江蘇省2018版高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題十二 選考部分教學(xué)案 選修3-5
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1、 專題十二 選修3-5 考情分析 2015 2016 2017 選修3-5 T12C(1):光的波粒二象性 T12C(2):衰變方程 T12C(3):結(jié)合能與質(zhì)量虧損 T12C(1):衰變方程 T12C(2):光子的動量及動量改變量 T12C(3):光子的能量、光電效應(yīng)方程 T12C(1):比結(jié)合能曲線 T12C(2):動量、德布羅意波 T12C(3):動量守恒定律 命題解讀 本專題13個考點(diǎn),皆為Ⅰ要求。從三年命題情況看,命題特點(diǎn)為: (1)注重基礎(chǔ)。如2013年的“德布羅意波長”、2014年的“光電效應(yīng)”、2015年的“波粒二象性”、2016年的“核
2、反應(yīng)方程”、2017年的“比結(jié)合能”等較好的考查了學(xué)生的理解能力。 (2)強(qiáng)調(diào)綜合。如2016年的“光電效應(yīng)”計(jì)算、“動量守恒定律與原子核衰變”綜合、2017年的“動量與德布羅意波”綜合等。 整體難度中等,命題指數(shù)★★★★★,復(fù)習(xí)目標(biāo)是達(dá)B必會。 1.(2016·江蘇高考)(1)貝克勒爾在120年前首先發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象,如今原子核的放射性在眾多領(lǐng)域中有著廣泛應(yīng)用。下列屬于放射性衰變的是( ) A.C→N+e B.U+n→I+Y+2n C.H+H→He+n D.He+Al→P+n (2)已知光速為c,普朗克常數(shù)為h,則頻率為ν的光子的動量為________,用該頻率的光垂直
3、照射平面鏡,光被鏡面全部垂直反射回去,則光子在反射前后動量改變量的大小為________。 (3)幾種金屬的逸出功W0見下表: 金屬 鎢 鈣 鈉 鉀 銣 W0(10-19 J) 7.26 5.12 3.66 3.60 3.41 用一束可見光照射上述金屬的表面,請通過計(jì)算說明哪些能發(fā)生光電效應(yīng)。已知該可見光的波長的范圍為4.010-7~7.610-7 m,普朗克常數(shù)h=6.6310-34 J·s。 解析 (1)A屬于β衰變,B屬于裂變,C屬于聚變,D屬于原子核的人工轉(zhuǎn)變,故選A項(xiàng)。 (2)光子的動量p=mc=c= 選光被鏡面反射回去的方向?yàn)檎较?,則p=- p
4、′=, 動量的變化量Δp=p′-p=。 (3)光子的能量E= 取λ=4.010-7 m,則E≈5.010-19 J 根據(jù)E>W0判斷鈉、鉀、銣能發(fā)生光電效應(yīng)。 答案 (1)A (2) (3)鈉、鉀、銣 2.(2017·江蘇高考)原子核的比結(jié)合能曲線如圖1所示。根據(jù)該曲線,下列判斷正確的有________。 圖1 A.He核的結(jié)合能約為14 MeV B.He核比Li核更穩(wěn)定 C.兩個H核結(jié)合成He核時釋放能量 D.92U核中核子的平均結(jié)合能比Kr核中的大 (2)質(zhì)子(H)和α粒子(He)被加速到相同動能時,質(zhì)子的動量________(選填“大于”“小于”或“等于”)
5、α粒子的動量,質(zhì)子和α粒子的德布羅意波波長之比為________。 (3)甲、乙兩運(yùn)動員在做花樣滑冰表演,沿同一直線相向運(yùn)動,速度大小都是1 m/s。甲、乙相遇時用力推對方,此后都沿各自原方向的反方向運(yùn)動,速度大小分別為1 m/s和2 m/s。求甲、乙兩運(yùn)動員的質(zhì)量之比。 解析 (1)由圖象可知He核的結(jié)合能約為28 MeV,A項(xiàng)錯誤;He核比Li核的比結(jié)合能大,故He核比Li核穩(wěn)定,B項(xiàng)正確;兩個H核結(jié)合成He核時比結(jié)合能增大,釋放能量,C項(xiàng)正確;U的平均結(jié)合能比Kr核中的小,D項(xiàng)錯誤。 (2)由動量與動能的關(guān)系p=和EkH=Ekα,知pH<pα,且pα=2pH。由λ=知,λH∶λα=
6、pα∶pH=2∶1。 (3)動量守恒m1v1-m2v2=m2v2′-m1v1′ 解得= 代入數(shù)據(jù)得= 答案 (1)BC (2)小于 2∶1 (3)3∶2 1.動量守恒定律 (1)條件:系統(tǒng)不受外力或系統(tǒng)所受外力的矢量和為零。 (2)表達(dá)式:m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′。 2.玻爾理論的基本內(nèi)容 能級假設(shè):氫原子En=,n為量子數(shù) 躍遷假設(shè):hν=E末-E初 軌道量子化假設(shè):氫原子rn=n2r1,n為量子數(shù) 3.解決氫原子能級躍遷問題的技巧 (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
7、等于某一能級能量的絕對值。 (3)一群原子和一個原子不同,它們的核外電子向基態(tài)躍遷時發(fā)射光子的種類N=C=。 4.愛因斯坦光電效應(yīng)方程及圖象表示 (1)Ek=hν-W0 (2)用圖象表示光電效應(yīng)方程 ①極限頻率:圖線與ν軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)ν0 ②逸出功:圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的絕對值W0=E ③普朗克常量:圖線的斜率k=h 5.光的波粒二象性 (1)光既有波動性,又有粒子性,無法只用其中的一種性質(zhì)去說明光的一切行為,只能認(rèn)為光具有波粒二象性。 (2)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象說明了光的波動性。黑體輻射、光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)說明了光的粒子性,光的波長越長,頻率越小,波動性越顯
8、著;光的波長越短,頻率越大,粒子性越顯著。少量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出粒子性(一份一份的),大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出波動性。 6.天然放射現(xiàn)象及核反應(yīng)方程 7.黑體輻射規(guī)律:輻射強(qiáng)度與溫度有關(guān),與波長有關(guān)。 (1)隨溫度升高,輻射強(qiáng)度的峰值向波長較短的方向移動,故室溫時電磁波的波長較長;高溫時電磁波的波長較短。 (2)溫度一定時,輻射強(qiáng)度隨波長增大而先增大后減小。 (3)對應(yīng)同一波長,溫度越高輻射強(qiáng)度越大。 8.核能的計(jì)算 (1)ΔE=Δmc2,其中Δm為核反應(yīng)方程中的質(zhì)量虧損。 (2)ΔE=Δm931.5 MeV,其中質(zhì)量虧損Δm以原子質(zhì)量單位u為單位。 1.(
9、2017·江蘇泰州中學(xué)模擬)(1)下列說法正確的是( ) A.普朗克通過研究黑體輻射提出能量子的概念,成為量子力學(xué)的奠基人之一 B.玻爾原子理論第一次將量子觀念引入原子領(lǐng)域,提出了定態(tài)和躍遷的概念,成功地解釋了各種原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 C.一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng),可能是因?yàn)檫@束光的光強(qiáng)太小 D.德布羅意在愛因斯坦光子說的基礎(chǔ)上提出物質(zhì)波的猜想,而電子的衍射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了他的猜想 (2)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)較精準(zhǔn)地測量到的雙β衰變事例是在1987年公布的,在進(jìn)行了7 960小時的實(shí)驗(yàn)中,以68%的置信度認(rèn)出Se發(fā)生的36個雙β衰變事例,已知靜止的Se發(fā)生雙β衰變時,將釋放出兩個電子和
10、兩個中微子(中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都為零),同時轉(zhuǎn)變成一個新核X,則X核的中子數(shù)為________;若衰變過程釋放的核能是E,真空中的光速為c,則衰變過程的質(zhì)量虧損是________。 (3)質(zhì)量為m的小球A在光滑水平面上以速度v0與質(zhì)量為2m的靜止小球B發(fā)生正碰后以v0的速率反彈,試通過計(jì)算判斷發(fā)生的是不是彈性碰撞。 解析 (1)普朗克通過研究黑體輻射提出能量子的概念,成為量子力學(xué)的奠基人之一,A項(xiàng)正確;玻爾原子理論第一次將量子觀念引入原子領(lǐng)域,提出了定態(tài)和躍遷的概念,成功地解釋了氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,B項(xiàng)錯誤;一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng),是因?yàn)檫@束光的頻率太小,故C項(xiàng)錯誤;
11、德布羅意在愛因斯坦光子說的基礎(chǔ)上提出物質(zhì)波的猜想,而電子的衍射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了他的猜想,D項(xiàng)正確。 (2)靜止的Se發(fā)生雙β衰變時,將釋放出兩個電子和兩個中微子(中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都為零),同時轉(zhuǎn)變成一個新核X,根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒,知X核的電荷數(shù)為36,質(zhì)量數(shù)為82,質(zhì)量數(shù)等于電荷數(shù)與中子數(shù)之和,則中子數(shù)為46,根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程得E=Δmc2,解得質(zhì)量虧損Δm=。 (3)以兩球組成的系統(tǒng)為研究對象,取碰撞前A球的速度方向?yàn)檎较颉? 由動量守恒定律得mv0=m+2mvB, 則vB=v0 碰后總動能 E=m+·2m=mv, 故為彈性碰撞。 答案 (1)AD (2)46
12、(3)彈性碰撞 2.(2015·江蘇高考)(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(shí)驗(yàn)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 (2)核電站利用原子核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)放出的巨大能量進(jìn)行發(fā)電,U是核電站常用的核燃料。U受一個中子轟擊后裂變成Ba和Kr兩部分,并產(chǎn)生________個中子。要使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生,裂變物質(zhì)的體積要________(選填“大于”或“小于”)它的臨界體積。 (3)取質(zhì)子的質(zhì)量mp=1.672 610-27 kg,
13、中子的質(zhì)量mn=1.674 910-27 kg,α粒子的質(zhì)量mα=6.646 710-27 kg,光速c=3.0108 m/s。請計(jì)算α粒子的結(jié)合能。(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 解析 (1)光電效應(yīng)說明光的粒子性,所以A項(xiàng)正確;熱中子束在晶體上產(chǎn)生衍射圖樣,即運(yùn)動的實(shí)物粒子具有波的特性,即說明中子具有波動性,所以B項(xiàng)正確;黑體輻射的實(shí)驗(yàn)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項(xiàng)錯誤;根據(jù)德布羅意波長公式λ=,p2=2mEk,又質(zhì)子的質(zhì)量大于電子的質(zhì)量,所以動能相等的質(zhì)子和電子,質(zhì)子的德布羅意波較短,所以D項(xiàng)錯誤。 (2)由質(zhì)量數(shù)和電
14、荷數(shù)守恒可知U+n→Ba+Kr+3n,可見產(chǎn)生了3個中子,鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的一個條件是鈾燃料的體積必須大于或等于臨界體積。 (3)根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE=Δmc2,可求:ΔE=(2mp+2mn-mα)c2≈4.310-12 J。 答案 (1)AB (2)3 大于 (3)4.310-12 J 3.(2017·江蘇儀征中學(xué)高三期初考)(1)釷Th具有放射性,它能放出一個新的粒子而變?yōu)殓hPa,同時伴隨有γ射線產(chǎn)生,其方程為Th→Pa+x,釷的半衰期為24天。則下列說法中正確的是( ) A.x為質(zhì)子 B.x是釷核中的一個中子轉(zhuǎn)化成一個質(zhì)子時產(chǎn)生的 C.γ射線是鏷原子核外電子躍遷放出的 D.
15、1 g釷Th經(jīng)過120天后還剩0.2 g釷 (2)某金屬的截止極限頻率恰好等于氫原子量子數(shù)n=4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n=2能級躍遷到n=1能級所發(fā)出的光照射該金屬,則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)。 (3)如圖2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2 ①人跳離A車后,A車的速度大小和方向; ②人跳上B車后,A
16、、B兩車的速度大小之比。 解析 (1)根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒知釷核衰變過程中放出了一個電子,即x為電子,故A項(xiàng)錯誤;β衰變的實(shí)質(zhì):β衰變時釋放的電子是由核內(nèi)一個中子轉(zhuǎn)化成一個質(zhì)子同時產(chǎn)生的,故B項(xiàng)正確; γ射線是鏷原子核放出的,故C錯誤;釷的半衰期為24天,1 g釷Th經(jīng)過120天后,發(fā)生5個半衰期,1 g釷經(jīng)過120天后還剩0.031 25 g,故D項(xiàng)錯誤。 (2)氫原子輻射光子后,能量減小,某金屬的截止極限頻率恰好等于氫原子量子數(shù)n=4能級躍遷到n=2能級所發(fā)出光的頻率,可知該金屬的逸出功W0=E4-E2,由n=2能級躍遷到n=1能級所發(fā)出的光子能量E=E2-E1,根據(jù)光電效應(yīng)方程得,
17、光電子的最大初動能。 Ekm=E-W0=E2-E1-E4+E2=2E2-E1-E4。 (3)①設(shè)人跳離A車后,A車的速度為vA,研究A車和人組成的系統(tǒng),以向右為正方向,由動量守恒定律有m1vA+m0v0=0,解得vA=-v0,負(fù)號表示A車的速度方向向左 ②研究人和B車,由動量守恒定律有m0v0=(m0+m2)vB,解得=。 答案 (1)B (2)減小 2E2-E1-E4 (3)①v0 方向向左?、? 4.(2017·江蘇省徐州、宿遷、連云港、淮安四市聯(lián)考)(1)下列說法正確的有( ) A.結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定 B.光電效應(yīng)揭示了光具有粒子性 C.動量相同的質(zhì)子和電子,它們
18、的德布羅意波的波長相等 D.黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布規(guī)律與黑體的溫度無關(guān) (2)靜止的Li核俘獲一個中子發(fā)生核反應(yīng),放出α粒子同時生成一個________核,該核反應(yīng)過程放出能量為E,已知真空中光速為c,則該核反應(yīng)質(zhì)量虧損為________。 (3)氫原子能級圖如圖3所示,氫原子從n=2的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)。 圖3 ①求氫原子輻射的光子能量; ②氫原子輻射的光子照射逸出功為3.34 eV的鋅板時,求逸出光電子的最大初動能。 解析 (1)比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定,選項(xiàng)A錯誤;光電效應(yīng)揭示了光具有粒子性,選項(xiàng)B正確;根據(jù)λ=可知,動量相同的質(zhì)子和電子,它們的德布羅意波的
19、波長相等,選項(xiàng)C正確;黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布規(guī)律與黑體的溫度有關(guān),選項(xiàng)D錯誤。 (2)根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒的原則,靜止的Li核俘獲一個中子發(fā)生核反應(yīng),放出α粒子同時生成一個H核,該核反應(yīng)過程放出能量為E,已知真空中光速為c,根據(jù)E=Δmc2,則該核反應(yīng)質(zhì)量虧損為Δm=。 (3)①hν=E2-E1=10.2 eV ②Ekm=hν-W0=6.86 eV 答案 (1)BC (2)H(氚) (2)①10.2 eV ②6.86 eV 5.(2017·無錫一模)(1)下列說法中正確的是( ) A.對黑體輻射的研究表明:隨著溫度的升高,輻射強(qiáng)度的最大值向波長較長的方向移動
20、 B.放射性物質(zhì)的溫度升高,則半衰期減小 C.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,用頻率為ν的光照射光電管陰極,發(fā)生了光電效應(yīng),若改用頻率大于ν的光照射,光電子的最大初動能變大 D.氫原子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷只能輻射特定頻率的光子 (2)已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為E1(E1<0),激發(fā)態(tài)能量En=E1,其中n=1、2、3、4、…,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)躍遷到n=2的激發(fā)態(tài);此激發(fā)態(tài)氫原子再吸收一個頻率為ν的光子被電離后,電子的動能為__________。 (3)速度為v0的中子n擊中靜止的氮核N,生成碳核C和另一種新原子核X,已知C與X的速度方
21、向與碰撞前中子的速度方向一致,碰后C核與X核的動量之比為2∶1。 ①寫出核反應(yīng)方程式; ②求X的速度大小。 解析 (1)隨著溫度的升高,輻射強(qiáng)度的最大值向波長較短的方向移動,A項(xiàng)錯誤;半衰期與溫度無關(guān),B項(xiàng)錯誤;根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0得出入射光頻率變大,最大初動能變大,C項(xiàng)正確;根據(jù)玻爾理論從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷只能發(fā)出特定頻率的光子,D項(xiàng)正確。 (2)第二能級的能量為E2=E1,氫原子從基態(tài)躍遷到第二能級需吸收光子的能量為E2-E1=-E1,對應(yīng)光子的波長為-E1=h,得出λ=-。第二能級的電子吸收光子后電離的動能等于hν+E2=hν+E1。 (3)①核反應(yīng)方程為n+N→C
22、+H ②由動量守恒定律得 m0v0=12m0vC+3m0vH 由題知12m0vC∶3m0vH=2∶1 得vH=v0。 答案 (1)CD (2)- hν+E1 (3)①n+N→C+H ②v0 1.(2017·江蘇省揚(yáng)中、六合、句容、省溧、中華、江浦、華羅庚七校聯(lián)考)(1)下列說法中正確的是( ) A.玻爾通過對氫原子光譜的研究建立了原子的核式結(jié)構(gòu)模型 B.核力存在于原子核內(nèi)任意兩個核子之間 C.天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)使人類認(rèn)識到原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu) D.黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān) (2)用同一光電管研究a、b兩種單色光產(chǎn)生的光電效應(yīng),得到光電流I
23、與光電管兩極間所加電壓U的關(guān)系如圖1所示。則a光光子的頻率________(選填“大于”“小于”或“等于”)b光光子的頻率;且a光的強(qiáng)度________(選填“大于”“小于”或“等于”)b光的強(qiáng)度。 圖1 (3)一個靜止的原子核Ra,衰變時放出一個質(zhì)量為m1速率為v1的粒子,同時產(chǎn)生一個質(zhì)量為m2的反沖新核Rn和一個光子,測得新核的速率為v2、光子與新核運(yùn)動方向相同。已知普朗克常量為h,寫出該衰變的方程并求出光子的波長λ。 解析 (1)盧瑟福通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)建立了原子核式結(jié)構(gòu)模型,玻爾將量子觀念引入原子領(lǐng)域,其理論能夠解釋氫原子光譜的特征,故A項(xiàng)錯誤;核力與萬有引力、庫侖力的性質(zhì)不
24、同,核力是短程力,作用范圍在1.510-15 m,原子核的半徑數(shù)量級在10-15 m,所以核力只存在于相鄰的核子之間,核力是原子核能穩(wěn)定存在的原因,故B項(xiàng)錯誤;天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)使人類認(rèn)識到原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu),故C項(xiàng)正確;根據(jù)黑體輻射實(shí)驗(yàn)的規(guī)律可知:黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān),故D項(xiàng)正確。 (2)由題意可得a光照射光電管時反向截止電壓大,使其逸出的光電子最大初動能大,所以a光光子的頻率大;由圖可知,a的光電流較大,因此a光的光強(qiáng)大于b光。 (3)在衰變和核反應(yīng)方程中遵循質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒,所以生成物中粒子的質(zhì)量數(shù)為4,電荷數(shù)為2,即α粒子;該衰變方程為:Ra→
25、Rn+He 在衰變和核反應(yīng)中另外遵循動量守恒,根據(jù)動量守恒(以v1的方向?yàn)檎较?:0=m1v1-m2v2-,λ=。 答案 (1)CD (2)大于 大于(3) Ra→Rn+He 2.[2017·蘇錫常鎮(zhèn)四市高三教學(xué)情況調(diào)研(二)](1)圖2是研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置。用一定頻率的光照射陰極K,當(dāng)滑片P處于圖示位置時,電流表的示數(shù)不為零。為使電流表示數(shù)減小,下列辦法可行的是( ) 圖2 A.將滑片P向右移動 B.減小入射光的強(qiáng)度 C.換用電動勢更大的電源 D.將電源的正、負(fù)極對調(diào) (2)由玻爾原子理論,氦離子He+能級如圖3所示。電子在n=3軌道上比在n=4軌道上離
26、氦核的距離________(選填“大”或“小”)。當(dāng)大量處在n=3的激發(fā)態(tài)的He+發(fā)生躍遷時,所發(fā)射的譜線有________條。 圖3 (3)以一定速度運(yùn)動的原子核X放出α粒子后變成靜止的原子核Y。若X、Y和α粒子的靜質(zhì)量分別是M、m1和m2,真空中光速為c,不考慮相對論效應(yīng)。求反應(yīng)過程中釋放的能量以及α粒子的動能。 解析 (1)為使電流表示數(shù)減小,只要減少光電子到達(dá)A極的數(shù)量,所以將電源的正、負(fù)極對調(diào),這樣電場力對光電子做負(fù)功,D項(xiàng)正確;減小入射光的強(qiáng)度也可以減少光電子到達(dá)A極的數(shù)量,B項(xiàng)正確。 (3)ΔE=Δmc2,ΔE=(M-m1-m2)c2 動量守恒MvX=m2vα 能
27、量守恒Mv+ΔE=Ekα 解得Ekα=(M-m1-m2)c2。 答案 (1)BD (2)小 3 (3)(M-m1-m2)c2 (M-m1-m2)c2 3. (2017·南京市、鹽城市模擬)(1)如圖4所示,某原子的三個能級的能量分別為E1、E2和E3。a、b、c為原子躍遷所發(fā)出的三種波長的光,下列判斷正確的是( ) 圖4 A.E1>E2>E3 B.(E3-E2)>(E2-E1) C.b光的波長最長 D.c光的頻率最高 (2)如圖5所示,x為放射源,L為一紙板,紙板與計(jì)數(shù)器之間有強(qiáng)磁場B。當(dāng)強(qiáng)磁場移開時,計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率不變,說明放射源中沒有________(選填“α”、“
28、β”或“γ”)粒子;將紙板L移開,計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)率大幅度上升,這表明放射源中有________(選填“α”“β”或“γ”)粒子。
圖5
(3)鋁的極限頻率為1.11015 Hz,現(xiàn)用頻率為1.51015 Hz的光照射鋁的表面,有光電子逸出。已知普朗克常量為h=6.610-34 J·s。求光電子的最大初動能。
解析 (1)結(jié)合能級圖判斷E1 29、數(shù)器所得計(jì)數(shù)率保持不變,說明穿過紙板的粒子中無帶電粒子,故沒有β射線;將薄紙板L移開,計(jì)數(shù)率大幅上升,說明射線中有穿透力很弱的粒子,因此放射源有α。
(3)hν=W+Ekm
Ekm=hν-h(huán)ν0=2.6410-19J。
答案 (1)D (2)β α (3)2.6410-19 J
4.(2017·宿遷市高三摸底)(1)關(guān)于下列四幅圖的說法正確的是( )
A.甲圖為放射源放出的三種射線在磁場中運(yùn)動的軌跡,射線1為α射線
B.乙圖中,用紫外光燈照射與驗(yàn)電器相連的鋅板,發(fā)現(xiàn)原來閉合的驗(yàn)電器指針張開,此時鋅板和驗(yàn)電器均帶正電
C.丙圖為α粒子散射實(shí)驗(yàn)示意圖,盧瑟福根據(jù)此實(shí)驗(yàn)提出了原子 30、的核式結(jié)構(gòu)模型
D.丁圖為核反應(yīng)堆示意圖,它是利用了鈾核聚變反應(yīng)所釋放的能量
(2)在水平放置的氣墊導(dǎo)軌上,質(zhì)量為0.4 kg、速度為0.5 m/s的滑塊甲與質(zhì)量為0.6 kg,速度為0.1 m/s的滑塊乙迎面相撞,碰撞后滑塊乙的速度大小變?yōu)?.2 m/s,此時滑塊甲的速度大小為______m/s,方向與它原來速度方向______。
(3)一靜止的鈾核U(原子質(zhì)量為232.037 2 u)放出一個帶電粒子(原子質(zhì)量為4.002 6 u)后衰變成釷核Th(原子質(zhì)量為228.028 7 u)。
①該過程的衰變方程為______________________________________ 31、_______;
②求該衰變過程中放出的核能(1 u相當(dāng)于931 MeV,結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。
解析 (1)由三種射線的特征和左手定則知甲圖中的射線1為β射線,選項(xiàng)A錯誤;紫外線照射鋅板后,有光電子逸出,則鋅板和驗(yàn)電器均帶正電,選項(xiàng)B正確;盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果,提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型,選項(xiàng)C正確;核反應(yīng)堆利用的是鈾核裂變反應(yīng)釋放的能量,選項(xiàng)D錯誤。
(2)選滑塊甲開始運(yùn)動的方向?yàn)檎较?,碰撞后滑塊乙的方向反向,由動量守恒定律m甲v甲-m乙v乙=m甲v甲′+m乙v乙′,解得v甲=0.05 m/s。方向與它原來的方向相同。
(3)①U→He+Th
②Δm=232.037 2 u-4.002 6 u-228.028 7 u=0.005 9 u
ΔE=Δmc2=0.005 9931 MeV=5.5 MeV。
答案 (1)BC (2)0.05 相同 (3)①U→He+Th
②5.5 MeV
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