2019-2020年高中物理 第16、17章 動(dòng)量守恒定律 波粒二象性綜合能力測(cè)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(dòng)量守恒定律 波粒二象性綜合能力測(cè)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(gè)選項(xiàng)中，第16小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，第710小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)的得4分，選不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分)1跳遠(yuǎn)時(shí)，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(dòng)量比跳在水泥地上小B人跳在沙坑的動(dòng)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(yuǎn)從一定高度落下，落地前的速度一定，則初動(dòng)量相同；落地后靜止，末動(dòng)量一定，所以人下落過(guò)程的動(dòng)量變化量p一定，因落在沙坑上作用的時(shí)間長(zhǎng)，落在水泥地上作用時(shí)間短，根據(jù)動(dòng)量定理Ftp，t長(zhǎng)F小，故D對(duì)。2.我國(guó)女子短道速滑隊(duì)在今年世錦賽上實(shí)現(xiàn)女子3000m接力三連冠。觀察發(fā)現(xiàn)，“接棒”的運(yùn)動(dòng)員甲提前站在“交棒”的運(yùn)動(dòng)員乙前面，并且開(kāi)始向前滑行，待乙追上甲時(shí)，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(guò)程中，忽略運(yùn)動(dòng)員與冰面間在水平方向上的相互作用，則()A甲對(duì)乙的沖量一定等于乙對(duì)甲的沖量B甲、乙的動(dòng)量變化一定大小相等方向相反C甲的動(dòng)能增加量一定等于乙的動(dòng)能減少量D甲對(duì)乙做多少負(fù)功，乙對(duì)甲就一定做多少正功答案：B解析：相互作用過(guò)程中的相互作用力大小相等，方向相反，作用時(shí)間相同，因此甲對(duì)乙的沖量與乙對(duì)甲的沖量大小相等、方向相反，由動(dòng)量定理可知，甲、乙動(dòng)量變化大小相等，方向相反，A錯(cuò)，B對(duì)；雖然相互作用力大小相等，方向相反，甲、乙在相互作用過(guò)程中的位移不同，乙對(duì)甲做的正功，與甲對(duì)乙做的負(fù)功多少不同，由動(dòng)能定理知，甲的動(dòng)能增加量，不等于乙動(dòng)能的減少量，故C、D錯(cuò)誤。3.如圖所示，質(zhì)量為m的人立于平板車上，人與車的總質(zhì)量為M，人與車以速度v1在光滑水平面上向東運(yùn)動(dòng)。當(dāng)此人相對(duì)于車以速度v2豎直跳起時(shí)，車的速度變?yōu)?)A.向東B向東C.向東Dv1向東答案：D解析：人和車這個(gè)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(dòng)量守恒。設(shè)車的速度v1的方向?yàn)檎较?，選地面為參考系。初態(tài)車和人的總動(dòng)量為Mv1，末態(tài)車的動(dòng)量為(Mm)v1(因?yàn)槿嗽谒椒较蛏蠜](méi)有受到?jīng)_量，其水平動(dòng)量保持不變)。人在水平方向上對(duì)地的動(dòng)量仍為mv1，則有Mv1(Mm)v1mv1(Mm)v1(Mm)v1所以v1v1，正確答案應(yīng)為D。4如圖所示，使用強(qiáng)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(dá)到最大值，在螺線管外懸套一金屬線圈，線圈中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()A紫光照射時(shí)B紅光照射時(shí)C改變照射光顏色的過(guò)程中D各種色光均可以產(chǎn)生感應(yīng)電流答案：C解析：只有線路中產(chǎn)生變化的電流時(shí)，才能在金屬線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以C能產(chǎn)生感應(yīng)電流。5.(河北邢臺(tái)一中xxxx學(xué)年高二下學(xué)期檢測(cè))如圖所示的光電管研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，用某種頻率的單色光a照射光電管陰極K，電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)而用另一頻率的單色光b照射光電管陰極K時(shí)，電流計(jì)G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，那么()Aa光的頻率一定小于b光的頻率B增加b光的強(qiáng)度可能使電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)C用a光照射光電管陰極K時(shí)通過(guò)電流計(jì)G的電流是由d到cD只增加a光的強(qiáng)度可使通過(guò)電流計(jì)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(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，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(shí)，電流計(jì)G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，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(cuò)誤。增加b光的強(qiáng)度，仍然不能發(fā)生光電效應(yīng)，電流計(jì)指針不偏轉(zhuǎn)，故B錯(cuò)誤。電流的方向與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相反，用a光照射光電管陰極K時(shí)通過(guò)電流計(jì)G的電流是由c到d，故C錯(cuò)誤。增加a光的強(qiáng)度，則單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的光電子數(shù)目增多，通過(guò)電流計(jì)的電流增大，故D正確。6.如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m150kg的人抓在一只大氣球下方，氣球下面有一根長(zhǎng)繩。氣球和長(zhǎng)繩的總質(zhì)量為m220kg，長(zhǎng)繩的下端剛好和水平面接觸。當(dāng)靜止時(shí)人離地面的高度為h5m。如果這個(gè)人開(kāi)始沿繩向下滑，當(dāng)他滑到繩下端時(shí)，他離地面高度是(可以把人看作質(zhì)點(diǎn))()A5mB3.6mC2.6mD8m答案：B解析：當(dāng)人滑到繩下端時(shí)，如圖所示，由動(dòng)量守恒，得m1m2，且h1h2h。解得h11.4m；所以他離地高度Hhh13.6m，故選項(xiàng)B正確。7一束復(fù)色光從玻璃界面MN射向空氣時(shí)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Cb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(yīng)，那么c光束照射光電管時(shí)也一定能發(fā)生光電效應(yīng)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(shí)，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(xué)認(rèn)為，光和實(shí)物粒子都具有波粒二象性。下列事實(shí)中突出體現(xiàn)波動(dòng)性的是()A一定頻率的光照射到鋅板上，光的強(qiáng)度越大，單位時(shí)間內(nèi)鋅板上發(fā)射的光電子就越多B肥皂液是無(wú)色的，吹出的肥皂泡卻是彩色的C質(zhì)量為103kg、速度為102m/s的小球，其德布羅意波長(zhǎng)約為1028m，不過(guò)我們能清晰地觀測(cè)到小球運(yùn)動(dòng)的軌跡D人們常利用熱中子研究晶體的結(jié)構(gòu)，因?yàn)闊嶂凶拥牡虏剂_意波長(zhǎng)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(yīng)，說(shuō)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(shí)，會(huì)出現(xiàn)彩色條紋，光的干涉現(xiàn)象說(shuō)明了光有波動(dòng)性，B正確。由于實(shí)物的波長(zhǎng)很小，波動(dòng)性不明顯，表現(xiàn)為粒子性，C不正確。用熱中子研究晶體結(jié)構(gòu)，其實(shí)是通過(guò)中子的衍射來(lái)“觀察”晶體，是利用中子的波動(dòng)性，D正確。故選BD。9.(紹興一中xxxx學(xué)年高二下學(xué)期期末)N為鎢板，M為金屬網(wǎng)，它們分別與電池的兩極相連，各電池的電動(dòng)勢(shì)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(biāo)出)，那么如圖中，沒(méi)有光電子到達(dá)金屬網(wǎng)的是()答案：AC解析：加反向電壓時(shí)，只要入射光電子的能量hW0eU，即有光電子到達(dá)金屬網(wǎng)，將各數(shù)值代入上式可判D選項(xiàng)中光電子能到達(dá)金屬網(wǎng)；B選項(xiàng)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(dá)金屬網(wǎng)。綜上所述，A、C選項(xiàng)符合題意。10.(襄州一中、棗陽(yáng)一中、宜城一中、曾都一中xxxx學(xué)年高二下學(xué)期期中聯(lián)考)如圖所示，長(zhǎng)木板A放在光滑的水平面上，質(zhì)量為m4kg的小物體B以水平速度v2m/s滑上原來(lái)靜止的長(zhǎng)木板A的上表面，由于A、B間存在摩擦，之后A、B速度隨時(shí)間變化情況如圖乙所示，取g10m/s2，則下列說(shuō)法正確的是()A木板A獲得的動(dòng)能為2JB系統(tǒng)損失的機(jī)械能為2JC木板A的最小長(zhǎng)度為2mDA、B間的動(dòng)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v1m/s，A、B組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，以B的初速度方向?yàn)檎较?，由?dòng)量守恒定律得：mv0(Mm)v，解得：木板A的質(zhì)量M4kg，木板獲得的動(dòng)能為：EkMv22J，故A正確；系統(tǒng)損失的機(jī)械能Emvmv2Mv2，代入數(shù)據(jù)解得：E4J，故B錯(cuò)誤；由圖得到：01s內(nèi)B的位移為xB(21)1m1.5m，A的位移為xA11m0.5m，木板A的最小長(zhǎng)度為L(zhǎng)xBxA1m，故C錯(cuò)誤；由圖象可知，B的加速度：a1m/s2 ，負(fù)號(hào)表示加速度的方向，由牛頓第二定律得：mBgmBa，代入解得0.1，故D正確。第卷(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xxxx學(xué)年高二下學(xué)期期中聯(lián)考)如圖所示，一靜電計(jì)與鋅板相連，在A處用一紫光燈照射鋅板，關(guān)燈后，指針保持一定偏角。(1)現(xiàn)用一帶負(fù)電的金屬小球與鋅板接觸，則靜電計(jì)指針偏角將_。(填“增大”、“減小”或“不變”)(2)使靜電計(jì)指針回到零，再用相同強(qiáng)度的鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板，靜電計(jì)指針無(wú)偏轉(zhuǎn)，那么，若改用強(qiáng)度更大的紅外線照射鋅板，可觀察到靜電計(jì)指針_(填“有”或“無(wú)”)偏轉(zhuǎn)。答案：(1)減小(2)無(wú)解析：(1)鋅板在紫外線照射下，發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，有光電子飛出，鋅板帶正電；將一帶負(fù)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(jì)指針偏角將減小。(2)要發(fā)生光電效應(yīng)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(qiáng)度無(wú)關(guān)。用黃光照射，靜電計(jì)指針無(wú)偏轉(zhuǎn)，即不能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象。當(dāng)改用強(qiáng)度更大的紅外線照射時(shí)，因?yàn)榧t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(yīng)現(xiàn)象，靜電計(jì)指針無(wú)偏轉(zhuǎn)。12(6分)氣墊導(dǎo)軌工作時(shí)能夠通過(guò)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(shí)驗(yàn)器材，氣墊導(dǎo)軌和光電門、數(shù)字毫秒計(jì)配合使用能完成許多實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)提供以下實(shí)驗(yàn)器材：(名稱、圖象、編號(hào)如圖所示)利用以上實(shí)驗(yàn)器材還可以完成“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)。為完成此實(shí)驗(yàn)，某同學(xué)將實(shí)驗(yàn)原理設(shè)定為：m1v0(m1m2)v(1)針對(duì)此原理，我們應(yīng)選擇的器材編號(hào)為：_。(2)在我們所選的器材中：_器材對(duì)應(yīng)原理中的m1(填寫器材編號(hào))。答案：(1)ABC(2)B13(7分)用如圖所示裝置來(lái)進(jìn)行探究碰撞的不變量的實(shí)驗(yàn)，質(zhì)量為mB的鋼球B放在小支柱N上，球心離地面高度為H；質(zhì)量為mA的鋼球A用細(xì)線拴好懸掛于O點(diǎn)，當(dāng)細(xì)線被拉直時(shí)O點(diǎn)到球心的距離為L(zhǎng)，且細(xì)線與豎直線之間夾角為。球A由靜止釋放，擺到最低點(diǎn)時(shí)恰與球B發(fā)生正碰，碰撞后，A球把輕質(zhì)指示針C推移到與豎直線夾角為處，B球落到地面上，地面上鋪有一張覆蓋有復(fù)寫紙的白紙D，用來(lái)記錄球B的落點(diǎn)。保持角度不變，多次重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，在白紙上記錄到多個(gè)B球的落地點(diǎn)。(1)圖中s應(yīng)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(yīng)測(cè)得_等物理量。(3)用測(cè)得的物理量表示：mAvA_；mAvA_；mBvB_。答案：(1)B球落地點(diǎn)(2)mA、mB、L、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(yùn)動(dòng)，要求其平拋運(yùn)動(dòng)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(diǎn)的水平距離，由平拋運(yùn)動(dòng)的知識(shí)可得B碰后的速度為vB。由機(jī)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vA。顯然需要測(cè)得的物理量有：mA、mB、L、H、s。三、論述計(jì)算題(共4小題，共42分。解答應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)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(jì)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(dòng)量p與能量E的關(guān)系為p。靜止的原子核放出一個(gè)波長(zhǎng)為的光子。已知普朗克常量為h, 光在真空中傳播的速度為c，求：(1)質(zhì)量為M的反沖核的速度為多少？(2)反沖核運(yùn)動(dòng)時(shí)物質(zhì)波的波長(zhǎng)是多少？答案：(1)(2)解析：(1)光子的動(dòng)量為p，由動(dòng)量守恒定律知反沖核的動(dòng)量大小也為p。pMvv(2)反沖核的物質(zhì)波波長(zhǎng)。15(10分)如圖所示，甲、乙兩船的總質(zhì)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(yùn)動(dòng)，速度分別為2v0、v0。為避免兩船相撞，乙船上的人將一質(zhì)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(jì)水的阻力)答案：4v0解析：設(shè)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(dòng)量守恒定律得12mv011mv1mvmin10m2v0mvmin11mv2為避免兩船相撞應(yīng)滿足v1v2聯(lián)立式得vmin4v016(11分)(河北邢臺(tái)一中xxxx學(xué)年高二下學(xué)期檢測(cè))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(zhǎng)為的光照射鋁的表面，使之產(chǎn)生光電效應(yīng)，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(dòng)能；(2)電壓表示數(shù)至少為多大時(shí)電流表示數(shù)才為零；(3)若射出的具有最大初動(dòng)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(shì)能增加的最大值是多少？答案：(1)hW0(2)(3)(W0)解析：(1)最大初動(dòng)能EkhW0(2)電壓表示數(shù)至少為eUcEkhW0解得：Uc(3)要使電勢(shì)能最大，即二者為完全非彈性碰撞，設(shè)碰前速度為v，碰后二者共速為v，則：mv2hW0mv02mvmv20E電2mv2由解得：E電(W0)17(12分)(臨沂市部分重點(diǎn)中學(xué)xxxx學(xué)年高二下學(xué)期聯(lián)考)如圖所示，水平地面上靜止放置一輛小車A，質(zhì)量mA4 kg，上表面光滑，小車與地面間的摩擦力極小，可以忽略不計(jì)?？梢暈橘|(zhì)點(diǎn)的物塊B置于A的最右端，B的質(zhì)量mB2 kg。現(xiàn)對(duì)A施加一個(gè)水平向右的恒力F10 N，A運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，小車左端固定的擋板與B發(fā)生碰撞，碰撞時(shí)間極短，碰后A、B粘合在一起，共同在F的作用下繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，碰撞后經(jīng)時(shí)間t0.6 s，二者的速度達(dá)到vt2 m/s.求(1)A開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)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(zhǎng)度l。答案：(1)2.5m/s2(2)1m/s(3)0.45m解析：(1)以A為研究對(duì)象，由牛頓第二定律有FmAa代入數(shù)據(jù)得a2.5m/s2(2)對(duì)A、B碰撞后共同運(yùn)動(dòng)t0.6s的過(guò)程，由動(dòng)量定理得Ft(mAmB)vt(mAmB)v代入數(shù)據(jù)解得v1m/s(3)設(shè)A、B發(fā)生碰撞前，A的速度為vA，對(duì)A、B發(fā)生碰撞的過(guò)程，由動(dòng)量守恒定律有mAvA(mAmB)vA從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到與B發(fā)生碰撞前，由動(dòng)能定理有FlmAv 由式，代入數(shù)據(jù)解得l0.45m