答案：
A
11．（2013·天津高考）我国女子短道速滑队在今年世锦赛上实现女子3000m接力三连冠．观察发现，“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面，并且开始向前滑行，待乙追上甲时，乙猛推甲一把，使甲获得更大的速度向前冲出．在乙推甲的过程中，忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用，则（ ）
A．甲对乙的冲量一定等于乙对甲的冲量
B．甲、乙的动量变化一定大小相等、方向相反
C．甲的动能增加量一定等于乙的动能减少量
D．甲对乙做多少负功，乙对甲就一定做多少正功
解析：
由于甲对乙的作用力与乙对甲的作用力方向相反，因此两个力的冲量方向相反，不相等，A项错误；由动量定理可知，相互作用力大小相等、方向相反，因此冲量等大反向，动量变化量等大反向，B项正确；由于甲、乙的动能变化等于甲、乙各自所受合外力做的功，两者所受合外力做的功不一定相等，C项错误；两者的相互作用力等大反向，但在作用力作用下两人的位移不一定相等，所以相互做的功不一定相等，D项错误．
答案：
B
12．如图所示，在光滑水平面上，有一质量为M＝3kg的薄板和质量为m＝1kg的物块，都以v＝4m/s的初速度朝相反方向运动，它们之间有摩擦，薄板足够长，当薄板的速度为2.4m/s时，物块的运动情况是（ ）
A．做加速运动B．做减速运动
C．做匀速运动D．以上运动都可能
解析：
薄板足够长，则最终物块和薄板达到共同速度v′，由动量守恒定律得（取薄板运动方向为正方向）
Mv－mv＝（M＋m）v′，
v′＝
＝
m/s＝2m/s.
共同运动速度的方向与薄板初速度的方向相同．
在物块和薄板相互作用过程中，薄板一直做匀减速运动，而物块先沿负方向减速到速度为零，再沿正方向加速到2m/s.当薄板速度为v1＝2.4m/s时，设物块的速度为v2，由动量守恒定律得：
Mv－mv＝Mv1＋mv2，
即v2＝
＝
m/s＝0.8m/s.
此时物块的速度方向沿正方向，故物块正做加速运动，A选项正确．
答案：
A
第Ⅱ卷（非选择题，共52分）
二、实验题（本题有2小题，共15分．请按题目要求作答）
13．（6分）深沉的夜色中，在大海上航行的船舶依靠航标灯指引航道，如图所示是一个航标灯自动控制电路的示意图．电路中的光电管阴极K涂有可发生光电效应的金属．下表反映的是各种金属发生光电效应的极限频率和极限波长，又知可见光的波长在400～770nm（1nm＝10－9m）．
各种金属发生光电效应的极限频率和极限波长：
金属
铯
钠
锌
银
铂
极限频
率（Hz）
4.545×
1014
6.000×
1014
8.065×
1014
1.153×
1015
1.529×
1015
极限波
长（μm）
0.6600
0.5000
0.3720
0.2600
0.1962
根据上图和所给出的数据，你认为：
（1）光电管阴极K上应涂有金属________；
（2）控制电路中的开关S应和________（填“a”和“b”）接触；
（3）工人在锻压机、冲床、钻床等机器上劳动时，稍有不慎就会把手压在里面，造成工伤事故．如果将上述控制电路中的电灯换成驱动这些机器工作的电机，这时电路中开关S应和________接触，这样，当工人不慎将手伸入危险区域时，由于遮住了光线，光控继电器衔铁立即动作，使机床停止工作，避免事故发生．
解析：
（1）依题意知，可见光的波长范围为400×10－9～770×10－9m.
而金属铯的极限波长为λ＝0.6600×10－6m＝660nm，钠的极限波长为λ1＝0.5000×10－6m＝500nm，因此，光电管阴极K上应涂金属铯或钠．
（2）深沉的夜色中，线圈中无电流，衔铁与b接触，船舶依靠航标灯指引航道，所以控制电路中的开关S应和b接触．
（3）若将上述控制电路中的电灯换成电机，在手遮住光线之前，电机应是正常工作的，此时衔铁与a接触，所以电路中的开关S应和a接触．
答案：
（1）铯或钠（2分）
（2）b（2分）
（3）a（2分）
14．（9分）某同学利用打点计时器和气垫导轨做验证动量守恒定律的实验．气垫导轨装置如图甲所示，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入的压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，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．
甲
乙
（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和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使滑块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__________________，让滑块带动纸带一起运动；
⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出理想的纸带如图乙所示；
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0.02s打一个点，计算可知两滑块相互作用以前系统的总动量为________kg·m/s；两滑块相互作用以后系统的总动量为________kg·m/s（保留三位有效数字）．
（3）试说明
（2）中两结果不完全相等的主要原因是_________________．
答案：
（1）接通打点计时器电源 再放开滑块（3分）
（2）0.620 0.618（3分） （3）滑块和导轨之间存在摩擦（3分）
三、计算题（本题有3小题，共37分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
15．（10分）质量是60kg的建筑工人，不慎从高空跌下，由于弹性安全带的保护作用，最后使人悬挂在空中．已知弹性安全带缓冲时间为1.2s，安全带伸直后长5m，求安全带所受的平均冲力．（g取10m/s2）
解析：
人下落为自由落体运动，下落到底端时的速度为：
v
＝2gh，
v0＝
＝10m/s（3分）
取人为研究对象，在人和安全带相互作用的过程中，人受到重力mg和安全带给的冲力F，取F方向为正方向，由动量定理得：
（F－mg）t＝0－m（－v0）（4分）
所以F＝mg＋
＝1100N，方向竖直向上．（3分）
答案：
1100N，方向竖直向上
16．（13分）用功率P0＝1W的光源，照射离光源r＝3m处的某块金属的薄片．已知光源发出的是波长λ＝589nm的单色光，试计算
（1）1s内打到金属板1m2面积上的光子数；
（2）若取该金属原子半径r1＝0.5×10－10m，则金属表面上每个原子平均需隔多少时间才能接收到一个光子？
解析：
（1）离光源3m处的金属板每1s内单位面积上接受的光能为
E＝
＝
J/m2·s＝8.9×10－3J/m2·s
＝5.56×1016eV/m2·s（3分）
因为每个光子的能量为
E1＝hν＝
c＝
J＝3.377×10－19J＝2.11eV（2分）
所以单位时间内打到金属板上单位面积的光子数为
n＝
＝
＝2.64×1016（个）．（2分）
（2）每个原子的截面积为
S1＝πr
＝π×（0.5×10－10）2m2＝7.85×10－21m2.（2分）
把金属板看成由原子密集排列组成的，则每个原子截面积上每秒内接收到的光子数为
n1＝nS1＝2.64×1016×7.85×10－21s－1
＝2.07×10－4s－1.（2分）
每两个光子落在原子上的时间间隔为
Δt＝
＝
s＝4830.9s．（2分）
答案：
（1）2.64×1016个
（2）4830.9s
17．（14分）小球A和B的质量分别为mA和mB且mA＞mB，在某高度处将A和B先后从静止释放．小球A与水平地面碰撞后向上弹回，在释放处下方与释放处距离为H的地方恰好与正在下落的小球B发生正碰，设所有碰撞都是弹性的，碰撞时间极短．求小球A、B碰撞后B上升的最大高度．
解析：
根据题意，由运动学规律可知，小球A与B碰撞前的速度大小相等，均设为v0，由机械能守恒有：
mAgH＝
mAv
①（2分）
设小球A与B碰撞后的速度分别为v1和v2，以竖直向上方向为正，据动量守恒定律有：
mAv0＋mB（－v0）＝mAv1＋mBv2 ②（3分）
由于两球碰撞过程中机械能守恒，故：
mAv
＋
mBv
＝
mAv
＋
mBv
③（3分）
联立②③式得：
v2＝
v0 ④（2分）
设小球B能上升的最大高度为h，由运动学公式有：
h＝
⑤（2分）
由①④⑤式得：
h＝（
）2H ⑥（2分）
答案：
（
）2H
阶段性测评卷
（二）
（时间：
90分钟 满分：
100分）
第Ⅰ卷（选择题，共48分）
一、选择题（本题有12小题，每小题4分，共48分．）
1．红外遥感卫星通过接收地面物体发出的红外辐射来探测地面物体的状况．地球大气中的水气（H2O）、二氧化碳（CO2）能强烈吸收某些波长范围的红外辐射，即地面物体发出的某些波长的电磁波，只有一部分能够通过大气层被遥感卫星接收．下图为水和二氧化碳对某一波段不同波长电磁波的吸收情况．由图可知，在该波段红外遥感大致能够接收到的波长范围为（ ）
A．2.5～3.5μm B．4～4.5μm
C．5～7μmD．8～13μm
解析：
从图象中看出，8～13μm的波段大气吸收率小，能被遥感卫星接收．
答案：
D
2．（多选题）美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应．关于康普顿效应，以下说法正确的是（ ）
A．康普顿效应现象说明光具有波动性
B．康普顿效应现象说明光具有粒子性
C．当光子与晶体中电子碰撞后，其能量增加
D．当光子与晶体中电子碰撞后，其能量减少
答案：
BD
3．如图所示为卢瑟福α粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察α粒子在各个角度的散射情况．下列说法中正确的是（ ）
A．在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多
B．在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光
C．卢瑟福选用不同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似
D．α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金原子后产生的反弹
解析：
α粒子散射现象，绝大多数α粒子沿原方向前进，少数α粒子有大角度偏转．α粒子发生散射的主要原因是受到原子核库仑斥力的作用．
答案：
C
4．如图甲是α、β、γ三种射线穿透能力的示意图，图乙是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部的伤痕的示意图，请问图乙中的检查是利用了哪种射线（ ）
甲
乙
A．α射线B．β射线
C．γ射线D．三种射线都可以
解析：
由题图甲可知α射线和β射线都不能穿透钢板，γ射线的穿透力最强，可用来检查金属内部的伤痕，C项正确．
答案：
C
5．放射性元素放出的射线，在电场中分成A、B、C三束，如图所示，其中（ ）
A．C为氦核组成的粒子流
B．B为比X射线波长更长的光子流
C．B为比X射线波长更短的光子流
D．A为高速电子组成的电子流
解析：
根据射线在电场中的偏转情况，可以判断，A射线向电场线方向偏转应为带正电的粒子组成的射线，所以是α射线；B射线在电场中不偏转，所以是γ射线，而γ射线是比X射线波长更短的光子流；C射线在电场中受到与电场方向相反的作用力，应为带负电的粒子，所以是β射线．由此可知，C项正确．
答案：
C
6．图中画出了氢原子的几个能级，并注明了相应的能量En，处在n＝4能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光波．已知金属钾的逸出功为2.22eV.在这些光波中，能够从金属钾的表面打出光电子的总共有（ ）
A．二种B．三种
C．四种D．五种
解析：
由题意和能级图知，能够发出6种不同频率的光波．而逸出功W＝hν0＜En－Em可产生光电子．
代入数据，有
E4－E3＝0.66eV，E3－E2＝1.89eV，
E4－E2＝2.55eV，E3－E1＝12.09eV，
E4－E1＝12.75eV，E2－E1＝10.20eV，显然总共有4种．
答案：
C
7．（多选题）如图所示的光电管的实验中，发现用一定频率的A单色光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，而用另一频率的B单色光照射时不发生光电效应，那么（ ）
A．A光的频率大于B光的频率
B．B光的频率大于A光的频率
C．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是a流向b
D．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是b流向a
答案：
AC
8．在绿色植物的光合作用中，每放出1个氧分子要吸收8个波长为6.88×10－7m的光量子．每放出1mol的氧气，同时植物储存469kJ的能量，绿色植物能量转换效率为（普朗克常量h＝6.63×10－34J·s）（ ）
A．9%B．34%
C．56%D．79%
解析：
植物储存的能量与它储存这些能量所需要吸收的总光能的比值就是绿色植物的能量转换效率．现已知每放出1mol氧气储存469kJ的能量，只要再求出所需的光能就行了．
设阿伏加德罗常数为NA.因每放出一个氧分子需要吸收8个光量子，故每放出1mol的氧气需要吸收的光量子数为8NA.其总能量为E＝8NA·
＝8×6.02×1023×
J≈1.392×106J．绿色植物的能量转化效率为η＝
×100%≈34%.
答案：
B
9．如图所示，光滑水平面上有两个大小相同的钢球A、B，A球的质量大于B球的质量．开始时A球以一定的速度向右运动，B球处于静止状态．两球碰撞后均向右运动．设碰前A球的德布罗意波长为λ1，碰后A、B两球的德布罗意波长分别为λ2和λ3，则下列关系正确的是（ ）
A．λ1＝λ2＝λ3B．λ1＝λ2＋λ3
C．λ1＝
D．λ1＝
解析：
由动量守恒定律pA＝pA′＋pB，再由德布罗意波长公式λ＝
，得到
＝
＋
.
答案：
D
10．若元素A的半衰期为4天，元素B的半衰期为5天，则相同质量的A和B，经过20天后，剩下的元素A、B的质量之比mA∶mB为（ ）
A．30∶31B．3∶30
C．1∶2D．2∶1
解析：
根据半衰期公式得mA＝m0
＝m0
5，mB＝m0
＝m0
4
所以mA∶mB＝1∶2.
答案：
C
11．方向性很好的某一单色激光源，发射功率为P，发出的激光波长为λ，当激光束射到折射率为n的介质中时，由于反射其能量减少了10%，激光束的直径为d，那么在介质中与激光束垂直的截面上单位时间内通过单位面积上的光子数为（ ）
A.
B.
C.
D.
解析：
与激光束垂直的截面上单位时间内通过单位面积的光能为E＝
＝
，光子的能量ε＝
，则光子数N＝
＝
.
答案：
A
12．（多选题）在质量为M的小车中挂有一单摆，摆球的质量为m0，小车（和单摆）以恒定的速度v0沿光滑水平面运动，与位于正对面的质量为m的静止木块发生碰撞，如图所示．碰撞的时间极短，在碰撞过程中，下列情况可能发生的是（ ）
A．小车和摆球的速度都变为v1，木块的速度变为v2，满足（M＋m0）v0＝（M＋m0）v1＋mv2
B．小车、木块、摆球的速度都发生变化，分别变为v1、v2、v3，满足（M＋m0）v0＝Mv1＋mv2＋m0v3
C．摆球的速度不变，小车和木块的速度变为v1和v2，满足Mv0＝Mv1＋mv2
D．摆球的速度不变，小车和木块的速度都变为v′，满足Mv0＝（M＋m）v′
解析：
由于小车与木块发生碰撞的时间极短，碰撞时仅小车与木块间发生相互作用，使小车与木块的动量和速度发生变化，而在这极短时间内，摆球和小车水平方向并
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