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备战2023届高考物理：波粒二象性、近代物理、动量守恒一轮题附答案
一、选择题。
1、（多选）)关于物质的波粒二象性，下列说法中正确的是(　　)
A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性
B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道
C．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的
D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性
2、下表是按照密立根的方法进行光电效应实验时得到的某金属的遏止电压Uc和入射光的频率ν的几组数据.
Uc/V 0.541 0.637 0.714 0.809 0.878
ν/×1014 Hz 5.644 5.888 6.098 6.303 6.501
由以上数据应用Excel描点连线，可得直线方程，如图所示．
则这种金属的截止频率约为(　　)
A．3.5×1014 Hz B．4.3×1014 Hz
C．5.5×1014 Hz D．6.0×1014 Hz
3、（双选）用同一光电管研究a、b、c三束单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间的电压U的关系曲线如图所示，由此可判断 (　　)
A．a、b、c的频率关系为νa> νb>νc
B．a、b、c的频率关系为νa＝νc<νb
C．用三束单色光照射光电管时，a光使其逸出的光电子最大初动能大
D．用三束单色光照射光电管时，b光使其逸出的光电子最大初动能大
4、关于近代物理发展的成果，下列说法正确的是(　　)
A．只要增加入射光的强度，光电效应就可以发生
B．氢原子从激发态向基态跃迁时会辐射特定频率的光子
C．环境温度越高，原子核衰变的速度越快
D．任何核反应都遵从质量守恒定律
5、氘核与氚核结合成一个氦核的核反应方程是H＋H→He＋n＋17.6 MeV，关于此核反应，下列说法正确的是(　　)
A．该核反应称为核裂变
B．要发生该核反应，需要将反应物加热到一定的温度值
C．氦核的比结合能小于氘核的比结合能
D．该核反应后生成物的总质量比核反应前物质的总质量要增加
6、如图所示为研究光电效应的电路图。开关闭合后，当用波长为λ0的单色光照射光电管的阴极K时，电流表有示数。下列说法正确的是(　　)
A．若只让滑片P向D端移动，则电流表的示数一定增大
B．若只增加该单色光的强度，则电流表示数一定增大
C．若改用波长小于λ0的单色光照射光电管的阴极K，则阴极K的逸出功变大
D．若改用波长大于λ0的单色光照射光电管的阴极K，则电流表的示数一定为零
7、将静置在地面上，质量为M(含燃料)的火箭模型点火升空，在极短时间内以相对地面的速度v0竖直向下喷出质量为m的炽热气体．忽略喷气过程重力和空气阻力的影响，则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是(　　)
A． v0 B． v0 C． v0 D． v0
8、(多选)如图所示，静止的U核发生α衰变后生成反冲Th核，两个产物都在垂直于它们速度方向的匀强磁场中做匀速圆周运动，下列说法正确的是(　　)
A．衰变方程可表示为U→Th＋He
B．Th核和α粒子的圆周轨道半径之比为1∶45
C．Th核和α粒子的动能之比为1∶45
D．Th核和α粒子在匀强磁场中旋转的方向相反
9、科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：X＋Y→He＋H＋4．9 MeV和H＋H→He＋X＋17．6 MeV，下列表述正确的有(　　)
A．X是中子
B．Y的质子数是3，中子数是6
C．两个核反应都没有质量亏损
D．氘和氚的核反应是核聚变反应
10、在光滑水平面上，有一个粗细均匀的边长为L的单匝正方形闭合线框abcd，在水平外力的作用下，从静止开始沿垂直磁场边界方向做匀加速直线运动，穿过匀强磁场，如图甲所示，测得线框中产生的感应电流i的大小和运动时间t的变化关系如图乙所示，则(　　)
A．线框受到的水平外力一定是恒定的
B．线框边长与磁场宽度的比值为3∶8
C．出磁场的时间是进入磁场时的一半
D．出磁场的过程中外力做的功与进入磁场的过程中外力做的功相等
11、如图所示为“验证动量守恒定律”的实验装置，下列说法正确的是( )
A.悬挂两球的细绳长度要适当，且等长
B.由静止释放小球以便较准确地计算小球碰前的速度
C.两小球必须都是刚性球，且质量相同
D.两小球碰后可以粘在一起共同运动
12、如图所示，两辆完全相同的平板小车a、b成一直线排列，静止在光滑水平面上．b车上有一小孩跳到a车上，他跳到a车上后相对a车保持静止，则此后：
A．b车速率为零 B．b车速率等于a车速率
C．b车速率大于a车速率 D．b车速率小于a车速率
二、填空含实验题。
13、如图，用“碰撞实验器”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。
图
(1)实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是可以通过仅测量__________(填选项前的序号)，间接地解决这个问题。
A.小球开始释放的高度h
B.小球抛出点距地面的高度H
C.小球做平抛运动的水平位移
(2)用天平测量两个小球的质量m1、m2。图中O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影，实验时，先让入射小球m1多次从斜轨上S位置静止释放；然后把被碰小球m2静置于轨道水平部分的右侧末端，再将入射小球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相撞，并重复多次，分别找到小球的平均落点M、P、N，并测量出平均水平位移OM、OP、ON。
(3)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为________________________（用(2)中测量的量表示）；若碰撞是弹性碰撞，那么还应该满足的表达式为________________________[用(2)中测量的量表示]。
14、小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示。已知普朗克常量h＝6．63×10－34 J·s．
(1)图甲中电极A为光电管的__________(选填“阴极”或“阳极”)；
(2)实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc＝________Hz，逸出功W0＝________J；
(3)如果实验中入射光的频率ν＝7．00×1014Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek＝________J．
三、解答类习题。
15、（计算题）如图所示：
小球A质量为m，系在细线的一端，线的另一端固定在O点，O点到水平面的距离为h.物块B质量是小球的5倍，置于粗糙的水平面上且位于O点正下方，物块与水平面间的动摩擦因数为μ.现拉动小球使线水平伸直，小球由静止开始释放，运动到最低点时与物块发生正碰(碰撞时间极短)，反弹后上升至最高点时到水平面的距离为.小球与物块均视为质点，不计空气阻力，重力加速度为g，求碰撞过程物块获得的冲量及物块在地面上滑行的距离.
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、（计算类综合题）我们知道，根据光的粒子性，光的能量是不连续的，而是一份一份的，每一份叫一个光子，光子具有动量(hν/c)和能量(hν)，当光子撞击到光滑的平面上时，可以像从墙上反弹回来的乒乓球一样改变运动方向，并给撞击物体以相应的作用力．光对被照射物体单位面积上所施加的压力叫光压．联想到人类很早就会制造并广泛使用的风帆，能否做出利用太阳光光压的“太阳帆”进行宇宙航行呢？
1924年，俄国航天事业的先驱齐奥尔科夫斯基和其同事灿德尔明确提出“用照射到很薄的巨大反射镜上的太阳光所产生的推力获得宇宙速度”，首次提出了太阳帆的设想．但太阳光压很小，太阳光在地球附近的光压大约为10－6 N/m2，但在微重力的太空，通过增大太阳帆面积，长达数月的持续加速，使得太阳帆可以达到甚至超过宇宙速度．IKAROS是世界第一个成功在行星际空间运行的太阳帆.2010年5月21日发射，2010年12月8日，IKAROS在距离金星80,800公里处飞行掠过，并进入延伸任务阶段．
设太阳单位时间内向各个方向辐射的总能量为E，太空中某太阳帆面积为S，某时刻距太阳距离为r(r很大，故太阳光可视为平行光，太阳帆位置的变化可以忽略)，且帆面和太阳光传播方向垂直，太阳光频率为ν，真空中光速为c，普朗克常量为h.
(1)当一个太阳光子被帆面完全反射时，求光子动量的变化Δp，判断光子对太阳帆面作用力的方向．
(2)计算单位时间内到达该航天器太阳帆面的光子数．
(3)事实上，到达太阳帆表面的光子一部分被反射，其余部分被吸收．被反射的光子数与入射光子总数的比，称为反射系数．若太阳帆的反射系数为ρ，求该时刻太阳光对太阳帆的作用力．
备战2023届高考物理：波粒二象性、近代物理、动量守恒一轮题附答案
一、选择题。
1、（多选）)关于物质的波粒二象性，下列说法中正确的是(　　)
A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性
B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道
C．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的
D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性
【答案】ABC　
2、下表是按照密立根的方法进行光电效应实验时得到的某金属的遏止电压Uc和入射光的频率ν的几组数据.
Uc/V 0.541 0.637 0.714 0.809 0.878
ν/×1014 Hz 5.644 5.888 6.098 6.303 6.501
由以上数据应用Excel描点连线，可得直线方程，如图所示．
则这种金属的截止频率约为(　　)
A．3.5×1014 Hz B．4.3×1014 Hz
C．5.5×1014 Hz D．6.0×1014 Hz
【答案】B
3、（双选）用同一光电管研究a、b、c三束单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间的电压U的关系曲线如图所示，由此可判断 (　　)
A．a、b、c的频率关系为νa> νb>νc
B．a、b、c的频率关系为νa＝νc<νb
C．用三束单色光照射光电管时，a光使其逸出的光电子最大初动能大
D．用三束单色光照射光电管时，b光使其逸出的光电子最大初动能大
【答案】BD　
4、关于近代物理发展的成果，下列说法正确的是(　　)
A．只要增加入射光的强度，光电效应就可以发生
B．氢原子从激发态向基态跃迁时会辐射特定频率的光子
C．环境温度越高，原子核衰变的速度越快
D．任何核反应都遵从质量守恒定律
【答案】B　
5、氘核与氚核结合成一个氦核的核反应方程是H＋H→He＋n＋17.6 MeV，关于此核反应，下列说法正确的是(　　)
A．该核反应称为核裂变
B．要发生该核反应，需要将反应物加热到一定的温度值
C．氦核的比结合能小于氘核的比结合能
D．该核反应后生成物的总质量比核反应前物质的总质量要增加
【答案】B　
6、如图所示为研究光电效应的电路图。开关闭合后，当用波长为λ0的单色光照射光电管的阴极K时，电流表有示数。下列说法正确的是(　　)
A．若只让滑片P向D端移动，则电流表的示数一定增大
B．若只增加该单色光的强度，则电流表示数一定增大
C．若改用波长小于λ0的单色光照射光电管的阴极K，则阴极K的逸出功变大
D．若改用波长大于λ0的单色光照射光电管的阴极K，则电流表的示数一定为零
【答案】B
7、将静置在地面上，质量为M(含燃料)的火箭模型点火升空，在极短时间内以相对地面的速度v0竖直向下喷出质量为m的炽热气体．忽略喷气过程重力和空气阻力的影响，则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是(　　)
A． v0 B． v0 C． v0 D． v0
【答案】D．
8、(多选)如图所示，静止的U核发生α衰变后生成反冲Th核，两个产物都在垂直于它们速度方向的匀强磁场中做匀速圆周运动，下列说法正确的是(　　)
A．衰变方程可表示为U→Th＋He
B．Th核和α粒子的圆周轨道半径之比为1∶45
C．Th核和α粒子的动能之比为1∶45
D．Th核和α粒子在匀强磁场中旋转的方向相反
【答案】AB　
9、科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：X＋Y→He＋H＋4．9 MeV和H＋H→He＋X＋17．6 MeV，下列表述正确的有(　　)
A．X是中子
B．Y的质子数是3，中子数是6
C．两个核反应都没有质量亏损
D．氘和氚的核反应是核聚变反应
【答案】AD．
10、在光滑水平面上，有一个粗细均匀的边长为L的单匝正方形闭合线框abcd，在水平外力的作用下，从静止开始沿垂直磁场边界方向做匀加速直线运动，穿过匀强磁场，如图甲所示，测得线框中产生的感应电流i的大小和运动时间t的变化关系如图乙所示，则(　　)
A．线框受到的水平外力一定是恒定的
B．线框边长与磁场宽度的比值为3∶8
C．出磁场的时间是进入磁场时的一半
D．出磁场的过程中外力做的功与进入磁场的过程中外力做的功相等
【答案】B．
11、如图所示为“验证动量守恒定律”的实验装置，下列说法正确的是( )
A.悬挂两球的细绳长度要适当，且等长
B.由静止释放小球以便较准确地计算小球碰前的速度
C.两小球必须都是刚性球，且质量相同
D.两小球碰后可以粘在一起共同运动
【答案】ABD
12、如图所示，两辆完全相同的平板小车a、b成一直线排列，静止在光滑水平面上．b车上有一小孩跳到a车上，他跳到a车上后相对a车保持静止，则此后：
A．b车速率为零 B．b车速率等于a车速率
C．b车速率大于a车速率 D．b车速率小于a车速率
【答案】C
二、填空含实验题。
13、如图，用“碰撞实验器”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。
图
(1)实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是可以通过仅测量__________(填选项前的序号)，间接地解决这个问题。
A.小球开始释放的高度h
B.小球抛出点距地面的高度H
C.小球做平抛运动的水平位移
(2)用天平测量两个小球的质量m1、m2。图中O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影，实验时，先让入射小球m1多次从斜轨上S位置静止释放；然后把被碰小球m2静置于轨道水平部分的右侧末端，再将入射小球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相撞，并重复多次，分别找到小球的平均落点M、P、N，并测量出平均水平位移OM、OP、ON。
(3)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为________________________（用(2)中测量的量表示）；若碰撞是弹性碰撞，那么还应该满足的表达式为________________________[用(2)中测量的量表示]。
【答案】(1)C　 (3)m1·OP＝m1·OM＋m2·ON
m1·OP2＝m1·OM2＋m2·ON2
14、小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示。已知普朗克常量h＝6．63×10－34 J·s．
(1)图甲中电极A为光电管的__________(选填“阴极”或“阳极”)；
(2)实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc＝________Hz，逸出功W0＝________J；
(3)如果实验中入射光的频率ν＝7．00×1014Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek＝________J．
【答案】(1)阳极
(2)5．15×1014【(5．12～5．18)×1014均视为正确】
3．41×10－19【(3．39～3．43)×10－19均视为正确】
(3)1．23×10－19【(1．21～1．25)×10－19均视为正确】
三、解答类习题。
15、（计算题）如图所示：
小球A质量为m，系在细线的一端，线的另一端固定在O点，O点到水平面的距离为h.物块B质量是小球的5倍，置于粗糙的水平面上且位于O点正下方，物块与水平面间的动摩擦因数为μ.现拉动小球使线水平伸直，小球由静止开始释放，运动到最低点时与物块发生正碰(碰撞时间极短)，反弹后上升至最高点时到水平面的距离为.小球与物块均视为质点，不计空气阻力，重力加速度为g，求碰撞过程物块获得的冲量及物块在地面上滑行的距离.
【答案】　m 　
【解析】设小球的质量为m，运动到最低点与物体块相撞前的速度大小为v1，取小球运动到最低点时的重力势能为零，根据机械能守恒定律有
mgh＝mv
解得：v1＝
设碰撞后小球反弹的速度大小为v1′，同理有
mg＝mv1′2
解得：v1′＝
设碰撞后物块的速度大小为v2，取水平向右为正方向由动量守恒定律有
mv1＝－mv1′＋5mv2
解得：v2＝
由动量定理可得，碰撞过程滑块获得的冲量为：I＝5mv2＝m
物块在水平面上滑行所受摩擦力的大小为
F＝5μmg
设物块在水平面上滑动的距离为s，由动能定理有
－Fs＝0－×5mv
解得：s＝.
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)
【【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＝m
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
设衰变前原子核的质量为M0，衰变前后能量守恒，有
M0c2＝Mc2＋Mv′2＋mc2＋mv2
联立以上三式，解得M0＝(M＋m)(1＋)．
17、（计算类综合题）我们知道，根据光的粒子性，光的能量是不连续的，而是一份一份的，每一份叫一个光子，光子具有动量(hν/c)和能量(hν)，当光子撞击到光滑的平面上时，可以像从墙上反弹回来的乒乓球一样改变运动方向，并给撞击物体以相应的作用力．光对被照射物体单位面积上所施加的压力叫光压．联想到人类很早就会制造并广泛使用的风帆，能否做出利用太阳光光压的“太阳帆”进行宇宙航行呢？
1924年，俄国航天事业的先驱齐奥尔科夫斯基和其同事灿德尔明确提出“用照射到很薄的巨大反射镜上的太阳光所产生的推力获得宇宙速度”，首次提出了太阳帆的设想．但太阳光压很小，太阳光在地球附近的光压大约为10－6 N/m2，但在微重力的太空，通过增大太阳帆面积，长达数月的持续加速，使得太阳帆可以达到甚至超过宇宙速度．IKAROS是世界第一个成功在行星际空间运行的太阳帆.2010年5月21日发射，2010年12月8日，IKAROS在距离金星80,800公里处飞行掠过，并进入延伸任务阶段．
设太阳单位时间内向各个方向辐射的总能量为E，太空中某太阳帆面积为S，某时刻距太阳距离为r(r很大，故太阳光可视为平行光，太阳帆位置的变化可以忽略)，且帆面和太阳光传播方向垂直，太阳光频率为ν，真空中光速为c，普朗克常量为h.
(1)当一个太阳光子被帆面完全反射时，求光子动量的变化Δp，判断光子对太阳帆面作用力的方向．
(2)计算单位时间内到达该航天器太阳帆面的光子数．
(3)事实上，到达太阳帆表面的光子一部分被反射，其余部分被吸收．被反射的光子数与入射光子总数的比，称为反射系数．若太阳帆的反射系数为ρ，求该时刻太阳光对太阳帆的作用力．
【答案】(1)－　 与入射光子速度方向相反 (2)　 (3)
【解析】(1)以光子运动的初速度方向为正方向，
光子动量的变化Δp＝－p－p＝－.
根据动量定理可知，Ft＝Δp，解得F＝－.
光子对太阳帆面作用力的方向与入射光子速度方向相反．
(2)每个光子能量E0＝hν.
单位时间内到达太阳帆光能量E总＝·S.
单位时间内到达该航天器太阳帆面的光子数
N＝＝.
(3)反射光子和吸收光子均会对太阳帆产生作用力．
在时间Δt，根据动量定理可知，
Ft＝Δp反＋Δp吸
其中Δp反＝2ρNΔp·Δt＝·Δt
Δp吸＝(1－ρ)NΔp·Δt＝·Δt.
联立解得，F＝.

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