2022届高考物理二轮复习题：波粒二象性、近代物理、动量守恒 （含答案解析）

2022届高考物理二轮题：波粒二象性、近代物理、动量守恒有答案专题：波粒二象性、近代物理、动量守恒一、选择题。1、某游乐场有n辆质量均为m、形状均相同的碰碰车,先将各车摆在间距均为s一条光滑直轨道上。第一辆碰碰车以速度v向第二辆碰碰车运动,依次使n辆碰碰车相碰,最终全部运动起来,设各碰碰车相碰后连在一起,忽略碰撞时间。则()A.各碰碰车相碰过程中,总动量和总机械能均守恒B.碰碰车最后的速度仍为vC.第一辆碰碰车以速度v给第二辆碰碰车的冲量大小为mvD.从第一辆碰碰车开始运动到全部碰碰车开始运动所需时间为n(n-1)2、(多选)在光的双缝干涉实验中，光屏前放上照相底片并设法减弱光子流的强度，尽可能使光子一个一个地通过狭缝，在曝光时间不长和曝光时间足够长的两种情况下，其实验结果是()A．若曝光时间不长，则底片上出现一些无规则的点B．若曝光时间足够长，则底片上出现干涉条纹C．这一实验结果证明了光具有波粒二象性D．这一实验结果否定了光具有粒子性3、（双选）用同一光电管研究a、b、c三束单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间的电压U的关系曲线如图所示，由此可判断()A．a、b、c的频率关系为νa>νb>νcB．a、b、c的频率关系为νa＝νc<νbC．用三束单色光照射光电管时，a光使其逸出的光电子最大初动能大D．用三束单色光照射光电管时，b光使其逸出的光电子最大初动能大4、(多选)氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62eV～3.11eV.下列说法正确的是()A．处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离B．大量氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应C．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光D．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的光5、丹麦物理学家玻尔结合经典电磁理论和量子学说，建立起氢原子模型．大量处于某激发态(能量为－E1)的氢原子向基态(能量为－E0)跃迁时，能辐射出三种频率的光子，ν1<ν2<ν3，其中有两种光子可使某金属发生光电效应现象，测得对应光电子的最大初动能分别为Ek1和Ek2，且Ek1<Ek2，已知普朗克常量为h.以下说法正确的是()A．hν3＝Ek2－Ek1B．hν2＝E0－E1＋Ek2C．金属的逸出功为E0－E1＋Ek1D．hν1＝Ek2－Ek16、用波长为300nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10－19J.已知普朗克常量为6.63×10－34J·s，真空中的光速为3.0×108m·s－1，能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为()A．1×1014HzB．8×1014HzC．2×1015HzD．8×1015Hz7、质量为M、内壁间距为L的箱子静止于光滑的水平面上，箱子中间有一质量为m的小物块，小物块与箱子底板间的动摩擦因数为μ．初始时小物块停在箱子正中间，如图所示．现给小物块一水平向右的初速度v，小物块与箱壁碰撞N次后恰又回到箱子正中间，并与箱子保持相对静止．设碰撞都是弹性的，则整个过程中，系统损失的动能为()A．eq\f(1,2)mv2B．eq\f(mM,2(m＋M))v2C．eq\f(1,2)NμmgLD．NμmgL8、某核电站遭受严重破坏，产生了严重的核泄漏，从核电站周围一定范围内的空气中和核电站排出的废水中分别检测出了放射性物质碘131和钚239，严重危及了人们的生命安全．已知该核电站采用的是重水反应堆，用eq\o\al(238,92)U(铀)吸收中子后生成eq\o\al(239,94)Pu(钚)，碘131的半衰期为8天，下列说法正确的是()A．排出的废水中的钚239是铀核裂变的生成物B．若eq\o\al(238,92)U吸收中子后变成eq\o\al(239,92)U，eq\o\al(239,92)U很不稳定，则经过2次β衰变后变成eq\o\al(239,94)PuC．核电站的核废料可直接堆放在露天垃圾场D．碘131的半衰期只有8天，因此16天后会全部消失9、（多选）如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象．由图象可知()A．该金属的逸出功等于EB．该金属的逸出功等于hν0C．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为ED．入射光的频率为eq\f(ν0,2)时，产生的光电子的最大初动能为eq\f(E,2)10、在光滑水平面上，质量为m的小球A正以速度v0匀速运动．某时刻小球A与质量为3m的静止小球B发生正碰，两球相碰后，A球的动能恰好变为原来的eq\f(1,4)．则碰后B球的速度大小是()A．eq\f(v0,2)B．eq\f(v0,6)C．eq\f(v0,2)或eq\f(v0,6)D．无法确定11、如图所示，足够长的传送带以恒定的速率v1逆时针运动，一质量为m的物块以大小为v2的初速度从传送带的P点冲上传送带，从此时起到物块再次回到P点的过程中，下列说法正确的是()A．合力对物块的冲量大小一定为2mv2B．合力对物块的冲量大小一定为2mv1C．合力对物块的冲量大小可能为零D．合外力对物块做的功可能为零12、如图所示，三个小球A、B、C的质量均为m，A与B、C间通过铰链用轻杆连接，杆长为L，B、C置于水平地面上，用一轻质弹簧连接，弹簧处于原长．现A由静止释放下降到最低点，两轻杆间夹角α由60°变为120°，A、B、C在同一竖直平面内运动，弹簧在弹性限度内，忽略一切摩擦，重力加速度为g．则此下降过程中（）A．A、B、C系统机械能不守恒B．A、B、C系统动量守恒C．A、B、C系统，水平方向动量守恒D．在A的动能达到最大前A、B、C系统一直处于超重状态二、填空含实验题。13、(1)关于下列四幅图说法正确的是________．A．玻尔原子理论的基本假设认为，电子绕核运行轨道的半径是任意的B．光电效应产生的条件为：光强大于临界值C．电子束通过铝箔时的衍射图样证实了运动电子具有波动性D．发现少数α粒子发生了较大偏转，说明金原子质量大而且很坚硬(2)某次光电效应实验中，测得某金属的入射光的频率ν和反向遏止电压Uc的值如下表所示．(已知电子的电量为e＝1．6×10－19C)Uc/V0．5410．6370．7410．8090．878ν/(×1014Hz)5．6645．88886．0986．3036．501根据表格中的数据，作出了Uc－ν图象，如图所示，则根据图象求出：①这种金属的截止频率为______________Hz；(保留三位有效数字)②普朗克常量为________J·s．(保留两位有效数字)(3)室内装修污染四大有害气体是苯系物、甲醛、氨气和氡．氡存在于建筑水泥、矿渣砖、装饰石材及土壤中．氡看不到，嗅不到，但它进入人的呼吸系统能诱发肺癌，是除吸烟外导致肺癌的重大因素．静止的氡核eq\o\al(222,86)Rn放出一个粒子x后变成钋核eq\o\al(218,84)Po，钋核的动能为0．33MeV，若衰变放出的能量全部变成钋核和粒子x的动能．则：①写出上述衰变的核反应方程；②求粒子x的动能．(保留两位有效数字)14、在图示装置中，阴极K在光子动量为p0的单色光1的照射下发生了光电效应，调节滑片P至某一位置，使电流表的示数恰好为零；在保持上述滑片P的位置不变的情况下，改用光子动量为0.5p0的单色光2照射阴极K，则电流表的示数将________(选填“为0”或“不为0”)，单色光1、2的波长之比为________。三、计算类题。15、（计算题）某同学采用如图所示的实验电路研究光电效应，用某单色光照射光电管的阴极K时，会发生光电效应现象．闭合开关S，在阳极A和阴极K之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此时电压表的示数U称为反向遏止电压．根据反向遏止电压，可以计算出光电子的最大初动能．现分别用ν1和ν2的单色光照射阴极，测量到反向遏止电压分别为U1和U2，设电子的比荷为eq\f(e,m)，求：(1)阴极K所用金属的极限频率．(2)用题目中所给条件表示普朗克常量h.16、（计算类）物体中的原子总是在不停地做热运动，原子热运动越激烈，物体温度越高；反之，温度就越低．所以，只要降低原子运动速度，就能降低物体温度．“激光致冷”的原理就是利用大量光子阻碍原子运动，使其减速，从而降低了物体温度．使原子减速的物理过程可以简化为如下情况：如图所示，某原子的动量大小为p0.将一束激光(即大量具有相同动量的光子流)沿与原子运动的相反方向照射原子，原子每吸收一个动量大小为p1的光子后自身不稳定，又立即发射一个动量大小为p2的光子，原子通过不断吸收和发射光子而减速．(已知p1、p2均远小于p0，普朗克常量为h，忽略原子受重力的影响)(1)若动量大小为p0的原子在吸收一个光子后，又向自身运动方向发射一个光子，求原子发射光子后动量p的大小；(2)从长时间来看，该原子不断吸收和发射光子，且向各个方向发射光子的概率相同，原子吸收光子的平均时间间隔为t0.求动量大小为p0的原子在减速到零的过程中，原子与光子发生“吸收－发射”这一相互作用所需要的次数n和原子受到的平均作用力f的大小；(3)根据量子理论，原子只能在吸收或发射特定频率的光子时，发生能级跃迁并同时伴随动量的变化．此外，运动的原子在吸收光子过程中会受到类似机械波的多普勒效应的影响，即光源与观察者相对靠近时，观察者接收到的光频率会增大，而相对远离时则减小，这一频率的“偏移量”会随着两者相对速度的变化而变化．为使该原子能够吸收相向运动的激光光子，请定性判断激光光子的频率ν和原子发生跃迁时的能量变化ΔE与h的比值之间应有怎样的大小关系．17、（计算题）如图所示，光滑水平面AB与粗糙斜面BC在B处通过圆弧衔接，质量M＝0．3kg的小木块静止在水平面上的A点．现有一质量m＝0．2kg的子弹以v0＝20m/s的初速度水平射入木块(但未穿出)，它们一起沿AB运动，并冲上BC．已知木块与斜面间的动摩擦因数μ＝0．5，斜面倾角θ＝45°，重力加速度g取10m/s2，木块在B处无机械能损失．试求：(1)子弹射入木块后的共同速度的大小；(2)子弹和木块能冲上斜面的最大高度．2022届高考物理二轮题：波粒二象性、近代物理、动量守恒有答案专题：波粒二象性、近代物理、动量守恒一、选择题。1、某游乐场有n辆质量均为m、形状均相同的碰碰车,先将各车摆在间距均为s一条光滑直轨道上。第一辆碰碰车以速度v向第二辆碰碰车运动,依次使n辆碰碰车相碰,最终全部运动起来,设各碰碰车相碰后连在一起,忽略碰撞时间。则()A.各碰碰车相碰过程中,总动量和总机械能均守恒B.碰碰车最后的速度仍为vC.第一辆碰碰车以速度v给第二辆碰碰车的冲量大小为mvD.从第一辆碰碰车开始运动到全部碰碰车开始运动所需时间为n(n-1)【答案】D2、(多选)在光的双缝干涉实验中，光屏前放上照相底片并设法减弱光子流的强度，尽可能使光子一个一个地通过狭缝，在曝光时间不长和曝光时间足够长的两种情况下，其实验结果是()A．若曝光时间不长，则底片上出现一些无规则的点B．若曝光时间足够长，则底片上出现干涉条纹C．这一实验结果证明了光具有波粒二象性D．这一实验结果否定了光具有粒子性【答案】ABC3、（双选）用同一光电管研究a、b、c三束单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间的电压U的关系曲线如图所示，由此可判断()A．a、b、c的频率关系为νa>νb>νcB．a、b、c的频率关系为νa＝νc<νbC．用三束单色光照射光电管时，a光使其逸出的光电子最大初动能大D．用三束单色光照射光电管时，b光使其逸出的光电子最大初动能大【答案】BD4、(多选)氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62eV～3.11eV.下列说法正确的是()A．处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离B．大量氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应C．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光D．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的光【答案】ABC5、丹麦物理学家玻尔结合经典电磁理论和量子学说，建立起氢原子模型．大量处于某激发态(能量为－E1)的氢原子向基态(能量为－E0)跃迁时，能辐射出三种频率的光子，ν1<ν2<ν3，其中有两种光子可使某金属发生光电效应现象，测得对应光电子的最大初动能分别为Ek1和Ek2，且Ek1<Ek2，已知普朗克常量为h.以下说法正确的是()A．hν3＝Ek2－Ek1B．hν2＝E0－E1＋Ek2C．金属的逸出功为E0－E1＋Ek1D．hν1＝Ek2－Ek1【答案】D6、用波长为300nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10－19J.已知普朗克常量为6.63×10－34J·s，真空中的光速为3.0×108m·s－1，能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为()A．1×1014HzB．8×1014HzC．2×1015HzD．8×1015Hz【答案】B7、质量为M、内壁间距为L的箱子静止于光滑的水平面上，箱子中间有一质量为m的小物块，小物块与箱子底板间的动摩擦因数为μ．初始时小物块停在箱子正中间，如图所示．现给小物块一水平向右的初速度v，小物块与箱壁碰撞N次后恰又回到箱子正中间，并与箱子保持相对静止．设碰撞都是弹性的，则整个过程中，系统损失的动能为()A．eq\f(1,2)mv2B．eq\f(mM,2(m＋M))v2C．eq\f(1,2)NμmgLD．NμmgL【答案】BD．8、某核电站遭受严重破坏，产生了严重的核泄漏，从核电站周围一定范围内的空气中和核电站排出的废水中分别检测出了放射性物质碘131和钚239，严重危及了人们的生命安全．已知该核电站采用的是重水反应堆，用eq\o\al(238,92)U(铀)吸收中子后生成eq\o\al(239,94)Pu(钚)，碘131的半衰期为8天，下列说法正确的是()A．排出的废水中的钚239是铀核裂变的生成物B．若eq\o\al(238,92)U吸收中子后变成eq\o\al(239,92)U，eq\o\al(239,92)U很不稳定，则经过2次β衰变后变成eq\o\al(239,94)PuC．核电站的核废料可直接堆放在露天垃圾场D．碘131的半衰期只有8天，因此16天后会全部消失【答案】B9、（多选）如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象．由图象可知()A．该金属的逸出功等于EB．该金属的逸出功等于hν0C．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为ED．入射光的频率为eq\f(ν0,2)时，产生的光电子的最大初动能为eq\f(E,2)【答案】ABC10、在光滑水平面上，质量为m的小球A正以速度v0匀速运动．某时刻小球A与质量为3m的静止小球B发生正碰，两球相碰后，A球的动能恰好变为原来的eq\f(1,4)．则碰后B球的速度大小是()A．eq\f(v0,2)B．eq\f(v0,6)C．eq\f(v0,2)或eq\f(v0,6)D．无法确定【答案】A．11、如图所示，足够长的传送带以恒定的速率v1逆时针运动，一质量为m的物块以大小为v2的初速度从传送带的P点冲上传送带，从此时起到物块再次回到P点的过程中，下列说法正确的是()A．合力对物块的冲量大小一定为2mv2B．合力对物块的冲量大小一定为2mv1C．合力对物块的冲量大小可能为零D．合外力对物块做的功可能为零【答案】D12、如图所示，三个小球A、B、C的质量均为m，A与B、C间通过铰链用轻杆连接，杆长为L，B、C置于水平地面上，用一轻质弹簧连接，弹簧处于原长．现A由静止释放下降到最低点，两轻杆间夹角α由60°变为120°，A、B、C在同一竖直平面内运动，弹簧在弹性限度内，忽略一切摩擦，重力加速度为g．则此下降过程中（）A．A、B、C系统机械能不守恒B．A、B、C系统动量守恒C．A、B、C系统，水平方向动量守恒D．在A的动能达到最大前A、B、C系统一直处于超重状态【答案】C二、填空含实验题。13、(1)关于下列四幅图说法正确的是________．A．玻尔原子理论的基本假设认为，电子绕核运行轨道的半径是任意的B．光电效应产生的条件为：光强大于临界值C．电子束通过铝箔时的衍射图样证实了运动电子具有波动性D．发现少数α粒子发生了较大偏转，说明金原子质量大而且很坚硬(2)某次光电效应实验中，测得某金属的入射光的频率ν和反向遏止电压Uc的值如下表所示．(已知电子的电量为e＝1．6×10－19C)Uc/V0．5410．6370．7410．8090．878ν/(×1014Hz)5．6645．88886．0986．3036．501根据表格中的数据，作出了Uc－ν图象，如图所示，则根据图象求出：①这种金属的截止频率为______________Hz；(保留三位有效数字)②普朗克常量为________J·s．(保留两位有效数字)(3)室内装修污染四大有害气体是苯系物、甲醛、氨气和氡．氡存在于建筑水泥、矿渣砖、装饰石材及土壤中．氡看不到，嗅不到，但它进入人的呼吸系统能诱发肺癌，是除吸烟外导致肺癌的重大因素．静止的氡核eq\o\al(222,86)Rn放出一个粒子x后变成钋核eq\o\al(218,84)Po，钋核的动能为0．33MeV，若衰变放出的能量全部变成钋核和粒子x的动能．则：①写出上述衰变的核反应方程；②求粒子x的动能．(保留两位有效数字)【答案】(1)C(2)①(4．27±0．01)×1014②(6．3±0．1)×10－34(3)①eq\o\al(222,86)Rn→eq\o\al(218,84)Po＋eq\o\al(4,2)He②18MeV14、在图示装置中，阴极K在光子动量为p0的单色光1的照射下发生了光电效应，调节滑片P至某一位置，使电流表的示数恰好为零；在保持上述滑片P的位置不变的情况下，改用光子动量为0.5p0的单色光2照射阴极K，则电流表的示数将________(选填“为0”或“不为0”)，单色光1、2的波长之比为________。【答案】为01∶2解析根据p＝eq\f(h,λ)＝eq\f(hν,c)可知单色光2的频率比单色光1的频率小，结合爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0知，用单色光2照射时，若仍能发生光电效应，则光电子的最大初动能Ek减小，所以光电子不能到达A极板，故电流表的示数为零；若用单色光2照射时不能发生光电效应，则电流表示数也为零。由光子的动量公式p＝eq\f(h,λ)，可知波长λ和动量p成反比，所以eq\f(λ1,λ2)＝eq\f(p2,p1)＝eq\f(0.5p0,p0)＝eq\f(1,2)。三、计算类题。15、（计算题）某同学采用如图所示的实验电路研究光电效应，用某单色光照射光电管的阴极K时，会发生光电效应现象．闭合开关S，在阳极A和阴极K之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此时电压表的示数U称为反向遏止电压．根据反向遏止电压，可以计算出光电子的最大初动能．现分别用ν1和ν2的单色光照射阴极，测量到反向遏止电压分别为U1和U2，设电子的比荷为eq\f(e,m)，求：(1)阴极K所用金属的极限频率．(2)用题目中所给条件表示普朗克常量h.【答案】(1)eq\f(U1ν2－U2ν1,U1－U2)(2)eq\f(e（U1－U2）,ν1－ν2)【解析】(1)由于阳极A和阴极K之间所加电压为反向电压，根据动能定理有－eU1＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)－eU2＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)根据光电效应方程eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＝hν1－W0eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)＝hν2－W0其中W0＝hνc解以上各式得νc＝eq\f(U1ν2－U2ν1,U1－U2).(2)由以上各式得eU1＝hν1－W0eU2＝hν2－W0解得h＝eq\f(e（U1－U2）,ν1－ν2).16、（计算类）物体中的原子总是在不停地做热运动，原子热运动越激烈，物体温度越高；反之，温度就越低．所以，只要降低原子运动速度，就能降低物体温度．“激光致冷”的原理就是利用大量光子阻碍原子运动，使其减速，从而降低了物体温度．使原子减速的物理过程可以简化为如下情况：如图所示，某原子的动量大小为p0.将一束激光(即大量具有相同动量的光子流)沿与原子运动的相反方向照射原子，原子每吸收一个动量大小为p1的光子后自身不稳定，又立即发射一个动量大小为p2的光子，原子通过不断吸收和发射光子而减速．(已知p1、p2均远小于p0，普朗克常量为h，忽略原子受重力的影响)(1)若动量大小为p0的原子在吸收一个光子后，又向自身运动方向发射一个光子，求原子发射光子后动量p的大小；(2)从长时间来看，该原子不断吸收和发射光子，且向各个方向发射光子的概率相同，原子吸收光子的平均时间间隔为t0.求动量大小为p0的原子在减速到零的过程中，原子与光子发生“吸收－发射”这一相互作用所需要的次数n和原子受到的平均作用力f的大小；(3)根据量子理论，原子只能在吸收或发射特定频率的光子时，发生能级跃迁并同时伴随动量的变化．此外，运动的原子在吸收光子过程中会受到类似机械波的