【热点突破题优化方案】2015届高三物理新一轮复习热点强化突破动量守恒定律及应用(含新题详解)

1/5热点强化突破(十三)热点1动量守恒定律及应用往年高考对该热点的考查主要集中在弹性碰撞和完全非弹性碰撞以及与能量守恒定律、核反应相结合的综合题目．题型以计算题为主．1．(2014·深圳调研)如图甲所示，在高h＝0.8m的平台上放置一质量为M＝0.99kg的小木块(视为质点)，小木块距平台右边缘d＝2m，一质量为m＝0.01kg的子弹沿水平方向射入小木块并留在其中，然后一起向右运动，在平台上运动的v2－x关系如图乙所示．最后，小木块从平台边缘滑出落在距平台右侧水平距离s＝0.8m的地面上，g取10m/s2，求：(1)小木块滑出时的速度；(2)小木块在滑动过程中产生的热量；(3)子弹射入小木块前的速度．2．(2014·安徽五校联考)如图所示的轨道由半径为R的1/4光滑圆弧轨道AB、竖直台阶BC、足够长的光滑水平直轨道CD组成．小车的质量为M，紧靠台阶BC且上表面水平与B点等高．一质量为m的可视为质点的滑块自圆弧顶端A点由静止下滑，滑过圆弧的最低点B之后滑到小车上．已知M＝4m，小车的上表面的右侧固定一根轻弹簧，弹簧的自由端在Q点，小车的上表面左端点P与Q点之间是粗糙的，滑块与PQ之间表面的动摩擦因数为μ，Q点右侧表面是光滑的．求：(1)滑块滑到B点的瞬间对圆弧轨道的压力大小．(2)要使滑块既能挤压弹簧，又最终没有滑离小车，则小车上PQ之间的距离L应在什么范围内？(滑块与弹簧的相互作用始终在弹簧的弹性范围内)2/53．氮核147N俘获一个速度为2.3×107m/s的中子，发生核反应后若只产生了两个新粒子，其中一个粒子为氦核(42He)，它的速度大小是8.0×106m/s，方向与反应前的中子速度方向相同．(1)写出此核反应的方程，求反应后产生的另一个粒子的速度大小及方向；(2)此反应过程中是否发生了质量亏损，说明依据．热点2原子跃迁与光电效应的综合考查核心是根据玻尔理论确定原子跃迁放出光子的频率，利用光电效应规律或光电效应方程，判断能否发生光电效应或计算光电子的最大初动能，注意单位统一．4．(2014·武汉质检)氢原子光谱在可见光部分只有四条谱线，它们分别是从n为3、4、5、6的能级直接向n＝2能级跃迁时产生的．四个谱线中，一条红色、一条蓝色、两条紫色，则下列说法正确的是()A．红色光谱是氢原子从n＝3能级向n＝2能级跃迁时产生的B．蓝色光谱是氢原子从n＝6能级或n＝5能级直接向n＝2能级跃迁时产生的C．若氢原子从n＝6能级直接向n＝1能级跃迁，则能够产生紫外线D．若氢原子从n＝6能级直接向n＝1能级跃迁时所产生的辐射不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n＝6能级直接向n＝2能级跃迁时所产生的辐射将可能使该金属发生光电效应E．若氢原子从n＝3能级向n＝2能级跃迁时所产生的辐射能使某金属发生光电效应，则氢原子从n＝6能级直接向n＝2能级跃迁时所产生的辐射一定能使该金属发生光电效应5.如图所示为氢原子的能级图．用光子能量为12.75eV的光照射一群处于基态的氢原3/5子，可以观测到氢原子发射________种不同波长的光，其中最长波长为________m．将上述的几种光照射到逸出功为3.2eV的金属钙上，逸出电子的最大初动能为________eV.(已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s)热点3核反应及核能本热点主要考查核反应类型、核反应遵守的规律、核反应方程的书写以及核反应中释放的核能的计算，核的衰变是重点．6．原子核23892U经放射性衰变①变为原子核23490Th，继而经放射性衰变②变为原子核23491Pa，再经放射性衰变③变为原子核23492U.放射性衰变①②和③依次为()A．α衰变、β衰变和β衰变B．β衰变、β衰变和α衰变C．β衰变、α衰变和β衰变D．α衰变、β衰变和α衰变7．(2012·高考新课标全国卷)氘核和氚核可发生热核聚变而释放出巨大的能量，该反应方程为：21H＋31H→42He＋x，式中x是某种粒子．已知：21H、31H、42He和粒子x的质量分别为2.0141u、3.0161u、4.0026u和1.0087u；1u＝931.5MeV/c2，c是真空中的光速．由上述反应方程和数据可知，粒子x是__________，该反应释放出的能量为__________MeV(结果保留3位有效数字)．4/5参考答案实战演练1．[解析](1)小木块从平台滑出后做平抛运动有：h＝12gt2，得：t＝0.4s小木块飞出时的速度v2＝st＝2m/s.(2)因为小木块在平台上滑动的过程中做匀减速运动，根据v22－v21＝－2ax知v2－x图象的斜率k＝4－101m/s2＝－2a小木块在平台上滑动的加速度大小a＝3m/s2根据牛顿第二定律得f＝(M＋m)a＝(0.99＋0.01)×3N＝3N根据能量守恒定律得，小木块在滑动过程中产生的热量Q＝fd＝6J(3)由题图乙可知10－v211－0＝4－102－1解得小木块刚开始滑动时的速度为v1＝4(m/s)子弹射入小木块的过程中，根据动量守恒定律有mv0＝(M＋m)v1解得：v0＝400m/s.[答案](1)2m/s(2)6J(3)400m/s2．[解析](1)设滑块滑到B点的速度大小为v，到B点时轨道对滑块的支持力为N，由机械能守恒定律有：mgR＝12mv2①滑块滑到B点时，由牛顿第二定律有：N－mg＝mv2R②联立①②式解得：N＝3mg③根据牛顿第三定律，滑块在B点对轨道的压力大小为N′＝3mg.(2)滑块最终没有离开小车，滑块和小车必然具有共同的末速度设为u，滑块与小车组成的系统动量守恒，有mv＝(M＋m)u④若小车PQ之间的距离L足够大，则滑块可能不与弹簧接触就已经与小车相对静止，设滑块恰好滑到Q点，由功能关系得μmgL＝12mv2－12(M＋m)u2⑤联立①④⑤式解得：L＝4R5μ⑥若小车PQ之间的距离L不是很大，则滑块必然挤压弹簧，由于Q点右侧是光滑的，滑块必然被弹回到PQ之间，设滑块恰好回到小车的左端P点处，由功能关系得2μmgL＝12mv2－12(M＋m)u2⑦5/5联立①④⑦式解得：L＝2R5μ⑧综上所述并由⑥⑧式可知，要使滑块既能挤压弹簧，又最终没有离开小车，PQ之间的距离L应满足的范围是：2R5μ≤L≤4R5μ.[答案](1)3mg(2)2R5μ≤L≤4R5μ3．[解析](1)147N＋10n→115B＋42He用m1、m2和m3分别表示中子(10n)、氦核(42He)和新核的质量，由动量守恒定律得m1v1＝m2v2＋m3v3代入数值，得v3＝－8.2×105m/s即反应后生成的新核的速度大小为8.2×105m/s方向与反应前中子的速度方向相反．(2)反应前的总动能E1＝12m1v21反应后的总动能E2＝12m2v22＋12m3v23经计算知E1E2，故可知反应中发生了质量盈余，没有亏损．[答案](1)147N＋10n→115B＋42He8．2×105m/s与反应前中子的速度方向相反(2)见解析4．ACE5．[解析]用光子能量为12.75eV的光照射一群处于基态的氢原子，能使基态的氢原子最高跃迁到n＝4能级上，然后往低能级跃迁，可以发出6种波长的光，其中波长最长的是氢原子从n＝4能级跃迁到n＝3能级过程中发出的光．E4－E3＝hcλ，得λ＝1.88×10－6m．在6种波长的光中，光子能量最大的是氢原子从n＝4能级跃迁到n＝1能级过程中发出的，故逸出电子的最大初动能为Ek＝E4－E1－W0＝9.55eV.[答案]61.88×10－69.556．[解析]选A.根据题意可得：23892U――→①23490Th，质量数少4，电荷数少2，说明①为α衰变，23490Th――→②23491Pa，质子数加1，说明②为β衰变，中子转化成质子，23491Pa――→③23492U，质子数加1，说明③为β衰变，中子转化成质子．7．[解析]根据核反应方程满足的两个守恒条件可知，该粒子为中子；根据质能方程特点可得ΔE＝(m1＋m2－m3－mx)c2＝17.6MeV.[答案]10n(或中子)17.6