2014步步高高三物理二輪復習題九時

1、第3課時原子物理和動量1 能級和能級躍遷(1)軌道量子化核外電子只能在一些分立的軌道上運動rnn2r1(n1,2,3，)(2)能量量子化原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)En(n1,2,3，)(3)吸收或輻射能量量子化原子在兩個能級之間躍遷時只能吸收或發(fā)射一定頻率的光子，該光子的能量由前后兩個能級的能量差決定，即hEmEn.2 原子核的衰變衰變類型衰變衰變衰變方程XYHeXYe衰變實質(zhì)2個質(zhì)子和2個中子結(jié)合成一整體射出1個中子轉(zhuǎn)化為1個質(zhì)子和1個電子2H2nHenHe衰變規(guī)律質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒3. 射線、射線、射線之間的區(qū)別名稱射線射線射線實質(zhì)氦核流電子流光子速度約為光速的約為光速的99%

2、光速電離作用很強較弱很弱貫穿能力很弱較強最強4. 核反應(yīng)、核能、裂變、輕核的聚變(1)在物理學中，原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程，稱為核反應(yīng)核反應(yīng)方程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒的規(guī)律(2)質(zhì)能方程：一定的能量和一定的質(zhì)量相聯(lián)系，物體的總能量和它的質(zhì)量成正比，即Emc2或Emc2.(3)核物理中，把重核分裂成質(zhì)量較小的核，釋放出核能的反應(yīng)，稱為裂變；把輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，釋放出核能的反應(yīng)，稱為聚變(4)核能的計算：Emc2，其中m為核反應(yīng)方程中的質(zhì)量虧損；Em×931.5 MeV，其中質(zhì)量虧損m以原子質(zhì)量單位u為單位(5)原子核的人工轉(zhuǎn)變盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程為：N

3、HeOH查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程為：BeHe6Cn約里奧·居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素和正電子的核反應(yīng)方程為：AlHePn，PSie5 光電效應(yīng)及其方程(1)光電效應(yīng)的規(guī)律：入射光的頻率大于金屬的極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng)；光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大，與入射光的強度無關(guān)；光電流的強度與入射光的強度成正比；光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的，一般不大于109 s.(2)光電效應(yīng)方程：EkhW0.6 動量守恒定律(1)表達式：m1v1m2v2m1v1m2v2；或pp(系統(tǒng)相互作用前的總動量p等于系統(tǒng)相互作用后的總動量p)；或p0(系統(tǒng)總動量的增量為零)；或p1p2(相互作用的兩個物體

4、組成的系統(tǒng)，兩物體動量的增量大小相等、方向相反)(2)動量守恒定律的適用條件系統(tǒng)不受外力或系統(tǒng)雖受外力但所受外力的合力為零系統(tǒng)所受合力不為零，但在某一方向上系統(tǒng)所受外力的合力為零，則在該方向上系統(tǒng)動量守恒系統(tǒng)雖受外力，但外力遠小于內(nèi)力且作用時間極短，如碰撞、爆炸過程7 彈性碰撞與非彈性碰撞碰撞過程遵從動量守恒定律如果碰撞過程中機械能守恒，這樣的碰撞叫做彈性碰撞；如果碰撞過程中機械能不守恒，這樣的碰撞叫做非彈性碰撞8 碰撞問題同時遵守的三條原則(1)系統(tǒng)動量守恒原則(2)物理情景可行性原則(3)不違背能量守恒原則碰撞過程滿足EkEk即m1vm2vm1v12m2v22或1 在書寫核反應(yīng)方程時，一般

5、先滿足質(zhì)量數(shù)守恒，后滿足電荷數(shù)守恒2 在處理粒子的碰撞和衰變問題時，通常應(yīng)用動量守恒定律、質(zhì)能方程和能量守恒定律綜合分析題型1原子物理基礎(chǔ)知識、核反應(yīng)和動量的組合例1(1)以下說法中正確的是_A湯姆孫通過實驗發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子B貝可勒爾通過實驗發(fā)現(xiàn)了中子C盧瑟福通過實驗提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型D查德威克發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象說明原子具有復雜結(jié)構(gòu)(2)2012年11月23日上午，艦載機殲15在我國首艘航母“遼寧艦”上成功起降可控核反應(yīng)堆是驅(qū)動航空母艦的理想設(shè)備，其工作原理是利用重核裂變反應(yīng)釋放出大量核能獲得動力.UnBaKryX是若干核反應(yīng)的一種，其中n為中子，X為待求粒子，y為X的個數(shù)，則X是_(選填“質(zhì)

6、子”、“中子”、“電子”)，y_.(3)如圖1所示，一質(zhì)量為0.5 kg的小球以2.0 m/s的速度和靜止于光滑水平面上質(zhì)量為1 kg的另一大小相等的小球B發(fā)生正碰，碰撞后它以0.2 m/s的速度反彈求：原來靜止小球獲得的速度大小；碰撞過程中損失的機械能圖1解析(1)盧瑟福是質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)者，A錯查德威克證實了中子的存在，B錯法國科學家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)U礦中有復雜射線，即天然放射現(xiàn)象，進一步研究說明原子還有復雜結(jié)構(gòu)，因此D錯誤盧瑟福通過實驗提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型并予以證實，C正確(2)根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒判斷出X為n，個數(shù)為3個(3)以向右為正方向，由動量守恒定律，有m1v10m1v1m2v2

7、所以v21.1 m/sEm1vm1v12m2v220.385 J答案(1)C(2)中子3(3)1.1 m/s0.385 J以題說法運用動量守恒定律解題的步驟1確定研究對象(系統(tǒng))；2做好受力分析，判斷是否滿足動量守恒的條件；3確定滿足動量守恒的過程；4選取正方向，明確初、末狀態(tài)；5列方程求解(1)下列說法正確的是_A一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng)，是因為光的強度太弱B德布羅意認為一切物體都具有波粒二象性C比結(jié)合能小的原子核結(jié)合或分解成比結(jié)合能大的原子核時一定吸收能量D黑體輻射電磁波的強度按波長分布只與溫度有關(guān)(2)核電池又叫“放射性同位素電池”，一個硬幣大小的核電池可以讓手機不充電使用

8、5000年燃料中钚(Pu)是一種人造同位素，可通過下列反應(yīng)合成：用氘核(H)轟擊鈾(U)生成镎(Np)和兩個相同的粒子X，核反應(yīng)方程是UHNp2X；镎(Np)放出一個粒子Y后轉(zhuǎn)變成钚(Pu)，核反應(yīng)方程是NpPuY.則X粒子的符號為_；Y粒子的符號為_(3)如圖2甲，光滑水平面上有A、B兩物體，已知A的質(zhì)量為2 kg，A以一定的初速度向右運動，與B發(fā)生正碰后粘在一起向右運動，它們的位移時間圖象如圖乙，求：物體B的質(zhì)量；A、B碰撞過程中損失的機械能圖2答案(1)BD(2)ne(3)6 kg12 J解析(3)由題圖乙知：碰前vA4 m/s，vB0碰后兩者速度v1 m/s由動量守恒得mAvA(mAm

9、B)v解得mB6 kg損失的機械能EmAv(mAmB)v212 J題型2原子物理基礎(chǔ)知識、能級和動量的組合例2(1)質(zhì)子與中子發(fā)生核反應(yīng)，生成氘核，放出的能量為E，則_A氘核的比結(jié)合能是EB氘核的結(jié)合能是EC氘核中質(zhì)子與中子間沒有相互作用力D質(zhì)子與中子的總質(zhì)量小于氘核的質(zhì)量(2)氫原子的能級如圖3所示，原子從能級n3向n2躍遷所放出的光子，正好使某種金屬材料產(chǎn)生光電效應(yīng)，該金屬的逸出功是_eV.用從能級n4向n1躍遷所放出的光子照射該金屬，所產(chǎn)生光電子的最大初動能是_eV.圖3(3)靜止的釷(Th)核發(fā)生衰變時放出一個粒子而變成一個鏷(Pa)核，同時產(chǎn)生了一個能量為的中微子已知真空中光速為c，

10、普朗克常量為h.求：該中微子的頻率：衰變后粒子和鏷核的合動量的大小解析(3)根據(jù)h得設(shè)粒子和鏷核的合動量為p1，中微子的動量為p2，根據(jù)動量守恒p1p20由p2，c，得p1所以粒子和鏷核的合動量大小為答案(1)B(2)1.8910.86(3)題型3原子物理基礎(chǔ)知識、光電效應(yīng)和動量的組合例3(1)下列說法中正確的是_A利用射線可發(fā)現(xiàn)金屬制品中的裂紋B.U原子核中，質(zhì)子間的庫侖力能使它自發(fā)裂變C在溫度達到107 K時，H能與H發(fā)生聚變，這個反應(yīng)需要吸收能量D一束C60分子通過雙縫裝置后會出現(xiàn)干涉圖樣，證明分子也會象光波一樣表現(xiàn)出波動性(2)一光電管的陰極K用截止頻率為0的金屬鈉制成，光電管陽極A和

11、陰極K之間的正向電壓為U，普朗克常量為h，電子的電荷量為e.用頻率為的紫外線照射陰極，有光電子逸出，光電子到達陽極的最大動能是_；若在光電管陽極A和陰極K之間加反向電壓，要使光電子都不能到達陽極，反向電壓至少為_(3)1928年，德國物理學家玻特用粒子轟擊輕金屬鈹時，發(fā)現(xiàn)有一種貫穿能力很強的中性射線，查德威克測出了它的速度不到光速的十分之一，否定了它是射線的說法，他用這種射線與氫核和氮核分別發(fā)生碰撞，求出了這種中性粒子的質(zhì)量，從而發(fā)現(xiàn)了中子請寫出粒子轟擊鈹核(Be)得到中子的方程式若中子以速度v0與一質(zhì)量為mN的靜止氮核發(fā)生碰撞，測得中子反向彈回的速率為v1，氮核碰后的速率為v2，則中子的質(zhì)量

12、m等于多少？解析(1)射線穿透本領(lǐng)差，不能發(fā)現(xiàn)金屬制品中的裂紋，A錯；構(gòu)成原子核的核子間存在強大的核力，質(zhì)子間的庫侖力不能使它自發(fā)裂變，B錯；在溫度達到107 K時，H與H發(fā)生聚變不需吸收熱量，C錯；干涉是波特有的現(xiàn)象，D對(2)根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程，光電子最大初動能mvhW而Wh0.該光電子加速到達陽極動能最大，由動能定理mvmveU得mvh(0)eU.當反向電壓取最小值時，具有最大初動能的電子在到達陽極前速度剛好減為0，即eUmv.(3)根據(jù)核反應(yīng)方程滿足電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒即可寫出正確的方程式以v0的方向為正方向，由動量守恒定律有：mv0mNv2mv1解得m答案(1)D(2)h(0

13、)eU(3)BeHeCn(1)下列關(guān)于原子物理理論的說法錯誤的是_A普朗克假設(shè)：振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍B德布羅意提出：實物粒子也具有波動性，其動量p、波長，滿足C貝可勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象，揭示了原子核具有復雜結(jié)構(gòu)D玻爾的定態(tài)理論和躍遷理論，很好地解釋了所有原子光譜的實驗規(guī)律(2)美國物理學家密立根通過測量金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率，算出普朗克常量h，并與普朗克根據(jù)黑體輻射得出的h相比較，以驗證愛因斯坦光電效應(yīng)方程的正確性實驗結(jié)果表明，兩種方法得出的普朗克常量h在誤差允許的范圍內(nèi)是一致的圖4是某次試驗中得到的兩種金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率的關(guān)系圖象，圖中直線的

14、斜率為k.若光電子的電荷量為e，根據(jù)圖象可知，普朗克常量h_，兩種金屬的逸出功關(guān)系為W甲_W乙(選填“>”、“”或“<”)圖4(3)盧瑟福用粒子轟擊氮原子核，產(chǎn)生了氧的一種同位素和一個質(zhì)子其核反應(yīng)方程為NHeOH.在此反應(yīng)室內(nèi)有“粒子、氮原子核、質(zhì)子、氧的同位素”共存，它們間常發(fā)生碰撞設(shè)有速度為v的氮核與靜止的質(zhì)子發(fā)生彈性正碰，求碰撞后兩個粒子的速度已知氮核的質(zhì)量mN，質(zhì)子的質(zhì)量mH(只要求寫出方程或方程組即可，不要求解方程)答案(1)D(2)ek<(3)(限時：30分鐘)1 (1)下列說法正確的是_A隨著溫度的升高，黑體輻射強度的極大值向波長較長方向移動B太陽輻射的能量主要

15、來自太陽內(nèi)部的核裂變反應(yīng)C放射性元素原子核的半衰期長短與原子所處的化學狀態(tài)和外部條件無關(guān)D比結(jié)合能大的原子核結(jié)合或分解成比結(jié)合能小的原子核時一定釋放核能(2)靜止的Li核俘獲一個速度為v17.7×104 m/s的中子而發(fā)生核反應(yīng)，生成一個新核和速度大小為v22.0×104 m/s、方向與反應(yīng)前中子速度方向相同的氦核(He)上述核反應(yīng)方程為_，新核的速度大小為_m/s.(3)已知氫原子基態(tài)電子軌道半徑為r00.528×1010m.量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)的能量EneV.求：有一群氫原子處于量子數(shù)n3的激發(fā)態(tài)，能級如圖1所示，在圖上用箭頭標明這些氫原子所能發(fā)出光的光譜線有哪

16、幾條？圖1通過計算說明這幾條光譜線中波長最長的一條光譜線能否使極限頻率為4.5×1014Hz金屬板發(fā)生光電效應(yīng)(已知e1.60×1019C，h6.63×1034 J·s)答案(1)C(2)LinHHe1×103(3)見解析解析(3)能級圖如圖所示，可得三條光譜線波長最長的光對應(yīng)處于n3的激發(fā)態(tài)的氫原子向n2能級躍遷所發(fā)出光的光譜線，能量為EE3E21.89 eV由Eh，得4.56×1014Hz>4.5×1014Hz所以能發(fā)生光電效應(yīng)2 (1)1927年戴維遜和革末完成了電子衍射實驗，該實驗是榮獲諾貝爾獎的重大近代物理實

17、驗之一如圖2所示的是該實驗裝置的簡化圖下列說法不正確的是_(填寫選項前的字母)圖2A亮條紋是電子到達概率大的地方B該實驗說明物質(zhì)波理論是正確的C該實驗再次說明光子具有波動性D該實驗說明實物粒子具有波動性(2)核電池又叫“放射性同位素電池”，一個硬幣大小的核電池，就可以讓手機不充電使用5 000年燃料中钚(Pu)是一種人造同位素，可通過下列反應(yīng)合成：用氘核(D)轟擊鈾(U)生成镎(Np238)和兩個相同的粒子X，核反應(yīng)方程是UDNp2X；镎(Np238)放出一個粒子Y后轉(zhuǎn)變成钚(Pu)，核反應(yīng)方程是NpPuY.則X粒子的符號為_；Y粒子的符號為_(3)一對正負電子相遇后轉(zhuǎn)化為光子的過程被稱為湮滅

18、靜止的一對正負電子湮滅會產(chǎn)生兩個同頻率的光子，且兩個光子呈180°背道而馳，這是為什么？電子質(zhì)量m9.1×1031 kg，真空中光速c3×108 m/s，普朗克常量為h6.63×1034 J·s，求一對靜止的正負電子湮滅后產(chǎn)生的光子的頻率(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)答案(1)C(2)ne(3)見解析解析(3)總動量要為0，遵循動量守恒2mc22h，1.2×1020Hz3 (1)下列說法正確的是_A普朗克在研究黑體輻射問題中提出了能量子假說B湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子，表明原子具有核式結(jié)構(gòu)C光子像其他粒子一樣，不但具有能量，也具有動量D對于某種金屬，

19、只要入射光的強度足夠大，就會發(fā)生光電效應(yīng)(2)如圖3所示為氫原子的能級圖，n為量子數(shù)在氫原子核外電子由量子數(shù)為2的軌道躍遷到量子數(shù)為3的軌道的過程中，將_(填“吸收”或“放出”)光子若該光子恰能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則一群處于量子數(shù)為4的激發(fā)態(tài)的氫原子在向基態(tài)躍遷過程中，有_種頻率的光子能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)圖3(3)室內(nèi)裝修污染四大有害氣體是苯系物、甲醛、氨氣和氡氡存在于建筑水泥、礦渣磚、裝飾石材及土壤中氡看不到，嗅不到，即使在氡濃度很高的環(huán)境里，人們對它也毫無感覺氡進入人的呼吸系統(tǒng)能誘發(fā)肺癌，是除吸煙外導致肺癌的第二大因素靜止的氡核Rn放出一個粒子X后變成釙核Po，釙核的動能為Ek1，若衰

20、變放出的能量全部變成釙核和粒子X的動能試回答以下問題：寫出上述衰變的核反應(yīng)方程(請用物理學上規(guī)定的符號表示粒子X)；求粒子X的動能Ek2.答案(1)AC(2)吸收5(3)RnPoHe解析(1)湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子卻不能證明有核式結(jié)構(gòu)，實際上湯姆孫認為原子模型是棗糕模型；是盧瑟福于1911年提出的原子核式結(jié)構(gòu)模型，B錯誤金屬要發(fā)生光電效應(yīng)，入射光頻率要達到一定值，否則光強再大金屬也不會發(fā)生光電效應(yīng)，D錯誤(2)吸收光子電子能量增大才能向高能級躍遷.5種頻率的光子分別為42,41,32,31,21.(3)設(shè)釙核的質(zhì)量為m1、速度為v1，粒子X的質(zhì)量為m2、速度為v2，根據(jù)動量守恒定律有0m1v1m2v

21、2粒子X的動能Ek2·4 (1)關(guān)于下列四幅圖說法正確的是_A原子中的電子繞原子核高速運轉(zhuǎn)時，運行軌道的半徑是任意的B光電效應(yīng)實驗說明了光具有粒子性C電子束通過鋁箔時的衍射圖樣證實了電子具有波動性D發(fā)現(xiàn)少數(shù)粒子發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)，說明原子的質(zhì)量絕大部分集中在很小空間范圍(2)如圖4所示為氫原子的能級圖用光子能量為13.06 eV的光照射一群處于基態(tài)的氫原子，可能觀測到氫原子發(fā)射的不同波長的光有_種，其中最短波長為_ m(已知普朗克常量h6.63×1034 J·s)圖4(3)速度為3 m/s的冰壺甲與靜止的相同冰壺乙發(fā)生對心正碰，碰后甲以1 m/s的速度繼續(xù)向前滑行求碰后瞬間冰壺乙的速度大小. 答案(1)BCD(2)109.5×108(3)2 m/s解析(3)根據(jù)動量守恒定律m1v1m2v2m1v1m2v2代入數(shù)據(jù)解得v22 m/s5 (1)在光電效應(yīng)實驗中，先后用兩束光照射同一個光電管，若實驗所得光電流I與光電管兩端所加電壓U間的關(guān)系曲線如圖5所示，則下列說法中正確的是_圖5Aa光頻率大于b光頻率Ba光波長大于b光波長Ca光強度高于b光強度Da光照射光電管時產(chǎn)生光電子的最大初動能較大(2)已知氫原子的基態(tài)能量為E1(E1<0)，激發(fā)態(tài)能量EnE1，其中n2、3.已知普朗克常量為h，真空中光速為c，吸收波長為_的光子能使氫原子從基態(tài)躍遷