2016-二輪復(fù)習(xí)專題15(動量 原子物理)

1、1.(2015江蘇單科12C)(1)波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法正確的有_.A.光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性B.熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動性C.黑體輻射的實驗規(guī)律可用光的波動性解釋D.動能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長也相等真題示例解析光電效應(yīng)說明光的粒子性，所以A正確；熱中子束在晶體上產(chǎn)生衍射圖樣，即運(yùn)動的實物粒子具有波的特性，即說明中子具有波動性，所以B正確；黑體輻射的實驗規(guī)律說明電磁輻射具有量子化，即黑體輻射是不連續(xù)的、一份一份的，所以黑體輻射用光的粒子性解釋，即C錯誤；答案AB3大于(3)取質(zhì)子的質(zhì)量mp1.672 61027 kg，中子的質(zhì)量mn

2、1.674 91027 kg，粒子的質(zhì)量m6.646 71027 kg，光速c3.0108 m/s.請計算粒子的結(jié)合能.(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)解析根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程Emc2，可求：E(2mp2mnm)c24.31012 J.答案4.31012 J2.(2014江蘇12C)(1)已知鈣和鉀的截止頻率分別為7.731014 Hz和5.441014 Hz，在某種單色光的照射下兩種金屬均發(fā)生光電效應(yīng)，比較它們表面逸出的具有最大初動能的光電子，鈣逸出的光電子具有較大的_.A.波長 B.頻率 C.能量 D.動量答案A15.2(3)牛頓的自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理中記載，A、B兩個玻璃球相碰，碰撞后的分離速

3、度和它們碰撞前的接近速度之比總是約為1516.分離速度是指碰撞后B對A的速度，接近速度是指碰撞前A對B的速度.若上述過程是質(zhì)量為2m的玻璃球A以速度v0碰撞質(zhì)量為m的靜止玻璃球B，且為對心碰撞，求碰撞后A、B的速度大小.解析設(shè)A、B球碰撞后速度分別為v1和v23.(2013江蘇12C)(1)如果一個電子的德布羅意波長和一個中子的相等，則它們的_也相等.A.速度 B.動能 C.動量 D.總能量C(2)根據(jù)玻爾原子結(jié)構(gòu)理論，氦離子(He)的能級圖如圖1所示.電子處在n3軌道上比處在n5軌道上離氦核的距離_(選填“近”或“遠(yuǎn)”).當(dāng)大量He處在n4的激發(fā)態(tài)時，由于躍遷所發(fā)射的譜線有_條.圖1解析根據(jù)

4、玻爾原子理論量子數(shù)n越小，軌道越靠近原子核，所以n3比n5的軌道離原子核近.大量處于n4激發(fā)態(tài)的原子躍遷一共有6種情形，即產(chǎn)生6條譜線.近6(3)如圖2所示，進(jìn)行太空行走的宇航員A和B的質(zhì)量分別為80 kg和100 kg，他們攜手遠(yuǎn)離空間站，相對空間站的速度為0.1 m/s.A將B向空間站方向輕推后，A的速度變?yōu)?.2 m/s，求此時B的速度大小和方向.圖2解析以飛船為參考系，據(jù)動量守恒定律 ：(mAmB)v0mAvAmBvB，解得vB 0.02 m/s，離開空間站方向.答案0.02 m/s離開空間站方向本專題考查的重點(diǎn)和熱點(diǎn)有：動量守恒定律及其應(yīng)用；原子的能級躍遷；原子核的衰變規(guī)律；核反應(yīng)方

5、程的書寫；質(zhì)量虧損和核能的計算；原子物理部分的物理學(xué)史和、三種射線的特點(diǎn)及應(yīng)用等.考綱解讀應(yīng)考策略：本專題涉及的知識點(diǎn)多，而且多是科技前沿的知識，題目新穎，但難度不大，因此應(yīng)加強(qiáng)對基本概念和規(guī)律的理解，抓住動量守恒定律和核反應(yīng)兩條主線，強(qiáng)化典型題目的訓(xùn)練，提高分析綜合題目的能力. 內(nèi)容索引考題一光電效應(yīng)與光子說考題二氫原子光譜與能級考題三核反應(yīng)與核能考題四動量和能量的綜合應(yīng)用專題綜合練考題一光電效應(yīng)與光子說1.用頻率均為但強(qiáng)度不同的甲、乙兩束光做光電效應(yīng)實驗，發(fā)現(xiàn)光電流與電壓的關(guān)系如圖3所示，由圖可知，_(選填“甲”或“乙”)光的強(qiáng)度大，已知普朗克常量為h，被照射金屬的逸出功為W0，則光電子的

6、最大初動能為_.圖3解析根據(jù)光的強(qiáng)度與電流成正比，由圖就可知道：甲光的強(qiáng)度大；由愛因斯坦的光電效應(yīng)方程可得：hEmW0EmhW0.答案甲hW0A.圖中a端應(yīng)是電源的正極B.只要有光照射K，銜鐵就被電磁鐵吸引C.只要照射K的光強(qiáng)度足夠大，銜鐵就被電磁鐵吸引D.只有照射K的光頻率足夠大，銜鐵才被電磁鐵吸引2.如圖4所示是光控繼電器的示意圖，K是光電管的陰極.下列說法正確的是()圖4解析電路中要產(chǎn)生電流，則a端接電源的正極，使逸出的光電子在光電管中加速，放大器的作用是將光電管中產(chǎn)生的電流放大后，使鐵芯磁化，將銜鐵吸住，故A正確.根據(jù)光電效應(yīng)產(chǎn)生的條件可知，只有照射K的光頻率足夠大，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)，

7、產(chǎn)生光電效應(yīng)時，銜鐵才被電磁鐵吸引，故B錯誤，D正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程知，能否發(fā)生光電效應(yīng)與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，由金屬的逸出功和入射光的頻率決定，故C錯誤.答案ADA.紫外線是不連續(xù)的B.驗電器金屬箔帶正電C.從鋅板逸出電子的動能都相等D.改用紅外燈照射，驗電器金屬箔一定張開3.如圖5所示，把一塊不帶電的鋅板接在驗電器上，用紫外線燈照射鋅板，驗電器金屬箔張開.下列說法正確的是()圖5解析根據(jù)普朗克量子理論，在空間傳播的光是一份一份的不連續(xù)的，選項A正確；從鋅板中打出電子，故鋅板帶正電，所以驗電器金屬箔帶正電，選項B正確；從鋅板逸出電子的動能不都是相等的，選項C錯誤；因紅外線的頻率小于紫外線的頻率

8、，故改用紅外燈照射不會發(fā)生光電效應(yīng)，驗電器金屬箔不會張開，選項D錯誤；故選A、B.答案AB4.關(guān)于光電效應(yīng)，下列說法中正確的是()A.發(fā)生光電效應(yīng)時，入射光越強(qiáng)，光電子的能量就越大B.不同金屬發(fā)生光電效應(yīng)的入射光的最低頻率是相同的C.金屬內(nèi)的每個電子可以吸收一個或一個以上的光子，當(dāng)它積累的動能足夠大時，就能發(fā)生光電效應(yīng)D.如果入射光子的能量小于金屬表面的電子克服原子核的引力而逸出時所需做的最小功，便不能發(fā)生光電效應(yīng)解析根據(jù)光電效應(yīng)方程可得EkhW0，光電子的能量與光照強(qiáng)度無關(guān)，A錯誤；每種金屬都有自己的極限頻率，B錯誤；金屬內(nèi)的每個電子一次只能吸收一個光子，而且是不能積累的，C錯誤；當(dāng)入射光子

9、的能量小于金屬的逸出功時，不能發(fā)生光電效應(yīng)，D正確.答案D5.已知金屬鈉的逸出功為2.29 eV，現(xiàn)用波長為400 nm的光照射金屬鈉表面，普朗克常量h6.631034 Js，電子電荷量e1.61019 C,1 nm109 m，求遏止電壓和金屬鈉的截止頻率.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)答案0.82 V5.51014 Hz1.光電效應(yīng)的規(guī)律(1)任何一種金屬，都有一種極限頻率，只有當(dāng)入射光的頻率大于或等于極限頻率時才會產(chǎn)生光電效應(yīng).(2)光電子的最大初動能跟入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨入射光的頻率的增大而增大.規(guī)律小結(jié)(3)從光開始照射到釋放出光電子，整個過程所需時間小于109 s.(4)產(chǎn)生光電效應(yīng)時

10、，單位時間內(nèi)逸出的電子數(shù)與光的強(qiáng)度有關(guān)，光的強(qiáng)度越大，單位時間內(nèi)逸出的電子數(shù)越多.2.解決光電效應(yīng)類問題應(yīng)注意的三個方面(1)決定光電子初動能大小的是入射光的頻率，決定光電流大小的是入射光光強(qiáng)的大小.(2)由光電效應(yīng)發(fā)射出的光電子由一極到達(dá)另一極，是電路中產(chǎn)生光電流的條件.(3)明確加在光電管兩極間的電壓對光電子起到了加速作用還是減速作用.考題二氫原子光譜與能級6.在氫原子光譜中，電子從較高能級躍遷到n2能級發(fā)出的譜線屬于巴耳末系.若一群氫原子自發(fā)躍遷時發(fā)出的譜線中只有兩條屬于巴耳末系，則這群氫原子自發(fā)躍遷時最多可能發(fā)出多少條不同頻率的譜線()A.2 B.5 C.4 D.6解析電子從較高能級躍

11、遷到n2的能級所發(fā)出的光譜線屬于巴耳末系，若發(fā)出的譜線中有2條屬于巴耳末系，則是從n224軌道發(fā)生躍遷時發(fā)射出的，共有6條不同頻率的譜線.答案D7.如圖6為氫原子的能級示意圖，鋅的逸出功是3.34 eV，那么對氫原子在能級躍遷過程中發(fā)射或吸收光子的特征認(rèn)識正確的是()圖6A.用氫原子從高能級向基態(tài)躍遷時發(fā)射的光照射鋅板一定不能產(chǎn)生光電效應(yīng)B.一群處于n3能級的氫原子向基態(tài)躍遷時，能放出3種不同頻率的光C.一群處于n3能級的氫原子向基態(tài)躍遷時，發(fā)出的光照射鋅板，鋅板表面所發(fā)出的光電子的最大初動能為8.75 eVD.用能量為10.3 eV的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)解析氫原子從高能

12、級向基態(tài)躍遷時發(fā)出的光子的最小能量為10.2 eV3.34 eV，照射金屬鋅板一定能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，故A、D兩項錯誤；根據(jù)C33，知該群氫原子可能發(fā)射3種不同頻率的光子，B項正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程EkmhW0得，最大初動能Ekm12.09 eV3.34 eV8.75 eV，C項正確.2答案BC8.1995年科學(xué)家“制成”了反氫原子，它是由一個反質(zhì)子和一個圍繞它運(yùn)動的正電子組成.反質(zhì)子和質(zhì)子有相同的質(zhì)量，帶有等量異種電荷.反氫原子和氫原子有相同的能級分布，氫原子能級如圖7所示.圖7(1)下列說法中正確的是_.A.反氫原子光譜與氫原子光譜不相同B.基態(tài)反氫原子的電離能是13.6 eVC.基態(tài)反氫

13、原子能吸收11 eV的光子發(fā)生躍遷D.在反氫原子譜線中，從n2能級躍遷到基態(tài)輻射光子的波長最長B(2)反氫原子只要與周圍環(huán)境中的氫原子相遇就會湮滅，因此實驗室中造出的反氫原子稍縱即逝.已知?dú)湓淤|(zhì)量為m，光在真空中傳播速度c，一對靜止的氫原子和反氫原子湮滅時輻射光子，則輻射的總能量E_，此過程_守恒.2mc2能量和動量(3)一群氫原子受激發(fā)后處于n3能級，當(dāng)它們向低能級躍遷時，輻射的光照射光電管陰極K，發(fā)生光電效應(yīng)，測得遏止電壓Uc9.8 V.求：逸出光電子的最大初動能Ek；解析根據(jù)動能定理eUc0Ek答案9.8 eV陰極K的逸出功W.解析初動能最大的電子是從能級3躍遷至能級1發(fā)出光照射金屬板

14、時產(chǎn)生的，則hE3E1EkhW解得W2.29 eV.答案2.29 eV解決氫原子能級躍遷問題的四點(diǎn)技巧(1)原子躍遷時，所吸收或釋放的光子能量只能等于兩能級之間的能量差.(2)原子電離時，所吸收的能量可以大于或等于某一能級能量的絕對值.方法小結(jié)(3)一群原子和一個原子不同，一群原子的核外電子向基態(tài)躍遷時發(fā)射光子的種類(4)計算能級能量時應(yīng)注意：因一般取無窮遠(yuǎn)處為零電勢參考面，故各能級的能量值均為負(fù)值；能量單位1 eV1.61019 J.9.下列核反應(yīng)方程中屬于“兩彈一星”的核反應(yīng)方程式和反應(yīng)種類是()考題三核反應(yīng)與核能解析原子彈的爆炸為重核裂變，氫彈是輕核的聚變，A選項為人工轉(zhuǎn)變，B選項為重核

15、裂變，C選項是衰變，D選項為輕核聚變.故B、D正確，A、C錯誤.答案BD10.已知氘核的比結(jié)合能是1.09 MeV,氚核的比結(jié)合能是2.78 MeV，氦核的比結(jié)合能是7.03 MeV.在某次核反應(yīng)中，1個氘核和1個氚核結(jié)合生成1個氦核，則下列說法中正確的是()A.這是一個裂變反應(yīng)C.核反應(yīng)過程中釋放的核能是17.6 MeVD.目前核電站都采用上述核反應(yīng)發(fā)電解析1個氘核和1個氚核結(jié)合生成1個氦核，這是聚變反應(yīng)，故A錯誤；根據(jù)質(zhì)能方程Emc2得一次聚變釋放出的能量：EE2E17.034 MeV(2.7831.092) MeV17.6 MeV，故C正確；目前核電站都采用核裂變發(fā)電，故D錯誤.答案BC

16、A.7次衰變 B.4次衰變C.5次衰變 D.4次衰變解析由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒得7次衰變，4次衰變.AD48核反應(yīng)方程及核能的計算(1)掌握核反應(yīng)方程中的守恒.質(zhì)量數(shù)守恒；電荷數(shù)守恒.(2)核能的計算方法.根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，用核反應(yīng)的質(zhì)量虧損的千克數(shù)乘以真空中光速c的平方，即Emc2(J).知識小結(jié)根據(jù)1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5兆電子伏(MeV)的能量，用核反應(yīng)的質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位數(shù)乘以931.5 MeV，即Em931.5(MeV).如果核反應(yīng)時釋放的核能是以動能形式呈現(xiàn)，則核反應(yīng)過程中系統(tǒng)動能的增量即為釋放的核能.13.如圖8所示，光滑水平面上有A、B兩物塊，已知A物塊的質(zhì)量

17、為2 kg，以4 m/s的速度向右運(yùn)動，B物塊的質(zhì)量為1 kg，以2 m/s的速度向左運(yùn)動.兩物塊碰撞后粘在一起共同運(yùn)動.若規(guī)定向右為正方向，則碰撞前B物塊的動量為_ kgm/s，碰撞后共同速度為_ m/s.考題四動量和能量的綜合應(yīng)用圖8解析碰撞過程中，A、B組成的系統(tǒng)內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，規(guī)定向右為正，碰撞前B的動量pBmBvB1(2)kgm/s2 kgm/s.答案22解析設(shè)碰撞后碳核的速度為vx，根據(jù)動量守恒定律可知：15.如圖9所示，A和B兩小車靜止在光滑的水平面上，質(zhì)量分別為m1、m2，A車上有一質(zhì)量為m0的人，以速度v0向右跳上B車，并與B車相對靜止.求：圖9(1)人跳離A車后，A車的速度

18、大小和方向；(2)人跳上B車后，A、B兩車的速度大小之比.對于碰撞、反沖類問題，應(yīng)用動量守恒定律求解.其中要注意：應(yīng)用動量定理、動能定理、動量守恒定律等規(guī)律解題時，物體的位移和速度都要相對于同一個參考系.一般都統(tǒng)一以地面為參考系.規(guī)律小結(jié)1.(2015廣東理綜18)科學(xué)家使用核反應(yīng)獲取氚，再利用氘和氚的核反應(yīng)獲得能量，核反應(yīng)方程分別為： 下列表述正確的有()A.X是中子B.Y的質(zhì)子數(shù)是3，中子數(shù)是6C.兩個核反應(yīng)都沒有質(zhì)量虧損D.氘和氚的核反應(yīng)是核聚變反應(yīng)專題綜合練兩核反應(yīng)均有能量釋放，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，兩核反應(yīng)都有質(zhì)量虧損，C錯誤；由聚變反應(yīng)概念知，D正確.答案AD2.用綠光照射一光電管

19、，能產(chǎn)生光電效應(yīng).現(xiàn)在用如圖10所示的電路測遏止電壓，則()圖10A.改用紅光照射，遏止電壓會增大B.改用紫光照射，遏止電壓會增大C.延長綠光照射時間，遏止電壓會增大D.增加綠光照射強(qiáng)度，遏止電壓不變答案BD3.(1)下列說法正確的是_.A.放射性元素的半衰期隨溫度升高而減小B.光和電子都具有波粒二象性C.粒子散射實驗可以估算出原子核的數(shù)量級為1010 mD.原子核的結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定解析放射性元素的半衰期只與原子核的結(jié)構(gòu)有關(guān)，與物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，所以A錯誤；光和電子都具有波粒二象性，所以B正確；粒子散射實驗可以估算出原子核的數(shù)量級為1015 m，所以C錯誤；原子核的比結(jié)合能越大，原子

20、核越穩(wěn)定，所以D錯誤.答案B(2)如圖11所示，一枚火箭搭載著衛(wèi)星以速率v0進(jìn)入太空預(yù)定位置，由控制系統(tǒng)使箭體與衛(wèi)星分離.已知前部分的衛(wèi)星質(zhì)量為m1，后部分的箭體質(zhì)量為m2，分離后箭體以速率v2沿火箭原方向飛行，若忽略空氣阻力及分離前后系統(tǒng)質(zhì)量的變化，則分離后衛(wèi)星的速率v1是多大？圖11解析由質(zhì)能方程：E4EHe4EH23.84 MeV.答案23.84 MeV5.某金屬的截止頻率恰好等于氫原子量子數(shù)n4能級躍遷到n 2 能 級 所 發(fā) 出 光 的 頻 率 . 氫 原 子 輻 射 光 子 后 能 量_(選填“增大”、“不變”或“減小”).現(xiàn)用氫原子由n2能級躍遷到n1能級所發(fā)出的光照射該金屬，則

21、逸出光電子的最大初動能是_(已知?dú)湓觧1、2、4能級的能量值分別為E1、E2、E4).解析氫原子輻射光子后，一部分能量隨光子而輻射，剩余氫原子能量減小.設(shè)該金屬的截止頻率為0，則有h0E4E2，即逸出功W0h0E4E2；氫原子由n2能級躍遷到n1能級所發(fā)出的光子能量為E2E1，那么光電子最大初動能為(E2E1)W02E2E1E4.答案減小2E2E1E46.(1)下列說法正確的是()A.盧瑟福通過對粒子散射實驗現(xiàn)象的分析，發(fā)現(xiàn)了原子是可以再分的B.射線與射線一樣都是電磁波，但穿透本領(lǐng)遠(yuǎn)比射線弱C.原子核的結(jié)合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量D.裂變時釋放能量是因為發(fā)生了質(zhì)量虧損解析盧

22、瑟福通過對粒子散射實驗現(xiàn)象的分析，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，故A錯誤；射線的本質(zhì)是電子流，射線是電磁波，故B錯誤；根據(jù)分散的核子組成原子核時放出的能量叫做原子核結(jié)合能，所以原子核的結(jié)合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量，故C正確；根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可知，裂變時釋放能量是因為發(fā)生了質(zhì)量虧損，故D正確；答案CD(2)如圖12所示為氫原子的能級結(jié)構(gòu)示意圖，一群氫原子處于n3的激發(fā)態(tài)，在向較低能級躍遷的過程中向外輻射出光子，輻射出的光子中最長波長為_(已知普朗克常量為h，光速為c)；用這些光子照射逸出功為W0的金屬鈉，金屬鈉表面所發(fā)出的光電子的最大初動能是_.圖12用這些光子照射逸出功為W0

23、的金屬鈉，從n3躍遷到n1輻射的光子能量最大，發(fā)生光電效應(yīng)時，產(chǎn)生的光電子最大初動能最大，根據(jù)光電效應(yīng)方程得，EkmhW0E3E1W0.(3)氚(1H)是最簡單的放射性原子核，夜光手表即是利用氚核衰變產(chǎn)生的射線激發(fā)熒光物質(zhì)發(fā)光.氚核發(fā)生衰變過程中除了產(chǎn)生粒子和新核外，還會放出不帶電且?guī)缀鯖]有靜止質(zhì)量的反中微子e.在某次實驗中測得一靜止的氚核發(fā)生衰變后，產(chǎn)生的反中微子和粒子的運(yùn)動方向在一直線上，設(shè)反中微子的動量為p1，粒子的動量為p2.求：3氚核發(fā)生衰變的衰變方程；產(chǎn)生新核的動量.解析衰變過程中動量守恒，0p1p2p所以新核的動量大小為pp1p2答案p1p27.(1)PET(正電子發(fā)射型計算機(jī)斷層顯像)的基本原理是：將放射性同位素 注入人體，參與人體的代謝過程. 在人體內(nèi)衰變放出正電子，與人體內(nèi)負(fù)電子相遇而湮滅轉(zhuǎn)化為一對光子，被探測器探測到，經(jīng)計算機(jī)處理后產(chǎn)生清晰的圖象.根據(jù)PET原理，下列說法正確的是_.C.一對正負(fù)電子湮滅后也可能只生成一個