2013年高考物理备考复习卷B14：碰撞和能量守恒、波粒二象性、原子及原子粒（解析版）

一、选择题

1. 难度：中等

一物体从某高处由静止释放，设所受空气阻力恒定，当它下落h时的动量大小为P₁，当它下落2h时的动量大小为P₂，那么P₁：P₂等于（ ）
A．1：1
B．1：
C．1：2
D．1：4

2. 难度：中等

如图所示，运动员挥拍将质量为m的网球击出．如果网球被拍子击打前、后瞬间速度的大小分别为v₁、v₂，v₁与v₂方向相反，且v₂＞v₁．重力影响可忽略，则此过程中拍子对网球作用力的冲量（ ）

A．大小为m（v₂+v₁），方向与v₁方向相同
B．大小为m（v₂-v₁），方向与v₁方向相同
C．大小为m（v₂+v₁），方向与v₂方向相同
D．大小为m（v₂-v₁），方向与v₂方向相同

3. 难度：中等

如图所示用绿光照射一光电管，能产生光电效应．欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增大，可以（ ）

A．改用红光照射
B．改用紫光照射
C．延长绿光照射时间
D．增加绿光照射强度

4. 难度：中等

频率为v的光子，具有的能量为hv，将这个光子打在处于静止状态的电子上，光子将偏离原来的运动方向，这种现象称为光的散射，则（ ）
A．散射后的光子虽改变原来的运动方向，但频率保持不变
B．散射后的光子将从电子处获得能量，因而频率将增大
C．散射后的光子运动方向将与电子运动方向在一条直线上，但方向相反
D．由于电子受到碰撞，散射后的光子频率低于入射光的频率

5. 难度：中等

已知α粒子的质量m_α=6.64×10^-27kg，速度v=3×10⁷m/s，普朗克常量h=6.63×10^-34J•s，要观察到α粒子明显的衍射现象，障碍物的尺寸约为（ ）
A．3.3×10^-10m
B．3.3×10^-12m
C．3.3×10^-15m
D．3.3×10^-18m

6. 难度：中等

为了观察到纳米级的微小结构，需要用到分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜．下列说法中正确的是（ ）
A．电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光短，因此不容易发生明显衍射
B．电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光长，因此不容易发生明显衍射
C．电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光短，因此更容易发生明显衍射
D．电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光长，因此更容易发生明显衍射

7. 难度：中等

关于α粒子散射实验，下列说法中正确的是（ ）
A．绝大多数α粒子穿过金属箔后，发生了较大的偏转
B．α粒子在接近原子核的过程中，动能减少，电势能减少
C．α粒子在离开原子核的过程中，动能增大，电势能增大
D．少数α粒子穿过金属箔后发生了较大的偏转

8. 难度：中等

图示是氢原子的四个能级，当氢原子从n=4的能级跃迁到n=3的能级时，辐射出光子a．当氢原子从凡=3的能级跃迁到n=2的能级时，辐射出光子b．则以下判断正确的是（ ）

A．光子a的能量大于光子b的能量
B．光子a的频率大于光子b的频率
C．光子a的波长大于光子b的波长
D．在真空中光子a的传播速度大于光子b的传播速度

9. 难度：中等

核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137．碘131的半衰期约为8天，会释放β射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变期时会辐射γ射线．下列说法正确的是（ ）
A．碘131释放的β射线由氦核组成
B．铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量
C．与铯137相比，碘131衰变更慢
D．铯133和铯137含有相同的质子数

10. 难度：中等

在下列四个核反应方程中，x₁、x₂、x₃和x₄各代表某种粒子
①₁³H+x₁→₂⁴He+¹n      ②₇¹⁴N+₂⁴He→₈¹⁷O+x₂ ③₄⁹Be+₂⁴He→₆¹²C+x₃      ④₁₂²⁴Mg+₂⁴He→₁₃²⁷Al+x₄
以下判断中正确的是（ ）
A．x₁是质子
B．x₂是质子
C．x₃是质子
D．x₄是质子

11. 难度：中等

太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少．太阳每秒钟辐射出的能量约为4×10²⁶ J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近（ ）
A．10³⁶kg
B．10¹⁸kg
C．10¹³kg
D．10⁹kg

12. 难度：中等

2011年9月12日，法国南部马尔库尔核设施发生爆炸，事故导致1人死亡，4人受伤，其中1人烧伤严重，核能利用的安全性再次引起了人们的重视．为了安全利用核能，很多国家都在研制全超导核聚变“人造太阳”，它是从海水中提取原料，在上亿度的高温下发生的可控核聚变反应，该核反应方程最可能是（ ）
A．N+He→O+H
B．U+n→Ba+Kr+3n
C．U→Th+He
D．H+H→He+n

13. 难度：中等

汞原子的能级如图所示，现让一束光子能量为8.8eV的单色光照射到大量处于基态（量子数n=1）的汞原子上，能发出6种不同频率的色光．下列说法中正确的是（ ）
A．最大波长光子的能量为1.1 eV
B．最大波长光子的能量为2.8 eV
C．最大频率光子的能量为2.8 eV
D．最大频率光子的能量为4.9 eV

14. 难度：中等

U变成Pb要经过n₁次α衰变，n₂次β衰变，中子数减少的个数为n₃，则（ ）
A．n₁=6，n₂=8，n₃=22
B．n₁=6，n₂=8，n₃=16
C．n₁=8，n₂=6，n₃=22
D．n₁=8，n₂=6，n₃=16

15. 难度：中等

为估算池中睡莲叶面承受出滴撞击产生的平均压强，小明在雨天将一圆柱形水杯置于露台，测得1小时内杯中水上升了45mm．查询得知，当时雨滴竖直下落速度约为12m/s．据此估算该压强约为（设雨滴撞击睡莲后无反弹，不计雨滴重力，雨水的密度为1×10³ kg/m³）（ ）
A．0.15Pa
B．0.54Pa
C．1.5Pa
D．5.4Pa

16. 难度：中等

下列说法中不正确的是（ ）
A．普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说
B．光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性
C．黑体辐射，随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都有增加，另一方面辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
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短

17. 难度：中等

2009年12月27 13，曹操高陵在河南安阳得到考古确认，墓室中发现人头骨、肢骨等部分遗骨．不过在2010年8月21日，在苏州召开的“三国文化全国高层论坛”上，许多专家质疑曹操墓的真假．如果我们要推测发现的遗骨是否符合曹操生活的年代，可以用放射性同位素¹⁴C来推算．¹⁴C的含量每减少一半要经过约5730年．若考古小组挖掘到一块遗骨，经测定¹⁴C的含量约为原来的4/5，则可推测该遗骨距今约为（ ）
A．5730年
B．5730×2年
C．5730×3年
D．1900年

18. 难度：中等

一炮艇在松山湖湖面上匀速直线行驶，突然从船头和船尾同时水平向前和向后各发射一枚炮弹，设两炮弹质量相同，相对于地的速率相等，船所受的牵引力和阻力均不变，则船的动量和速度的变化情况是（ ）
A．船的动量增大
B．船的动量不变
C．船的速度增大
D．船的速度不变

19. 难度：中等

如图所示，光滑的水平面上，质量为m₁的小球以速度v与质量为m₂的静止小球正碰，碰后两小球的速度大小都为，方向相反，则两小球质量之比m₁：m₂和碰撞前后动能变化量之比△E_k1：△E_k2为（ ）

A．m₁：m₂=1：3
B．m₁：m₂=1：1
C．△E_k1：△E_k2=1：3
D．△E_k1：△E_k2=1：1

20. 难度：中等

下列说法中正确的是（ ）
A．氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，电子的动能增加，原子的电势能减少
B．氢原子被激发后发出的可见光光子的能量大于紫外线光子的能量
C．α射线是由原子核内放射出的氦核，与β射线和γ射线相比它具有较强的穿透能力
D．放射性元素的半衰期会随温度或压强的变化而变化

21. 难度：中等

如图所示为氢原子的能级示意图．现用能量介于10～12.9eV范围内的光子去照射一群处于基态的氢原子，则下列说法正确的是（ ）

A．照射光中只有一种频率的光子被吸收
B．照射光中有三种频率的光子被吸收
C．氢原子发射出三种不同波长的光
D．氢原子发射出六种不同波长的光

22. 难度：中等

如图所示，质量为m的小球在竖直光滑圆形内轨道中做圆周运动，周期为T，则
①每运转一周，小球所受重力的冲量的大小为0
②每运转一周，小球所受重力的冲量的大小为mgT
③每运转一周，小球所受合力的冲量的大小为0
④每运转半周，小球所受重力的冲量的大小一定为
以上结论正确的是（ ）

A．①④
B．②③
C．②③④
D．①③④

23. 难度：中等

2011年3月11日，日本东北部发生里氏9.0级强震，引发海啸，导致福岛核电站发生核泄漏．福岛第一核电站3号机组所用核燃料为铀U：Pu，下列关于该核泄漏事件的分析正确的是（ ）
A．铀238俘获中子后形成铀239，再经一次B衰变，可成为原子反应堆中的燃料钚239
B．钚的半衰期为24100年，则大约7.2万年以后泄漏的物质中钚原子的总数将降低为原来的
C．Pu衰变，放出的射线α比β射线的贯穿本领弱，所需的屏蔽材料较薄
D．原子反应堆中Pu裂变的方程可以写为Pu+n=Sr+Ba+n

24. 难度：中等

用a、b两种不同频率的光分别照射同一金属板，发现当a光照射时验电器的指针偏转，b光照射时指针未偏转，以下说法正确的是（ ）

A．增大a光的强度，验电器的指针偏角一定减小
B．a光照射金属板时验电器的金属小球带负电
C．a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长
D．若a光是氢原子从n=4的能级向n=1的能级跃迁时产生的，则b光可能是氢原子从n=5的能级向n=2的能级跃迁时产生的

25. 难度：中等

“轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核（称为母核）俘获一个核外电子，使其内部的一个质子变为中子，并放出一个中微子，从而变成一个新核（称为子核）的过程．中微子的质量远小于质子的质量，且不带电，很难被探测到，人们最早就是通过核的反冲而间接证明中微子的存在的．一个静止的原子核发生“轨道电子俘获”，衰变为子核并放出中微子，下列说法正确的是（ ）
A．母核的质量数小于子核的质量数
B．母核的电荷数大于子核的电荷数
C．子核的动量与中微子的动量相同
D．子核的动能大于中微子的动能

二、解答题

26. 难度：中等

随着机动车数量的增加，交通安全问题日益凸显．分析交通违法事例，将警示我们遵守交通法规，珍惜生命．一货车严重超载后的总质量为49t，以54km/h的速率匀速行驶．发现红灯时司机刹车，货车即做匀减速直线运动，加速度的大小为2.5m/s²（不超载时则为5m/s²）．
（1）若前方无阻挡，问从刹车到停下来此货车在超载及不超载时分别前进多远？
（2）若超载货车刹车时正前方25m处停着总质量为1t的轿车，两车将发生碰撞，设相互作用0.1s后获得相同速度，问货车对轿车的平均冲力多大？

27. 难度：中等

如图所示，光滑水平面上放置质量均为M=2kg的甲、乙两辆小车，两车之间通过一感应开关相连（当滑块滑过两车连接处时，感应开关使两车自动分离，分离时对两车及滑块的瞬时速度没有影响），甲车上表面光滑，乙车上表面与滑块P之问的动摩擦因数μ=0.5，一根轻质弹簧固定在甲车的左端，质量为m=1kg的滑块P（可视为质点）与弹簧的右端接触但不相连，用一根细线拴在甲车左端和滑块P之间使弹簧处于压缩状态，此时弹簧的弹性势能E=10J，弹簧原长小于甲车长度，整个系统处于静止状态．现剪断细线，滑块P滑上乙车后最终未滑离乙车，g取10m/s²．求：
（1）滑块P滑上乙车前的瞬时速度的大小；
（2）滑块P滑上乙车后相对乙车滑行的距离．

28. 难度：中等

若氢原子的基态能量为E（E＜0），各个定态的能量值为E_n=E/n²（n=1，2，3…），则：
（1）为使一处于基态的氢原子核外电子脱离原子核的束缚，所需的最小能量为多大？
（2）若有一群处于n=2能级的氢原子，发生跃迁时释放的光子照射到某金属上能产生光电效应现象，则该金属的逸出功最大值为多大？（结果均用字母表示）

29. 难度：中等

如图所示，水平光滑地面的右端与一半径R=0.2m的竖直半圆形光滑轨道相连，某时刻起质量m₂=2kg的小球在水平恒力F的作用下由静止向左运动，经时间t=1s撤去力F，接着与质量m₁=4kg以速度v₁=5m/s向右运动的小球碰撞，碰后质量为m₁的小球停下来，质量为m₂的小球反向运动，然后与停在半圆形轨道底端A点的质量m₃=1kg的小球碰撞，碰后两小球粘在一起沿半圆形轨道运动，离开B点后，落在离4点0.8m的位置，求恒力F的大小．（g取10m/s²）

30. 难度：中等

随着中国女子冰壶队取得辉煌的成就，冰壶比赛胜负的标准成为广大欣赏者应掌握的常识，其标准具体是：最后当双方队员掷完所有冰壶后，以场地上冰壶距离营垒圆心的远近决定胜负．如图为队员投掷冰壶的镜头．通过电子测速设备测得，在某次投掷中，冰壶所受的水平作用力恒为9.5N，4s后释放冰壶，一段时间后与对方的静止冰壶发生碰撞，碰后对方的冰壶以2.00m/s的速度向前滑行．投掷的冰壶速度减小为0.02m/s，比赛中投掷的冰壶实测质量为l9.0kg，则：
（1）由于制造工艺上的不足，两冰壶质量有点偏差，估算出对方使用冰壶的质量．（结果保留三位有效数字）
（2）试判断两冰壶的碰撞是否是弹性碰撞？