2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題六 選考部分 第15講 動量守恒定律 原子結(jié)構(gòu)和原子核提升訓(xùn)練.doc

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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題六 選考部分 第15講 動量守恒定律 原子結(jié)構(gòu)和原子核提升訓(xùn)練 1.[xx蘇、錫、常、鎮(zhèn)四市高三教學(xué)情況調(diào)研(一)](1)下列說法正確的是________。 A.原子核發(fā)生衰變時要遵守電荷守恒和質(zhì)量守恒的規(guī)律 B.α粒子散射實驗?zāi)芙沂驹泳哂泻耸浇Y(jié)構(gòu) C.發(fā)生光電效應(yīng)時光電子的動能只與入射光的強(qiáng)度有關(guān) 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)在光電效應(yīng)試驗中，某金屬的截止頻率相應(yīng)的波長為λ0，該金屬的逸出功為________。若用波長為λ(λ<λ0)單色光做實驗，則其截止電壓為________。(已知電子的電荷量、真空中的光速和普朗克常量分別為e、c和h) (3)光滑水平軌道上有三個木塊A、B、C，質(zhì)量分別為mA＝3m、mB＝mC＝m，開始時木塊B、C均靜止，木塊A以初速度v0向右運動，A與B碰撞后分開，B又與C發(fā)生碰撞并粘在一起，此后A與B間的距離保持不變。求B與C碰撞前B的速度大小。 圖1 解析　(1)原子核發(fā)生衰變時，遵守電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)守恒，但質(zhì)量不守恒，在發(fā)生衰變時，釋放能量，由愛因斯坦的質(zhì)能方程知，原子核的質(zhì)量減小，故A錯誤；粒子散射實驗中，大多數(shù)的粒子不改變方向，少數(shù)有較大角度的偏轉(zhuǎn)，說明原子內(nèi)部大部分是空的，帶正電的原子核，集中在很小的空間，揭示了原子具有核式結(jié)構(gòu)，故B正確；由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W逸可知，電子的初動能只與入射光的頻率、金屬的逸出功有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，故C錯誤；氫原子的能量是量子化的，從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時遵從hν＝Em－En，因此只有幾個特定頻率的光子，故D正確。 (2)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W逸，當(dāng)Ek＝0時，對應(yīng)的波長為λ0，得W逸＝hν0＝h，當(dāng)入射光的波長為λ時eU截＝Ek，由以上三式可得eU截＝h－h(huán)，U截＝()。 (3)把A、B、C看成一個系統(tǒng)，整個過程中由動量守恒定律得mAv0＝(mA＋mB＋mC)v B、C碰撞過程中由動量守恒定律mBvB＝(mB＋mC)v 聯(lián)立得vB＝v0。 答案　(1)BD　(2)h　()　(3)v0 2.(xx江蘇省高考命題研究專家原創(chuàng)卷) (1)下列說法中正確的是________。 A.采用物理或化學(xué)方法可以有效地改變放射性元素的半衰期 B.由玻爾理論知道氫原子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時會放出光子 C.從高空對地面進(jìn)行遙感攝影是利用紫外線良好的穿透能力 D.原子核所含核子單獨存在時的總質(zhì)量小于該原子核的質(zhì)量 (2)如圖2所示為氫原子的能級示意圖。一群氫原子處于n＝3的激發(fā)態(tài)，在向較低能級躍遷的過程中向外發(fā)出光子，并用這些光照射逸出功為2.49 eV的金屬鈉。這群氫原子能發(fā)出________種不同頻率的光，其中有________種頻率的光能使金屬鈉發(fā)生光電效應(yīng)。 圖2 (3)太陽內(nèi)部四個質(zhì)子聚變成一個α粒子，同時發(fā)射兩個正電子和兩個沒有靜止質(zhì)量的中微子。若太陽輻射能量的總功率P，質(zhì)子、氦核、正電子的質(zhì)量分別為mp、mHe、me，真空中光速為c。求t時間內(nèi)參與核反應(yīng)的質(zhì)子數(shù)。 解析　(1)物理或化學(xué)方法不會改變放射性元素的半衰期，A錯誤；從高空對地面進(jìn)行遙感攝影利用的是紅外線，C錯誤；由于質(zhì)量虧損，原子核所含核子單獨存在時的總質(zhì)量大于該原子核的質(zhì)量，D錯誤。 (2)根據(jù)題意，氫原子在躍遷過程中有以下三種方式：3至1，3至2，2至1，對應(yīng)的也發(fā)出3種不同頻率的光；要使金屬鈉發(fā)生光電效應(yīng)，氫原子發(fā)出的光子的能力必須大于2.49 eV，而3至1的為11.09 eV，3至2的為1.89 eV，2至1的為10.2 eV，所以兩種頻率的光可以使金屬鈉發(fā)生光電效應(yīng)。 (3)該反應(yīng)放出的能量ΔE＝Δmc2＝(4mp－2me－mHe)c2 設(shè)t時間內(nèi)參與核反應(yīng)的質(zhì)子數(shù) n＝＝ 答案　(1)B　(2)3　2　(3) 3.(xx蘇、錫、常、鎮(zhèn)四市高三教學(xué)情況調(diào)研)(1)如圖3所示，電路中所有元件完好，當(dāng)光照射到光電管上時，靈敏電流計中沒有電流通過，可能的原因是________。 圖3 A.入射光強(qiáng)度較弱 B.入射光波長太長 C.光照射時間太短 D.電源正負(fù)極接反 (2)如圖4為實驗室常用的氣墊導(dǎo)軌驗證動量守恒實驗的裝置，兩帶有等寬遮光條的滑塊A和B，質(zhì)量分別為mA、mB，在A、B間用細(xì)線水平壓住一輕彈簧，將其置于氣墊導(dǎo)軌上，調(diào)節(jié)導(dǎo)軌使其能實現(xiàn)自由靜止，這是表明________。燒斷細(xì)線，滑塊A、B被彈簧彈開，光電門C、D記錄下兩遮光條通過的時間分別為tA和tB，若有關(guān)系式________，則說明該實驗動量守恒。 圖4 (3)P是人類首先制造出的放射性同位素，其半衰期為2.5 min，能衰變?yōu)镾i和一個未知粒子。 ①寫出該衰變的過程； ②已知容器中原有純P的質(zhì)量為m，求5 min后容器中剩余P的質(zhì)量。 解析　(1)靈敏電流計中沒有電流通過可能原因是，入射光頻率較小(波長較長)，不能發(fā)生光電效應(yīng)，也可能是光電子不能到達(dá)陽極，故選項B、D正確。 (2)滑塊在導(dǎo)軌能自由靜止，說明導(dǎo)致水平，因為滑塊在氣墊導(dǎo)軌上所受阻力忽略不計，認(rèn)為是零，若上述過程A、B系統(tǒng)動量守恒，則有，mAvA＝mBvB，又由于兩遮光條等寬，則＝或＝＝0。 (3)①衰變方程為P―→Si＋e ②5 min后還剩余P的質(zhì)量為m＝。 答案　(1)BD　(2)氣墊導(dǎo)軌水平?。? (3)①P―→Si＋e?、? 4.(1)下列說法中正確的是________。 A.γ射線是原子受激發(fā)后向低能級躍遷時放出的 B.在穩(wěn)定的重原子核中，質(zhì)子數(shù)比中子數(shù)多 C.核反應(yīng)過程中如果核子的平均質(zhì)量減小，則要吸收核能 D.診斷甲狀腺疾病時，注入的放射性同位素碘131作為示蹤原子 (2)xx年三位科學(xué)家因發(fā)明高亮度藍(lán)色發(fā)光二極管而獲得諾貝爾物理學(xué)獎，發(fā)光二極管(LED)產(chǎn)生波長450 nm～455 nm的藍(lán)光，照射熒光粉后發(fā)光，熒光粉輻射光子的波長________(選填“≥”、“≤”或“＝”)入射藍(lán)光光子的波長，熒光粉輻射光形成的光譜是________(選填“連續(xù)”、“光譜”或“線狀譜”)。 (3)1930年英國物理學(xué)家考克饒夫和瓦爾頓建造了世界上第一臺粒子加速器，他們獲得了高速運動的質(zhì)子，用來轟擊靜止的鋰7(Li)原子核，形成一個不穩(wěn)定的復(fù)合核后分解成兩個相同的原子核。①寫出核反應(yīng)方程式；②已知質(zhì)子的質(zhì)量為m、初速度為v0，反應(yīng)后產(chǎn)生的一個原子核速度大小為v0，方向與質(zhì)子運動方向相反，求反應(yīng)后產(chǎn)生的另一個原子核的速度以及反應(yīng)過程中釋放的核能(設(shè)反應(yīng)過程中釋放的核能全部轉(zhuǎn)變?yōu)槌跄?。 解析　(1)γ射線是一般伴隨著α或β射線產(chǎn)生的電磁波，具有一定的能量，原子核受激發(fā)后向低能級躍遷時放出的，故A錯誤；在穩(wěn)定的重原子核中，質(zhì)子數(shù)比中子數(shù)少，故B錯誤；核反應(yīng)過程中如果核子的平均質(zhì)量減小，說明核反應(yīng)的過程中有質(zhì)量虧損，屬于要釋放核能，故C錯誤；給懷疑患有甲狀腺的病人注射碘131，診斷甲狀腺的器質(zhì)性和功能性疾病，是將碘131作為示蹤原子，故D正確。 (2)熒光粉吸收藍(lán)光后受激輻射產(chǎn)生的光的光子能量小于或等于藍(lán)光的光子能量，根據(jù)公式E＝hν和c＝λν，有E＝；故熒光粉輻射光子的波長大于或等于入射藍(lán)光光子的波長；熒光粉輻射光形成的光譜是發(fā)射光譜，故一定是線狀譜； (3)①根據(jù)質(zhì)量與電荷數(shù)守恒，則有Li＋H→2He ②由動量守恒定律得mv0＝4 m(－v0)＋4 mv 解得v＝v0 釋放的核能為ΔE＝(4 m)v2＋4 m(v0)2－mv 解得ΔE＝mv 答案　(1)D　(2)≥　線狀譜　(3)①Li＋H→2He?、趘0　mv 5.(xx揚州中學(xué)5月模擬)(1)下列說法正確的是________。 A.測定某恒星特定元素發(fā)出光的頻率，對比地球上該元素的發(fā)光頻率，可以推算該恒星遠(yuǎn)離地球的速度 B.無線電波沒有偏振現(xiàn)象 C.紅外線比無線電波更容易發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象 D.在一個確定的參考系中觀測，運動物體上物理過程的時間進(jìn)程跟物體運動速度有關(guān) (2)如圖5所示是用光照射某種金屬時逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率的變化圖線，(直線與橫軸的交點坐標(biāo)4.27，與縱軸交點坐標(biāo)0.5)。由圖可知普朗克常量為________Js，金屬的截止頻率為________Hz(均保留兩倍有效數(shù)字) 圖5 (3)如圖6所示，質(zhì)量分別為m1和m2的兩個小球在光滑水平面上分別以速度v1、v2同向運動，并發(fā)生對心碰撞，碰后m2被右側(cè)墻壁原速彈回，又與m1碰撞，再一次碰撞后兩球都靜止。求第一次碰后m1球速度的大小。 圖6 解析　(1)測定某恒星特定元素發(fā)出光的頻率，對比地球上該元素的發(fā)光頻率，可以根據(jù)多普勒效應(yīng)推算該恒星遠(yuǎn)離地球的速度，A正確；無線電波是橫波，偏振現(xiàn)象是橫波所特有的現(xiàn)象，故B錯誤；根據(jù)電磁波譜可知紅外線波長比無線電波的波長短，因而更不容易發(fā)生干涉和衍射，故C錯誤。根據(jù)愛因斯坦相對論知，在一個確定的參考系中觀測，運動物體上物理過程的時間進(jìn)程跟物體運動速度有關(guān)，故D正確。 (2)根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0，Ekm－ν圖象的斜率是普朗克常量h，由圖可知h＝6.510－34Js；橫軸的截距大小等于截止頻率，由圖知該金屬的截止頻率為4.31014Hz。 (3)設(shè)兩個小球第一次碰后m1和m2速度的大小分別為v1′和v2′， 由動量守恒定律得：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′ 兩個小球再一次碰撞，m1v1′－m2v2′＝0 得：v1′＝ 答案　(1)AD　(2)6.510－34　4.31014 (3) 6.(1)下列說法正確的是________。 A.隨著溫度的升高，黑體輻射強(qiáng)度的極大值向波長較長方向移動 B.太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的核裂變反應(yīng) C.放射性元素原子核的半衰期長短與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān) D.比結(jié)合能大的原子核結(jié)合或分解成比結(jié)合能小的原子核時一定釋放核能 (2)靜止的Li核俘獲一個速度為v1＝7.7104 m/s的中子而發(fā)生核反應(yīng)，生成一個新核和速度大小為v2＝2.0104 m/s、方向與反應(yīng)前中子速度方向相同的氦核(He)。上述核反應(yīng)方程為________________，新核的速度大小為________m/s。 (3)已知氫原子基態(tài)電子軌道半徑為r0＝0.52810－10m。量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)的能量En＝eV。求： 圖7 ①有一群氫原子處于量子數(shù)n＝3的激發(fā)態(tài)，能級如圖7所示，在圖上用箭頭標(biāo)明這些氫原子所能發(fā)出光的光譜線有哪幾條？ ②通過計算說明這幾條光譜線中波長最長的一條光譜線能否使極限頻率為4.51014Hz金屬板發(fā)生光電效應(yīng)(已知1 eV＝1.6010－19J，h＝6.6310－34 Js。 解析　(3)①能級圖如圖所示，可得三條光譜線 ②波長最長的光對應(yīng)處于n＝3的激發(fā)態(tài)的氫原子向n＝2能級躍遷所發(fā)出光的光譜線，能量為E＝E3－E2＝1.89 eV 由E＝hν，得ν＝4.561014Hz＞4.51014Hz 所以能發(fā)生光電效應(yīng)。 答案　(1)C　(2)Li＋n→H＋He　1103　(3)見解析