物理卷·2018届山东省青岛市黄岛一中高二下学期月考物理试卷（3月份）+（解析版） 24页

‎2016-2017学年山东省青岛市黄岛一中高二（下）月考物理试卷（3月份）‎ ‎　‎ 一、不定项选择题（每题4分，共48分）‎ ‎1．关于光电效应，下列说法正确的是（　　）‎ A．光照时间越长光电流越大 B．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多 C．金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能最够大时，就能逸出金属 D．不同频率的光照射同一种金属时，频率越高，光电子的最大初动能越大 ‎2．下列说法中正确的是（　　）‎ A．卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子，并预言了中子的存在 B．玻尔理论不仅能解释氢的原子光谱，也能解释氦的原子光谱 C．热核反应的燃料是氢的同位素，裂变反应的燃料是铀 D．中子与质子结合成氘核的过程中需要吸收能量 ‎3．人从高处跳下，为更好地保护身体，双脚触地，膝盖弯曲让身体重心继续下降．着地过程这样做，可以减小（　　）‎ A．人动量变化的时间 B．人受到的冲量 C．人的动量变化量 D．人的动量变化率 ‎4．在光滑水平面上，一质量为m、速度大小为v的A球与质量为2m静止的B球碰撞发生正碰，碰撞可能是弹性的，也可能是非弹性的．则碰后B球的速度大小可能是（　　）‎ A．0.6v B．0.4v C．0.3v D．0.2v ‎5．右端带有光滑圆弧轨道质量为M的小车静置于光滑水平面上，如图所示．一质量为m的小球以速度v0水平冲上小车，关于小球此后的运动情况，以下说法正确的是（　　）‎ A．小球可能从圆弧轨道上端抛出而不再回到小车 B．小球不可能离开小车水平向左做平抛运动 C．小球不可能离开小车做自由落体运动 D．小球可能离开小车水平向右做平抛运动 ‎6．氢原子发光时，能级间存在不同的跃迁方式，如图中 ①②③三种跃迁方式对应的光谱线分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，下列 A、B、C、D 光谱图中，与上述三种跃迁方式对应的光谱图应当是下图中的（图中下方的数值和短线是波长的标尺）（　　）‎ A． B． C． D．‎ ‎7．下列说法正确的是（　　）‎ A．235U的半衰期约为7亿年，随地球环境的变化，半衰期可能变短 B．原子核发生β衰变就是内部某个质子转变为中子，原子核发生α衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了4‎ C．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强 D．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增加，电势能减少 ‎8．太阳内部持续不断地发生着4个质子（）聚变为1个氦核（He）的热核反应，核反应方程是4H→He+‎ ‎2X，这个核反应释放出大量核能．已知质子、氦核、X的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c．‎ 下列说法中正确的是（　　）‎ A．方程中的X表示中子（n）‎ B．方程中的X表示正电子（e）‎ C．这个核反应中质量亏损△m=4m1﹣m2‎ D．这个核反应中释放的核能△E=（4m1﹣m2﹣m3）c2‎ ‎9．2011年3月11日，日本大地震引发了福岛核电站核泄漏事故，使核电安全问题成为人们关注的焦点．下列关于核电站说法正确的是（　　）‎ A．核电站利用核聚变反应时释放的能量进行发电 B．将控制棒插入核反应堆可以控制链式反应的速度 C．核电站中核反应过程，核反应前核子平均结合能大于核反应后核子平均结合能 D．核泄漏的有害物质主要是化学反应中产生的有害气体 ‎10．PM2.5是指大气中直径d≤2.5μm的悬浮细颗粒物，PM2.5悬浮在空中做无规则运动，与较大的颗粒物相比，在大气中的停留时间更长，很难自然沉降到地面．关于PM2.5的说法中错误的是（　　）‎ A．气温越高，PM2.5的运动越激烈 B．PM2.5在空气中的运动属于分子热运动 C．周围大量分子对PM2.5碰撞的不平衡使其在空中做无规则运动 D．倡导低碳生活、减少化石燃料的使用，能有效减小PM2.5在空气中的浓度 ‎11．下列说法正确的是（　　）‎ A．扩散现象和布朗运动都与温度有关，所以扩散现象和布朗运动都是分子的热运动 B．气体的温度升高，气体分子的平均动能一定增大 C．两分子从无限远处逐渐靠近，直到不能再靠近为止的过程中，分子间相互作用的合力先变大，后变小，再变大 D．标准状况下冰水混合物与零摄氏度的水处于非平衡态 ‎12．下列关于分子力和分子势能的说法中，正确的是（　　）‎ A．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大 B．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小 C．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大 D．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小 ‎　‎ 二、填空题（每空2分，共20分）‎ ‎13．将质量为5kg的铅球（可视为质点）从距沙坑表面1.25m高处由静止释放，从铅球接触沙坑表面到陷入最低点所历经的时间为0.25s，不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2．则铅球对沙子的平均作用力大小为　　N，方向　　．‎ ‎14．一光电管的阴极K用截止频率为ν0的金属钠制成，光电管阳极A和阴极K之间的正向电压为U，普朗克常量为h，电子的电荷量为e．用频率为ν的紫外线照射阴极，有光电子逸出，光电子到达阳极的最大动能是　　；若在光电管阳极A和阴极K之间加反向电压，要使光电子都不能到达阳极，反向电压至少为　　．‎ ‎15．在《用油膜法估测分子大小》实验中所用的油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸0.6mL，用注射器测得1mL上述溶液为80滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内，让油膜在水面上尽可能散开，测得油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中正方形方格的边长为1cm，试求：‎ ‎①油酸膜的面积是　　cm2‎ ‎②实验测出油酸分子的直径是　　m（结果保留两位有效数字）‎ ‎16．两位同学用如图甲所示装置，通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律．‎ ‎①实验中必须满足的条件是　　．‎ A．斜槽轨道尽量光滑以减小误差 B．斜槽轨道末端的切线必须水平 C．入射球A每次必须从轨道的同一位置由静止滚下 D．两球的质量必须相等 ‎②测量所得入射球A的质量为mA，被碰撞小球B的质量为mB，图甲中O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影，实验时，先让入射球A从斜轨上的起始位置由静止释放，找到其平均落点的位置P，测得平抛射程为OP；再将入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，与小球B相撞，分别找到球A和球B相撞后的平均落点M、N，测得平抛射程分别为OM和ON．当所测物理量满足表达式　　时，即说明两球碰撞中动量守恒；如果满足表达式　　时，则说明两球的碰撞为完全弹性碰撞．‎ ‎③乙同学也用上述两球进行实验，但将实验装置进行了改装：如图乙所示，将白纸、复写纸固定在竖直放置的木条上，用来记录实验中球A、球B与木条的撞击点．实验时，首先将木条竖直立在轨道末端右侧并与轨道接触，让入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，撞击点为B′；然后将木条平移到图中所示位置，入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，确定其撞击点P′；再将入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，与球B相撞，确定球A和球B相撞后的撞击点分别为M′和N′．测得B′与N′、P′、M′各点的高度差分别为h1、h2、h3．若所测物理量满足表达式　　时，则说明球A和球B碰撞中动量守恒．‎ ‎　‎ 三、计算题（每题8分，共32分）‎ ‎17．如图所示，轻弹簧下悬重物m2，m2与m1之间用轻绳连接，均处于平衡状态．剪断m1、m2间的轻绳，经较短时间m1有速度u，m2有速度大小为v，求这段时间内弹力的冲量．‎ ‎18．如图所示，质量为M的平板小车静止在光滑的水平地面上，小车左端放一个质量为m的木块，小车的右端固定一个轻质弹簧．现给木块一个水平向右的瞬时冲量I，木块便沿小车向右滑行，在与弹簧作用后又沿原路返回，并且恰好能到达小车的左端．试求：‎ ‎①木块返回到小车左端时小车的动能；‎ ‎②弹簧获得的最大弹性势能．‎ ‎19．一个质量为2m的物体P静止于光滑水平地面上，其截面如图所示．图中ab为粗糙的水平面，长度为L；bc为一光滑斜面，斜面和水平面通过与ab和bc均相切的长度可忽略的光滑圆弧连接．现有一质量为m的木块以大小为v0的水平初速度从a点向左运动，在斜面上上升的最大高度为h，返回后在到达a点前与物体P相对静止．重力加速度为g．求：‎ ‎①木块在ab段受到的摩擦力f；‎ ‎②木块最后距a点的距离s．‎ ‎20．1928年，德国物理学家玻特用α粒子（He）轰击轻金属铍（‎ Be）时，发现有一种贯穿能力很强的中性射线．查德威克对该粒子进行研究，进而发现了新的粒子﹣﹣中子．‎ ‎（1）请写出α粒子轰击轻金属铍的核反应方程；‎ ‎（2）若中子以速度v0与一质量为mN的静止氮核发生碰撞，测得中子反向弹回的速率为v1，氮核碰后的速率为v2，则中子的质量m等于多少？‎ ‎　‎ ‎2016-2017学年山东省青岛市黄岛一中高二（下）月考物理试卷（3月份）‎ 参考答案与试题解析 ‎　‎ 一、不定项选择题（每题4分，共48分）‎ ‎1．关于光电效应，下列说法正确的是（　　）‎ A．光照时间越长光电流越大 B．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多 C．金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能最够大时，就能逸出金属 D．不同频率的光照射同一种金属时，频率越高，光电子的最大初动能越大 ‎【考点】光电效应．‎ ‎【分析】当入射光子的频率大于金属的逸出功时，会发生光电效应，根据光电效应方程判断光电子最大初动能与什么因素有关，而光子数目越多，则产生光电流越大．‎ ‎【解答】解：A、在发生光电效应的情况下，入射光的强度越高，单位时间内发出光电子的数目越多，光电流才越大，与光照时间长短无关．故A错误．‎ B、入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越少．故B错误．‎ C、每个电子可以吸收一个光子，当它入射光的能量大于逸出功，就能逸出金属．故C错误．‎ D、根据光电效应方程得，EKm=hv﹣W0，当频率越高，光电子的最大初动能越大．故D正确．‎ 故选：D．‎ ‎　‎ ‎2．下列说法中正确的是（　　）‎ A．卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子，并预言了中子的存在 B．玻尔理论不仅能解释氢的原子光谱，也能解释氦的原子光谱 C．热核反应的燃料是氢的同位素，裂变反应的燃料是铀 D．中子与质子结合成氘核的过程中需要吸收能量 ‎【考点】玻尔模型和氢原子的能级结构；轻核的聚变．‎ ‎【分析】卢瑟福通过α粒子轰击氮核发现了质子，并预言了中子的存在；玻尔理论有局限性，只是成功地解释了氢原子光谱，对解释其它原子光谱遇到了困难；中子和质子结合成氘核属于轻核聚变，有质量亏损，向外放出能量．‎ ‎【解答】解：A、卢瑟福只是预言中子存在，查德威克用α粒子轰击氮原子核发现了中子，故A正确．‎ B、玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征，故B正确；‎ C、热核反应的燃料是氢的同位素，裂变反应的燃料是铀，故C错误．‎ D、中子和质子结合成氘核有质量亏损，释放能量．故D错误．‎ 故选：AB．‎ ‎　‎ ‎3．人从高处跳下，为更好地保护身体，双脚触地，膝盖弯曲让身体重心继续下降．着地过程这样做，可以减小（　　）‎ A．人动量变化的时间 B．人受到的冲量 C．人的动量变化量 D．人的动量变化率 ‎【考点】动量定理．‎ ‎【分析】明确人下落过程中的速度变化，则可得出动量的变化规律，从而明确能减小的物理量．‎ ‎【解答】解：人从高处跳下时，动量的变化量是相同的；通过膝盖弯曲时延长了人动量变化的时间；从而减小地面对人体的冲击力；由动量定理可知，可以减小人的动量变化率；但不能减小人动量变化的时间及人的动量变化量；同时也不能减小人受到的冲量；‎ 故选：D．‎ ‎　‎ ‎4．在光滑水平面上，一质量为m、速度大小为v的A球与质量为2m静止的B球碰撞发生正碰，碰撞可能是弹性的，也可能是非弹性的．则碰后B球的速度大小可能是（　　）‎ A．0.6v B．0.4v C．0.3v D．0.2v ‎【考点】动量守恒定律．‎ ‎【分析】由动量守恒定律求出碰撞后B球的速度范围，然后分析答题．‎ ‎【解答】解：以两球组成的系统为研究对象，以A球的初速度方向为正方向，如果碰撞为弹性碰撞，由动量守恒定律得：‎ mv=mvA+2mvB，‎ 由机械能守恒定律得： mv2=mvA2+•2mvB2，‎ 解得：vA=﹣v，vB=v，负号表示碰撞后A球反向弹回，‎ 如果碰撞为完全非弹性碰撞，以A球的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：‎ mv=（m+2m）vB，‎ 解得：vB=v，‎ 则碰撞后B球的速度范围是： v＜vB＜v，故AB正确，CD错误；‎ 故选：AB．‎ ‎　‎ ‎5．右端带有光滑圆弧轨道质量为M的小车静置于光滑水平面上，如图所示．一质量为m的小球以速度v0水平冲上小车，关于小球此后的运动情况，以下说法正确的是（　　）‎ A．小球可能从圆弧轨道上端抛出而不再回到小车 B．小球不可能离开小车水平向左做平抛运动 C．小球不可能离开小车做自由落体运动 D．小球可能离开小车水平向右做平抛运动 ‎【考点】动量守恒定律．‎ ‎【分析】‎ 小球和小车组成的系统，在水平方向上动量守恒，小球越过圆弧轨道后，在水平方向上与小车的速度相同，返回时仍然落回轨道，根据动量守恒定律判断小球的运动情况．‎ ‎【解答】解：A、小球离开四分之一圆弧轨道，在水平方向上与小车的速度相同，则返回时仍然回到小车上．故A错误；‎ B、C、D、小球滑上滑车，又返回，到离开滑车的整个过程，相当于小球与滑车发生弹性碰撞的过程．‎ 选取小球运动的方向为正方向，由动量守恒定律得：mv0=mv1+Mv2‎ 由机械能守恒得：‎ 整理得：‎ 如果m＜M，小球离开滑车向左做平抛运动；‎ 如果m=M，小球离开小车做自由落体运动；‎ 如果m＞M，小球离开小车向右做平抛运动．故B、C错误，D正确．‎ 故选：D．‎ ‎　‎ ‎6．氢原子发光时，能级间存在不同的跃迁方式，如图中 ①②③三种跃迁方式对应的光谱线分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，下列 A、B、C、D 光谱图中，与上述三种跃迁方式对应的光谱图应当是下图中的（图中下方的数值和短线是波长的标尺）（　　）‎ A． B． C． D．‎ ‎【考点】氢原子的能级公式和跃迁．‎ ‎【分析】根据能级差算出三种光子的能量，然后根据能量与波长关系，求出三种光的波长关系即可正确解答．‎ ‎【解答】解：根据玻尔理论和能级变化关系可知①②③种情况下向外放出的光子能量关系：‎ EⅠ＜EⅡ＜EⅢ 根据E=hγ和c=λγ可知，λⅠ＞λⅡ＞λⅢ．故BCD错误，A正确．‎ 故选：A．‎ ‎　‎ ‎7．下列说法正确的是（　　）‎ A．235U的半衰期约为7亿年，随地球环境的变化，半衰期可能变短 B．原子核发生β衰变就是内部某个质子转变为中子，原子核发生α衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了4‎ C．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强 D．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增加，电势能减少 ‎【考点】原子核衰变及半衰期、衰变速度；氢原子的能级公式和跃迁．‎ ‎【分析】半衰期不随着环境变化而变化；‎ 中子转变为质子时，放出β射线，α衰变的过程中新核与原来的原子核相比同时减少2个质子和2个中子；‎ γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强；‎ 根据玻尔理论分析电子的动能与电势能的变化．‎ ‎【解答】解：A、半衰期是由放射性元素本身决定的，与环境因素无关．故A错误 B、中子转变为质子时，放出β射线；原子核发生α衰变时，质量数减少4个，即减少4个核子；电荷数减少2个，即减少2个质子；所以新核与原来的原子核相比，中子数减少了2个，故B错误；‎ C、根据射线的特点可知，α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强，故C正确；‎ D、氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电场力做正功，电势能减小；根据库仑力提供向心力得：‎ ‎，可知电子的动能增加．故D正确．‎ 故选：CD ‎　‎ ‎8．太阳内部持续不断地发生着4个质子（）聚变为1个氦核（He）的热核反应，核反应方程是4H→He+2X，这个核反应释放出大量核能．已知质子、氦核、X的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c．‎ 下列说法中正确的是（　　）‎ A．方程中的X表示中子（n）‎ B．方程中的X表示正电子（e）‎ C．这个核反应中质量亏损△m=4m1﹣m2‎ D．这个核反应中释放的核能△E=（4m1﹣m2﹣m3）c2‎ ‎【考点】裂变反应和聚变反应；爱因斯坦质能方程．‎ ‎【分析】根据核反应过程中质量数与核电荷数守恒，求出X的核电荷数，确定其种类；‎ 先求出核反应的质量亏损，然后由质能方程求出释放的核能．‎ ‎【解答】解：由核反应质量数守恒、电荷数守恒可推断出X为e，故A错误、B正确；‎ 质量亏损为：△m=4m1﹣m2﹣2m3；释放的核能为：△E=△mc2=（4m1﹣m2﹣2m3）c2，故C错误、D也错误．‎ 故选：B．‎ ‎　‎ ‎9．2011年3月11日，日本大地震引发了福岛核电站核泄漏事故，使核电安全问题成为人们关注的焦点．下列关于核电站说法正确的是（　　）‎ A．核电站利用核聚变反应时释放的能量进行发电 B．将控制棒插入核反应堆可以控制链式反应的速度 C．核电站中核反应过程，核反应前核子平均结合能大于核反应后核子平均结合能 D．核泄漏的有害物质主要是化学反应中产生的有害气体 ‎【考点】重核的裂变．‎ ‎【分析】由核电站的核燃料可知其反应，再结合核电站工作原理即可求解．‎ ‎【解答】解：A、目前，核电站都是利用核裂变反应时释放的能量进行发电；核聚变只应用于少数核潜艇、加速器、研究所及卫星发射等科研、军用方面，未发展到民用，故A错误；‎ B、控制棒可以吸收中子，通过控制棒插入反应堆的数量级深度来控制链式反应的速度，故B正确；‎ C、核反应要放出热量，所以，可推知核反应前核子平均结合能大于核反应后核子平均结合能，故C正确；‎ D、核泄漏的有害物质主要是放射性物质，故D错误．‎ 故选：BC．‎ ‎　‎ ‎10．PM2.5是指大气中直径d≤2.5μm的悬浮细颗粒物，PM2.5悬浮在空中做无规则运动，与较大的颗粒物相比，在大气中的停留时间更长，很难自然沉降到地面．关于PM2.5的说法中错误的是（　　）‎ A．气温越高，PM2.5的运动越激烈 B．PM2.5在空气中的运动属于分子热运动 C．周围大量分子对PM2.5碰撞的不平衡使其在空中做无规则运动 D．倡导低碳生活、减少化石燃料的使用，能有效减小PM2.5在空气中的浓度 ‎【考点】布朗运动．‎ ‎【分析】“PM2.5”是指直径小于等于2.5微米的颗粒物，PM2.5尺度大于空气中氧分子的尺寸的数量级．PM2.5在空气中的运动是固体颗粒、是分子团的运动，不是分子的热运动．组成物质的所有分子动能与分子势能的和统称为物体内能．‎ ‎【解答】解：A、气温越高，空气分子热运动越剧烈，布朗运动越剧烈，故PM2.5运动越剧烈，故A正确；‎ BC、布朗运动是固体颗粒的运动，PM2.5在空气中的运动是指空气中直径小于2.5微米的悬浮颗粒物，是周围大量分子对PM2.5碰撞的不平衡使其在空中做无规则运动，所以PM2.5的不属于分子的运动，故B错误，C正确；‎ D、倡导低碳生活减少煤和石油等燃料的使用能有效减小PM2.5在空气中的浓度，故D正确；‎ 本题选错误的，故选：B．‎ ‎　‎ ‎11．下列说法正确的是（　　）‎ A．扩散现象和布朗运动都与温度有关，所以扩散现象和布朗运动都是分子的热运动 B．气体的温度升高，气体分子的平均动能一定增大 C．两分子从无限远处逐渐靠近，直到不能再靠近为止的过程中，分子间相互作用的合力先变大，后变小，再变大 D．标准状况下冰水混合物与零摄氏度的水处于非平衡态 ‎【考点】布朗运动；分子间的相互作用力．‎ ‎【分析】分子的无规则的运动叫做热运动，明确布朗运动和扩散的区别；温度是分子的平均动能的标志；明确分子间作用力随距离变化的结论；如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡（温度相同），则它们彼此也必定处于热平衡．‎ ‎【解答】解：A、分子的无规则的运动叫做热运动，布朗运动不是热运动，它是分子热运动的反映，故A错误；‎ B、分子热运动的平均动能有温度决定，即温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能增大，故B正确；‎ C、两分子从无限远处逐渐靠近，直到不能再靠近为止的过程中，分子间相互作用的合力先为引力再为斥力，其大小先变大，后变小，再变大．故C正确；‎ B、标准状况下冰水混合物的温度为0°C，与0℃的水达到热平衡状态，故D错误．‎ 故选：BC．‎ ‎　‎ ‎12．下列关于分子力和分子势能的说法中，正确的是（　　）‎ A．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大 B．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小 C．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大 D．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小 ‎【考点】分子势能；分子间的相互作用力．‎ ‎【分析】当r=r0时，分子力为零，分子势能最小，随着r的增大或者减小分子势能均增大．‎ ‎【解答】解：当r＞r0时，分子力表现为引力，随着分子之间距离的增大，分子力先增大后减小，而分子势能一直增大，故AB错误；‎ 当r＜r0时，分子力表现为斥力，随着分子之间距离的减小，分子力增大，分子势能也增大，故C正确，D错误．‎ 故选C．‎ ‎　‎ 二、填空题（每空2分，共20分）‎ ‎13．将质量为5kg的铅球（可视为质点）从距沙坑表面1.25m高处由静止释放，从铅球接触沙坑表面到陷入最低点所历经的时间为0.25s，不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2．则铅球对沙子的平均作用力大小为　150　N，方向　竖直向下　．‎ ‎【考点】动量定理．‎ ‎【分析】由自由落体运动规律可求得铅球落地时的速度；再对铅球在沙子中的运动，由动量定理可求得沙子对铅球的平均作用力．‎ ‎【解答】解：铅球到达沙坑表面的速度为：v===5m/s；‎ 设向下为正，则由动量定理可得：（mg+F）t=0﹣mv 解得：F=﹣﹣mg=﹣（+50）=﹣150N；负号说明铅球受到的作用力向上；‎ 则由牛顿第三定律可知，沙子对铅球的平均作用力为150N，方向竖直向下；‎ 故答案为：150，竖直向下．‎ ‎　‎ ‎14．一光电管的阴极K用截止频率为ν0的金属钠制成，光电管阳极A和阴极K之间的正向电压为U，普朗克常量为h，电子的电荷量为e．用频率为ν的紫外线照射阴极，有光电子逸出，光电子到达阳极的最大动能是　h（ν﹣ν0）+eU　；若在光电管阳极A和阴极K之间加反向电压，要使光电子都不能到达阳极，反向电压至少为　　．‎ ‎【考点】光电效应．‎ ‎【分析】通过光电效应方程求出光电子的最大初动能，然后通过动能定理求出加正向电压时到达另一端的动能，当加反向电压时，到达另一端的临界速度为0，根据动能定理求出反向电压的大小．‎ ‎【解答】解：根据光电效应方程得，最大初动能Ekm=hv﹣hv0．‎ 根据动能定理得，eU=EK﹣Ekm 解得Ek=h（ν﹣ν0）+eU．‎ 根据动能定理得，﹣eU=0﹣Ekm 解得反向电压．‎ 故答案为：h（ν﹣ν0）+eU，‎ ‎　‎ ‎15．在《用油膜法估测分子大小》实验中所用的油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸0.6mL，用注射器测得1mL上述溶液为80滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内，让油膜在水面上尽可能散开，测得油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中正方形方格的边长为1cm，试求：‎ ‎①油酸膜的面积是　120　cm2‎ ‎②实验测出油酸分子的直径是　6.3×10﹣10　m（结果保留两位有效数字）‎ ‎【考点】用油膜法估测分子的大小．‎ ‎【分析】①由图示油膜求出油膜的面积．‎ ‎②求出一滴溶液中含纯油的体积，然后求出油酸分子的直径．‎ ‎【解答】解：①由图示可知，油膜占120个格，油膜的面积S=1cm×1cm×120=120cm2；‎ ‎②一滴溶液中含纯油的体积V=×=7.5×10﹣6mL，‎ 油酸分子的直径d==≈6.3×10﹣8cm=6.3×10﹣10m．‎ 故答案为：①120；②6.3×10﹣10．‎ ‎　‎ ‎16．两位同学用如图甲所示装置，通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律．‎ ‎①实验中必须满足的条件是　BC　．‎ A．斜槽轨道尽量光滑以减小误差 B．斜槽轨道末端的切线必须水平 C．入射球A每次必须从轨道的同一位置由静止滚下 D．两球的质量必须相等 ‎②测量所得入射球A的质量为mA，被碰撞小球B的质量为mB，图甲中O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影，实验时，先让入射球A从斜轨上的起始位置由静止释放，找到其平均落点的位置P，测得平抛射程为OP；再将入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，与小球B相撞，分别找到球A和球B相撞后的平均落点M、N，测得平抛射程分别为OM和ON．当所测物理量满足表达式　mA•OP=mA•OM+mB•ON　时，即说明两球碰撞中动量守恒；如果满足表达式　mAOP2=mAOM2+mBON2　时，则说明两球的碰撞为完全弹性碰撞．‎ ‎③乙同学也用上述两球进行实验，但将实验装置进行了改装：如图乙所示，将白纸、复写纸固定在竖直放置的木条上，用来记录实验中球A、球B与木条的撞击点．实验时，首先将木条竖直立在轨道末端右侧并与轨道接触，让入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，撞击点为B′；然后将木条平移到图中所示位置，入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，确定其撞击点P′；再将入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，与球B相撞，确定球A和球B相撞后的撞击点分别为M′和N′．测得B′与N′、P′、M′各点的高度差分别为h1、h2、h3．若所测物理量满足表达式　=+　时，则说明球A和球B碰撞中动量守恒．‎ ‎【考点】验证动量守恒定律．‎ ‎【分析】（1）在做“验证动量守恒定律”的实验中，是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的，所以要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须水平；‎ ‎（2）由于两球从同一高度下落，故下落时间相同，所以水平向速度之比等于两物体水平方向位移之比，然后由动量守恒定律与机械能守恒分析答题．‎ ‎（3）应用平抛运动规律分析碰撞的速度，再由动量守恒定律列式求解．‎ ‎【解答】解：①A、“验证动量守恒定律”的实验中，是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的，只要离开轨道后做平抛运动，对斜槽是否光滑没有要求，故A错误；‎ B、要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须水平，故B正确；‎ C、要保证碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要从同一高度由静止滚下，故C正确；‎ D、为了使小球碰后不被反弹，要求入射小球质量大于被碰小球质量，故D错误；‎ 故选：BC．‎ ‎②小球离开轨道后做平抛运动，由于小球抛出点的高度相同，它们在空中的运动时间t相等，‎ 它们的水平位移x与其初速度成正比，可以用小球的水平位移代替小球的初速度，‎ 若两球相碰前后的动量守恒，则mAv0=mAv1+mBv2，又OP=v0t，OM=v1t，ON=v2t，代入得：mAOP=mAOM+mBON，‎ 若碰撞是弹性碰撞，则机械能守恒，由机械能守恒定律得： mAv02=mAv12+mBv22，‎ 将OP=v0t，OM=v1t，ON=v2t代入得：mAOP2=mAOM2+mBON2；‎ ‎③小球做平抛运动，在竖直方向上：h=gt2，平抛运动时间：t=，‎ 设轨道末端到木条的水平位置为x，小球做平抛运动的初速度：‎ vA=，vA′=，vB′=，‎ 如果碰撞过程动量守恒，则：mAvA=mAvA′+mBvB′，‎ 将vA=，vA′=，vB′=，‎ 解得： =+‎ 故答案为：①BC；②mAOP=mAOM+mBON；mAOP2=mAOM2+mBON2；③=‎ ‎+‎ ‎　‎ 三、计算题（每题8分，共32分）‎ ‎17．如图所示，轻弹簧下悬重物m2，m2与m1之间用轻绳连接，均处于平衡状态．剪断m1、m2间的轻绳，经较短时间m1有速度u，m2有速度大小为v，求这段时间内弹力的冲量．‎ ‎【考点】动量定理；动量 冲量．‎ ‎【分析】分别对A、B两物体应用动量定理列式，联立即可以求出弹簧的弹力对A的冲量．‎ ‎【解答】解：以向上为正方向，由动量定理得：‎ 对m1：﹣m1gt=﹣m1μ﹣0，‎ 对m2：I﹣m2gt=m2v﹣0，‎ 解得：I=m2v+m1μ；‎ 答：这段时间内弹力的冲量m2v+m1μ ‎　‎ ‎18．如图所示，质量为M的平板小车静止在光滑的水平地面上，小车左端放一个质量为m的木块，小车的右端固定一个轻质弹簧．现给木块一个水平向右的瞬时冲量I，木块便沿小车向右滑行，在与弹簧作用后又沿原路返回，并且恰好能到达小车的左端．试求：‎ ‎①木块返回到小车左端时小车的动能；‎ ‎②弹簧获得的最大弹性势能．‎ ‎【考点】动量守恒定律；机械能守恒定律；能量守恒定律．‎ ‎【分析】①根据动量定理知，瞬时冲量的大小等于木块的初动量，木块返回到小车左端时与小车具有相同的速度，根据动量守恒定律求出共同的速度大小，从而得出小车的动能．‎ ‎②根据动量定理可以得出木块的初速度，抓住木块将弹簧压缩到最短时具有共同速度，和返回到最左端时具有共同速度，根据动量守恒定律知，两个共同速度相同，分别对两个过程运用能量守恒定律，求出弹簧获得最大弹性势能．‎ ‎【解答】解：①选小车和木块整体为研究对象，由于m受到冲量I之后系统水平方向不受外力作用，系统动量守恒，设系统的末速度为v，则 I=mv0=（M+m）v 小车的动能为Ek=Mv2=‎ ‎②根据动量定理得，I=mv0，‎ 则木块的初速度，‎ 当弹簧具有最大弹性势能Ep时，小车和木块具有共同速度，即为v．设木块从小车左端运动到弹簧弹性势能最大的过程中，摩擦生热Wf，在此过程中，由能量守恒得 m（）2=Ep+Wf+（M+m）（）2‎ 当木板返回到小车左端时，由能量守恒得 m（）2=2Wf+（M+m）（）2‎ 联立得Ep=．‎ 答：①木块返回到小车左端时小车的动能为；‎ ‎②弹簧获得的最大弹性势能为Ep=．‎ ‎　‎ ‎19．一个质量为2m的物体P静止于光滑水平地面上，其截面如图所示．图中ab为粗糙的水平面，长度为L；bc为一光滑斜面，斜面和水平面通过与ab和bc均相切的长度可忽略的光滑圆弧连接．现有一质量为m的木块以大小为v0‎ 的水平初速度从a点向左运动，在斜面上上升的最大高度为h，返回后在到达a点前与物体P相对静止．重力加速度为g．求：‎ ‎①木块在ab段受到的摩擦力f；‎ ‎②木块最后距a点的距离s．‎ ‎【考点】动量守恒定律．‎ ‎【分析】（1）两物体从开始到第一次到达共同速度过程中动量守恒，结合动量守恒定律和能量守恒定律求出木块在ab段受到的摩擦力．‎ ‎（2）木块返回与物体P第二次达到共同速度与第一次达到共同的速度相同，对全过程运用能量守恒定律求出木块最后距a点的距离s ‎【解答】解：①设木块和物体P共同速度为v，以v0的方向为正方向，两物体从开始到第一次到达共同速度过程由动量和能量守恒得：‎ mv0=（m+2m）v…①‎ ‎=+mgh+fL…②‎ 由①②得：f=…③‎ ‎②木块返回与物体P第二次达到共同速度与第一次相同，全过程根据能量守恒得：‎ ‎﹣=mgh+f（2L﹣s）…④‎ 由②③④得：s=L 答：①木块在ab段受到的摩擦力f为；‎ ‎②木块最后距a点的距离s为L．‎ ‎　‎ ‎20．1928年，德国物理学家玻特用α粒子（He）轰击轻金属铍（‎ Be）时，发现有一种贯穿能力很强的中性射线．查德威克对该粒子进行研究，进而发现了新的粒子﹣﹣中子．‎ ‎（1）请写出α粒子轰击轻金属铍的核反应方程；‎ ‎（2）若中子以速度v0与一质量为mN的静止氮核发生碰撞，测得中子反向弹回的速率为v1，氮核碰后的速率为v2，则中子的质量m等于多少？‎ ‎【考点】动量守恒定律；原子核衰变及半衰期、衰变速度．‎ ‎【分析】（1）根据电荷数守恒、质量数守恒写出核反应方程式；‎ ‎（2）根据动量守恒定律列式求解即可．‎ ‎【解答】解：（1）核反应过程中质量数与核电荷数守恒，由质量数守恒与核电荷数守恒可知，核反应方程式为：‎ He+Be→C+n；‎ ‎（2）核反应过程中，系统动量守恒，以中子的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：‎ mv0=﹣mv1+mNv2，‎ 解得：m=；‎ 答：（1）核反应方程为： He+Be→C+n；‎ ‎（2）中子的质量m等于．‎