2016-二轮复习专题15(动量 原子物理)

1、1.(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真题示例解析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；答案AB3大于(3)取质子的质量mp1.672 61027 kg，中子的质量mn

2、1.674 91027 kg，粒子的质量m6.646 71027 kg，光速c3.0108 m/s.请计算粒子的结合能.(计算结果保留两位有效数字)解析根据爱因斯坦质能方程Emc2，可求：E(2mp2mnm)c24.31012 J.答案4.31012 J2.(2014江苏12C)(1)已知钙和钾的截止频率分别为7.731014 Hz和5.441014 Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的_.A.波长 B.频率 C.能量 D.动量答案A15.2(3)牛顿的自然哲学的数学原理中记载，A、B两个玻璃球相碰，碰撞后的分离速

3、度和它们碰撞前的接近速度之比总是约为1516.分离速度是指碰撞后B对A的速度，接近速度是指碰撞前A对B的速度.若上述过程是质量为2m的玻璃球A以速度v0碰撞质量为m的静止玻璃球B，且为对心碰撞，求碰撞后A、B的速度大小.解析设A、B球碰撞后速度分别为v1和v23.(2013江苏12C)(1)如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的_也相等.A.速度 B.动能 C.动量 D.总能量C(2)根据玻尔原子结构理论，氦离子(He)的能级图如图1所示.电子处在n3轨道上比处在n5轨道上离氦核的距离_(选填“近”或“远”).当大量He处在n4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有_条.图1解析根据

4、玻尔原子理论量子数n越小，轨道越靠近原子核，所以n3比n5的轨道离原子核近.大量处于n4激发态的原子跃迁一共有6种情形，即产生6条谱线.近6(3)如图2所示，进行太空行走的宇航员A和B的质量分别为80 kg和100 kg，他们携手远离空间站，相对空间站的速度为0.1 m/s.A将B向空间站方向轻推后，A的速度变为0.2 m/s，求此时B的速度大小和方向.图2解析以飞船为参考系，据动量守恒定律 ：(mAmB)v0mAvAmBvB，解得vB 0.02 m/s，离开空间站方向.答案0.02 m/s离开空间站方向本专题考查的重点和热点有：动量守恒定律及其应用；原子的能级跃迁；原子核的衰变规律；核反应方

5、程的书写；质量亏损和核能的计算；原子物理部分的物理学史和、三种射线的特点及应用等.考纲解读应考策略：本专题涉及的知识点多，而且多是科技前沿的知识，题目新颖，但难度不大，因此应加强对基本概念和规律的理解，抓住动量守恒定律和核反应两条主线，强化典型题目的训练，提高分析综合题目的能力. 内容索引考题一光电效应与光子说考题二氢原子光谱与能级考题三核反应与核能考题四动量和能量的综合应用专题综合练考题一光电效应与光子说1.用频率均为但强度不同的甲、乙两束光做光电效应实验，发现光电流与电压的关系如图3所示，由图可知，_(选填“甲”或“乙”)光的强度大，已知普朗克常量为h，被照射金属的逸出功为W0，则光电子的

6、最大初动能为_.图3解析根据光的强度与电流成正比，由图就可知道：甲光的强度大；由爱因斯坦的光电效应方程可得：hEmW0EmhW0.答案甲hW0A.图中a端应是电源的正极B.只要有光照射K，衔铁就被电磁铁吸引C.只要照射K的光强度足够大，衔铁就被电磁铁吸引D.只有照射K的光频率足够大，衔铁才被电磁铁吸引2.如图4所示是光控继电器的示意图，K是光电管的阴极.下列说法正确的是()图4解析电路中要产生电流，则a端接电源的正极，使逸出的光电子在光电管中加速，放大器的作用是将光电管中产生的电流放大后，使铁芯磁化，将衔铁吸住，故A正确.根据光电效应产生的条件可知，只有照射K的光频率足够大，才能产生光电效应，

7、产生光电效应时，衔铁才被电磁铁吸引，故B错误，D正确；根据光电效应方程知，能否发生光电效应与入射光的强度无关，由金属的逸出功和入射光的频率决定，故C错误.答案ADA.紫外线是不连续的B.验电器金属箔带正电C.从锌板逸出电子的动能都相等D.改用红外灯照射，验电器金属箔一定张开3.如图5所示，把一块不带电的锌板接在验电器上，用紫外线灯照射锌板，验电器金属箔张开.下列说法正确的是()图5解析根据普朗克量子理论，在空间传播的光是一份一份的不连续的，选项A正确；从锌板中打出电子，故锌板带正电，所以验电器金属箔带正电，选项B正确；从锌板逸出电子的动能不都是相等的，选项C错误；因红外线的频率小于紫外线的频率

8、，故改用红外灯照射不会发生光电效应，验电器金属箔不会张开，选项D错误；故选A、B.答案AB4.关于光电效应，下列说法中正确的是()A.发生光电效应时，入射光越强，光电子的能量就越大B.不同金属发生光电效应的入射光的最低频率是相同的C.金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能发生光电效应D.如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应解析根据光电效应方程可得EkhW0，光电子的能量与光照强度无关，A错误；每种金属都有自己的极限频率，B错误；金属内的每个电子一次只能吸收一个光子，而且是不能积累的，C错误；当入射光子

9、的能量小于金属的逸出功时，不能发生光电效应，D正确.答案D5.已知金属钠的逸出功为2.29 eV，现用波长为400 nm的光照射金属钠表面，普朗克常量h6.631034 Js，电子电荷量e1.61019 C,1 nm109 m，求遏止电压和金属钠的截止频率.(结果均保留两位有效数字)答案0.82 V5.51014 Hz1.光电效应的规律(1)任何一种金属，都有一种极限频率，只有当入射光的频率大于或等于极限频率时才会产生光电效应.(2)光电子的最大初动能跟入射光的强度无关，只随入射光的频率的增大而增大.规律小结(3)从光开始照射到释放出光电子，整个过程所需时间小于109 s.(4)产生光电效应时

10、，单位时间内逸出的电子数与光的强度有关，光的强度越大，单位时间内逸出的电子数越多.2.解决光电效应类问题应注意的三个方面(1)决定光电子初动能大小的是入射光的频率，决定光电流大小的是入射光光强的大小.(2)由光电效应发射出的光电子由一极到达另一极，是电路中产生光电流的条件.(3)明确加在光电管两极间的电压对光电子起到了加速作用还是减速作用.考题二氢原子光谱与能级6.在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到n2能级发出的谱线属于巴耳末系.若一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有两条属于巴耳末系，则这群氢原子自发跃迁时最多可能发出多少条不同频率的谱线()A.2 B.5 C.4 D.6解析电子从较高能级跃

11、迁到n2的能级所发出的光谱线属于巴耳末系，若发出的谱线中有2条属于巴耳末系，则是从n224轨道发生跃迁时发射出的，共有6条不同频率的谱线.答案D7.如图6为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是3.34 eV，那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是()图6A.用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能产生光电效应B.一群处于n3能级的氢原子向基态跃迁时，能放出3种不同频率的光C.一群处于n3能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75 eVD.用能量为10.3 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态解析氢原子从高能

12、级向基态跃迁时发出的光子的最小能量为10.2 eV3.34 eV，照射金属锌板一定能产生光电效应现象，故A、D两项错误；根据C33，知该群氢原子可能发射3种不同频率的光子，B项正确；根据光电效应方程EkmhW0得，最大初动能Ekm12.09 eV3.34 eV8.75 eV，C项正确.2答案BC8.1995年科学家“制成”了反氢原子，它是由一个反质子和一个围绕它运动的正电子组成.反质子和质子有相同的质量，带有等量异种电荷.反氢原子和氢原子有相同的能级分布，氢原子能级如图7所示.图7(1)下列说法中正确的是_.A.反氢原子光谱与氢原子光谱不相同B.基态反氢原子的电离能是13.6 eVC.基态反氢

13、原子能吸收11 eV的光子发生跃迁D.在反氢原子谱线中，从n2能级跃迁到基态辐射光子的波长最长B(2)反氢原子只要与周围环境中的氢原子相遇就会湮灭，因此实验室中造出的反氢原子稍纵即逝.已知氢原子质量为m，光在真空中传播速度c，一对静止的氢原子和反氢原子湮灭时辐射光子，则辐射的总能量E_，此过程_守恒.2mc2能量和动量(3)一群氢原子受激发后处于n3能级，当它们向低能级跃迁时，辐射的光照射光电管阴极K，发生光电效应，测得遏止电压Uc9.8 V.求：逸出光电子的最大初动能Ek；解析根据动能定理eUc0Ek答案9.8 eV阴极K的逸出功W.解析初动能最大的电子是从能级3跃迁至能级1发出光照射金属板

14、时产生的，则hE3E1EkhW解得W2.29 eV.答案2.29 eV解决氢原子能级跃迁问题的四点技巧(1)原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差.(2)原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值.方法小结(3)一群原子和一个原子不同，一群原子的核外电子向基态跃迁时发射光子的种类(4)计算能级能量时应注意：因一般取无穷远处为零电势参考面，故各能级的能量值均为负值；能量单位1 eV1.61019 J.9.下列核反应方程中属于“两弹一星”的核反应方程式和反应种类是()考题三核反应与核能解析原子弹的爆炸为重核裂变，氢弹是轻核的聚变，A选项为人工转变，B选项为重核

15、裂变，C选项是衰变，D选项为轻核聚变.故B、D正确，A、C错误.答案BD10.已知氘核的比结合能是1.09 MeV,氚核的比结合能是2.78 MeV，氦核的比结合能是7.03 MeV.在某次核反应中，1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核，则下列说法中正确的是()A.这是一个裂变反应C.核反应过程中释放的核能是17.6 MeVD.目前核电站都采用上述核反应发电解析1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核，这是聚变反应，故A错误；根据质能方程Emc2得一次聚变释放出的能量：EE2E17.034 MeV(2.7831.092) MeV17.6 MeV，故C正确；目前核电站都采用核裂变发电，故D错误.答案BC

16、A.7次衰变 B.4次衰变C.5次衰变 D.4次衰变解析由质量数和电荷数守恒得7次衰变，4次衰变.AD48核反应方程及核能的计算(1)掌握核反应方程中的守恒.质量数守恒；电荷数守恒.(2)核能的计算方法.根据爱因斯坦质能方程，用核反应的质量亏损的千克数乘以真空中光速c的平方，即Emc2(J).知识小结根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)的能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV，即Em931.5(MeV).如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能.13.如图8所示，光滑水平面上有A、B两物块，已知A物块的质量

17、为2 kg，以4 m/s的速度向右运动，B物块的质量为1 kg，以2 m/s的速度向左运动.两物块碰撞后粘在一起共同运动.若规定向右为正方向，则碰撞前B物块的动量为_ kgm/s，碰撞后共同速度为_ m/s.考题四动量和能量的综合应用图8解析碰撞过程中，A、B组成的系统内力远大于外力，规定向右为正，碰撞前B的动量pBmBvB1(2)kgm/s2 kgm/s.答案22解析设碰撞后碳核的速度为vx，根据动量守恒定律可知：15.如图9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9(1)人跳离A车后，A车的速度

18、大小和方向；(2)人跳上B车后，A、B两车的速度大小之比.对于碰撞、反冲类问题，应用动量守恒定律求解.其中要注意：应用动量定理、动能定理、动量守恒定律等规律解题时，物体的位移和速度都要相对于同一个参考系.一般都统一以地面为参考系.规律小结1.(2015广东理综18)科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为： 下列表述正确的有()A.X是中子B.Y的质子数是3，中子数是6C.两个核反应都没有质量亏损D.氘和氚的核反应是核聚变反应专题综合练两核反应均有能量释放，根据爱因斯坦质能方程，两核反应都有质量亏损，C错误；由聚变反应概念知，D正确.答案AD2.用绿光照射一光电管

19、，能产生光电效应.现在用如图10所示的电路测遏止电压，则()图10A.改用红光照射，遏止电压会增大B.改用紫光照射，遏止电压会增大C.延长绿光照射时间，遏止电压会增大D.增加绿光照射强度，遏止电压不变答案BD3.(1)下列说法正确的是_.A.放射性元素的半衰期随温度升高而减小B.光和电子都具有波粒二象性C.粒子散射实验可以估算出原子核的数量级为1010 mD.原子核的结合能越大，原子核越稳定解析放射性元素的半衰期只与原子核的结构有关，与物理、化学状态无关，所以A错误；光和电子都具有波粒二象性，所以B正确；粒子散射实验可以估算出原子核的数量级为1015 m，所以C错误；原子核的比结合能越大，原子

20、核越稳定，所以D错误.答案B(2)如图11所示，一枚火箭搭载着卫星以速率v0进入太空预定位置，由控制系统使箭体与卫星分离.已知前部分的卫星质量为m1，后部分的箭体质量为m2，分离后箭体以速率v2沿火箭原方向飞行，若忽略空气阻力及分离前后系统质量的变化，则分离后卫星的速率v1是多大？图11解析由质能方程：E4EHe4EH23.84 MeV.答案23.84 MeV5.某金属的截止频率恰好等于氢原子量子数n4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_(选填“增大”、“不变”或“减小”).现用氢原子由n2能级跃迁到n1能级所发出的光照射该金属，则

21、逸出光电子的最大初动能是_(已知氢原子n1、2、4能级的能量值分别为E1、E2、E4).解析氢原子辐射光子后，一部分能量随光子而辐射，剩余氢原子能量减小.设该金属的截止频率为0，则有h0E4E2，即逸出功W0h0E4E2；氢原子由n2能级跃迁到n1能级所发出的光子能量为E2E1，那么光电子最大初动能为(E2E1)W02E2E1E4.答案减小2E2E1E46.(1)下列说法正确的是()A.卢瑟福通过对粒子散射实验现象的分析，发现了原子是可以再分的B.射线与射线一样都是电磁波，但穿透本领远比射线弱C.原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量D.裂变时释放能量是因为发生了质量亏损解析卢

22、瑟福通过对粒子散射实验现象的分析，提出了原子的核式结构模型，故A错误；射线的本质是电子流，射线是电磁波，故B错误；根据分散的核子组成原子核时放出的能量叫做原子核结合能，所以原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量，故C正确；根据爱因斯坦质能方程可知，裂变时释放能量是因为发生了质量亏损，故D正确；答案CD(2)如图12所示为氢原子的能级结构示意图，一群氢原子处于n3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外辐射出光子，辐射出的光子中最长波长为_(已知普朗克常量为h，光速为c)；用这些光子照射逸出功为W0的金属钠，金属钠表面所发出的光电子的最大初动能是_.图12用这些光子照射逸出功为W0

23、的金属钠，从n3跃迁到n1辐射的光子能量最大，发生光电效应时，产生的光电子最大初动能最大，根据光电效应方程得，EkmhW0E3E1W0.(3)氚(1H)是最简单的放射性原子核，夜光手表即是利用氚核衰变产生的射线激发荧光物质发光.氚核发生衰变过程中除了产生粒子和新核外，还会放出不带电且几乎没有静止质量的反中微子e.在某次实验中测得一静止的氚核发生衰变后，产生的反中微子和粒子的运动方向在一直线上，设反中微子的动量为p1，粒子的动量为p2.求：3氚核发生衰变的衰变方程；产生新核的动量.解析衰变过程中动量守恒，0p1p2p所以新核的动量大小为pp1p2答案p1p27.(1)PET(正电子发射型计算机断层显像)的基本原理是：将放射性同位素 注入人体，参与人体的代谢过程. 在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图象.根据PET原理，下列说法正确的是_.C.一对正负电子湮灭后也可能只生成一个