1、高考巡航1.2016全国卷某游乐园入口旁有一喷泉，喷出的水柱将一质量为 M 的卡通玩具稳定地悬停在空中为计算方便起见，假设水柱从横截面积为 S 的喷口持续以速度 v0 竖直向上喷出；玩具底部为平板(面积略大于 S)；水柱冲击到玩具底板后，在竖直方向水的速度变为零，在水平方向朝四周均匀散开忽略空气阻力已知水的密度为，重力加速度大小为 g.求：(1)喷泉单位时间内喷出的水的质量；(2)玩具在空中悬停时，其底面相对于喷口的高度解析：本题考查竖直上抛运动、动量定理及其相关的知识点，意在考查学生灵活运用知识解决实际问题的能力(1)设 t 时间内，从喷口喷出的水的体积为 V，质量为 m，则mVVv0St由
2、式得，单位时间内从喷口喷出的水的质量为mt v0S(2)设玩具悬停时其底面相对于喷口的高度为 h，水从喷口喷出后到达玩具底面时的速度大小为 v.对于 t 时间内喷出的水，由能量守恒得12(m)v2(m)gh12(m)v20在 h 高度处，t 时间内喷射到玩具底面的水沿竖直方向的动量变化量的大小为 p(m)v设水对玩具的作用力的大小为 F，根据动量定理有 Ftp由于玩具在空中悬停，由力的平衡条件得 FMg联立式得 hv202g M2g22v20S22.2016全国卷(多选)一静止的铝原子核2713Al 俘获一速度为1.0107 m/s 的质子 p 后，变为处于激发态的硅原子核2814Si.下列说
3、法正确的是()A核反应方程为 p2713Al2814SiB核反应过程中系统动量守恒C核反应过程中系统能量不守恒D核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和E硅原子核速度的数量级为 105 m/s，方向与质子初速度的方向一致解析：本题考查核反应方程以及核反应特点，意在考查学生对核反应知识的理解能力核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，A项正确；微观粒子相互作用过程中，满足动量守恒定律，B 项正确；题述核反应过程属于“二合一”形式的完全非弹性碰撞，机械能有损失，但对于封闭的系统，能量仍然守恒，C 项错误；核反应过程中的机械能有损失，故存在质量亏损现象，D 项错误；硅原子质量约是质子
4、质量的 28 倍，由动量守恒定律知，m0v028m0v，所以硅原子核速度数量级为 105 m/s，方向与质子初速度的方向一致，E 项正确答案：ABE3.2016北京卷处于 n3 能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有()A1 种 B2 种C3 种 D4 种解析：本题考查的是氢原子能级跃迁的知识，意在考查学生的理解能力氢原子能级跃迁辐射光的种类 C233，故 C 项正确答案：C4.2015福建高考如图，两滑块 A、B 在光滑水平面上沿同一直线相向运动，滑块 A 的质量为 m，速度大小为 2v0，方向向右，滑块 B的质量为 2m，速度大小为 v0，方向向左，两滑块发生弹性碰撞后的运动状态
5、是()AA 和 B 都向左运动BA 和 B 都向右运动CA 静止，B 向右运动DA 向左运动，B 向右运动解析：以滑块 A、B 为系统，碰前动量矢量和为零，选项 A、B、C 所述碰后动量不为零，据动量守恒定律可知选项 A、B、C 错误；由于发生弹性碰撞，系统动能守恒，故选 D.答案：D核心梳理【主干知识】【要素回顾】一、动量定理1内容：物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受力的冲量2表达式：ppI.二、动量守恒定律1条件：系统不受外力或系统所受外力的矢量和为零2表达式：m1v1m2v2m1v1m2v2.三、能级跃迁1辐射条件：hvEmEn.2辐射光谱条数：一群处于量子数为 n 的
6、激发态的氢原子，可辐射出的光谱线条数 Nc2n.四、光电效应1光电效应规律2光电效应方程：hEkW0.五、核反应、核能的计算1两个守恒：质量数守恒、电荷数守恒2质能方程：Emc2.考向一 动量守恒定律【例 1】2016全国卷如图，光滑冰面上静止放置一表面光滑的斜面体，斜面体右侧一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰块均静止于冰面上某时刻小孩将冰块以相对冰面 3 m/s 的速度向斜面体推出，冰块平滑地滑上斜面体，在斜面体上上升的最大高度为 h0.3 m(h 小于斜面体的高度)已知小孩与滑板的总质量为 m130 kg，冰块的质量为 m210 kg，小孩与滑板始终无相对运动取重力加速度的大小 g10 m/s
7、2.(1)求斜面体的质量；(2)通过计算判断，冰块与斜面体分离后能否追上小孩？规范解题本题考查能量与动量的综合应用，意在考查学生应用动量守恒定律及功能关系综合解题的能力(1)规定向右为速度正方向冰块在斜面体上运动到最大高度时两者达到共同速度，设此共同速度为 v，斜面体的质量为 m3，由水平方向动量守恒和机械能守恒定律得m2v20(m2m3)v12m2v22012(m2m3)v2m2gh式中 v203 m/s 为冰块推出时的速度，联立式并代入题给数据得m320 kg(2)设小孩推出冰块后的速度为 v1，由动量守恒定律有m1v1m2v200代入数据得 v11 m/s设冰块与斜面体分离后的速度分别为
8、 v2 和 v3，由动量守恒和机械能守恒定律有m2v20m2v2m3v312m2v22012m2v2212m3v23联立式并代入数据得 v21 m/s由于冰块与斜面体分离后的速度与小孩推出冰块后的速度相同且处在后方，故冰块不能追上小孩答案(1)20 kg(2)冰块不能追上小孩规律总结动量守恒定律的应用步骤及在多体、多过程中的运用1应用动量守恒定律解题的基本思路(1)分析题意，明确研究对象，确定所研究的系统是由哪些物体组成的(2)对各阶段所选系统内的物体进行受力分析，区分系统内力和外力，在受力分析的基础上根据动量守恒定律条件判断能否应用动量守恒定律(3)明确所研究物体间的互相作用的过程，确定过程
9、的初、末状态，即系统内各个物体的初动量和末动量(4)规定正方向，确定初、末状态的动量的正、负号，根据动量守恒定律列方程求解2动量守恒定律在多体、多过程问题中的运用(1)系统最终会处于一个稳定的状态，例如：系统速度最终为零或做匀速直线运动(2)在多过程存在的情景中，每个小过程均满足动量守恒，因此解决此类问题的关键是选取合适的研究对象和作用过程，应用动量守恒定律并结合其他的物理规律进行求解，例如：多个物体的连接碰撞，两人抛接物体的问题等变式训练 1 如图所示，光滑水平直轨道上有三个质量均为 m 的物块 A、B、C.B 的左侧固定一轻弹簧(弹簧左侧的挡板质量不计)设A 以速度 v0 朝 B 运动，压
10、缩弹簧；当 A、B 速度相等时，B 与 C 恰好相碰并粘接在一起，然后继续运动假设 B 和 C 碰撞过程时间极短求从 A 开始压缩弹簧直至与弹簧分离的过程中：(1)整个系统损失的机械能；(2)弹簧被压缩到最短时的弹性势能解析：(1)从 A 压缩弹簧到 A 与 B 具有相同速度 v1 时，对 A、B 与弹簧组成的系统，由动量守恒定律得mv02mv1此时 B 与 C 发生完全非弹性碰撞，设碰撞后的瞬时速度为 v2，损失的机械能为 E，对 B、C 组成的系统，由动量守恒和能量守恒定律得mv12mv212mv21E12(2m)v22联立式得 E 116mv20(2)由式可知 v2mgl即 v202gl
11、设在 a、b 发生弹性碰撞前的瞬间，a 的速度大小为 v1，由能量守恒定律有12mv2012mv21mgl设在 a、b 碰撞后的瞬间，a、b 的速度大小分别为 v1、v2，由动量守恒定律和能量守恒定律有mv1mv13m4 v212mv2112mv2112(3m4)v22联立式解得 v287v1由题意，b 没有与墙发生碰撞，由功能关系可知12(3m4)v223m4 gl联立式，可得 32v20113gl联立式，a 与 b 发生碰撞，但 b 没有与墙发生碰撞的条件32v20113gl v202gl答案：32v20113gl v202gl变式训练 3 如图所示，质量分别为 mA、mB 的两个弹性小球
12、 A、B 静止在地面上方，B 球距地面的高度 h0.8 m，A 球在 B 球的正上方先将 B 球释放，经过一段时间后再将 A 球释放当 A 球下落 t0.3 s 时，刚好与 B 球在地面上方的 P 点处相碰碰撞时间极短，碰后瞬间 A 球的速度恰为零已知 mB3mA，重力加速度大小 g10 m/s2，忽略空气阻力及碰撞中的动能损失求：(1)B 球第一次到达地面时的速度；(2)P 点距离地面的高度解析：(1)设 B 球第一次到达地面时的速度大小为 vB，由运动学公式有 vB 2gh将 h0.8 m 代入上式，得 vB4 m/s(2)设两球相碰前后，A 球的速度大小分别为 v1 和 v1(v10)，
13、B 球的速度分别为 v2 和 v2.由运动学规律可得 v1gt由于碰撞时间极短，重力的作用可以忽略，两球相碰前后的动量守恒，总动能保持不变规定向下的方向为正，有mAv1mBv2mBv212mAv2112mBv2212mBv22设 B 球与地面相碰后的速度大小为 vB，由运动学及碰撞的规律可得 vBvB设 P 点距地面的高度为 h，由运动学规律可得 hv2Bv222g联立式，并代入已知条件可得 h0.75 m答案：(1)4 m/s(2)0.75 m考向二 核反应、核能的计算【例 2】2016全国卷在下列描述核过程的方程中，属于 衰变的是_，属于 衰变的是_，属于裂变的是_，属于聚变的是_(填正确
14、答案标号)A.146C147N 01eB.3215P3216S 01eC.23892U23490Th42HeD.147N42He178O11HE.23592U10n14054Xe9438Sr210nF.31H21H42He10nCABEF规范解题本题考查核反应，意在考查学生对核反应类型的掌握一个原子核自发地放出一个 粒子，生成一个新核的过程是 衰变，因此 C 项是 衰变；一个重核在一个粒子的轰击下，分裂成几个中等质量原子核的过程是重核的裂变，因此 E 项是重核的裂变；两个较轻的原子核聚合成一个较大的原子核，并放出粒子的过程是轻核的聚变，因此 F 项是轻核的聚变；另外，A、B 项是 衰变，D 项
15、是原子核的人工转变规律总结 衰变与 衰变次数的 2 种确定方法(1)由于 衰变不改变质量数，故可以先由质量数改变确定 衰变的次数，再根据电荷数守恒确定 衰变的次数(2)设 衰变次数为 x，衰变次数为 y，根据质量数和电荷数守恒列方程求解变式训练 4 2014重庆高考碘 131 的半衰期约为 8 天，若某药物含有质量为 m 的碘 131，经过 32 天后，该药物中碘 131 的含量大约还有()A.m4 B.m8C.m16D.m32解析：经过 32 天即 4 个半衰期，碘 131 的含量变为 mm24m16，C 正确答案：C变式训练 5 2015江苏高考(1)核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量
16、进行发电，23592U 是核电站常用的核燃料.23592U 受一个中子轰击后裂变成14456Ba 和8936Kr 两部分，并产生_个中子要使链式反应发生，裂变物质的体积要_(选填“大于”或“小于”)它的临界体积(2)取质子的质量 mp1.672 610 27 kg，中子的质量 mn1.67491027 kg，粒子的质量 m6.646 71027 kg，光速 c3.0108 m/s.请计算 粒子的结合能(计算结果保留两位有效数字)3大于4.31012 J解析：(1)核反应方程遵守质量数守恒和电荷数守恒，且该核反应方程为：23592U10n14456Ba8936Kr310n，即产生 3 个中子临界
17、体积是发生链式反应的最小体积，要使链式反应发生，裂变物质的体积要大于它的临界体积(2)组成 粒子的核子与 粒子的质量差m(2mp2mn)m结合能 Emc2代入数据得 E4.31012 J变式训练 6 具有天然放射性的 90 号元素钍的同位素钍 232 经过一系列 衰变和 衰变之后，变成稳定的 82 号元素铅 208.下列判断中正确的是()A钍核比铅核多 24 个质子B钍核比铅核多 16 个中子C这一系列衰变过程中共释放出 4 个 粒子和 6 个 粒子D这一系列衰变过程中共发生了 6 次 衰变和 6 次 衰变解析：根据质量数和电荷数守恒可知，铅核比钍核少 8 个质子，少 16 个中子，故 A 错
18、误，B 正确；发生 衰变是放出42He，发生 衰变是放出电子 01e，设发生了 x 次 衰变和 y 次 衰变，则根据质量数和电荷数守恒有：2xy8290,4x208232，解得 x6，y4，故衰变过程中共有 6 次 衰变和 4 次 衰变，故 C 错误，D 错误答案：B考向三 光电效应、氢原子能级结构与能级跃迁【例 3】2016全国卷现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生下列说法正确的是_A保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B入射光的频率变高，饱和光电流变大C入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始
19、终有光电流产生E遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关规范解题本题考查光电效应及其相关的知识点，意在考查学生对光电效应知识的理解和应用能力根据光电效应规律，保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，则饱和光电流变大，选项 A 正确由爱因斯坦光电效应方程知，入射光的频率变高，产生的光电子最大初动能变大，而饱和光电流与入射光的频率和光强都有关，选项 B 错误，C 正确保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，当入射光的频率小于极限频率时，就不能发生光电效应，没有光电流产生，选项 D 错误遏止电压与产生的光电子的最大初动能有关，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的光强无关，
20、选项 E 正确答案ACE规律总结解决光电效应类问题的“3 点注意”注意 1：决定光电子最大初动能大小的是入射光的频率，决定光电流大小的是入射光光强的大小注意 2：由光电效应发射出的光电子由一极到达另一极，是电路中产生光电流的条件注意 3：明确加在光电管两极间的电压对光电子起到了加速作用还是减速作用变式训练 7(多选)光电效应的实验结论是：对于某种金属()A无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应C超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小D超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大E产
21、生的光电子的最大初动能大小与光的频率有关解析：发生光电效应的条件是入射光的频率大于或等于金属的极限频率，所以无论光强多强，也不论光照时间多长，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应，A 正确，B 错误；超过极限频率的入射光强度不管多弱，频率一定，则产生的光电子的最大初动能是不变的，超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大，即产生的光电子的最大初动能大小与光的频率有关，C 错误，D、E 正确答案：ADE变式训练 8 2014广东高考(多选)在光电效应实验中，用频率为 的光照射光电管阴极，发生了光电效应下列说法正确的是()A增大入射光的强度，光电流增大B减小入射光的强度，
22、光电效应现象消失C改用频率小于 的光照射，一定不发生光电效应D改用频率大于 的光照射，光电子的最大初动能变大解析：根据光电效应规律可知，增大入射光的强度，光电流增大，A 正确；减小入射光的强度，光电流减小，光电效应现象并不消失，B错误；改用小于 的入射光照射，如果入射光的频率仍然大于光电管阴极材料的极限频率，仍能发生光电效应，C 错误；由爱因斯坦光电效应方程可知，增大入射光的频率，光电子的最大初动能增大，D 正确答案：AD变式训练 9 2015全国新课标在某次光电效应实验中，得到的遏止电压 UC 与入射光的频率 的关系如图所示若该直线的斜率和截距分别为 k 和 b，电子电荷量的绝对值为 e，则普朗克常量可表示为_，所用材料的逸出功可表示为_ek eb解析：根据光电效应方程EkmhW0及EkmeUc得Uche W0e，故hek，bW0e，得 hek，W0eb.
