第17讲动量守恒定律原子结构和原子核

第17讲动量守恒定律原子结构和原子核1．(2012·福建卷，29)(本题共有两小题，每小题6分，共12分．每小题只有一个选项符合题意) (1)关于近代物理，下列说法正确的是________．(填选项前的字母) A．α射线是高速运动的氦原子

C．从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的

频率成正比

D．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢

原子光谱的特征 (2)如图7－17－1所示，质量为M的

小船在静止水面上以速率v0向右匀

速行驶，一质量为m的救生员站在船图7－17－1

尾，相对小船静止．若救生员以相对水面速率v水平向左跃入水中，则救生员跃出后小船的速率为________．(填选项前的字母)

解析

(1)α射线是氦核流，A错误.n表示的是中子，B错误．由光电效应方程Ekm＝hν－W知Ekm与ν成线性关系，C错误．玻尔的量子化原子模型的实验基础一是原子的稳定性，二是原子光谱的分立特征，故D正确．

答案

(1)D

(2)C2．(2013·福建卷，30)(本题共有两小题，每小题6分，共12分．每小题只有一个选项符合题意) (1)在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是__________．(填选图下方的字母) (2)将静置在地面上，质量为M(含燃料)的火箭模型点火升空，在极短时间内以相对地面的速度v0竖直向下喷出质量为m的炽热气体．忽略喷气过程重力和空气阻力的影响，则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是________．(填选项前的字母)

答案

(1)C

(2)D3．(2014·福建卷，30)(本题共有两小题，每小题6分，共12分．每小题只有一个选项符合题意) (1)如图7－17－2，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是________．(填选项前的字母)

图7－17－2 A．①表示γ射线，③表示α射线 B．②表示β射线，③表示α射线 C．④表示α射线，⑤表示γ射线 D．⑤表示β射线，⑥表示α射线 (2)一枚火箭搭载着卫星以速率v0进入太空预定位置，由控制系统使箭体与卫星分离．已知前部分的卫星质量为m1，后部分的箭体质量为m2，分离后箭体以速率v2沿火箭原方向飞行，若忽略空气阻力及分离前后系统质量的变化，则分离后卫星的速率v1为________．(填选项前的字母)

图7－17－3

解析

(1)由于在三种射线中α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电．根据三种射线在电场和磁场中的受力方向可判断C项正确，A、B、D均错． (2)根据分离前后系统动量守恒定律可得： (m1＋m2)v0＝m1v1＋m2v2

答案

(1)C

(2)D

从近三年福建高考来看，本专题考查的题型及知识内容都比较稳定．从题型看，试题由两道选择题组成，从知识内容上看，主要考查：玻尔理论、光电效应、核反应及核能，均与动量守恒相组合的题目．知识热点

(1)玻尔理论的三个要点． (2)光电效应方程． (3)核反应方程及核反应类型． (4)质量亏损及核能． (5)动量守恒定律的理解及应用．命题趋势 (1)以碰撞为模型对动量守恒定律进行考查． (2)结合经典物理理论和最新科技成果对原子结构和原子核这部分内容进行考查.热点一有关原子核的知识与动量守恒定律的组合1．(本题共有两小题，每小题只有一个选项符合题意) (1)如图7－17－4所示为查德威克利用钋衰变放出的α射线轰击铍(Be)发现中子的实验．下列说法中正确的是________．(填选项前的字母)

图7－17－4 A．放射性元素钋发生衰变放出粒子1是氦原子 B．该实验的核反应方程为

C．图中穿透力很强的射线是中子流 D．图中射线从石蜡中打出的粒子2是中子 (2)质量为2kg的小车以2m/s的速度沿光滑的水平面向右运动，若将质量为0.5kg的砂袋以3m/s的水平速度迎面扔上小车，则砂袋与小车一起运动的速度的大小和方向是________．(填选项前的字母) A．1.0m/s，向右

B．1.0m/s，向左 C．2.2m/s，向右

D．2.2m/s，向左

答案

(1)C

(2)A2．(2014·福建普通高中质检)(本题共有两小题，每小题只有一个选项符合题意) (1)关于天然放射现象，下列说法正确的是________．(填选项前的字母) A．α射线是由氦原子核衰变产生 B．β射线是由原子电离产生 C．γ射线是伴随着α或β衰变产生 D．加热可以改变放射性元素的半衰期 (2)一质量为M的宇航员(包含装备)，在与飞船有一定距离处相对飞船静止．宇航员要返回飞船必须将所携带的贮氧气筒向后喷气，同时又必须保留一部分氧气供途中呼吸用．宇航员安全返回飞船所需速率为v1(相对飞船)，瞬间喷出氧气的质量为m，则喷出氧气的速率(相对飞船)为________．(填选项前的字母)

解析

(1)α射线是放射性元素的原子核内两个质子、两个中子结合在一起释放出来的，A错误．β射线是原子核内一个中子转变为一个质子时产生的，B错误．γ射线是由于在α衰变或β衰变后产生的新核具有多余的能量，又以γ射线的形式释放出来，故C正确．半衰期是描述原子核性质的物理量，只与原子核有关，与放射性元素的原子无规则热运动情况无关，D错误． (2)由动量守恒有0＝(M－m)v1－mv，故知B正确．

答案

(1)C

(2)B1．玻尔理论的基本内容3．用图像表示光电效应方程

①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标ν0.

②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值

W＝E.

③普朗克常量：图线的斜率k＝h.热点二氢原子能级、光电效应与动量守恒定律的综合3．(2014·漳州市高三质检)(本题共有两小题，每小题只有一项符合题意) (1)如图7－17－5所示，氢原子从第三能

级跃迁到第二能级时，辐射的光子照射

到某种金属，刚好发生光电效应，现在

大量的氢原子处于n＝4的激发态，在向

低能级跃迁时所辐射的各种能量的光子

图7－17－5

中，可使这种金属产生光电效应的有________．(填选项前的字母) A．3种

B．4种

C．5种

D．6 (2)在光滑的水平面上有a，b两球，其

质量分别是ma，mb，t1时刻两球发生

正碰．两球碰撞前后的v－t图像如图

7－17－6所示．下列关系正确的是

________．(填选项前的字母) 图7－17－6 A．ma＝3mb B．3ma＝mb C．ma＝2mb D．2ma＝mb

解析

(1)刚好发生光电效应有逸出功W0＝ΔE＝E3－E2＝1.89ev，由高能级到低能级跃迁的光子能量大于逸出功的有4－1、4－2、3－1、3－1、2－1的五种光子，C正确．(2)ab两球的动量守恒方程有：ma2v0＝－mav0＋mbv0解得：3ma＝mb，B正确．

答案

(1)C

(2)B4．(本题共有两个小题，每小题只有一个选项符合题意) (1)图7－17－7为氢原子的能级示意图，

一群氢原子处于n＝3的激发态，在向

较低能级跃迁的过程中向外发出光子，

用这些光照射逸出功为2.49eV的金属

钠，下列说法正确的是 (

)．图7－17－7 A．这群氢原子能发出三种频率不同的光，其中从n＝3 跃迁到n＝2所发出的光波长最短 B．这群氢原子能发出两种频率不同的光，其中从n＝3 跃迁到n＝1所发出的光频率最高 C．金属钠表面所产生的光电子的初动能最大值为11.11eV D．金属钠表面所产生的光电子的初动能最大值为9.60eV (2)在光滑的水平面上，质量为m1的小球A以速率v0向右运动．在小球A的前方O处有一质量为m2的小球B处于静止状态，如图7－17－8所示．小球A与小球B发生正碰后小球A与小球B均向右运动．小球B被在Q点处的墙壁弹回后与小球A在P点相遇，PQ＝1.5PO.假设小球间的碰撞及小球与墙壁之间的碰撞都是弹性碰撞．A、B两小球的质量之比为________．(填选项前的字母)

图7－17－8 A．2B．3C．4D．5

解析

(1)这群原子能发出三种不同频率的光，其中从n＝3跃迁到n＝1所发出的光频率最高． E3→1＝E3－E1＝12.09eV， Ekm＝E3→1－W＝9.60eV

故选项D正确． (2)从两小球碰撞后到它们再次相遇，小球A和小球B的速度大小保持不变，设两小球通过的路程分别为s1＝OP、s2＝4OP.

答案

(1)D

(2)A5．(本题共有两小题，每小题只有一个选项符合题意) (1)如图7－17－9所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标4.27，与纵轴交点坐标0.5)．由图可知________．(填选项前的字母)

图7－17－9 A．该金属的截止频率为4.27×1014Hz B．该金属的截止频率为5.5×1014Hz C．该图线的斜率的倒数表示普朗克常量 D．该金属的逸出功为0.5eV (2)如图7－17－10所示，甲、乙两船的总质量(包括船、人和货物)分别为10m、12m，两船沿同一直线同一方向运动，速度分别为2v0、v0.为避免两船相撞．乙船上的人将一质量为m的货物沿水平方向抛向甲船，甲船上的人将货物接住，抛出货物的最小速度为(不计水的阻力)________．(填选项前的字母)

图7－17－10 A．v0B．2v0C．4v0D．6v0

解析

(1)图线在横轴上的截距为截止频率，A正确、B错误；由光电效应方程Ek＝hν－W0，

可知图线的斜率为普朗