（江苏选考）2023版高考物理二轮复习第一部分专题六选考模块专题跟踪检测（二十六）动量光电效应原子结构与原子核

PAGEPAGE1专题跟踪检测〔二十六〕动量光电效应原子结构与原子核一、选择题1．(2022·江苏三模)以下说法正确的选项是()A．光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性B．光电效应实验中，改用强光可以增大逸出光电子的最大初动能C．在一定的光照条件下，增大所加正向电压的值，一定可以增大饱和光电流D．实验时，假设用光照射金属不能发生光电效应时，可以改用频率更高的光解析：选AD为解释光电效应现象爱因斯坦提出了光子说，说明光具有粒子性；康普顿效应说明光子不仅具有能量而且具有动量，深入地揭示了光的粒子性，故A正确；根据光电效应方程Ek＝hν－W可知，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，还与金属的逸出功有关，与入射光的强度无关，故B错误；饱和光电流与入射光的强度有关，在一定的光照条件下，增大所加正向电压的值，不一定能增大饱和光电流，故C错误；发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，故D正确。2．(2022·盐城三模)氡222经过α衰变变成钋218，t＝0时氡的质量为m0，任意时刻氡的质量为m，以下四幅图中正确的选项是()解析：选B每经过一个半衰期，氡有一半质量发生衰变，那么剩余质量m＝m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))n＝m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(t,τ)，解得eq\f(m,m0)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(t,τ)，τ为半衰期，可知eq\f(m,m0)与t成指数函数关系，故B正确，A、C、D错误。3．(2022·湖南三模)有关以下四幅图的说法正确的选项是()A．甲图中，光滑水平面上，球m1以速度v碰撞静止球m2，假设两球质量相等，碰后m2的速度一定为vB．乙图中，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大C．丙图中，射线a由β粒子组成，射线b为γ射线，射线c由α粒子组成D．丁图中，链式反响属于重核裂变解析：选BD甲图中，光滑水平面上，两球碰撞过程动量守恒，碰撞过程机械能不增加，如果两球质量相等，那么碰撞后m2的速度不大于v，但不是一定等于v，故A错误；乙图中，光的颜色保持不变的情况下，光照越强，饱和光电流越大，故B正确；丙图中，由左手定那么可知，a带正电，那么射线a由α粒子组成，b不带电，射线b是γ射线，c带负电，那么射线c由电子组成，故C错误；丁图中，链式反响属于重核裂变，故D正确。4．(2022·泰州一模)以下情况中系统动量守恒的是()A．小车停在光滑水平面上，人在车上走动时，人与车组成的系统B．子弹水平射入放在光滑水平面上的木块中，子弹与木块组成的系统C．子弹射入紧靠墙角的木块中，子弹与木块组成的系统D．气球下用轻绳吊一重物一起加速上升时，轻绳突然断开后的一小段时间内，气球与重物组成的系统解析：选AB小车停在光滑水平面上，人在车上走动时，人与车组成的系统所受合外力为零，系统动量守恒，故A正确；子弹射入放在光滑水平面上的木块中，子弹与木块组成的系统所受合外力为零，系统动量守恒，故B正确；子弹射入紧靠墙角的木块中，子弹与木块组成的系统受墙角的作用力，所受合外力不为零，系统动量不守恒，故C错误；气球下用轻绳吊一重物一起加速上升时，轻绳突然断开后的一小段时间内，气球与重物组成的系统所受合外力不为零，系统动量不守恒，故D错误。5．(2022·徐州二模)2022年1月，我国“墨子号〞量子科学实验卫星正式进入应用研究。在量子理论中，有共同来源的两个微观粒子，不管它们相距多远，它们总是相关的，一个粒子状态的变化会立即影响到另一个粒子，这就是所谓的量子纠缠。关于量子理论，以下说法中正确的有()A．玻尔氢原子理论，第一次提出了能量量子化的观念B．爱因斯坦研究光电效应提出光子说，光子说属于量子理论的范畴C．量子理论中，实物粒子具有波粒二象性D．微观粒子在受力状况和初速度确定的前提下，可以确定它此后的运动状态和位置解析：选BC普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论，故A错误；爱因斯坦为了解释光电效应的规律，提出了光子说，光子说属于量子理论的范畴，故B正确；在量子理论中，实物粒子具有波粒二象性，故C正确；根据测不准原理可知，微观粒子在受力状况和初速度确定的前提下，并不能同时确定它此后的运动状态和位置，故D错误。二、非选择题6.(2022·徐州模拟)如下图的光电管实验中，当用波长为3.0×10－7m的光照射在阴极K上时，电流表有示数。调节滑动变阻器，当电压表读数为3.0V时，电流表读数恰好为零；改用波长为1.5×10－7m的光照射在阴极K上时，调节滑动变阻器，当电压表读数为7.1V时，电流表读数也恰好为零。由此可得普朗克常量为________J·s，该阴极的逸出功为________J。(电子电量为1.6×10－19C，光速c解析：设阴极K的逸出功为W，由光电效应方程可得光电子最大初动能：Ek＝hν－W，由题意知，当光电流恰好为零时有：Ek＝eU，又c＝λν，由以上三式可得：eU＝heq\f(c,λ)－W；当入射光波长为3.0×10－7m时，可得：3.0×1.6×10－19J＝heq\f(1.5×108,3.0×10－7)－W；当入射光波长为1.5×10－7m时，可得：7.1×1.6×10－19J＝heq\f(3×108,1.5×10－7)－W；联立可得：h≈6.6×10－34J·s，W＝1.8×10－19J。答案：6.6×10－341.8×10－197．(2022·江苏四模)有一种衰变是原子核俘获一个核外K层电子，使核中一个质子转变成一个中子的过程，简称K俘获。在K俘获过程中，有能量放出。在K俘获过程中，原子总质量________；原子序数________(均选填“增加〞、“减小〞或“不变〞)。解析：原子核内没有电子，K俘获是核中一个质子与电子结合转变成一个中子的过程，由于质子数减少一个，所以原子序数减小1；根据爱因斯坦的质能方程E＝mc2知，伴随能量的释放，K俘获过程有质量亏损，原子总质量减小。答案：减小减小8．(2022·南京三模)太阳内部不断进行着各种核聚变反响，一个氘核和一个氚核结合成一个氦核是其中一种，请写出其核反响方程____________________；如果氘核的比结合能为E1，氚核的比结合能为E2，氦核的比结合能为E3，那么上述反响释放的能量可表示为____________。解析：根据电荷数守恒、质量数守恒，知核反响方程为eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n，氘核的比结合能为E1，氚核的比结合能为E2，氦核的比结合能为E3，根据比结合能等于结合能与核子数的比值，可得该核反响中释放的核能ΔE＝4E3－2E1－3E2。答案：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n4E3－2E1－3E29.(2022·江苏二模)汞原子的能级图如下图，现让光子能量为E的一束光照射到大量处于基态的汞原子上，汞原子能辐射出3种不同频率的光，那么入射光光子的能量为________eV，辐射光的最大波长为_______m。(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3×108m解析：根据Ceq\o\al(2,n)＝3知，n＝3，那么入射光光子的能量ΔE＝(－2.7＋10.4)eV＝7.7eV。由n＝3跃迁到n＝2能级时辐射的光子能量最小，波长最长，有：E3－E2＝heq\f(c,λ)，代入数据有(－2.7＋5.5)×1.6×10－19＝6.63×10－34×eq\f(3×108,λ)，解得λ≈4.4×10－7m。答案：7.74.4×10－710.(2022·徐州模拟)如下图，光滑的水平面上，小球A以速率v0撞向正前方的静止小球B，碰后两球沿同一方向运动，且小球B的速率是小球A的4倍，小球A、B的质量分别为2m、m。(1)求碰撞后A的速率；(2)通过计算判断该碰撞是否为弹性碰撞。解析：(1)设向右为正方向，以A、B为系统，由动量守恒定律得：2mv0＝2mvA＋mvB且vB＝4vA解得：vA＝eq\f(1,3)v0。(2)碰撞前，系统的总动能为：Ek＝eq\f(1,2)×2mveq\o\al(2,0)＝mveq\o\al(2,0)碰撞后，系统的总动能为：Ek′＝eq\f(1,2)×2mveq\o\al(2,A)＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)＝mveq\o\al(2,0)，那么Ek＝Ek′，所以该碰撞是弹性碰撞。答案：(1)eq\f(1,3)v0(2)见解析11．(2022·江苏四模)人类第一次利用加速器加速粒子引发的核反响是：eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(7,3)Li→(eq\o\al(8,4)Be)→2eq\o\al(4,2)He＋8.03MeV(1)设加速后质子以速度v0撞击静止的锂核，形成不稳定的复合核(eq\o\al(8,4)Be)，求形成的复合核速度v；(2)复合核最终转变为两个α粒子，并放出γ光子，求γ光子的动量大小(保存两位有效数字，真空中光速c＝3×108解析：(1)设质子质量为m，那么复合核质量为8mmv0＝8mv解得v＝eq\f(1,8)v0。(2)光子动量大小为p＝eq\f(h,λ)＝eq\f(hν,λν)＝eq\f(E,c)由题知E＝8.03MeV解得：p≈4.3×10－21kg答案：(1)eq\f(1,8)v0(2)4.3×10－21kg·m/s12．(2022·南京二模)一个静止的氮核eq\o\al(14,7)N俘获一个速度为1.1×107m/s的氦核变成B、C两个新核，设B的速度方向与氦核速度方向相同，速度大小为4×106m/s，B的质量数是C的17倍，B、C(1)写出核反响方程；(2)估算C核的速度大小。解析：(1)根据电荷数守恒、质量数守恒得，B、C电荷数之和为9，因为B、C两原子核的电荷数之比为8∶1，那么C的电荷数为1；B、C质量数之和为18，因为B的质量数是C的17倍，那么B的质量数为17，C的质量数为1，所以C为质子；故核反响方程为：eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H。(2)设氦核的速度方向为正方向，根据动量守恒得，mαvα＝mBvB＋mCvC解得vC＝－2.4×107m/s，C核的速度大小为2.4×答案：(1)eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)8O＋eq\o\al(1,1)H(2)2.4×107m/s13．(2022·宿迁三模)一静止的铀核eq\o\al(238,92)U发生α衰变后变为钍核Th，放出的α粒子的速度为0.1c(c是光在真空中的速度)，不考虑相对论效应。(1)试写出该衰变的核反响方程；(2)求钍核的速度大小。解析：(1)由质量数与电荷数守恒得核反响方程：eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He。(2)设α粒子的质量为m，钍核的质量为M，反冲速度为v，由动量守恒定律0＝m×0.1c－其中eq\f(m,M)＝eq\f(4,234)，解得：v＝eq\f(1,585)c。答案：(1)eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He(2)eq\f(1,585)c14．用质子轰击锂核(eq\o\al(7,3)Li)生成两个α粒子。质子质量为mp＝1.0078u，锂核质量为mLi＝7.0160u，α粒子质量为mα＝4.0026u，质子的初动能是Ek＝0.6MeV(1u相当于931.5MeV的能量)。(1)写出核反响方程；(2)求出核反响前后发生的质量亏损及核反响过程中释放的能量ΔE；(3)假设核反响释放的能量全部用来增加两个α粒子的动能，那么核反响后两个α粒子具有总能量是多少。解析：(1)根据质量数与电荷数守恒，由题意可知核反响方程为：eq\o\al(7,3)Li＋eq\o\al(1,1)H→2eq