设前车在圆轨道的最高点的速度为 ,
前车在最低点位置与后车分离后的速度为,根据机械能守恒得:
解得:
考查方向
牛顿第二定律;机械能守恒定律
解题思路
前车沿圆环轨道运动恰能越过圆弧轨道最高点,根据牛顿第二定律求出最高点速度,根据机械能守恒列出等式求解.
易错点
前车恰能越过圆弧轨道最高点,说明在最高点只有重力提供前车做圆周运动的向心力.
正确答案
(6分)
解析
设两车分离前的速度为,由动量守恒定律得
即
分离前弹性势能为,根据机械能守恒得
考查方向
动量守恒定律;机械能守恒定律
解题思路
由动量守恒定律求出两车分离前速度,根据系统机械能守恒求解.
易错点
理解弹簧减少的弹性势能等于系统增加的动能.
正确答案
(4分)
解析
两车从高处运动到最低处机械能守恒
解得:
考查方向
机械能守恒定律
解题思路
两车从h高处运动到最低处机械能守恒列出等式求解.
易错点
掌握机械能守恒的条件.
选考题,请选择其中一道大题作答
选考题三
【物理—选修3-5】(15分)
34.1932年查德威克用α粒子去轰击铍核,发现了中子,并产生一个碳核
, 已知α粒子质量为ma,铍核的质量为mp,中子的质量为mn,碳核的质量为mC。该核反应方程为_________,核反应过程的质量亏损为________________。
35.质量为M的小车。上面站着一个质量为m的人.如
图所示.一起以v0的速度在光滑的水平面上向右前进。现在人
用相对于小车为u的速率水平向后跳出后,车速增加了多少?
正确答案
(5分);
解析
(1)根据电荷数守恒、质量数守恒核反应方程为:
(2)核反应的质量亏损:
考查方向
原子核的人工转变; 爱因斯坦质能方程
解题思路
根据电荷数守恒、质量数守恒写出核反应方程式.根据核反应前后的质量关系即可找出核反应过程的质量亏损.
易错点
输写核反应方程时注意质量数守恒,电荷数守恒.
正确答案
(10分)
解析
对人和车系统,水平方向动量守恒。设人跳出后,车对地的速度为v,以v0方向为正方向,以地为参考系。由动量守恒定律:
(M+m)v0=Mv+m (v –u)
解得
所以
考查方向
动量守恒定律
解题思路
人从车上跳下的过程中,人与车组成的系统动量守恒,由动量守恒定律可以分析答题.
易错点
运用动量守恒定律时,一定要注意所有的速度都是相对于同一个参考系.
21.如图所示,AOB是水平轨道,BC是固定在竖直面内半径为R的1/4圆弧轨道,两轨道表面均光滑,且恰好相切于B点。质量为M的小木块原来静止在O点,一颗质量为m的子弹以某一初速度水平向右射入小木块内,并留在其中和小木块一起运动,且恰能到达圆弧轨道的最高点C(木块和子弹均看成质点)。若每当小木块返回到O点或停止在O点时,立即有一颗相同的子弹以相同的初速度射入小木块,并留在其中,则当第3颗子弹射入小木块后,小木块沿圆弧轨道能上升的最大高度为多少?(选考题)
正确答案
解析
B到C的过程中,根据机械能守恒定律得:
解得:,子弹射入木块的过程中,对子弹和木块组成的系统研究,规定向右为正方向,根据动量守恒得:mv0=(M+m)v,
解得:,由动量守恒定律可知,第2颗子弹射入木块后,木块的速度为0,第3颗子弹射入后,木块运动.当第3颗子弹射入木块时,以子弹初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
mv0=(3m+M)v3,设此后木块沿圆弧上升的最大高度为H,由机械能守恒得:
由以上各式可得:
考查方向
动量守恒定律;机械能守恒定律
解题思路
子弹射入木块的过程中水平方向受到的合外力等于0,由动量守恒定律与机械能守恒定律可以求出初速度;由动量守恒定律与机械能守恒定律求出最大高度.
易错点
本题关键要分析清楚物体运动过程、应用动量守恒定律与机械能守恒定律联立解答,另外注意在应用动量守恒定律解题是要选择一个正方向.
知识点
以下叙述中错误的是【 】。
A.C语言源程序经编译后生成后缀为.obj的目标程序
B.C程序经过编译、连接步骤之后才能形成一个真正可执行的二进制机器指令文件
C.用C语言编写的程序称为源程序,它以ASCII代码形式存放在一个文本文件中
D.C语言中的每条可执行语句和非执行语句最终都将被转换成二进制的机器指令
正确答案
D
解析
并不是源程序中的所有行都参加编译。在条件编泽形式下,相关内容只在满足一定条件时才进行编译。选项D)中的非执行语句不在其范围内。
【物理—选修3-5】
37.下列说法正确的是:
38.如图所示,光滑的水平面上有mA=2kg,mB=mC=1kg的三个物体,BC紧靠在一起但不粘连,AB之间用轻弹簧相连,整个系统处于静止状态.现在A、C两边用力使三个物体缓慢靠近压缩弹簧,此过程外力做功72 J,然后静止释放,求:
①从释放到物体B与C分离的过程中,B对C做了多少功?
②当弹簧再次恢复到原长时,A、B的速度各是多大?
正确答案
解析
A、原子核发生衰变时遵从质量数守恒、电荷数守恒,故A错误;
B、α射线为氦核流,β射线为电子流,γ射线是电磁波,故B错误;
C、能级间跃迁时,由于能级差是一些特定的值,则辐射的光子频率也为一些特定的值,故C正确;
D、根据光电效应方程知,,光电子的最大初动能与入射光的频率以及金属材料有关,故D正确;
E、查德威克发现了原子核内有中子,故E正确.
考查方向
原子核衰变及半衰期、衰变速度;爱因斯坦光电效应方程;X射线、α射线、β射线、γ射线及其特性
解题思路
衰变的过程中电荷数守恒、质量数守恒,有质量亏损;α射线为氦核流,β射线为电子流,γ射线是电磁波;通过能级差△E=hv,分析辐射频率是否是特定的值;结合光电效应方程分析光电子的最大初动能与什么因素有关.
易错点
理解光电效应方程,光电子的最大初动能与入射光的频率以及金属材料有关.
正确答案
v′A=-2m/s,v′B=10m/s.负号表示速度方向与正方向相反,即向左.
解析
(1)释放后,在弹簧恢复原长的过程中B和C和一起向左运动,当弹簧恢复原长后B和C的分离,选取A、B、C为一个系统,在弹簧恢复原长的过程中动量守恒(取向右为正向):
mAvA-(mB+mC)vC=0 ①
根据系统能量守恒: 又 EP=72J ②
则B对C做的功:③
联立并代入数据得:vA=vC=6m/s,W′=18J.
(2)取A、B为研究系统,根据动量守恒(取向右为正向)得:
mAvA-mB vC=mAv′A+mB v′C
根据系统能量守恒得:
当弹簧恢复到原长时A、B的速度分别为:
v′A=6m/s,v′B=-6m/s或v′A=-2m/s,v′B=10m/s.负号表示速度方向与正方向相反,即向左.
v′A=6m/s,v′B=-6m/s是物体B与C分离时的情况,故舍去.
考查方向
动量守恒定律; 功能关系
解题思路
选取A、B、C为一个系统,在弹簧恢复原长的过程中运用动量守恒和系统能量守恒列式求解.当弹簧再次恢复到原长时,A、B为研究系统,根据系统动量守恒和系统能量守恒列式求解,注意正方向的选取.
易错点
关键利用动量守恒定律解题,在B和C分离后,应选取A、B为一个系统研究.
20.如图所示,质量为m1、带有正电荷q的金属小球和质量为m2、不带电的小木球之间用绝缘细线相连,置于竖直向上、场强为E、范围足够大的匀强电场中,两球恰能以速度v匀速竖直上升.当小木球运动到A点时细线突然断开,小木球运动到B点时速度为零,重力加速度为g,则
正确答案
解析
A、B.断开细线后,两球组成的系统合力为零,总动量守恒,根据动量守恒定律得,(m1+m2)v=m1v′得,金属小球的速度大小为,细线断开后,电场力对金属小球做正功,两球组成的系统机械能增加,故AB正确;
C、断开细线后,木球的机械能守恒,则有:,得
,则两点A、B之间的电势差为
,故C正确;
D、小木球从点A到点B的过程中,其动能的减少量等于小木球重力势能的增加量,故D错误.
考查方向
电势能和电势;功能关系;电势差与电场强度的关系;动量守恒定律
解题思路
细线断开前,两球在电场中做匀速直线运动,两球的总重力与电场力平衡,断开细线后,两球的总重力与电场力均不变,合力为零,两球组成的系统总动量守恒,根据动量守恒定律分析小木球的速度为零时,金属小球的速度.对于小木球,细线断开后,只受重力,机械能守恒,由机械能守恒定律求解上升的高度AB,再由U=Ed求出A、B间的电势差.根据能量守恒定律分析小木球从点A到点B的过程中,其动能的减少量与两球重力势能的增加量的关系.
易错点
抓住细绳断开后,系统的合力为零,系统动量守恒 .
知识点
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