備戰(zhàn)2022屆高考物理二輪專題練：動量守恒、波粒二象性、近代物理（含答案）

備戰(zhàn)2022屆高考物理（動量守恒、波粒二象性、近代物理）二輪題附答案一、選擇題。1、（雙選）如圖甲所示為實驗小組利用100多個電子通過雙縫后的干涉圖樣，可以看出每一個電子都是一個點；如圖乙所示為該小組利用70000多個電子通過雙縫后的干涉圖樣，為明暗相間的條紋。則對本實驗的理解正確的是()甲乙A．圖甲體現(xiàn)了電子的粒子性B．圖乙體現(xiàn)了電子的粒子性C．單個電子運動軌道是確定的D．圖乙中暗條紋處仍有電子到達，只不過到達的概率小2、在光電效應(yīng)的實驗結(jié)果中，與光的波動理論不矛盾的是()A．光電效應(yīng)是瞬時發(fā)生的B．所有金屬都存在極限頻率C．光電流隨著入射光增強而變大D．入射光頻率越大，光電子最大初動能越大3、影片《流浪地球》中提到太陽大約在五十億年后，會逐漸進入紅巨星時期，核心溫度逐漸升高，當升至某一溫度時，太陽內(nèi)部的氦元素開始聚變成碳，即氦閃．氦閃的核反應(yīng)方程為3eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C，已知eq\o\al(12,6)C和eq\o\al(4,2)He的質(zhì)量分別為mC＝12.0000u和mHe＝4.0026u,1u相當于931MeV.則3個eq\o\al(4,2)He發(fā)生氦閃時釋放的能量約為()A．5MeVB．7MeVC．10MeVD．14MeV4、全國政協(xié)委員、中國航天科技集團十一院研究員周偉江在2018年3月10日透露，中國已經(jīng)完成火星探測器的氣動設(shè)計工作，目前正在試驗驗證，計劃于2020年發(fā)射火星探測器。因為火星大部分地區(qū)表面溫度的晝夜差超過100℃，一般化學(xué)電池無法工作，因此探測器的工作電源是放射性同位素電池，即核電池。核電池將同位素在衰變過程中不斷放出的核能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽穗姵匾殉晒τ米骱教炱鞯碾娫?。?jù)此猜測航天器的核電池有可能采用的核反應(yīng)方程是()A．eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nB．eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)nC．eq\o\al(238,94)Pu→eq\o\al(234,92)U＋eq\o\al(4,2)HeD．eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n5、奧地利維也納理工大學(xué)的一個科學(xué)家團隊成功在兩個單光子之間建立起強大的相互作用，據(jù)科學(xué)家介紹：兩個相互作用的光子同時到達時顯示出與單個光子完全不同的行為，該項成果朝著輕拍校驗量子通道或建立光學(xué)邏輯門發(fā)送信息邁出了重要一步．我們通過學(xué)習也了解了光子的初步知識，下列有關(guān)光子的現(xiàn)象以及相關(guān)說法正確的是()A．大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出波動性B．如果利用紫光照射某種金屬可以發(fā)生光電效應(yīng)，改用紅光一定不能發(fā)生光電效應(yīng)C．一個處于n＝3能級的氫原子向基態(tài)躍遷時最多可以釋放3種不同頻率的光子D．在康普頓效應(yīng)中，當入射光子與晶體中的電子之間發(fā)生碰撞時，將一部分動量轉(zhuǎn)移給電子，所以光子散射后波長變短6、(多選)如圖所示，用導(dǎo)線把驗電器與鋅板相連接，當用紫外線照射鋅板時，發(fā)生的現(xiàn)象是()A．有光子從鋅板逸出B．有電子從鋅板逸出C．驗電器指針張開一個角度D．鋅板帶負電7、質(zhì)量為M、內(nèi)壁間距為L的箱子靜止于光滑的水平面上，箱子中間有一質(zhì)量為m的小物塊，小物塊與箱子底板間的動摩擦因數(shù)為μ．初始時小物塊停在箱子正中間，如圖所示．現(xiàn)給小物塊一水平向右的初速度v，小物塊與箱壁碰撞N次后恰又回到箱子正中間，并與箱子保持相對靜止．設(shè)碰撞都是彈性的，則整個過程中，系統(tǒng)損失的動能為()A．eq\f(1,2)mv2B．eq\f(mM,2(m＋M))v2C．eq\f(1,2)NμmgLD．NμmgL8、在垂直于紙面的勻強磁場中，有一原來靜止的原子核，該核衰變后，放出的帶電粒子和反沖核的運動軌跡分別如圖中a、b所示。由圖可以判定()A．該核發(fā)生的是α衰變B．該核發(fā)生的是β衰變C．磁場方向一定垂直紙面向里D．磁場方向一定垂直紙面向外9、（雙選）波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法正確的有()A．光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性B．熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動性C．黑體輻射的實驗規(guī)律可用光的波動性解釋D．動能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長也相等10、由于放射性元素eq\o\al(237,93)Np的半衰期很短，所以在自然界中一直未被發(fā)現(xiàn)，只是在使用人工的方法制造后才被發(fā)現(xiàn)．已知eq\o\al(237,93)Np經(jīng)過一系列α衰變和β衰變后變成eq\o\al(209,83)Bi，下列選項中正確的是()A．eq\o\al(209,83)Bi的原子核比eq\o\al(237,93)Np的原子核少28個中子B．eq\o\al(237,93)Np經(jīng)過衰變變成eq\o\al(209,83)Bi，衰變過程可以同時放出α粒子、β粒子和γ粒子C．衰變過程中共發(fā)生了7次α衰變和4次β衰變D．eq\o\al(237,93)Np的半衰期等于任一個eq\o\al(237,93)Np原子核發(fā)生衰變的時間11、如圖甲所示，在光滑水平面上的兩小球發(fā)生正碰，小球的質(zhì)量分別為m1和m2.圖乙為它們碰撞前后的x-t(位移—時間)圖象．已知m1＝0.1kg.由此可以判斷()A．碰前m2靜止，m1向右運動B．碰后m2和m1都向右運動C．m2＝0.3kgD．碰撞過程中系統(tǒng)損失了0.4J的機械能E．碰撞過程中系統(tǒng)的機械能守恒12、如圖所示，半徑分別為、兩個同心圓，圓心為O，在兩圓之間有一個垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為，其余部分無磁場。在該圓的圓心處有一個靜止的釙（）原子核，某時刻該核產(chǎn)生衰變，粒子與反沖核運動方向相反，兩粒子均在紙面內(nèi)運動，若不考慮兩個粒子之間的庫侖力，兩個粒子都不能穿出磁場外邊界，其中有一個粒子恰好與外邊界相切，則下列說法中正確的是（）A．恰好不能穿出的粒子是反沖核B．粒子在磁場中運動半徑為C．粒子和反沖核在磁場中做圓周運動的半徑之比為1∶41D．粒子和反沖核在磁場中做圓周運動的周期相同二、填空含實驗題。13、某同學(xué)在實驗室使用半徑相同的兩個小球，按如圖實驗裝置來驗證動量守恒定律。他的主要實驗操作如下：①用天平測量a、b兩球的質(zhì)量m1和m2②用游標卡尺測出兩個小球的直徑d③用刻度尺測出軌道末端距離地面的高度H④用鉛垂線標出小球拋出點在水平地面上的白紙上的豎直投影點O⑤在白紙上面放好復(fù)寫紙，先不放b球，把a球從斜槽軌道上D點由靜止釋放，落到復(fù)寫紙上，重復(fù)多次；再把b球放在斜槽軌道水平部分最右端，把a球仍從D點由靜止釋放，和b球相碰后，兩球分別落在復(fù)寫紙上的不同位置，重復(fù)多次⑥用圓規(guī)在白紙上找到三個平均落點M、P和N，并用刻度尺測量出圖中的Oeq\x\to(M)、Oeq\x\to(P)和Oeq\x\to(N)的長度(1)上述實驗操作中不必要的步驟是________。(2)如果滿足關(guān)系式____________________________，則驗證了系統(tǒng)碰撞過程中動量守恒。(用測量的物理量表示)(3)實驗測得：m1＝30.0g，m2＝10.0g，Oeq\x\to(M)＝16.10cm，Oeq\x\to(P)＝30.30cm，Oeq\x\to(N)＝40.60cm。則本實驗的相對誤差是________。eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(保留一位有效數(shù)字，相對誤差為|\f(碰撞前后總動量之差,碰撞總動量)|×100%))14、一群氫原子處于量子數(shù)n＝4能級狀態(tài)，氫原子的能級圖如圖甲所示，氫原子可能發(fā)射________種頻率的光子；氫原子由量子數(shù)n＝4的能級躍遷到n＝2的能級時輻射光子照射圖乙表中幾種金屬，能發(fā)生光電效應(yīng)的有________種金屬。幾種金屬的逸出功：金屬鎢鈣鈉鉀銣逸出功W0/eV4．543．202．292．252．13乙三、解答題。15、16、（計算題）電子和光一樣具有波動性和粒子性，它表現(xiàn)出波動的性質(zhì)，就像X射線穿過晶體時會產(chǎn)生衍射一樣，這一類物質(zhì)粒子的波動叫德布羅意波．質(zhì)量為m的電子以速度v運動時，這種德布羅意波的波長可表示為λ＝eq\f(h,p).已知電子質(zhì)量m＝9.1×10－31kg，電子電荷量e＝1.6×10－19C，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.(1)計算具有100eV動能的電子的動量p和波長λ；(2)若一個靜止的電子經(jīng)2500V電壓加速，求能量和這個電子動能相同的光子的波長，并求該光子的波長和這個電子的波長之比．17、（計算類）實驗室考查氫原子躍遷時的微觀效應(yīng)．已知氫原子能級圖如圖所示，氫原子質(zhì)量為mH＝1.67×10－27kg.設(shè)原來處于靜止狀態(tài)的大量激發(fā)態(tài)氫原子處于n＝5的能級狀態(tài)．(1)求氫原子由高能級向低能級躍遷時，可能發(fā)射出多少種不同頻率的光；(2)若躍遷后光子沿某一方向飛出，且光子的動量可以用p＝eq\f(hν,c)表示(h為普朗克常量，ν為光子頻率，c為真空中光速)，求發(fā)生電子躍遷后氫原子的最大反沖速率．(保留三位有效數(shù)字)備戰(zhàn)2022屆高考物理（動量守恒、波粒二象性、近代物理）二輪題附答案一、選擇題。1、（雙選）如圖甲所示為實驗小組利用100多個電子通過雙縫后的干涉圖樣，可以看出每一個電子都是一個點；如圖乙所示為該小組利用70000多個電子通過雙縫后的干涉圖樣，為明暗相間的條紋。則對本實驗的理解正確的是()甲乙A．圖甲體現(xiàn)了電子的粒子性B．圖乙體現(xiàn)了電子的粒子性C．單個電子運動軌道是確定的D．圖乙中暗條紋處仍有電子到達，只不過到達的概率小【答案】AD2、在光電效應(yīng)的實驗結(jié)果中，與光的波動理論不矛盾的是()A．光電效應(yīng)是瞬時發(fā)生的B．所有金屬都存在極限頻率C．光電流隨著入射光增強而變大D．入射光頻率越大，光電子最大初動能越大【答案】C3、影片《流浪地球》中提到太陽大約在五十億年后，會逐漸進入紅巨星時期，核心溫度逐漸升高，當升至某一溫度時，太陽內(nèi)部的氦元素開始聚變成碳，即氦閃．氦閃的核反應(yīng)方程為3eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C，已知eq\o\al(12,6)C和eq\o\al(4,2)He的質(zhì)量分別為mC＝12.0000u和mHe＝4.0026u,1u相當于931MeV.則3個eq\o\al(4,2)He發(fā)生氦閃時釋放的能量約為()A．5MeVB．7MeVC．10MeVD．14MeV【答案】B4、全國政協(xié)委員、中國航天科技集團十一院研究員周偉江在2018年3月10日透露，中國已經(jīng)完成火星探測器的氣動設(shè)計工作，目前正在試驗驗證，計劃于2020年發(fā)射火星探測器。因為火星大部分地區(qū)表面溫度的晝夜差超過100℃，一般化學(xué)電池無法工作，因此探測器的工作電源是放射性同位素電池，即核電池。核電池將同位素在衰變過程中不斷放出的核能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，核電池已成功用作航天器的電源。?jù)此猜測航天器的核電池有可能采用的核反應(yīng)方程是()A．eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nB．eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)nC．eq\o\al(238,94)Pu→eq\o\al(234,92)U＋eq\o\al(4,2)HeD．eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n【答案】C5、奧地利維也納理工大學(xué)的一個科學(xué)家團隊成功在兩個單光子之間建立起強大的相互作用，據(jù)科學(xué)家介紹：兩個相互作用的光子同時到達時顯示出與單個光子完全不同的行為，該項成果朝著輕拍校驗量子通道或建立光學(xué)邏輯門發(fā)送信息邁出了重要一步．我們通過學(xué)習也了解了光子的初步知識，下列有關(guān)光子的現(xiàn)象以及相關(guān)說法正確的是()A．大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出波動性B．如果利用紫光照射某種金屬可以發(fā)生光電效應(yīng)，改用紅光一定不能發(fā)生光電效應(yīng)C．一個處于n＝3能級的氫原子向基態(tài)躍遷時最多可以釋放3種不同頻率的光子D．在康普頓效應(yīng)中，當入射光子與晶體中的電子之間發(fā)生碰撞時，將一部分動量轉(zhuǎn)移給電子，所以光子散射后波長變短【答案】A6、(多選)如圖所示，用導(dǎo)線把驗電器與鋅板相連接，當用紫外線照射鋅板時，發(fā)生的現(xiàn)象是()A．有光子從鋅板逸出B．有電子從鋅板逸出C．驗電器指針張開一個角度D．鋅板帶負電【答案】BC7、質(zhì)量為M、內(nèi)壁間距為L的箱子靜止于光滑的水平面上，箱子中間有一質(zhì)量為m的小物塊，小物塊與箱子底板間的動摩擦因數(shù)為μ．初始時小物塊停在箱子正中間，如圖所示．現(xiàn)給小物塊一水平向右的初速度v，小物塊與箱壁碰撞N次后恰又回到箱子正中間，并與箱子保持相對靜止．設(shè)碰撞都是彈性的，則整個過程中，系統(tǒng)損失的動能為()A．eq\f(1,2)mv2B．eq\f(mM,2(m＋M))v2C．eq\f(1,2)NμmgLD．NμmgL【答案】BD．8、在垂直于紙面的勻強磁場中，有一原來靜止的原子核，該核衰變后，放出的帶電粒子和反沖核的運動軌跡分別如圖中a、b所示。由圖可以判定()A．該核發(fā)生的是α衰變B．該核發(fā)生的是β衰變C．磁場方向一定垂直紙面向里D．磁場方向一定垂直紙面向外【答案】B9、（雙選）波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法正確的有()A．光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性B．熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動性C．黑體輻射的實驗規(guī)律可用光的波動性解釋D．動能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長也相等【答案】AB10、由于放射性元素eq\o\al(237,93)Np的半衰期很短，所以在自然界中一直未被發(fā)現(xiàn)，只是在使用人工的方法制造后才被發(fā)現(xiàn)．已知eq\o\al(237,93)Np經(jīng)過一系列α衰變和β衰變后變成eq\o\al(209,83)Bi，下列選項中正確的是()A．eq\o\al(209,83)Bi的原子核比eq\o\al(237,93)Np的原子核少28個中子B．eq\o\al(237,93)Np經(jīng)過衰變變成eq\o\al(209,83)Bi，衰變過程可以同時放出α粒子、β粒子和γ粒子C．衰變過程中共發(fā)生了7次α衰變和4次β衰變D．eq\o\al(237,93)Np的半衰期等于任一個eq\o\al(237,93)Np原子核發(fā)生衰變的時間【答案】C．11、如圖甲所示，在光滑水平面上的兩小球發(fā)生正碰，小球的質(zhì)量分別為m1和m2.圖乙為它們碰撞前后的x-t(位移—時間)圖象．已知m1＝0.1kg.由此可以判斷()A．碰前m2靜止，m1向右運動B．碰后m2和m1都向右運動C．m2＝0.3kgD．碰撞過程中系統(tǒng)損失了0.4J的機械能E．碰撞過程中系統(tǒng)的機械能守恒【答案】ACE12、如圖所示，半徑分別為、兩個同心圓，圓心為O，在兩圓之間有一個垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為，其余部分無磁場。在該圓的圓心處有一個靜止的釙（）原子核，某時刻該核產(chǎn)生衰變，粒子與反沖核運動方向相反，兩粒子均在紙面內(nèi)運動，若不考慮兩個粒子之間的庫侖力，兩個粒子都不能穿出磁場外邊界，其中有一個粒子恰好與外邊界相切，則下列說法中正確的是（）A．恰好不能穿出的粒子是反沖核B．粒子在磁場中運動半徑為C．粒子和反沖核在磁場中做圓周運動的半徑之比為1∶41D．粒子和反沖核在磁場中做圓周運動的周期相同【答案】B二、填空含實驗題。13、某同學(xué)在實驗室使用半徑相同的兩個小球，按如圖實驗裝置來驗證動量守恒定律。他的主要實驗操作如下：①用天平測量a、b兩球的質(zhì)量m1和m2②用游標卡尺測出兩個小球的直徑d③用刻度尺測出軌道末端距離地面的高度H④用鉛垂線標出小球拋出點在水平地面上的白紙上的豎直投影點O⑤在白紙上面放好復(fù)寫紙，先不放b球，把a球從斜槽軌道上D點由靜止釋放，落到復(fù)寫紙上，重復(fù)多次；再把b球放在斜槽軌道水平部分最右端，把a球仍從D點由靜止釋放，和b球相碰后，兩球分別落在復(fù)寫紙上的不同位置，重復(fù)多次⑥用圓規(guī)在白紙上找到三個平均落點M、P和N，并用刻度尺測量出圖中的Oeq\x\to(M)、Oeq\x\to(P)和Oeq\x\to(N)的長度(1)上述實驗操作中不必要的步驟是________。(2)如果滿足關(guān)系式____________________________，則驗證了系統(tǒng)碰撞過程中動量守恒。(用測量的物理量表示)(3)實驗測得：m1＝30.0g，m2＝10.0g，Oeq\x\to(M)＝16.10cm，Oeq\x\to(P)＝30.30cm，Oeq\x\to(N)＝40.60cm。則本實驗的相對誤差是________。eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(保留一位有效數(shù)字，相對誤差為|\f(碰撞前后總動量之差,碰撞總動量)|×100%))【答案】(1)③(2)m1Oeq\x\to(P)＝m1Oeq\x\to(M)＋m2Oeq\x\to(N)(3)2%14、一群氫原子處于量子數(shù)n＝4能級狀態(tài)，氫原子的能級圖如圖甲所示，氫原子可能發(fā)射________種頻率的光子；氫原子由量子數(shù)n＝4的能級躍遷到n＝2的能級時輻射光子照射圖乙表中幾種金屬，能發(fā)生光電效應(yīng)的有________種金屬。幾種金屬的逸出功：金屬鎢鈣鈉鉀銣逸出功W0/eV4．543．202．292．252．13乙【答案】見解析?！窘馕觥恳蝗簹湓犹幱诹孔訑?shù)n＝4能級狀態(tài)，氫原子可能發(fā)射3＋2＋1＝6種頻率的光子；氫原子由量子數(shù)n＝4的能級躍遷到n＝2的能級時輻射光子能量為2．55eV，照射圖乙表中幾種金屬，能發(fā)生光電效應(yīng)的有鈉、鉀、銣三種金屬。三、解答題。15、【答案】16、（計算題）電子和光一樣具有波動性和粒子性，它表現(xiàn)出波動的性質(zhì)，就像X射線穿過晶體時會產(chǎn)生衍射一樣，這一類物質(zhì)粒子的波動叫德布羅意波．質(zhì)量為m的電子以速度v運動時，這種德布羅意波的波長可表示為λ＝eq\f(h,p).已知電子質(zhì)量m＝9.1×10－31kg，電子電荷量e＝1.6×10－19C，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.(1)計算具有100eV動能的電子的動量p和波長λ；(2)若一個靜止的電子經(jīng)2500V電壓加速，求能量和這個電子動能相同的光子的波長，并求該光子的波長和這個電子的波長之比．【答案】(1)5.4×10－24kg·m/s1.2×10－10m(2)5.0×10－10m20∶1【解析】(1)電子的動量：p＝eq\r(2mEk)＝eq\r(2meU