（江苏专用）2023版高考物理二轮复习专题过关检测（十）动量与原子物理学

〔江苏专用〕2022版高考物理二轮复习专题过关检测〔十〕动量与原子物理学PAGE16-专题过关检测〔十〕动量与原子物理学一、单项选择题1．(2022·苏州调研)(1)以下说法正确的选项是________。A．光和电子都具有波粒二象性B．放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关C．比结合能越大，原子中核子结合的越牢固，原子核越稳定D．大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生4种不同频率的光子(2)用频率为ν的紫光照射某金属(极限频率为ν0)，且ν>ν0。普朗克常量为h。那么该金属的逸出功W为____________，光电子的最大初动能Ek为__________。(3)质量为m＝1kg的小球由高h＝0.45m处自由下落，落到水平地面后，以vt＝2m/s的速度向上反弹，小球与地面接触的时间为t＝0.1s，取g＝10m/s2。求：①小球落地前速度v的大小；②小球撞击地面过程中，地面对小球平均作用力F的大小。解析：(1)光和电子都具有波粒二象性，选项A正确；放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件无关，选项B错误；比结合能越大，原子中核子结合的越牢固，原子核越稳定，选项C正确；大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生C42＝6种不同频率的光子，选项D错误。(2)逸出功W＝hν0，由光电效应方程Ek＝hν－W，代入得Ek＝h(ν－ν0)。(3)①小球做自由落体运动，有v2＝2gh代入数据得v＝3m/s。②小球触地反弹，取向上为正方向由动量定理得mvt－(－mv)＝Ft－mgt代入数据得F＝60N。答案：(1)AC(2)hν0h(ν－ν0)(3)①3m/s②60N2．(2022·南京、盐城模拟)(1)铀核裂变的一种方程为eq\o\al(235,92)U＋X→eq\o\al(94,38)Sr＋eq\o\al(140,54)Xe＋2eq\o\al(1,0)n，原子核的比结合能与质量数的关系如下图，以下说法正确的有________。A．X粒子是中子B．X粒子是质子C.eq\o\al(235,92)U、eq\o\al(94,38)Sr、eq\o\al(140,54)Xe相比，eq\o\al(94,38)Sr的比结合能最大，最稳定D.eq\o\al(235,92)U、eq\o\al(94,38)Sr、eq\o\al(140,54)Xe相比，eq\o\al(235,92)U的质量数最多，结合能最大，最稳定(2)利用如下图的电路做光电效应实验，当光照射到光电管的金属材料上时，灵敏电流计中没有电流通过。经检查实验电路完好。那么发生这种现象的原因可能有______________________和______________________。(3)在光滑水平面上，质量均为m的三个物块排成直线，如下图。第1个物块以动量p0向右运动，依次与其余两个静止物块发生碰撞，并粘在—起，求：①物块的最终速度大小；②碰撞过程中损失的总动能。解析：(1)根据质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为0，为中子，选项A正确，B错误；根据题图可知eq\o\al(235,92)U、eq\o\al(94,38)Sr、eq\o\al(140,54)XeXe相比，eq\o\al(94,38)Sr的比结合能最大，最稳定；eq\o\al(235,92)U的质量数最多，结合能最大，比结合能最小，最不稳定，选项C正确，D项错误。(2)当光照射到光电管的金属材料上时，灵敏电流计中没有电流通过，那么说明可能没有发生光电效应，即入射光的频率小于极限频率；也可能是所加反向电压大于遏止电压。(3)①依据动量守恒定律得p0＝3mv解得v＝eq\f(p0,3m)。②由p0＝mv0，Ek0＝eq\f(1,2)mv02解得初动能Ek0＝eq\f(p02,2m)末动能Ek＝eq\f(1,2)·3mv2＝eq\f(p02,6m)所以损失的总动能为ΔE＝Ek0－Ek＝eq\f(p02,3m)。答案：(1)AC(2)入射光的频率小于极限频率所加反向电压大于遏止电压(3)①eq\f(p0,3m)②eq\f(p02,3m)3．(1)以下说法中正确的选项是________。A．金属发生光电效应的截止频率随入射光频率的变化而变化B．黑体的热辐射就是反射外来的电磁波C．氢原子中电子具有波动性，并非沿经典力学描述下的轨道运动D．核聚变需要极高的温度，反响过程中需要外界持续提供能量(2)1956年，李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒，1957年吴健雄用钴原子核(eq\o\al(60,27)Co)在极低温(0.01K)和强磁场中的β衰变实验结果给出了令人信服的证明。eq\o\al(60,27)Co在极低温下的半衰期________(选填“大于〞“等于〞或“小于〞)常温下的半衰期；eq\o\al(60,27)Co发生β衰变生成镍(Ni)的方程式为____________。(3)eq\o\al(60,27)Co是金属元素钴的一种放射性同位素，用中子辐照金属钴(eq\o\al(59,27)Co)可得到eq\o\al(60,27)Co。一质量为m0、速度大小为v0的中子打进一个静止的、质量为m1的原子核eq\o\al(59,27)Co，形成一个处于激发态的新核eq\o\al(60,27)Co，新核辐射光子后跃迁到基态。真空中光速为c，不考虑相对论效应。①求处于激发态新核eq\o\al(60,27)Co的速度大小v；②原子核eq\o\al(60,27)Co的质量为m2，求整个过程中由于质量亏损释放的核能ΔE。解析：(1)金属发生光电效应的截止频率与金属板的逸出功有关，与入射光频率无关，A项错误；黑体的热辐射就是吸收外来的电磁波，B项错误；氢原子中电子具有波动性，并非沿经典力学描述下的轨道运动，这种理论就是教材中提到的波尔假说，C项正确；核聚变需要极高的温度，但反响过程中不需要外界持续提供能量，D项错误。(2)半衰期由原子核本身决定，与温度等无关；根据核电荷数和质量数守恒写出核反响方程：eq\o\al(60,27)Co→eq\o\al(60,28)Ni＋eq\o\al(0,-1)e。(3)①由动量守恒定律有m0v0＝(m0＋m1)v解得v＝eq\f(m0v0,m0＋m1)。②质量亏损Δm＝m1＋m0－m2释放的核能ΔE＝Δmc2解得ΔE＝(m1＋m0－m2)c2。答案：(1)C(2)等于eq\o\al(60,27)Co→eq\o\al(60,28)Ni＋eq\o\al(0,-1)e(3)①eq\f(m0v0,m0＋m1)②(m1＋m0－m2)c24．(2022·苏锡常镇调研)(1)在氢原子光谱中，赖曼线系是氢原子从较高能级(n＝2,3，4…)跃迁到基态时辐射的光谱线系。类似地，有巴耳末系、帕邢系、布喇开系等线系，如下图。以下说法中正确的选项是________。A．该图说明氢原子光谱是分立的B．赖曼线系中从n＝2能级跃迁到基态放出的光子频率最大C．巴尔末线系中从n＝∞跃迁到n＝2能级放出的光子波长最大D．假设巴尔末系的某种光能使一金属发生光电效应，那么赖曼系的都能使该金属发生光电效应(2)原子物理中，质子数和中子数互换的原子核称为镜像核。eq\o\al(7,3)Li的镜像核是________(镜像核的元素符号可用X表示)；eq\o\al(7,3)Li的比结合能是____________。(设eq\o\al(7,3)Li质量为mLi，中子质量为mn，质子质量为mp，真空中光速为c)(3)如图，光滑水平桌面上，质量为m的小球甲以速度v与质量为2m的静止小球乙发生对心正碰，碰后甲以速率eq\f(v,3)反弹，碰撞时间为t，不计空气阻力。①求碰撞过程中甲、乙间的平均作用力大小；②通过计算判断该碰撞是否为弹性碰撞。解析：(1)能级图说明氢原子光谱是分立的，A项正确；赖曼线系中从n＝2能级跃迁到基态放出的光子能量最小，频率最小，B项错误；巴尔末线系中从n＝∞跃迁到n＝2能级放出的光子能量最大，频率最大，波长最小，C项错误；发生光电效应的条件是入射光频率大于极限频率，频率越大，越容易发生光电效应，D项正确。(2)根据题意，镜像核是质子数和中子数互换，所以eq\o\al(7,3)Li的镜像核是eq\o\al(7,4)X(或eq\o\al(7,4)Be)。写出核反响方程4eq\o\al(1,0)n＋3eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(7,3)Li，所以质量亏损为4mn＋3mp－mLi,eq\o\al(7,3)Li的比结合能是eq\f(1,7)(4mn＋3mp－mLi)c2。(3)①对甲，以向右为正方向，由动量定理得：m·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－\f(v,3)))－mv＝Ft，可得F＝－eq\f(4mv,3t)负号说明乙对甲的平均作用力方向向左，两球间平均作用力大小是F＝eq\f(4mv,3t)。②设碰后乙球速度为v1，碰撞过程动量守恒：mv＝m·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－\f(v,3)))＋2mv1，解得v1＝eq\f(2,3)v碰前系统动能E1＝eq\f(1,2)mv2，碰后系统动能E2＝eq\f(1,2)·m·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,3)))2＋eq\f(1,2)·2m·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2v,3)))2＝eq\f(1,2)mv2说明该碰撞为弹性碰撞。答案：(1)AD(2)eq\o\al(7,4)X(或eq\o\al(7,4)Be)eq\f(1,7)(4mn＋3mp－mLi)c2(3)①eq\f(4mv,3t)②该碰撞为弹性碰撞5．(1)关于核反响eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(90,38)Sr＋eq\o\al(136,54)Xe＋xeq\o\al(1,0)n，以下说法正确的选项是________。A．x＝10 B．质量数不守恒C．向外释放能量 D．这是eq\o\al(235,92)U的衰变(2)在如下图装置中，阴极K在光子动量为p0的单色光1的照射下发生了光电效应，调节滑片P至某一位置，使电流表的示数恰好为零；在保持上述滑片P的位置不变的情况下，改用光子动量为0.5p0的单色光2照射阴极K，那么电流表的示数将________(选填“为0”或“不为0”)，单色光1、2的波长之比为________。(3)在如下图足够长的光滑水平面上，有质量分别为3kg和1kg的甲、乙两滑块，将仅与甲拴接的轻弹簧压紧后处于静止状态，乙的右侧有一挡板P。现将两滑块由静止释放，当弹簧恢复原长时，甲的速度大小为2m/s,此时乙尚未与P相撞。①求弹簧恢复原长时乙的速度大小；②假设乙与挡板P碰撞反弹后，不能再与弹簧发生碰撞。求挡板P对乙的冲量的最大值。解析：(1)根据质量数守恒可知，x＝235＋1－90－136＝10，故A项正确、B项错误；核反响eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(90,38)Sr＋eq\o\al(136,54)Xe＋xeq\o\al(1,0)n属于裂变，裂变时出现质量亏损，向外释放能量，故C项正确、D项错误。(2)分析可知单色光2的频率比单色光1的频率小，结合爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，用单色光2照射时电子的初动能Ek减小，所以电子仍不能到达A极板，故电流表的示数将仍为零。由光子的动量公式p＝eq\f(h,λ)，可知波长λ和动量p