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 ( )
A.粒子、粒子、光子 B.粒子、光子、粒子
C.粒子、光子、中子 D.光子、電子、粒子
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次衰變而產(chǎn)生,則n為 ( )
A.2 B.
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F和F/分別作用在A和B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 ( )
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
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 ( )
A.21.04MeV B.35.56MeV
C.92.16MeV D.77.64MeV
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)于和有下列說法: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
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 ( )
A. B. C. D.
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
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
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
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 ( )
A. B.
C. D.
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A、B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.λ1=λ2=λ3 B.λ1=λ2+λ3
C. D.
10.如圖所示,光滑的平臺上有一質(zhì)量為
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.
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
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)
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”)
12.(12分)某同學(xué)利用打點計時器和
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
(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_____________________________.
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=
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.
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
銫
鈣
鎂
鈦
逸出功W/eV
1.9
2.7
3.7
4.1
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.
(1)A、B第一次碰撞后B的速度;
(2)恒力F的大。
17.(16分)
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)
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?
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,比質(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+h/λ3.
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=mc2和c=/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=
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.
p=(m1+m2)v=(0.310+0.205)×1.2=0.
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③
(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)
得vB=2.
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=
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=
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.
m/s ④ (3分)
代入③式解得 M≈4×
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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