2016版《新步步高》考前三个月(江苏专用)高考物理二轮复习系列 - 专题15动量原子物理 下载本文

8.(2015·南京四校四模)(1)下列说法中正确的是( ) A.氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子 B.原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量 C.一个动量为p的电子对应的物质波波长为hp(h为普朗克常量) D.在研究光电效应实验中所测得的遏止电压与入射光的强度有关

234234(2)关于核反应方程234X为新生成粒子),已知90Th的90Th→91Pa+X+ΔE(ΔE为释放出的核能,234半衰期为T,则X粒子是________,N0个90Th经2T时间因发生上述核反应而放出的核能为

________(N0数值很大).

(3)如图14所示,A、B两个小球半径相同,质量不同,并排悬挂在同样长度的绳子上,彼此相互接触,把质量为m0的A球拉开后由静止释放,当A球与B球相碰前其速度为v0,碰撞后两小球的动量相等,则:

图14

①求碰撞后A球的速度;

②若碰撞为弹性碰撞,求碰撞后B球的动能.

答案精析

专题15 动量 原子物理

真题示例

1.(1)AB (2)3 大于 (3)4.3×10

-12

J

解析 (1)光电效应说明光的粒子性,所以A正确;热中子束在晶体上产生衍射图样,即运动的实物粒子具有波的特性,即说明中子具有波动性,所以B正确;黑体辐射的实验规律说明电磁辐射具有量子化,即黑体辐射是不连续的、一份一份的,所以黑体辐射用光的粒子性解h

释,即C错误;根据德布罗意波长公式λ=,p2=2mEk,又质子的质量大于电子的质量,所

p以动能相等的质子和电子,质子的德布罗意波较短,所以D错误.

235144891

(2)由质量数和电荷数守可知:92U+1可见产生了3个中子,链式反应的0n→56Ba+36Kr+30n,

一个条件是铀燃料的体积必须大于或等于临界体积.

(3)根据爱因斯坦质能方程ΔE=Δmc2,可求:ΔE=(2mp+2mn-mα)c2≈4.3×1017312.(1)A (2)4v 2He 15.2 (3)v0 48240

1解析 (1)根据爱因斯坦光电效应方程mv2=hν-W.由题知W钙>W钾,所以钙逸出的光电子的

2mh

最大初动能较小.根据p=2mEk及p=和c=λν知,钙逸出的光电子的特点是:动量较小、

λ波长较长、频率较小.选项A正确,选项B、C、D错误.

1t2184

(2)根据质量数、电荷数守恒得衰变方程为22286Ra→84Ro+2He.根据衰变规律m=m0(),代入数2τ据解得t=15.2天.

(3)设A、B球碰撞后速度分别为v1和v2

v2-v115由动量守恒定律知:2mv0=2mv1+mv2,且由题意知=

v0161731

解得v1=v0,v2=v0

4824

3.(1)C (2)近 6 (3)0.02m/s 离开空间站方向

h

解析 (1)根据德布罗意波长公式p=,因此选C;(2)根据玻尔原子理论量子数n越小,轨道

λ越靠近原子核,所以n=3比n=5的轨道离原子核近.大量处于n=4激发态的原子跃迁一共有6种情形,即产生6条谱线.(3)以飞船为参考系,据动量守恒定律:(mA+mB)v0=mAvA+

-12

J.

mBvB,解得vB=0.02m/s,离开空间站方向.

考题一 光电效应与光子说

1.甲 hν-W0

解析 根据光的强度与电流成正比,由图就可知道:甲光的强度大;由爱因斯坦的光电效应方程可得:hν=Em+W0→Em=hν-W0.

2.AD [电路中要产生电流,则a端接电源的正极,使逸出的光电子在光电管中加速,放大器的作用是将光电管中产生的电流放大后,使铁芯磁化,将衔铁吸住,故A正确.根据光电效应产生的条件可知,只有照射K的光频率足够大,才能产生光电效应,产生光电效应时,衔铁才被电磁铁吸引,故B错误,D正确;根据光电效应方程知,能否发生光电效应与入射光的强度无关,由金属的逸出功和入射光的频率决定,故C错误.]

3.AB [根据普朗克量子理论,在空间传播的光是一份一份的不连续的,选项A正确;从锌板中打出电子,故锌板带正电,所以验电器金属箔带正电,选项B正确;从锌板逸出电子的动能不都是相等的,选项C错误;因红外线的频率小于紫外线的频率,故改用红外灯照射不会发生光电效应,验电器金属箔不会张开,选项D错误;故选A、B.]

4.D [根据光电效应方程可得Ek=hν-W0,光电子的能量与光照强度无关,A错误;每种金属都有自己的极限频率,B错误;金属内的每个电子一次只能吸收一个光子,而且是不能积累的,C错误;当入射光子的能量小于金属的逸出功时,不能发生光电效应,D正确.] 5.0.82V 5.5×1014Hz

hc

解析 根据光电效应方程:Ek=hν-W0=-W0

λ

光电子动能减小到0时,反向电压即遏止电压,根据动能定理:eU=Ek, 代入数据得:U≈0.82 V 根据逸出功W0=hν0, 2.29×1.6×10

得截止频率:ν0=-

6.63×1034-19

Hz≈5.5×1014 Hz

考题二 氢原子光谱与能级

6.D [电子从较高能级跃迁到n=2的能级所发出的光谱线属于巴耳末系,若发出的谱线中有2条属于巴耳末系,则是从n=2+2=4轨道发生跃迁时发射出的,共有C24=同频率的谱线.]

7.BC [氢原子从高能级向基态跃迁时发出的光子的最小能量为10.2eV>3.34eV,照射金属锌

3×4

=6条不2

2

板一定能产生光电效应现象,故A、D两项错误;根据C3=3,知该群氢原子可能发射3种不

同频率的光子,B项正确;根据光电效应方程Ekm=hν-W0得,最大初动能Ekm=12.09eV-3.34eV=8.75eV,C项正确.]

8.(1)B (2)2mc2 能量和动量 (3)①9.8eV ②2.29eV 解析 (3)①根据动能定理-eUc=0-Ek

②初动能最大的电子是从能级3跃迁至能级1发出光照射金属板时产生的,则 hν=E3-E1 Ek=hν-W 解得W=2.29 eV.

考题三 核反应与核能

9.BD [原子弹的爆炸为重核裂变,氢弹是轻核聚变,A选项为人工转变,B选项为重核裂变,C选项是α衰变,D选项为轻核聚变.故B、D正确,A、C错误.]

10.BC [1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核,这是聚变反应,故A错误;1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核,根据质量数与电荷数守恒知同时有一个中子生成,反应方程为21H

412+31H→2He+0n,故B正确;根据质能方程ΔE=Δmc得一次聚变释放出的能量:ΔE=E2-E1

=7.03×4MeV-(2.78×3+1.09×2) MeV=17.6MeV,故C正确;目前核电站都采用核裂变发电,故D错误.]

11.AD [由质量数和电荷数守恒得7次α衰变,4次β衰变.]

12.AC [根据质量数与电荷数守恒,X粒子是42He,故A正确;衰变是自发的,不需要外部作用激发,也能发生,故B错误;经过1个半衰期,有半数发生衰变,即剩下开始的一半,1那么经过3个T,剩下的8“氦燃烧”的核反应过程是聚变反应,4Be占开始时的,故C正确;8不是裂变反应,故D错误.]

考题四 动量和能量的综合应用

13.-2 2

解析 碰撞过程中,A、B组成的系统内力远大于外力,规定向右为正,碰撞前B的动量pB=mBvB=1×(-2)kg·m/s=-2 kg·m/s.

系统动量守恒,故根据动量守恒定律可得mAvA+mBvB=(mA+mB)v,代入数据可得v=2×4-1×2

m/s=2 m/s.

2+1214.v0 13