2010年高考物理试卷汇编(选修35)(3) - 下载本文

2010年高考物理试卷汇编(选修3-5)

动量、动量守恒定律

1、(全国卷Ⅱ)25.小球A和B的质量分别为mA 和 mB 且mA>>mB 在某高度处将A和B先后从静止释放。小球A与水平地面碰撞后向上弹回,在释放处的下方与释放初距离为H的地方恰好与正在下落的小球B发生正幢,设所有碰撞都是弹性的,碰撞事件极短。求小球A、B碰撞后B上升的最大高度。

?3mA?mB?【答案】??H

m?m?AB?【解析】根据题意,由运动学规律可知,小球A与B碰撞前的速度大小相等,设均为v0,

212mAv0 ① 2设小球A与B碰撞后的速度分别为v1和v2,以竖直向上方向为正,由动量守恒有

由机械能守恒有 mAgH? mAv0?mB(?v0)?mAv1?mBv2 由于两球碰撞过程中能量守恒,故

1111222mAv0?mBv0?mAv12?mBv2 ③ 22223mA?mB联立②③式得:v2?v0 ④

mA?mB2v2设小球B能上升的最大高度为h,由运动学公式有h? ⑤

2g?3mA?mB?由①④⑤式得h???H

?mA?mB?2 ⑥

2、(北京卷)20.如图,若x轴表示时间,y轴表示位置,则该图像反映了某质点做匀速直线运动时,位置与时间的关系。若令x轴和y轴分别表示其它的物理量,则该图像又可以反映在某种情况下,相应的物理量之间的关系。下列说法中正确的是

A.若x轴表示时间,y轴表示功能,则该图像可以反映某物体受恒定合外力作用做直线运动过程中,物体动能与时间的关系

B.若x轴表示频率,y轴表示动能,则该图像可以反映光电效应中,光电子最大初动能与入射光频率之间的关系

C.若x轴表示时间,y轴表示动量,则该图像可以反映某物在沿运动方向的恒定合外力作用下,物体动量与时间的关系

D.若x轴表示时间,y轴表示感应电动势,则该图像可以反映静置于磁场中的某闭合回路,当磁感应强度随时间均匀增大时,增长合回路的感应电动势与时间的关系 【答案】C

【解析】根据动量定理P-P0=Ft得P=P0+Ft说明动量和时间是线性关系,纵截距为初动量,C正确。结合P?2mEk得

2mEk?Ft?P0,说明动能和时间是抛物线,A错误。根据光电效应方程Ekm?h??W,说明最大初动能和入射光频率是线性

关系,但截距为负值,B错误。当磁感应强度随时间均匀增大时,增长合回路的磁通量均匀增大,根据法拉第电磁感应定律增长合回路的感应电动势等于磁通量的变化率,是一个定值不随时间变化,D错误。 3、(北京卷)24.雨滴在穿过云层的过程中,不断与漂浮在云层中的小水珠相遇并结合为一体,其质量逐渐增大。现将上述过程简化为沿竖直方向的一系列碰撞。已知雨滴的初始质量为m0,初速度为v0,下降距离l后与静止的小水珠碰撞且合并,质量变为m1。此后每经过同样的距离l后,雨滴均与静止的小水珠碰撞且合并,质量依次变为m2、m3……mn……(设各质量为已知量)。不计空气阻力。 (1)若不计重力,求第n次碰撞后雨滴的速度vn′; (2)若考虑重力的影响, a.求第1次碰撞前、后雨滴的速度v1和vn′;

b.求第n次碰撞后雨滴的动能

1mnv'2n; 2n?1m0122v0 (2)【答案】(1)(m0v0?2gl?mi2) mn2mni?0

【解析】(1)不计重力,全过程中动量守恒,m0v0?mnvn? 得:vn??m0v0 mn(2)若考虑重力的影响,雨滴下降过程中做加速度为g的匀加速运动,碰撞瞬间动量守恒 a. 第1次碰撞前 v1?v0?2gl,v1? 第1次碰撞后 m0v1?m1v1? v1??222v0?2gl m0m2v1?0v0?2gl ① m1m12?2?2gl b. 第2次碰撞前 v2?v12?m0?2?m0?m12?2 利用①化简得: v2???v0???2gl ② 2?m1??m1?2第2次碰撞后 利用②得:

2?m1?2?m0?2?m0?m12?2??? v2?v2???v0???2gl 2mmm?2??2??2?22?m0?2?m0??m12?m22????v0??同理,第3次碰撞后 v3?2gl 2m3?m3???222 …………

?n?12?2??mi???m2?2??0?v0第n次碰撞后 vn??i?02?2gl

?m3??mn?????n?112122 动能 mvn?(m0v0?2gl?mi2)

22mni?04、(新课标卷)34.(2)(10分)如图所示,光滑的水平地面上有一木板,其左端放有一重物,右方有一竖直的墙。重物质量为木

板质量的2倍,重物与木板间的动摩擦因数为?。使木板与重物以共同的速度v0向右运动,某时刻木板与墙发生弹性碰撞,碰撞时间极短。求木板从第一次与墙碰撞到再设木板足够长,重物始终在木板上。重力加速度为g。 【答案】

次碰撞所经历的时间。

4v0 3?g【解析】木板第一次与墙碰撞后,向左匀减速直线运动,直到静止,再反向向右匀加速直线运动直到与重物有共同速度,再往后是匀速直线运动,直到第二次撞墙。

木板第一次与墙碰撞后,重物与木板相互作用直到有共同速度,动量守恒,有: 2mv0?mv0?(2m?m)v,解得:v?v0 3 木板在第一个过程中,用动量定理,有:mv?m(?v0)??2mgt1 用动能定理,有:

121mv?mv02???2mgs 22 木板在第二个过程中,匀速直线运动,有:s?vt2 木板从第一次与墙碰撞到再次碰撞所经历的时间t=t1+t2=

2v02v04v0+= 3?g3?g3?g5、(安徽卷)24.如图,ABD为竖直平面内的光滑绝缘轨道,其中AB段是水平的,BD段为半径R=0.2m的半圆,两段轨道相

切于B点,整个轨道处在竖直向下的匀强电场中,场强大小E=5.0×103V/m。一不带电的绝缘小球甲,以速度υ0沿水平轨道向右运动,与静止在B点带正电的小球乙发生弹性碰撞。已知甲、乙两球的质量均为m=1.0×10-2kg,乙所带电荷量q=2.0×10-5C,g取10m/s2。(水平轨道足够长,甲、乙两球可视为质点,整个运动过程无电荷转移)

(1)甲乙两球碰撞后,乙恰能通过轨道的最高点D,求乙在轨道上的首次落点到B点的距离; (2)在满足(1)的条件下。求的甲的速度υ0;

(3)若甲仍以速度υ0向右运动,增大甲的质量,保持乙的质量不变,求乙在轨道上的首次落点到B点的距离范围。

D E R 甲 A v0 乙 B

【答案】(1)0.4m (2)25m/s (3)0.4m?x??1.6m

【解析】(1)在乙恰能通过轨道的最高点的情况下,设乙到达最高点的速度为vD,乙离开D点到达水平轨道的时间为t,乙的落

点到B点的距离为x,则

2vD?mg?qE ① mR 2R?1mg?qE2()t ② 2m x?vDt ③

联立①②③得:x?0.4m ④

(2)设碰撞后甲、乙的速度分别为v甲、v乙,根据动量守恒和机械能守恒定律有: mv0?mv甲?mv乙 ⑤

121212mv0?mv甲?mv乙 ⑥ 2221212mvD?mv乙 ⑧ 22联立⑤⑥得:v乙= v0 ⑦ 由动能定理得:?mg?2R?qE?2R?联立①⑦⑧得:vD?5(mg?qE)R?25m/s ⑨

m(3)设甲的质量为M,碰撞后甲、乙的速度分别为vM、vm,根据动量守恒和机械能守恒定律有:

Mv0?MvM?mvm ⑩

111222Mv0?MvM?mvm 11 ○2222Mv0联立⑩11得: vm? 12 ○○

M?m

由12和M?m,可得:vD?vm?2vD 13 ○○设乙球过D点的速度为vD?,由动能定理得 ?mg?2R?qE?2R?1'212mvD?mvm 14 ○22联立⑨1314得:2m/s?vD??8m/s 15 ○○○设乙在水平轨道上的落点到B点的距离为x?,则有:

x??vD?t 16 ○

联立②1516得:0.4m?x??1.6m ○○

6、(海南卷)19. (2)在核反应堆中,常用减速剂使快中子减速.假设减速剂的原子核质量是中子的k倍.中子与原子核的每次碰撞都可看成是弹性正碰.设每次碰撞前原子核可认为是静止的,求N次碰撞后中子速率与原速率之比. 【答案】(k?1N) k?1?【解析】设中子和作减速剂的物质的原子核A的质量分别为mn和mA,碰撞后速度分别为v?n和vA,碰撞前后的总动量和总能量

守恒,有

?mnvn?mnv?n?mAvA

① ②

111222mnvn?mnv??mAv?nA 222式中vn为碰撞前中子速度,由题设

mA?kmn

由①②③式得,经1次碰撞后中子速率与原速率之比为

v?nvn?k?1 k?1 ④

经N次碰撞后,中子速率与原速率之比为

(k?1N) k?1 ⑤

内粗糙的底板上放着的初速度v0,则 。7、(福建卷)29.(2)如图所示,一个木箱原来静止在光滑水平面上,木箱

一个小木块。木箱和小木块都具有一定的质量。现使木箱获得一个向右

(填选项前的字母)

A.小木块和木箱最终都将静止

B.小木块最终将相对木箱静止,二者一起向右运动

C.小木块在木箱内壁将始终来回往复碰撞,而木箱一直向右运动

D.如果小木块与木箱的左壁碰撞后相对木箱静止,则二者将一起向左运动 【答案】B

【解析】系统不受外力,系统动量守恒,最终两个物体以相同的速度一起向右运动,B正确。

3m。开始时A、B分别以v1、v2的速度沿光滑水平轨2道向固定在右侧的挡板运动,现将C无初速地放在A上,并与A粘合不再分开,此时A与B相距较近,B与挡板碰撞将以原速

8、(山东卷)38.(2)如图所示,滑块A、C质量均为m,滑块B质量为率反弹,A与B碰撞将粘合在一起。为使B能与挡板什么关系? 【答案】v1?碰撞两次,v1、v2应满足

3v2 2【解析】A与C粘合在一起,由动量守恒定律得mv1?2mv? 再与B碰撞时,要达到题目要求,需2mv?? 联立解得v1?3mv2?0 23v2 29、(广东卷)35.如图15所示,一条轨道固定在竖直平面内,粗糙的ab段水平,bcde段光滑,cde段是以O为圆心、R为半径的一小段圆弧。可视为质点的物块A和B紧靠在一起,静止于b处,A的质量是B的3倍。两物块在足够大的内力作用下突然分离,分别向左、右始终沿轨道运动。B到b点时速度沿水平方向,此时轨道对B的支持力大小等于B所受重力的3/4,A与ab段的动摩擦因数为μ,重力加速度g,求:

(1) 物块B在d点的速度大小; (2) 物块A滑行的距离s

【答案】(1)v?RgR(2)s?

8?2【解析】(1)B在d点,根据牛顿第二定律有:

Rg3v2mg?mg?m 解得:v?

4R2(2)B从b到d过程,只有重力做功,机械能守恒有:

121mvB?mgR?mv2…………………………………………① 22AB分离过程动量守恒有:3mvA?mvB………………………………② A匀减速直线运动,用动能定理得,0?联立①②③,解得:s?

123mvA???3mgs………③ 2R 8?近代物理初步

2382342341、(全国卷Ⅰ)14.原子核92?经放射性衰变①变为原子90Th,继而经放射性衰变②变为原子核91Pa,再经放射性衰变③变234为原子核92?。放射性衰变①、②和③依次为

A.α衰变、β衷变和β衰变 B.β衰变、α衷变和β衰变 C.β衰变、β衰变和α衰变 D.α衰变、β衰变和α衰变 【答案】A 【解析】92U?238234902344234234。Th,质量数少4,电荷数少2,说明①为α衰变238U?Th?HeTh?929029091Pa,质子数加1,说明②为β2349002342340234234质子数加1,说明③为β衰变,中子转化成质子91Pa?92U??1e。 Th?23491Pa??1e。91Pa?92U,

衰变,中子转化成质子

2A2、(全国卷Ⅱ)14.原子核ZH反应生成一个α粒子和一个质子。由此可知 X与氘核1 A.A=2,Z=1 B. A=2,Z=2 C. A=3,Z=3 D. A=3,Z=2 【答案】D

A241【解析】核反应方程为Z X?1H?2He?1H,应用质量数与电荷数的守恒A+2=4+1,Z+1=2+1,解得A=3,Z=2,选项D正确。

3、(新课标卷)34.(1)(5分)用频率为v0的光照射大量处于基态的氢原子,在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为v1、v2、v3的三条谱线,且v3>v2>v1,则 。(填入正确选项前的字母) A.v0<v1 B.v3?v2?v1 C.v0?v1?v2?v3 D.【答案】B

【解析】大量氢原子跃迁时只有三个频率的光谱,这说明是从n=3能级向低能级跃迁,根据能量守恒有,h?3?h?2?h?1,解得:

111?? v1v2v3v3?v2?v1,选项B正确

4、(北京卷)13.属于狭义相对论基本假设的是:在不同参考系中,

A.真空中光速不变 B.时间间隔具有相对性 C.物体的质量不变 D.物体的能量与质量成正比 【答案】A

【解析】狭义相对论两个基本假设:相对性原理、光速不变原理。光速不变原理:真空中的光速c是对任何惯性参照系都适用的普适常量. A正确。

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南京廖华

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