精練第十三章動(dòng)量守恒定律 波粒二象性

1、單元滾動(dòng)檢測(cè)十三動(dòng)量守恒定律波粒二象性原子結(jié)構(gòu)與原子核考生注意：1答卷前，考生務(wù)必用藍(lán)、黑色字跡的鋼筆或圓珠筆將自己的姓名、班級(jí)、學(xué)號(hào)填寫(xiě)在相應(yīng)位置上2本次考試時(shí)間90分鐘，滿(mǎn)分100分3請(qǐng)?jiān)诿芊饩€(xiàn)內(nèi)作答，保持試卷清潔完整一、單項(xiàng)選擇題：本題共6小題，每小題4分，共計(jì)24分，每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意1入射光照到某金屬表面發(fā)生光電效應(yīng)，若入射光的強(qiáng)度減弱，而頻率保持不變，則下列說(shuō)法中正確的是(A從光照射到金屬表面上到金屬發(fā)射出光電子之間的時(shí)間間隔將明顯增加B逸出的光電子的最大初動(dòng)能減小C單位時(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減少D有可能不發(fā)生光電效應(yīng)2如圖1，兩滑塊A、B在光滑水平面上沿同一直

2、線(xiàn)相向運(yùn)動(dòng)，滑塊A的質(zhì)量為m，速度大小為2v0，方向向右，滑塊B的質(zhì)量為2m，速度大小為v0，方向向左，兩滑塊發(fā)生彈性碰撞后的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是(圖1AA和B都向左運(yùn)動(dòng)BA和B都向右運(yùn)動(dòng)CA靜止，B向右運(yùn)動(dòng)DA向左運(yùn)動(dòng)，B向右運(yùn)動(dòng)3高空作業(yè)須系安全帶，如果質(zhì)量為m的高空作業(yè)人員不慎跌落，從開(kāi)始跌落到安全帶對(duì)人剛產(chǎn)生作用力前人下落的距離為h(可視為自由落體運(yùn)動(dòng)此后經(jīng)歷時(shí)間t安全帶達(dá)到最大伸長(zhǎng)，若在此過(guò)程中該作用力始終豎直向上，則該段時(shí)間安全帶對(duì)人的平均作用力大小為(A.mg B.mgC.mg D.mg4如圖2所示，一質(zhì)量M3.0 kg的長(zhǎng)方形木板B放在光滑水平地面上，在其右端放一個(gè)質(zhì)量m1.0 kg的小

3、木塊A.給A和B以大小均為4.0 m/s、方向相反的初速度，使A開(kāi)始向左運(yùn)動(dòng)，B開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)，A始終沒(méi)有滑離B板在小木塊A做加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間內(nèi)，木板速度大小可能是(圖2A1.8 m/s B2.4 m/sC2.8 m/s D3.0 m/s5如圖3所示，某原子的三個(gè)能級(jí)的能量分別為E1、E2和E3.a、b、c為原子躍遷所發(fā)出的三種波長(zhǎng)的光，下列判斷正確的是(圖3AE1>E2>E3B(E3E2>(E2E1Cb光的波長(zhǎng)最長(zhǎng)Dc光的頻率最高6如圖4所示，在光滑水平面上質(zhì)量分別為mA2 kg、mB4 kg，速率分別為vA5 m/s、vB2 m/s的A、B兩小球沿同一直線(xiàn)相向運(yùn)動(dòng)，則下列敘述

4、正確的是(圖4A它們碰撞前的總動(dòng)量是18 kg·m/s，方向水平向右B它們碰撞后的總動(dòng)量是18 kg·m/s，方向水平向左C它們碰撞前的總動(dòng)量是2 kg·m/s，方向水平向右D它們碰撞后的總動(dòng)量是2 kg·m/s，方向水平向左二、多項(xiàng)選擇題：本題共6小題，每小題4分，共計(jì)24分每小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題意全部選對(duì)得4分，選對(duì)但不全的得2分，錯(cuò)選或不答得0分7以下是有關(guān)近代物理學(xué)的若干敘述，其中正確的有(A紫外線(xiàn)照射到金屬鋅板表面時(shí)能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則當(dāng)增大紫外線(xiàn)的照射強(qiáng)度時(shí)，從鋅板表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能也隨之增大B每個(gè)核子只跟鄰近的核子發(fā)生核力作用C原子

5、核式結(jié)構(gòu)模型是由湯姆孫在粒子散射實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上提出的D太陽(yáng)內(nèi)部發(fā)生的核反應(yīng)是熱核反應(yīng)8下列說(shuō)法正確的是(A普朗克在研究黑體輻射問(wèn)題時(shí)提出了能量子假說(shuō)B若使用某種頻率的光不能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則需增大入射光光照強(qiáng)度才行C結(jié)合能越大，原子核結(jié)構(gòu)一定越穩(wěn)定D用一束綠光照射某金屬，能發(fā)生光電效應(yīng)，若換成紫光來(lái)照射該金屬，也一定能發(fā)生光電效應(yīng)9下列說(shuō)法正確的是(A.90Th經(jīng)過(guò)6次衰變和4次 衰變后成為原子核82PbB在核反應(yīng)堆中，為使快中子減速，在鈾棒周?chē)拧奥瘎?，常用的慢化劑有石墨、重水和普通水C當(dāng)用藍(lán)色光照射某金屬表面時(shí)有電子逸出，則改用紅光照射也一定會(huì)有電子逸出D將由放射性元素組成的化合物

6、進(jìn)行高溫分解，會(huì)改變?cè)摲派湫栽氐陌胨テ?0下列說(shuō)法正確的是(A用光照射某種金屬，有光電子從金屬表面逸出，如果光的頻率不變，而減弱光的強(qiáng)度，則逸出的光電子數(shù)減少，光電子的最大初動(dòng)能不變BX射線(xiàn)的衍射實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了物質(zhì)波假設(shè)是正確的C發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成正比D在康普頓效應(yīng)中，當(dāng)入射光子與晶體中的電子碰撞時(shí)，把一部分動(dòng)量轉(zhuǎn)移給電子，因此光子散射后波長(zhǎng)變長(zhǎng)11下列說(shuō)法正確的是(A盧瑟福通過(guò)粒子散射實(shí)驗(yàn)建立了原子核式結(jié)構(gòu)模型B衰變中產(chǎn)生的射線(xiàn)實(shí)際上是原子的核外電子掙脫原子核的束縛而形成的C愛(ài)因斯坦在對(duì)光電效應(yīng)的研究中，提出了光子說(shuō)D對(duì)于任何一種金屬都存在一個(gè)極限頻率，入射光

7、的頻率必須大于等于這個(gè)極限頻率，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)12如圖5所示是光電管的原理圖，已知當(dāng)有波長(zhǎng)為0的光照到陰極K上時(shí)，電路中有光電流，則(圖5A若換用波長(zhǎng)為1(10的光照射陰極K時(shí)，電路中一定沒(méi)有光電流B若換用波長(zhǎng)為2(20的光照射陰極K時(shí)，電路中一定有光電流C保持入射光的波長(zhǎng)不變，增大光強(qiáng)，光電流一定增大D增加電路中電源電壓，電路中光電流一定增大三、簡(jiǎn)答題(共計(jì)12分13(6分在某次光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率的關(guān)系如圖6所示若該直線(xiàn)的斜率和截距分別為k和b，電子電荷量的絕對(duì)值為e，則普朗克常量可表示為_(kāi)，所用材料的逸出功可表示為_(kāi)圖614(6分某同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和氣墊導(dǎo)

8、軌做“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，氣墊導(dǎo)軌裝置如圖7甲所示，所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架等組成在空腔導(dǎo)軌的兩個(gè)工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔，向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通入壓縮空氣，空氣會(huì)從小孔中噴出，使滑塊穩(wěn)定地飄浮在導(dǎo)軌上，這樣就大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差圖7(1下面是實(shí)驗(yàn)的主要步驟：安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平；向氣墊導(dǎo)軌空腔內(nèi)通入壓縮空氣；把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在緊靠氣墊導(dǎo)軌左端彈射架的外側(cè)，將紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和彈射架并固定在滑塊1的左端，調(diào)節(jié)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的高度，直至滑塊拖著紙帶移動(dòng)時(shí)，紙帶始終在水平方向；使滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩；把滑塊2

9、放在氣墊導(dǎo)軌的中間；先_，然后_，讓滑塊帶動(dòng)紙帶一起運(yùn)動(dòng)；取下紙帶，重復(fù)步驟，選出理想的紙帶如圖乙所示；測(cè)得滑塊1(包括撞針的質(zhì)量為310 g，滑塊2(包括橡皮泥的質(zhì)量為205 g.完善實(shí)驗(yàn)步驟的內(nèi)容(2已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打一個(gè)點(diǎn)，計(jì)算可知兩滑塊相互作用以前系統(tǒng)的總動(dòng)量為_(kāi) kg·m/s；兩滑塊相互用以后系統(tǒng)的總動(dòng)量為_(kāi) kg·m/s(保留三位有效數(shù)字(3試說(shuō)明(2中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是_.四、計(jì)算題：本題共4小題，共計(jì)40分解答時(shí)請(qǐng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要的演算步驟，只寫(xiě)出最后答案的不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位15(1

10、0分一光電管的陰極K用截止頻率為的金屬銫制成，光電管陽(yáng)極A和陰極K之間的正向電壓為U，用波長(zhǎng)為的單色光射向陰極，產(chǎn)生了光電流已知普朗克常量為h，電子電荷量為e，真空中的光速為c.求：圖8(1金屬銫的逸出功W；(2光電子到達(dá)陽(yáng)極的最大動(dòng)能Ek.16(10分盧瑟福用粒子轟擊氮核時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)子發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程為：7NHe8OH.已知氮核質(zhì)量為mN14.007 53 u，氧核質(zhì)量為mO17.004 54 u，氦核質(zhì)量為mHe4.003 87 u，質(zhì)子(氫核質(zhì)量為mp1.008 15 u(已知1 uc2931 MeV，結(jié)果保留2位有效數(shù)字求：(1這一核反應(yīng)是吸收能量還是放出能量的反應(yīng)？相應(yīng)的能量變化為多

11、少？(2若入射氦核以v03×107 m/s的速度沿兩核中心連線(xiàn)方向轟擊靜止氮核反應(yīng)生成的氧核和質(zhì)子同方向運(yùn)動(dòng)，且速度大小比為150.求氧核的速度大小17.(10分如圖9所示，水平面上有一質(zhì)量m1 kg的小車(chē)，其右端固定一水平輕質(zhì)彈簧，彈簧左端連接一質(zhì)量m01 kg的小物塊，小物塊與小車(chē)一起以v06 m/s的速度向右運(yùn)動(dòng)，與靜止在水平面上質(zhì)量M4 kg的小球發(fā)生正碰，碰后小球的速度變?yōu)関2 m/s，碰撞時(shí)間極短，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，忽略一切摩擦阻力求：圖9(1小車(chē)與小球碰撞后瞬間小車(chē)的速度v1；(2從碰后瞬間到彈簧被壓縮至最短的過(guò)程中，彈簧彈力對(duì)小車(chē)的沖量大小18(10分如圖10所示

12、，在一水平支架上放置一個(gè)質(zhì)量m10.98 kg的小球A，一顆質(zhì)量為m020 g的子彈以水平初速度v0400 m/s擊中小球A并留在其中之后小球A水平拋出恰好落入迎面駛來(lái)的沙車(chē)中，已知沙車(chē)的質(zhì)量m23 kg，沙車(chē)的速度v12 m/s，水平面光滑，不計(jì)小球與支架間的摩擦圖10(1若子彈打入小球A的過(guò)程用時(shí)t0.01 s，求子彈與小球間的平均作用力；(2求最終小車(chē)B的速度答案精析1C光電效應(yīng)瞬時(shí)發(fā)生，與光強(qiáng)無(wú)關(guān)，A錯(cuò)誤光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，B錯(cuò)誤光電子數(shù)目多少與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，光強(qiáng)減弱，單位時(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目減少，C正確能否發(fā)生光電效應(yīng)，只取決于入射光的頻率是否大于等

13、于極限頻率，與光強(qiáng)無(wú)關(guān)，D錯(cuò)誤2D選向右為正方向，則A的動(dòng)量pAm·2v02mv0.B的動(dòng)量pB2mv0.碰前A、B的動(dòng)量之和為零，根據(jù)動(dòng)量守恒，碰后A、B的動(dòng)量之和也應(yīng)為零，可知四個(gè)選項(xiàng)中只有選項(xiàng)D符合題意3A由自由落體運(yùn)動(dòng)公式得人下降h距離時(shí)的速度為v，在t時(shí)間內(nèi)對(duì)人由動(dòng)量定理得(Fmgtmv，解得安全帶對(duì)人的平均作用力為Fmg，A項(xiàng)正確4BA先向左減速到零，再向右加速運(yùn)動(dòng)，在此期間，木板減速運(yùn)動(dòng)，最終它們保持相對(duì)靜止，設(shè)A減速到零時(shí)，木板的速度為v1，最終它們的共同速度為v2，取水平向右為正方向，則MvmvMv1，Mv1(Mmv2，可得v1 m/s，v22 m/s，所以在小木塊

14、A做加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間內(nèi)，木板速度大小應(yīng)大于2.0 m/s而小于 m/s，只有選項(xiàng)B正確5D結(jié)合題圖和電子躍遷時(shí)發(fā)出的光子的能量為：EEmEn可知，EcEaEb，能量差E3E2等于光子a的能量，能量差E2E1等于光子b的能量，能量差E3E1等于光子c的能量，則c對(duì)應(yīng)的能量最大，而a對(duì)應(yīng)的能量最小，因：E1<E2<E3，且En，則有(E3E2<(E2E1，故A、B錯(cuò)誤；又E，則c光的頻率最高，a光的波長(zhǎng)最長(zhǎng)，故C錯(cuò)誤，D正確6C7BD根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW0可知，最大初動(dòng)能與光的照射強(qiáng)度無(wú)關(guān)，與光的頻率有關(guān)，A錯(cuò)誤核子之間的核力是短程力，每個(gè)核子只跟鄰近的核子發(fā)生核力作用

15、，B正確原子核式結(jié)構(gòu)模型是由盧瑟福在粒子散射實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上提出的，C錯(cuò)誤太陽(yáng)內(nèi)部發(fā)生的核反應(yīng)是聚變反應(yīng)，屬于熱核反應(yīng)，D正確8AD普朗克在研究黑體輻射問(wèn)題時(shí)提出了能量子假說(shuō)，A正確只有當(dāng)入射光的頻率大于等于金屬的極限頻率時(shí)，才會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，B錯(cuò)誤比結(jié)合能(平均結(jié)合能越大，原子核結(jié)構(gòu)一定越穩(wěn)定，C錯(cuò)誤由于紫光的頻率大于綠光的頻率，故綠光照射某金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，若換成紫光來(lái)照射該金屬，也一定能發(fā)生光電效應(yīng)，D正確9AB10AD根據(jù)光電效應(yīng)方程可知，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，A正確電子的衍射說(shuō)明粒子的波動(dòng)性，證實(shí)了物質(zhì)波的存在，B錯(cuò)誤根據(jù)光電效應(yīng)方程EkmhW0，可知

16、光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，是線(xiàn)性關(guān)系，不是成正比，C錯(cuò)誤在康普頓效應(yīng)中，當(dāng)入射光子與晶體中的電子碰撞時(shí)，把一部分動(dòng)量轉(zhuǎn)移給電子，則動(dòng)量減小，根據(jù)，知波長(zhǎng)增大，D正確11ACD盧瑟福通過(guò)粒子散射實(shí)驗(yàn)建立了原子核式結(jié)構(gòu)模型，A正確衰變中產(chǎn)生的射線(xiàn)實(shí)際上是原子核中的中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子而發(fā)出的電子，B錯(cuò)誤愛(ài)因斯坦在對(duì)光電效應(yīng)的研究中，提出了光子說(shuō)，C正確對(duì)于任意一種金屬都存在一個(gè)極限頻率，入射光的頻率必須大于這個(gè)極限頻率，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)D正確12BC由題設(shè)條件，不能知道光電管陰極材料極限波長(zhǎng)的確切值，只能知道其極限波長(zhǎng)極0，換用的波長(zhǎng)1雖比0大，但因?yàn)闃O大小不確定，因而無(wú)法確定是否發(fā)生光電效

17、應(yīng)，故A錯(cuò)誤但若20，則一定能發(fā)生光電效應(yīng)，故B正確增大光強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)增多，光電流增大，故C正確光電管兩端電壓在原來(lái)情況下，光電流是否達(dá)到最大(飽和，題設(shè)條件并不清楚，因而增大電壓，光電流是否增大也不能確定，D錯(cuò)誤13ekeb解析光電效應(yīng)中，入射光子能量為h，克服逸出功W0后多余的能量轉(zhuǎn)換為電子的動(dòng)能，反向遏止電壓eUchW0，整理得Uc，斜率即k，所以普朗克常量hek，截距為b，即ebW0，所以逸出功W0eb.14(1接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源放開(kāi)滑塊1(20.6200.618(3紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔間有摩擦解析(1實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再放開(kāi)滑塊1.(2作用前滑塊1

18、的速度v1 m/s2 m/s，系統(tǒng)的總動(dòng)量為0.310 kg×2 m/s0.620 kg·m/s，兩滑塊相互作用后具有相同的速度v m/s1.2 m/s，系統(tǒng)的總動(dòng)量為(0.310 kg0.205 kg×1.2 m/s0.618 kg·m/s.(3存在誤差的主要原因是紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔間有摩擦15(1h(2eUhh解析(1金屬銫的逸出功Wh.(2根據(jù)光電效應(yīng)方程得，光電子逸出金屬的最大初動(dòng)能EkmhW，根據(jù)動(dòng)能定理得，eUEkEkm，解得最大動(dòng)能EkeUhh.16(1吸收能量1.2 MeV(21.8×106 m/s解析(1由mmNmHemOmp得：m0.001 29 u.所以這一核反應(yīng)是吸收能量的反應(yīng)吸收能量E|m|c20.001 29 uc21.2 MeV.(2由動(dòng)量守恒定律可得：mHev0mOv氧mpvp又v氧vp150，可解得：v氧1.8×106 m/s.17見(jiàn)解析解析(1小車(chē)與小球碰撞過(guò)程，根據(jù)動(dòng)量守恒定律有mv0Mvmv1解得v12 m/s，負(fù)號(hào)表示碰撞后小車(chē)向左運(yùn)動(dòng)(2當(dāng)彈簧被壓縮到最短時(shí)，設(shè)小車(chē)的速