2025高中物理人教版选修3-5教学资源包（名师同步导学）模块综合检测卷含答案

2025高中物理人教版选修3-5教学资源包（名师同步导学）模块综合检测卷(时间：90分钟满分：100分)一、单选题(本题共8小题，每小题3分，共24分)1．如图所示为卢瑟福α粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察α粒子在各个角度的散射情况．下列说法中正确的是()A．在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多B．在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光C．卢瑟福选用不同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似D．α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金箔原子后产生的反弹解析：选Cα粒子散射实验现象：绝大多数α粒子沿原方向前进，少数α粒子有大角度偏转，所以A处观察到屏上的闪光次数多，B处观察到屏上的闪光次数少，所以选项A、B错误；α粒子发生散射的主要原因是受到原子核库仑斥力的作用，所以选项D错误．2．如图所示是氢原子的能级图，大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时，一共可以辐射出6种不同频率的光子，其中巴耳末系是指氢原子由高能级向n＝2能级跃迁时释放的光子，则()A．6种光子中有3种属于巴耳末系B．6种光子中频率最小的是n＝2激发态跃迁到基态时产生的C．从n＝2能级跃迁到基态所释放的光子频率大于从基态跃迁到n＝2能级所吸收的光子频率D．使n＝4能级的氢原子电离至少要0.85eV的能量解析：选D巴耳末系是指氢原子由高能级向n＝2能级跃迁时释放的光子，6种光子中从n＝4→2与n＝3→2的属于巴耳末系，即2种，故A错误；6种光子中，n＝4能级跃迁到n＝3能级释放的光子能量最小，频率最小，故B错误；根据玻尔理论可知，从n＝2能级跃迁到基态所释放的光子频率等于从基态跃迁到n＝2能级所吸收的光子频率，故C错误；n＝4能级的氢原子具有的能量为－0.85eV，故要使其发生电离，至少需要0.85eV的能量，故D正确．3．如图所示，用轻弹簧相连的物块A和B放在光滑的水平面上，物块A紧靠竖直墙壁，一颗子弹沿水平方向射入物块B后留在其中(子弹打击的时间极短)，关于由子弹、弹簧和A、B所组成的系统，下列说法正确的是()A．子弹射入物块B的过程中，系统的机械能、动量均不守恒B．物块B带着子弹向左运动，直到弹簧压缩量达最大过程中，系统的机械能和动量都不守恒C．弹簧推着物块B向右运动，直到弹簧恢复原长的过程中，系统的机械能和动量都守恒D．物块A离开竖直墙壁后，直到弹簧伸长量达最大的过程中，系统的机械能和动量都守恒解析：选D子弹射入物块B的过程中，由于时间极短，且内力远大于外力，子弹、弹簧和A、B所组成的系统动量守恒；在此过程中，子弹的动能有一部分转化为系统的内能，系统的机械能减小，故A错误；物块B带着子弹向左运动，直到弹簧压缩量达最大过程中，系统受到墙壁的作用力，外力之和不为零，系统动量不守恒；在此过程中，只有弹簧的弹力做功，系统的机械能守恒，故B错误；弹簧推着物块B向右运动，直到弹簧恢复原长的过程中，系统受到墙壁的作用力，外力之和不为零，系统动量不守恒；在此过程中，只有弹簧的弹力做功，系统的机械能守恒，故C错误；物块A离开竖直墙壁后，直到弹簧伸长量达最大的过程中，系统所受的外力之和为零，系统动量守恒；在此过程中，只有弹簧的弹力做功，系统的机械能守恒，故D正确．4．下列与α粒子相关的说法中正确的是()A．天然放射现象中产生的α射线速度与光速差不多，穿透能力强B.eq\o\al(238,92)U(铀238)核放出一个α粒子后就变为eq\o\al(234,90)Th(钍234)C．高速α粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，核反应方程为eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(16,8)O＋eq\o\al(1,0)nD．丹麦物理学家玻尔进行了α粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型解析：选B天然放射性现象中产生的α射线速度约为光速的eq\f(1,10)，穿透能力不强，故A错误；根据质量数和电荷数守恒可知，eq\o\al(238,92)U(铀238)核放出一个α粒子后就变为eq\o\al(234,90)Th(钍234)，故B正确；高速α粒子轰击氮核可从氮核中打出质子，核反应方程为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错误；卢瑟福进行了α粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型，故D错误．5．静止的eq\o\al(238,92)Pu发生核反应，核反应方程为eq\o\al(238,92)Pu→X＋eq\o\al(4,2)He＋γ，质量亏损为Δm，eq\o\al(4,2)He的速度为v.下列说法正确的是()A．元素X中有90个中子 B．γ光子的能量为Δmc2C．X的速度大小为eq\f(2,117)v D．该核反应属于裂变反应解析：选C根据质量数守恒可知，X的质量数：m＝238－4＝234，电荷数：z＝92－2＝90，所以元素X的中子数：n＝234－90＝144个，故A错误；静止的eq\o\al(238,92)Pu发生核反应后，产生的能量转化为新核、α粒子的动能以及γ光子的能量，所以γ光子的能量值小于Δmc2，故B错误；γ光子的动量较小，所以新核X与α粒子的动量近似守恒，设每一个核子的质量为m0，选取α粒子运动的方向为正方向，则根据动量守恒可得：234m0·vX＋4m0v＝0，所以vX＝－eq\f(2,117)v，负号表示方向与α粒子运动的方向相反，故C正确；该核反应中，有α粒子生成，所以属于α衰变，故D错误．6．图示为氢原子的能级示意图，关于氢原子跃迁，下列说法正确的是()A．一群处于n＝5激发态的氢原子，向低能级跃迁时可以发出10种不同频率的光B．一个处于n＝4激发态的氢原子，向低能级跃迁时可以发出6种不同频率的光C．用12eV的光子照射处于基态的氢原子时，电子可以跃迁到n＝2能级D．氢原子中的电子从高能级向低能级跃迁时动能增大，氢原子的电势能增大解析：选A根据Ceq\o\al(2,5)＝10知，一群处于n＝5激发态的氢原子，向低能级跃迁时，可以放出10种不同频率的光子，故A正确；一个处于n＝4激发态的氢原子，向低能级跃迁时，最多放出3种不同频率的光子，故B错误；用12eV的光子照射处于基态的氢原子时，该光子能量不能被吸收发生跃迁，故C错误；氢原子中的电子从高能级到低能级跃迁时，原子能量减小，根据keq\f(e2,r2)＝meq\f(v2,r)得，电子动能增大，则氢原子的电势能减小，故D错误．7．蹦床是一项运动员利用从蹦床反弹中表现杂技技巧的竞技运动，一质量为50kg的运动员从1.8m高处自由下落到蹦床上，若从运动员接触蹦床到运动员陷至最低点经历了0.4s，则这段时间内蹦床对运动员的平均弹力大小为(取g＝10m/s2，不计空气阻力)()A．500N B．750NC．875N D．1250N解析：选D设运动员的质量为m，他刚落到蹦床瞬间的速度为v，运动员自由下落的过程，只受重力作用，故机械能守恒，即mgh＝eq\f(1,2)mv2解得v＝eq\r(2gh)＝6m/s选取小球接触蹦床的过程为研究过程，取向上为正方向．设蹦床对运动员的平均作用力为F，则F－mg＝eq\f(0－mv,Δt)得F＝eq\f(－mv,Δt)＋mg＝eq\f(－50×－6,0.4)＋500＝1250N，则D正确，A、B、C错误．8．A、B两球之间压缩一根轻弹簧，静置于光滑水平桌面上．已知A、B两球质量分别为2m和m.当用板挡住A球而只释放B球时，B球被弹出落于距桌边水平距离为x的水平地面上，如图所示，若把弹簧压缩到相同程度，取走A左边的挡板，将A、B同时释放，B球的落地点距离桌边的水平距离为()A.eq\f(x,3) B.eq\r(3)xC．x D.eq\f(\r(6),3)x解析：选D当用板挡住小球A而只释放B球时，根据能量守恒有：Ep＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，根据平抛运动规律有：x＝v0t.若把弹簧压缩到同样的程度，取走A左边的挡板，将A、B同时释放，设A、B的速度分别为vA和vB，则根据动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球前后两次做平抛运动的时间相同，故B球第二次的落地点距离桌边的水平距离为x′＝eq\f(\r(6),3)x，D选项正确．二、多选题(本题共7小题，每小题3分，共21分．全选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)9．(2019·南京月考)下列说法中正确的是()A．图甲中正确反映了黑体辐射电磁波的强度按波长的分布与黑体的温度的关系B．图乙的放射性同位素应选择衰变时放出α粒子的同位素C．图丙中A、B两球质量相等，当A以速度v与静止的B发生正碰后，B的速度未必是vD．图丁中电子束通过铝箔产生的衍射图样，证实了物质波的存在解析：选CD黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，温度升高时，黑体辐射强度的极大值向波长减小的方向移动，A选项错误；α射线的穿透能力很弱，一张薄纸就能挡住它，B选项错误；图丙中A、B两球质量相等，当A以速度v与静止的B发生正碰后，满足动量守恒定律，如果发生弹性碰撞，则碰后B的速度是v，C选项正确；根据电子束通过铝箔后的衍射图样，说明电子具有波动性，证实了物质波的存在，D选项正确．10．关于α粒子散射实验的下述说法中正确的是()A．在实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来方向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过90°，有的甚至被弹回接近180°B．使α粒子发生明显偏转的力是来自带正电的核及核外电子，当α粒子接近核时是核的推斥力使α粒子发生明显偏转，当α粒子接近电子时，是电子的吸引力使之发生明显偏转C．实验表明原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分D．实验表明原子中心的核带有原子的全部正电及几乎全部质量解析：选ACDα粒子散射实验的内容是：绝大多数α粒子几乎不发生偏转；少数α粒子发生了较大的角度偏转；极少数α粒子发生了大角度偏转(偏转角度超过90°，有的甚至几乎达到180°，被反弹回来)，故A正确；造成α粒子散射角度大的原因是受到的原子核的斥力比较大，故B错误；从绝大多数α粒子几乎不发生偏转，可以推测使粒子受到排斥力的核体积极小，故C正确；实验表明原子中心的核带有原子的全部正电，和几乎全部质量，故D正确．11．根据《中国广播电视报》报道，在暑天就诊的小病人，低锌发病率高达60%以上．由于锌对人体代谢起着重要作用，因此儿童生长发育时期测量体内含锌量已成为体格检查的重要内容之一，也引起了我国科技工作者的高度重视．其中比较简单的一种检测方法是取儿童的头发约50g，放在核反应堆中经中子轰击后，头发中的锌元素与中子反应生成具有放射性的同位素锌，其核反应方程式为eq\o\al(64,30)Zn＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(65,30)Zn.eq\o\al(65,30)Zn衰变放射出能量为1115eV的γ射线，通过测定γ射线的强度可以计算出头发中锌的含量．关于以上叙述，下列说法正确的是()A.eq\o\al(64,30)Zn和eq\o\al(65,30)Zn具有相同的核子数 B.eq\o\al(64,30)Zn和eq\o\al(65,30)Zn具有相同的质子数 C．放出的γ射线通过磁场一定不偏转 D．γ射线在真空中传播的速度是3.0×108m/s解析：选BCD核子数等于质量数，eq\o\al(64,30)Zn和eq\o\al(65,30)Zn具有相同的质子数，不同的核子数，故A错误，B正确；γ射线不带电，在磁场中不发生偏转，故C正确；γ射线在真空中传播的速度等于光速，为3.0×108m/s，故D正确．12．如图甲所示，光滑水平面上有P、Q两物块，它们在t＝4s时发生碰撞，图乙是两者的位移图象，已知物块P的质量为mP＝1kg，由此可知()A．碰撞前P的动量为16kg·m/sB．两物块的碰撞为完全非弹性碰撞C．物块Q的质量为4kgD．两物块碰撞过程中P对Q作用力的冲量是3N·s解析：选BD根据位移图象可知，碰撞前P的速度v0＝4m/s，碰撞前P的动量为p0＝mPv0＝4kg·m/s，选项A错误；根据位移图象，碰撞后二者速度相同，说明碰撞为完全非弹性碰撞，选项B正确；碰撞后，二者的共同速度v＝1m/s，由动量守恒定律，mPv0＝(mP＋mQ)v，解得mQ＝3kg，选项C错误；由动量定理，两物块碰撞过程中P对Q作用力的冲量是I＝ΔpQ＝mQv＝3N·s，选项D正确．13．滑块甲的质量为0.8kg，以大小为5.0m/s的速度向右运动时，与另一质量为1.0kg、以大小为3.0m/s的速度迎面而来的滑块乙相撞，碰撞后滑块甲恰好静止，假设碰撞时间极短，以向右为正方向，下列说法正确的是()A．碰后乙的速度大小为2m/sB．碰撞过程中甲受到的乙的作用力的冲量大小为4.0N·sC．碰撞过程中乙动量的变化量为2.0kg·m/sD．碰撞过程中系统损失的机械能为14J解析：选BD由动量守恒定律得m甲v甲－m乙v乙＝m乙v乙′，代入数据解得v乙′＝1.0m/s，选项A错误；碰撞过程中甲动量的变化量为Δp甲＝0－m甲Δv甲＝－4.0kg·m/s，由动量定理可得甲滑块受到的乙的作用力的冲量为I＝Δp甲＝－4.0N·s，选项B正确；碰撞过程中乙动量的变化量为Δp乙＝m乙v乙′－(－m乙v乙)＝4.0kg·m/s，选项C错误；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，代入数据解得ΔE＝14J，选项D正确．14．太阳内部不断进行着各种核聚变反应，其中一种为eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n，氘核的质量为m1，氚核的质量为m2，氦核的质量为m3，中子的质量为m4，核反应中发射一种γ光子，该γ光子照射到逸出功为W0的金属上打出的最大初动能的光电子速度为v，已知光电子的质量为m，光速为c，普朗克常量为h，则()A．聚变反应释放的核能为(m1＋m2－m3－m4)cB．γ光子来源于原子核外电子的能级跃迁C．光电子的德布罗意波长为eq\f(h,mv)D．γ光子的频率为eq\f(mv2＋2W0,2h)解析：选CD核反应过程中质量亏损为Δm＝m1＋m2－m3－m4，由爱因斯坦的质能方程可知，核反应释放的能量为E＝Δmc2＝(m1＋m2－m3－m4)c2，故A错误；核反应释放能量，γ光子的能量就是来源于核反应释放的能量，故B错误；光电子的德布罗意波波长为λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,mv)，故C正确；根据光电效应方程可知，光电子的最大初动能为eq\f(1,2)mv2＝hν－W0，所以光子的频率为ν＝eq\f(mv2＋2W0,2h)，故D正确．15．(2018·河北衡水中学期末)如图所示，竖直平面内的光滑水平轨道的左边与墙壁对接，右边与一个足够高的四分之一光滑圆弧轨道平滑相连，木块A、B静置于光滑水平轨道上，A、B的质量分别为1.5kg和0.5kg.现让A以6m/s的速度水平向左运动，之后与墙壁碰撞，碰撞的时间为0.3s，碰后的速度大小变为4m/s，当A与B碰撞后立即粘在一起运动，g取10m/s2，则()A．A与墙壁碰撞的过程中，墙壁对A的平均作用力的大小为10NB．A与B碰撞的过程中损失的机械能为3JC．A、B碰撞后的速度大小为3m/sD．A、B滑上圆弧轨道的最大高度为0.45m解析：选BCD设水平向右为正方向，当A与墙壁碰撞时，由动量定理有Ft＝mAv1′－mA·(－v1)，得墙壁对A的平均作用力F＝eq\f(mAv1′＋v1,t)＝50N，故A错误；设A、B碰撞后的共同速度为v，由动量守恒定律有mAv1′＝(mA＋mB)v，得v＝3m/s，故C正确；A、B碰撞后动能减小，ΔE机＝eq\f(1,2)mAv1′2－eq\f(1,2)(mA＋mB)v2＝3J，故B正确；A、B在光滑圆形轨道上滑动时，只有重力做功，其机械能守恒，由机械能守恒定律有(mA＋mB)gh＝eq\f(1,2)(mA＋mB)v2，代入数据解得h＝0.45m，故D正确．三、非选择题(本题共5小题，共55分)16．(6分)验证“碰撞中动量守恒”的实验装置如图所示，A和B是质量分别为m1和m2的两个小球．(1)现有下列器材，为了完成本实验，哪些是必需的？将这些器材前面的序号字母填在横线上________．A．刻度尺 B．秒表C．天平 D．圆规(2)如图所示，M、N和P为验证动量守恒定律实验中小球的落点，如果碰撞中动量守恒，则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)在该实验中需要测量小球的质量以及小球的水平位移，需要的测量仪器是天平、刻度尺．为了准确找出落点需要用到圆规，故选ACD.(2)放上被碰小球后，小球a、b的落地点依次是图中水平面上的M点和N点．碰撞过程中，如果水平方向动量守恒，由动量守恒定律得：m1v1＝m1v1′＋m2v2小球做平抛运动时抛出点的高度相等，它们在空中的运动时间t相等，两边同时乘以时间t，m1v1t＝m1v1′t＋m2v2t得：m1OP＝m1OM＋m2O′N变形可得：eq\f(m1,m2)＝eq\f(O′N,MP).答案：(1)ACD(2)A17．(9分)某同学设计了一个用打点计时器“探究碰撞中的不变量”的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，在小车A后连着纸带，推动小车A使之做匀速运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动，他设计的具体装置如图甲所示．(1)长木板右端下面垫放一小木片的目的是________________．(2)若已获得的打点纸带如图乙所示，A为运动的起点，各计数点间距分别记为AB、BC、CD和DE，用天平测得A、B两车的质量分别为mA、mB，则需验证的表达式为____________．解析：(1)长木板右端下面垫放一小木片是为了平衡摩擦力，让小车的重力沿斜面向下的分力平衡小车与木板间的摩擦力．(2)由于碰撞之后A、B两车共同匀速运动的速度小于碰撞之前A车独自运动的速度，故AC段对应碰撞之前，DE段对应碰撞之后；推动小车由静止开始运动，故小车有个加速过程，在加速完毕以后至碰撞前做匀速直线运动，即在相同的时间内通过的位移相同，由题图可知BC段为匀速运动的阶段，故选BC段计算碰前的速度；碰撞过程是一个变速运动的过程，而A车和B车碰后共同运动时做匀速直线运动，故在相同的时间内通过相同的位移，则应选DE段来计算碰后A、B两车共同的速度；碰前系统的动量即A车的动量，p1＝mAvA＝mAeq\f(BC,3T)碰后系统的总动量p2＝(mA＋mB)v共＝(mA＋mB)eq\f(DE,3T)所以需验证的表达式为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，铝的逸出功W＝6.72×10－19J，现用波长λ＝150nm的光照射铝的表面(结果保留3位有效数字)．(1)求光电子的最大初动能；(2)若射出的一个具有最大初动能的光电子正对一个原来静止的电子运动，求在此运动过程中两电子电势能增加的最大值(电子所受的重力不计)．解析：(1)根据爱因斯坦光电效应方程可知，Ekm＝hν－W0光子的频率与波长的关系为ν＝eq\f(c,λ)联立代入数据解得Ek＝6.54×10－19J.(2)根据能量守恒定律可知，两电子增加的电势能来自系统损失的动能．当两电子的速度相等时，发生完全非弹性碰撞，动能损失最大，两电子获得的电势能最大．选取光电子运动的方向为正方向，由动量守恒定律得，mv0＝2mv损失的动能ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)(2m)v2＝3.27×10－19J.电势能增加的最大值为3.27×10－19J.答案：(1)6.54×10－19J(2)3.27×10－19J19.(14分)平板车停在水平光滑的轨道上，平板车上有一人从固定在车上的货箱边缘沿水平方向顺着轨道方向跳出，落在平板车上的A点，距货箱水平距离为l＝4m，如图所示．人的质量为m，车连同货箱的质量为M＝4m，货箱高度为h＝1.25m．求车在人跳出后到落到平板车上之前的反冲速度为多大．解析：人从货箱边跳离的过程，系统(人、车和货箱)水平方向动量守恒，设人的水平速度是v1，车的反冲速度是v2，取向右为正方向，则mv1－Mv2＝0，解得v2＝eq\f(1,4)v1，人跳离货箱后做平抛运动，车以v2做匀速运动，运动时间为t＝eq\r(\f(2h,g))＝eq\r(\f(2×1.25,10))s＝0.5s.在这段时间内人的水平位移s1和车的位移s2分别为s1＝v1t，s2＝v2t，由图可知，s1＋s2＝l即v1t＋v2t＝l，则v2＝eq\f(l,5t)＝eq\f(4,5×0.5)m/s＝1.6m/s.答案：1.6m/s20.(14分)如图所示，质量均为M的木块A、B并排放在光滑水平面上，A上固定一根轻质细杆，轻杆上端的小钉(质量不计)O上系一长度为L的细线，细线的另一端系一质量为m的小球C，现将C球的细线拉至水平，由静止释放，求：(1)两木块刚分离时，A、B、C速度各为多大？(2)两木块分离后，悬挂小球的细线与竖直方向的最大夹角为多少？解析：(1)A、B、C三者组成的系统满足水平方向动量守恒和机槭能守恒，选取最低点Ep＝0，C球到达最低点时A、B共同速度为vA，C速度为vC，规定向左为正方向，水平方向根据动量守恒定律可得0＝mvC－2MvA根据机械能守恒可得mgL＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C)＋eq\f(1,2)×2Mveq\o\al(2,A)联立解得vC＝2eq\r(\f(MgL,2M＋m))，vA＝eq\f(m,M)eq\r(\f(MgL,2M＋m)).(2)从C球在最低点开始，C与A组成一个系统满足动量守恒和机械能守恒，设摆到最高处为hx，此时，A、C共同速度为v′；选A、C为研究对象，由水平方向动量守恒有mvC－MvA＝(m＋M)v′由机械能守恒，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的速度为eq\f(m,M)eq\r(\f(MgL,2M＋m))C的速度为2eq\r(\f(MgL,2M＋m))arccoseq\f(m,2m＋M)章末质量检测卷(二)第十七章波粒二象性(时间：90分钟满分：100分)一、单选题(本题共8小题，每小题3分，共24分)1．一个沿着一定方向运动的光子和一个原来静止的自由电子相互碰撞，碰撞之后电子向某一方向运动，而光子沿着另一方向散射出去．则这个散射光子跟原来入射时相比()A．散射光子的能量减少B．光子的能量增加，频率也增大C．速度减小D．波长减小解析：选A根据能量守恒，光子与自由电子碰撞后能量将减少，有一部分能量传递给了电子，根据E＝hν可知，光子能量减小，则ν减小，故A正确，B错误；光子在真中速度不变，故C错误；而c＝λν，ν减小，故λ增大，故D错误．2．近年来，数码相机几乎家喻户晓，用来衡量数码相机性能的一个非常重要的指标就是像素，像素可理解为光子打在光屏上的一个亮点，现知300万像素的数码相机拍出的照片比30万像素的数码相机拍出的等大的照片清晰得多，其原因可以理解为()A．大量光子表现光具有粒子性B．光的波动性是大量光子之间的相互作用引起的C．光是一种粒子，它和物质的作用是一份一份的D．光具有波粒二象性，大量光子表现出光的波动性解析：选D光具有波粒二象性，大量光子表现出光的波动性，故A错误；光的波粒二象性是光的内在属性，即使是单个光子也有波动性，跟光子的数量和光子之间是否有相互作用无关，故B错误；光是一种粒子，它和物质的作用是“一份一份”进行的，用很弱的光做双缝干涉实验时的照片上的白点就是光子落在胶片上的痕迹，清楚的显示了光的粒子性，但数码相机拍出的照片不是白点，所以不是因为此原因，故C错误；由题意知像素越高形成照片的光子数越多，表现出的波动性越强，照片越清晰，故D正确．3．在绿色植物的光合作用中，每放出1个氧分子要吸收8个波长为6.88×10－7m的光量子，每放出1mol的氧气，同时植物储存469kJ的能量，绿色植物能量转换率为(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s)()A．9% B．34%C．56% D．79%解析：选B植物储存的能量与它储存这些能量所需要吸收的总光能的比值就是绿色植物的能量转换效率．现已知每放出1mol氧气储存469kJ的能量，只要再求出所需的光能就行．设阿伏加德罗常数为NA，因每放出一个氧分子需要吸收8个光量子，故每放出1mol的氧气需要吸收的光量子数为8NA.其总能量为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.绿色植物的能量转化效率为η＝eq\f(469×103,1.392×106)×100%≈34%.4．用某单色光照射金属表面，金属表面有光电子飞出．若改变照射光的频率或改变照射光的强度，下列说法正确的是()A．若仅减小频率，可能不再有光电子飞出B．若仅增大频率，光电子数目会随之增加C．若仅减小强度，光电子飞出的时间可能会变短D．若仅减小强度，则不再有光电子飞出解析：选A根据光电效应原理可知，减小入射光的频率，可能不能发生光电效应，不再有光电子飞出，故A选项正确；发生光电效应的前提下，增大入射光的强度，光电子的数目增加，故B选项错误；减小入射光的强度，光电子的数目减少，飞出的时间不变，但仍有光电子飞出，故C、D选项错误．5．在光电效应实验中，分别用波长为λa、λb的单色光a、b照射到同种金属上产生光电效应，测得相应的遏止电压Ua＞Ub，下列说法正确的是()A．一定有λa＞λb B．光电子的最大初动能一定有Eka＞Ekb C．可以通过增加b的光照强度来使遏止电压相等 D．若用a光去照射另一种金属能产生光电效应，则用b光照射也一定能使该金属产生光电效应解析：选B根据光电效应方程可知，eUc＝Ek＝hν－W，同种金属逸出功相同，遏止电压大的，入射光的频率大，波长短，故a光的频率大，波长短，故A错误；遏止电压大的，光电子的最大初动能大，故Eka＞Ekb，故B正确；遏止电压与入射光的强度无关，故C错误；a光的频率大，用a光去照射另一种金属能产生光电效应，则用b光照射不一定能使该金属产生光电效应，故D错误．6．某种单色光的频率为ν，用它照射某种金属时，在逸出的光电子中动能最大值为Ek，则这种金属的逸出功和极限频率分别是()A．hν－Ek，ν－eq\f(Ek,h) B．Ek－hν，ν＋eq\f(Ek,h)C．hν＋Ek，ν－eq\f(h,Ek) D．Ek＋hν，ν＋eq\f(h,Ek)解析：选A根据光电效应方程Ek＝hν－W＝hν－hν0得，这种金属的逸出功W＝hν－Ek；且W＝hν0，因此极限频率ν0＝eq\f(W,h)＝ν－eq\f(Ek,h)，故A正确，B、C、D错误．7．现有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa∶λb∶λc＝1∶2∶3.当用a光束照射某种金属板时能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为3Ek，若改用b光束照射该金属板，飞出的光电子最大动能为Ek，当改用c光束照射该金属板时()A．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为EkB．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为eq\f(Ek,3)C．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为eq\f(Ek,2)D．由于c光束光子能量较小，该金属板不会发生光电效应解析：选Ba、b、c三束单色光，其波长关系为λa∶λb∶λc＝1∶2∶3，因为光子频率ν＝eq\f(c,λ)，知光子频率之比为6∶3∶2.设a光的频率为6ν，根据光电效应方程Ekm＝hν－W0得3Ek＝h·6ν－W0，Ek＝h·3ν－W0.联立两式解得逸出功W0＝eq\f(3,2)hν，Ek＝eq\f(3,2)hνc光的光子频率为2ν>eq\f(W0,h)，能发生光电效应．最大初动能Ekm′＝h·2ν－W0＝eq\f(1,2)hν＝eq\f(1,3)Ek，故B正确，A、C、D错误．8．有人设想在遥远的宇宙探测时，给探测器安上反射率极高(可认为100%)的薄膜，并让它正对太阳，用光压为动力推动探测器加速．已知某探测器在轨道上运行，阳光恰好垂直照射在薄膜上，膜面积为S，每秒每平方米面积获得的太阳光能为E，若探测器总质量为M，光速为c，则探测器获得的加速度大小的表达式是eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(光子动量为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：选A设光反射时对薄膜表面产生的压力为F，每平方米薄膜每秒内有n个光子被反射，则有nheq\f(c,λ)＝E，由动量定理得Ft＝2NP＝2Neq\f(h,λ)，其中N＝nst，以探测器为研究对象，根据牛顿第二定律有F＝Ma，由以上各式可得a＝eq\f(p压S,M)＝eq\f(2ES,cM)，故A正确，B、C、D错误．二、多选题(本题共7小题，每小题3分，共21分．全选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)9．1900年，普朗克在研究黑体辐射时，认为其辐射的能量是不连续的，而是一份一份的，由此引入了一个常量h(普朗克常量)，普朗克常量的引入开创了量子论．物理学家金斯曾说过这样一句话：“虽然h的数值很小，但是我们应当承认，它是关系到保证宇宙存在的，如果说h严格等于0，那么宇宙的物质，宇宙的物质能量，将在十亿万分之一秒的时间内全部变为辐射．”关于h的单位，用国际单位制中的基本单位表示，正确的是()A．J·s B．J/sC．kg·m2/s D．kg·m2·s3解析：选AC国际单位制规定了七个基本物理量，它们在国际单位制中的单位称为基本单位，物理量之间的关系式推导出来的物理量的单位叫做导出单位，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的单位是kg·m2·s－1或J·s，A、C选项正确，B、D选项错误．10．如图所示是一个粒子源，产生某种粒子，在其正前方安装只有两条狭缝的挡板，粒子穿过狭缝打在前方的荧光屏上使荧光屏发光，那么()A．有多条明暗相间的条纹B．每个光子到达屏上的位置都是一定的C．光子到达明条纹处的概率较大D．光子到达暗条纹处的概率较小，但也有可能到达解析：选ACD由于粒子源产生的粒子是微观粒子，它的运动受波动规律支配，对大量粒子运动到达屏上某点的概率，可以用波的特征进行描述，即产生双缝干涉，在屏上将看到干涉条纹，所以选项A、C、D正确．11．根据不确定性关系ΔxΔp≥eq\f(h,4π)，判断下列说法正确的是()A．采取办法提高测量Δx精度时，Δp的精度下降B．采取办法提高测量Δx精度时，Δp的精度上升C．Δx与Δp测量精度与测量仪器及测量方法是否完备有关D．Δx与Δp测量精度与测量仪器及测量方法是否完备无关解析：选AD不确定性原理表明，粒子的位置与动量不可同时被确定，位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式：ΔxΔp≥eq\f(h,4π)，由公式可知，采取办法提高测量Δx精度时，Δp的精度下降，故A正确，B错误；由公式ΔxΔp≥eq\f(h,4π)可得，Δx与Δp测量精度与测量仪器及测量方法是否完备无关，故C错误，D正确．12．关于物质波，下列说法不正确的是()A．所有物体不论其是否运动，都有对应的物质波B．任何一个运动着的物体都有一种波和它对应，这就是物质波C．运动的电场、磁场没有相对应的物质波D．只有运动着的微观粒子才有物质波，对于宏观物体，不论其是否运动，都没有相对应的物质波解析：选ACD任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应，即物质波，物质波有两类：实物和场，所以B正确．13．下列说法中正确的是()A．随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都会增加；另一方面辐射强度的极大值向波长较短的方向移动B．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此，光子散射后波长变短C．根据海森伯提出的不确定性关系可知，不可能同时准确地测定微观粒子的位置和动量D．物质波和光波都是概率波解析：选ACD根据黑体辐射规律可知，温度越高，波长越短，辐射强度越强，同时辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故A选项正确；根据康普顿效应可知，入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，光子的动量变小，根据德布罗意波长公式λ＝eq\f(h,p)可知，光子散射后波长变长，故B选项错误；不确定性关系的含义是微观粒子的位置和动量不可能同时准确地测定，故C选项正确；物质波和光波都是概率波，具有概率性，故D选项正确．14．如图所示是研究光电效应的电路，阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K在受到光照时能够发射光电子，阳极A吸收阴极K发出的光电子，在电路中形成光电流．如果用单色光a照射阴极K，电流表的指针发生偏转，用单色光b照射光电管阴极K时，电流表的指针不发生偏转，下列说法正确的是()A．a光的波长一定小于b光的波长B．只增加a光的强度可能使通过电流表的电流增大C．只增加a光的强度可使逸出的电子最大初动能变大D．阴极材料的逸出功与入射光的频率有关解析：选AB用单色光b照射光电管阴极K时，电流表的指针不发生偏转，说明用b光不能发生光电效应，即a光的波长一定小于b光的波长，选项A正确；只增加a光的强度可使阴极K单位时间内逸出的光电子数量增加，故通过电流表的电流增大，选项B正确；Ek＝hν－W，只增加a光的强度不能使逸出的电子的最大初动能变大，选项C错误；阴极材料的逸出功只与阴极材料有关，与入射光的频率无关，选项D错误．15．用频率为ν的光照射某金属表面产生光电子，当光电子垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中作匀速圆周运动时，其最大半径为R.以W表示逸出功，m、e表示电子质量、电量，h表示普朗克常数，则电子最大初动能是()A．hν＋W B.eq\f(BeR,m)C．hν－W D.eq\f(B2e2R2,2m)解析：选CD根据光电效应方程可知，Ekm＝hν－W，故A选项错误，C选项正确；光电子受到的洛伦兹力提供向心力，qvmB＝meq\f(vm2,R)，电子的最大初动能Ekm＝eq\f(1,2)mvm2＝eq\f(B2e2R2,2m)，故B选项错误，D选项正确．三、非选择题(本题共5小题，共55分)16．(8分)嫦娥二号卫星于2010年10月1日18时59分57秒在西昌卫星发射中心成功发射，19时25分许，北京航天飞行控制中心数据显示，卫