2020年秋人教版高中物理选修3-5综合测试含答案

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2020年秋人教版高中物理选修3-5综合测试

本试卷共100分，考试时间120分钟。

一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)

1.现在科学家们正在设法探寻“反物质”，所谓“反物质”是由“反粒子”构成的，“反粒子”与其对应的正粒子有相同的质量和相同的电荷量，但电荷符号相反．据此，若有反α粒子，它的质量数和电荷数分别为 ()

A．－4，－2

B． 4，－2

C．－4,2

D． 4,2

2.有一种硬气功表演，表演者平卧在地面，将一大石板置于他的身体上，另一个人将重锤举到高处并砸向石板，石板被砸碎，而表演者却安然无恙．假设重锤与石板撞击后二者具有相同的速度．表演者在表演时尽量挑选质量较大的石板．对这一现象，下面的说法正确的是()

A．重锤在与石板撞击的过程中，重锤与石板的总机械能守恒

B．石板的质量越大，石板获得的动量就越小

C．石板的质量越大，石板所受到的打击力就越小

D．石板的质量越大，石板获得的速度就越小

3.用很弱的光做单缝衍射实验，改变曝光时间，在胶片上出现的图象如图所示，该实验表明()

A．光的本质是波

B．光的本质是粒子

C．光的能量在胶片上分布不均匀

D．光到达胶片上不同位置的概率相同

4.已知原子由原子核与核外电子构成，原子核由质子与中子构成．对于“整个原子为何不带电？”问题的猜想无意义的一项是()

A．原子核与核外电子所带电量相等，但电性相反

B．质子质量与中子质量相等

C．原子中所有微粒也许都不带电

D．中子与核外电子所带电量相等，但电性相反

5.建材中的放射性物质衰变生成具有放射性的氡气，会导致肺癌，其中建材中放射性元素含量很多的是钋222(Rn)，它发生多少次β衰变能生成氡222(Rn)()

A． 222次

B． 136次

C． 2次

D． 86次

6.U的α衰变方程可以表示为U→Th＋He，U衰变成Th和He的过程中释放核能伴随着γ射线的产生，则下列说法正确的是()

A．α衰变就是一种核裂变反应

B．α射线和γ射线实际都是电磁波

C．U的质量大于Th和He的质量之和

D．通过提供高温环境可以使得衰变加快以更好地利用核能

7.假如一个光子与一个静止的不受任何外力作用的电子发生碰撞，光子并没有被吸收，只是被电子反弹回来，电子被碰撞后也因此获得了一定的动量p，关于在这个碰撞的过程中，以下说法中正确的是()

A．该碰撞过程中动量不守恒，能量守恒

B．碰撞前、后的光子在同一种介质中传播时，碰撞前的光子的速度更大

C．碰撞前、后光子的频率不变

D．电子被碰撞后，它的德布罗意波长为(h为普朗克常量)

8.下列说法正确的是()

A．光和电子、质子等实物粒子都具有波粒二象性

B．微观粒子的动量和位置的不确定量同时变大，同时变小

C．爱因斯坦在对黑体辐射的研究中提出了能量子的观点

D．康普顿在研究石墨对X射线的散射中发现光具有波动性

9.下列判断不正确的是()

A．由E＝mc2可知，质量与能量是可以相互转化的

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．如果使较重的核分裂成中等大小的核，或者把较小的核合并成中等大小的核，核的比结合能均会增大

D．康普顿认为X射线的光子与晶体中的电子碰撞时要遵守能量守恒定律和动量守恒定律，才能解释散射射线中有波长大于入射射线波长的现象

10.两个具有相等动能的物体，质量分别为m1和m2，且m1＞m2，比较它们动量的大小，则有() A．m2的动量大一些

B．m1的动量大一些

C．m1和m2的动量大小相等

D．哪个的动量大不一定

二、多选题(共4小题,每小题5.0分,共20分)

11.如图所示，质量为m的小球A静止于光滑的水平面上，在球A和墙之间用轻弹簧连接，现用完全相同的小球B以水平速度v0与A相碰撞，碰撞后两球粘在一起压缩弹簧．不计空气阻力，若弹簧被压缩过程中的最大弹性势能为E，从球A被碰撞到回到原静止位置的过程中弹簧对A、B整体的冲量大小为I，则下列表达式中正确的是()

A．E＝mv

B．E＝mv

C．I＝mv0

D．I＝2mv0

12.(多选)如图所示，MN为半圆形玻璃砖截面的直径，OO′为过圆心且垂直于MN的直线．两束单色光a、b关于OO′对称从空气垂直MN射入玻璃砖中．已知a、b两束光在真空中的波长分别为λ1、λ2，光子的能量分别是E1、E2，在该玻璃砖中运动的时间分别为t1、t2(不考虑反射光的运动时间)，则根据光路图，下列判断正确的是()

A．E1>E2

B．λ1<λ2

C．若该玻璃砖对a、b两束光的折射率分别为n1、n2，则＝

D．若a、b两束光均能使某金属发生光电效应，逸出光电子的最大初动能分别E k1、E k2，则＝

13.(多选)关于光电效应实验，下列表述正确的是()

A．光照时间越长光电流越大

B．入射光足够强就可以有光电流

C．光电子的发射几乎是瞬时的

D．极限频率由金属决定

14.(多选)下列说法正确的是()

A．α粒子大角度散射表明α粒子很难进入原子内部

B．比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固

C．裂变反应有质量亏损，质量数不守恒

D．γ射线是一种波长很短的电磁波

三、实验题(共1小题,每小题10.0分,共10分)

15.现利用图（a）所示的装置验证动量守恒定律．在图（a）中，气垫导轨上有A、B两个滑块，滑块A右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器（图中未画出）的纸带相连；滑块B左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时器（未完全画出）可以记录遮光片通过光电门的时间．

已知：实验测得滑块A 的质量为m1，滑块B的质量为m2，遮光片的宽度d=1.00cm；打点计时器所用的交流电的频率为f=50HZ．将光电门固定在滑块B的右侧，启动打点计时器，给滑块A以向右的初速度，使它与B相碰；碰后光电计时器显示的时间为v2=2as0，碰撞前后打出的纸带如图（b）所示．

（1）碰撞时，滑块A的速度v0=______m/s（保留三位有效数字）；

（2）碰撞后，滑块A的速度v A=______m/s，滑块B的速度v B=______m/s（保留三位有效数字）；

（3）碰撞前总动量p=______；碰撞后总动量p′=______（均用题中给定物理量的符号表示）；（4）产生误差的主要原因是：______（只需列举一条即可）．

四、计算题(共3小题,每小题10.0分,共30分)

16.氢原子的基态能量E1＝－13.6 eV，电子绕核运动的半径r1＝0.53×10－10m，则氢原子处于n＝2的激发态时，

(1)原子系统具有的能量是多少？

(2)电子轨道上运动的动能为多少？

(3)电子具有电势能为多少？

17.如图所示，从倾角为30°、长0.3m的光滑斜面顶端滑下质量为2kg的货包，掉在质量为13kg的静止的小车里．若小车与水平面之间的动摩擦因数μ＝0.02，小车能前进多远？(g取10m/s2，不计

空气阻力)

18.如图所示，两物块A、B并排静置于高h＝0.80 m的光滑水平桌面上，物块的质量均为M＝0.60 kg.一颗质量m＝0.10 kg的子弹C以v0＝100 m/s的水平速度从左面射入A，子弹射穿A后接着射入B并留在B中，此时A，B都没有离开桌面．已知物块A的长度为0.27 m，A离开桌面后，落地点到桌边的水平距离s＝2.0 m．设子弹在物块A、B中穿行时受到的阻力大小相等，g取10 m/s2.(平抛过程中物块看成质点)求：

(1)物块A和物块B离开桌面时速度的大小分别是多少；

(2)子弹在物块B中打入的深度；

(3)若使子弹在物块B中穿行时物块B未离开桌面，则物块B到桌边的最小初始距离．

答案

1.【答案】B

【解析】因“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量、相同的电荷量，但电荷的符号相反．所以，反α粒子质量数为4，电荷数为－2.故只有B选项正确，其他选项都不符合实际．

2.【答案】D

【解析】重锤与石板具有共同速度，属非弹性碰撞，机械能不守恒，A错误；由动量守恒定律可知，石板质量越大，二者末速度越小，重锤末动量越小，石板获得的动量越大，B错误，D正确；因打击时间不确定，由动量定理可知，石板受到的打击力不确定，C错误．

3.【答案】C

【解析】用很弱的光做单缝衍射实验，改变曝光时间在胶片出现的图样，说明光有波粒二象性，选项A、B错误；说明光到达胶片上的不同位置的概率是不一样的，也就说明了光的能量在胶片上分布不均匀，选项C正确，D错误。

4.【答案】B

5.【答案】C

【解析】由题意知生成核的电荷数比原来的原子核多2，而每经一次β衰变后电荷数增加1，质量数不变，故发生了2次β衰变．

6.【答案】C

【解析】α衰变是一种衰变反应，不是核裂变反应，选项A错误；α射线是氦核流，带正电，γ射线是电磁波，不带电，选项B错误；衰变过程中存在质量亏损，故U的质量大于Th和He 的质量之和，选项C正确；放射性元素的半衰期由元素本身的因素决定，加热不能改变元素的半衰期，选项D错误．

7.【答案】B

【解析】光子与电子的碰撞过程中，系统不受外力，也没有能量损失，故系统动量守恒，系统能量也守恒，A错误；光子与电子碰撞后，电子能量增加，光子能量减小，根据E＝hf，光子的频率减小，光的波长λ＝不变；故光的波速v＝λf减小，故B正确，C错误；碰撞过程光子和电子的总动量守恒，光子速度反向，故动量变化量大小为2p，故电子的动量改变量也为2p，初动量为零，末动量为2p，故德布罗意波的波长为λ＝，故D错误．

8.【答案】A

【解析】光和电子、质子等实物粒子都具有波粒二象性，A正确；根据不确定关系Δp·Δx≥可

知，微观粒子的动量和位置的不确定量一个变大的同时，另一个变小．B错误；1900年德国物理学家普朗克认为能量是由一份一份不可分割最小能量值组成，每一份称为能量子?＝hν，1905年爱因斯坦从中得到启发，提出了光子说的观点，C错误；康普顿在研究石墨对X射线的散射中发现了康普顿效应，康普顿效应进一步表明光子具有动量，进一步证明了光具有粒子性，D错误．

9.【答案】A

【解析】爱因斯坦的质能方程E＝mc2，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，物质可以释放出能量，故A错误；微观粒子具有波粒二象性，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，故B正确；比结合能越大的原子核越稳定，如果使较重的核分裂成中等大小的核，或者把较小的核合并成中等大小的核，核的比结合能均会增大，故C正确；康普顿认为X射线的光子与晶体中的电子碰撞时要遵守能量守恒定律和动量守恒定律，才能解释散射射线中有波长大于入射射线波长的现象，故D正确．

10.【答案】B

【解析】动能E k＝mv2，动量p＝mv，则p＝，因为初动能相等，m1＞m2，则动量p1＞p2，B正确．

11.【答案】AD

【解析】选取A、B作为一个系统，设两球碰撞后的速度为v，在A、B两球碰撞过程中，以v0的方向为正方向，利用动量守恒定律可得：mv0＝(m＋m)v，解得v＝，再将A、B及轻弹簧作为一个系统，在压缩弹簧过程中利用机械能守恒定律可得：弹簧最大弹性势能E＝×2m2＝mv，A 正确，B错误；弹簧压缩到最短后，A、B开始向右运动，弹簧恢复原长时，由机械能守恒定律可知，A、B的速度大小均为，以水平向右为正方向，从球A被碰撞到回到原静止位置的过程中，弹簧对A、B整体的冲量大小I＝2m×－2m×＝2mv0，C错误，D正确．

12.【答案】AB

13.【答案】CD

【解析】发生光电效应的条件是入射光频率大于极限频率，并不是光照时间长和光足够强，就能发生光电效应，A、B错误；光电效应具有瞬时性，光电子的发射几乎是瞬时的，C正确；发生光电效应的金属的极限频率由金属本身决定，D正确．

14.【答案】BD

【解析】α粒子大角度散射表明α粒子受到较大的库仑斥力，故A错误；比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固，故B正确；裂变反应有质量亏损，但质量数与质子数守恒，故C错误；γ射线是一种频率很高，而波长很短的电磁波，故D正确．

15.【答案】（1）2m/s；（2）0.97m/s；2.86m/s（3）m1v0；m1v A+m2v B

（4）气垫导轨不水平

【解析】（1）打点计时器的打点时间间隔t=．

由图（b）所示纸带可知，碰撞前A的速度：v A=，

（2）碰撞后A的速度v A′==0.97m/s，

碰撞后B的速度：v B′=≈2.86m/s，

（3）碰撞前后系统总动量分别为：

p=m1v0

p′=m1v A+m2v B

（4）实验中出现误差的原因有：气垫导轨不水平，或没有平衡摩擦力；

16.【答案】(1)－3.4 eV(2)3.4 eV(3)－6.8 eV

【解析】(1)由E n＝可得E2＝－eV＝－3.4 eV，即为原子系统的能量。

(2)由F＝＝得，E k2＝mv2＝＝，

代入数据，解得E k2＝3.4 eV，

即电子在轨道上的动能为3.4 eV。

(3)由E pn＝E n－E kn，得E p2＝2E2＝－6.8 eV，即电子具有的电势能为－6.8 eV。

17.【答案】0.1m

【解析】货包离开斜面时速度为v＝＝＝m/s.

货包离开斜面后，由于水平方向不受外力，所以，在落入小车前，其水平分速度v x不变，大小为v x＝v cos30°＝1.5m/s.货包落入小车中与小车相碰的瞬间，虽然小车在水平方向受到摩擦力的作用，但与相碰时的内力相比可忽略，故系统在水平方向上动量守恒，以v x的方向为正方向，则mv x＝(M＋m)v′，

小车获得的速度为v′＝＝m/s＝0.2m/s

由动能定理有－μ(M＋m)gs2＝－(M＋m)v′2

得小车前进的距离为s2＝＝＝0.1m.

18.【答案】(1)5 m/s10 m/s(2)2.5×10－2m(3)s min＝1.8×10－2m

【解析】(1)子弹射穿物块A后，A以速度v A沿桌面水平向右匀速运动，离开桌面后做平抛运动：h

＝gt2t＝0.40 s

A离开桌边的速度v A＝，v A＝5.0 m/s

设子弹射入物块B后，子弹与B的共同速度为v B，子弹与两物块作用过程系统动量守恒：

mv0＝Mv A＋(M＋m)v B；B离开桌边的速度v B＝10 m/s

(2)设子弹离开A时的速度为v1，子弹与物块A作用过程系统动量守恒mv0＝mv1＋2Mv A；v1＝40 m/s

子弹在物块B中穿行的过程中，由能量守恒

F f LB＝Mv＋mv－(M＋m)v①

子弹在物块A中穿行的过程中，由能量守恒

F f LA＝mv＋mv－(M＋m)v②

由①②解得LB＝2.5×10－2m

(3)子弹在物块A中穿行过程中，物块A在水平桌面上的位移为s1，由动能定理：

F f s1＝(M＋M)v－0③

子弹在物块B中穿行过程中，物块B在水平桌面上的位移为s2，由动能定理

F f s2＝Mv－Mv④

由②③④解得物块B到桌边的最小距离为：s min＝s1＋s2，

解得：s min＝1.8×10－2m