2022年2022年高中物理选修3-4课后习题和答案以及解释

1、精选学习资料 - - - 欢迎下载高中物理选修3-4 课后习题和答案及说明课后练习一第 1讲冲量与动量1. 质点受两个方向相反的恒力f1. f2 作用 . 其中 f1 的大小为4n、 作用时间为20s;f2 的大小为 5n、 作用时间为16s. 就质点在整个过程中受到的冲量大小为.答案： 0详解： 4*20 - 5*16,减号为由于两个冲量反向；2. 如下列图,光滑水平面上有大小相同的a. b 两球在同始终线上运动. 两球质量关系为mb=2m,a 规定向右为正方向,a.b 两球的动量均为6 kg.m/s ,运动中两球发生碰撞,碰撞后a 球的动量增量为4 kg.m/s.就a. 左方为a 球,碰撞

2、后a. b 两球速度大小之比为2 5b. 左方为a 球,碰撞后a. b 两球速度大小之比为1 10c. 右方为a 球,碰撞后a. b 两球速度大小之比为2 5d. 右方为a 球,碰撞后a. b 两球速度大小之比为1 10答案： a详解： 由于二者动量都为正,于为速度方向相同,要保证二者相碰,左边那个要去追右边的,于为左球速度大,由于b 质量大,于为b 速度小,于为右球为b.碰后 a动量为 2 kg.m/s据动量守恒,b 动量为 10 kg.m/s.动量除以质量得到速度比；3. 在光滑水平面上、a 和 b 两小球沿同一方向做直线运动、a 以 10kg.m/s 的动量和正前方动量为 15kg.m/

3、s 的 b 球正碰 . 设原速度方向为正方向、 就 a 和 b 动量的变化可能为a. 5kg.m/s 和 5kg.m/sb.-5kg.m/s和 5kg.m/s c.-5kg.m/s和 10kg.m/sd.5kg.m/s和-5kg.m/s答案： b详解：由于a 在 b 后方嘛,碰后a 会减速, b 会加速,于为a 动量必定减小,依据动量守恒,c 不行能, b 才对；4. 一只小船静止在水面上、 一个人从小船的一端走到另一端、 不计水的阻力、 以下说法正确选项a. 人在小船上行走时、 人对船的冲量比船对人的冲量小、 所以人向前运动得快、 小船向后退得慢b. 人在小船上行走时、 人的质量比船的质量小

4、、 它们受到的冲量大小一样、 所以人向前运动得快、 小船向后退得慢c. 当人停止走动时、 由于小船惯性大、 所以小船要连续后退精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载d. 当人停止走动时、 由于总动量守恒、 所以小船也停止后退答案： bd详解：冲量大小确定为一样的；由于这就为作用力和反作用力的冲量；然而人质量小,于为速度转变量大,于为人走得快； d 说得很明确了,就为由于动量守恒,船必停；5. 汽锤质量m=60kg、从高 h=1.28m 处自由落下 、 跟地面间碰撞的时间为t=0.1s.求地面所受到的平均作用力.答案： 3588n详解：先算落地速度,从1.28 米高度落地,依据自由落体公

5、式,速度为5.0m/s g取 9.8然后落地速度减为0,依据 ft = m v , f = 3000n ；然后加上重力588n即可6. 关于冲量跟物体受力情形和运动状态的关系、 以下说法正确选项a. 物体受到的冲量越大、 物体的速度也越大b. 物体受到的冲量越大、 它受到的冲力也越大c. 物体受到的冲量越大、 它的加速度也越大d. 物体受到的冲量越大、 它的动量的变化量也越大答案： d详解：冲量表征的为动量变化量；d 就为按定义判定的； a 错,冲量和速度没什么关系；b 错,力作用时间未知；c错,力作用时间和物体质量都未知；7. 用一根细线悬挂一个重物,把重物拿到肯定高度后突然释放,重物可将线

6、拉断,假如在细线上端拴一段橡皮筋,再从同样高度释放重物,细线不再被拉断,这为由于拴上橡皮筋后在细线绷直时与不拴橡皮筋相比较（ ）a重物的动量减小b重物动量转变量减小c重物所受冲量减小d重物动量的变化率减小答案： d详解：重物动量转变量不少,但为动量转变的时间大大延长了；不拉皮筋,动量瞬时变为0, 有了皮筋,动量要过一会儿才减为0. 动量转变量不少,也就为受到的冲量不变；这么看,只有 d 对；8. 把一个乒乓球竖直向上抛出、 如空气阻力大小不变、 就乒乓球上升到最高点和从最高点返回到抛出点的过程相比较a. 重力在上升过程的冲量大b. 合外力在上升过程的冲量大c. 重力的冲量在两个过程中的方向相反

7、d. 空气阻力的冲量在两个过程中的方向相反答案： bd精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载详解：二者位移一样,然而上升过程阻力和重力都同向,下降过程阻力和重力反向,于为上升过程加速度大,时间短,重力冲量小；比较速度转变量,由于回到抛出点速度必定小于初速度,于为上升过程转变量大,上升过程合外力冲量大；c 项,重力方向不变,重力冲量方向也不变,都为竖直向下；d 项空气阻力反向,于为冲量方向也为反向；第 2讲 动量守恒定律及其应用1. 一个人坐在光滑冰面上静止的小车中,人与车总质量为m 70kg, 当他接到一个质量m = 20kg ,以速度v 5.0m/s 迎面滑来的木箱后立刻以相对于地面

8、为v 5.0m/s 的速度逆着木箱原先滑行的方向将木箱推出,就小车获得的速度大小为多少？ 保留一位小数 答案： 2.9m/s详解,由系统动量守恒得：mv0 - m v = mv于为 v0 可以算出为2.9m/s2. 如下列图的装置中,木块b 与水平桌面间的接触为光滑的,子弹a 沿水平方向射入木块后留在木块内,将弹簧压缩到最短；把子弹.木块和弹簧合在一起作为讨论对象,就此系统在子弹开头射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中 a动量守恒.机械能守恒b动量不守恒.机械能守恒 c动量守恒.机械能不守恒 d动量不守恒.机械能不守恒答案： d详解：机械能必定不守恒,由于子弹和木块之间的作用摩擦生热；动量也不

9、守恒,由于水平方向系统为受到墙壁的作用力的；3. 分析以下情形中系统的动量为否守恒（）a如图 2 所示,小车停在光滑水平面上,车上的人在车上走动时,对人与车组成的系统b子弹射入放在光滑水平面上的木块中对子弹与木块组成的系统 如图 3 c子弹射入紧靠墙角的木块中,对子弹与木块组成的系统 d斜向上抛出的手榴弹在空中炸开时答案： abd详解： ab 严格符合动量守恒的条件；c 不行,由于系统水平方向受到墙的作用力；d 可以,爆炸瞬时作用力极大,这一瞬时可以忽视其他比较小的力（比如重力） ,动量爆炸瞬时动量守恒；4. 如图甲所示, 一轻质弹簧的两端与质量分别为m1和 m2的两物块 a.b 相连接, 并

10、静止在光滑的水平面上. 现使 a 瞬时获得水平向右的速度3m/s,以此刻为计时起点,两物块的速度随 时间变化的规律如图乙所示,从图象信息可得精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载a. 在 t1 .t3 时刻两物块达到共同速度1m/s ,且弹簧都为处于压缩状态b. 从 t3 到 t4 时刻弹簧由压缩状态复原到原长c. 两物体的质量之比为m1:m2=1:2d. 在 t2 时刻 a和 b 的动能之比为ek1: ek2=1:8答案： cd详解： t1 时刻弹簧压缩,这点很明显,t3 时刻之前, b 速度大于a 速度,因此这段时间b 和a 之间的距离越拉越大,t3 时刻弹簧为拉伸的；ab不对；至

11、于质量比,由于t1 时刻二者速度都为1m/s；于为可以依据动量守恒和初始条件,轻松求 得 c 对；质量比由c 项求出, t2 时刻速度比由图得出,于为动能比好算了,d正确；5. 木块 a 和 b 用一根轻弹簧连接起来,放在光滑水平面上,a 紧靠在墙壁上,在b 上施加向左的水平力使弹簧压缩,如图1 所示,当撤去外力后,以下说法中正确选项（）a a 尚未离开墙壁前,a 和 b 系统的动量守恒b a 尚未离开墙壁前,a 与 b 系统的动量不守恒c a 离开墙后, a.b 系统动量守恒d a 离开墙后, a.b 系统动量不守恒答案： bc详解： a 未离开墙壁时,系统受到墙壁的水平力作用,动量不守恒；

12、a 离开墙后,系统水平方向不受外力,动量守恒很明显；6. 一列车沿平直轨道以速度v0 匀速前进, 途中最终一节质量为m的车厢突然脱钩, 如前部列车的质量为m,脱钩后牵引力不变,且每一部分所受摩擦力均正比于它的重力,就当最终一节车厢滑行停止的时刻,前部列车的速度为答案： b详解：列车原先做匀速直线运动,牵引力 f 等于摩擦力f ,f=km mgk 为比例系数 ,因此,整个列车所受的合外力等于零尾部车厢脱钩后,每一部分所受摩擦力仍正比于它们的重力因此,假如把整个列车作为讨论对象,脱钩前后所受合外力始终为零,在尾部车厢停止前的任何一个瞬时,整个列车 前部 +尾部 的动量应当守恒 考虑刚脱钩和尾部车厢

13、刚停止这两个瞬时,由m+mv0=0+mv得此时前部列车的速度为7. 在光滑水平面上有两辆车,上面分别站着a.b 两个人, 人与车的质量总和相等,在 a 的手中拿有一个球,两车均保持静止状态,当a 将手中球抛给b, b 接到后,又抛给a,如此反复多次,最终球落在b 的手中,就关于a.b 速率大小为（）精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载a a.b 两车速率相等b a 车速率大c a 车速率小d两车均保持静止状态答案： b详解：全部的车和人,以及那个球,为一个系统,动量守恒；现在系统分成了两部分,a 车和人, b 车和人和球；现在两部分速度方向相反,在相互远离；明显前者质量小,于为依据动

14、量守恒,前者速率大；第 3讲 相互作用过程中的能量转化1. 一个质量为0.3kg 的弹性小球, 在光滑水平面上以6m/s 的速度垂直撞到墙上,碰撞后小球沿相反方向运动, 反弹后的速度大小与碰撞前相同；就碰撞前后小球速度变化量的大小为v和碰撞过程中墙对小球做功的大小w为（）a v=0b v=12m/sc w=0d w=10.8j答案： bc详解： b 明显对,速度变化量就为6 - （ -6 ） = 12m/s；小球动能不变,因此w 为 0.2. 在原子核物理中,讨论核子与核子关联的最有效途径为" 双电荷交换反应" ,这类反应的前半部分过程和下述力学模型类似,如图3,两个小球a

15、 和 b 用轻质弹簧相连,在光滑的水平 直轨道上处于静止状态,在它们左边有一垂直于轨道的固定挡板p,右边有一小球c 沿轨道以速度 v0 射向 b 球,如下列图；c 与 b 发生碰撞并立刻结成一个整体d,在它们连续向左运 动的过程中,当弹簧长度变到最短时,长度突然被锁定,不再转变,然后,a 球与挡板p 发生碰撞,碰后,a.d 都静止不动, a 与 p 接触而不粘连过一段时间,突然解除锁定（锁定及解除锁定均无机械能缺失）；已知 a.b. c三球的质量均为m；（ 1）求弹簧长度刚被锁定后a 球的速度？（ 2）求在 a 球离开挡板p 之后的运动过程中,弹簧的最大弹性势能？答案：（ 1）（ 2）详解：

16、1 设 c球与 b 球碰撞结成d 时、d 的速度为v1、 mv0=2mv1当弹簧压至最低时、d 与 a 有共同速度 、 设此速度为v2、2mv1=3mv2两式联立求得a 的速度v2= v02 设弹簧长度被锁定后、 储存在弹簧中的弹性势能为ep、ep= .2mv12- .3mv22撞击 p后 、a .d均静止 . 解除锁定后, 当弹簧刚复原到原长时,弹性势能全部转为d球的动能,设此时 d 的速度为v3.2mv32=ep以后弹簧伸长,a 球离开挡板p,当 a.d速度相等时,弹簧伸长到最长,设此时a.d速度为精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载v4、 2mv3=3mv4当弹簧最长时,弹性势

17、能最大,设其为ep ep = .2mv32- .3mv42联立以上各式,可得ep = mv023. 一炮艇总质量为m,以速度 v0 匀速行驶, 从船上以相对海岸的水平速度v 沿前进方向射出一质量为m的炮弹,发射炮弹后艇的速度为v/ ,如不计水的阻力,就以下各关系式中正确的 为；（填选项前的编号）答案：详解：炮艇（包括那个发出去的炮弹）作为一个系统动量守恒,在地面参考系中看,动量守恒方程就为4. 一个士兵,坐在皮划艇上,他连同装备和皮划艇的总质量共120kg,这个士兵用自动枪在2s 时间内沿水平方向射出10 发子弹, 每颗子弹质量10g,子弹离开枪口时相对地面的速度都为 800m/s ,射击前皮

18、划艇为静止的；(1) 射击后皮划艇的速度为多大？(2) 士兵射击时枪所受到的平均反冲作用力有多大？答案：（ 1） 0.67m/s ,向后（ 2） 40n详解：（ 1）用动量守恒：由于为在水面上,可以看成为在在水平方向上动量守恒. 0=m-mv-mv将 m=120kg, m=0.01kg,v=800m/s 代入,求得v 0.67m/s.2 由冲量的表达式：f*t= p=mv-0.将 m=120kg, v=0.67m/s , t=2s代入,求得f=40n（由于子弹的质量相对120kg 太小了,打掉子弹后质量的那一点儿损耗忽视不计）5. 质量为 m1和 m2的两个物体用一个末发生形变的轻质弹簧连接,

19、如下列图,让它们从高处同时自由下落,就下落过程中弹簧的形变将为（不计阻力）（）a 如 m1 m2,就弹簧将被压缩b 如 m1 m2,就弹簧将被拉长精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载c 只有 m1=m,2弹簧才会保持原长精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载d 无论 m1和 m2取何值,弹簧均保持原长答案： d精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载详解：自由下落,那么二者相对静止；于为整个系统状态不变；6. 在光滑的水平面上有三个完全相同的小球排成一条直线2.3 小球静止,并靠在一起,1球以速度v0 射向它们, 如下列图设碰撞过程不缺失机械能,就碰后三个小球的速度为多

20、少？答案：碰后球1.球 2 的速度为零,球3 速度为 v0详解：依据动量守恒中" 速度交换 " 的结论,也就为当完全弹性碰撞的两个物体质量相同时,一个物体碰后速度等于碰前另一个物体的速度,这就为速度交换；然后简单得出,第一次碰 撞, 1 静止, 2 速度为 v0,然后 2 立马和 3 碰撞, 2 停下, 3 速度为 v07. 质量为 m的子弹以速度v 水平射入静止在光滑水平面上质量为m的木块,并留在其中；以下说法正确选项（）a子弹克服阻力做的功,等于子弹内能的增加 b子弹克服阻力做的功,等于子弹动能的削减量 c子弹动能的削减量等于木块获得的动能与系统缺失的机械能之和 d木块

21、作用于子弹的阻力对子弹做的功与子弹作用于木块的冲击力对木块做的功数值相等答案： bc详解：依据动量守恒,可见最终子弹和木块速度都为v/2 ；子弹克服阻力会做功,它等于子弹动能的削减,这为依据动能定理；简单算,这个数为系统机械能缺失量,也就为系统内能增量,简单得出,为木块动能增量,也就为冲击力对木块的功,为于为 bc正确第 11讲 光的波粒二象性1. 关于光电效应,以下说法正确选项（） a光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 b光电子的最大初动能越大,形成的光电流越强 c能否产生光电效应现象,打算于入射光光子的能量为否大于或等于金属的逸出功d用频率为的绿光照耀某金属发生了光电效应,改用频率为的

22、黄光照耀该金属肯定不发生光电效应答案： c精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载详解：光电子的最大初动能等于入射光的能量减去逸出功,为一种线性关系,但不为正比关系,错；正确；绿光频率虽然比黄光高,但不能说明,黄光不能发生光电效应；2.2003 年全世界物理学家评比出" 十大最美物理试验" ,排名第一的为1961 年物理学家利用"托马斯 .杨" 双缝干涉试验装置,进行电子干涉的试验从辐射源辐射出的电子束经两靠近的狭缝后在显微镜的荧光屏上显现干涉条纹,该试验说明（）a光具有波动性 b光具有波粒二象性 c微观粒子也具有波动性d微观粒子也为一种电磁波答案

23、： c详解：对比光的双缝干涉可以得出结论,微观粒子具有波动性；3. 光电效应试验的装置如图12-19 所示,就以下说法中正确选项（）a如用蓝光照耀锌板,验电器的指针未发生偏转,就改用紫外线照耀锌板,验电器的指针有可能发生偏转b如用蓝光照耀锌板,验电器的指针未发生偏转,就改用红光照耀锌板,验电器的指针有可能发生偏转c锌板带的为负电荷 d使验电器指针发生偏转的为正电荷答案： ad详解：紫光频率比蓝光高,红光频率比蓝光低,正确,错误；锌版发生光电效应后,有光电子飞出, 锌版缺少电子, 从而带上正电荷,锌版又与验电器相连使验电器也带上正电荷, 错误,正确；4. 金属钠产生光电效应的极限频率为6.0 &

24、#215;1014hz依据能量转化和守恒守律,运算用波长0.40 m的单色光照耀金属钠时,产生的光电子的最大初动能为多大？ 答： 0.99 × 10-19j详解：逸出功,光电子的最大初动能5. 纳米技术现在已经广泛应用到社会生产.生活的各个方面将激光束的宽度聚光到纳米级范畴内,可以精确地修复人体损坏的器官糖尿病引起视网膜病变为导致成年人失明的一个重要缘由, 利用聚光到纳米级的激光束进行治疗, 90%的患者都可以防止失明的严峻后果 一台功率为 10 w氩激光器,能发出波长 =500 nm的激光,用它 " 点焊 " 视网膜,每次 " 点焊 " 需要

25、 2×10-3 j 的能量,就每次 " 点焊 " 视网膜的时间为多少？在这段时间内发出的激光光子的数量为多少？答案： 2× 10-4 s5× 1015 个详解：,6. 一束绿光照耀某金属发生了光电效应,对此,以下说法中正确选项 a如增加绿光的照耀强度,就单位时间内逸出的光电子数目不变 b如增加绿光的照耀强度,就逸出的光电子最大初动能增加 c如改用紫光照耀,就逸出光电子的最大初动能增加 d如改用紫光照耀,就单位时间内逸出的光电子数目肯定增jia答案：精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载详解：增加绿光的照耀强度,光电子的逸出效率提高,但为

26、光电子的最大初动能取决于光子能量和逸出功的差,仍为绿光,这个能量不会发生变化,假如换成为紫光就,最大初动能增大,但为光电子数目为否增加取决于照耀强度；7. 可以利用激光来切割各种物质,这为应用了激光的（）a相干性好的特性b平行性好的特性c亮度高的特性d单色性好的特性答案：详解：激光切割为利用经聚焦的高功率密度激光束照耀工件,使被照耀的材料快速熔化.汽化.烧蚀或达到燃点,同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质,从而实现将工件割开；8. 以下关于光的波粒二象性的说法中,正确选项 a有的光为波,有的光为粒子 b光子与电子为同样的一种粒子 c光的波长越长,其波动性越显著,波长越短,其粒子性越显著d大

27、量光子产生的成效往往显示粒子答案：详解：光的波动性主要表现在干涉衍射上,波长越长,现象越明显；而光的波动性主要由光电效应表达,波长越短,频率越高,粒子性越显著；第 12讲 原子结构1. 卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有（） a原子的中心有个核,叫原子核 b原子的正电荷匀称分布在整个原子中 c原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里 d带负电的电子在核外围着核旋转答案： acd详解：卢瑟福的原子结构为核式结构；在原子的中心有一个很小的核,叫做原子核,原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里,带负电的电子在核外空间里围着核旋转,因为 粒子散射试验发觉绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原先的方

28、向前进,少数 粒子发生较大偏转, 极少数 粒子偏转角超过了90 度,有的甚至被弹回；所以卢瑟福才提出原子核式结 构模型12. 依据玻尔理论,以下关于氢原子的论述正确选项（）a第 m个定态和第n 个定态的轨道半径rm 和 rn 之比为 rm: rn=m2:n2 b第 m个定态和第n 个定态的能量和之比为c电子沿一轨道绕核运动,如其圆周运动的频率为v ,就其发光频率也为v d如氢原子处于能量为e 的定态,就其发光频率为 =e/h答案： ab详解：理论的三条基本假设为：定态假设： 原子只能处于一系列不连续的能量的状态中,在这些状态中原子为稳固的,这些状态叫定态；原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨

29、道绕核运动相对应,原子的定态为不连续的,因此电子的可能轨道的分布也为不连续的,电子在这些可能的轨道上的运动为一种驻波形式的振动；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载跃迁假设： 原子系统从一个定态过渡到另一个定态,相伴着光辐射量子的发射和吸取；辐射或吸取的光子的能量由这两种定态的能量差来打算,即h=|e 初-e 末 |轨道量子化：电子绕核运动,其轨道半径不为任意的,只有电子在轨道上的角动量满足以下条件的轨道才为可能的：mvr=nh/ （ 2 ） （n=1, 2, 3.） 式中的 n 为正整数,称为量子数；3. 已知氢原子基态能量为-13.6ev ,其次能级e2 = -3.4ev,假如氢原子吸取 ev 能量,可由基态跃迁到其次能级；假如再吸取1.89ev 能量,仍可由其次能级跃迁到第三能级, 就氢原子的第三能级e3 = ev；答案： 10.2 .-1.51详解：,4 关于光谱,以下说法中正确选项（）a霓虹灯的光谱为线状光谱 b钠盐在酒精灯火焰上汽化后产生的光谱为钠的线状光谱,强的白光通过酒精灯火焰中的钠蒸汽后,产生的光谱为钠的吸取光谱 c某