湖南省张家界市民族中学2020-2021学年高二下学期第一次月考物理试题含答案解析

湖南省张家界市民族中学【最新】高二下学期第一次月考物
理试题
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．滑雪运动是人们酷爱的户外体育活动，现有质量为m 的人站立于雪橇上，如图所示．人与雪橇的总质量为M ，人与雪橇以速度v 1在水平面上由北向南运动（雪橇所受阻力不计）．当人相对于雪橇以速度v 2竖直跳起时，雪橇向南的速度大小为（ ）
A ．12Mv Mv M m
-- B ．1Mv M m
- C ．
12Mv Mv M m +- D ．v 1
2．一个盒子静置于光滑水平面上，内置一静止的小物体， 如图所示．现给物体一初速度0v ．此后，小物体与盒子的前后壁发生多次碰撞，最后达到共同速度v=v 0/3．据此可求得盒内小物体质量与盒子质量之比为（ ）
A ．1 ：2
B ．2 ：1
C ．4 ：1
D ．1 ：4 3．蹦床是一项运动员利用从蹦床反弹中表现杂技技巧的竞技运动，一质量为50kg 的运动员从1.8m 高出自由下落到蹦床上，若从运动员接触蹦床到运动员陷至最低点经历了0.4s ，则这段时间内蹦床对运动员的平均弹力大小为(取g =10m/s 2，不计空气阻力) ( ) A ．500N B ．750N C ．875N D ．1250N 4．下列说法不正确的是( )
A ．光电效应现象揭示了光的粒子性
B ．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性
C ．黑体是一种理想化模型，其辐射强度与温度有关，当温度升高时，黑体辐射强度的
极大值向波长较短的方向移动
D．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，会把一部分动量转移给电子，因此光子散射后波长变短
5．关于光的波粒二象性的说法中，正确的是()
A．一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子
B．光波与机械波是同种波
C．光的波动性是由光子间的相互作用而形成的
D．光是一种波，同时也是一种粒子，光子说并未否定电磁说，在光子能量E＝hν中，仍表现出波的特性
6．电子显微镜的最高分辨率高达0.2 nm，如果有人制造出质子显微镜，在加速到相同的速度情况下，质子显微镜的最高分辨率将()
A．小于0.2 nm B．大于0.2 nm C．等于0.2 nm D．以上说法均不正确
7．频率为ν的光照射某金属时，产生光电子的最大初动能为E k，改用频率2ν的光照射同一金属，所产生光电子的最大初动能为（h为普朗克常量）()
A．E k－hνB．2E k C．E k＋hνD．2hν－E k 8．用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果换一种频率更大的光照射该金属，但光的强度减弱，则()
A．单位时间内逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能减小
B．单位时间内逸出的光电子数增大，光电子的最大初动能减小
C．单位时间内逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能增大
D．单位时间内逸出的光电子数增大，光电子的最大初动能增大
9．现用电子显微镜观测线度为d的某生物大分子的结构．为满足测量要求，将显微镜
工作时电子的德布罗意波长设定为d
ℎ
其中n >1．已知普朗克常量h、电子质量m和电子电荷量e，电子的初速度不计，则显微镜工作时电子的加速电压应为()
A．n2ℎ2
med2B．(md2ℎ2
n2e3
)13C．n2ℎ2
2med2
D．d2ℎ2
2men2
10．甲球与乙球相碰，甲球的速度减少5m/s，乙球的速度增加了3m/s，则甲、乙两球质量之比M甲∶M乙是( )
A．2∶1 B．5∶3 C．3∶5 D．1∶2
11．如图所示．小车的上面是中突的两个对称的曲面组成，整个小车的质量为m，原来静止在光滑的水平面上．今有一个可以看作质点的小球，质量也为m，以水平速度v从
左端滑上小车，恰好到达小车的最高点后，又从另一个曲面滑下．关于这个过程，下列说法正确的是（）
A．小球滑离小车时，小车又回到了原来的位置
B．小球在滑上曲面的过程中，对小车压力的冲量大小是
C．小球和小车作用前后，小车和小球的速度一定变化
D．车上曲面的竖直高度一定大于
二、多选题
12．如图所示，在光滑水平面上放置A、B两物体，其中B物体带有不计质量的弹簧静止在水平面内．A物体质量为m，以速度v0逼近B，并压缩弹簧，在压缩的过程中（）
A．任意时刻系统的总动量均为mv0
mv
B．任意时刻系统的总动量均为0
2
C．任意一段时间内两物体所受冲量的大小相等，方向相反
D．当A、B两物体距离最近时，其速度相等
13．质量一定的质点在运动过程中，动能保持不变，则质点的动量（）
A．一定不变B．可能不变C．可能变化D．一定变化14．关于物体的动量和冲量，下列说法中正确的是（）
A．物体所受合外力的冲量越大，它的动量也越大
B．物体所受合外力的冲量不为零，它的动量一定要改变
C．物体的动量增量的方向，就是它所受合外力的冲量的方向
D．物体所受的合外力越大，它的动量变化越快
15．将质量为m的物块B放在光滑的水平面上，质量为M的物块A叠放在物块B上，物块A与物块B间的动摩擦因素为µ，最初A、B静止在光滑的水平面上．从t=0时刻开始计时，并在物块B上施加一水平向右的推力，且推力随时间的变化规律为F=6t （N）．已知m=1kg、M=2kg、µ=0.2，重力加速度取g=10m/s2,假设A、B间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则（）
A ．物块A 、
B 将要发生相对滑动时物块B 的速度大小为1m/s
B ．t=23
s 时刻物块A 、B 将要发生相对滑动 C ．t=0时刻到物块A 、B 将要发生相对滑动时物块B 在水平面上滑动的距离为0.5m D ．t=0时刻到物块A 、B 将要发生相对滑动时推力对物块B 的冲量大小为3N ·s 16．如图所示，质量M=2kg 的滑块在光滑的水平轨道上，质量m=1kg 的小球通过长L=0.5m 的轻质细杆与滑块上的光滑轴O 连接，小球和轻杆可在竖直平面内绕O 轴自由转动，滑块可以在光滑的水平轨道上自由运动，开始轻杆处于水平状态，现给小球一个竖直向上的初速度大小为04/v m s =，则下列说法正确的是（ ）
A ．当小球通过最高点时滑块的位移大小是13
m B ．当小球通过最高点时滑块的位移大小是
16m C ．当小球击中滑块右侧轨道位置与小球起始位置点间的距离13
m D ．当小球击中滑块右侧轨道位置与小球起始位置点间的距离
23m 17．如图所示，在质量为M 的小车中挂着一个单摆，摆球的质量为0m ，小车（含单摆）以恒定的速度u 沿光滑的水平面运动，与位于正对面的质量为m 的静止木块发生碰撞，碰撞时间极短，在此碰撞进行的过程中过程中，下列说法可能正确的是（ ）
A ．小车、木块、摆球的速度都发生变化，分别变为1v 、2v 、3v ，满足：
()01203M m u Mv mv m v +=++
B ．摆球的速度不变，小车和木块的速度变为1v 和2v ，满足12Mu Mv mv =+
C ．摆球的速度不变，小车和木块的速度变为v ，满足：()M Mu m v =+
D ．小车和摆球的速度都变为1v ，木块的速度为2v ，满足：
()()0012M m u M m v mv +=++
三、填空题
18．伦琴射线管是用来产生X 射线的一种装置，构造如图所示．真空度很高（约为10-4 Pa ）的玻璃泡内，有一个阴极K 和一个阳极A ，由阴极发射的电子受强电场的作用被加速后打到阳极，会产生X 光内的各种能量的光子，其中光子能量最大值等于电子的动能．已知阳极和阴极之间的电势差U ，普朗克常数h ，电子电荷量e 和光速c ，则可知该伦琴射线管产生的X 光的最大频率为________，最短波长为________．
19．如图甲所示为研究光电效应的电路图．
(1)对于某金属用紫外线照射时，电流表指针发生偏转．将滑动变阻器滑片向右移动的过程中，电流表的示数不可能________(选填“减小”或“增大”)．如果改用频率略低的紫光照射，电流表______(选填“一定”“可能”或“一定没”)有示数．
(2)当用光子能量为5 eV 的光照射到光电管上时，测得电流表上的示数随电压变化的图象如图乙所示．则光电子的最大初动能为________ J ，金属的逸出功为______ J ．
四、实验题
20．某同学用如图所示装置验证动量守恒定律，用轻质细线将小球1悬挂于O 点，使小球1的球心到悬点O 的距离为L ，被碰小球2放在光滑的水平桌面上．将小球1从右方的A 点（OA 与竖直方向的夹角为α）由静止释放，摆到最低点时恰与小球2发生正碰，碰撞后，小球1继续向左运动到C 位置，小球2落到水平地面上到桌面边缘水平距离为s 的D 点．
（1）实验中已经测得上述物理量中的α、L、s，为了验证两球碰撞过程动量守恒，还应该测量的物理量有________________________________________________（要求填写所测物理量的名称及符号）．
（2）请用测得的物理量结合已知物理量来表示碰撞前后小球1、小球2的动量：p1= _____；p1′= ______；p2= _____ ；p2′= ____ ．
五、解答题
21．用波长为λ的光照射金属的表面，当遏止电压取某个值时，光电流便被截止；当光
的波长改变为原波长的1
n
后，已查明使电流截止的遏止电压必须增大到原值的η倍，试
计算原入射光的波长λ．(已知该金属的逸出功为W0)
22．如图所示，质量为m2＝4kg和m3＝3kg的物体静止放在光滑水平面上，两者之间用轻弹簧拴接．现有质量为m1＝1kg的物体以速度v0＝8m/s向右运动，m1与m3碰撞（碰撞时间极短）后粘合在一起．试求：
①m1和m3碰撞过程中损失的机械能；
②m2运动的最大速度v m．
23．如图所示，甲、乙两小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏．甲和他的冰车总质量共为M＝30 kg，乙和他的冰车总质量也是30 kg.游戏时，甲推着一个质量为m＝15 kg的箱子和他一起以v0＝2 m/s 的速度滑行，乙以同样大小的速度迎面滑来．为了避免相撞，甲突然将箱子沿冰面推给乙，箱子滑到乙处，乙迅速抓住．若不计冰面摩擦．
(1)若甲将箱子以速度v推出，甲的速度变为多少？(用字母表示)．
(2)设乙抓住迎面滑来的速度为v的箱子后返向运动，乙抓住箱子后的速度变为多少？(用字母表示)．
(3)若甲、乙最后不相撞，甲、乙的速度应满足什么条件？箱子被推出的速度至少多大？
参考答案
1．D
【解析】
雪橇所受阻力不计，人起跳后，人和雪橇组成的系统水平方向不受外力，系统水平动量守恒，起跳后人和雪橇的水平速度相同，设为v．取向南为正方向，由水平动量守恒得：Mv1=Mv，得 v=v1，方向向南，故ABC错误，D正确．故选D.
点睛：运用动量守恒定律时要注意方向性，本题中人跳起，影响的是在竖直方向的动量，但系统水平总动量保持不变．
2．A
【解析】
【详解】
选物体与盒子组成的系统为研究对象，由水平方向动量守恒得：mv0=（M+m）v，其中
v=v0/3，解得m:M=1:2，故选A.
【点睛】
选物体与盒子组成的系统为研究对象，水平方向仅有系统的内力作用而不受外力作用，故此方向满足动量守恒，碰撞前的动量，等于最后的总动量，典型的动量守恒的题目．
3．D
【详解】
设运动员的质量为m，他刚落到蹦床瞬间的速度为v，运动员自由下落的过程，只受重力作用，故机械能守恒，即
mgh＝1
2
mv2
解得
v＝6m/s
选取小球接触蹦床的过程为研究过程，取向上为正方向．设蹦床对运动员的平均作用力为F，由动量定理得
(F−mg)t＝0−(−mv)
可得
F＝1250N
故D正确、ABC错误．
故选D ．
点睛：本题题型是用动量定理求解一个缓冲过程平均作用力的冲量问题，一定要注意选取合适的研究过程和正方向的选取；本题也可选小球从开始下落到最低点全过程来解答． 4．D
【解析】
【详解】
光电效应现象揭示了光的粒子性，A 正确；衍射现象是波特有的性质，故热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性，B 正确；黑体辐射电磁波的强度按波长的分布与黑体的温度有关，黑体辐射随着波长越短温度越高辐射越强，C 正确；康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此光子能量减小，根据
c E h h
γλ==可得光子散射后波长变长，D 错误．
5．D
【解析】 个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性，而不是有的光是波，有的光是粒子，故A 错误；光子是电磁波，而电子是实物粒子，B 错误；光波是概率波，个别光子的行为是随机的，表现为粒子性，大量光子的行为往往表现为波动性，不
是由光子间的相互作用形成的，C 错误；光是一种波，同时也是一种粒子，在光子能量h εν
=中，频率ν仍表示的是波的特性，它体现了光的波动性与粒子性的统一，故D 正确． 6．A
【解析】 根据德布罗意波长公式h p
λ=知，质子的质量大于电子的质量，相同速度的质子比相同速度的电子动量大，则质子的德布罗意波长小，分辨率高，则最高分辨率将小于0.2nm ，故A 正确，B 、 C 、D 错误；
故选A ．
【点睛】当粒子的德布罗意波长越大，衍射能力越强，则显微镜的分辨率越低．
7．C
【解析】
频率为v 的光照射某金属时，产生光电子的最大初动能为km E ，根据光电效应方程知,逸出
功0km W hv E =-；改用频率2v 的光照射同一金属,则最大初动能
02km km E hv W hv E '=-=+，故C 正确，A 、B 、D 错误；
故选C ．
【点睛】根据光电效应方程求出逸出功的大小，改用频率2v 的光照射同一金属，再通过光电效应方程求出光电子的最大初动能．
8．C
【解析】
【详解】
根据光电效应方程E km =hγ-W 0得，光强度不影响光电子的最大初动能，光电子的最大初动能与入射光的频率有关；光电效应的条件是入射光的频率大于极限频率，与光的强度无关；入射光的强度影响单位时间内发出光电子的数目，光的强度减弱，单位时间内发出光电子数目减少．故ABD 错误，C 正确．
9．C
【解析】
物质波的波长
λ=
ℎmv 则d n =ℎmv
得：v =nℎmd
由动能定理可得：
eU =12mv 2
解得：U =n 2ℎ22med 2
，故应选C ． 点晴：因电子在传播过程为形成物质波，故在测量中应使波长较小；由德布罗意波的波长公式可知电子的动量及速度；则可求得电子的动能，由动能定理可求得加速电压．
10．C
【详解】
以两球组成的系统为研究对象，碰撞过程动量守恒，选甲的初速度方向为正，由动量守恒定律得
m 甲v 甲+m 乙v 乙=m 甲v 甲′+m 乙v 乙′
即为
m 甲（v 甲-v 甲′）=m 乙v （v 乙′-v 乙）
得 3 5
m v v v m v v v 甲乙乙乙乙甲甲甲'-===-' 故ABD 错误，C 正确。

故选C 。

11．B
【解析】
【详解】
A.小球滑上曲面的过程，小车向右运动，小球滑下时，小车还会继续前进，故不会回到原位置，故A 错误．
B.由小球恰好到最高点，知道两者有共同速度，根据动量守恒有2'mv mv =，小球对小车压力的冲量等于小车动量的变化量，即2
mv ，B 正确； C.由于系统满足动量守恒定律，系统机械能又没有增加，结合小球与小车的质量相等，弹性碰撞类似，可知，相互作用结束后小车的速度仍然等于0，小球的速度仍为v ，故C 不正确；
D.根据能量关系，有2211(2)222v mv m mgh ⎛⎫≥+ ⎪⎝⎭
，解得24v h g ≤，D 错误． 12．ACD
【详解】
AB ．在AB 碰撞并压缩弹簧，在压缩弹簧的过程中，系统所受合外力为零，系统动量守恒，在任意时刻，A 、B 两个物体组成的系统的总动量都为mv 0，故A 正确，B 错误；
C ．在任意的一段时间内，A 、B 两个物体受到的弹力大小相等，方向相反，根据冲量
I =Ft
得冲量大小相等，方向相反，故C 正确；
D ．当A 、B 两个物体有最小的距离时，其速度相等，即弹簧被压缩到最短，故D 正确。

故选ACD 。

13．BC
【详解】 由动能212
k E mv =可知动能不变时，速度的大小一定不变，但速度的方向可能不变或变化，则矢量动量P mv =可能变化，如匀速圆周运动，也可能不变如匀速直线运动．
故选BC ．
【点睛】
本题是矢量与标量的重大区别，同时掌握动量的大小和动能之间的换算关系：P =
14．BCD
【详解】
A ．根据动量定理，物体所受合外力的冲量越大，它的动量变化也越大，选项A 错误；
B ．根据动量定理，物体所受合外力的冲量不为零，它的动量一定要改变，选项B 正确；
C ．根据动量定理，物体的动量增量的方向，就是它所受合外力的冲量的方向，选项C 正确；
D ．根据动量定理，p F t ∆=
∆，则物体所受的合外力越大，它的动量变化越快，选项D 正确。

故选BCD 。

15．AD
【解析】
当AB 保持相对静止时的最大加速度满足：m Mg Ma μ=，解得a m =2m/s 2，此时对AB 的整体：F=(M+m) a m =6N ，则根据F=6t 可得t=1s ；此过程中F 的冲量为I F =12
×6×1N∙s=3 N∙s ；对整体由动量定理：I F =(M+m)v ，解得v=1m/s ，选项AD 正确；由上述分析可知，当t=1s 后物块A 、B 将要发生相对滑动，选项B 错误；若两物体做匀加速运动，则当t=1s 时速度为1m/s ，此过程中的位移为0.5m ，但是因为两物体做加速度增加的加速运动，则1s 内的位移小于0.5m ，选项C 错误；故选AD.
点睛：此题关键是知道两物体分离的条件，即当AB 之间的摩擦力达到最大时，将要分离；同时要结合动量定理来求解速度大小.
16．BD
【详解】
AB.滑块和小球系统在水平方向动量守恒，设当小球通过最高点时滑块的位移大小为x ，由系统水平方向的动量守恒，得：mv 3-MV '=0，将式两边同乘以△t ，得：mv 3△t -MV '△t =0，因此
式对任意时刻附近的微小间隔△t 都成立，累积相加后，有：则()m L x Mx -=，解得16
x m =，故A 错误，B 正确； CD.当小球击中滑块右侧轨道位置与小球起始位置点间的距离为y ，则：(2)my M L y =-，解得：2y 3
m =
，故C 错误，D 正确。

故选BD.
点睛：此题实质上是“人船模型”，对球和滑块水平方向平均动量守恒，注意球和滑块的位移都是相对地面的位移.
17．BC
【详解】
AD.因碰撞时间极短，所以单摆相对小车没有发生摆动，即摆线对球的作用力原来是竖直向上的，现在还是竖直向上的没有水平方向的分力，未改变小球的动量，即单摆没有参与碰撞，单摆的速度不发生变化，故AD 错误；
BC.因为单摆的速度不变，所以研究对象选取小车和木块所构成的系统，若为弹性碰撞或碰后分离，水平方向动量守恒，由动量守恒定律得 12Mu Mv mv =+
由于题目中并没有提供在碰撞过程中的能量变化关系，所以也有可能小车和木块发生碰撞后以同一速度运动，即
()M Mu m v =+
故BC 正确。

故选BC 。

18．eU h
hc eU 【详解】 光子的最大能量E =eU=hν，解得ν=
eU h ，则最短波长c hc eU λν==。

【点睛】
根据动能定理求出电子的最大动能，从而得出光子的最大能量，根据E=h ν求出最大频率，根据频率和波长的关系求出最短波长．
19．减小 可能 2eV 3eV
【解析】
（1）AK 间所加的电压为正向电压，发生光电效应后的光电子在光电管中加速，滑动变阻器滑动片向右移动的过程中，若光电流达到饱和，则电流表示数不变，若光电流没达到饱和电流，则电流表示数增大，所以滑动变阻器滑动片向右移动的过程中，电流表的示数不可能减小．如果将电源正负极对换，AK 间所加的电压为反向电压，发生光电效应后的光电子在光电管中减速，仍可能有一部分初动能较大的光电子，在克服电场力做功后，到达A 极，所以电流表可能有示数．
（2）由图2可知，当该装置所加的电压为反向电压，当电压是-2V 时，电流表示数为0，知
道光电子点的最大初动能为：E Km =2eV ，根据光电效应方程有：
E Km =hγ-W 0，解得：W 0=3eV ． 20．小球1的质量m 1，小球2的质量m 2，桌面高度h ，OC 与OB 间的夹角β;
m m 0 ; sm 【解析】
【分析】 A 球下摆过程机械能守恒，根据守恒定律列式求最低点速度；球A 上摆过程机械能再次守恒，可求解碰撞后速度；碰撞后小球B 做平抛运动，根据平抛运动的分位移公式求解碰撞后B 球的速度，然后验证动量是否守恒即可．
【详解】
（1）为了验证两球碰撞过程动量守恒，需要测量两小球的质量，小球1质量1m ，小球2质量2m ，小球1碰撞前后的速度可以根据机械能守恒定律测出，所以还需要测量OC 与OB 夹角，需要通过平抛运动测量出小球2碰后的速度，需要测量水平位移S 和桌面的高度h ．
（2）小球从A 处下摆过程只有重力做功，机械能守恒，由机械能守恒定律得：
()211111cos 2
m gL m v α-=，解得1v =
则1P m =．
小球A 与小球B 碰撞后继续运动，在A 碰后到达最左端过程中，机械能再次守恒，由机械能守恒定律得：()21111cos 0'2m gL mv θ--=-
，
解得1'v =1'P m =．
碰前小球B 静止，则0B P =；
碰撞后B 球做平抛运动，水平方向：2'S v t =，竖直方向212h gt =
，
联立解得2'v s = 则碰后B
球的动量22'P m s = 21．0()(1)
hc n W ηη-- 【解析】
【详解】
由题意，结合光电效应方程，及γ＝ c
λ
，当用波长为λ的光照射金属的表面，则有： h c
λ
−W 0＝eU 0 当光的波长改为原波长的1/n 后，则有：h nc
λ
−W 0＝e •ηU 0； 解得：λ=()()01hc n W ηη-- ；
22．①24J E ∆= ②2=2m/s v
【解析】
【详解】
①设m 1与m 3碰撞后的速度为v 1，由动量守恒定律及功能关系得：
10131()m v m m v =+
221013111()22
E m v m m v ∆=-+ 24J E ∆=
②对m 1、m 3整体和m 2及弹簧组成的系统，可知当弹簧第一次恢复原长时m 2的速度最大，由动量守恒及功能关系有：
13112322()()m m v m m v m v +=++
22213112322111()()222
m m v m m v m v +=++
22/v m s =
23．（1）0()
M m v mv M +- （2）0mv Mv M m -+ （3）v 1≤v 2， v ≥5.2m/s ； 【详解】
（1）甲推箱子过程，规定向右为正方向，由动量守恒定律得：mv+Mv 1=（m+M ） v 0， 解得甲的速度为 v 1=0() M m v mv M
+- （2）乙接箱子的过程，规定向右为正方向，对乙、箱子组成的系统，由动量守恒定律得： （m+M ） v 2=mv-Mv 0， 乙抓住箱子后的速度变为：02mv Mv v M m
-=+ （3）刚好不相碰的条件要求：v 1≤v 2，解得：v ≥5.2m/s ；。