专题18 选修3-3、3-4、3-5实验（第05期）-2017届高三物理百所名校好题速递分项解析汇编

专题18 选修3-3、3-4、3-5实验（第05期）-2017届高三物理百所名校好题速递分项解析汇编

一、选择题 ‎1．【湖北省八校2017届高三上学期第一次联考试题】如图甲所示，在光电效应实验中，某同学用相同频率的单色光，分别照射阴极材料为锌和铜的两个不同的光电管，结果都能发生光电效应。图乙为其中一个光电管的遏止电压UC随入射光频率ν变化的函数关系图像。对于这两个光电管，下列判断正确的是 A．因为材料不同逸出功不同，所以遏止电压Uc不同 B．光电子的最大初动能不同 C．因为光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，饱和光电流也可能相同 D．两个光电管的Uc—ν图象的斜率可能不同 ‎【答案】ABC 考点：光电效应 ‎【名师点睛】解决本题的关键掌握光电效应方程，以及知道遏止电压与最大初动能之间的关系，注意Uc～ν图象斜率的含义。‎ ‎2．【黑龙江省牡丹江市第一高级中学2017届高三12月月考】在卢瑟福的粒子散射实验中，有少数粒子发生大角度偏转，其原因是（　　）‎ A．原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上 B．正电荷在原子中是均匀分布的 C．原子中存在着带负电的电子 D．原子只能处于一系列不连续的能量状态中 ‎【答案】A 考点：粒子散射实验 ‎【名师点睛】本题考查的是α粒子散射实验．对这个实验要清楚两点：一是α粒子散射实验的实验现象；二是对实验现象的微观解释--原子的核式结构.‎ ‎3．【黑龙江省牡丹江市第一高级中学2017届高三12月月考】．下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（　　）‎ A．图甲：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子 B．图乙：用中子轰击铀核使其发生裂变，链式反应会释放出巨大的核能 C．图丙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的 D．图丁：汤姆孙通过电子的发现揭示了原子核内还有复杂结构 ‎【答案】BC ‎【解析】图甲：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，得出原子的核式结构模型．故A错误．图乙：用中子轰击铀核使其发生裂变，裂变反应会释放出巨大的核能．故B正确．图丙：‎ 玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的，故C正确；图丁：汤姆孙通过电子的发现揭示了原子有一定结构，天然放射现象的发现揭示了原子核内还有复杂结构．故D错误．故选BC.‎ 考点：α粒子散射实验、链式反应、氢原子能级以及天然放射现象 ‎【名师点睛】本题考查了α粒子散射实验、链式反应、氢原子能级以及天然放射现象的发现等基础知识点，关键要熟悉教材，牢记这些基础知识点.‎ ‎4．【黑龙江省牡丹江市第一高级中学2017届高三12月月考】图甲是光电效应的实验装置图，图乙是用同一光电管在不同实验条件下得到的光电流与加在阴极K和阳极A上的电压的关系图象，下列说法正确的是（　　）‎ A．由图线①、③可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大 B．由图线①、②、③可知对某种确定的金属来说，其遏止电压只由入射光的频率决定 C．当入射光的频率大于极限频率时，频率增为原来的2倍，光电子最大初动能也增为2倍 D．遏止电压越大，说明从该金属中逃出来的光电子的最大初动能越大 ‎【答案】ABD 考点：光电效应 ‎【名师点睛】解决本题的关键知道光电效应的条件，以及知道影响光电子最大初动能的因素，注意遏止电压与入射光的频率有关，与光的强度无关。‎ 二、非选择题 ‎5．【宁夏罗平中学2017届高三12月适应性考试】用半径相同的两小球A、B的碰撞验证动量守恒定律 ‎，实验装置示意如图所示，斜槽与水平槽圆滑连接．实验时先不放B球，使A球从斜槽上某一固定点C由静止滚下，落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹．再把B球静置于水平槽前端边缘处，让A球仍从C处由静止滚下，A球和B球碰撞后分别落在记录纸上留下各自的痕迹．记录纸上的O点是重垂线所指的位置，若各落点痕迹到O的距离分别为OM=S1，OP=S2，ON=S3，并知两球的质量分别为m=10g与M=20g，则 ‎（1）下列说法正确的是．‎ A．入射球A质量应用10g的小球 B．入射球A质量应用20g的小球 C．斜槽轨道末端应调节水平，但就算不水平，只要高度一样，其实也不影响结果 D．斜槽应保证光滑，若有摩擦则实验必定失败 ‎（2）未放B球时A球落地点是记录纸上的点，若动量守恒，则应成立的表达式为（用题中所测各物理量的符号表示）．‎ ‎【答案】（1）B；（2）P；M• S2=M• S1+m• S3；‎ ‎（2）A与B相撞后，B的速度增大，A的速度减小，碰前碰后都做平抛运动，高度相同，落地时间相同，所以P点是没有碰时A球的落地点，N是碰后B的落地点，M是碰后A的落地点；根据动量守恒定律可知，应用Mv=Mv1+mv2；因小球做平抛运动的高度相同，则下落时间相同，则一定有：Mvt=Mv1t+mv2t，故只需验证M• S2=M• S1+m• S3即可说明动量守恒。‎ 考点：验证动量守恒定律 ‎【名师点睛】本题应明确两球做平抛运动的运动时间相等，小球的水平位移与水平速度成正比，可以用小球的水平位移代替小球的水平速度，是解决本题的关键。‎ ‎6．【黑龙江省牡丹江市第一高级中学2017届高三12月月考】某同学用如图所示的装置，利用两个大小相同的小球做对心碰撞来验证动量守恒定律，图中AB是斜槽，BC是水平槽，它们连接平滑，O点为重锤线所指的位置．实验时先不放置被碰球2，让球1从斜槽上的某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹，重复10次，然后将球2置于水平槽末端，让球1仍从位置G 由静止滚下，和球2碰撞，碰后两球分别在记录纸上留下各自的痕迹，重复10次．实验得到小球的落点的平均位置分别为M、N、P．‎ ‎（1）在该实验中，应选用的器材是下列器材中的　　　．‎ A、天平 B、游标卡尺 C、刻度尺 D、大小相同的钢球两个 E、大小相同的钢球和硬橡胶球各一个 ‎（2）在此实验中，球1的质量为m1，球2的质量为m2，需满足m1　　m2（选填“大于”、“小于”或“等于”）．‎ ‎（3）若碰撞过程中动量守恒．要验证的表达式是．‎ A．要验证的表达式是m1ON=m1OM+m2OP B．要验证的表达式是m1 OP=m1 OM +m2ON C．要验证的表达式是m1（OP﹣2r）=m1（OM﹣2r）+m2 ON ‎【答案】(1）ACE．（2）大于 (3) A ‎（2）在小球碰撞过程中水平方向动量守恒定律故有：m1v0=m1v1+m2v2 在碰撞过程中动能守恒故有：m1v02=m1v12+m2v22 解得：要碰后入射小球的速度v1＞0，即m1-m2＞0，故要满足m1大于m2． （3）根据（1）中结论可知，本实验中应验证的表达式为：m1.ON=m1.OM+m2.OP 考点：验证动量守恒定律 ‎【名师点睛】本题是运用等效思维方法考查动量守恒的实验，要注意明确由于平抛时间相等，所以可用水平位移代替初速度，这样将不便验证的方程变成容易验证。‎ ‎7．【黑龙江省双鸭山市第一高级中学2017届高三12月月考】（10分）某同学利用打点计时器和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验；气垫导轨装置如图(a)所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成。在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通人压缩空气，压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，如图(b)所示，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差。‎ 滑块1右端安有撞针，滑块2左端粘有橡皮泥。‎ ‎(1)下面是实验的主要步骤：‎ ‎①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；‎ ‎②向气垫导轨通入压缩空气；‎ ‎③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器越过弹射架并固定在滑块1的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；‎ ‎④滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；‎ ‎⑤把滑块2放在气垫导轨的中间；‎ ‎⑥先，然后，让滑块1带动纸带一起运动，与滑块2相撞并合在一起共同运动；‎ ‎⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出较理想的纸带如下图所示：‎ ‎⑧测得滑块1(包括撞针)的质量为310g，滑块2(包括橡皮泥)的质量为205g；试完善实验步骤⑥的内容。‎ ‎ (2)已知打点计时器每隔0．02 s打一个点，计算可知，两滑块相互作用前质量与速度的乘积之和为kg·m／‎ s；两滑块相互作用以后质量与速度的乘积之和为kg·m／s(保留三位有效数字)。‎ ‎ (3)试说明(2)问中两结果不完全相等的主要原因是 ‎【答案】（1）接通打点计时器的电源；放开纸带；（2）0.620；0.618；（3）纸带与打点计时器限位孔有摩擦力的作用 ‎（3）结果不完全相等是因为纸带与打点计时器限位孔有摩擦力的作用． 考点：探究碰撞中的不变量 ‎【名师点睛】本题要注意打点计时器的使用方法，知道气垫导轨要水平才能满足动量守恒．这是一道基础实验题。‎ ‎8．【黑龙江省哈尔滨市第三中学2017届高三上学期第三次验收考试】在“油膜法估测油酸分子的大小”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上述混合溶液有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，得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中正方形格的边长为1cm，则可求得：‎ ‎（1）油酸薄膜的面积是__________；‎ ‎（2）油酸分子的直径是______________m（结果保留一位有效数字）。‎ ‎【答案】（1）120cm2（2）‎ ‎【解析】（1）由图示可知，油膜占120个格，油膜的面积S=1cm×1cm×120=120cm2（119～124cm2均正确）；‎ ‎②一滴溶液中含纯油的体积，油酸分子的直径．‎ 考点：“油膜法估测油酸分子的大小”实验 ‎【名师点睛】求油膜面积时要注意，不到半个格的要舍去，超过半个格的算一个格，数出油膜轮廓的格数，然后乘以每一个格的面积得到油膜的面积；求油的体积时要注意，求的是纯油的体积，不是溶液的体积．‎ ‎9【黑龙江省哈尔滨市第三中学2017届高三上学期第三次验收考试】用如图所示装置来验证动量守恒定律，质量为的钢球A用细线悬挂于O点，质量为的钢球B放在离地面高度为H的小支柱N上，O点到A球球心的距离为L，使悬线伸直并与竖直方向夹角为，释放后A球摆到最低点时恰与B球对心碰撞，碰撞后，A球把原来静止与竖直方向的轻质指示针OC推到与竖直方向夹角为处，B球落到地面上，地面上铺有一张盖有复写纸的白纸，保持角度不变，多次重复上述实验，白纸上记录到多个B球的落点，进而测得B球的水平位移S，当地的重力加速度为g ‎、‎ ‎（1）A、B两个钢球的碰撞近似看成弹性碰撞，则A球质量______B球质量（填入“大于”、“小于”或“等于”）‎ ‎（2）为了对白纸上打下的多个B球的落地点进行数据处理，进而确定落点的平均位置，需要用到的器材是_________。‎ ‎（3）用题中所给的字母表示，碰撞前A球的动量=__________，碰撞后A球的动量=_______，碰撞后B球的动量=__________。‎ ‎【答案】（1）大于（2）圆规（3），，‎ ‎【解析】（1）要使A、B两个钢球的碰撞近似看成弹性碰撞，则必须满足 ‎（2）用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，认为其圆心就是小球落点的平均位置，故需要圆规 ‎（3）小球从A处下摆过程只有重力做功，机械能守恒，由机械能守恒定律得：，解得：，则；小球A与小球B碰撞后继续运动，在A碰后到达最左端过程中，机械能再次守恒，由机械能守恒定律得：，解得，‎ ‎；碰撞后B球做平抛运动，水平方向：S=vB′t，竖直方向，解得，则碰后B球的动量；‎ 考点：验证动量守恒定律实验 ‎【名师点睛】A球下摆过程机械能守恒，根据守恒定律列式求最低点速度；球A上摆过程机械能再次守恒，可求解碰撞后速度；碰撞后小球B做平抛运动，根据平抛运动的分位移公式求解碰撞后B球的速度，然后验证动量是否守恒即可．‎ ‎10．【黑龙江省哈尔冰师范大学附属中学2017届高三上学期期中考试】如图是用来验证动量守恒的实验装置，弹性球1用细线悬挂于O点，O点下方桌子的边缘有一竖直立柱。实验时，调节悬点，使弹性球1静止时恰与立柱上的球2右端接触且两球等高。将球1拉到A点，并使之静止，同时把球2放在立柱上。释放球1，当它摆到悬点正下方时与球2发生对心碰撞，碰后球1向左最远可摆到B点，球2落到水平地面上的C点。测出有关数据即可验证1、2两球碰撞时动量守恒。现已测出A点离水平桌面的距离为a、B点离水平桌面的距离为b，C点与桌子边缘间的水平距离为c，立柱高h。此外：‎ ‎(1)还需要测量的量是_________________、______________和________________。‎ ‎(2)根据测量的数据，该实验中动量守恒的表达式为______________。(忽略小球的大小)‎ ‎【答案】(1)弹性球1、2的质量m1，m2，桌面离水平地面的高度H ‎(2)2m1＝2m1＋m2 ‎【解析】(1)要验证动量守恒必须知道两球碰撞前后的动量，所以要测量1、2两个小球的质量，计算碰撞前后两小球的速度。根据弹性球1碰撞前后的高度a和b，由机械能守恒可以求出碰撞前后的速度，根据平拋运动的规律只要测出桌面高H就可以求出弹性球2碰撞后的速度，故需要测量弹性球1、2的质量m1，m2，桌面离水平地面的高度H。‎ 考点：验证动量守恒 【名师点睛】要验证动量守恒必须知道两球碰撞前后的动量，所以需要测量1、2两个小球的质量，计算碰撞前后两小球的速度。根据弹性球1碰撞前后的高度a和b，由机械能守恒可以求出碰撞前后的速度，根据平拋运动的规律求出弹性球2碰撞后的速度。根据动量守恒定律列出表达式。‎ ‎11．【贵州省遵义航天高级中学2017届高三第四次模拟】如图所示，用碰撞实验器可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系：先安装好实验装置，在水平面上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，在白纸上记录下重垂线所指的位置O。接下来的实验步骤如下：‎ 步骤1:不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在水平面上。重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置P点；‎ 步骤2:把小球2放在斜槽末端B点，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞.重复多次，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置M、N点；‎ 步骤3:用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N到O点的距离，即OM、OP、ON的长度。 ①对于上述实验操作，下列说法正确的是 A．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下 B．斜槽轨道必须光滑 C．小球1的质量应大于小球2的质量 ②上述实验除需测量OM、OP、ON的长度外,还需要测量的物理量有 A．B点距地面的高度h B．小球1和小球2的质量、 C．小球1和小球2的半径r ③当所测物理量满足表达式(用实验所测物理量的字母表示)时，即说明两球碰撞遵守动量守恒定律。如果还满足表达式 (用实验所测量物理量的字母表示)时，即说明两球碰撞时无机械能损失。‎ ‎【答案】①AC；②B；③； ‎ ‎（2）本实验需要验证的表达式是：,所以除需测量线段OM、OP、ON的长度外，还需要测量的物理量有小球1和小球2的质量m1、m2；‎ ‎（3）发生弹性碰撞时，碰撞前后动能相等，即：，‎ 根据平抛运动的规律：，，‎ 联立得：‎ 考点：验证动量守恒定律 ‎【名师点睛】解决本题的关键掌握实验的原理，以及实验的步骤，因为运动时间相等，在验证动量守恒定律实验中，无需测出速度的大小，可以用位移代表速度。根据动量守恒定律的表达式，确定需要测量的物理量。如果发生的是弹性碰撞，碰撞前后动能相等。‎ ‎12．【河南省南阳市第一中学2017届高三上学期第三次周考】研究光电效应的规律实验中，原理如图（a）所示。‎ ‎（1）按图（a）所示的电路将（b）中实物连线。‎ ‎（2）实验中某次测量0-3V量程的电压表和量程的电流计的示数如图所示，则电压表示数为__________V，电流计示数为___________。‎ ‎（3）适当调整电路与仪器，当用不同的A、B两种光照射到光电管上时，测得电流计上的示数随电压变化的图象如图乙所示，已知A光的光子能量为5eV，则A光照射时射出的光电子的最大初动能为________eV，金属的逸出功为________eV,A光的频率___________B光的频率，（最后一空填“大于”，“等于”或者“小于”）‎ ‎【答案】（1）见解析（2）2.15 240 （3）2；3；小于 【解析】 试题分析：（1）根据电路图连接实物，如图 ‎（2）依据读数规则，读数=准确数字+估计数字，则电压表示数：‎ 电流计示数为:‎ ‎（3）由题可知，用5eV的A光照射光电管，反向电压为2V时电流计示数为零，说明光电子最大初动能为2eV,根据光电效应方程可知，光电管阴极材料的逸出功为3Ev，B光照射时，反向遏止电压为3V，最大初动能为3eV，所以B光的频率比A光的频率大。‎ 考点：光电效应。‎ ‎【名师点睛】从图中可知，所加的电压为反向电压，电流计的读数恰好为零，此时电压表的示数为2V，可知光电子的最大初动能，根据光电效应方程，求出逸出功．光电子的最大初动能与入射光的强度无关，与入射光的频率有关。‎