高考物理一轮复习 巩固练习 动量守恒、波粒二象性、近代物理

2023届高考物理一轮基础巩固题：动量守恒、波粒二象性、近代物理答案一、选择题。1、一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，衰变方程为eq\o\al(238,)eq\x(92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He。下列说法正确的是()A．衰变后钍核的动能等于α粒子的动能B．衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小C．铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间D．衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量2、关于光电效应的规律，下列说法中正确的是()A．发生光电效应时，不改变入射光的频率，增大入射光强度，则单位时间内从金属内逸出的光电子数目增多B．光电子的最大初动能跟入射光强度成正比C．发生光电效应的反应时间一般都大于10－7sD．只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能发生3、我国科学家潘建伟院士预言再过十年左右量子通信将“飞”入千家万户．在通往量子论的道路上，一大批物理学家做出了卓越的贡献，下列有关说法正确的是()A．玻尔在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念B．爱因斯坦最早认识到了能量子的意义，提出光子说，并成功地解释了光电效应现象C．德布罗意第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念D．普朗克大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性4、(双选)关于α粒子散射实验的说法中正确的是()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°，有的甚至接近180°B．使α粒子发生明显偏转的力来自带负电的核外电子，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荷及全部质量5、下列描绘两种温度下黑体辐射强度与频率关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是()6、用图甲所示的电路研究光电效应中电子发射的情况与照射光的强弱、光的颜色(频率)等物理量间的关系，电流计G测得的光电流I随光电管两端电压U的变化如图乙所示，则()A．通过电流计G的电流方向由d到cB．电压U增大，光电流I一定增大C．用同频率的光照射K极，光电子的最大初动能与光的强弱无关D．光电管两端电压U为零时一定不发生光电效应7、一中子与一质量数为A(A>1)的原子核发生弹性正碰．若碰前原子核静止，则碰撞前与碰撞后中子的速率之比为()A．eq\f(A＋1,A－1)B．eq\f(A－1,A＋1)C．eq\f(4A,(A＋1)2)D．eq\f((A＋1)2,(A－1)2)8、静止在匀强电场中的碳14原子核，某时刻放射的某种粒子与反冲核的初速度方向均与电场方向垂直，且经过相等的时间后形成的轨迹如图所示(a、b表示长度)．那么碳14的核反应方程可能是()A.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(10,4)BeB.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,1)e＋eq\o\al(14,5)BC.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(14,7)ND.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(12,5)B9、在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看做静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是()10、假设进行太空行走的宇航员A和B的质量分别为mA和mB，他们携手匀速远离空间站，相对空间站的速度为v0．某时刻A将B向空间站方向轻推，A的速度变为vA，B的速度变为vB，则下列各关系式中正确的是()A．(mA＋mB)v0＝mAvA－mBvBB．(mA＋mB)v0＝mAvA＋mB(vA＋v0)C．(mA＋mB)v0＝mAvA＋mB(vA＋vB)D．(mA＋mB)v0＝mAvA＋mBvB11、如图所示，轻弹簧的一端固定在竖直墙上，一质量为m的光滑弧形槽静止放在光滑水平面上，弧形槽底端与水平面相切，一质量也为m的小物块从槽上高h处开始下滑，下列说法正确的是()A．在下滑过程中，物块和槽组成的系统机械能守恒B．在下滑过程中，物块和槽组成的系统动量守恒C．在压缩弹簧的过程中，物块和弹簧组成的系统动量守恒D．被弹簧反弹后，物块能回到槽上高h处12、在光滑水平面上有一辆平板车．一个人站在车上，人和车均静止．若该人用大锤敲打车的左端，已知车的质量为100kg，人的质量为50kg，锤的质量为5kg，当大锤以大小为4m/s的水平向右的速度撞击车时，车的速度大小和方向为（）A．约0.13m/s，水平向左B．约0.13m/s，水平向右C．约2.2m/s，水平向右D．约2.2m/s，水平向左二、填空含实验题。13、如图所示，在实验室用两端带有竖直挡板C和D的气垫导轨和有固定挡板的质量都是M的滑块A和B做“探究碰撞中的守恒量”的实验，实验步骤如下：Ⅰ.把两滑块A和B紧贴在一起，在A上放质量为m的砝码，置于导轨上，用电动卡销卡住A和B，在A和B的固定挡板间放入一轻弹簧，使弹簧处于水平方向上的压缩状态；Ⅱ.按下电钮使电动卡销放开，同时启动两个记录两滑块运动时间的电子计时器，当A和B与固定挡板C和D碰撞同时，电子计时器自动停表，记下A至C的运动时间t1，B至D的运动时间t2；Ⅲ.重复几次，取t1和t2的平均值．(1)在调整气垫导轨时应注意________；(2)应测量的数据还有________；(3)只要关系式________成立，即可得出碰撞中守恒的量是mv的矢量和．14、(1)设一对静止的正、负电子湮灭后产生两个光子A和B，已知电子质量为m，真空中光速为c，普朗克常量为h，则光子A的频率是________；若测得光子A的波长为λ，则光子B的动量大小为________．(2)原子核的能量也是量子化的，钍核(eq\o\al(226,90)Th)的能级图如图所示，eq\o\al(226,89)Ac发生β衰变产生钍核，钍核处于n＝3的能级．①写出(eq\o\al(226,89)Ac)发生β衰变的方程；②发生上述衰变时，探测器能接收到γ射线谱线有几条？求波长最长的γ光子的能量E．三、解答题。15、（计算题）海水中含有丰富的氘，完全可充当未来的主要能源．两个氘核的核反应产生一个eq\o\al(3,2)He核和一个粒子，其中氘核的质量为2．0130u，氦核的质量为3．0150u，中子的质量为1．0087u．(1u＝931．5MeV)，求：(1)核反应中释放的核能；(2)在两个氘核以相等的动能0．35MeV进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，求反应中产生的粒子和氦核的动能．16、(计算类)一静止原子核发生α衰变，生成一α粒子及一个新核，α粒子垂直进入磁感应强度大小为B的匀强磁场，其运动轨迹是半径为R的圆．已知α粒子的质量为m，电荷量为q，新核的质量为M，光在真空中的速度大小为c.求衰变前原子核的质量．17、（计算类）在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变．放射出的α粒子(eq\o\al(4,2)He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R.以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量．(1)放射性原子核用eq\o\al(A,Z)X表示，新核的元素符号用Y表示，写出该α衰变的核反应方程．(2)α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小．(3)设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损Δm.2023届高考物理一轮基础巩固题：动量守恒、波粒二象性、近代物理答案一、选择题。1、一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，衰变方程为eq\o\al(238,)eq\x(92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He。下列说法正确的是()A．衰变后钍核的动能等于α粒子的动能B．衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小C．铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间D．衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量【答案】B2、关于光电效应的规律，下列说法中正确的是()A．发生光电效应时，不改变入射光的频率，增大入射光强度，则单位时间内从金属内逸出的光电子数目增多B．光电子的最大初动能跟入射光强度成正比C．发生光电效应的反应时间一般都大于10－7sD．只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能发生【答案】A3、我国科学家潘建伟院士预言再过十年左右量子通信将“飞”入千家万户．在通往量子论的道路上，一大批物理学家做出了卓越的贡献，下列有关说法正确的是()A．玻尔在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念B．爱因斯坦最早认识到了能量子的意义，提出光子说，并成功地解释了光电效应现象C．德布罗意第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念D．普朗克大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性【答案】B4、(双选)关于α粒子散射实验的说法中正确的是()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°，有的甚至接近180°B．使α粒子发生明显偏转的力来自带负电的核外电子，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荷及全部质量【答案】AC5、下列描绘两种温度下黑体辐射强度与频率关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是()【答案】A6、用图甲所示的电路研究光电效应中电子发射的情况与照射光的强弱、光的颜色(频率)等物理量间的关系，电流计G测得的光电流I随光电管两端电压U的变化如图乙所示，则()A．通过电流计G的电流方向由d到cB．电压U增大，光电流I一定增大C．用同频率的光照射K极，光电子的最大初动能与光的强弱无关D．光电管两端电压U为零时一定不发生光电效应【答案】C7、一中子与一质量数为A(A>1)的原子核发生弹性正碰．若碰前原子核静止，则碰撞前与碰撞后中子的速率之比为()A．eq\f(A＋1,A－1)B．eq\f(A－1,A＋1)C．eq\f(4A,(A＋1)2)D．eq\f((A＋1)2,(A－1)2)【答案】A．8、静止在匀强电场中的碳14原子核，某时刻放射的某种粒子与反冲核的初速度方向均与电场方向垂直，且经过相等的时间后形成的轨迹如图所示(a、b表示长度)．那么碳14的核反应方程可能是()A.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(10,4)BeB.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,1)e＋eq\o\al(14,5)BC.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(14,7)ND.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(12,5)B【答案】A9、在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看做静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是()【答案】C．10、假设进行太空行走的宇航员A和B的质量分别为mA和mB，他们携手匀速远离空间站，相对空间站的速度为v0．某时刻A将B向空间站方向轻推，A的速度变为vA，B的速度变为vB，则下列各关系式中正确的是()A．(mA＋mB)v0＝mAvA－mBvBB．(mA＋mB)v0＝mAvA＋mB(vA＋v0)C．(mA＋mB)v0＝mAvA＋mB(vA＋vB)D．(mA＋mB)v0＝mAvA＋mBvB【答案】D．11、如图所示，轻弹簧的一端固定在竖直墙上，一质量为m的光滑弧形槽静止放在光滑水平面上，弧形槽底端与水平面相切，一质量也为m的小物块从槽上高h处开始下滑，下列说法正确的是()A．在下滑过程中，物块和槽组成的系统机械能守恒B．在下滑过程中，物块和槽组成的系统动量守恒C．在压缩弹簧的过程中，物块和弹簧组成的系统动量守恒D．被弹簧反弹后，物块能回到槽上高h处【答案】A12、在光滑水平面上有一辆平板车．一个人站在车上，人和车均静止．若该人用大锤敲打车的左端，已知车的质量为100kg，人的质量为50kg，锤的质量为5kg，当大锤以大小为4m/s的水平向右的速度撞击车时，车的速度大小和方向为（）A．约0.13m/s，水平向左B．约0.13m/s，水平向右C．约2.2m/s，水平向右D．约2.2m/s，水平向左【答案】A二、填空含实验题。13、如图所示，在实验室用两端带有竖直挡板C和D的气垫导轨和有固定挡板的质量都是M的滑块A和B做“探究碰撞中的守恒量”的实验，实验步骤如下：Ⅰ.把两滑块A和B紧贴在一起，在A上放质量为m的砝码，置于导轨上，用电动卡销卡住A和B，在A和B的固定挡板间放入一轻弹簧，使弹簧处于水平方向上的压缩状态；Ⅱ.按下电钮使电动卡销放开，同时启动两个记录两滑块运动时间的电子计时器，当A和B与固定挡板C和D碰撞同时，电子计时器自动停表，记下A至C的运动时间t1，B至D的运动时间t2；Ⅲ.重复几次，取t1和t2的平均值．(1)在调整气垫导轨时应注意________；(2)应测量的数据还有________；(3)只要关系式________成立，即可得出碰撞中守恒的量是mv的矢量和．【答案】(1)使气垫导轨水平(2)滑块A的左端到挡板C的距离x1和滑块B的右端到挡板D的距离x2(3)(M＋m)eq\f(x1,t1)＝eq\f(Mx2,t2)【解析】(1)导轨水平才能让滑块做匀速运动．(2)需测出A左端、B右端到挡板C、D的距离x1、x2由计时器计下A、B到两板的时间t1、t2算出两滑块A、B弹开的速度v1＝eq\f(x1,t1)，v2＝eq\f(x2,t2).(3)由动量守恒知(m＋M)v1－Mv2＝0即：(m＋M)eq\f(x1,t1)＝eq\f(Mx2,t2).14、(1)设一对静止的正、负电子湮灭后产生两个光子A和B，已知电子质量为m，真空中光速为c，普朗克常量为h，则光子A的频率是________；若测得光子A的波长为λ，则光子B的动量大小为________．(2)原子核的能量也是量子化的，钍核(eq\o\al(226,90)Th)的能级图如图所示，eq\o\al(226,89)Ac发生β衰变产生钍核，钍核处于n＝3的能级．①写出(eq\o\al(226,89)Ac)发生β衰变的方程；②发生上述衰变时，探测器能接收到γ射线谱线有几条？求波长最长的γ光子的能量E．【答案】(1)eq\f(mc2,h)eq\f(h,λ)(2)见解析【解析】(1)由E＝hv和E＝mc2可得，v＝eq\f(mc2,h)；由动量公式可知p＝eq\f(h,λ)．(2)①eq\o\al(226,89)AcＦeq\o\al(226,90)Th＋0－1e．②三个能级间跃迁有Ceq\o\al(2,3)＝3条谱线由E＝hv＝eq\f(hc,λ)可知波长最长时，能级差最小所以E＝E2－E1＝0．0721MeV．三、解答题。15、（计算题）海水中含有丰富的氘，完全可充当未来的主要能源．两个氘核的核反应产生一个eq\o\al(3,2)He核和一个粒子，其中氘核的质量为2．0130u，氦核的质量为3．0150u，中子的质量为1．0087u．(1u＝931．5MeV)，求：(1)核反应中释放的核能；(2)在两个氘核以相等的动能0．35MeV进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，求反应中产生的粒子和氦核的动能．【答案】(1)2．14MeV(2)2．13MeV0．71MeV【解析】(1)核反应方程为：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)n．核反应中的质量亏损为Δm＝2mH－mHe－mn，由ΔE＝Δmc2可知释放的核能：ΔE＝(2mH－mHe－mn)c2＝2．14MeV．(2)把两个氘核作为一个系统，碰撞过程系统的动量守恒，由于碰撞前两氘核的动能相等，其动量等大反向，因此反应前后系统的总动量为零，即mHevHe＋mnvn＝0；反应前后系统的总能量守恒，即eq\f(1,2)mHeveq\o\al(2,He)＋eq\f(1,2)mnveq\o\al(2,n)＝ΔE＋2EkH，又因为mHe∶mn＝3∶1，所以vHe∶vn＝1∶3，由以上各式代入已知数据得：EkHe＝0．71MeV，Ekn＝2．13MeV．16、(计算类)一静止原子核发生α衰变，生成一α粒子及一个新核，α粒子垂直进入磁感应强度大小为B的匀强磁场，其运动轨迹是半径为R的圆．已知α粒子的质量为m，电荷量为q，新核的质量为M，光在真空中的速度大小为c.求衰变前原子核的质量．【答案】(M＋m)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋\f(q2B2R2,2Mmc2)))【【解析】】设衰变产生的α粒子的速度大小为v，洛伦兹力提供向心力，有qvB＝meq\f(v2,R)设衰变后新核的速度大小为v′，规定v′的方向为正方向，因衰变前后动量守恒，有0＝Mv′－mv