高中物理二轮专题复习：10-动量和原子物理(选修3-5)(新人教版)

-1-专题10动量和原子物理（选修3-5）知识梳理一、动量、冲量、动量守恒定律1、动量P=mv方向与速度方向相同2、冲量I=F·t．方向与恒力方向一致3、动量守恒定律的三种表达方式（1）P＝P′（2）Δp1=－Δp2（3）m1vl＋m2v2＝m1v/l＋m2v/2二、波尔理论1、氢原子能级与轨道半径（1）能级公式：)6.13(1112eVEEnEn（2）半径公式：)53.0(112Arrnrn（3）跃迁定则：终初EEh三、原子核衰变、半衰期及核能四、光电效应及其方程1、光电效应规律(1)任何一种金属都有一个极限频率，入射光必须大于这个极限频率才能产生光电效应．(2)光电子的最大初动能与入射光的强度(数目)无关，只随着入射光的频率增大而增大．(3)当入射光的频率大于极限频率时，保持频率不变，则光电流的强度与入射光的强度成正比．(4)从光照射到产生光电流的时间不超过10—9s，几乎是瞬时的．2、光电效应方程-2-（1）爱因斯坦光电效应方程：Ek=hγ－W(Ek是光电子的最大初动能；W是逸出功：即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功，也称电离能)（2）极限频率：专题测试1.(5分).已知氢原子的基态能量为E，激发态能量21/nEEn，其中n=2,3…。用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速。能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为().A143hcEB.12hcEC.14hcED.19hcE2.(5分)．下列能揭示原子具有核式结构的实验是（）A．光电效应实验B．伦琴射线的发现C．α粒子散射实验D．氢原子光谱的发现3.(5分).用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图(a)、(b)、(c)所示的图像，则()A.图像(a)表明光具有粒子性B.图像(c)表明光具有波动性C.用紫外光观察不到类似的图像D.实验表明光是一种概率波4.(5分).光电效应实验中，下列表述正确的是()A.光照时间越长光电流越大B.入射光足够强就可以有光电流C.遏止电压与入射光的频率有关D.入射光频率大于极限频率才能产生光电子5.(8分)(1)氢原子从能级A跃迁到能级B吸收频率为ν1的光子，从能级A跃迁到能级C释放频率为ν2的光子，若ν2＞ν1，则当它从能级B跃迁到能级C时，将________(填选项前的字母)A．放出频率为ν2－ν1的光子B．放出频率为ν2＋ν1的光子C．吸收频率为ν2－ν1的光子D．吸收频率为ν2＋ν1的光子(2)“轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核(称为母核)俘获一个核外电子，其内部一个质子变为中子，从而变成一个新核(称为子核)，并放出一个中微子的过程．中微子的质量很小，不带电，很难被探测到，人们最早就是通过子核的反冲而间-3-接证明中微子的存在的．一个静止的原子核发生“轨道电子俘获”(忽略电子的初动量)，衰变为子核并放出中微子．下列关于该过程的说法正确的是______(填选项前的字母)A．母核的质量数小于子核的质量数B．母核的电荷数等于子核的电荷数C．子核的动量大小等于中微子的动量大小D．子核的动能大于中微子的动能6.(8分)(1)在高速公路上发生一起交通事故，一辆质量为1500kg向南行驶的长途客车迎面撞上了一辆质量为3000kg向北行驶的卡车，碰后两车接在一起，并向南滑行了一小段距离后停止，根据测速仪的规定，长途客车碰前以20m/s的速率行驶，由此可判断卡车碰前的行驶速率是________．A．小于10m/sB．大于10m/s小于20m/sC．大于20m/s小于30m/sD．大于30m/s小于40m/s(2)近段时间，朝鲜的“核危机”引起了全世界的瞩目，其焦点问题就是朝鲜核电站采用的是轻水堆还是重水堆．因为重水堆核电站在发电的同时还可以产出供研制核武器的钚239(23994PU).这种23994PU可由铀239(23992U)经过衰变而产生，则下列判断中正确的是()A.23994PU与23992U的核内具有相同的中子数B.23994PU与23992U的核内具有相同的质子数C.23992U经过2次β衰变产生23994PUD.23992U经过1次α衰变产生23994PU7.(6分)(1)2010年上海世博会力主“低碳世博”，对绿色新能源的使用大大提高，其中，太阳能的利用成为本届世博会的“当家花旦”．太阳能是由于太阳内部高温高压条件下的核聚变反应产生的，其核反应方程是________．(填选项前的字母)A.147N＋42He→178O＋11HB.31H＋21H→42He＋10nC.23592U＋10n→13654Xe＋9038Sr＋1010nD.23892U→23490Th＋42He(2)在光滑的水平面上，质量m1＝2kg的球以速度v1＝5m/s和静止的质量为m2＝1kg的球发生正碰，碰后m2的速度v2′＝4m/s，则碰后m1________.(填选项前的字母)A．以3m/s速度反弹B．以3m/s速度继续向前运动C．以1m/s速度继续向前运动D．立即停下8.(6分)(1)下列说法中正确的是________．(填选项前的字母)A．经典物理学能解释原子的稳定性和原子光谱的不连续性-4-B．光电效应说明光具有粒子性C．天然放射性元素衰变的快慢与化学、物理状态有关D．天然放射现象的发现揭示了原子的核式结构(2)甲、乙两车相向运动，碰撞后连成一体并沿甲车的原方向运动，由此可判断________．(填选项前的字母)A．乙车的质量比甲车的小B．乙车的速度比甲车的小C．乙车的动量比甲车的小D．乙对甲的作用力小于甲对乙的作用力9.(13分)(1)(3分)下列说法中正确的是()A．光电效应现象显示了光的粒子性，它否定了光的波动性B．为了解释原子光谱的不连续性，普朗克提出能量量子化观点C．某元素原子核内的质子数决定了核外电子的分布，进而决定了该元素的化学性质D．核力是短程力，在其作用范围内，随核子间距离的变化可以表现为引力也可以表现为斥力(2)(10分)贫铀合金具有高密度、高强度、高韧性的特点，用它做弹芯，穿甲能力强，可以摧毁坚固的目标．贫铀弹的重要原料是铀238，具有放射性，放出的射线对人体会造成严重的伤害．若某静止的铀核(23892U)发生α衰变生成钍核(Th)，并同时放出能量为E的γ光子，已知铀核的质量为mU，钍核的质量为mTh，α粒子的质量为mα.①写出核反应方程．②若放出的γ光子动量可忽略，求衰变生成的α粒子的速率．10.(7分)(1)下列物理实验中，能说明粒子具有波动性的是()A.通过研究金属的遏止电压与入射光频率的关系，证明了爱因斯坦方程的正确性B．通过测试多种物质对X射线的散射，发现散射射线中有波长变大的成分C．通过电子双缝实验，发现电子的干涉现象D．利用晶体做电子束衍射实验，证实了电子的波动性(2)氢原子的能级如图1所示．有一群处于n＝4能级的氢原子，这群氢原子能发出________种谱线，发出的光子照射某金属能产生光电效应现象，则该金属的逸出功应小于________eV.(3)近年来，国际热核聚变实验堆计划取得了重大进展，它利用的核反应方程是21H＋31H→42He＋10n.若21H和31H迎面碰撞，初速度大小分别为v1、v2，21H、31H、42He、10n的质量分别为m1、m2、m3、m4，反应后42He的速度大小为v3，方向与21H的运动方向相同，求中子10n的速度(选取m1的运动方向为正方向，不计释放的光子的动量，不考虑相对论效应)．11.(8分)(1)(2分)下列关于近代物理知识说法中正确的是()A．光电效应显示了光的粒子性B．玻尔理论可以解释所有原子的光谱现象图1-5-C．康普顿效应进一步证实了光的波动特性D．为了解释黑体辐射规律，普朗克提出电磁辐射的能量是量子化的(2)(2分)在天然放射现象中，释放出的三种射线a、b、c在磁场中运动轨迹如图2所示，其中________是β射线，________穿透能力最强．(选填“a”、“b”或“c”)(3)(4分)利用水平放置的气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验，如图3所示，图中A、B装置叫______________，其作用是__________________．若测得滑块甲的质量为0.6kg，滑块乙的质量为0.4kg，两滑块作用前甲的速度大小为0.8m/s，乙的速度大小为0.5m/s，迎面相碰后甲乙粘在一起以0.28m/s的速度沿甲原来的方向前进．则两滑块相互作用过程中不变的量是__________，大小为________．图312.(8分)(1)下列说法中正确的是()A．氢原子在辐射出一个光子后，其核外电子的动能增大B.23992U经过两次β衰变产生23994PuC．α射线的电离本领比β射线的大D．放射性元素23992U的半衰期随温度的升高而变短(2)已知氢原子基态电子轨道半径为r0＝0.528×10－10m，量子数为n的激发态的能量En＝－13.6n2eV.求：①电子在基态轨道上运动的动能；②有一群氢原子处于量子数n＝3的激发态，画一个能级图，在图上用箭头标明这些氢原子所能发出光的光谱线有哪几条？③计算这几条光谱线中波长最短的一条光谱线的波长．(k＝9.0×109N·m2/C2，e＝1.60×10－19C，h＝6.63×10－34J)13.(8分)用速度为v0、质量为m1的42He核轰击质量为m2的静止的147N核，发生核反应，最终产生两种新粒子A和B.其中A为178O核，质量为m3，速度为v3，B的质量为m4(1)写出核反应方程式；(2)计算粒子B的速度vB.图2-6-14.(8分)在真空中，原来静止的原子核baX在进行α衰变时，放出α粒子(42He)的动能为E0.假设衰变后产生的新核用Y表示，衰变时产生的能量全部以动能形式释放出来，真空中的光速为c，原子核的质量之比等于质量数之比，原子核的重力不计．(1)写出衰变的核反应方程；(2)求衰变过程中总的质量亏损．答案1.C2.C3.ABD4.CD5.(1)B(2)C6.(1)A(2)C7.(1)B(2)B8.(1)B(2)C9.(1)CD(全选对得3分，选对但不全得1分，有选错得0分)(2)(10分)①23892U→23490Th＋42He(2分)②由动量守恒定律得mαvα－mThvTh＝0(2分)由质能方程得ΔE＝(mU－mα－mTh)c2(2分)由能量的转化和守恒得ΔE＝12mαvα2＋12mThvTh2＋E(2分)解得vα＝2mTh[(mU－mα－mTh)c2－E]mα(mα＋mTh)(2分)10.(1)CD(2分，漏选得1分，错选不得分)(2)6(1分)12.75(1分)(3)设中子的速度为v，由动量守恒定律有m1v1－m2v2＝m3v3＋m4v(2分)解得v＝m1v1－m2v2－m3v3m4(1分)11.(1)AD(2)c，b(3)光电计时器(或“光电门”)测量两滑块碰撞前后的速度甲乙碰撞前或后的总动量0.28kg·m/s12.(1)ABC(2)①13.6eV②能级图如图所示，可得三条光谱线③1.03×10－7m13.(1)42He＋147N→178O＋11H(2)m1v0－m3v3m414.(1)baX→b－4a－2Y＋42He(2)bE0(b－4)c2