高中物理3-5测试题附答案3份Word文档格式.docx
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D.自由下落
选D 设铁块回到小车右端时,铁块的速度为v1,小车的速度为v2,对小车和铁块组成的系统,由动量守恒:
mv=mv1+mv2,由机械能守恒:
mv2=mv2+mv,解得v1=0,v2=v,故选项D正确.
二、多项选择题
6.如图所示,将一个内、外侧均光滑的半圆形槽,置于光滑的水平面上,槽的左侧有一个竖直墙壁.现让一个小球自左端槽口A的正上方从静止开始下落,与半圆形槽相切从点A进入槽内,则以下说法中正确的是( )
A.小球在半圆形槽内运动的全过程中,只有重力对它做功
B.小球在半圆形槽内运动的全过程中,小球与槽组成的系统机械能守恒
C.小球从最低点向右侧最高点运动过程中,小球与槽组成的系统在水平方向动量守恒
D.小球离开槽右侧最高点以后,将做竖直上抛运动
选BC 小球的机械能有一部分转移给了半圆形槽,因此除重力对小球做功外,半圆形槽对小球的弹力也对小球做了功(负功),故选项A错误.整个系统不存在机械能损失,故选项B正确.当小球过槽的最低点后,槽就离开墙向右加速运动,系统水平方向不受外力作用,故选项C正确.小球离开槽右侧最高点时,有一个随槽向右的水平分速度,小球飞出后做斜抛运动,故选项D错误.
7.质量都为m的小球a、b、c以相同的速度分别与另外三个质量都为M的静止小球相碰后,a球被反向弹回,b球与被碰球粘合在一起仍沿原方向运动,c球碰后静止,则下列说法正确的是( )
A.m一定小于M
B.m可能等于M
C.b球与质量为M的球组成的系统损失的动能最大
D.c球与质量为M的球组成的系统损失的动能最大
选AC 由a球被反向弹回,可以确定三小球的质量m一定小于M;
当两小球发生完全非弹性碰撞时损失的动能最大,b球与被碰球粘合在一起,发生的是完全非弹性碰撞.
8.质量为M、内壁间距为L的箱子静止于光滑的水平面上,箱子中间有一质量为m的小物块,小物块与箱子底板间的动摩擦因数为μ.初始时小物块停在箱子正中间,如图所示.现给小物块一水平向右的初速度v,小物块与箱壁碰撞N次后恰又回到箱子正中间,并与箱子保持相对静止.设碰撞都是弹性的,则整个过程中,系统损失的动能为( )
A.mv2 B.v2
C.NμmgL D.NμmgL
选BD 由于水平面光滑,一方面,箱子和物块组成的系统动量守恒,二者经多次碰撞后,保持相对静止,易判断二者具有向右的共同速度v′,根据动量守恒定律有mv=(M+m)v′,系统损失的动能为ΔE1=mv2-(M+m)v′2,可知B正确;
另一方面,系统损失的动能可由Q=ΔEk且Q=μmg·
s相对求得,由于小物块从中间向右出发,最终又回到箱子正中间,其间共发生N次碰撞,则s相对=NL,则选项D也正确.
三、非选择题
9.(10分)在水平力F=30N的作用下,质量m=5kg的物体由静止开始沿水平面运动.已知物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.2,若F作用6s后撤去,撤去F后物体还能向前运动多长时间才停止?
(g取10m/s2)
解法一:
用动量定理解,分段处理,选物体为研究对象,对于撤去F前物体做匀加速运动的过程,受力情况如图甲所示,始态速度为零,终态速度为v,取水平力F的方向为正方向,根据动量定理有(F-μmg)t1=mv-0.
对于撤去F后,物体做匀减速运动的过程,受力情况如图乙所示,始态速度为v,终态速度为零.根据动量定理有-μmgt2=0-mv.以上两式联立解得t2=t1=×
6s=12s.
解法二:
用动量定理解,研究全过程.
选物体作为研究对象,研究整个运动过程,这个过程中的初、末状态物体的速度都等于零.
取水平力F的方向为正方向,根据动量定理得
(F-μmg)t1+(-μmg)t2=0
解得t2=t1=×
6s=12s
答案:
12s
10.(12分)(2014·
天津卷)如图所示,水平地面上静止放置一辆小车A,质量mA=4kg,上表面光滑,小车与地面间的摩擦力极小,可以忽略不计.可视为质点的物块B置于A的最右端,B的质量mB=2kg.现对A施加一个水平向右的恒力F=10N,A运动一段时间后,小车左端固定的挡板与B发生碰撞,碰撞时间极短,碰后A、B粘合在一起,共同在F的作用下继续运动,碰撞后经时间t=0.6s,二者的速度达到vt=2m/s.求:
(1)A开始运动时加速度a的大小;
(2)A、B碰撞后瞬间的共同速度v的大小;
(3)A的上表面长度l.
(1)以A为研究对象,由牛顿第二定律有
F=mAa ①
代入数据解得a=2.5m/s2 ②
(2)对A、B碰撞后共同运动t=0.6s的过程,由动量定理得
Ft=(mA+mB)vt-(mA+mB)v ③
代入数据解得
v=1m/s ④
(3)设A、B发生碰撞前,A的速度为vA,对A、B发生碰撞的过程,由动量守恒定律有
mAvA=(mA+mB)v ⑤
A从开始运动到与B发生碰撞前,由动能定理有
Fl=mAv ⑥
由④⑤⑥式,代入数据解得
l=0.45m
(1)2.5m/s2
(2)1m/s (3)0.45m
11.(15分)(2015·
枣庄一模)质量M=3.0kg的长木板置于光滑水平面上,木板左侧放置一质量m=1.0kg的木块,右侧固定一轻弹簧,处于原长状态,弹簧正下方部分的木板上表面光滑,其它部分的木板上表面粗糙,如图所示.现给木块v0=4.0m/s的初速度,使之向右运动,在木板与木块向右运动过程中,当木板和木块达到共速时,木板恰与墙壁相碰,碰撞过程时间极短,木板速度的方向改变,大小不变,最后木块恰好在木板的左端与木板相对静止.求:
(1)木板与墙壁相碰时的速度v1;
(2)整个过程中弹簧所具有的弹性势能的最大值Epm.
(1)以木块与木板组成的系统为研究对象,从木块开始运动到两者速度相同的过程中,系统动量守恒,由动量守恒定律可得:
mv0=(M+m)v1,解得v1=1m/s.
(2)木板与墙壁碰后返回,木块压缩弹簧,当弹簧压缩到最短时,木块与木板速度相等,在此过程中两者组成的系统动量守恒,由动量守恒定律可得:
Mv1-mv1=(M+m)v2,解得:
v2=0.5m/s;
当弹簧压缩到最短时,弹簧弹性势能最大,由能量守恒定律可得:
mv=(M+m)v+Epm+Q,
当木块到达木板最左端时两者速度相等,在此过程中,系统动量守恒,
由动量守恒定律可得:
Mv1-mv1=(M+m)v3,解得:
v3=0.5m/s;
从木块开始运动到木块再回到木板最左端的整个过程中,由能量守恒定律可得:
mv=(M+m)v+2Q,
解得:
Q=3.75J,Epm=3.75J;
(1)1m/s
(2)3.75J
12.(15分)(2014·
新课标Ⅰ)如图所示,质量分别为mA、mB的两个弹性小球A、B静止在地面上,B球距地面的高度h=0.8m,A球在B球的正上方.先将B球释放,经过一段时间后再将A球释放.当A球下落t=0.3s时,刚好与B球在地面上方的P点处相碰.碰撞时间极短,碰后瞬间A球的速度恰为零.已知mB=3mA,重力加速度大小g=10m/s2忽略空气阻力及碰撞中的动能损失.求:
(1)B球第一次到达地面时的速度;
(2)P点距离地面的高度.
(1)设B球第一次到达地面时的速度大小为vB,由运动学公式有
vB= ①
将h=0.8m代入上式,得
vB=4m/s ②
(2)设两球相碰前后,A球的速度大小分别为v1和v1′(v1′=0),B球的速度分别为v2和v2′.由运动学规律可知
v1=gt ③
由于碰撞时间极短,重力的作用可以忽略,两球相碰前后的动量守恒,总动能保持不变.规定向下的方向为正,有
mAv1+mBv2=mBv2′ ④
mAv+mBv=mBv2′2 ⑤
设B球与地面相碰后的速度大小为vB′,由运动学及碰撞的规律可得
vB′=vB ⑥
设P点距地面的高度为h′,由运动学规律可知
h′= ⑦
联立②③④⑤⑥⑦式,并代入已知条件可得
h′=0.75m
(1)4m/s
(2)0.75m
课时跟踪检测2
1.下列说法正确的是( )
A.有的光是波,有的光是粒子
B.光子与电子是同样的一种粒子
C.光的波长越长,其波动性越显著;
波长越短,其粒子性越显著
D.γ射线具有显著的粒子性,而不具有波动性
选C 从光的波粒二象性可知:
光是具有波粒二象性的,只不过在有的情况下波动性显著,有的情况下粒子性显著.光的波长越长,越容易观察到其显示波动特征.光子是一种不带电的微观粒子,而电子是带负电的微观粒子,它们虽然都是微观粒子,但有本质区别,故上述选项中正确的是C.
2.根据爱因斯坦的“光子说”可知( )
A.“光子说”本质就是牛顿的“微粒说”
B.光的波长越大,光子的能量越小
C.一束单色光的能量可以连续变化
D.只有光子数很多时,光才具有粒子性
选B 光子的能量由光的频率决定,波长越大,频率越小,能量越小.
3.如图所示,用a、b两种不同频率的光分别照射同一金属板,发现当a光照射时验电器的指针偏转,b光照射时指针未偏转,以下说法正确的是( )
A.增大a光的强度,验电器的指针偏角一定减小
B.a光照射金属板时验电器的金属小球带负电
C.a光在真空中的速度大于b光在真空中的速度
D.a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长
选D 增大a光的强度,从金属板飞出的光电子增多,金属板带电荷量增大,验电器的指针偏角一定增大,选项A错误;
a光照射金属板时,光电子从金属板飞出,金属板带正电,验电器的金属小球带正电,选项B错误;
光在真空中的速度为c,选项C错误;
经分析,a光在真空中的频率大于b光在真空中的频率,故a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长,选项D正确.
4.在光电效应实验中,飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光),如图所示,则可判断出( )
A.甲光的频率大于乙光的频率
B.乙光的波长大于丙光的波长
C.乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率
D.甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能
选B 根据爱因斯坦光电效应方程Ekm=hν-W0,由遏止电压定义可知,W0=hν0,Ekm=eUc,结合题意与图象可以判断,W0相同,Uc1>Uc2,则三种色光的频率为ν甲=ν乙<ν丙,同时判断甲光对应光电子的最大初动能小于丙光对应光电子的最大初动能,A、D错误;
由ν=知,λ甲=λ乙>λ丙,选项B正确;
同一光电管,截止频率相等,选项C错误.
5.研究光电效应的电路如图所示.用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K),钠极板发射出的光电子被阳极A吸收,在电路中形成光电流.下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图象中,正确的是( )
选C 由于光的频率相同,所以对应的反向截止电压相同,选项A、B错误;
发生光电效应时,在同样的加速电压下,光强度越大,逸出的光电子数目越多,形成的光电流越大,所以选项C正确,D错误.
6.(2013·
北京卷)以往我们认识的光电效应是单光子光电效应,即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出.强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识,用强激光照射金属,由于其光子密度极大,一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能,从而形成多光子光电效应,这已被实验证实.光电效应实验装置示意图如图.用频率为ν的普通光源照射阴极K,没有发生光电效应.换同样频率为ν的强激光照射阴极K,则发生了光电效应;
此时,若加上反向电压U,即将阴极K接电源正极,阳极A接电源负极,在K、A之间就形成了使光电子减速的电场.逐渐增大U,光电流会逐渐减小;
当光电流恰好减小到零时,所加反向电压U可能是下列的(其中W为逸出功,h为普朗克常量,e为电子电荷量)( )
A.U=- B.U=-
C.U=2hν-W D.U=-
选B 由光电效应方程可知:
nhν=W+mv(n=2,3,4,…)①
在减速电场中由动能定理得-eU=0-mv②
联立①②得:
U=-(n=2,3,4,…),选项B正确.
7.(2016·
陕西联考)下列说法中正确的是( )
A.普朗克为了解释黑体辐射现象,第一次提出了能量量子化理论
B.大量的电子通过双缝后在屏上能形成明暗相间的条纹,这表明所有的电子都落在明条纹处
C.电子和其他微观粒子,都具有波粒二象性
D.光波是一种概率波,光的波动性是由于光子之间的相互作用引起的,这是光子自身的固有性质
E.一束单色光照射到某种金属表面不能发生光电效应,是因为该束光的波长太长
选ACE 普朗克为了解释黑体辐射现象,第一次提出了能量量子化理论,A正确;
不可能所有的电子都落在明条纹处,B错误;
所有粒子都具有波粒二象性,C正确;
波粒二象性是光的根本属性,与光子之间的相互作用无关,D错误;
每种金属都有发生光电效应的最小频率即极限频率,当光子的频率不小于极限频率时,才发生光电效应,故不发生光电效应是因为光的频率太小,波长太长,E正确.
8.在探究光电效应现象时,某小组的同学分别用波长为λ、2λ的单色光照射某金属,逸出的光电子最大速度之比为2∶1,普朗克常量用h表示,光在真空中的速度用c表示.则
A.光电子的最大初动能之比为2∶1
B.该金属的截止频率为
C.该金属的截止频率为
D.用波长为λ的单色光照射该金属时能发生光电效应
E.用波长为4λ的单色光照射该金属时不能发生光电效应
选BDE 由于两种单色光照射下,逸出的光电子的最大速度之比为2∶1,由Ek=mv2可知,光电子的最大初动能之比为4∶1,选项A错误;
又由hν=W+Ek知,h=W+mv,h=W+mv,又v1=2v2,解得W=h,则该金属的截止频率为,选项B正确,C错误;
光的波长小于或等于3λ时才能发生光电效应,选项D、E正确.
9.如图为用光照射锌板产生光电效应的装置示意图。
光电子的最大初动能用Ek表示、入射光的强度用C表示、入射光的波长用λ表示、入射光的照射时间用t表示、入射光的频率用ν表示.则下列说法正确的是( )
A.Ek与C无关
B.Ek与λ成反比
C.Ek与t成正比
D.Ek与ν成线性关系
E.如果将锌板换为其他的金属,入射光的频率ν一定,则Ek与不同材料金属的逸出功成线性关系
选ADE 由Ek=hν-W0知,Ek与照射光的强度及照射时间无关,与ν成线性关系,选项A、D正确,C错误;
由Ek=-W0可知,Ek与λ不成反比,B错误;
在hν不变的情况下,Ek与W0成线性关系,E正确.
10.按如图的方式连接电路,当用某种紫光照射阴极K时,电路中的微安表有示数.则下列叙述正确的是( )
A.如果仅将紫光换成黄光,则微安表一定没有示数
B.如果仅将紫光换成紫外线,则微安表一定有示数
C.仅将滑动变阻器的触头向右滑动,则微安表的示数一定增大
D.仅将滑动变阻器的触头向左滑动,则微安表的示数可能不变
E.仅将电源的正、负极对调,则微安表仍可能有示数
选BDE 当换用黄光后,入射光的频率减小,但入射光的频率可能仍大于金属的极限频率,发生光电效应,电路中可能有光电流,A错误;
当换用紫外线后,入射光的频率增大,一定能产生光电效应现象,则微安表一定有示数,B正确;
滑动变阻器的触头向右滑动,则光电管两极间的电压增大,电路中的光电流可能已经达到饱和值,保持不变,C错误;
滑动变阻器的触头向左滑动,则光电管两极间的电压减小,电路中的光电流可能仍为饱和值,保持不变,D正确;
将电源的正、负极对调,电子做减速运动,光电子可能到达阳极A,则微安表仍可能有示数,E正确.
11.(2016·
东湖区模拟)在光电效应实验中,两个实验小组分别在各自的实验室,约定用相同频率的单色光,分别照射锌和银的表面,结果都能发生光电效应,如图1,并记录相关数据.对于这两组实验,下列判断正确的是( )
A.因为材料不同逸出功不同,所以遏止电压Uc不同
B.饱和光电流一定不同
C.光电子的最大初动能不同
D.因为光强不确定,所以单位时间逸出的光电子数可能相同
E.分别用不同频率的光照射之后绘制Uc~ν图象(ν为照射光频率,图2为其中一小组绘制的图象),图象的斜率可能不同
选ACD A、根据光电效应方程Ekm=hν-W0和eUC=EKm得出,相同频率,不同逸出功,则遏止电压也不同.故A正确.
B、虽然光的频率相同,但光强不确定,所以单位时间逸出的光电子数可能相同,而饱和光电流不一定相同.故选项B错误,D正确.
C、根据光电效应方程Ekm=hν-W0得,相同的频率,不同的逸出功,则光电子的最大初动能也不同,故C正确;
E、因为Uc=-,知图线的斜率等于,从图象上可以得出斜率的大小,已知电子电量,可以求出斜率与普朗克常量有关.故E错误.
12.(15分)用不同频率的光照射某金属产生光电效应,测量金属的遏止电压Uc与入射光频率ν,得到Uc-ν图象如图所示,根据图象求出该金属的截止频率νc=__________Hz,普朗克常量h=__________J·
s.(已知电子电荷量e=1.6×
10-19C)
由题图线可知νc=5.0×
1014Hz,又eUc=hν-W0,所以Uc=ν-.结合图线可得
k==V/Hz,
h=J·
s=6.4×
10-34J·
s.
5.0×
1014 6.4×
10-34
13.(19分)如图甲所示是研究光电效应规律的光电管.用波长λ=0.50μm的绿光照射阴极K,实验测得流过Ⓖ表的电流I与AK之间的电势差UAK满足如图乙所示规律,取h=6.63×
10-34J·
s.结合图象,求:
(结果保留两位有效数字)
(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大动能.
(2)该阴极材料的极限波长.
(1)光电流达到饱和时,阴极发射的光电子全部到达阳极A,阴极每秒钟发射的光电子的个数
n==(个)=4.0×
1012(个)
光电子的最大初动能为:
Ekm=eU0=1.6×
10-19C×
0.6V=9.6×
10-20J
(2)设阴极材料的极限波长为λ0,根据爱因斯坦光电效应方程:
Ekm=h-h,代入数据得λ0=0.66μm
(1)4.0×
1012个 9.6×
10-20J
(2)0.66μm
课时跟踪检测3
1.(2015·
天津卷)物理学重视逻辑,崇尚理性,其理论总是建立在对事实观察的基础上.下列说法正确的是( )
A.天然放射现象说明原子核内部是有结构的
B.电子的发现使人们认识到原子具有核式结构
C.α粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的
D.密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的
选A α粒子散射实验的重要发现使人们认识到原子具有核式结构,选项B、C项错误;
密立根的油滴实验测出了电子的电荷量,选项D错误.
2.(2014·
上海高考)不能用卢瑟福原子核式结构模型得出的结论是( )
A.原子中心有一个很小的原子核
B.原子核是由质子和中子组成的
C.原子质量几乎全部集中在原子核内
D.原子的正电荷全部集中在原子核内
选B 卢瑟福通过α散射实验,发现绝大多数粒子基本上仍沿原来的方向前进,少数发生了大角度的偏转,极少数反向运动,说明原子几乎全部质量集中在核内;
且和α粒子具有斥力,所以正电荷集中在核内;
因为只有极少数反向运动,说明原子核很小;
并不能说明原子核是由质子和中子组成的,B项正确.
3.太阳内部持续不断地发生着4个质子(H)聚变为1个氦核(He)的热核反应,核反应方程是4H→He+2X,这个核反应释放出大量核能.已知质子、氦核、X的质量分别为m1、m2、m3,真空中的光速为c.下列说法中正确的是( )
A.方程中的X表示中子(n)
B.方程中的X表示正电子(e)
C.这个核反应中质量亏损Δm=4m1-m2
D.这个核反应中释放的核能ΔE=(4m1-m2-m3)c2
选B 核反应方程为4H→He-2e,即X表示正电子,这个核反应中质量亏损Δm=4m1-m2-2m3,这个核反应中释放的核能ΔE=(4m1-m2-2m3)c2,选项B正确.
4.(2015·
滕州模拟)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
选C 根据玻尔理论知道,电子的轨道不是任意的,电子有确定的轨道,且轨道是量子化的,故A错误.
B、光电效应实验产生的条件为:
光的频率大于极限频率,故B错误.
C、电子束通过铝箔时的衍射图样证实了电子具有波动性,故C正确.
D、发现少数α粒子发生了较大偏转,说明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围,故D错误.
5.下列核反应方程及其表述中错误的是( )
A.He+H→He+H是原子核的α衰变
B.He+Al→P+n是原子核的人工转变
C.Na→Mg+ 0-1e是原子核的β衰变
D.U
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