2020春人教物理高考：机械振动和机械波、近代物理、热学二轮练习含答案

2020春人教物理高考：机械振动与机械波、近代物理、热学二轮练习含答案
**机械振动与机械波、近代物理、热学**
一、选择题
1、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()
【参考答案】A黑体辐射以电磁辐射的形式向外辐射能量，温度越高，辐射越强越大，黑体辐射的波长分布情况也随温度而变，温度越高，辐射的电磁波的波长越短，A选项正确．
2、从同样高度落下的玻璃杯，掉在水泥地上容易打碎，而掉在草地上不容易打碎，下列说法正确的是()
A．掉在水泥地上的玻璃杯动量小，而掉在草地上的玻璃杯动量大
B．掉在水泥地上的玻璃杯动量改变小，掉在草地上的玻璃杯动量改变大C．掉在水泥地上的玻璃杯动量改变大，掉在草地上的玻璃杯动量改变小D．掉在水泥地上的玻璃杯动量改变量与掉在草地上的玻璃杯动量改变量相等解析：选D．玻璃杯从同样高度落下，到达地面时具有相同的速度，即具有相同的动量，与地面相互作用后都静止．所以两种地面的情况中玻璃杯动量的改变量相同，故A、B、C错误，D正确．
3、(多选)在光电效应实验中，分别用频率为νa 、νb 的单色光a 、b 照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为U a 和U b 、光电子的最大初动能分别为E ka 和E kb 。

h 为普朗克常量。

下列说法正确的是( )
A ．若νa >νb ，则一定有U a ＜U b
B ．若νa >νb ，则一定有E ka ＞E kb
C ．若U a ＜U b ，则一定有E ka ＜E kb
D ．若νa >νb ，则一定有hνa －
E ka ＞hνb －E kb
BC [光电效应中遏止电压与最大初动能之间的关系为eU ＝E k ，根据光电效应方程可知E k ＝hν－W 0，若νa ＞νb ，则E ka ＞E kb ，U a ＞U b ，选项A 错误，选项B 正确；若U a ＜U b ，则E ka ＜E kb ，选项C 正确；由光电效应方程可得W 0＝hν－E k ，则hνa －E ka ＝hνb －E kb ，选项D 错误。

]
4、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 ．A ＋1A －1
B ．A －1A ＋1
C ．4A (A ＋1)2
D ．(A ＋1)2(A －1)2
解析：选A ．设中子的质量为m ，则被碰原子核的质量为Am ，两者发生弹性碰
撞，据动量守恒，有m v 0＝m v 1＋Am v ′，据动能守恒，有12m v 20＝12m v 21＋12
Am v ′2．解以上两式得v 1＝1－A 1＋A v 0．若只考虑速度大小，则中子的速率为v ′1＝A －1A ＋1v 0
，故中子碰撞前、后速率之比为A ＋1A －1
． 5、处于n ＝3能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有( )
A ．1种
B ．2种
C ．3种
D ．4种
C [大量氢原子从n ＝3能级向低能级跃迁时，能级跃迁图如图所示，有3种跃迁情况，故辐射光的频率有3种，选项C 正确。

]
6、在光电效应的实验结果中，与光的波动理论不矛盾的是()
A．光电效应是瞬时发生的
B．所有金属都存在极限频率
C．光电流随着入射光增强而变大
D．入射光频率越大，光电子最大初动能越大
解析：选C．按照光的波动理论，电子吸收光子的能量需要时间，因此光电效应不可能瞬时发生，这与光电效应具有瞬时性矛盾；按照光的波动理论，只要有足够长的时间，电子会吸收足够的能量，克服原子的束缚成为光电子，因此所有金属均可以发生光电效应，这与光电效应有极限频率矛盾；按照光的波动理论，照射光越强，电子获得的能量越大，打出的光电子的最大初动能越大，这与光电效应中打出的光子的最大初动能与光强无关，而与照射光的频率有关矛盾；按照光的波动理论也可以得到光越强打出的光电子越多，光电流越大，因此C项正确．7、已知氦离子(He＋)的能级图如图所示，根据能级跃迁理论可知()
A．氦离子(He＋)从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出光子的频率低
B．大量处在n＝3能级的氦离子(He＋)向低能级跃迁，只能发出2种不同频率的光子
C．氦离子(He＋)处于n＝1能级时，能吸收45 eV的能量跃迁到n＝2能级
D．氦离子(He＋)从n＝4能级跃迁到n＝3能级，需要吸收能量
解析：选A．氦离子的跃迁过程类似于氢原子，从高能级到低能级跃迁过程中要以光子的形式放出能量，而从低能级态向高能级跃迁的过程中吸收能量，且吸收(放出的能量)满足能级的差值，即ΔE＝E M－E N(M＞N)．故C、D错；大量的氦离子从高能级向低能级跃迁的过程中，辐射的光子种类满足组合规律即C2n，故B 错．
8、下列说法中正确的是()
A．电子的衍射现象说明实物粒子也具有粒子性
B．β衰变是原子核内部一个质子转化成一个中子的过程
C．电子的衍射现象说明实物粒子也具有波动性
D．β衰变是原子核内部一个中子转化成一个质子的过程
解析：选CD．电子的衍射现象说明实物粒子也具有波动性，选项A错误，C正确；β衰变是原子核内部一个中子转化成一个质子的过程，选项B错误，D正确．9、如图所示，一质量M＝3．0 kg的长方形木板B放在光滑水平地面上，在其右端放一个质量m＝1．0 kg的小木块A，同时给A和B以大小均为4．0 m/s，方向相反的初速度，使A开始向左运动，B开始向右运动，A始终没有滑离B 板，在小木块A做加速运动的时间内，木板速度大小可能是()
A．2．1 m/s B．2．4 m/s
C．2．8 m/s D．3．0 m/s
解析：选AB．以A、B组成的系统为研究对象，系统动量守恒，取水平向右方向为正方向，从A开始运动到A的速度为零过程中，由动量守恒定律得：(M－m)v0＝M v B1，代入数据解得：v B1＝2．67 m/s，当从开始到A、B速度相同的过程中，取水平向右方向为正方向，由动量守恒定律得：(M－m)v0＝(M＋m)v B2，代入数据解得：v B2＝2 m/s，则在木块A正在做加速运动的时间内B的速度范围为：2 m/s＜v B＜2．67 m/s，故选项A、B正确．
10、(2019·抚顺模拟)
(多选如图所示，是汞原子的能级图，一个自由电子的总能量为8.0 eV，与处于基态的汞原子碰撞后(不计汞原子的动量变化)，则电子剩余的能量可能为(碰撞无能量损失)()
A．0.3 eV B．3.1 eV C．4.9 eV D．8.8 eV
AB[基态的汞原子从基态跃迁到第2能级，吸收能量为：ΔE＝－5.5 eV＋10.4 eV ＝4.9 eV，则电子剩余的能量为：E′＝8.0 eV－4.9 eV＝3.1 eV，基态的汞原子从基态跃迁到第3能级，吸收能量为：ΔE＝－2.7 eV＋10.4 eV＝7.7 eV，则电子
剩余的能量为：E′＝8.0 eV－7.7 eV＝0.3 eV，故A、B项正确，C、D项错误。

] 11、研究光电效应电路如图所示，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U AK的关系图象中，正确的是()
解析：选C．由于是强度不同的光照射同种钠极板，则遏止电压相同，强度不同，饱和光电流不同．选项C正确．
12、下列说法中正确的是()
A．裂变物质体积小于临界体积时，链式反应不能进行
B．裂变物质体积小于临界体积时，链式反应能进行
C．原子核内部一个质子转化成一个中子时，会同时释放出一个电子
D．铀235的半衰期约为7亿年，随地球环境的变化，半衰期可能变长
解析：选A．链式反应的条件：大于临界体积，因此当物质体积小于临界体积时，链式反应不能进行，故A对，B错；原子核内部一个质子转化成一个中子时，会同时释放出一个正电子，故C错；元素的半衰期与环境及化学状态无关，故D 错．
13、如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为零，这个系统的总动量保持不变，这就是动量守恒定律．若一个系统动量守恒时，则()
A．此系统内每个物体所受的合力一定都为零
B．此系统内每个物体的动量大小不可能都增加
C．此系统的机械能一定守恒
D．此系统的机械能可能增加
解析：选D．若一个系统动量守恒，则整个系统所受的合力为零，但是此系统内
每个物体所受的合力不一定都为零，A 错误．此系统内每个物体的动量大小可能会都增加，但是方向变化，总动量不变这是有可能的，B 错误．因系统合外力为零，但是除重力以外的其他力做功不一定为零，故机械能不一定守恒，系统的机械能可能增加，也可能减小，C 错误，D 正确．
二、非选择题
1、在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个α粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图所示)，今测得两个相切圆半径之比r 1∶r 2＝1∶44。

则：
(1)图中哪一个圆是α粒子的径迹？(说明理由)
(2)这个原子核原来所含的质子数是多少？
[解析] (1)因为动量守恒，所以轨道半径与粒子的电荷量成反比，所以圆轨道2是α粒子的径迹，圆轨道1是新生核的径迹，两者电性相同，运动方向相反。

(2)设衰变后新生核的电荷量为q 1，α粒子的电荷量为q 2＝2e ，它们的质量分别为m 1和m 2，衰变后的速度分别为v 1和v 2，所以原来原子核的电荷量q ＝q 1＋q 2。

粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：
q v B ＝m v 2r ，
则r 1r 2
＝m 1v 1
Bq 1m 2v 2Bq 2
＝m 1v 1q 2m 2v 2q 1， 又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，则
m 1v 1＝m 2v 2，
联立解得q ＝90e 。

即这个原子核原来所含的质子数为90。

[答案] (1)圆轨道2是α粒子的径迹，理由见解析
(2)90
2、如图所示，一物体从固定斜面顶端由静止开始经过1 s 下滑到底端，已知斜面的倾角θ＝37°，斜面长度L＝2．5 m，sin 37°＝0．6，cos 37°＝0．8，取重力加速度g＝10 m/s2，求：
(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ；
(2)下滑过程中损失的机械能与减少的重力势能的比值；
(3)下滑过程中合外力冲量的大小与重力冲量大小的比值．
解析：(1)根据L＝1
2at
2，解得：a＝5 m/s2，根据牛顿第二定律得：
mgsin θ－μmg cos θ＝ma
解得：μ＝0．125．
(2)损失的机械能等于克服摩擦力做的功，为：
ΔE＝μmg cos θ·L
减小的重力势能为：ΔE p＝mgsin θ·L
故损失的机械能与减小的重力势能的比值为：
ΔE∶ΔE p＝μ∶tan θ＝1∶6．
(3)设物体下滑到斜面底端时速度大小为v，则有：
v＝at＝5 m/s
根据动量定理得：合外力冲量的大小为：
I合＝m v－0＝5m (N·s)
在下滑过程中重力的冲量为：I G＝mgt＝10m (N·s)
所以下滑的过程中合外力冲量的大小与重力冲量大小的比值为：I
合
∶I G＝1∶2．答案：(1)0．125(2)1∶6(3)1∶2。