2019-2020年高中物理 第16、17章 動量守恒定律 波粒二象性綜合能力測試題 新人教版選修3-5.doc

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2019-2020年高中物理 第16、17章 動量守恒定律 波粒二象性綜合能力測試題 新人教版選修3-5 一、選擇題(共10小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個選項中，第1～6小題只有一個選項符合題目要求，第7～10小題有多個選項符合題目要求，全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分) 1．跳遠時，跳在沙坑里比跳在水泥地上安全(如圖)，這是由于(　　) A．人跳在沙坑的動量比跳在水泥地上小 B．人跳在沙坑的動量變化比跳在水泥地上小 C．人跳在沙坑受到的沖量比跳在水泥地上小 D．人跳在沙坑受到的沖力比跳在水泥地上小 答案：D 解析：人跳遠從一定高度落下，落地前的速度一定，則初動量相同；落地后靜止，末動量一定，所以人下落過程的動量變化量Δp一定，因落在沙坑上作用的時間長，落在水泥地上作用時間短，根據(jù)動量定理Ft＝Δp，t長F小，故D對。 2.我國女子短道速滑隊在今年世錦賽上實現(xiàn)女子3000m接力三連冠。觀察發(fā)現(xiàn)，“接棒”的運動員甲提前站在“交棒”的運動員乙前面，并且開始向前滑行，待乙追上甲時，乙猛推甲一把，使甲獲得更大的速度向前沖出，在乙推甲的過程中，忽略運動員與冰面間在水平方向上的相互作用，則(　　) A．甲對乙的沖量一定等于乙對甲的沖量 B．甲、乙的動量變化一定大小相等方向相反 C．甲的動能增加量一定等于乙的動能減少量 D．甲對乙做多少負功，乙對甲就一定做多少正功 答案：B 解析：相互作用過程中的相互作用力大小相等，方向相反，作用時間相同，因此甲對乙的沖量與乙對甲的沖量大小相等、方向相反，由動量定理可知，甲、乙動量變化大小相等，方向相反，A錯，B對；雖然相互作用力大小相等，方向相反，甲、乙在相互作用過程中的位移不同，乙對甲做的正功，與甲對乙做的負功多少不同，由動能定理知，甲的動能增加量，不等于乙動能的減少量，故C、D錯誤。 3.如圖所示，質量為m的人立于平板車上，人與車的總質量為M，人與車以速度v1在光滑水平面上向東運動。當此人相對于車以速度v2豎直跳起時，車的速度變?yōu)?　　) A.　向東　　　 B．　向東 C.　向東 D．v1　向東 答案：D 解析：人和車這個系統(tǒng)，在水平方向上合外力等于零，系統(tǒng)在水平方向上動量守恒。設車的速度v1的方向為正方向，選地面為參考系。初態(tài)車和人的總動量為Mv1，末態(tài)車的動量為(M－m)v1′(因為人在水平方向上沒有受到沖量，其水平動量保持不變)。人在水平方向上對地的動量仍為mv1， 則有Mv1＝(M－m)v1′＋mv1 (M－m)v1＝(M－m)v1′ 所以v1′＝v1，正確答案應為D。 4．如圖所示，使用強度相同的連續(xù)光譜中的由紅到紫等色光按順序照射光電管陰極，電流表G有示數(shù)，且均達到最大值，在螺線管外懸套一金屬線圈，線圈中能產生感應電流的是(　　) A．紫光照射時 B．紅光照射時 C．改變照射光顏色的過程中 D．各種色光均可以產生感應電流 答案：C 解析：只有線路中產生變化的電流時，才能在金屬線圈中產生感應電流，所以C能產生感應電流。 5.(河北邢臺一中xx～xx學年高二下學期檢測)如圖所示的光電管研究光電效應的實驗中，用某種頻率的單色光a照射光電管陰極K，電流計G的指針發(fā)生偏轉．而用另一頻率的單色光b照射光電管陰極K時，電流計G的指針不發(fā)生偏轉，那么(　　) A．a光的頻率一定小于b光的頻率 B．增加b光的強度可能使電流計G的指針發(fā)生偏轉 C．用a光照射光電管陰極K時通過電流計G的電流是由d到c D．只增加a光的強度可使通過電流計G的電流增大 答案：D 解析：用某種頻率的單色光a照射光電管陰極K，電流計G的指針發(fā)生偏轉，知a光頻率大于金屬的極限頻率，用另一頻率的單色光b照射光電管陰極K時，電流計G的指針不發(fā)生偏轉，知b光的頻率小于金屬的極限頻率，所以a光的頻率一定大于b光的頻率，故A錯誤。增加b光的強度，仍然不能發(fā)生光電效應，電流計指針不偏轉，故B錯誤。電流的方向與負電荷定向移動的方向相反，用a光照射光電管陰極K時通過電流計G的電流是由c到d，故C錯誤。增加a光的強度，則單位時間內發(fā)出的光電子數(shù)目增多，通過電流計的電流增大，故D正確。 6.如圖所示，一個質量為m1＝50kg的人抓在一只大氣球下方，氣球下面有一根長繩。氣球和長繩的總質量為m2＝20kg，長繩的下端剛好和水平面接觸。當靜止時人離地面的高度為h＝5m。如果這個人開始沿繩向下滑，當他滑到繩下端時，他離地面高度是(可以把人看作質點)(　　) A．5m B．3.6m C．2.6m D．8m 答案：B 解析：當人滑到繩下端時，如圖所示，由動量守恒，得m1＝m2，且h1＋h2＝h。解得h1＝1.4m；所以他離地高度H＝h－h(huán)1＝3.6m，故選項B正確。 7．一束復色光從玻璃界面MN射向空氣時分成a，b，c三束，如圖所示，三束光相比較可以判定(　　) A．在玻璃中c光束的速度最大 B．在玻璃中a光束的速度最大 C．b光束的光子能量最大 D．若b光束照射光電管恰能發(fā)生光電效應，那么c光束照射光電管時也一定能發(fā)生光電效應 答案：BD 解析：從玻璃射入空氣的光線，偏折大的頻率高，故c光束的頻率高，a光束的頻率低，同時，頻率高的光線在玻璃中的速度小，頻率低的光線在玻璃中的速度大；光子的能量又取決于其頻率，頻率高的能量大。 8．現(xiàn)代物理學認為，光和實物粒子都具有波粒二象性。下列事實中突出體現(xiàn)波動性的是(　　) A．一定頻率的光照射到鋅板上，光的強度越大，單位時間內鋅板上發(fā)射的光電子就越多 B．肥皂液是無色的，吹出的肥皂泡卻是彩色的 C．質量為10－3kg、速度為10－2m/s的小球，其德布羅意波長約為10－28m，不過我們能清晰地觀測到小球運動的軌跡 D．人們常利用熱中子研究晶體的結構，因為熱中子的德布羅意波長與晶體中原子間距大致相同 答案：BD 解析：光子照到鋅板上，發(fā)生光電效應，說明光有粒子性，A不正確。白光在肥皂泡上發(fā)生薄膜干涉時，會出現(xiàn)彩色條紋，光的干涉現(xiàn)象說明了光有波動性，B正確。由于實物的波長很小，波動性不明顯，表現(xiàn)為粒子性，C不正確。用熱中子研究晶體結構，其實是通過中子的衍射來“觀察”晶體，是利用中子的波動性，D正確。故選BD。 9.(紹興一中xx～xx學年高二下學期期末)N為鎢板，M為金屬網，它們分別與電池的兩極相連，各電池的電動勢和極性如圖所示，已知金屬鎢的逸出功為4.5eV?，F(xiàn)分別用不同能量的光子照射鎢板(各光子的能量已在圖上標出)，那么如圖中，沒有光電子到達金屬網的是(　　) 答案：AC 解析：加反向電壓時，只要入射光電子的能量hν≥W0＋eU，即有光電子到達金屬網，將各數(shù)值代入上式可判D選項中光電子能到達金屬網；B選項加正向電壓，且入射光電子能量大于逸出功，所以有光電子到達金屬網。綜上所述，A、C選項符合題意。 10.(襄州一中、棗陽一中、宜城一中、曾都一中xx～xx學年高二下學期期中聯(lián)考)如圖所示，長木板A放在光滑的水平面上，質量為m＝4kg的小物體B以水平速度v＝2m/s滑上原來靜止的長木板A的上表面，由于A、B間存在摩擦，之后A、B速度隨時間變化情況如圖乙所示，取g＝10m/s2，則下列說法正確的是(　　) A．木板A獲得的動能為2J B．系統(tǒng)損失的機械能為2J C．木板A的最小長度為2m D．A、B間的動摩擦因數(shù)為0.1 答案：AD 解析：由圖象可知，木板獲得的速度為v＝1m/s，A、B組成的系統(tǒng)動量守恒，以B的初速度方向為正方向，由動量守恒定律得：mv0＝(M＋m)v，解得：木板A的質量M＝4kg，木板獲得的動能為：Ek＝Mv2＝2J，故A正確；系統(tǒng)損失的機械能ΔE＝mv－mv2－Mv2，代入數(shù)據(jù)解得：ΔE＝4J，故B錯誤；由圖得到：0～1s內B的位移為xB＝(2＋1)1m＝1.5m，A的位移為xA＝11m＝0.5m，木板A的最小長度為L＝xB－xA＝1m，故C錯誤；由圖象可知，B的加速度：a＝－1m/s2 ，負號表示加速度的方向，由牛頓第二定律得：μmBg＝mBa，代入解得μ＝0.1，故D正確。 第Ⅱ卷(非選擇題　共60分) 二、填空題(共3小題，共18分。把答案直接填在橫線上) 11．(5分)(撫州市四校xx～xx學年高二下學期期中聯(lián)考) 如圖所示，一靜電計與鋅板相連，在A處用一紫光燈照射鋅板，關燈后，指針保持一定偏角。 (1)現(xiàn)用一帶負電的金屬小球與鋅板接觸，則靜電計指針偏角將________。(填“增大”、“減小”或“不變”) (2)使靜電計指針回到零，再用相同強度的鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板，靜電計指針無偏轉，那么，若改用強度更大的紅外線照射鋅板，可觀察到靜電計指針________(填“有”或“無”)偏轉。 答案：(1)減小　(2)無 解析：(1)鋅板在紫外線照射下，發(fā)生光電效應現(xiàn)象，有光電子飛出，鋅板帶正電；將一帶負電的金屬球與鋅板接觸，將鋅板上的正電荷中和一部分，鋅板正電荷減少，則靜電計指針偏角將減小。 (2)要發(fā)生光電效應現(xiàn)象，照射光的頻率必須大于被照射金屬的極限頻率，而與照射光的強度無關。用黃光照射，靜電計指針無偏轉，即不能發(fā)生光電效應現(xiàn)象。當改用強度更大的紅外線照射時，因為紅外線的頻率比黃光低，所以用紅外線照射更不能發(fā)生光電效應現(xiàn)象，靜電計指針無偏轉。 12．(6分)氣墊導軌工作時能夠通過噴出的氣體使滑塊懸浮從而基本消除掉摩擦力的影響，因此成為重要的實驗器材，氣墊導軌和光電門、數(shù)字毫秒計配合使用能完成許多實驗。 現(xiàn)提供以下實驗器材：(名稱、圖象、編號如圖所示) 利用以上實驗器材還可以完成“驗證動量守恒定律”的實驗。為完成此實驗，某同學將實驗原理設定為：m1v0＝(m1＋m2)v (1)針對此原理，我們應選擇的器材編號為：________。 (2)在我們所選的器材中：________器材對應原理中的m1(填寫器材編號)。 答案：(1)ABC　(2)B 13．(7分)用如圖所示裝置來進行探究碰撞的不變量的實驗，質量為mB的鋼球B放在小支柱N上，球心離地面高度為H；質量為mA的鋼球A用細線拴好懸掛于O點，當細線被拉直時O點到球心的距離為L，且細線與豎直線之間夾角為α。球A由靜止釋放，擺到最低點時恰與球B發(fā)生正碰，碰撞后，A球把輕質指示針C推移到與豎直線夾角為β處，B球落到地面上，地面上鋪有一張覆蓋有復寫紙的白紙D，用來記錄球B的落點。保持α角度不變，多次重復上述實驗，在白紙上記錄到多個B球的落地點。 (1)圖中s應是B球初始位置到________的水平距離。 (2)為了探究碰撞中的守恒量，應測得________等物理量。 (3)用測得的物理量表示：mAvA＝____________；mAv′A＝________；mBv′B＝________。 答案：(1)B球落地點　(2)mA、mB、L、α、β、H、s (3)mA，mA，mBs 解析：本題需要求解出A、B碰撞前、后的速度。B碰撞前靜止，碰后做平拋運動，要求其平拋運動的初速度則需了解B碰后的水平位移，則s為B球的初始位置到落地點的水平距離，由平拋運動的知識可得B碰后的速 度為v′B＝＝。由機械能守恒定律可得A碰前的速度為vA＝，同理可得A碰后的速度為v′A＝。顯然需要測得的物理量有：mA、mB、L、α、β、H、s。 三、論述計算題(共4小題，共42分。解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案不能得分，有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位) 14．(9分)光子的動量p與能量E的關系為p＝。靜止的原子核放出一個波長為λ的光子。已知普朗克常量為h, 光在真空中傳播的速度為c，求： (1)質量為M的反沖核的速度為多少？ (2)反沖核運動時物質波的波長是多少？ 答案：(1)　(2)λ 解析：(1)光子的動量為p，由動量守恒定律知反沖核的動量大小也為p。 ∴p＝＝Mv ∴v＝ (2)反沖核的物質波波長λ′＝＝λ。 15．(10分)如圖所示，甲、乙兩船的總質量(包括船、人和貨物)分別為10m、12m，兩船沿同一直線同一方向運動，速度分別為2v0、v0。為避免兩船相撞，乙船上的人將一質量為m的貨物沿水平方向拋向甲船，甲船上的人將貨物接住，求拋出貨物的最小速度。(不計水的阻力) 答案：4v0 解析：設乙船上人拋出貨物的最小速度大小為vmin，拋出貨物后船的速度為v1，甲船上的人接到貨物后船的速度為v2， 據(jù)動量守恒定律得 12mv0＝11mv1－mvmin① 10m2v0－mvmin＝11mv2② 為避免兩船相撞應滿足v1＝v2③ 聯(lián)立①②③式得vmin＝4v0 16．(11分)(河北邢臺一中xx～xx學年高二下學期檢測)如圖所示，陰極材料由鋁制成，已知鋁的逸出功為W0，現(xiàn)用波長為λ的光照射鋁的表面，使之產生光電效應，已知電子的電量為e，普朗克常量為h，真空中光速為c。求： (1)光電子的最大初動能； (2)電壓表示數(shù)至少為多大時電流表示數(shù)才為零； (3)若射出的具有最大初動能的光電子與一靜止的電子發(fā)生正碰，則碰撞中兩電子電勢能增加的最大值是多少？ 答案：(1)h－W0　(2)－　(3)(－W0) 解析：(1)最大初動能Ek＝h－W0 (2)電壓表示數(shù)至少為eUc＝Ek＝h－W0 解得：Uc＝－ (3)要使電勢能最大，即二者為完全非彈性碰撞，設碰前速度為v，碰后二者共速為v′，則： mv2＝h－W0① mv＋0＝2mv′② mv2＋0＝E電＋2mv′2③ 由①②③解得：E電＝(－W0) 17．(12分)(臨沂市部分重點中學xx～xx學年高二下學期聯(lián)考)如圖所示，水平地面上靜止放置一輛小車A，質量mA＝4 kg，上表面光滑，小車與地面間的摩擦力極小，可以忽略不計。可視為質點的物塊B置于A的最右端，B的質量mB＝2 kg。現(xiàn)對A施加一個水平向右的恒力F＝10 N，A運動一段時間后，小車左端固定的擋板與B發(fā)生碰撞，碰撞時間極短，碰后A、B粘合在一起，共同在F的作用下繼續(xù)運動，碰撞后經時間t＝0.6 s，二者的速度達到vt＝2 m/s.求 (1)A開始運動時加速度a的大小； (2)A、B碰撞后瞬間的共同速度v的大小； (3)A的上表面長度l。 答案：(1)2.5m/s2　(2)1m/s　(3)0.45m 解析：(1)以A為研究對象，由牛頓第二定律有 F＝mAa① 代入數(shù)據(jù)得 a＝2.5m/s2② (2)對A、B碰撞后共同運動t＝0.6s的過程，由動量定理得 Ft＝(mA＋mB)vt－(mA＋mB)v③ 代入數(shù)據(jù)解得 v＝1m/s④ (3)設A、B發(fā)生碰撞前，A的速度為vA，對A、B發(fā)生碰撞的過程，由動量守恒定律有 mAvA＝(mA＋mB)v⑤ A從開始運動到與B發(fā)生碰撞前，由動能定理有 Fl＝mAv⑥ 由④⑤⑥式，代入數(shù)據(jù)解得 l＝0.45m