2009高考物理專題沖刺四

(命題范圍: 碰撞與動量守恒  原子結(jié)構(gòu)、原子核)

說明:本試卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷兩部分,共150分;答題時間120分鐘.

第Ⅰ卷(選擇題,共40分)

一、選擇題(本題共10小題,每小題4分,共40分.在每題給出的四個選項中,有的小題只有一個選項正確,有的小題有多個選項正確.全部選對的得4分,選不全的得3分,有選錯或不答的得0分)

1.衰變成,之后衰變成,Pa處于高能級,它向低能級躍遷時輻射一個粒子.在這個過程中,前兩次衰變放出的粒子和最后輻射的粒子依次是    (    )

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       A.粒子、粒子、光子                B.粒子、光子、粒子

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       C.粒子、光子、中子                  D.光子、電子、粒子

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2.“朝核危機(jī)”引起全球矚目,其焦點就是朝鮮核電站采用輕水堆還是重水堆.重水堆核電站在發(fā)電的同時還可以生產(chǎn)出可供研制核武器的钚239(),這種钚239可由鈾239()經(jīng)過n衰變而產(chǎn)生,則n為                                        (    )

       A.2                    B.239                C.145                 D.92

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3.如圖所示,物塊A、B靜止在光滑水平面上,且,現(xiàn)用大小相等的兩個力FF/分別作用在AB上,使A、B沿一條直線相向運(yùn)動,然后又先后撤去這兩個力,使這兩個力對物體做的功相同,接著兩物體碰撞并合為一體后,它們                            (    )

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       A.可能停止運(yùn)動    B.一定向右運(yùn)動

       C.可能向左運(yùn)動    D.仍運(yùn)動,但運(yùn)動方向不能確定

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4.當(dāng)兩個中子和兩個質(zhì)子結(jié)合成一個粒子時,放出28.30MeV的能量,當(dāng)三個粒子結(jié)合成一個碳核時,放出7.26MeV的能量,則當(dāng)6個中子和6個質(zhì)子結(jié)合成一個碳核時,釋放的能量為                                   (    )

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       A.21.04MeV                                                                  B.35.56MeV    

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       C.92.16MeV                                                                  D.77.64MeV

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5.一只小球沿光滑水平面運(yùn)動,垂直撞到豎直墻上.小球撞墻前后的動量變化量為,動能變化量為,關(guān)于有下列說法:①若最大,則也最大;②若最大,則一定最;③若最小,則也最;④若最小,則一定最大.以上說法中正確的是                                                        (    )

       A.①③               B.②④                C.①④               D.②③

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6.月球上特有的能源材料,總共大約有100萬噸,這是由于太陽風(fēng)里帶有大量中子打入月球表面的X粒子中,形成,月球表面稀薄氣體里,每立方厘米中有數(shù)個分子,收集這些可以在月球上建立發(fā)電站,其中X粒子應(yīng)該為 (    )

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       A.                B.                C.              D.

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7.關(guān)于放射性同位素應(yīng)用的下列說法中正確的有                                                   (    )

       A.放射線改變了布料的性質(zhì)使其不再因摩擦而生電,因此達(dá)到了消除有害靜電的目的

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       B.利用射線的貫穿性可以為金屬探傷,也能進(jìn)行人體的透視

       C.用放射線照射作物種子能使其DNA發(fā)生變異,其結(jié)果一定是成為更優(yōu)秀的品種

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       D.用射線治療腫瘤時一定要嚴(yán)格控制劑量,以免對人體正常組織造成太大的傷害

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8.紅寶石激光器的工作物質(zhì)紅寶石含有鉻離子的三氧化二鋁晶體,利用其中的鉻離子產(chǎn)生激光.鉻離子的能級圖如圖所示,E1是基態(tài),E2是亞穩(wěn)態(tài),E3是激發(fā)態(tài),若以脈沖氙燈發(fā)出的波長為λ1的綠光照射晶體,處于基態(tài)的鉻離子受到激發(fā)而躍遷到E3,然后自發(fā)地躍遷到E2,釋放波長為λ2的光子,處于亞穩(wěn)態(tài)E2的離子躍遷到基態(tài)時輻射出的光就是激光,這種激光的波長為                                   (    )

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       A.        B.

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       C.                                     D.

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9.如圖所示,光滑水平面上有兩個大小相同的鋼球A、B,A球的質(zhì)量大于B球的質(zhì)量.開始時A球以一定的速度向右運(yùn)動,B球處于靜止?fàn)顟B(tài).兩球碰撞后均向右運(yùn)動.設(shè)碰前A球的德布羅意波長為λ,碰后AB兩球的德布羅意波長分別為λ2和λ3,則下列關(guān)系正確的是                                                                       (    )

       A.λ123                                   B.λ123   

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       C.   D.

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10.如圖所示,光滑的平臺上有一質(zhì)量為20kg,長度為10m的長板,其中7m伸出平臺外.為了使木板不翻倒,讓一個質(zhì)量為25kg的小孩站在長木板的右端B點,以下關(guān)于木板平衡的結(jié)論,正確的是               (    )

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A.如果小孩從木板的右端B向左端A走動,欲使木板不翻倒,小孩在木板上走動的距離不能超過1.4m

B.如果小孩從木板的右端B向左端A走動,欲使木板不翻倒,小

孩在木板上走動的距離不能超過3m

       C.小孩可以從木板的右端B向左端A隨意走動,但小孩決不能從左端A離開長木板,

否則木板就會翻倒

       D.小孩不但可以從木板的右端B向左端A隨意走動,還可以從左端A離開木板,整個過程中,木板都不會翻倒

第Ⅱ卷(非選擇題,共110分)

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二、本題共2小題,共20分,把答案填在題中相應(yīng)的橫線上或按題目要求作答.

11.(8分)正電子(PET)發(fā)射計算機(jī)斷層顯像:它的基本原理是:將放射性同位素15O注入人體,參與人體的代謝過程.15O在人體內(nèi)衰變放出正電子,與人體內(nèi)負(fù)電子相遇而湮滅轉(zhuǎn)化為一對光子,被探測器探測到,經(jīng)計算機(jī)處理后產(chǎn)生清晰的圖象.根據(jù)PET原理,回答下列問題:

     (1)寫出15O的衰變和正負(fù)電子湮滅的方程式.

     (2)將放射性同位素15O注入人體,15O的主要用途()

A.利用它的射線                           B.作為示蹤原子  

C.參與人體的代謝過程                 D.有氧呼吸

(3)設(shè)電子質(zhì)量為m,電量為q,光速為c,普朗克常數(shù)為h,則探測到的正負(fù)電子湮滅后生成的光子的波長=        

     (4)PET中所選的放射性同位素的半衰期應(yīng)           .(填“長”或“短”或“長短均可”)

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12.(12分)某同學(xué)利用打點計時器和

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       氣墊導(dǎo)軌做驗證動量守恒定律的實

       驗.氣墊導(dǎo)軌裝置如圖(a)所示,

       所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、

       彈射架等組成.在空腔導(dǎo)軌的兩個工

       作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔,

       向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通入壓縮空氣會從

       小孔中噴出,使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導(dǎo)軌上,如圖 (b)所示,這樣就大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差.

(1)下面是實驗的主要步驟:

       ①安裝好氣墊導(dǎo)軌,調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕,使導(dǎo)軌水平;

       ②向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣;

       ③把打點計時器固定在緊靠氣墊導(dǎo)軌左端彈射架的外側(cè),將紙帶穿過打點計時器這彈射架并固定在滑塊1的左端,調(diào)節(jié)打點計時器的高度,直至滑塊拖著紙帶移動時,紙帶始終在水平方向;

       ④使滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩;

       ⑤把滑塊2放在氣墊導(dǎo)軌的中間;

       ⑥先______________,然后___________________,讓滑塊帶動紙帶一起運(yùn)動;

       ⑦取下紙帶,重復(fù)步驟④⑤⑥,選出理想的紙帶如圖(b)所示;

       ⑧測得滑塊1(包括撞針)的質(zhì)量310g,滑塊2(包括橡皮泥)的質(zhì)量為205g.試完善實驗步驟⑥的內(nèi)容.

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(2)已知打點計時器每隔0.02s打一個點,計算可知兩滑塊相互作用以前系統(tǒng)的總動量為__________kg?m/s;兩滑塊相互作用以后系統(tǒng)的總動量為___________kg?m/s(保留三位有效數(shù)字).

(3)試說明(2)中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是_____________________________.

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三、本題共6小題,共90分.解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟.只寫出最后答案的不能得分,有數(shù)值計算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位.

13.(13分)人們常說“水滴石穿”,請你根據(jù)下面提供的信息,估算出水對石頭的沖擊力的大小.一瀑布落差為h=20m,水流量為Q=0.10m3/s,水的密度kg/m3,水在最高點和落至石頭上后的速度都認(rèn)為是零.(落在石頭上的水立即流走,在討論石頭對水的作用時可以不考慮水的重力,g取10m/s2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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14.(14分)如圖所示,在邊長為a的等邊三角形bcd所圍區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,某一時刻靜止于b點處的原子核X發(fā)生α衰變,α粒子沿bc方向射入磁場,經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后恰好由d射出且與cd邊相切.已知α粒子質(zhì)量為m,電荷量為2e,剩余核的質(zhì)量為M,衰變過程中釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為動能,求原子核X的質(zhì)量.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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15.(13分)一群氫原子處于量子數(shù)n=4能級狀態(tài),氫原子的能級圖如圖所示,則:

(1)氫原子可能發(fā)射幾種頻率的光子?

(2)氫原子由量子數(shù)n=4的能級躍遷到n=2的能級時輻射光 

子的能量是多少電子伏?

(3)用(2)中的光子照射下表中幾種金屬,哪些金屬能發(fā)

生光電效應(yīng)?發(fā)生光電效應(yīng)時,發(fā)射光電子的最大初動

能是多大?

幾種金屬的逸出功

金屬

逸出功W/eV

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1.9

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2.7

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3.7

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4.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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16.(16分)如圖所示,在傾角為θ=37°的足夠長的固定斜面上,物體A和小車B正沿著斜面上滑,A的質(zhì)量為mA=0.50kg,B的質(zhì)量為mB=0.25kg,A始終受到沿斜面向上的恒力F的作用.當(dāng)A追上B時,A的速度為vA=1.8m/s,方向沿斜面向上,B的速度恰好為零,A、B相碰,相互作用時間極短,相互作用力很大,碰撞后的瞬間,A的速度變?yōu)?i>v1=0.6m/s,方向沿斜面向上.再經(jīng)T=0.6s,A的速度大小變?yōu)?i>v2=1.8m/s,在這一段時間內(nèi)A、B沒有再次相碰.已知A與斜面間的動摩擦因數(shù)μ=0.15,B與斜面間的摩擦力不計,已知:sin37°=0.6,重力加速度g=10m/s2,求:

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(1)A、B第一次碰撞后B的速度;

     (2)恒力F的大。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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17.(16分)2005年7月4日13時52分,美國宇航局“深度撞擊”號探測器釋放的撞擊器“擊中”目標(biāo)――坦普爾1號彗星,這次撞擊只能使該彗星自身的運(yùn)行速度出現(xiàn)每秒0.0001mm的改變。探測器上所攜帶的總質(zhì)量達(dá)370kg的彗星“撞擊器”將以每小時38000km的速度徑直撞向彗星的彗核部分,撞擊彗星后“撞擊器”融化消失。

問:根據(jù)以上數(shù)據(jù),估算一下彗星的質(zhì)量是多少?(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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18.(18分)如圖所示,質(zhì)量為M的平板車P高h(yuǎn),質(zhì)量為m的小物塊Q的大小不計,位于平板車的左端,系統(tǒng)原來靜止在光滑水平面地面上.一不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩長為R,一端懸于Q正上方高為R處,另一端系一質(zhì)量也為m的小球(大小不計).今將小球拉至懸線與豎直位置成60°角,由靜止釋放,小球到達(dá)最低點時與Q的碰撞時間極短,且無能量損失,已知Q離開平板車時速度大小是平板車速度的兩倍,Q與P之間的動摩擦因數(shù)為μ,M:m=4:1,重力加速度為g.求:

     (1)小物塊Q離開平板車時速度為多大?

     (2)平板車P的長度為多少?

     (3)小物塊Q落地時距小球的水平距離為多少?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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1.答案:A 根據(jù)核反應(yīng)方程中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得.

2.答案:A 由衰變規(guī)律,質(zhì)量數(shù)不變,質(zhì)子數(shù)增加1,質(zhì)子增加2,所以發(fā)生2次衰變.

3.答案:B 由動能定理知功相同,結(jié)合前動能相同,,因此,碰撞過程動量守恒,,故碰后速度v一定與PA相同,向右.

4.答案:C 根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程知,

,,

=92.16MeV.

5.答案:B小球與墻壁碰撞后,如果無能量損失,則小球應(yīng)以相同的速率返回,這種情況動量變化量最大等于2mv,動能變化量最小為零,所以②正確;如果小球與墻壁碰后粘在墻上,動量變化量最小等于mv,動能變化量最大等于,所以④正確.

6.答案:D 由可知X粒子為

7.答案:D 利用放射線消除有害靜電是利用射線的電離性,使空氣分子電離成倒替,將靜電泄出;射線對人體細(xì)胞傷害太大,因此不能用來人體透視,在用于治療腫瘤時要嚴(yán)格控制劑量;DNA變異并不一定都是有益的,也有時發(fā)生變害的一面.

8.答案:A ,,

根據(jù),可得,則

9.答案:D   由動量守恒定律pA=pA/+pB,再由德布羅意波長公式λ=h/p,得到

h/λ1=h/λ2+h3

10.答案:D   平臺光滑,說明小孩和木板組成的系統(tǒng)動量守恒.小孩從木板右端B向左端A走動時,木板將沿平臺向右移動,二者相對于平臺的動量的大小相等,即。設(shè)經(jīng)過時間小孩走到A端,則,即,又m。聯(lián)立二式解得,m.此時,木板的重心已向右移到了平臺上,即使小孩從左端A離開木板,木板也不會翻倒,故D正確.

11.答案:(1)根據(jù)題意得,ON+e,e+e2.(2分)

(2)B正確. (2分)

(3)根據(jù)E=h=mc2c=/υ可得=h/mc. (2分)

(4)根據(jù)同位素的用途,半衰期應(yīng)極短. (2分)

12.答案:(1)接通打點計時器的電源  (2分)  放開滑塊1 (2分)  (2)0.620    (2分)  0.618 (2分)  (3)紙帶與打點計時器限位孔有摩擦(4分)

解析:作用前系統(tǒng)的總動量為滑塊1的動量p0=m1v0

v0=0.2/0.1=2m/s,p0=0.31×2=0.620kg?m/s.作用后系統(tǒng)的總動量為滑塊1和滑

塊2的動量和,且此時兩滑塊具有相同的速度v,v=0.168/0.14=1.2m/s,

p=(m1+m2)v=(0.310+0.205)×1.2=0.618 kg?m/s.

13.解析:水從h高處落下可認(rèn)為是自由落體運(yùn)動,速度為v,則(2分)

m/s①(2分)

設(shè)在很短時間t內(nèi)有質(zhì)量為m的水落到石頭上,以它為研究對象,設(shè)石頭對水的平均作

用力為F,取豎直向下為正方向,由動量定理得,②,而

(5分)

由①②③式代入數(shù)據(jù)解得,N(2分)

根據(jù)牛頓第三定律可知,水對石頭的反作用力=N. (2分)

14.解析:設(shè)X衰變時放出的α粒子的速度為,在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑為r,則由上圖可知,

(1分)又=,(1分)

所以.(2分)

因衰變過程中動量守恒,故有,(2分)

.(2分)

衰變過程中釋放的能量為(2分)

由愛因斯坦質(zhì)能方程,得(2分)

故原子核X的質(zhì)量為.(2分)

15.解析:(1)可發(fā)射6種頻率的光子(4分)

(2)由玻爾的躍遷規(guī)律可得光子的能量為,代入數(shù)據(jù)得E=2.55eV(3分)

(3)E只大于銫的逸出功,故光子只有照射銫金屬上時才能發(fā)生光電效應(yīng).

根據(jù)愛因斯坦的光電效應(yīng)方程可得光電子的最大初動能為(3分)

代入數(shù)據(jù)得,eV(或1.0×10-19J)(3分)

16.解析:(1)A、B碰撞過程中滿足動量守恒,mAvA=mAv1+mBvB(2分)

vB=2.4m/s(2分)

方向沿斜面向上(1分)

(2)設(shè)經(jīng)過時間T=0.60s,A的速度方向向上,此時A的位移m(1

分)

B的加速度aB=gsinθ=6m/s2(1分)

B的位移m(1分)

可見A、B將再次相碰,違反了題意,因此碰撞后A先做勻減速運(yùn)動,速度減為零后,

再做勻加速運(yùn)動.(1分)

對A列出牛頓第二定律:mAgsinθ+μmgcosθ-F=mAa1,(2分)

mAgsinθ-μmgcosθ-F=mAa2,(2分)

v1=a1t1,v2=a2(T-t1) (2分)

解得F=0.6N(1分)

17.解析:解:以彗星和撞擊器組成的系統(tǒng)為研究對象,設(shè)彗星的質(zhì)量為M,初速度為v01,撞擊器質(zhì)量m=370kg,速度v02=38000km/h=1.1×104m/s,撞擊后速度為v

由動量守恒定律得:

      ①  (4分)

由于M遠(yuǎn)大于m,所以,上式可以化為:

          ②(4分)

解得:                ③(2分)

由題給信息知,撞擊后彗星的運(yùn)行速度改變了0.0001 mm/s,即

m/s ④     (3分)

代入③式解得    M≈4×1013kg              ⑤(3分)

18.解析:(1)小球由靜止擺到最低點的過程中,有(2分)

(1分)

小球與物塊Q相撞時,沒有能量損失,動量守恒,機(jī)械能守恒,

,(1分)

,(1分)

解得,,(1分)

二者交換速度,即小球靜止下來,而(1分)

Q在平板車上滑行的過程中,有(1分)

(1分)

小物塊Q離開平板車時,速度為(1分)

(2)由能的轉(zhuǎn)化和守恒定律,知(1分)

(1分)

解得,(1分)

(3)小物塊Q在平板車上滑行過程中,對地位移為s,則

(1分)

解得,(1分)

平拋時間(1分)

水平距離(1分)

Q落地點距小球的水平距離為(1分)

 

 


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