高三基础复习：《动量守恒定律 波粒二象性 原子结构》测试卷及答案

《动量守恒定律波粒二象性原子结构》测试卷
一、单选题(共12小题)
1.如图所示，木块B与水平弹簧相连，放在光滑水平面上，子弹A沿水平方向射入木块后留在木块B内，入射时间极短，而后木块将弹簧压缩到最短．关于子弹和木块组成的系统，下列说法中正确的是()
①子弹射入木块的过程中系统动量守恒
①子弹射入木块的过程中系统机械能守恒
①木块压缩弹簧过程中，系统总动量守恒
①木块压缩弹簧过程中，子弹、木块和弹簧组成的系统机械能守恒
A． ①①
B． ①①
C． ①①
D． ①①
2.氢原子部分能级的示意图如图所示，不同色光的光子能量如下所示：
处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为( )
A．红、蓝、靛
B．黄、绿
C．红、紫
D．蓝—靛、紫
3.以下是物理学史上3个著名的核反应方程：x＋Li―→2y，y＋N―→x ＋O，y＋Be―→z＋【C】x、y和z是3种不同的粒子，其中z是()
A． α粒子
B．质子
C．中子
D．电子
4.关于半衰期，以下说法正确的是（）
A．同种放射性元素在化合物中的半衰期比单质中长。

B．升高温度可以使半衰期缩短
C．氡的半衰期为3.8天，若有四个氡原子核，经过7.6天就只剩下一个D．氡的半衰期为3.8天，4克氡原子核，经过7.6天就只剩下1克
5.在距地面高为h处，同时以大小相等的初速v0分别平抛，竖直上抛，竖直下抛质量相等的物体m，当它们从抛出到落地时过程，动量的变化量①P最大的是（）
A．平抛
B．竖直上抛
C．竖直下抛
D．三者一样大
6.质量为m的人站在质量为2m的平板小车上，以共同的速度在水平地面上沿直线前行．车所受地面阻力的大小与车对地面压力的大小成正比．当车速为v0时，人从车上以相对于地面大小为v0的速度水平向后跳下．跳离瞬间地面阻力的冲量忽略不计，则能正确表示车运动的v­-t图像为（）
A．答案A
B．答案B
C．答案C
D．答案D
7.链式反应中，重核裂变时放出的可以使裂变不断进行下去的粒子是( ) A．质子
B．中子
C ．粒子
D．粒子
8.汞原子的能级如图，现一束单色光照射到大量处于基态的汞原子，汞原子只发出三种不同频率的单色光．关于入射光的能量下列说法正确的是( )
A．等于4.9 eV
B．等于7.7 eV
C．等于8.8 eV
D．大于或等于10.4 eV
9.康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量．如图给出了光子与静止电子碰撞后电子的运动方向，则碰后光子（）
A．可能沿1方向，且波长变小
B．可能沿2方向，且波长变小
C．可能沿1方向，且波长变长
D．可能沿3方向，且波长变长
10.高空“蹦极”是勇敢者的游戏。

蹦极运动员将弹性长绳（质量忽略不计）的一端系在双脚上，另一端固定在高处的跳台上，运动员无初速地从跳台上落下。

若不计空气阻力，则（）
A．弹性绳开始伸直时，运动员的速度最大
B．从弹性绳开始伸直到最低点的过程中，运动员的重力势能与弹性绳的弹性势能之和不断增大
C．整个下落过程中，重力对运动员的冲量与弹性绳弹力对运动员的冲量相同
D．整个下落过程中，重力对运动员所做的功等于运动员克服弹性绳弹力所做的功
11.下列说法正确的是（）
A．卢瑟福通过α粒子散射实验确定了原子核是由质子和中子组成的B．γ射线是核反应过程中产生的一种高速运动的粒子流，它的穿透能力很差
C．铀235能自发的发生裂变反应，但因半衰期不变，所以秦山核电站的发电功率也是固定不变的
D．爱因斯坦质能方程E=m c2表明，物体具有的能量和它的质量之间有简单的正比关系，但不能说核反应中质量会转化成能量
12.核反应方程中的X表示( )
A．质子
B．电子
C．光子
D．中子
二、填空题(共3小题)
13.质子(H)和α粒子(He)被加速到相同动能时，质子的动量________(选填“大于”、“小于”或“等于”)α粒子的动量，质子和α粒子的德布罗意波波长之比为________．
14.在某次光电效应实验中，得到的遏止电压U c与入射光的频率ν的关系如图1所示．若该直线的斜率和截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量可表示为________，所用材料的逸出功可表示为________．
图1
15.C. 在衰变中常伴有一种称为“中微子”的例子放出。

中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测。

1953年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中的核反应，间接地证实了中微子的存在。

（1）中微子与水中的发生核反应，产生中子（）和正电子（），即中微子+→+可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是。

（填写选项前的字母）
（A）0和0 （B）0和1 （C）1和 0 （D）1和1
（2）上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子（），即+2
已知正电子和电子的质量都为9.1×10-31㎏，反应中产生的每个光子的能量约为
J.正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子，原因是。

（3）试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小。

三、实验题(共1小题)
16.如图所示气垫是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与
滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在轨道上，滑块在轨道上的运动可视为没有摩擦。

我们可以用带竖直挡板Ｃ和Ｄ的气垫轨道以及滑块Ａ和Ｂ来验证动量守恒定律，实验装置如图所示（弹簧的长度忽略不计），采用的实验步骤如下：
a．调整气垫轨道，使导轨处于水平；
b．在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上；
c．按下电钮放开卡销，同时使分别记录滑块A、B运动时间的计数器开始工作，当A，B滑块分别碰撞C，D挡板时停止计时，记下滑块A、B分别到达挡板C、D的运动时间和；
d ．用刻度尺测出滑块A的左端至C挡板的距离、滑块B的右端到Ｄ挡板的距离。

（１）试验中还应测量的物理量是_________；
（２）利用上述过程测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是____________；
（３）利用上述实验数据导出的被压缩弹簧的弹性势能的表达式是.
四、计算题(共3小题)
17.质量为m=1kg的小木块（可看在质点），放在质量为M=5kg的长木板的左端，如图所示．长木板放在光滑水平桌面上．小木块与长木板间的动
摩擦因数μ=0.1，长木板的长度L=2.5m．系统处于静止状态．现为使小木块从长木板右端脱离出来，给小木块一个水平向右的瞬时冲量I，则冲量I 至少是多大？（g取10m/s2）
18.在光滑水平面上静置有质量均为m的木板AB和滑块CD，木板AB上表面粗糙．动摩擦因数为，滑块CD上表面是光滑的1/4圆弧，其始端D 点切线水平且在木板AB上表面内，它们紧靠在一起，如图所示．一可视为质点的物块P，质量也为m，从木板AB的右端以初速度v0滑上木板AB，过B点时速度为v0/2，又滑上滑块CD，最终恰好能滑到滑块CD圆弧的最高点C处，求：
（1）物块滑到B处时木板的速度vAB；
（2）木板的长度L;
（3）滑块CD圆弧的半径R.
19.（2）如图所示，质量为M=2kg的木板静止在光滑的水平地面上，木板AB部分为光滑的四分之一圆弧面，半径为R=0.3m，木板BC部分为水平面，粗糙且足够长。

质量为m=1kg的小滑块从A点由静止释放，最终停止在BC面上D点(D点未标注)。

若BC面与小滑块之间的动摩擦因数μ=0.2，g=10m/s2，求：
（①）小滑块刚滑到B点时的速度大小；
（①）BD之间的距离。

答案解析
1.【答案】C
【解析】在子弹射入木块的过程中，因为入射时间极短，可认为系统静止，所以不受弹力作用，系统合力为零，动量守恒，说法①正确；在子弹射入木块的过程中，子弹相对于木块发生位移，内力做功，子弹将一部分机械能转化为系统的内能，即系统的机械能不守恒，说法①错误；木块压缩弹簧过程中，系统受到水平向右的弹力作用，合外力不为零，系统的总动量不守恒，所以说法①错误；木块压缩弹簧过程中，由子弹、木块和弹簧组成的系统，只有系统内的弹力做功，所以系统的机械能守恒，说法①正确．本题答案为C.
2.【答案】A
【解析】根据，可知A选项正确。

当原子从高能级向低能级跃迁时，发射的光子数目为：n(n−1)，同时计算出各种光子能量然后和表格中数据进行对比，便可解决本题。

3.【答案】C
4.【答案】D
【解析】考虑到放射性元素衰变的快慢是跟原子所处的物理状态或化学状态无关，又考虑到半衰期是一种统计规律，即给定的四个氡核是否马上衰变会受到各种偶然因素的支配。

因此，正确答案只有D。

5.【答案】B
【解析】由动量定理I=①p可得①p=mgt，三个小球中竖直上抛的物体运动时间最长，而竖直下抛的物体运动时间最短，则竖直上抛的物体动量的增量最大，故B正确，ACD错误；
6.【答案】B
【解析】人和车以共同的速度在水平地面上沿直线前行，做匀减速直线运动，当车速为时，人从车上以相对于地面大小为的速度水平向后跳下，跳离前后系统动量守恒，规定车的速度方向为正方向，则有：
，得：，人跳车后做匀减速直线运动，车所受地面阻力的大小与车对地面压力的大小成正比，所以人跳车前后车的加速度不变，所以能正确表示车运动的v-t图象B．
7.【答案】B
【解析】重核的裂变需要中子的轰击，在链式反应中，不断放出高速的中子使裂变可以不断进行下去，B项正确。

8.【答案】B
【解析】因为汞原子只发出三种频率不同的单色光，可知原子发生的是从能级3到低能级的跃迁，所以单色光的照射使原子从基态跃迁到了n=3的能量状态，所以单色光的能量等于能级3与基态的能级差：（-2.7）eV-（-10.4）eV=7.7eV；故选项B正确。

9.【答案】C
【解析】康普顿效应第一次从实验上证实了爱因斯坦提出的关于光子具有动量的假设。

光子和电子、质子这样的实物粒子一样，不仅具有能量，也具有动量，碰撞过程中能量守恒，动量也守恒。

根据动量守恒，碰后光子不可能沿2、3方向，根据能量守恒，在散射波中，除了原波长的波以外，还出现波长增大的波。

因此选C。

10.【答案】D
【解析】由题意知，运动员的加速度等于零时速度最大，即当弹性绳弹力等于重力时，速度最大，所以A错误；运动员在运动的过程中，重力势能、动能、弹性势能三者之和保持不变，从弹性绳开始伸直到最低点的过程中，
动能先增大后减小，故动员的重力势能与弹性绳的弹性势能之和先减小后增大，所以B错误；根据动量定理知，故重力对运动员的冲量与弹性绳弹力对运动员的冲量不相同，一正一负，所以C错误；根据能量守恒可知整个下落过程中，减少的重力势能全部转化为弹性势能，所以D正确。

11.【答案】D
【解析】英国物理学家卢瑟福通过α粒子散射实验，提出原子是可分的，原子是由原子核和电子组成的，A错误；γ射线是高速运动的电子流．，它的穿透能力很强，B错误；秦山核电站的发电功率与核电站对能的利用率的高低有关，与铀235无关，C错误；爱因斯坦的质能方程E=m c2，不是质量和能量可以相互转化，二者概念根本不同，当发生质量亏损时，质量只是以光子形式发射出去．D正确；
12.【答案】D
【解析】核反应同时遵循质量数和电荷数守恒，根据质量数守恒，可知X 的质量数是1，电荷数是0，所以该粒子是中子，D项正确。

13.【答案】小于2①1
【解析】由动量与动能的关系p＝.知p H＜pα.且pα＝2p H.由λ＝知，λH①λα＝pα①p H＝2①1.
14.【答案】ek－eb
15.【答案】（1）A (2)遵循动量守恒
（3）粒子的动量，物质波的波长
由，知，则
【解析】（1）发生核反应前后，粒子的质量数和核电荷数均不变，据此
可知中微子的质量数和电荷数分都是0，A项正确。

（2）产生的能量是由于质量亏损。

两个电子转变为两个光子之后，质量变为零，由，故一个光子的能量为，带入数据得=J。

正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体，故系统总动量为零，故如果只产生一个光子是不可能的，因为此过程遵循动量守恒。

（3）物质波的的波长为，要比较波长需要将中子和电子的动量用动能表示出来即，因为，所以，故。

16.【答案】（1），（2）（3）
【解析】（１）用天平分别测出滑块A，B的质量，
（２）由（1）分析可知验证动量守恒定律的表达式是
（３）根据能量守恒定律被压缩弹簧的弹性势能
由能量守恒知
17.【答案】
【解析】当木块恰好滑到木板的右端时，两者速度相等，则I最小，由系统动量守恒定律：
解得：
由能量守恒得：
由动量定理得：
18.【答案】（1）（2）（3）
【解析】（1）对ABC用由动量守恒得，又，则
（2）由A到B，根据能量守恒得，则
（3）由D点C，滑块CD与物块P的动量守恒且机械能守恒，得
解之得:
19.【答案】（1）2m/s （2）1.5m
【解析】（①）小滑块滑到B处时，木板和小滑块速度分别为v1、v2，由动量守恒定律有Mv1+mv2=0，由机械能守恒定律有，
代入m=1kg、M=2kg、R=0.3m，得v1=2m/s。

（①）小滑块静止在木板上时速度为v，由动量守恒定律有(M+m)v=0，得v=0。

能量守恒定律有，代入μ=0.2、R=0.3，得L=1.5m。

“山川异域，风月同天”，这句来自日本援助物资包装上的八个大字，令我对日本人民有了一丝好感，也为这两句具有诗意的话语感动，不在同一个国家但是在同一片天地之下。

巴基斯坦经济条件有限，这次为了援助中国，巴方从全国各地医院临时征集，很多物资都是医院正在用的，被征集来了以后重新装箱打包运往中国，巴基斯坦为了帮助我们，举全国之力，硬生生凑出这么一批物资，着实令人感动。

患难见真情，在新冠病毒肺炎疫情的防控过程中，这句话得到了最好的诠释。