高中物理人教版 (新课标)选修3第十七章 波粒二象性综合与测试课后复习题

 www.ks5u.com第十六、十七章综合能力测试题

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．如图所示，一个质量为0.18kg的垒球，以25m/s的水平速度飞向球棒，被球棒打击后反向水平飞回，速度大小变为45m/s，设球棒与垒球的作用时间为0.01s。下列说法正确的是(　　)

A．球棒对垒球的平均作用力大小为1260N

B．球棒对垒球的平均作用力大小为360N

C．球棒对垒球做的功为238.5J

D．球棒对垒球做的功为36J

答案：A

解析：设球棒对垒球的平均作用力为F，由动量定理得·t＝m(vt－v0)，取vt＝45m/s，则v0＝－25m/s，代入上式，得＝1260N，由动能定理得W＝mv－mv＝126J，选项A正确。

2．(南京市2015～2016学年高三模拟)近年来军事行动中，士兵都配带“红外夜视仪”，在夜间也能清楚地看清目标，主要是因为(　　)

A．“红外夜视仪”发射出强大的红外线，照射被视物体

B．一切物体均在不停地辐射红外线

C．一切高温物体均在不停地辐射红外线

D．“红外夜视仪”发射出X射线，被照射物体受到激发而发出红外线

答案：B

解析：一切物体都在不停地向外辐射红外线，不同物体辐射出来的红外线不同，采用“红外夜视仪”可以清楚地分辨出物体的形状、大小和位置，不受白天和夜晚的影响，即可确认出目标从而采取有效的行动。故只有B项正确。

3．A、B两物体发生正碰，碰撞前后物体A、B都在同一直线上运动，其位移—时间图象如图所示。由图可知，物体A、B的质量之比为(　　)

A．1∶1　　　　　　　 B．1∶2

C．1∶3　　　 D．3∶1

答案：C

解析：由题图象知：碰前vA＝4m/s，vB＝0。碰后vA′＝vB′＝1m/s，由动量守恒可知mAvA＋0＝mAvA′＋mBvB′，解得mB＝3mA，故选项C正确。

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．(河北衡水中学2015～2016学年高二下学期期中)如图所示，光滑水平面上有一矩形长木板，木板左端放一小物块，已知木板质量大于物块质量，t＝0时两者从图中位置以相同的水平速度v0向右运动，碰到右面的竖直挡板后木板以与原来等大反向的速度被反弹回来，运动过程中物块一直未离开木板，则关于物块运动的速度v随时间t变化的图象可能正确的是(　　)

答案：A

解析：木板碰到挡板前，物块与木板一直做匀速运动，速度为v0；木板碰到挡板后，物块向右做匀减速运动，速度减至零后向左做匀加速运动，木板向左做匀减速运动，最终两者速度相同，设为v。设木板的质量为M，物块的质量为m，取向左为正方向，则由动量守恒得：Mv0－mv0＝(M＋m)v，得v＝v0＜v0故A正确，B、C、D错误。故选A。

7．(山东威海市2015～2016学年高三模拟)下列四幅图所反映的物理过程中，系统动量守恒的是(　　)

答案：AC

解析：A中子弹和木块的系统在水平方向不受外力，竖直方向所受合力为零，系统动量守恒；B中在弹簧恢复原长过程中，系统在水平方向始终受墙的作用力，系统动量不守恒；C中木球与铁球的系统所受合外力为零，系统动量守恒；D中木块下滑过程中，斜面始终受挡板的作用力，系统动量不守恒。

8．(江苏徐州市2015～2016学年高二下学期期末)关于下列图象的描述和判断正确的是(　　)

A．图甲表示，电子束通过铝箔时的衍射图样证实了运动电子具有粒子性

B．图甲表示，电子束通过铝箔时的衍射图样证实了运动电子具有波动性

C．图乙表示，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都会减小

D．图乙表示，随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动

答案：BD

解析：干涉和衍射现象是波的基本特征，故A错B对；由图乙可看出随着温度升高，各种波长的辐射强度都会增大，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故C错D对。

9．(北京东城区2013～2014学年高二下学期期末)实验得到金属钙的光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图所示。下表中列出了几种金属的截止频率和逸出功，参照下表可以确定的是(　　)

A．如用金属钨做实验得到的Ekm－ν图线也是一条直线，其斜率比图中直线的斜率大

B．如用金属钠做实验得到的Ekm－ν图线也是一条直线，其斜率比图中直线的斜率大

C．如用金属钠做实验得到的Ekm－ν图线也是一条直线，设其延长线与纵轴交点的坐标为(0，－Ek2)，则Ek2<Ek1

D．如用金属钠做实验，当入射光的频率ν<ν1时，可能会有光电子逸出

答案：CD

解析：由光电效应方程Ekm＝hν－W可知Ekm－ν图线是直线，且斜率相同，A、B错，由表中所列的截止频率和逸出功数据可知C、D正确。

10．(广东省实验中学2014～2015学年高二下学期期中)A、B两球之间压缩一根轻弹簧，静置于光滑水平桌面上，A、B两球质量分别为2m和m。当用板挡住小球A而只释放B球时，B球被弹出落于距桌边水平距离为s的水平地面上，如图所示，问当用同样的程度压缩弹簧，取走A左边的挡板，将A、B同时释放，B球的落地点距桌边的水平距离不可能为(　　)

A．　　 B．s　　

C．　　 D．s

答案：ABD

解析：当用板挡住A球而只释放B球时，B球做平抛运动，设高度为h，则有vB＝＝s，所以弹簧的弹性势能为E＝mv＝，当用同样的程度压缩弹簧，取走A左边的挡板，将A、B同时释放，由动量守恒定律可得：0＝2mvA－mvB，所以vA∶vB＝1∶2，因此A球与B球获得的动能之比EkA∶EkB＝1∶2，所以B球获得动能

为：Ek＝，那么B球抛出初速度为vB＝，则平抛后落地水平位移为x＝·＝。

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)(湖北省部分重点中学2015～2016学年高二下学期期中)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

解析：该实验的原理为m1v0＝(m1＋m2)v，两个物体最终粘在一起，一起运动，通过光电门可以测量速度的大小，所以应选择的器材为A、B、C。因为m1应该是先运动的滑块，不是静止的滑块，所以对应的器材是B。

12．(6分)(江西九江一中2015～2016学年高二下学期期中)从1907年起，美国物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量．他通过如图1所示的实验装置测量某金属的遏止电压Uc与入射光频率ν，作出Uc－ν的图象(图2)，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射测出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。求：

(1)普朗克常量h＝________。

(2)该金属的截止频率ν0＝________。

(已知量：频率ν1、ν2，遏止电压Uc1、Uc2及电子的电荷量e)。

答案：(1)　(2)

解析：根据爱因斯坦光电效应方程：

Ek＝hν－W0

动能定理：eUc＝Ek得：

Uc＝ν－v0，

结合图象知：k＝＝＝；

解得，普朗克常量：h＝，

截止频率：ν0＝。

13．(7分)(江苏启东中学2015～2016学年高二下学期检测)某同学设计了一个用打点计时器验证动量守恒定律的实验：将打点计时器固定在光滑的长木板的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车A的后面。让小车A运动，小车B静止。在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，如图1，碰撞时撞针插入橡皮泥把两小车粘合成一体。他在安装好实验装置后，先接通电源然后轻推小车A，使A获得一定的速度，电磁打点计时器在纸带上打下一系列的点，已知电源频率为50Hz。

(1)实验中打出的纸带如图2所示，并测得各计数点间距标在图上，则应选________段计算A的碰前速度；应选________段计算A和B碰后的共同速度(选填：“BC”、“CD”或“DE”)。

(2)已测得小车A的质量m1＝0.20kg，小车B的质量m2＝0.10kg，由以上测量结果可得：碰前总动量＝________kg·m/s；碰后总动量＝________kg·m/s。(计算结果保留两位有效数字)

(3)由以上实验结果，可知在误差允许的范围内，AB碰撞过程中动量________。(填“守恒”或“不守恒”)

答案：(1)BC　DE　(2)0.21　0.20　(3)守恒

解析：(1)A与B碰后粘在一起，速度减小，相等时间内的间隔减小，可知通过BC段来计算A的碰前速度，通过DE段计算A和B碰后的共同速度。

(2)A碰前的速度：v1＝＝m/s＝1.05m/s

碰后共同速度：v2＝＝m/s＝0.68m/s

碰前总动量：p1＝m1v1＝0.2×1.05＝0.21kg·m/s

碰后的总动量：

p2＝(m1＋m2)v2＝0.3×0.68＝0.20kg·m/s

可知在误差允许范围内，AB碰撞过程中，系统动量守恒。

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)(湖北武钢三中、武汉三中、省实验中学2015～2016学年高二下学期联考)如图所示，足够长的木板A和物块C置于同一光滑水平轨道上，物块B置于A的左端，A、B、C的质量分别为m、2m和4m，已知A、B一起以v0的速度向右运动，滑块C向左运动，A、C碰后连成一体，最终A、B、C都静止，求：

(1)C与A碰撞前的速度大小；

(2)A、B间由于摩擦产生的热量。

答案：(1)v0　(2)mv

解析：取向右为正方向。

(1)对三个物体组成的系统，根据动量守恒定律得：

(m＋2m)v0－4mvc＝0解得，C与A碰撞前的速度大小vc＝v0

(2)A、C碰后连成一体，设速度为v共。

根据动量守恒定律得

mv0－4mvc＝(m＋4m)v共；解得v共＝－v0

根据能量守恒定律得：

摩擦生热Q＝(m＋4m)v＋·2mv－0

解得 Q＝mv

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)(河北衡水中学2015～2016学年高二下学期期中)如图所示，光滑水平面上依次放置两个质量均为m的小物块A和C以及光滑曲面B，B的质量为M＝3m，B的曲面下端与水平面相切，且B足够高。现让小物块C以水平速度v0向右运动，与A发生弹性碰撞，碰撞后小物块A又滑上B。求物块A在B上能够达到的最大高度。

答案：

解析：C、A组成的系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：mv0＝mvC＋mvA，由能量守恒定律得：mv＝mv＋mv，

解得：vC＝0，vA＝v0，

A、B系统在水平方向动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：mvA＝(m＋M)v，

系统机械能守恒，由机械能守恒定律得：

mv＝mgh＋(m＋M)v2，

解得：h＝。