高中物理 第1617章 动量守恒定律 波粒二象性综合能力测试题 新人教版选修35.docx

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高中物理第1617章动量守恒定律波粒二象性综合能力测试题新人教版选修35

【成才之路】2016高中物理第16、17章动量守恒定律波粒二象性综合能力测试题新人教版选修3-5

本卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。

满分100分，时间90分钟。

第Ⅰ卷（选择题　共40分）

一、选择题（共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分）

1．跳远时，跳在沙坑里比跳在水泥地上安全（如图），这是由于（　　）

A．人跳在沙坑的动量比跳在水泥地上小

B．人跳在沙坑的动量变化比跳在水泥地上小

C．人跳在沙坑受到的冲量比跳在水泥地上小

D．人跳在沙坑受到的冲力比跳在水泥地上小

答案：

D

解析：

人跳远从一定高度落下，落地前的速度一定，则初动量相同；落地后静止，末动量一定，所以人下落过程的动量变化量Δp一定，因落在沙坑上作用的时间长，落在水泥地上作用时间短，根据动量定理Ft＝Δp，t长F小，故D对。

2.我国女子短道速滑队在今年世锦赛上实现女子3000m接力三连冠。

观察发现，“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面，并且开始向前滑行，待乙追上甲时，乙猛推甲一把，使甲获得更大的速度向前冲出，在乙推甲的过程中，忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用，则（　　）

A．甲对乙的冲量一定等于乙对甲的冲量

B．甲、乙的动量变化一定大小相等方向相反

C．甲的动能增加量一定等于乙的动能减少量

D．甲对乙做多少负功，乙对甲就一定做多少正功

答案：

B

解析：

相互作用过程中的相互作用力大小相等，方向相反，作用时间相同，因此甲对乙的冲量与乙对甲的冲量大小相等、方向相反，由动量定理可知，甲、乙动量变化大小相等，方向相反，A错，B对；虽然相互作用力大小相等，方向相反，甲、乙在相互作用过程中的位移不同，乙对甲做的正功，与甲对乙做的负功多少不同，由动能定理知，甲的动能增加量，不等于乙动能的减少量，故C、D错误。

3.如图所示，质量为m的人立于平板车上，人与车的总质量为M，人与车以速度v1在光滑水平面上向东运动。

当此人相对于车以速度v2竖直跳起时，车的速度变为（　　）

A.　向东　　　B．　向东

C.　向东D．v1　向东

答案：

D

解析：

人和车这个系统，在水平方向上合外力等于零，系统在水平方向上动量守恒。

设车的速度v1的方向为正方向，选地面为参考系。

初态车和人的总动量为Mv1，末态车的动量为（M－m）v1′（因为人在水平方向上没有受到冲量，其水平动量保持不变）。

人在水平方向上对地的动量仍为mv1，

则有Mv1＝（M－m）v1′＋mv1

（M－m）v1＝（M－m）v1′

所以v1′＝v1，正确答案应为D。

4．如图所示，使用强度相同的连续光谱中的由红到紫等色光按顺序照射光电管阴极，电流表G有示数，且均达到最大值，在螺线管外悬套一金属线圈，线圈中能产生感应电流的是（　　）

A．紫光照射时

B．红光照射时

C．改变照射光颜色的过程中

D．各种色光均可以产生感应电流

答案：

C

解析：

只有线路中产生变化的电流时，才能在金属线圈中产生感应电流，所以C能产生感应电流。

5.（河北邢台一中2014～2015学年高二下学期检测）如图所示的光电管研究光电效应的实验中，用某种频率的单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转．而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，那么（　　）

A．a光的频率一定小于b光的频率

B．增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转

C．用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由d到c

D．只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大

答案：

D

解析：

用某种频率的单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转，知a光频率大于金属的极限频率，用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，知b光的频率小于金属的极限频率，所以a光的频率一定大于b光的频率，故A错误。

增加b光的强度，仍然不能发生光电效应，电流计指针不偏转，故B错误。

电流的方向与负电荷定向移动的方向相反，用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由c到d，故C错误。

增加a光的强度，则单位时间内发出的光电子数目增多，通过电流计的电流增大，故D正确。

6.如图所示，一个质量为m1＝50kg的人抓在一只大气球下方，气球下面有一根长绳。

气球和长绳的总质量为m2＝20kg，长绳的下端刚好和水平面接触。

当静止时人离地面的高度为h＝5m。

如果这个人开始沿绳向下滑，当他滑到绳下端时，他离地面高度是（可以把人看作质点）（　　）

A．5mB．3.6m

C．2.6mD．8m

答案：

B

解析：

当人滑到绳下端时，如图所示，由动量守恒，得m1＝m2，且h1＋h2＝h。

解得h1＝1.4m；所以他离地高度H＝h－h1＝3.6m，故选项B正确。

7．一束复色光从玻璃界面MN射向空气时分成a，b，c三束，如图所示，三束光相比较可以判定（　　）

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光束照射光电管恰能发生光电效应，那么c光束照射光电管时也一定能发生光电效应

答案：

BD

解析：

从玻璃射入空气的光线，偏折大的频率高，故c光束的频率高，a光束的频率低，同时，频率高的光线在玻璃中的速度小，频率低的光线在玻璃中的速度大；光子的能量又取决于其频率，频率高的能量大。

8．现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性。

下列事实中突出体现波动性的是（　　）

A．一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子就越多

B．肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡却是彩色的

C．质量为10－3kg、速度为10－2m/s的小球，其德布罗意波长约为10－28m，不过我们能清晰地观测到小球运动的轨迹

D．人们常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距大致相同

答案：

BD

解析：

光子照到锌板上，发生光电效应，说明光有粒子性，A不正确。

白光在肥皂泡上发生薄膜干涉时，会出现彩色条纹，光的干涉现象说明了光有波动性，B正确。

由于实物的波长很小，波动性不明显，表现为粒子性，C不正确。

用热中子研究晶体结构，其实是通过中子的衍射来“观察”晶体，是利用中子的波动性，D正确。

故选BD。

9.（绍兴一中2013～2014学年高二下学期期末）N为钨板，M为金属网，它们分别与电池的两极相连，各电池的电动势和极性如图所示，已知金属钨的逸出功为4.5eV。

现分别用不同能量的光子照射钨板（各光子的能量已在图上标出），那么如图中，没有光电子到达金属网的是（　　）

答案：

AC

解析：

加反向电压时，只要入射光电子的能量hν≥W0＋eU，即有光电子到达金属网，将各数值代入上式可判D选项中光电子能到达金属网；B选项加正向电压，且入射光电子能量大于逸出功，所以有光电子到达金属网。

综上所述，A、C选项符合题意。

10.（襄州一中、枣阳一中、宜城一中、曾都一中2013～2014学年高二下学期期中联考）如图所示，长木板A放在光滑的水平面上，质量为m＝4kg的小物体B以水平速度v＝2m/s滑上原来静止的长木板A的上表面，由于A、B间存在摩擦，之后A、B速度随时间变化情况如图乙所示，取g＝10m/s2，则下列说法正确的是（　　）

A．木板A获得的动能为2J

B．系统损失的机械能为2J

C．木板A的最小长度为2m

D．A、B间的动摩擦因数为0.1

答案：

AD

解析：

由图象可知，木板获得的速度为v＝1m/s，A、B组成的系统动量守恒，以B的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：

mv0＝（M＋m）v，解得：

木板A的质量M＝4kg，木板获得的动能为：

Ek＝Mv2＝2J，故A正确；系统损失的机械能ΔE＝mv－mv2－Mv2，代入数据解得：

ΔE＝4J，故B错误；由图得到：

0～1s内B的位移为xB＝×（2＋1）×1m＝1.5m，A的位移为xA＝×1×1m＝0.5m，木板A的最小长度为L＝xB－xA＝1m，故C错误；由图象可知，B的加速度：

a＝－1m/s2，负号表示加速度的方向，由牛顿第二定律得：

μmBg＝mBa，代入解得μ＝0.1，故D正确。

第Ⅱ卷（非选择题　共60分）

二、填空题（共3小题，共18分。

把答案直接填在横线上）

11．（5分）（抚州市四校2014～2015学年高二下学期期中联考）

如图所示，一静电计与锌板相连，在A处用一紫光灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角。

（1）现用一带负电的金属小球与锌板接触，则静电计指针偏角将________。

（填“增大”、“减小”或“不变”）

（2）使静电计指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，静电计指针无偏转，那么，若改用强度更大的红外线照射锌板，可观察到静电计指针________（填“有”或“无”）偏转。

答案：

（1）减小　

（2）无

解析：

（1）锌板在紫外线照射下，发生光电效应现象，有光电子飞出，锌板带正电；将一带负电的金属球与锌板接触，将锌板上的正电荷中和一部分，锌板正电荷减少，则静电计指针偏角将减小。

（2）要发生光电效应现象，照射光的频率必须大于被照射金属的极限频率，而与照射光的强度无关。

用黄光照射，静电计指针无偏转，即不能发生光电效应现象。

当改用强度更大的红外线照射时，因为红外线的频率比黄光低，所以用红外线照射更不能发生光电效应现象，静电计指针无偏转。

12．（6分）气垫导轨工作时能够通过喷出的气体使滑块悬浮从而基本消除掉摩擦力的影响，因此成为重要的实验器材，气垫导轨和光电门、数字毫秒计配合使用能完成许多实验。

现提供以下实验器材：

（名称、图象、编号如图所示）

利用以上实验器材还可以完成“验证动量守恒定律”的实验。

为完成此实验，某同学将实验原理设定为：

m1v0＝（m1＋m2）v

（1）针对此原理，我们应选择的器材编号为：

________。

（2）在我们所选的器材中：

________器材对应原理中的m1（填写器材编号）。

答案：

（1）ABC　

（2）B

13．（7分）用如图所示装置来进行探究碰撞的不变量的实验，质量为mB的钢球B放在小支柱N上，球心离地面高度为H；质量为mA的钢球A用细线拴好悬挂于O点，当细线被拉直时O点到球心的距离为L，且细线与竖直线之间夹角为α。

球A由静止释放，摆到最低点时恰与球B发生正碰，碰撞后，A球把轻质指示针C推移到与竖直线夹角为β处，B球落到地面上，地面上铺有一张覆盖有复写纸的白纸D，用来记录球B的落点。

保持α角度不变，多次重复上述实验，在白纸上记录到多个B球的落地点。

（1）图中s应是B球初始位置到________的水平距离。

（2）为了探究碰撞中的守恒量，应测得________等物理量。

（3）用测得的物理量表示：

mAvA＝____________；mAv′A＝________；mBv′B＝________。

答案：

（1）B球落地点　

（2）mA、mB、L、α、β、H、s

（3）mA，mA，mB·s

解析：

本题需要求解出A、B碰撞前、后的速度。

B碰撞前静止，碰后做平抛运动，要求其平抛运动的初速度则需了解B碰后的水平位移，则s为B球的初始位置到落地点的水平距离，由平抛运动的知识可得B碰后的速

度为v′B＝＝。

由机械能守恒定律可得A碰前的速度为vA＝，同理可得A碰后的速度为v′A＝。

显然需要测得的物理量有：

mA、mB、L、α、β、H、s。

三、论述·计算题（共4小题，共42分。

解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

14．（9分）光子的动量p与能量E的关系为p＝。

静止的原子核放出一个波长为λ的光子。

已知普朗克常量为h,光在真空中传播的速度为c，求：

（1）质量为M的反冲核的速度为多少？

（2）反冲核运动时物质波的波长是多少？

答案：

（1）　

（2）λ

解析：

（1）光子的动量为p，由动量守恒定律知反冲核的动量大小也为p。

∴p＝＝Mv

∴v＝

（2）反冲核的物质波波长λ′＝＝λ。

15．（10分）如图所示，甲、乙两船的总质量（包括船、人和货物）分别为10m、12m，两船沿同一直线同一方向运动，速度分别为2v0、v0。

为避免两船相撞，乙船上的人将一质量为m的货物沿水平方向抛向甲船，甲船上的人将货物接住，求抛出货物的最小速度。

（不计水的阻力）

答案：

4v0

解析：

设乙船上人抛出货物的最小速度大小为vmin，抛出货物后船的速度为v1，甲船上的人接到货物后船的速度为v2，

据动量守恒定律得

12mv0＝11mv1－mvmin①

10m·2v0－mvmin＝11mv2②

为避免两船相撞应满足v1＝v2③

联立①②③式得vmin＝4v0

16．（11分）（河北邢台一中2014～2015学年高二下学期检测）如图所示，阴极材料由铝制成，已知铝的逸出功为W0，现用波长为λ的光照射铝的表面，使之产生光电效应，已知电子的电量为e，普朗克常量为h，真空中光速为c。

求：

（1）光电子的最大初动能；

（2）电压表示数至少为多大时电流表示数才为零；

（3）若射出的具有最大初动能的光电子与一静止的电子发生正碰，则碰撞中两电子电势能增加的最大值是多少？

答案：

（1）h－W0　

（2）－　（3）（－W0）

解析：

（1）最大初动能Ek＝h－W0

（2）电压表示数至少为eUc＝Ek＝h－W0

解得：

Uc＝－

（3）要使电势能最大，即二者为完全非弹性碰撞，设碰前速度为v，碰后二者共速为v′，则：

mv2＝h－W0①

mv＋0＝2mv′②

mv2＋0＝E电＋2mv′2③

由①②③解得：

E电＝（－W0）

17．（12分）（临沂市部分重点中学2014～2015学年高二下学期联考）如图所示，水平地面上静止放置一辆小车A，质量mA＝4kg，上表面光滑，小车与地面间的摩擦力极小，可以忽略不计。

可视为质点的物块B置于A的最右端，B的质量mB＝2kg。

现对A施加一个水平向右的恒力F＝10N，A运动一段时间后，小车左端固定的挡板与B发生碰撞，碰撞时间极短，碰后A、B粘合在一起，共同在F的作用下继续运动，碰撞后经时间t＝0.6s，二者的速度达到vt＝2m/s.求

（1）A开始运动时加速度a的大小；

（2）A、B碰撞后瞬间的共同速度v的大小；

（3）A的上表面长度l。

答案：

（1）2.5m/s2　

（2）1m/s　（3）0.45m

解析：

（1）以A为研究对象，由牛顿第二定律有

F＝mAa①

代入数据得

a＝2.5m/s2②

（2）对A、B碰撞后共同运动t＝0.6s的过程，由动量定理得

Ft＝（mA＋mB）vt－（mA＋mB）v③

代入数据解得

v＝1m/s④

（3）设A、B发生碰撞前，A的速度为vA，对A、B发生碰撞的过程，由动量守恒定律有

mAvA＝（mA＋mB）v⑤

A从开始运动到与B发生碰撞前，由动能定理有

Fl＝mAv⑥

由④⑤⑥式，代入数据解得

l＝0.45m