2018年高考考点完全题物理考点通关练：强化训练11 Word版含解析

强化训练(11)　动量与原子结构

　　时间：60分钟　　　满分：100分

一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，1～7题只有一项符合题目要求，8～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。)

1．一质量为m的滑块静止在光滑的水平面上，滑块由t＝0时刻开始受到一个沿水平方向的外力F，从计时开始经时间Δt1，滑块的速度从0增到v，此过程中外力F的冲量用I1表示，外力F的功用W1表示；在接下来的时间Δt2内，滑块的速度从v增到2v，此过程中外力F的冲量用I2表示，外力F的功用W2表示。则下列关系式正确的是(　　)

A．I1<I2，W1＝W2   B．I1<I2，W1<W2

C．I1＝I2，W1＝W2   D．I1＝I2，W1<W2

答案　D

解析　对滑块在时间Δt1内有：I1＝F·Δt1＝mv，对滑块在时间Δt2内有：I2＝F·Δt2＝2mv－mv＝mv，所以冲量相同，由动能定理W1＝mv2，W2＝m×4v2－mv2＝mv2，所以W1<W2，D正确。

2．2016·北京朝阳期中]如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为零，这个系统的总动量保持不变，这就是动量守恒定律。若一个系统动量守恒时，则(　　)

A．此系统内每个物体所受的合力一定都为零

B．此系统内每个物体的动量大小不可能都增加

C．此系统的机械能一定守恒

D．此系统的机械能可能增加

答案　D

解析　若一个系统动量守恒，则整个系统所受的合力为零，但是此系统内每个物体所受的合力不一定都为零，A错误。此系统内每个物体的动量大小可能会都增加(比如：爆炸)，但是总动量不变，B错误。因系统合外力为零，但是除重力以外的其他力做功不一定为零，故机械能不一定守恒，系统的机械能可能增加，也可能减小，C错误，D正确。

3．人的质量m＝60 kg，船的质量M＝240 kg，若船用缆绳固定，船离岸1.5 m时，人可以跃上岸。若撤去缆绳，如图所示，人要安全跃上岸，船离岸至多为(不计水的阻力，两次人消耗的能量相等，两次从离开船到跃上岸所需时间相等)(　　)

A．1.5 m   B．1.2 m 

C．1.34 m   D．1.1 m

答案　C

解析　船用缆绳固定时，设人起跳的速度为v0，则x0＝v0t。撤去缆绳，由动量守恒0＝mv1－Mv2，两次人消耗的能量相等，即动能不变，mv＝mv＋Mv，解得v1＝v0，故x1＝v1t＝x0≈1.34 m，C正确。

4. 2016·合肥模拟]如图所示，质量分别为m和2m的两物块A、B用轻弹簧相连，放在光滑水平面上，物块A靠紧竖直墙。现用力F向左缓慢推物块B压缩弹簧，当力F做功为W时，突然撤去力F，在物块A开始运动以后，弹簧弹性势能的最大值是(　　)

A．W/3   B．W/2 

C．2W/3   D．W

答案　A

解析　本题考查动量守恒和能量守恒的规律，意在考查考生对弹性势能、机械能、动量和动量守恒的理解。撤去F后系统机械能守恒，物块A开始运动后，当弹簧被拉伸到最长时弹性势能最大，则有Epmax＝W－Ek；又此时物块A与物块B共速，设速度为v，则有Ek＝×3mv2；物块A刚离开墙面时W＝·2m·v，离开墙面后系统动量守恒得3mv＝2mvB。由以上几式解得：Epmax＝，只有选项A正确。

5．2016·北京四中期中]在光滑水平面上，质量为m的小球A正以速度v0匀速运动。某时刻小球A与质量为3m的静止小球B发生正碰，两球相碰后，A球的动能恰好变为原来的。则碰后B球的速度大小是(　　)

A.   B. 

C.或   D．无法确定

答案　A

解析　两球相碰后A球的速度大小变为原来的，相碰过程中满足动量守恒，若碰后A速度方向不变，则mv0＝mv0＋3mv1，可得B球的速度v1＝，而B在前，A在后，碰后A球的速度大于B球的速度，不符合实际情况，因此A球一定反向运动，即mv0＝－mv0＋3mv1，可得v1＝，A正确，B、C、D错误。

6．2017·哈尔滨期末]一个氡核Rn衰变成钋核Po并放出一个粒子，其半衰期为3.8天。8 g氡经过11.4天衰变的氡的质量及Rn衰变成Po的过程放出的粒子分别为(　　)

A．2 g，α粒子   B．7 g，α粒子

C．4 g，β粒子   D．6 g，β粒子

答案　B

解析　氡核的半衰期为3.8天，根据半衰期的定义得：m＝m0，其中m为剩余氡的质量，m0为衰变前氡的质量，T为半衰期，t为经历的时间，由于T＝3.8天，t＝11.4天，解得：m＝m0，所以衰变掉的氡的质量为m0－m＝7 g，根据衰变过程中质量数和电荷数守恒，可得放出的粒子是α粒子，故选B。

7. 2016·广东肇庆一模]如图所示为氢原子的能级结构示意图，一群氢原子处于n＝3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外辐射出光子，用这些光子照射逸出功为2.49 eV的金属钠。下列说法正确的是(　　)

A．这群氢原子能辐射出三种不同频率的光，其中从n＝3能级跃迁到n＝2能级所发出的光波长最短

B．这群氢原子在辐射光子的过程中电子绕核运动的动能减少，电势能增加

C．能发生光电效应的光有三种

D．金属钠表面所发出的光电子的最大初动能是9.60 eV

答案　D

解析　根据C＝3知，这群氢原子能辐射出三种不同频率的光子，从n＝3向n＝2跃迁的光子频率最小，波长最长，A错误。氢原子辐射光子的过程中，能量减少，轨道半径减小，根据k＝m知，电子动能增加，则电势能减少，B错误。只有从n＝3跃迁到n＝1，以及从n＝2跃迁到n＝1辐射的光子能量大于逸出功，所以能发生光电效应的光有两种，C错误。从n＝3跃迁到n＝1辐射的光子能量最大，发生光电效应时，产生的光电子最大初动能最大，光子能量最大值为13.6 eV－1.51 eV＝12.09 eV，根据光电效应方程得，Ekm＝hν－W0＝12.09 eV－2.49 eV＝9.60 eV，D正确。

8．2016·河北五校联考]用图甲同一实验装置研究光电效应现象，分别用A、B、C三束光照射光电管阴极，得到光电管两端电压与相应的光电流的关系如图乙所示，其中A、C两束光照射时对应的遏止电压相同，均为Uc1，根据你所学的相关理论判断下列论述正确的是(　　)

A．B光束光子的动量最大

B．A、C两束光的波长相同，要比B的波长长

C．三个光束中B光束照射时单位时间内产生的光电子数量最多

D．三个光束中A光束照射时光电管发出的光电子最大初动能最大

E．若B光是氢原子由第2能级向基态跃迁时产生的，则A光一定不是氢原子由高能级跃迁到基态产生的

答案　ABE

解析　由eU＝hν－W可知，B光Uc2最大，而W相同可得B光ν最大，则λ最小，由p＝可知，光子动量最大。A、C光Uc1相同，故波长相同，且大于B的波长，故A、B正确。光束A光电流最大，产生的电子数最多，故C错误。B的反向电压最大，光电子的初动能最大，D错误。B光若是氢原子由第2能级到基态产生的，由于A光子能量小于B光，所以不可能是由高能级跃迁到基态的，E正确。

9．2016·黑龙江实验中学检测]下列说法正确的是(　　)

A．用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，而减弱光的强度，则逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变

B．X射线的衍射实验，证实了物质波假设是正确的

C．发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比

D．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此光子散射后波长变长

E．速度相等的电子和质子，电子的波长大

答案　ADE

解析　根据光电效应方程可知，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，A正确。电子的衍射说明粒子的波动性，证实了物质波的存在，B错误。根据光电效应方程Ekm＝hν－W，可知光电子的最大初动能与入射光的频率有关，是线性关系，不是成正比，C错误。在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，则动量减小，根据λ＝，知波长增大，D正确。速度相等的电子和质子，电子的动量小，根据物质波的波长公式λ＝可知，电子的波长长，E正确。

10．2016·重庆巴蜀中学一诊]下列说法正确的是(　　)

A．查德威克通过实验发现了质子的核反应方程为He＋N―→O＋H

B．氡222的衰变方程Rn―→Po＋He，已知其半衰期约为3.8天，则经过15.2天，16克氡222衰变后还剩1克

C．链式反应中，重核裂变时放出的中子可以使裂变不断进行下去

D．对于某种金属，超过其极限频率的入射光强度越弱，所逸出的光电子的最大初动能越小

E．质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2(c表示真空中的光速)

答案　BCE

解析　卢瑟福通过实验发现了质子，故A错误。16克氡222衰变后还剩m剩＝m原＝16× g＝1 g，故B正确。重核裂变时用中子轰击重核，产生多个中子，中子又会撞击其他重核，产生更多的中子，使裂变不断进行下去，从而形成链式反应，故C正确。对于某种金属，超过其极限频率的入射光能使其产生光电效应，根据爱因斯坦光电效应方程可知所逸出的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，故D错误。根据爱因斯坦质能方程可知E正确。

11．下列说法正确的是(　　)

A．光电效应既显示了光的粒子性，又显示了光的波动性

B．原子核内的中子转化成一个质子和一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是β粒子，这就是β衰变的实质

C．—个氘核(H)与一个氚核(H)聚变生成一个氦核(He)的同时，放出一个中子

D．只要有核反应发生，就一定会释放出核能

E．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，电势能增大，原子的总能量增大

答案　BCE

解析　光电效应显示了光的粒子性，A错误；β衰变的实质是原子核内一个中子转变为一个质子和一个电子，电子发射到核外，B正确；氘核和氚核聚变即H＋H→He＋n，C正确；核反应并不一定释放核能，D错误；按照玻尔理论，从低能级跃迁到高能级，轨道半径变大，动能减小，电势能增大，原子总能量增大，E正确。

12．2016·西安五校联考]下列说法正确的是(　　)

A．康普顿效应和电子的衍射现象说明光和电子都具有波动性

B．普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论

C．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减少

D．结合能越大的原子核越稳定

E．骸骨中C的含量为活着的生物体中C含量的，C的半衰期为5730年，则该生物死亡时距今11460年

答案　BE

解析　康普顿效应说明光具有粒子性，A错误；第一次提出能量量子化理论的为普朗克，B正确；半衰期由原子核本身决定，与元素的物理化学状态无关，C错误；比结合能越大原子核越稳定，D错误；由m＝m0n可知，剩余C为原来的时，经过了2个半衰期，E正确。

二、填空题(本题共2小题，共12分)

13．2017·湖北仙桃八中质检](6分)太阳内部不断进行着各种核聚变反应，一个氘核和一个氚核结合成一个氦核是其中一种，请写出其核反应方程________________；如果氘核的比结合能为E1，氚核的比结合能为E2，氦核的比结合能为E3，则上述反应释放的能量可表示为__________。

答案　H＋H―→He＋n　4E3－2E1－3E2

解析　核反应方程为：H＋H―→He＋n；反应释放的能量可表示为4E3－2E1－3E2。

14．(6分)某同学用如图所示的装置通过半径相同的A、B两球(mA>mB)的碰撞来验证动量守恒定律，图1中PQ是斜槽，QR为水平槽。实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹。重复这种操作10次。图1中O点是水平槽末端R在记录纸上的竖直投影点。B球落点痕迹如图2所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零点与O点对齐。

(1)碰撞后B球的水平射程应取为________cm。

(2)在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？________(填选项号)

A．水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离

B．A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离

C．测量A球或B球的直径

D．测量A球和B球的质量(或两球质量之比)

E．测量水平槽面相对于O点的高度

答案　(1)65.7(65.5～65.9都算对)　(2)ABD

解析　(1)如题图所示，用尽可能小的圆把小球落点圈在里面，由此可见圆心的位置是65.7 cm。

(2)小球做平抛运动时飞行时间相同，所以可以用水平位移的大小关系表示速度的大小关系。实验中要测量的数据有：两小球的质量m1、m2，三个落点到O点的距离x1、x2、x。所以应选A、B、D。

三、计算题(本题共3小题，共40分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位。)

15．2016·云南统一检测](8分)如图所示，一弧形轨道与足够长的水平轨道平滑连接，水平轨道上静止一小球B。从弧形轨道上距离水平轨道高h处由静止释放一质量为m的小球A，A球沿轨道下滑后与B球发生弹性正碰，碰后A球被弹回，A球重新下滑到水平轨道后，与B球间的距离保持不变。所有接触面均光滑，求碰撞结束时A球的速度大小及A对B的冲量大小和方向。

答案　　　方向水平向右

解析　A沿弧形轨道下滑到水平轨道的过程中，机械能守恒，有：mgh＝mv，

A与B碰撞的过程，动量守恒、机械能守恒，有：

mv0＝－mvA＋mBvB，mv＝mv＋mBv，

据题意有：vA＝vB，解得：vA＝，mB＝3m，

则A对B的冲量大小为：IAB＝3mvB＝，方向水平向右。

16．2017·武汉调研](12分)用质子流轰击固态的重水D2O，当质子和重水中的氘核发生碰撞时，系统损失的动能如果达到核反应所需要的能量，将发生生成He核的核反应。

(1)写出质子流轰击固态的重水D2O的核反应方程；

(2)当质子具有最小动能E1＝1.4 MeV时，用质子流轰击固态的重水D2O(认为氘核是静止的)可发生核反应；若用氘核轰击普通水的固态冰(认为质子是静止的)时，也能发生同样的核反应，求氘核的最小动能E2。已知氘核质量等于质子质量的2倍。

答案　(1)H＋D―→He　(2)2.8 MeV

解析　(1)H＋D―→He

(2)设质子、氘核的质量分别为m、M，当质子和氘核发生完全非弹性碰撞时，系统损失的动能最大。由动量守恒得：mv0＝(m＋M)v，质子轰击氘核损失的动能为：

ΔE1＝mv－(m＋M)v2，E1＝mv，解得：ΔE1＝E1。

同理可得，氘核轰击质子系统损失的动能为：

ΔE2＝E2。

由于用质子轰击氘核和用氘核轰击质子核反应相同，故发生核反应所需的能量相同，由题意知：

ΔE1＝ΔE2，＝，

联立解得：E2＝2.8 MeV。

17．2016·北京昌平期末](20分)如图甲所示，半径R＝0.45 m的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内，B为轨道的最低点，在光滑的水平面上紧挨B点有一静止的小平板车，平板车质量M＝2 kg，长度为L＝0.5 m，小车的上表面与B点等高。质量m＝1 kg的物块(可视为质点)从圆弧最高点A由静止释放。g取10 m/s2。求：

(1)物块滑到轨道B点时对轨道的压力大小；

(2)若平板车上表面粗糙且物块没有滑离平板车，求物块和平板车的最终速度大小；

(3)若将平板车锁定并且在上表面铺上一种动摩擦因数逐渐增大的特殊材料，小物块所受滑动摩擦力从左向右随距离变化图象(f­L图象)如图乙所示，且物块滑离了平板车，求物块滑离平板车时的速度大小。

答案　(1)30 N　(2)1 m/s　(3) m/s

解析　(1)物块从圆弧轨道顶端滑到B点的过程中，由机械能守恒定律得：mgR＝mv，

代入数据解得：vB＝3 m/s，

在B点，由牛顿第二定律得：N－mg＝m，

代入数据解得：N＝30 N，

由牛顿第三定律可知，物块滑到轨道B点时对轨道的压力：N′＝N＝30 N。

(2)物块滑上小车后，水平地面光滑，系统的动量守恒。

以向右为正方向，由动量定恒定律得：mvB＝(m＋M)v共，

代入数据解得：v共＝1 m/s。

(3)物块在平板车上滑行时克服摩擦力做功为f­L图线与横轴所围的面积。

克服摩擦力做功：Wf＝ J＝2 J，

物块在平板车上滑动过程，由动能定理得：

－Wf＝mv－mv，

代入数据解得：vt＝ m/s。