2025高中物理人教版選修3-5教學資源包（名師同步導學）模塊綜合檢測卷(時間：90分鐘滿分：100分)一、單選題(本題共8小題，每小題3分，共24分)1．如圖所示為盧瑟福α粒子散射實驗裝置的示意圖，圖中的顯微鏡可在圓周軌道上轉(zhuǎn)動，通過顯微鏡前相連的熒光屏可觀察α粒子在各個角度的散射情況．下列說法中正確的是()A．在圖中的A、B兩位置分別進行觀察，相同時間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)一樣多B．在圖中的B位置進行觀察，屏上觀察不到任何閃光C．盧瑟福選用不同金屬箔片作為α粒子散射的靶，觀察到的實驗結(jié)果基本相似D．α粒子發(fā)生散射的主要原因是α粒子撞擊到金箔原子后產(chǎn)生的反彈解析：選Cα粒子散射實驗現(xiàn)象：絕大多數(shù)α粒子沿原方向前進，少數(shù)α粒子有大角度偏轉(zhuǎn)，所以A處觀察到屏上的閃光次數(shù)多，B處觀察到屏上的閃光次數(shù)少，所以選項A、B錯誤；α粒子發(fā)生散射的主要原因是受到原子核庫侖斥力的作用，所以選項D錯誤．2．如圖所示是氫原子的能級圖，大量處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時，一共可以輻射出6種不同頻率的光子，其中巴耳末系是指氫原子由高能級向n＝2能級躍遷時釋放的光子，則()A．6種光子中有3種屬于巴耳末系B．6種光子中頻率最小的是n＝2激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時產(chǎn)生的C．從n＝2能級躍遷到基態(tài)所釋放的光子頻率大于從基態(tài)躍遷到n＝2能級所吸收的光子頻率D．使n＝4能級的氫原子電離至少要0.85eV的能量解析：選D巴耳末系是指氫原子由高能級向n＝2能級躍遷時釋放的光子，6種光子中從n＝4→2與n＝3→2的屬于巴耳末系，即2種，故A錯誤；6種光子中，n＝4能級躍遷到n＝3能級釋放的光子能量最小，頻率最小，故B錯誤；根據(jù)玻爾理論可知，從n＝2能級躍遷到基態(tài)所釋放的光子頻率等于從基態(tài)躍遷到n＝2能級所吸收的光子頻率，故C錯誤；n＝4能級的氫原子具有的能量為－0.85eV，故要使其發(fā)生電離，至少需要0.85eV的能量，故D正確．3．如圖所示，用輕彈簧相連的物塊A和B放在光滑的水平面上，物塊A緊靠豎直墻壁，一顆子彈沿水平方向射入物塊B后留在其中(子彈打擊的時間極短)，關于由子彈、彈簧和A、B所組成的系統(tǒng)，下列說法正確的是()A．子彈射入物塊B的過程中，系統(tǒng)的機械能、動量均不守恒B．物塊B帶著子彈向左運動，直到彈簧壓縮量達最大過程中，系統(tǒng)的機械能和動量都不守恒C．彈簧推著物塊B向右運動，直到彈簧恢復原長的過程中，系統(tǒng)的機械能和動量都守恒D．物塊A離開豎直墻壁后，直到彈簧伸長量達最大的過程中，系統(tǒng)的機械能和動量都守恒解析：選D子彈射入物塊B的過程中，由于時間極短，且內(nèi)力遠大于外力，子彈、彈簧和A、B所組成的系統(tǒng)動量守恒；在此過程中，子彈的動能有一部分轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的內(nèi)能，系統(tǒng)的機械能減小，故A錯誤；物塊B帶著子彈向左運動，直到彈簧壓縮量達最大過程中，系統(tǒng)受到墻壁的作用力，外力之和不為零，系統(tǒng)動量不守恒；在此過程中，只有彈簧的彈力做功，系統(tǒng)的機械能守恒，故B錯誤；彈簧推著物塊B向右運動，直到彈簧恢復原長的過程中，系統(tǒng)受到墻壁的作用力，外力之和不為零，系統(tǒng)動量不守恒；在此過程中，只有彈簧的彈力做功，系統(tǒng)的機械能守恒，故C錯誤；物塊A離開豎直墻壁后，直到彈簧伸長量達最大的過程中，系統(tǒng)所受的外力之和為零，系統(tǒng)動量守恒；在此過程中，只有彈簧的彈力做功，系統(tǒng)的機械能守恒，故D正確．4．下列與α粒子相關的說法中正確的是()A．天然放射現(xiàn)象中產(chǎn)生的α射線速度與光速差不多，穿透能力強B.eq\o\al(238,92)U(鈾238)核放出一個α粒子后就變?yōu)閑q\o\al(234,90)Th(釷234)C．高速α粒子轟擊氮核可從氮核中打出中子，核反應方程為eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(16,8)O＋eq\o\al(1,0)nD．丹麥物理學家玻爾進行了α粒子散射實驗并首先提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型解析：選B天然放射性現(xiàn)象中產(chǎn)生的α射線速度約為光速的eq\f(1,10)，穿透能力不強，故A錯誤；根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，eq\o\al(238,92)U(鈾238)核放出一個α粒子后就變?yōu)閑q\o\al(234,90)Th(釷234)，故B正確；高速α粒子轟擊氮核可從氮核中打出質(zhì)子，核反應方程為eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H，故C錯誤；盧瑟福進行了α粒子散射實驗并首先提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，故D錯誤．5．靜止的eq\o\al(238,92)Pu發(fā)生核反應，核反應方程為eq\o\al(238,92)Pu→X＋eq\o\al(4,2)He＋γ，質(zhì)量虧損為Δm，eq\o\al(4,2)He的速度為v.下列說法正確的是()A．元素X中有90個中子 B．γ光子的能量為Δmc2C．X的速度大小為eq\f(2,117)v D．該核反應屬于裂變反應解析：選C根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒可知，X的質(zhì)量數(shù)：m＝238－4＝234，電荷數(shù)：z＝92－2＝90，所以元素X的中子數(shù)：n＝234－90＝144個，故A錯誤；靜止的eq\o\al(238,92)Pu發(fā)生核反應后，產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為新核、α粒子的動能以及γ光子的能量，所以γ光子的能量值小于Δmc2，故B錯誤；γ光子的動量較小，所以新核X與α粒子的動量近似守恒，設每一個核子的質(zhì)量為m0，選取α粒子運動的方向為正方向，則根據(jù)動量守恒可得：234m0·vX＋4m0v＝0，所以vX＝－eq\f(2,117)v，負號表示方向與α粒子運動的方向相反，故C正確；該核反應中，有α粒子生成，所以屬于α衰變，故D錯誤．6．圖示為氫原子的能級示意圖，關于氫原子躍遷，下列說法正確的是()A．一群處于n＝5激發(fā)態(tài)的氫原子，向低能級躍遷時可以發(fā)出10種不同頻率的光B．一個處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子，向低能級躍遷時可以發(fā)出6種不同頻率的光C．用12eV的光子照射處于基態(tài)的氫原子時，電子可以躍遷到n＝2能級D．氫原子中的電子從高能級向低能級躍遷時動能增大，氫原子的電勢能增大解析：選A根據(jù)Ceq\o\al(2,5)＝10知，一群處于n＝5激發(fā)態(tài)的氫原子，向低能級躍遷時，可以放出10種不同頻率的光子，故A正確；一個處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子，向低能級躍遷時，最多放出3種不同頻率的光子，故B錯誤；用12eV的光子照射處于基態(tài)的氫原子時，該光子能量不能被吸收發(fā)生躍遷，故C錯誤；氫原子中的電子從高能級到低能級躍遷時，原子能量減小，根據(jù)keq\f(e2,r2)＝meq\f(v2,r)得，電子動能增大，則氫原子的電勢能減小，故D錯誤．7．蹦床是一項運動員利用從蹦床反彈中表現(xiàn)雜技技巧的競技運動，一質(zhì)量為50kg的運動員從1.8m高處自由下落到蹦床上，若從運動員接觸蹦床到運動員陷至最低點經(jīng)歷了0.4s，則這段時間內(nèi)蹦床對運動員的平均彈力大小為(取g＝10m/s2，不計空氣阻力)()A．500N B．750NC．875N D．1250N解析：選D設運動員的質(zhì)量為m，他剛落到蹦床瞬間的速度為v，運動員自由下落的過程，只受重力作用，故機械能守恒，即mgh＝eq\f(1,2)mv2解得v＝eq\r(2gh)＝6m/s選取小球接觸蹦床的過程為研究過程，取向上為正方向．設蹦床對運動員的平均作用力為F，則F－mg＝eq\f(0－mv,Δt)得F＝eq\f(－mv,Δt)＋mg＝eq\f(－50×－6,0.4)＋500＝1250N，則D正確，A、B、C錯誤．8．A、B兩球之間壓縮一根輕彈簧，靜置于光滑水平桌面上．已知A、B兩球質(zhì)量分別為2m和m.當用板擋住A球而只釋放B球時，B球被彈出落于距桌邊水平距離為x的水平地面上，如圖所示，若把彈簧壓縮到相同程度，取走A左邊的擋板，將A、B同時釋放，B球的落地點距離桌邊的水平距離為()A.eq\f(x,3) B.eq\r(3)xC．x D.eq\f(\r(6),3)x解析：選D當用板擋住小球A而只釋放B球時，根據(jù)能量守恒有：Ep＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，根據(jù)平拋運動規(guī)律有：x＝v0t.若把彈簧壓縮到同樣的程度，取走A左邊的擋板，將A、B同時釋放，設A、B的速度分別為vA和vB，則根據(jù)動量守恒和能量守恒有：2mvA－mvB＝0，Ep＝eq\f(1,2)×2mveq\o\al(2,A)＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)，解得vB＝eq\f(\r(6),3)v0，B球前后兩次做平拋運動的時間相同，故B球第二次的落地點距離桌邊的水平距離為x′＝eq\f(\r(6),3)x，D選項正確．二、多選題(本題共7小題，每小題3分，共21分．全選對的得3分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分)9．(2019·南京月考)下列說法中正確的是()A．圖甲中正確反映了黑體輻射電磁波的強度按波長的分布與黑體的溫度的關系B．圖乙的放射性同位素應選擇衰變時放出α粒子的同位素C．圖丙中A、B兩球質(zhì)量相等，當A以速度v與靜止的B發(fā)生正碰后，B的速度未必是vD．圖丁中電子束通過鋁箔產(chǎn)生的衍射圖樣，證實了物質(zhì)波的存在解析：選CD黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關，溫度升高時，黑體輻射強度的極大值向波長減小的方向移動，A選項錯誤；α射線的穿透能力很弱，一張薄紙就能擋住它，B選項錯誤；圖丙中A、B兩球質(zhì)量相等，當A以速度v與靜止的B發(fā)生正碰后，滿足動量守恒定律，如果發(fā)生彈性碰撞，則碰后B的速度是v，C選項正確；根據(jù)電子束通過鋁箔后的衍射圖樣，說明電子具有波動性，證實了物質(zhì)波的存在，D選項正確．10．關于α粒子散射實驗的下述說法中正確的是()A．在實驗中觀察到的現(xiàn)象是絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，仍沿原來方向前進，少數(shù)發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)超過90°，有的甚至被彈回接近180°B．使α粒子發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)的力是來自帶正電的核及核外電子，當α粒子接近核時是核的推斥力使α粒子發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)，當α粒子接近電子時，是電子的吸引力使之發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)C．實驗表明原子中心有一個極小的核，它占有原子體積的極小部分D．實驗表明原子中心的核帶有原子的全部正電及幾乎全部質(zhì)量解析：選ACDα粒子散射實驗的內(nèi)容是：絕大多數(shù)α粒子幾乎不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；少數(shù)α粒子發(fā)生了較大的角度偏轉(zhuǎn)；極少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)(偏轉(zhuǎn)角度超過90°，有的甚至幾乎達到180°，被反彈回來)，故A正確；造成α粒子散射角度大的原因是受到的原子核的斥力比較大，故B錯誤；從絕大多數(shù)α粒子幾乎不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，可以推測使粒子受到排斥力的核體積極小，故C正確；實驗表明原子中心的核帶有原子的全部正電，和幾乎全部質(zhì)量，故D正確．11．根據(jù)《中國廣播電視報》報道，在暑天就診的小病人，低鋅發(fā)病率高達60%以上．由于鋅對人體代謝起著重要作用，因此兒童生長發(fā)育時期測量體內(nèi)含鋅量已成為體格檢查的重要內(nèi)容之一，也引起了我國科技工作者的高度重視．其中比較簡單的一種檢測方法是取兒童的頭發(fā)約50g，放在核反應堆中經(jīng)中子轟擊后，頭發(fā)中的鋅元素與中子反應生成具有放射性的同位素鋅，其核反應方程式為eq\o\al(64,30)Zn＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(65,30)Zn.eq\o\al(65,30)Zn衰變放射出能量為1115eV的γ射線，通過測定γ射線的強度可以計算出頭發(fā)中鋅的含量．關于以上敘述，下列說法正確的是()A.eq\o\al(64,30)Zn和eq\o\al(65,30)Zn具有相同的核子數(shù) B.eq\o\al(64,30)Zn和eq\o\al(65,30)Zn具有相同的質(zhì)子數(shù) C．放出的γ射線通過磁場一定不偏轉(zhuǎn) D．γ射線在真空中傳播的速度是3.0×108m/s解析：選BCD核子數(shù)等于質(zhì)量數(shù)，eq\o\al(64,30)Zn和eq\o\al(65,30)Zn具有相同的質(zhì)子數(shù)，不同的核子數(shù)，故A錯誤，B正確；γ射線不帶電，在磁場中不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故C正確；γ射線在真空中傳播的速度等于光速，為3.0×108m/s，故D正確．12．如圖甲所示，光滑水平面上有P、Q兩物塊，它們在t＝4s時發(fā)生碰撞，圖乙是兩者的位移圖象，已知物塊P的質(zhì)量為mP＝1kg，由此可知()A．碰撞前P的動量為16kg·m/sB．兩物塊的碰撞為完全非彈性碰撞C．物塊Q的質(zhì)量為4kgD．兩物塊碰撞過程中P對Q作用力的沖量是3N·s解析：選BD根據(jù)位移圖象可知，碰撞前P的速度v0＝4m/s，碰撞前P的動量為p0＝mPv0＝4kg·m/s，選項A錯誤；根據(jù)位移圖象，碰撞后二者速度相同，說明碰撞為完全非彈性碰撞，選項B正確；碰撞后，二者的共同速度v＝1m/s，由動量守恒定律，mPv0＝(mP＋mQ)v，解得mQ＝3kg，選項C錯誤；由動量定理，兩物塊碰撞過程中P對Q作用力的沖量是I＝ΔpQ＝mQv＝3N·s，選項D正確．13．滑塊甲的質(zhì)量為0.8kg，以大小為5.0m/s的速度向右運動時，與另一質(zhì)量為1.0kg、以大小為3.0m/s的速度迎面而來的滑塊乙相撞，碰撞后滑塊甲恰好靜止，假設碰撞時間極短，以向右為正方向，下列說法正確的是()A．碰后乙的速度大小為2m/sB．碰撞過程中甲受到的乙的作用力的沖量大小為4.0N·sC．碰撞過程中乙動量的變化量為2.0kg·m/sD．碰撞過程中系統(tǒng)損失的機械能為14J解析：選BD由動量守恒定律得m甲v甲－m乙v乙＝m乙v乙′，代入數(shù)據(jù)解得v乙′＝1.0m/s，選項A錯誤；碰撞過程中甲動量的變化量為Δp甲＝0－m甲Δv甲＝－4.0kg·m/s，由動量定理可得甲滑塊受到的乙的作用力的沖量為I＝Δp甲＝－4.0N·s，選項B正確；碰撞過程中乙動量的變化量為Δp乙＝m乙v乙′－(－m乙v乙)＝4.0kg·m/s，選項C錯誤；由能量守恒定律得eq\f(1,2)m甲veq\o\al(2,甲)＋eq\f(1,2)m乙meq\o\al(2,乙)＝eq\f(1,2)m乙v乙′2＋ΔE，代入數(shù)據(jù)解得ΔE＝14J，選項D正確．14．太陽內(nèi)部不斷進行著各種核聚變反應，其中一種為eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n，氘核的質(zhì)量為m1，氚核的質(zhì)量為m2，氦核的質(zhì)量為m3，中子的質(zhì)量為m4，核反應中發(fā)射一種γ光子，該γ光子照射到逸出功為W0的金屬上打出的最大初動能的光電子速度為v，已知光電子的質(zhì)量為m，光速為c，普朗克常量為h，則()A．聚變反應釋放的核能為(m1＋m2－m3－m4)cB．γ光子來源于原子核外電子的能級躍遷C．光電子的德布羅意波長為eq\f(h,mv)D．γ光子的頻率為eq\f(mv2＋2W0,2h)解析：選CD核反應過程中質(zhì)量虧損為Δm＝m1＋m2－m3－m4，由愛因斯坦的質(zhì)能方程可知，核反應釋放的能量為E＝Δmc2＝(m1＋m2－m3－m4)c2，故A錯誤；核反應釋放能量，γ光子的能量就是來源于核反應釋放的能量，故B錯誤；光電子的德布羅意波波長為λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,mv)，故C正確；根據(jù)光電效應方程可知，光電子的最大初動能為eq\f(1,2)mv2＝hν－W0，所以光子的頻率為ν＝eq\f(mv2＋2W0,2h)，故D正確．15．(2018·河北衡水中學期末)如圖所示，豎直平面內(nèi)的光滑水平軌道的左邊與墻壁對接，右邊與一個足夠高的四分之一光滑圓弧軌道平滑相連，木塊A、B靜置于光滑水平軌道上，A、B的質(zhì)量分別為1.5kg和0.5kg.現(xiàn)讓A以6m/s的速度水平向左運動，之后與墻壁碰撞，碰撞的時間為0.3s，碰后的速度大小變?yōu)?m/s，當A與B碰撞后立即粘在一起運動，g取10m/s2，則()A．A與墻壁碰撞的過程中，墻壁對A的平均作用力的大小為10NB．A與B碰撞的過程中損失的機械能為3JC．A、B碰撞后的速度大小為3m/sD．A、B滑上圓弧軌道的最大高度為0.45m解析：選BCD設水平向右為正方向，當A與墻壁碰撞時，由動量定理有Ft＝mAv1′－mA·(－v1)，得墻壁對A的平均作用力F＝eq\f(mAv1′＋v1,t)＝50N，故A錯誤；設A、B碰撞后的共同速度為v，由動量守恒定律有mAv1′＝(mA＋mB)v，得v＝3m/s，故C正確；A、B碰撞后動能減小，ΔE機＝eq\f(1,2)mAv1′2－eq\f(1,2)(mA＋mB)v2＝3J，故B正確；A、B在光滑圓形軌道上滑動時，只有重力做功，其機械能守恒，由機械能守恒定律有(mA＋mB)gh＝eq\f(1,2)(mA＋mB)v2，代入數(shù)據(jù)解得h＝0.45m，故D正確．三、非選擇題(本題共5小題，共55分)16．(6分)驗證“碰撞中動量守恒”的實驗裝置如圖所示，A和B是質(zhì)量分別為m1和m2的兩個小球．(1)現(xiàn)有下列器材，為了完成本實驗，哪些是必需的？將這些器材前面的序號字母填在橫線上________．A．刻度尺 B．秒表C．天平 D．圓規(guī)(2)如圖所示，M、N和P為驗證動量守恒定律實驗中小球的落點，如果碰撞中動量守恒，則下列式子可能成立的有________(填字母)．A.eq\f(m1,m2)＝eq\f(O′N,MP) B.eq\f(m1,m2)＝eq\f(ON,MP)C.eq\f(m1,m2)＝eq\f(O′P,MN) D.eq\f(m1,m2)＝eq\f(OP,MN)解析：(1)在該實驗中需要測量小球的質(zhì)量以及小球的水平位移，需要的測量儀器是天平、刻度尺．為了準確找出落點需要用到圓規(guī)，故選ACD.(2)放上被碰小球后，小球a、b的落地點依次是圖中水平面上的M點和N點．碰撞過程中，如果水平方向動量守恒，由動量守恒定律得：m1v1＝m1v1′＋m2v2小球做平拋運動時拋出點的高度相等，它們在空中的運動時間t相等，兩邊同時乘以時間t，m1v1t＝m1v1′t＋m2v2t得：m1OP＝m1OM＋m2O′N變形可得：eq\f(m1,m2)＝eq\f(O′N,MP).答案：(1)ACD(2)A17．(9分)某同學設計了一個用打點計時器“探究碰撞中的不變量”的實驗：在小車A的前端粘有橡皮泥，在小車A后連著紙帶，推動小車A使之做勻速運動，然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運動，他設計的具體裝置如圖甲所示．(1)長木板右端下面墊放一小木片的目的是________________．(2)若已獲得的打點紙帶如圖乙所示，A為運動的起點，各計數(shù)點間距分別記為AB、BC、CD和DE，用天平測得A、B兩車的質(zhì)量分別為mA、mB，則需驗證的表達式為____________．解析：(1)長木板右端下面墊放一小木片是為了平衡摩擦力，讓小車的重力沿斜面向下的分力平衡小車與木板間的摩擦力．(2)由于碰撞之后A、B兩車共同勻速運動的速度小于碰撞之前A車獨自運動的速度，故AC段對應碰撞之前，DE段對應碰撞之后；推動小車由靜止開始運動，故小車有個加速過程，在加速完畢以后至碰撞前做勻速直線運動，即在相同的時間內(nèi)通過的位移相同，由題圖可知BC段為勻速運動的階段，故選BC段計算碰前的速度；碰撞過程是一個變速運動的過程，而A車和B車碰后共同運動時做勻速直線運動，故在相同的時間內(nèi)通過相同的位移，則應選DE段來計算碰后A、B兩車共同的速度；碰前系統(tǒng)的動量即A車的動量，p1＝mAvA＝mAeq\f(BC,3T)碰后系統(tǒng)的總動量p2＝(mA＋mB)v共＝(mA＋mB)eq\f(DE,3T)所以需驗證的表達式為mAeq\f(BC,3T)＝(mA＋mB)eq\f(DE,3T)即mA·BC＝(mA＋mB)·DE.答案：(1)平衡摩擦力(2)mA·BC＝(mA＋mB)·DE18．(12分)普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，鋁的逸出功W＝6.72×10－19J，現(xiàn)用波長λ＝150nm的光照射鋁的表面(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)．(1)求光電子的最大初動能；(2)若射出的一個具有最大初動能的光電子正對一個原來靜止的電子運動，求在此運動過程中兩電子電勢能增加的最大值(電子所受的重力不計)．解析：(1)根據(jù)愛因斯坦光電效應方程可知，Ekm＝hν－W0光子的頻率與波長的關系為ν＝eq\f(c,λ)聯(lián)立代入數(shù)據(jù)解得Ek＝6.54×10－19J.(2)根據(jù)能量守恒定律可知，兩電子增加的電勢能來自系統(tǒng)損失的動能．當兩電子的速度相等時，發(fā)生完全非彈性碰撞，動能損失最大，兩電子獲得的電勢能最大．選取光電子運動的方向為正方向，由動量守恒定律得，mv0＝2mv損失的動能ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)(2m)v2＝3.27×10－19J.電勢能增加的最大值為3.27×10－19J.答案：(1)6.54×10－19J(2)3.27×10－19J19.(14分)平板車停在水平光滑的軌道上，平板車上有一人從固定在車上的貨箱邊緣沿水平方向順著軌道方向跳出，落在平板車上的A點，距貨箱水平距離為l＝4m，如圖所示．人的質(zhì)量為m，車連同貨箱的質(zhì)量為M＝4m，貨箱高度為h＝1.25m．求車在人跳出后到落到平板車上之前的反沖速度為多大．解析：人從貨箱邊跳離的過程，系統(tǒng)(人、車和貨箱)水平方向動量守恒，設人的水平速度是v1，車的反沖速度是v2，取向右為正方向，則mv1－Mv2＝0，解得v2＝eq\f(1,4)v1，人跳離貨箱后做平拋運動，車以v2做勻速運動，運動時間為t＝eq\r(\f(2h,g))＝eq\r(\f(2×1.25,10))s＝0.5s.在這段時間內(nèi)人的水平位移s1和車的位移s2分別為s1＝v1t，s2＝v2t，由圖可知，s1＋s2＝l即v1t＋v2t＝l，則v2＝eq\f(l,5t)＝eq\f(4,5×0.5)m/s＝1.6m/s.答案：1.6m/s20.(14分)如圖所示，質(zhì)量均為M的木塊A、B并排放在光滑水平面上，A上固定一根輕質(zhì)細桿，輕桿上端的小釘(質(zhì)量不計)O上系一長度為L的細線，細線的另一端系一質(zhì)量為m的小球C，現(xiàn)將C球的細線拉至水平，由靜止釋放，求：(1)兩木塊剛分離時，A、B、C速度各為多大？(2)兩木塊分離后，懸掛小球的細線與豎直方向的最大夾角為多少？解析：(1)A、B、C三者組成的系統(tǒng)滿足水平方向動量守恒和機槭能守恒，選取最低點Ep＝0，C球到達最低點時A、B共同速度為vA，C速度為vC，規(guī)定向左為正方向，水平方向根據(jù)動量守恒定律可得0＝mvC－2MvA根據(jù)機械能守恒可得mgL＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C)＋eq\f(1,2)×2Mveq\o\al(2,A)聯(lián)立解得vC＝2eq\r(\f(MgL,2M＋m))，vA＝eq\f(m,M)eq\r(\f(MgL,2M＋m)).(2)從C球在最低點開始，C與A組成一個系統(tǒng)滿足動量守恒和機械能守恒，設擺到最高處為hx，此時，A、C共同速度為v′；選A、C為研究對象，由水平方向動量守恒有mvC－MvA＝(m＋M)v′由機械能守恒，有eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C)＋eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,A)＝eq\f(1,2)(m＋M)v′2＋mgL(1－cosθ)解得cosθ＝eq\f(m,2m＋M)所以θ＝arccoseq\f(m,2m＋M).答案：(1)A、B的速度為eq\f(m,M)eq\r(\f(MgL,2M＋m))C的速度為2eq\r(\f(MgL,2M＋m))arccoseq\f(m,2m＋M)章末質(zhì)量檢測卷(二)第十七章波粒二象性(時間：90分鐘滿分：100分)一、單選題(本題共8小題，每小題3分，共24分)1．一個沿著一定方向運動的光子和一個原來靜止的自由電子相互碰撞，碰撞之后電子向某一方向運動，而光子沿著另一方向散射出去．則這個散射光子跟原來入射時相比()A．散射光子的能量減少B．光子的能量增加，頻率也增大C．速度減小D．波長減小解析：選A根據(jù)能量守恒，光子與自由電子碰撞后能量將減少，有一部分能量傳遞給了電子，根據(jù)E＝hν可知，光子能量減小，則ν減小，故A正確，B錯誤；光子在真中速度不變，故C錯誤；而c＝λν，ν減小，故λ增大，故D錯誤．2．近年來，數(shù)碼相機幾乎家喻戶曉，用來衡量數(shù)碼相機性能的一個非常重要的指標就是像素，像素可理解為光子打在光屏上的一個亮點，現(xiàn)知300萬像素的數(shù)碼相機拍出的照片比30萬像素的數(shù)碼相機拍出的等大的照片清晰得多，其原因可以理解為()A．大量光子表現(xiàn)光具有粒子性B．光的波動性是大量光子之間的相互作用引起的C．光是一種粒子，它和物質(zhì)的作用是一份一份的D．光具有波粒二象性，大量光子表現(xiàn)出光的波動性解析：選D光具有波粒二象性，大量光子表現(xiàn)出光的波動性，故A錯誤；光的波粒二象性是光的內(nèi)在屬性，即使是單個光子也有波動性，跟光子的數(shù)量和光子之間是否有相互作用無關，故B錯誤；光是一種粒子，它和物質(zhì)的作用是“一份一份”進行的，用很弱的光做雙縫干涉實驗時的照片上的白點就是光子落在膠片上的痕跡，清楚的顯示了光的粒子性，但數(shù)碼相機拍出的照片不是白點，所以不是因為此原因，故C錯誤；由題意知像素越高形成照片的光子數(shù)越多，表現(xiàn)出的波動性越強，照片越清晰，故D正確．3．在綠色植物的光合作用中，每放出1個氧分子要吸收8個波長為6.88×10－7m的光量子，每放出1mol的氧氣，同時植物儲存469kJ的能量，綠色植物能量轉(zhuǎn)換率為(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s)()A．9% B．34%C．56% D．79%解析：選B植物儲存的能量與它儲存這些能量所需要吸收的總光能的比值就是綠色植物的能量轉(zhuǎn)換效率．現(xiàn)已知每放出1mol氧氣儲存469kJ的能量，只要再求出所需的光能就行．設阿伏加德羅常數(shù)為NA，因每放出一個氧分子需要吸收8個光量子，故每放出1mol的氧氣需要吸收的光量子數(shù)為8NA.其總能量為E＝8NA·eq\f(hc,λ)＝8×6.02×1023×eq\f(6.63×10－34×3×108,6.88×10－7)J≈1.392×106J.綠色植物的能量轉(zhuǎn)化效率為η＝eq\f(469×103,1.392×106)×100%≈34%.4．用某單色光照射金屬表面，金屬表面有光電子飛出．若改變照射光的頻率或改變照射光的強度，下列說法正確的是()A．若僅減小頻率，可能不再有光電子飛出B．若僅增大頻率，光電子數(shù)目會隨之增加C．若僅減小強度，光電子飛出的時間可能會變短D．若僅減小強度，則不再有光電子飛出解析：選A根據(jù)光電效應原理可知，減小入射光的頻率，可能不能發(fā)生光電效應，不再有光電子飛出，故A選項正確；發(fā)生光電效應的前提下，增大入射光的強度，光電子的數(shù)目增加，故B選項錯誤；減小入射光的強度，光電子的數(shù)目減少，飛出的時間不變，但仍有光電子飛出，故C、D選項錯誤．5．在光電效應實驗中，分別用波長為λa、λb的單色光a、b照射到同種金屬上產(chǎn)生光電效應，測得相應的遏止電壓Ua＞Ub，下列說法正確的是()A．一定有λa＞λb B．光電子的最大初動能一定有Eka＞Ekb C．可以通過增加b的光照強度來使遏止電壓相等 D．若用a光去照射另一種金屬能產(chǎn)生光電效應，則用b光照射也一定能使該金屬產(chǎn)生光電效應解析：選B根據(jù)光電效應方程可知，eUc＝Ek＝hν－W，同種金屬逸出功相同，遏止電壓大的，入射光的頻率大，波長短，故a光的頻率大，波長短，故A錯誤；遏止電壓大的，光電子的最大初動能大，故Eka＞Ekb，故B正確；遏止電壓與入射光的強度無關，故C錯誤；a光的頻率大，用a光去照射另一種金屬能產(chǎn)生光電效應，則用b光照射不一定能使該金屬產(chǎn)生光電效應，故D錯誤．6．某種單色光的頻率為ν，用它照射某種金屬時，在逸出的光電子中動能最大值為Ek，則這種金屬的逸出功和極限頻率分別是()A．hν－Ek，ν－eq\f(Ek,h) B．Ek－h(huán)ν，ν＋eq\f(Ek,h)C．hν＋Ek，ν－eq\f(h,Ek) D．Ek＋hν，ν＋eq\f(h,Ek)解析：選A根據(jù)光電效應方程Ek＝hν－W＝hν－h(huán)ν0得，這種金屬的逸出功W＝hν－Ek；且W＝hν0，因此極限頻率ν0＝eq\f(W,h)＝ν－eq\f(Ek,h)，故A正確，B、C、D錯誤．7．現(xiàn)有a、b、c三束單色光，其波長關系為λa∶λb∶λc＝1∶2∶3.當用a光束照射某種金屬板時能發(fā)生光電效應，飛出的光電子最大動能為3Ek，若改用b光束照射該金屬板，飛出的光電子最大動能為Ek，當改用c光束照射該金屬板時()A．能發(fā)生光電效應，飛出的光電子最大動能為EkB．能發(fā)生光電效應，飛出的光電子最大動能為eq\f(Ek,3)C．能發(fā)生光電效應，飛出的光電子最大動能為eq\f(Ek,2)D．由于c光束光子能量較小，該金屬板不會發(fā)生光電效應解析：選Ba、b、c三束單色光，其波長關系為λa∶λb∶λc＝1∶2∶3，因為光子頻率ν＝eq\f(c,λ)，知光子頻率之比為6∶3∶2.設a光的頻率為6ν，根據(jù)光電效應方程Ekm＝hν－W0得3Ek＝h·6ν－W0，Ek＝h·3ν－W0.聯(lián)立兩式解得逸出功W0＝eq\f(3,2)hν，Ek＝eq\f(3,2)hνc光的光子頻率為2ν>eq\f(W0,h)，能發(fā)生光電效應．最大初動能Ekm′＝h·2ν－W0＝eq\f(1,2)hν＝eq\f(1,3)Ek，故B正確，A、C、D錯誤．8．有人設想在遙遠的宇宙探測時，給探測器安上反射率極高(可認為100%)的薄膜，并讓它正對太陽，用光壓為動力推動探測器加速．已知某探測器在軌道上運行，陽光恰好垂直照射在薄膜上，膜面積為S，每秒每平方米面積獲得的太陽光能為E，若探測器總質(zhì)量為M，光速為c，則探測器獲得的加速度大小的表達式是eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(光子動量為p＝\f(h,λ)))()A.eq\f(2ES,cM) B.eq\f(2ES,c2Mh)C.eq\f(ES,cM) D.eq\f(2ES,cMh)解析：選A設光反射時對薄膜表面產(chǎn)生的壓力為F，每平方米薄膜每秒內(nèi)有n個光子被反射，則有nheq\f(c,λ)＝E，由動量定理得Ft＝2NP＝2Neq\f(h,λ)，其中N＝nst，以探測器為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律有F＝Ma，由以上各式可得a＝eq\f(p壓S,M)＝eq\f(2ES,cM)，故A正確，B、C、D錯誤．二、多選題(本題共7小題，每小題3分，共21分．全選對的得3分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分)9．1900年，普朗克在研究黑體輻射時，認為其輻射的能量是不連續(xù)的，而是一份一份的，由此引入了一個常量h(普朗克常量)，普朗克常量的引入開創(chuàng)了量子論．物理學家金斯曾說過這樣一句話：“雖然h的數(shù)值很小，但是我們應當承認，它是關系到保證宇宙存在的，如果說h嚴格等于0，那么宇宙的物質(zhì)，宇宙的物質(zhì)能量，將在十億萬分之一秒的時間內(nèi)全部變?yōu)檩椛洌标P于h的單位，用國際單位制中的基本單位表示，正確的是()A．J·s B．J/sC．kg·m2/s D．kg·m2·s3解析：選AC國際單位制規(guī)定了七個基本物理量，它們在國際單位制中的單位稱為基本單位，物理量之間的關系式推導出來的物理量的單位叫做導出單位，光子的能量可以由普朗克恒量得出，E＝hν＝heq\f(c,λ)，解得h＝Eeq\f(λ,c)，其中1J＝1N·m＝1kg·m2·s－2，解得h的單位是kg·m2·s－1或J·s，A、C選項正確，B、D選項錯誤．10．如圖所示是一個粒子源，產(chǎn)生某種粒子，在其正前方安裝只有兩條狹縫的擋板，粒子穿過狹縫打在前方的熒光屏上使熒光屏發(fā)光，那么()A．有多條明暗相間的條紋B．每個光子到達屏上的位置都是一定的C．光子到達明條紋處的概率較大D．光子到達暗條紋處的概率較小，但也有可能到達解析：選ACD由于粒子源產(chǎn)生的粒子是微觀粒子，它的運動受波動規(guī)律支配，對大量粒子運動到達屏上某點的概率，可以用波的特征進行描述，即產(chǎn)生雙縫干涉，在屏上將看到干涉條紋，所以選項A、C、D正確．11．根據(jù)不確定性關系ΔxΔp≥eq\f(h,4π)，判斷下列說法正確的是()A．采取辦法提高測量Δx精度時，Δp的精度下降B．采取辦法提高測量Δx精度時，Δp的精度上升C．Δx與Δp測量精度與測量儀器及測量方法是否完備有關D．Δx與Δp測量精度與測量儀器及測量方法是否完備無關解析：選AD不確定性原理表明，粒子的位置與動量不可同時被確定，位置的不確定性與動量的不確定性遵守不等式：ΔxΔp≥eq\f(h,4π)，由公式可知，采取辦法提高測量Δx精度時，Δp的精度下降，故A正確，B錯誤；由公式ΔxΔp≥eq\f(h,4π)可得，Δx與Δp測量精度與測量儀器及測量方法是否完備無關，故C錯誤，D正確．12．關于物質(zhì)波，下列說法不正確的是()A．所有物體不論其是否運動，都有對應的物質(zhì)波B．任何一個運動著的物體都有一種波和它對應，這就是物質(zhì)波C．運動的電場、磁場沒有相對應的物質(zhì)波D．只有運動著的微觀粒子才有物質(zhì)波，對于宏觀物體，不論其是否運動，都沒有相對應的物質(zhì)波解析：選ACD任何一個運動著的物體，都有一種波與它對應，即物質(zhì)波，物質(zhì)波有兩類：實物和場，所以B正確．13．下列說法中正確的是()A．隨著溫度的升高，一方面各種波長的輻射強度都會增加；另一方面輻射強度的極大值向波長較短的方向移動B．在康普頓效應中，當入射光子與晶體中的電子碰撞時，把一部分動量轉(zhuǎn)移給電子，因此，光子散射后波長變短C．根據(jù)海森伯提出的不確定性關系可知，不可能同時準確地測定微觀粒子的位置和動量D．物質(zhì)波和光波都是概率波解析：選ACD根據(jù)黑體輻射規(guī)律可知，溫度越高，波長越短，輻射強度越強，同時輻射強度的極大值向波長較短的方向移動，故A選項正確；根據(jù)康普頓效應可知，入射光子與晶體中的電子碰撞時，把一部分動量轉(zhuǎn)移給電子，光子的動量變小，根據(jù)德布羅意波長公式λ＝eq\f(h,p)可知，光子散射后波長變長，故B選項錯誤；不確定性關系的含義是微觀粒子的位置和動量不可能同時準確地測定，故C選項正確；物質(zhì)波和光波都是概率波，具有概率性，故D選項正確．14．如圖所示是研究光電效應的電路，陰極K和陽極A是密封在真空玻璃管中的兩個電極，K在受到光照時能夠發(fā)射光電子，陽極A吸收陰極K發(fā)出的光電子，在電路中形成光電流．如果用單色光a照射陰極K，電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，用單色光b照射光電管陰極K時，電流表的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，下列說法正確的是()A．a(chǎn)光的波長一定小于b光的波長B．只增加a光的強度可能使通過電流表的電流增大C．只增加a光的強度可使逸出的電子最大初動能變大D．陰極材料的逸出功與入射光的頻率有關解析：選AB用單色光b照射光電管陰極K時，電流表的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明用b光不能發(fā)生光電效應，即a光的波長一定小于b光的波長，選項A正確；只增加a光的強度可使陰極K單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)量增加，故通過電流表的電流增大，選項B正確；Ek＝hν－W，只增加a光的強度不能使逸出的電子的最大初動能變大，選項C錯誤；陰極材料的逸出功只與陰極材料有關，與入射光的頻率無關，選項D錯誤．15．用頻率為ν的光照射某金屬表面產(chǎn)生光電子，當光電子垂直射入磁感應強度為B的勻強磁場中作勻速圓周運動時，其最大半徑為R.以W表示逸出功，m、e表示電子質(zhì)量、電量，h表示普朗克常數(shù)，則電子最大初動能是()A．hν＋W B.eq\f(BeR,m)C．hν－W D.eq\f(B2e2R2,2m)解析：選CD根據(jù)光電效應方程可知，Ekm＝hν－W，故A選項錯誤，C選項正確；光電子受到的洛倫茲力提供向心力，qvmB＝meq\f(vm2,R)，電子的最大初動能Ekm＝eq\f(1,2)mvm2＝eq\f(B2e2R2,2m)，故B選項錯誤，D選項正確．三、非選擇題(本題共5小題，共55分)16．(8分)嫦娥二號衛(wèi)星于2010年10月1日18時59分57秒在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，19時25分許，北京航天飛行控制中心數(shù)據(jù)顯示，衛(wèi)