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1章末质量检测(十三)动量守恒定律波粒二象性原子结构（含解析）(时间：60分钟满分：60分)1．(12分)(2015·江苏单科，12C)(1)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有________。A．光电效应现象揭示了光的粒子性B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等(2)核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，23592U是核电站常用的核燃料。23592U受一个中子轰击后裂变成14456Ba和8936Kr两部分，并产生________个中子。要使链式反应发生，裂变物质的体积要________(选填“大于”或“小于”)它的临界体积。(3)取质子的质量mp＝1.6726×10－27kg，中子的质量mn＝1.6749×10－27kg，α粒子的质量mα＝6.6467×10－27kg，光速c＝3.0×108m/s.请计算α粒子的结合能。(计算结果保留两位有效数字)解析(1)光电效应说明光的粒子性，所以A正确；热中子束在晶体上产生衍射图样，即运动的实物粒子具有波的特性，即说明中子具有波动性，所以B正确；黑体辐射的实验规律说明电磁辐射具有量子化，即黑体辐射是不连续的、一份一份的，所以黑体辐射用光的粒子性解释，即C错误；根据德布罗意波长公式λ＝hp，p2＝2mEk，又质子的质量大于电子的质量，所以动能相等的质子和电子，质子的德布罗意波较短，所以D错误。(2)由质量数和电荷数守可知：23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n，可见产生了3个中子，链式反应的一个条件是铀燃料的体积必须大于或等于临界体积。(3)根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，可求：ΔE＝(2mp＋2mn－mα)c2≈4.3×10－12J。答案(1)AB(2)3大于(3)4.3×10－12J2．(12分)(2016·苏、锡、常、镇四市教学调研)(1)钍23490Th具有放射性，它能放出一个新的粒子而变为镤23491Pa，同时伴随有γ射线产生，其方程为23490Th→23491Pa＋X，钍的半衰期为24天。则下列说法中正确的是________。A．X为质子B．X是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的2C．γ射线是镤原子核放出的D．1g钍23490Th经过120天后还剩0.2g钍(2)某金属的截止频率恰好等于氢原子量子数n＝4能级跃迁到n＝2能级所发出光的频率。氢原子辐射光子后能量________(填“增大”、“不变”或“减小”)。现用氢原子由n＝2能级跃迁到n＝1能级所发出的光照射该金属，则逸出光电子的最大初动能是________(已知氢原子n＝1、2、4能级的能量值分别为E1、E2、E4)。(3)如图1所示，A和B两小车静止在光滑的水平面上，质量分别为m1、m2，A车上有一质量为m0的人，以速度v0向右跳上B车，并与B车相对静止。求：图1①人跳离A车后，A车的速度大小和方向；②人跳上B车后，A、B两车的速度大小之比。解析(1)由质量数和核电荷数守恒知X为电子，选项A错误；β衰变的实质是原子核中的一个中子转化成一个质子时产生一个电子，选项B正确；衰变中γ射线是由新核放出的，选项C正确；1g钍23490Th经过120天后还剩m＝m0(12)tτ＝132g，选项D错误。(2)氢原子由高能级跃迁到低能级时辐射光子后能量减小；由光电效应方程得逸出光电子的最大初动能为2E2－E1－E4。(3)①设人跳离A车后，A车的速度为vA，研究A车和人组成的系统，以向右为正方向，由动量守恒定律有m1vA＋m0v0＝0，解得vA＝－m0m1v0。负号表示A车的速度方向向左。②研究人和B车，由动量守恒定律有m0v0＝(m0＋m2)vB，解得vB＝m0m0＋m2v0，则|vA|vB＝m0＋m2m1。答案(1)BC(2)减小2E2－E1－E4(3)①m0m1v0向左②m0＋m2m13．(12分)(2015·盐城三模)(1)下列是四位物理学家，他们对科学发展作出重大贡献。首3先提出了能量子概念的物理学家是________。(2)一个铀核(23892U)放出一个α粒子后衰变成钍核(23490Th)，其衰变方程为________________________；已知静止的铀核、钍核和α粒子的质量分别为m1、m2和m3，真空中的光速为c，上述衰变过程中释放出的核能为________________________。图2(3)质量为m的小球A，在光滑的水平面上以速度v0与质量为3m的静止小球B发生正碰，碰撞后小球A被弹回，其速度变为原来的13，求碰后小球B的速度。图3解析(1)普朗克提出能量子概念，所以B正确；爱因斯坦提出光子说，汤姆孙发现电子，贝克勒尔发现天然放射现象，所以A、C、D均错误。(2)由质量数和核电荷数守恒，可知23892U―→23490Th＋42He；核反应过程遵循爱因斯坦质能方程，所以有ΔE＝Δmc2＝(m1－m2－m3)c2。(3)设水平向右为正方向，碰撞后小球A的速度为－v03，小球B的速度为v。由动量守恒定律得mv0＝m(－v03)＋3mv，可得v＝49v0。答案(1)B(2)23892U―→23490Th＋42He(m1－m2－m3)c2(3)49v04．(12分)(2015·南通二模)下列四幅图的有关说法中，正确的是________。4A．若两球质量相等，碰后m2的速度一定为vB．射线甲是α粒子流，具有很强的电离能力C．在频率保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大D．只要有中子，铀裂变的链式反应就能继续(2)某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为11H＋126C―→137N＋Q1，11H＋157N―→126C＋X＋Q2，方程中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表。则X对应的原子核符号是________，Q1________Q2(填“大于”、“等于”或“小于”)。原子核11H32He42He126C137N157N质量/u1.00783.01604.002612.00013.005715.0001(3)已知1u＝1.66×10－27kg，c＝3×108m/s。在核反应11H＋126C→137N＋Q1中，①请结合(2)问表格中数据，求该核反应中由于质量亏损释放的能量Q1为多少焦耳？(保留一位有效数字)②若该能量Q1以一个光子的形式辐射出去，求该光子的动量大小(保留一位有效数字)。解析(1)不一定是弹性碰撞，选项A错误；根据在磁场中的偏转方向可以判断出该射线带负电，是β射线，选项B错误；铀块体积大小是链式反应能否继续下去的关键因素，选项D错误。(2)根据电荷数与质量数守恒可以判断出X的电荷数与质量数分别为2、4，即X对应的原子核符号是42He；根据表格中所给的原子核质量，计算出两个核反应的质量亏损，第一个核反应的质量亏损小于第二个核反应的质量亏损，由ΔE＝Δmc2知Q1小于Q2。(3)①Q1＝Δmc2＝3×10－13J②p1＝hλ＝hνc＝Q1c＝1×10－21kg·m/s。答案(1)C(2)42He小于(3)①3×10－13J5②1×10－21kg·m/s5．(12分)(2016·苏北四市联考)下列说法中正确的是________。A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的裂变反应B．原子核式结构模型是由汤姆孙在粒子散射实验基础上提出的C．放射性元素的半衰期是由核内自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态没有关系D．用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的伤害(2)如图4所示为为氢原子的能级图，大量处于n＝4激发态的氢原子跃迁时，发出多个能量不同的光子，其中频率最大的光子能量为________eV，若用此光照射到逸出功为2.75eV的光电管上，则加在该光电管上的反向遏止电压为________V。图4(3)如图5所示，质量均为m的小滑块P和Q都视作质点，与轻质弹簧相连的Q静止在光滑水平面上。P以某一初速度v向Q运动并与弹簧发生碰撞，在整个过程中，P、Q的共同速度为多大？当P的速度变为v3时，弹簧具有的弹性势能是多少？图5解析(1)太阳辐射主要来自于太阳内部的聚变反应，A错误；原子核式结构模型由卢瑟福提出，B错误；C、D正确。(2)频率最大的光子能量为ΔE＝E4－E1＝(－0.85)eV－(－13.6)eV＝12.75eV。由eU遏＝hν－W可得U遏＝10V。(3)由动量守恒定律知mv＝2mv共，解得v共＝v2。由mv＝m·v3＋mv′，可得v′＝23v。6弹性势能Ep＝12mv2－12m(v3)2－12m(23v)2＝29mv2。答案(1)CD(2)12.7510(3)v229mv2