2020版物理新增分大一轮江苏专用版讲义：第十一章动量近代物理本章综合能力提升练

本章综合能力提升练

一、单项选择题

1.(2018·苏锡常镇二模)关于图1中四幅图的说法，正确的是(　　)

图1

A.图甲中放射源放出的三种射线是由同一种元素的原子核释放的

B.图乙中用紫外线灯照射与验电器相连的锌板，锌板和验电器均带负电

C.图丙为黑体辐射规律，普朗克提出能量子概念成功解释了这个规律

D.图丁中电子束通过铝箔后的衍射图样说明电子具有粒子性

答案　C

2.(2018·程桥高中月考)下列说法正确的是(　　)

A.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应

B.一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短

C.氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能减小，电势能增加

D.将放射性元素掺杂到其他稳定元素中，并降低其温度，它的半衰期减小

答案　A

解析　太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应，又称热核反应，故A正确；一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太长，故B错误；核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增加，电势能减小，故C错误；将放射性元素掺杂到其他稳定元素中，并降低其温度，它的半衰期不发生改变，故D错误.

3.如图2所示，古时有“守株待兔”的寓言，设兔子的头部受到大小等于自身体重的作用力时即可致死.若兔子与树桩发生碰撞，作用时间为0.2 s，则刚好被撞死的兔子的奔跑速度是(g取10 m/s2)(　　)

图2

A.1 m/s   B.1.5 m/s

C.2 m/s   D.2.5 m/s

答案　C

解析　设兔子与树桩间的撞击力为F，兔子撞后速度为零，根据动量定理有Ft＝mv，所以兔子的奔跑速度v＝＝＝gt＝10×0.2 m/s＝2 m/s.

4.如图3所示，设质量为M的导弹运动到空中最高点时速度为v0，突然炸成两块，质量为m的一块以速度v沿v0的方向飞去，则另一块的运动情况是(　　)

图3

A.一定沿v0的方向飞去

B.一定沿v0的反方向飞去

C.可能做自由落体运动

D.以上说法都不对

答案　C

解析　以v0的方向为正方向，根据动量守恒定律得Mv0＝mv＋(M－m)v′，得v′＝.mv可能大于、小于或等于Mv0，所以v′可能小于、大于或等于零.

5.在列车编组站里，一节动车车厢以1 m/s的速度碰上另一节静止的拖车车厢，碰后两节车厢结合在一起继续运动.已知两节车厢的质量均为20 t，则碰撞过程拖车车厢受到的冲量大小为(碰撞过程时间很短，内力很大)(　　)

A.10 N·s   B.20 N·s

C.104 N·s   D.2×104 N·s

答案　C

解析　动车车厢和拖车车厢组成的系统碰撞过程动量守恒，以碰撞前动车车厢的速度方向为正方向，根据动量守恒定律有mv0＝2mv，对拖车车厢根据动量定理有I＝mv，联立解得I＝104 N·s，选项C正确.

二、多项选择题

6.(2018·扬州中学5月模拟)下列说法中正确的是(　　)

A.黑体辐射随着温度的升高，各种波长的辐射强度都在增加，同时辐射强度的极大值向波长较短的方向移动

B.在研究光电效应实验中所测得的遏止电压与入射光的强度有关

C.放射性元素原子核的半衰期长短与原子所处的化学状态和外部条件有关

D.β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的

答案　AD

7.(2018·盐城中学4月检测)下列说法正确的是(　　)

A.α射线的穿透能力比γ射线的穿透能力强

B.若质子、电子具有相同的动能，则它们的物质波波长相等

C.普朗克认为振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍

D.氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增加，电势能减小

答案　CD

8.(2018·如皋市期初)氢原子在某三个相邻能级间跃迁时，可发出三种不同波长的辐射光.已知其中的两个波长分别为λ1和λ2，且λ1＞λ2，则另一个波长可能是(　　)

A.λ1＋λ2   B.λ1－λ2

C.   D.

答案　CD

解析　由题可知氢原子在辐射时满足条件的三种情况，如图所示.

对于第一种情况有h＋h＝h，则λ3＝，对于第二种情况h－h＝h，所以λ3＝.第三种情况与第二种情况求得的结果相同，正确选项为C、D.

三、填空题

9.(2018·黄桥中学月考)如图4某光电管的阴极K用截止频率为ν0的金属钠制成，光电管阳极A和阴极K之间的正向电压为U，普朗克常量为h，电子的电荷量为e.用频率为ν的紫外线照射阴极，有光电子逸出，光电子到达阳极的最大动能是        ；若在光电管阳极A和阴极K之间加反向电压，要使光电子都不能到达阳极，反向电压至少为        .

图4

答案　hν－hν0＋eU　

解析　根据光电效应方程得，光电子最大初动能为：Ekm＝hν－hν0.

根据动能定理得：eU＝Ek－Ekm，解得：Ek＝hν－hν0＋eU.

根据动能定理得：－eU′＝0－Ekm，解得反向电压为：U′＝.

10.(2018·南京市、盐城市一模)氦原子的一个核外电子被电离，形成类氢结构的氦离子.如图5所示为氦离子能级的示意图.现有氦离子从n＝4能级到n＝      能级辐射出的光子能量为10.2 eV；用该光照射逸出功为2.29 eV的金属钠，产生的光电子的最大初动能为         eV.

图5

答案　2　7.91

解析　放出的光子能量等于两能级间的能量差，才能发生跃迁，氦离子从n＝4能级辐射出的光子能量为10.2 eV后的能级E′＝－3.4 eV－10.2 eV＝－13.6 eV，可知跃迁到n＝2的能级.根据光电效应方程，产生的光电子的最大初动能为：Ekm＝hν－W0＝10.2 eV－2.29 eV＝7.91 eV.

11.(2019·红桥中学一调)2014年5月10日南京发生放射源铱－192丢失事件，铱－192化学符号是Ir，原子序数77，半衰期为74天.铱－192通过β衰变放出γ射线，γ射线可以穿透10～100 mm厚钢板.设衰变产生的新核用X表示，写出铱－192的衰变方程                   ；若现有1 g铱－192，经过148天有         g铱－192发生衰变.

答案　Ir→X＋e　0.75

解析　根据质量数守恒和电荷数守恒写出衰变方程为：Ir→X＋e，铱－192的半衰期为74天，148天是两个半衰期，有m＝m0()2＝m0，故剩余的铱－192为原来的，所以有发生衰变，即0.75 g.

12.气垫导轨工作时，可忽略滑块与导轨表面间的阻力影响，现借助其验证动量守恒定律，如图6所示，在水平气垫导轨上放置质量均为m的A、B(图中未标出)两滑块，左侧滑块的左端、右侧滑块的右端分别与一条穿过打点计时器的纸带相连，打点计时器电源的频率为f.气垫导轨正常工作后，接通两个打点计时器的电源，待打点稳定后让两滑块以大小不同的速度相向运动，两滑块相碰后粘在一起继续运动.如图7所示的甲和乙为某次实验打出的、分别与两个滑块相连的两条纸带，在纸带上以同间距的6个连续打点为一段划分纸带，用刻度尺分别测出其长度为s1、s2和s3.

图6

图7

(1)若碰前滑块A的速度大于滑块B的速度，则滑块        (选填“A”或“B”)是与纸带甲的        (选填“左”或“右”)端相连.

(2)碰撞前A、B两滑块的动量大小分别为        、            ，实验需要验证是否成立的表达式为          (用题目所给的已知量表示).

答案　(1)A　左

(2)0.2mfs1　0.2mfs3　s1－s3＝2s2

解析　(1)因碰前A的速度大于B的速度，A、B的速度相反，且碰后速度相同，故根据动量守恒定律可知，题图甲中s1和题图乙中s3是两滑块相碰前打出的纸带，s2是相碰后打出的纸带，所以滑块A应与甲纸带的左侧相连.

(2)碰撞前两滑块的速度分别为：

v1＝＝＝0.2s1f

v2＝＝0.2s3f

碰撞后两滑块的共同速度：

v＝＝0.2s2f

所以碰前两滑块动量分别为：

p1＝mv1＝0.2mfs1，p2＝mv2＝0.2mfs3，

总动量为：p＝p1－p2＝0.2mf(s1－s3)；

碰后总动量为：p′＝2mv＝0.4mfs2.

要验证动量守恒定律，则一定有：

0.2mf(s1－s3)＝0.4mfs2

即s1－s3＝2s2.

四、计算题

13.(2018·南京市、盐城市二模)在2018年冬奥会花样滑冰双人滑比赛中，中国选手隋文静韩聪组合获得亚军.如图8所示为某次训练中情景，他们携手滑步，相对光滑冰面的速度为1.0 m/s.韩聪突然将隋文静向原先运动方向推开，推力作用时间为2.0 s，隋文静的速度大小变为4.0 m/s.假设隋文静和韩聪的质量分别为40 kg和60 kg，求：

图8

(1)推开后韩聪的速度大小；

(2)推开过程中隋文静对韩聪的平均作用力大小.

答案　(1)1 m/s　(2)60 N

解析　(1)以原先运动方向为正，由动量守恒定律得

(m1＋m2)v＝m1v1＋m2v2

解得v2＝－1 m/s

即推开后韩聪的速度大小为1 m/s.

(2)对韩聪由动量定理得Ft＝m2v2－m2v

解得F＝－60 N

即隋文静对韩聪的平均作用力大小为60 N.

14.(2018·江苏省高考压轴冲刺卷) 如图9所示，质量为0.4 kg的木块以2 m/s的速度水平地滑上静止在光滑水平地面上的平板小车，小车的质量为1.6 kg，木块与小车之间的动摩擦因数为0.2(g取10 m/s2).设小车足够长，求从木块滑上小车到它们处于相对静止所经历的时间.

图9

答案　0.8 s

解析　以木块和小车组成的系统为研究对象，以木块的初速度方向为正方向，

由动量守恒定律可得：mv0＝(M＋m)v，

代入数据解得：v＝0.4 m/s；

以木块为研究对象，由动量定理得：

－μmgt＝mv－mv0，

代入数据解得：t＝0.8 s.

15.(2018·南京市学情调研)花岗岩、大理石等装修材料都不同程度地含有放射性元素氡222，人长期吸入后会对呼吸系统造成损害.设有一静止的氡核(Rn)发生衰变生成钋(Po)，若放出5.6 MeV的核能全部转化为动能.

(1)写出核反应方程；

(2)求新核钋218的动能.(结果保留一位有效数字)

答案　(1)Rn→Po＋He

(2)0.1 MeV

解析　(1)核反应方程：Rn→Po＋He

(2)根据动量守恒定律，反应后钋核与氦核动量等大，则钋核与氦核的动能与其质量成反比：＝

反应前氡核静止，反应后钋核与氦核的动能之和即为衰变释放的核能ΔE＝EkPo＋EkHe

解得：EkPo＝ΔE≈0.1 MeV.