高考物理一轮复习 巩固练习 粒二象性、近代物理、动量守恒

2023届高考物理一轮基础巩固题：波粒二象性、近代物理、动量守恒附答案一、选择题。1、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)B2、(多选)美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现光子除了具有能量之外还具有动量，被电子散射的X光子与入射的X光子相比()A．速度减小B．频率减小C．波长减小D．能量减小3、21世纪初的某年7月10日，我国成功发射了第三十二颗北斗导航卫星，该卫星采用的星载氢原子钟是利用氢原子能级跃迁时辐射出来的光子(电磁波)去控制石英钟的．如图为氢原子的能级图，以下说法正确的是()A．一群处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁，辐射的光子最多有12种B．处于较低能级的氢原子可以吸收能量为13eV的光子发生跃迁C．氢原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程，是吸收光子的过程D．要使处于基态的氢原子跃迁，可用能量为10.2eV的光子照射4、（双选）根据图片及课本中有关历史事实，结合有关物理知识，判断下列说法正确的是()A．图甲是研究光电效应的示意图，发生光电效应的条件是入射光的波长大于金属的“极限波长”B．图乙是链式反应的示意图，发生链式反应的条件之一是裂变物质的体积大于或等于临界体积C．图丙是氢原子的能级图，一个处于n＝4能级的氢原子，跃迁时可以产生6种光子D．图丁是衰变规律的示意图，原子序数大于83的元素都具有放射性，小于83的个别元素，也具有放射性5、在研究甲、乙两种金属光电效应现象的实验中，光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系如图所示，则()A．两条图线与横轴的夹角α和β一定不相等B．若增大入射光频率ν，则所需的遏止电压Uc随之增大C．若某一频率的光可以使甲金属发生光电效应，则一定也能使乙金属发生光电效应D．若增加入射光的强度，不改变入射光频率ν，则光电子的最大初动能将增大6、用频率为ν的单色光照射阴极K时，能发生光电效应，改变光电管两端的电压，测得光电流随电压变化的图象如图所示，U0为遏止电压，已知电子的电荷量绝对值为e，普朗克常量为h，则阴极K的极限频率为()A．ν＋eq\f(eU0,h)B．ν－eq\f(eU0,h)C.eq\f(eU0,h)D．ν7、如图所示，光滑水平面上有大小相同的A、B两球在同一直线上运动．两球质量关系为mB＝2mA，规定向右为正方向，A、B两球的动量均为6kg·m/s，运动中两球发生碰撞，碰撞后A球的动量增量为－4kg·m/s，则()A．该碰撞为弹性碰撞B．该碰撞为非弹性碰撞C．左方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为2∶5D．右方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为1∶108、(多选)一静止的铝原子核eq\o\al(27,13)Al俘获一速度为1.0×107m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核eq\o\al(28,14)Si*.下列说法正确的是()A．核反应方程为p＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(28,14)Si*B．核反应过程中系统动量守恒C．核反应过程中系统能量不守恒D．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和E．硅原子核速度的数量级为105m/s，方向与质子初速度的方向一致9、如图，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是()A．①表示γ射线，③表示α射线B．②表示β射线，③表示α射线C．④表示α射线，⑤表示γ射线D．⑤表示β射线，⑥表示α射线10、关于下列四幅图说法正确的是（）A．玻尔原子理论的基本假设认为，电子绕核运行轨道的半径是任意的B．光电效应产生的条件为：光强大于临界值C．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D．发现少数α粒子发生了较大偏转，说明金原子质量大而且很坚硬11、在冰壶比赛中，某队员利用红壶去碰撞对方的蓝壶，两者在大本营中心发生对心碰撞如图(a)所示，碰撞前后两壶运动的v－t图线如图(b)中实线所示，其中红壶碰撞前后的图线平行，两冰壶质量相等，则()A．碰后红壶将被反弹回来B．碰后蓝壶速度为0.8m/sC．碰后蓝壶移动的距离为2.4mD．碰后红壶所受摩擦力小于蓝壶所受的摩擦力12、如图所示，质量相同的两个小球A、B，其中小球A带负电，小球B带正电，但电荷量不等量，二者电荷量的值满足：，通过绝缘轻弹簧连接，置于绝缘光滑的水平面上，当突然加以水平向右的匀强电场后，两小球A、B将由静止开始运动，在轻弹簧第一次伸到最长的运动过程中，对两个小球和弹簧组成的系统（整个过程中不考虑电荷间库仑力的作用且弹簧不超过弹性限度），以下说法正确的是（）A．因为小球A、B的质量相等，故系统总动量始终为零B．虽然小球A、B的质量相等，但是系统总动量仍然不断增加C．小球B的动能先增加后减小，弹簧的弹性势能不断增大D．当小球B所受电场力与弹簧的弹力大小相等时，小球A的动能最大二、填空含实验题。13、两位同学用如图甲所示装置，通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律．(1)(多选)实验中必须满足的条件是________．A．斜槽轨道尽量光滑以减小误差B．斜槽轨道末端的切线必须水平C．入射球A每次必须从轨道的同一位置由静止滚下D．两球的质量必须相等(2)测量所得入射球A的质量为mA，被碰撞小球B的质量为mB，图甲中O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影，实验时，先让入射球A从斜轨上的起始位置由静止释放，找到其平均落点的位置P，测得平抛射程为OP；再将入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，与小球B相撞，分别找到球A和球B相撞后的平均落点M、N，测得平抛射程分别为OM和ON.当所测物理量满足表达式__________________时，即说明两球碰撞中动量守恒；如果满足表达式____________________时，则说明两球的碰撞为完全弹性碰撞．(3)乙同学也用上述两球进行实验，但将实验装置进行了改装，如图乙所示，将白纸、复写纸固定在竖直放置的木条上，用来记录实验中球A、球B与木条的撞击点．实验时，首先将木条竖直立在轨道末端右侧并与轨道接触，让入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，撞击点为B′；然后将木条平移到图中所示位置，入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，确定其撞击点P′；再将入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，与球B相撞，确定球A和球B相撞后的撞击点分别为M′和N′.测得B′与N′、P′、M′各点的高度差分别为h1、h2、h3.若所测物理量满足表达式________________时，则说明球A和球B碰撞中动量守恒．14、用图示的实验装置可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系，地面水平，图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时，用天平测量两个小球的质量，先让入射球1多次从斜轨上的S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程，然后，把被碰小球2静置于轨道的水平部分，再将入射球1从斜轨S位置由静止释放，与小球2相撞，并多次重复，分别找到球1、球2相碰后平均落地点的位置，测量平抛射程。（1）关于本实验，下列说法正确的是_________。A.入射球1的质量应比被碰小球2的质量大B.小球与斜槽间的摩擦对实验有影响C.入射球1必须从同一高度释放D.两小球的半径可以不同

（2）若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为_________。（用题中测量的量表示）（3）若两个小球质量均未知，只知道，则只需验证表达式__________成立，可证明发生的碰撞是弹性碰撞。（用题中测量的量表示）三、解答类习题。15、（计算题）1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核从而发现质子．其核反应过程是：α粒子轰击静止的氮核后形成了不稳定的复核，复核发生衰变放出质子，变成氧核．设α粒子质量为m1，初速度为v0，氮核质量为m2，质子质量为m0，氧核的质量为m3，不考虑相对论效应．求：(1)α粒子轰击氮核形成不稳定复核的瞬间，复核的速度为多大；(2)此过程中释放的核能．16、（计算题）如图所示，“冰雪游乐场”滑道B点的左边为水平滑道，右边为半径R＝6.4m的圆弧滑道，左右两边的滑道在B点平滑连接．小孩乘坐冰车从圆弧滑道顶端A点由静止开始出发，半径OA与竖直方向的夹角为θ＝60°，经过B点后，被静止在C点的家长迅速抱住，然后一起在水平滑道上一起滑行．已知小孩和冰车的总质量m＝30kg，家长和冰车的总质量为M＝60kg，人与冰车均可视为质点，不计一切摩擦阻力，重力加速度g＝10m/s2，求：(1)小孩乘坐冰车经过圆弧滑道末端B点时对滑道的压力N的大小；(2)家长抱住孩子的瞬间，小孩和家长(包括各自冰车)组成的系统损失的机械能ΔE；(3)家长抱住孩子的瞬间，家长对小孩(包括各自冰车)的冲量I的大小．17、（计算题）卢瑟福在1909年做了著名的α粒子散射实验，并提出了原子核式结构模型．在卢瑟福核式结构模型的基础上，玻尔引入定态假设和量子化条件提出了氢原子的玻尔模型．根据玻尔模型，可假设静止的基态氢原子的电子的轨迹半径为r、电子的质量为m、电子的电荷量为e、静电力常量为k、普朗克常量为h，电子绕原子核仅在库仑力的作用下做匀速圆周运动(提示：电子和原子核均可看成点电荷；以无穷远处的电势为零，电荷量为Q的正点电荷在距离自身L处的电势为φL＝keq\f(Q,L)；氢原子的能量为电子绕核运动的动能和电势能之和)．以下问题中氢原子均处于静止状态，则：(1)求在经典理论下，基态氢原子的核外电子绕核运动的线速度v.(2)求电子绕核运动形成的等效电流I.(3)已知氢原子处于第一激发态时，电子绕核运动的轨迹半径为4r，求氢原子第一激发态与基态能量差ΔE及氢原子从第一激发态跃迁至基态时释放的光子的频率ν.2023届高考物理一轮基础巩固题：波粒二象性、近代物理、动量守恒附答案一、选择题。1、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】A2、(多选)美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现光子除了具有能量之外还具有动量，被电子散射的X光子与入射的X光子相比()A．速度减小B．频率减小C．波长减小D．能量减小【答案】BD3、21世纪初的某年7月10日，我国成功发射了第三十二颗北斗导航卫星，该卫星采用的星载氢原子钟是利用氢原子能级跃迁时辐射出来的光子(电磁波)去控制石英钟的．如图为氢原子的能级图，以下说法正确的是()A．一群处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁，辐射的光子最多有12种B．处于较低能级的氢原子可以吸收能量为13eV的光子发生跃迁C．氢原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程，是吸收光子的过程D．要使处于基态的氢原子跃迁，可用能量为10.2eV的光子照射【答案】D4、（双选）根据图片及课本中有关历史事实，结合有关物理知识，判断下列说法正确的是()A．图甲是研究光电效应的示意图，发生光电效应的条件是入射光的波长大于金属的“极限波长”B．图乙是链式反应的示意图，发生链式反应的条件之一是裂变物质的体积大于或等于临界体积C．图丙是氢原子的能级图，一个处于n＝4能级的氢原子，跃迁时可以产生6种光子D．图丁是衰变规律的示意图，原子序数大于83的元素都具有放射性，小于83的个别元素，也具有放射性【答案】BD5、在研究甲、乙两种金属光电效应现象的实验中，光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系如图所示，则()A．两条图线与横轴的夹角α和β一定不相等B．若增大入射光频率ν，则所需的遏止电压Uc随之增大C．若某一频率的光可以使甲金属发生光电效应，则一定也能使乙金属发生光电效应D．若增加入射光的强度，不改变入射光频率ν，则光电子的最大初动能将增大【答案】B6、用频率为ν的单色光照射阴极K时，能发生光电效应，改变光电管两端的电压，测得光电流随电压变化的图象如图所示，U0为遏止电压，已知电子的电荷量绝对值为e，普朗克常量为h，则阴极K的极限频率为()A．ν＋eq\f(eU0,h)B．ν－eq\f(eU0,h)C.eq\f(eU0,h)D．ν【答案】B7、如图所示，光滑水平面上有大小相同的A、B两球在同一直线上运动．两球质量关系为mB＝2mA，规定向右为正方向，A、B两球的动量均为6kg·m/s，运动中两球发生碰撞，碰撞后A球的动量增量为－4kg·m/s，则()A．该碰撞为弹性碰撞B．该碰撞为非弹性碰撞C．左方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为2∶5D．右方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为1∶10【答案】AC．8、(多选)一静止的铝原子核eq\o\al(27,13)Al俘获一速度为1.0×107m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核eq\o\al(28,14)Si*.下列说法正确的是()A．核反应方程为p＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(28,14)Si*B．核反应过程中系统动量守恒C．核反应过程中系统能量不守恒D．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和E．硅原子核速度的数量级为105m/s，方向与质子初速度的方向一致【答案】ABE9、如图，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是()A．①表示γ射线，③表示α射线B．②表示β射线，③表示α射线C．④表示α射线，⑤表示γ射线D．⑤表示β射线，⑥表示α射线【答案】C．10、关于下列四幅图说法正确的是（）A．玻尔原子理论的基本假设认为，电子绕核运行轨道的半径是任意的B．光电效应产生的条件为：光强大于临界值C．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D．发现少数α粒子发生了较大偏转，说明金原子质量大而且很坚硬【答案】C11、在冰壶比赛中，某队员利用红壶去碰撞对方的蓝壶，两者在大本营中心发生对心碰撞如图(a)所示，碰撞前后两壶运动的v－t图线如图(b)中实线所示，其中红壶碰撞前后的图线平行，两冰壶质量相等，则()A．碰后红壶将被反弹回来B．碰后蓝壶速度为0.8m/sC．碰后蓝壶移动的距离为2.4mD．碰后红壶所受摩擦力小于蓝壶所受的摩擦力【答案】B12、如图所示，质量相同的两个小球A、B，其中小球A带负电，小球B带正电，但电荷量不等量，二者电荷量的值满足：，通过绝缘轻弹簧连接，置于绝缘光滑的水平面上，当突然加以水平向右的匀强电场后，两小球A、B将由静止开始运动，在轻弹簧第一次伸到最长的运动过程中，对两个小球和弹簧组成的系统（整个过程中不考虑电荷间库仑力的作用且弹簧不超过弹性限度），以下说法正确的是（）A．因为小球A、B的质量相等，故系统总动量始终为零B．虽然小球A、B的质量相等，但是系统总动量仍然不断增加C．小球B的动能先增加后减小，弹簧的弹性势能不断增大D．当小球B所受电场力与弹簧的弹力大小相等时，小球A的动能最大【答案】B二、填空含实验题。13、两位同学用如图甲所示装置，通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律．(1)(多选)实验中必须满足的条件是________．A．斜槽轨道尽量光滑以减小误差B．斜槽轨道末端的切线必须水平C．入射球A每次必须从轨道的同一位置由静止滚下D．两球的质量必须相等(2)测量所得入射球A的质量为mA，被碰撞小球B的质量为mB，图甲中O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影，实验时，先让入射球A从斜轨上的起始位置由静止释放，找到其平均落点的位置P，测得平抛射程为OP；再将入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，与小球B相撞，分别找到球A和球B相撞后的平均落点M、N，测得平抛射程分别为OM和ON.当所测物理量满足表达式__________________时，即说明两球碰撞中动量守恒；如果满足表达式____________________时，则说明两球的碰撞为完全弹性碰撞．(3)乙同学也用上述两球进行实验，但将实验装置进行了改装，如图乙所示，将白纸、复写纸固定在竖直放置的木条上，用来记录实验中球A、球B与木条的撞击点．实验时，首先将木条竖直立在轨道末端右侧并与轨道接触，让入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，撞击点为B′；然后将木条平移到图中所示位置，入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，确定其撞击点P′；再将入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，与球B相撞，确定球A和球B相撞后的撞击点分别为M′和N′.测得B′与N′、P′、M′各点的高度差分别为h1、h2、h3.若所测物理量满足表达式________________时，则说明球A和球B碰撞中动量守恒．【答案】(1)BC(2)mAOP＝mAOM＋mBONmAOP2＝mAOM2＋mBON2(3)eq\f(mA,\r(h2))＝eq\f(mA,\r(h3))＋eq\f(mB,\r(h1))14、用图示的实验装置可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系，地面水平，图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时，用天平测量两个小球的质量，先让入射球1多次从斜轨上的S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程，然后，把被碰小球2静置于轨道的水平部分，再将入射球1从斜轨S位置由静止释放，与小球2相撞，并多次重复，分别找到球1、球2相碰后平均落地点的位置，测量平抛射程。（1）关于本实验，下列说法正确的是_________。A.入射球1的质量应比被碰小球2的质量大B.小球与斜槽间的摩擦对实验有影响C.入射球1必须从同一高度释放D.两小球的半径可以不同

（2）若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为_________。（用题中测量的量表示）（3）若两个小球质量均未知，只知道，则只需验证表达式__________成立，可证明发生的碰撞是弹性碰撞。（用题中测量的量表示）【答案】（1）AC（2）（3）【解析】（1）为保证两小球发生一维正碰，球1、2的半径应相等，D项错误；碰撞后球1不能被反弹，因此球1的质量要大于球2的质量，A项正确；小球与斜槽间的摩擦对实验没有影响，只要保证球1每次从同一位置由静止释放即可，C项正确，B项错误。（2）球1碰前、碰后速度，球2碰后速度分别为，因此若两球相碰前、后的动量守恒，则有，化简得。（3）若两球发生的碰撞是弹性碰撞，满足，代入数据有，联立动量守恒定律有，可得。三、解答类习题。15、（计算题）1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核从而发现质子．其核反应过程是：α粒子轰击静止的氮核后形成了不稳定的复核，复核发生衰变放出质子，变成氧核．设α粒子质量为m1，初速度为v0，氮核质量为m2，质子质量为m0，氧核的质量为m3，不考虑相对论效应．求：(1)α粒子轰击氮核形成不稳定复核的瞬间，复核的速度为多大；(2)此过程中释放的核能．【答案】见解析。【解析】(1)设复核速度为v，由动量守恒得m1v0＝(m1＋m2)v，v＝eq\f(m1,m1＋m2)v0．(2)整个过程质量亏损Δm＝m1＋m2－m0－m3由爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2得ΔE＝(m1＋m2－m0－m3)c2．16、（计算题）如图所示，“冰雪游乐场”滑道B点的左边为水平滑道，右边为半径R＝6.4m的圆弧滑道，左右两边的滑道在B点平滑连接．小孩乘坐冰车从圆弧滑道顶端A点由静止开始出发，半径OA与竖直方向的夹角为θ＝60°，经过B点后，被静止在C点的家长迅速抱住，然后一起在水平滑道上一起滑行．已知小孩和冰车的总质量m＝30kg，家长和冰车的总质量为M＝60kg，人与冰车均可视为质点，不计一切摩擦阻力，重力加速度g＝10m/s2，求：(1)小孩乘坐冰车经过圆弧滑道末端B点时对滑道的压力N的大小；(2)家长抱住孩子的瞬间，小孩和家长(包括各自冰车)组成的系统损失的机械能ΔE；(3)家长抱住孩子的瞬间，家长对小孩(包括各自冰车)的冲量I的大小．【答案】(1)600N(2)640J(3)160N·s【解析】(1)小孩从最高点运动到最低点的过程中，根据机械能守恒定律得，mgR(1－cosθ)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B).运动到轨道最低点B时，合力提供向心力．根据牛顿第二定律可知，FN1－mg＝meq\f(v\o\al(2,B),R).联立解得，FN1＝600N.根据牛顿第三定律可知，小孩对轨道的压力FN＝FN1＝600N.(2)家长抱住小孩的瞬间，家长、小孩和冰车组成的系统动量守恒．mvB＝(M＋m)v.系统损失的机械能ΔE＝eq\f(1