高考物理专题冲刺四 13页

‎2009高考物理专题冲刺四 ‎（命题范围： 碰撞与动量守恒 原子结构、原子核）‎ 说明：本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共150分；答题时间120分钟．‎ 第Ⅰ卷（选择题，共40分）‎ 一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分．在每题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确．全部选对的得4分，选不全的得3分，有选错或不答的得0分）‎ ‎1．衰变成，之后衰变成，Pa处于高能级，它向低能级跃迁时辐射一个粒子．在这个过程中，前两次衰变放出的粒子和最后辐射的粒子依次是 （ ）‎ ‎ A．粒子、粒子、光子 B．粒子、光子、粒子 ‎ C．粒子、光子、中子 D．光子、电子、粒子 ‎2．“朝核危机”引起全球瞩目，其焦点就是朝鲜核电站采用轻水堆还是重水堆．重水堆核电站在发电的同时还可以生产出可供研制核武器的钚239（），这种钚239可由铀239（）经过n次衰变而产生，则n为 （ ）‎ ‎ A．2 B．‎239 ‎ C．145 D．92‎ ‎3．如图所示，物块A、B静止在光滑水平面上，且，现用大小相等的两个力F和F/分别作用在A和B上，使A、B沿一条直线相向运动，然后又先后撤去这两个力，使这两个力对物体做的功相同，接着两物体碰撞并合为一体后，它们 （ ）‎ ‎ A．可能停止运动 B．一定向右运动 ‎ C．可能向左运动 D．仍运动，但运动方向不能确定 ‎4．当两个中子和两个质子结合成一个粒子时，放出28．30MeV的能量，当三个粒子结合成一个碳核时，放出7．26MeV的能量，则当6个中子和6个质子结合成一个碳核时，释放的能量为 （ ）‎ ‎ A．21．04MeV B．35．56MeV ‎ ‎ C．92．16MeV D．77．64MeV ‎5．一只小球沿光滑水平面运动，垂直撞到竖直墙上．小球撞墙前后的动量变化量为，动能变化量为，关于和有下列说法：①若最大，则也最大；②若 最大，则一定最小；③若最小，则也最小；④若最小，则一定最大．以上说法中正确的是 （ ）‎ ‎ A．①③ B．②④ C．①④ D．②③‎ ‎6．月球上特有的能源材料，总共大约有100万吨，这是由于太阳风里带有大量中子打入月球表面的X粒子中，形成，月球表面稀薄气体里，每立方厘米中有数个分子，收集这些可以在月球上建立发电站，其中X粒子应该为 （ ）‎ ‎ A． B． C． D．‎ ‎7．关于放射性同位素应用的下列说法中正确的有 （ ）‎ ‎ A．放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到了消除有害静电的目的 ‎ B．利用射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视 ‎ C．用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种 ‎ D．用射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的伤害 ‎8．红宝石激光器的工作物质红宝石含有铬离子的三氧化二铝晶体，利用其中的铬离子产生激光．铬离子的能级图如图所示，E1是基态，E2是亚稳态，E3是激发态，若以脉冲氙灯发出的波长为λ1的绿光照射晶体，处于基态的铬离子受到激发而跃迁到E3，然后自发地跃迁到E2，释放波长为λ2的光子，处于亚稳态E2的离子跃迁到基态时辐射出的光就是激光，这种激光的波长为 （ ）‎ ‎ A． B．‎ ‎ C． D．‎ ‎9．如图所示，光滑水平面上有两个大小相同的钢球A、B，A球的质量大于B球的质量．开始时A球以一定的速度向右运动，B球处于静止状态．两球碰撞后均向右运动．设碰前A球的德布罗意波长为λ，碰后A、B两球的德布罗意波长分别为λ2和λ3，则下列关系正确的是 （ ）‎ ‎ A．λ1=λ2=λ3 B．λ1=λ2+λ3 ‎ ‎ C． D．‎ ‎10．如图所示，光滑的平台上有一质量为‎20kg，长度为‎10m的长板，其中‎7m伸出平台外．为了使木板不翻倒，让一个质量为‎25kg的小孩站在长木板的右端B点，以下关于木板平衡的结论，正确的是 （ ）‎ A．如果小孩从木板的右端B向左端A走动，欲使木板不翻倒，小孩在木板上走动的距离不能超过1．‎‎4m B．如果小孩从木板的右端B向左端A走动，欲使木板不翻倒，小 孩在木板上走动的距离不能超过‎3m ‎ C．小孩可以从木板的右端B向左端A随意走动，但小孩决不能从左端A离开长木板，‎ 否则木板就会翻倒 ‎ D．小孩不但可以从木板的右端B向左端A随意走动，还可以从左端A离开木板，整个过程中，木板都不会翻倒 第Ⅱ卷（非选择题，共110分）‎ 二、本题共2小题，共20分，把答案填在题中相应的横线上或按题目要求作答．‎ ‎11．（8分）正电子（PET）发射计算机断层显像：它的基本原理是：将放射性同位素15O注入人体，参与人体的代谢过程．15O在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图象．根据PET原理，回答下列问题：‎ ‎ （1）写出15O的衰变和正负电子湮灭的方程式．‎ ‎ （2）将放射性同位素15O注入人体，15O的主要用途（）‎ A．利用它的射线 B．作为示踪原子 ‎ C．参与人体的代谢过程 D．有氧呼吸 ‎（3）设电子质量为m，电量为q，光速为c，普朗克常数为h，则探测到的正负电子湮灭后生成的光子的波长= ．‎ ‎ （4）PET中所选的放射性同位素的半衰期应 ．（填“长”或“短”或“长短均可”）‎ ‎12．（12分）某同学利用打点计时器和 ‎ 气垫导轨做验证动量守恒定律的实 ‎ 验．气垫导轨装置如图（a）所示，‎ ‎ 所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、‎ ‎ 弹射架等组成．在空腔导轨的两个工 ‎ 作面上均匀分布着一定数量的小孔，‎ ‎ 向导轨空腔内不断通入压缩空气会从 ‎ 小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，如图 (b)所示，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差．‎ ‎（1）下面是实验的主要步骤：‎ ‎ ①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；‎ ‎ ②向气垫导轨通入压缩空气；‎ ‎ ③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器这弹射架并固定在滑块1的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；‎ ‎ ④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；‎ ‎ ⑤把滑块2放在气垫导轨的中间；‎ ‎ ⑥先______________，然后___________________，让滑块带动纸带一起运动；‎ ‎ ⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出理想的纸带如图（b）所示；‎ ‎ ⑧测得滑块1（包括撞针）的质量‎310g，滑块2（包括橡皮泥）的质量为‎205g．试完善实验步骤⑥的内容．‎ ‎（2）已知打点计时器每隔0．02s打一个点，计算可知两滑块相互作用以前系统的总动量为__________kg·m/s；两滑块相互作用以后系统的总动量为___________kg·m/s（保留三位有效数字）．‎ ‎（3）试说明（2）中两结果不完全相等的主要原因是_____________________________．‎ 三、本题共6小题，共90分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．‎ ‎13．（13分）人们常说“水滴石穿”，请你根据下面提供的信息，估算出水对石头的冲击力的大小．一瀑布落差为h=‎20m，水流量为Q=0．‎10m3‎/s，水的密度kg/m3，水在最高点和落至石头上后的速度都认为是零．（落在石头上的水立即流走，在讨论石头对水的作用时可以不考虑水的重力，g取‎10m/s2）‎ ‎14．（14分）如图所示，在边长为a的等边三角形bcd所围区域内有磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，某一时刻静止于b点处的原子核X发生α衰变，α粒子沿bc方向射入磁场，经磁场偏转后恰好由d射出且与cd边相切．已知α粒子质量为m，电荷量为2e，剩余核的质量为M，衰变过程中释放的核能全部转化为动能，求原子核X的质量．‎ ‎15．（13分）一群氢原子处于量子数n=4能级状态，氢原子的能级图如图所示，则：‎ ‎（1）氢原子可能发射几种频率的光子？‎ ‎（2）氢原子由量子数n=4的能级跃迁到n=2的能级时辐射光 ‎ 子的能量是多少电子伏？‎ ‎（3）用（2）中的光子照射下表中几种金属，哪些金属能发 生光电效应？发生光电效应时，发射光电子的最大初动 能是多大？‎ 几种金属的逸出功 金属 铯 钙 镁 钛 逸出功W/eV ‎1．9‎ ‎2．7‎ ‎3．7‎ ‎4．1‎ ‎16．（16分）如图所示，在倾角为θ=37°的足够长的固定斜面上，物体A和小车B正沿着斜面上滑，A的质量为mA=0．‎50kg，B的质量为mB=0．‎25kg，A始终受到沿斜面向上的恒力F的作用．当A追上B时，A的速度为vA=1．‎8m/s，方向沿斜面向上，B的速度恰好为零，A、B相碰，相互作用时间极短，相互作用力很大，碰撞后的瞬间，A的速度变为v1=0．‎6m/s，方向沿斜面向上．再经T=0．6s，A的速度大小变为v2=1．‎8m/s，在这一段时间内A、B没有再次相碰．已知A与斜面间的动摩擦因数μ ‎=0．15，B与斜面间的摩擦力不计，已知：sin37°=0．6，重力加速度g=‎10m/s2，求：‎ ‎（1）A、B第一次碰撞后B的速度；‎ ‎ （2）恒力F的大小．‎ ‎17．（16分）‎2005年7月4日13时52分，美国宇航局“深度撞击”号探测器释放的撞击器“击中”目标——坦普尔１号彗星，这次撞击只能使该彗星自身的运行速度出现每秒0．‎0001mm的改变。探测器上所携带的总质量达‎370kg的彗星“撞击器”将以每小时‎38000km的速度径直撞向彗星的彗核部分，撞击彗星后“撞击器”融化消失。‎ 问：根据以上数据，估算一下彗星的质量是多少？（结果保留一位有效数字）‎ ‎18．（18分）如图所示，质量为M的平板车P高h，质量为m的小物块Q的大小不计，位于平板车的左端，系统原来静止在光滑水平面地面上．一不可伸长的轻质细绳长为R，一端悬于Q正上方高为R处，另一端系一质量也为m的小球（大小不计）．今将小球拉至悬线与竖直位置成60°角，由静止释放，小球到达最低点时与Q的碰撞时间极短，且无能量损失，已知Q离开平板车时速度大小是平板车速度的两倍，Q与P之间的动摩擦因数为μ，M:m=4:1，重力加速度为g．求：‎ ‎ （1）小物块Q离开平板车时速度为多大？‎ ‎ （2）平板车P的长度为多少？‎ ‎ （3）小物块Q落地时距小球的水平距离为多少？‎ 参考答案 ‎1．答案：A 根据核反应方程中质量数和电荷数守恒可得．‎ ‎2．答案：A 由衰变规律，质量数不变，质子数增加1，比质子增加2，所以发生2次衰变．‎ ‎3．答案：B 由动能定理知功相同，结合前动能相同，，因此，碰撞过程动量守恒，，故碰后速度v一定与PA相同，向右．‎ ‎4．答案：C 根据爱因斯坦的质能方程知，‎ ‎，，‎ ‎=92．16MeV．‎ ‎5．答案：B小球与墙壁碰撞后，如果无能量损失，则小球应以相同的速率返回，这种情况动量变化量最大等于2mv，动能变化量最小为零，所以②正确；如果小球与墙壁碰后粘在墙上，动量变化量最小等于mv，动能变化量最大等于，所以④正确．‎ ‎6．答案：D 由可知X粒子为．‎ ‎7．答案：D 利用放射线消除有害静电是利用射线的电离性，使空气分子电离成倒替，将静电泄出；射线对人体细胞伤害太大，因此不能用来人体透视，在用于治疗肿瘤时要严格控制剂量；DNA变异并不一定都是有益的，也有时发生变害的一面．‎ ‎8．答案：A ，，，‎ 根据，可得，则．‎ ‎9．答案：D 由动量守恒定律pA=pA/+pB，再由德布罗意波长公式λ=h/p，得到 h/λ1=h/λ2+h/λ3．‎ ‎10．答案：D 平台光滑，说明小孩和木板组成的系统动量守恒．小孩从木板右端B向左端A走动时，木板将沿平台向右移动，二者相对于平台的动量的大小相等，即 ‎。设经过时间小孩走到A端，则，即，又m。联立二式解得，m．此时，木板的重心已向右移到了平台上，即使小孩从左端A离开木板，木板也不会翻倒，故D正确．‎ ‎11．答案：（1）根据题意得，ON+e，e+e2．（2分）‎ ‎（2）B正确． （2分）‎ ‎（3）根据E=h=mc2和c=/υ可得=h/mc． （2分）‎ ‎（4）根据同位素的用途，半衰期应极短． （2分）‎ ‎12．答案：（1）接通打点计时器的电源 （2分） 放开滑块1 （2分） （2）0．620 （2分） 0．618 （2分） （3）纸带与打点计时器限位孔有摩擦（4分）‎ 解析：作用前系统的总动量为滑块1的动量p0=m1v0．‎ v0=0．2/0．1=‎2m/s，p0=0．31×2=0．‎620kg·m/s．作用后系统的总动量为滑块1和滑 块2的动量和，且此时两滑块具有相同的速度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：水从h高处落下可认为是自由落体运动，速度为v，则（2分）‎ m/s①（2分）‎ 设在很短时间t内有质量为m的水落到石头上，以它为研究对象，设石头对水的平均作 用力为F，取竖直向下为正方向，由动量定理得，②，而③‎ ‎（5分）‎ 由①②③式代入数据解得，N（2分）‎ 根据牛顿第三定律可知，水对石头的反作用力=N． （2分）‎ ‎14．解析：设X衰变时放出的α粒子的速度为，在磁场中做匀速圆周运动的半径为r，则由上图可知，‎ ‎（1分）又=，（1分）‎ 所以．（2分）‎ 因衰变过程中动量守恒，故有，（2分）‎ ‎．（2分）‎ 衰变过程中释放的能量为（2分）‎ 由爱因斯坦质能方程，得（2分）‎ 故原子核X的质量为．（2分）‎ ‎15．解析：（1）可发射6种频率的光子（4分）‎ ‎（2）由玻尔的跃迁规律可得光子的能量为，代入数据得E=2．55eV（3分）‎ ‎（3）E只大于铯的逸出功，故光子只有照射铯金属上时才能发生光电效应． ‎ 根据爱因斯坦的光电效应方程可得光电子的最大初动能为（3分）‎ 代入数据得，eV（或1．0×10－19J）（3分）‎ ‎16．解析：（1）A、B碰撞过程中满足动量守恒，mAvA=mAv1+mBvB（2分）‎ 得vB=2．‎4m/s（2分）‎ 方向沿斜面向上（1分）‎ ‎（2）设经过时间T=0．60s，A的速度方向向上，此时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）‎ 可见A、B将再次相碰，违反了题意，因此碰撞后A先做匀减速运动，速度减为零后，‎ 再做匀加速运动．（1分）‎ 对A列出牛顿第二定律：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：以彗星和撞击器组成的系统为研究对象，设彗星的质量为M，初速度为v01，撞击器质量m=‎370kg，速度v02=‎38000km/h=1．1×‎104m/s，撞击后速度为v 由动量守恒定律得：‎ ‎ ① （4分）‎ 由于M远大于m，所以，上式可以化为：‎ ‎ ②（4分）‎ 解得： ③（2分）‎ 由题给信息知，撞击后彗星的运行速度改变了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）小球由静止摆到最低点的过程中，有（2分）‎ ‎（1分）‎ 小球与物块Q相撞时，没有能量损失，动量守恒，机械能守恒，‎ ‎，（1分）‎ ‎，（1分）‎ 解得，，（1分）‎ 二者交换速度，即小球静止下来，而（1分）‎ Q在平板车上滑行的过程中，有（1分）‎ ‎（1分）‎ 小物块Q离开平板车时，速度为（1分）‎ ‎（2）由能的转化和守恒定律，知（1分）‎ ‎（1分）‎ 解得，（1分）‎ ‎（3）小物块Q在平板车上滑行过程中，对地位移为s，则 ‎（1分）‎ 解得，（1分）‎ 平抛时间（1分）‎ 水平距离（1分）‎ Q落地点距小球的水平距离为（1分）‎