2024-2025学年高中物理学业质量标准检测1617含解析新人教版选修3-5

PAGE10-第十六、十七章学业质量标准检测本卷分第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．(2024·湖北省孝感一中、应城一中等五校高三上学期期末联考)我国的传统文化和科技是中华民族的珍贵精神财宝，四大独创促进了科学的发展和技术的进步，对现代仍具有重大影响。下列说法正确的是(C)A．春节有放鞭炮的习俗，鞭炮炸响的瞬间，动量守恒但能量不守恒B．火箭是我国的重大独创，现代火箭放射时，火箭对喷出气体的作用力大于气体对火箭的作用力C．指南针的独创促进了航海和航空，静止时指南针的N极指向北方D．装在炮筒中的火药燃烧爆炸时，化学能全部转化为弹片的动能解析：鞭炮炸响的瞬间，动量守恒能量守恒，故A错误；现代火箭放射时，依据牛顿第三定律，火箭对喷出气体的作用力等于气体对火箭的作用力，故B错误；由于地球是个巨大磁场，静止时指南针的N极指向北方，故C正确；装在炮筒中的火药燃烧爆炸时，化学能一部分转化为弹片的动能另一部分转化为内能，故D错误；故选C。2．(2024·山东省烟台市高二上学期期末)如图所示，在光滑的水平面上有两个滑块P、Q，滑块Q的左端固定连着一轻质弹簧。两个滑块分别以肯定大小的速度v0沿着同始终线相向运动，滑块P的质量为2m，速度方向向右，滑块Q的质量为m，速度方向向左，则下列说法正确的是(B)A．P、Q两个滑块(包括弹簧)组成的系统动能始终保持不变B．当两个滑块的速度相等时，弹簧的弹性势能最大C．两个滑块最终能以共同的速度eq\f(v0,3)一起向右运动D．从P滑块和弹簧接触到弹簧压缩至最短的过程中，滑块Q的速度始终减小解析：对于P、Q两个滑块(包括弹簧)组成的系统，由于只有弹簧的弹力做功，所以系统的机械能守恒，即系统动能和弹簧弹性势能之和不变，动能是变更的，故A错误；P以某一初速度压缩弹簧，在弹簧弹力作用下P做减速运动，Q做加速运动，当P与Q速度相等时，弹簧最短，弹性势能最大，故B正确；设最终P、Q两个滑块的速度分别为v1和v2，规定向右为正方向，依据动量守恒定律得：2mv0－mv0＝2mv1＋mv2，依据系统的机械能守恒得eq\f(1,2)·(2m＋m)veq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)·2mveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)，解得：v1＝－eq\f(v0,3)，v2＝eq\f(5,3)v0或v1＝v0，v2＝－v0，故C错误；从P滑块和弹簧接触到弹簧压缩至最短的过程中，滑块Q始终受到向右的弹力，速度先向左减小至零，再向右增大，故D错误。3．如图所示，运用强度相同的连续光谱中的由红到紫等色光按依次照耀光电管阴极，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(C)A．紫光照耀时 B．红光照耀时C．变更照耀光颜色的过程中 D．各种色光均可以产生感应电流解析：只有线路中产生变更的电流时，才能在金属线圈中产生感应电流，所以C能产生感应电流。4．如图所示的光电管探讨光电效应的试验中，用某种频率的单色光a照耀光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转。而用另一频率的单色光b照耀光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，那么(D)A．a光的频率肯定小于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光照耀光电管阴极K时通过电流计G的电流是由d到cD．只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大解析：用某种频率的单色光a照耀光电管阴极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照耀光电管阴极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光的频率肯定大于b光的频率，故A错误；增加b光的强度，仍旧不能发生光电效应，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光照耀光电管阴极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。5．(2024·山西省忻州市第一中学高二下学期期中)甲、乙两种金属发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光频率间的函数关系分别如图中的Ⅰ、Ⅱ所示。下列推断错误的是(C)A．甲金属的逸出功等于Ek1B．乙金属的极限频率大C．入射光的频率为2v1时，甲金属产生的光电子的最大初动能为2Ek1D．Ⅰ、Ⅱ的斜率是定值，与入射光和金属材料均无关解析：依据光电效应方程Ek＝hυ－W0，图像与纵截距的肯定值等于逸出功，则甲的逸出功是Ek1，故A正确；逸出功为W0＝hυ，由图可知Ⅱ金属逸出功比Ⅰ的逸出功大，则有Ⅱ金属的极限频率比Ⅰ的极限频率大，故B正确；依据光电效应方程Ek＝hυ－W0，当频率为ν1时，则有hν1＝W0＝Ek1，当频率为2ν1时，则有Ekmax＝h·2ν1－W0＝W0＝Ek1，故C错误；依据光电效应方程，图像的斜率是普朗克常量h，与入射光和金属材料均无关，故D正确。6．(2024·广州高校附中高二下学期期末)如图所示，光滑水平面上的木板右端，有一根轻质弹簧沿水平方向与木板相连，木板质量M＝3.0kg，质量m＝1.0kg的铁块以水平速度v0＝4.0m/s，从木板的左端沿板面对右滑行，压缩弹簧后又被弹回，最终恰好停在木板的左端，则在上述过程中弹簧具有的最大弹性势能为(C)A．4.0J B．6.0JC．3.0J D．20J解析：设铁块与木板速度相同时，共同速度大小为v，铁块相对木板向右运动时，相对滑行的最大路程为L，摩擦力大小为f，依据能量守恒定律得：铁块相对于木板向右运动过程：eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝fL＋eq\f(1,2)(M＋m)v2＋Ep铁块相对于木板运动的整个过程：eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝2fL＋eq\f(1,2)(M＋m)v2又依据系统动量守恒可知，mv0＝(M＋m)v联立得到：Ep＝3.0J，故选C。7．(2024·河南省洛阳市高二下学期期中)如图甲所示，在光滑水平面上的两小球发生正碰。小球的质量分别为m1和m2。图乙为它们碰撞过程的s－t图像。已知m1＝0.1kg。由此可以推断(AB)A．m2＝0.3kgB．碰前m2静止，m1向右运动C．碰后m2和m1都向右运动D．碰撞过程中系统损失了0.4J的机械能解析：在s－t图像中斜率表示速度的大小，依据图像可以求出碰撞前m1的速度为v1＝4m/s，碰后m1的速度为v′1＝－2m/s，m2碰后速度为v′2＝2m/s，碰撞过程动量守恒，即m1v1＋m2v2＝m1v′1＋m2v′2，代入数据可求得m2＝0.3kg，故A正确；依据图乙可得，碰前m2的位移不变，说明m2静止，要使m1发生正碰，碰前m1肯定向右运动，故B正确。从s－t可以看出碰后两者运动方向相反，故C错误；两小球在光滑水平面发生碰撞，则两球的重力势能不变；碰撞前，系统的动能为Ek＝eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,1)＝0.8J，碰撞后，系统的动能为Ek＝eq\f(1,2)m1v′eq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)m2v′eq\o\al(2,2)＝0.2J＋0.6J＝0.8J，因此碰撞前后系统的动能不变，故碰撞过程中系统没有损失机械能，故D错误；故选AB。8．关于下列图像的描述和推断正确的是(BD)A．图甲表示，电子束通过铝箔时的衍射图样证明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明了运动电子具有波动性C．图乙表示，随着温度的上升，各种波长的辐射强度都会减小D．图乙表示，随着温度的上升，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动解析：干涉和衍射现象是波的基本特征，故A错误，B正确；由图乙可看出随着温度上升，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错误，D正确。9．(2024·西藏拉萨中学高二下学期检测)图甲是光电效应的试验装置(电源的正负极可调换)，图乙是用同一光电管在不同试验条件下得到的光电流与加在光电管两端电压关系的图像，下列说法正确的是(ABD)A．由图线①③可知对于某种确定的金属来说，光电子的最大初动能与光强无关B．由图线①②③可知对于某种确定的金属来说，入射光的频率越大其遏制电压越大C．图甲中当某频率的光入射时，电流表有示数，把滑动变阻器向右滑动时，电流表示数肯定变大D．A、K间加反向电压时，直流电源右侧应是电源的正极解析：由图线①③可知对于某种确定的金属来说，光电子的最大初动能eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＝Uce，与光强无关，选项A正确；由于蓝光的频率大于黄光的频率，由图线①②③可知对于某种确定的金属来说，入射光的频率越大其遏制电压越大，选项B正确；图甲中当某频率的光入射时，电流表有示数，把滑动变阻器向右滑动时，若还没有达到饱和光电流，则电流表示数变大；若已经达到饱和光电流，则电流表的示数不变，选项C错误；A、K间加反向电压时，直流电源右侧应是电源的正极，选项D正确。10．(2024·内蒙古集宁一中高二下学期期中)如图所示，小车的上面是中突的两个对称的光滑曲面组成，整个小车的质量为m，原来静止在光滑的水平面上。今有一个可以看作质点的小球，质量也为m，以水平速度v从左端滑上小车，恰好到达小车的最高点后，又从另一个曲面滑下。关于这个过程，下列说法正确的是(BC)A．小球滑离小车时，小车又回到了原来的位置B．小球在滑上曲面的过程中，小车的动量变更大小是eq\f(mv,2)C．小球和小车作用前后，小球所受合外力的冲量为零D．车上曲面的竖直高度肯定大于eq\f(v2,4g)解析：小球滑上曲面的过程，小车向右运动，小球下滑时，小车还会接着前进，故不会回到原位置，故A错误。由小球恰好到最高点，则两者有共同速度，对于车、球组成的系统，由动量守恒定律：mv＝2mv′，得共同速度v′＝eq\f(v,2)。小车动量的变更为eq\f(mv,2)，选项B正确；由于满意动量守恒定律，两曲面光滑，系统机械能守恒，所以小球和小车作用之后，小球的速度又变为v0，则小球所受合外力的冲量为零，选项C正确；由于小球原来的动能为eq\f(1,2)mv2，小球到最高点时系统的动能为eq\f(1,2)×2m×(eq\f(v,2))2＝eq\f(1,4)mv2，所以由能量关系：eq\f(1,4)mv2＝mgh，得h＝eq\f(v2,4g)，即车上曲面的竖直高度等于eq\f(v2,4g)，故D错误。第Ⅱ卷(非选择题共60分)二、填空题(共2小题，共14分。把答案干脆填在横线上)11．(6分)如图甲所示为光电管的原理图，当频率为ν的可见光照耀到阴极K上时，电流表中有电流通过。(1)当变阻器的滑片P向__右__滑动时(填“左”或“右”)，通过电流表的电流将会减小。(2)由乙图I－U图像可知光电子的最大初动能为__2_eV或3.2×10－19_J__。(3)假如不变更入射光的频率，而减小入射光的强度，则光电子的最大初动能__不变__(填“增加”“减小”或“不变”)。解析：(1)将滑片P向右滑动时，反向电压增大，通过电流表的电流会减小。(2)由乙图可知截止电压为2V，所以光电子的最大初动能Ekm＝2eV。(3)光电子的最大初动能与入射光的强度无关。12．(8分)(2024·山东省烟台市高二上学期期末)某试验小组利用频闪照相和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的试验。如图甲所示，气垫导轨上有A、B两个滑块，质量分别为200g、150g，用细绳将滑块A、B连接，使A、B间的轻质弹簧处于压缩状态，起先时两个滑块都处于静止状态。若某时刻烧断细绳，滑块起先运动，图乙给出两个滑块运动过程的频闪照片，频闪的频率为20Hz，分析照片：(1)A、B离开弹簧后，A的动量大小为__0.024__kg·m/s，B的动量大小为__0.024__kg·m/s。(2)依据试验数据，试验小组得出“在试验误差允许的范围内，两个滑块组成的系统__动量守恒__”。解析：(1)频闪照相的周期为：T＝eq\f(1,f)＝0.05s，滑块A的速度为：vA＝eq\f(sA,T)＝eq\f(2.90－2.30×10－2,0.05)m/s＝0.12m/s，滑块B的速度为：vB＝eq\f(SB,T)＝eq\f(8.00－7.20×10－2,0.05)m/s＝0.16m/s，A的动量为：PA＝mAvA＝0.200×0.120kg·m/s＝0.024kg·m/s，方向向右，B的动量为：PB＝mBvB＝0.150×0.16kg·m/s＝0.024kg·m/s，方向向左；(2)由(1)可知，释放滑块后，两滑块的动量大小相等方向相反，总动量为零，释放前系统总动量为零，释放滑块后系统总动量为零，由此可知，两滑块组成的系统动量守恒。三、论述·计算题(共4小题，共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最终答案不能得分，有数值计算的题，答案中必需明确写出数值和单位)13．(10分)(2024·陕西省咸阳市试验中学高二下学期检测)光电效应和康普顿效应深化地揭示了光的粒子性的一面。前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有能量之外还具有动量。我们知道光子的能量E＝hν，动量p＝eq\f(h,λ)，其中ν为光的频率，h为普朗克常量，λ为光的波长。由于光子具有动量，当光照耀到物体表面时，会对物体表面产生持续匀称的压力，这种压力会对物体表面产生压强，这就是“光压”，用I表示。一台发光功率为P0的激光器发出一束频率为ν0的激光，光束的横截面积为S。当该激光束垂直照耀到某物体表面时，假设光全部被汲取(即光子的末动量变为0)。求：(1)该激光器在单位时间内发出的光子数N；(2)该激光作用在物体表面时产生的光压I。答案：(1)eq\f(P0,hν0)(2)eq\f(P0,cS)解析：(1)Δt时间内，该激光器发出的光子数n＝eq\f(P0Δt,hν0)，单位时间该激光器发出的光子数N＝eq\f(P0,hν0)。(2)该激光作用在物体表面，有动量定理F·Δt＝np，且p＝eq\f(h,λ)，λ＝eq\f(c,ν0)，产生的光压I＝eq\f(F,S)，解得I＝eq\f(P0,cS)。14．(11分)(2024·河南省中原名校高二下学期质量检测)如图所示，一个足够长的圆筒竖直固定，内有一个质量M＝0.4kg的滑块，滑块与圆筒间的滑动摩擦力f＝3N。将滑块M锁定在距圆筒顶端高h1＝5m处，现将一个直径小于圆筒半径的小球，从圆筒顶端由静止释放，小球与滑块碰撞前瞬间滑块解除锁定，小球与滑块发生弹性碰撞，碰撞后小球恰能上升到距圆筒顶端h2＝3.2m处(不计空气阻力，碰撞时间极短，g取10m/s2)。求：(1)小球的质量m；(2)小球与滑块第一次碰撞到其次次碰撞的时间间隔t。答案：(1)0.1kg(2)eq\f(8,3)s解析：(1)设小球与滑块碰撞前速度大小为v0，碰撞后速度大小为v1，则veq\o\al(2,0)＝2gh1 ①veq\o\al(2,1)＝2g(h1－h2) ②由①②得，v0＝10m/s，v1＝6m/s设M与m碰后速度为v2，则依据动量守恒和机械能守恒得mv0＝m(－v1)＋Mv2 ③eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,2) ④由③④代入数据得m＝0.1kg，v2＝4m/s，(2)第一次碰后对M：Mg－f＝Ma ⑤则v2t＋eq\f(1,2)at2＝－v1t＋eq\f(1,2)gt2 ⑥由⑤⑥代入数据解得t＝eq\f(8,3)s。15．(12分)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的光照耀铝的表面，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)heq\f(c,λ)－W0(2)eq\f(hc,eλ)－eq\f(W0,e)(3)eq\f(1,2)(eq\f(hc,λ)－W0)解析：(1)最大初动能Ek＝heq\f(c,λ)－W0(2)电压表示数至少为eUc＝Ek＝heq\f(c,λ)－W0解得：Uc＝eq\f(hc,eλ)－eq\f(W0,e)(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：eq\f(1,2)mv2＝heq\f(c,λ)－W0 ①mv＋0＝2mv′ ②eq\f(1,