（江苏选考）物理第一部分六选考模块跟踪检测（二十六）动量光电效应原子结构与原子核

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精PAGE1学必求其心得，业必贵于专精PAGE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．（2017·江苏三模)下列说法正确的是（）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，若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；康普顿效应表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．(2017·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，下列四幅图中正确的是（）解析:选B每经过一个半衰期，氡有一半质量发生衰变，则剩余质量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．(2017·湖南三模)有关下列四幅图的说法正确的是（)A．甲图中，光滑水平面上，球m1以速度v碰撞静止球m2，若两球质量相等，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，链式反应属于重核裂变解析：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，则碰撞后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，由左手定则可知，a带正电，则射线a由α粒子组成，b不带电，射线b是γ射线，c带负电，则射线c由电子组成,故C错误；丁图中，链式反应属于重核裂变，故D正确。4．（2017·泰州一模)下列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．（2017·徐州二模)2017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,不论它们相距多远，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,下列说法中正确的有（）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.（2017·徐州模拟）如图所示的光电管实验中，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。（已知电子电量为1.6×10－19C,光速c为3×108m/s，结果均保留两位有效数字)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．（2017·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．(2017·南京三模）太阳内部不断进行着各种核聚变反应,一个氘核和一个氚核结合成一个氦核是其中一种，请写出其核反应方程____________________;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，则上述反应释放的能量可表示为____________。解析:根据电荷数守恒、质量数守恒,知核反应方程为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,可得该核反应中释放的核能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.(2017·江苏二模）汞原子的能级图如图所示，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/s,计算结果保留两位有效数字)解析：根据Ceq\o\al（2，n）＝3知，n＝3,则入射光光子的能量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。(2017·徐州模拟)如图所示，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，已知小球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），则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．（2017·江苏四模）人类第一次利用加速器加速粒子引发的核反应是：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(保留两位有效数字，真空中光速c＝3×108m/s）。解析：（1）设质子质量为m，则复合核质量为8m，取碰撞前质子的速度方向为正方向，由动量守恒定律得mv0＝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·m/s。答案:(1)eq\f(1,8)v0（2）4.3×10－21kg·m/s12．(2017·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两原子核的电荷数之比为8∶1。（1)写出核反应方程;(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，则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，则B的质量数为17，C的质量数为1，所以C为质子；故核反应方程为：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2.4×107m/s.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．(2017·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应方程；(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应方程：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－Mv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。已知质子质量为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）写出核反应方程；（2）求出核反应前后发生的质量亏损及核反应过程中释放的能量ΔE；（3)若核反应释放的能量全部用来增加两个α粒子的动能，则核反应后两个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，由题意可知核反应方程为:eq\o\al（7，3)Li＋eq\o\al（1,1）H→2eq\o\al（4,2)He。(2)核反应前后发生的质量亏损为：Δm＝mLi＋mp－2mα＝（7。0160＋1。0078－2×4。0026)u＝0.0