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专题跟踪检测(二十六) 动量 光电效应 原子结构与原子核一、选择题1(2017江苏三模)下列说法正确的是()A光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性B光电效应实验中,改用强光可以增大逸出光电子的最大初动能C在一定的光照条件下,增大所加正向电压的值,一定可以增大饱和光电流D实验时,若用光照射金属不能发生光电效应时,可以改用频率更高的光解析:选AD为解释光电效应现象爱因斯坦提出了光子说,说明光具有粒子性;康普顿效应表明光子不仅具有能量而且具有动量,深入地揭示了光的粒子性,故A正确;根据光电效应方程Ekh W可知,光电子的最大初动能与入射光的频率有关,还与金属的逸出功有关,与入射光的强度无关,故B错误;饱和光电流与入射光的强度有关,在一定的光照条件下,增大所加正向电压的值,不一定能增大饱和光电流,故C错误;发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率,故D正确。2(2017盐城三模)氡222经过衰变变成钋218,t0时氡的质量为m0,任意时刻氡的质量为m,下列四幅图中正确的是()解析:选B每经过一个半衰期,氡有一半质量发生衰变,则剩余质量mm0nm0,解得,为半衰期,可知与t成指数函数关系,故B正确,A、C、D错误。3(2017湖南三模)有关下列四幅图的说法正确的是()A甲图中,光滑水平面上,球m1以速度v碰撞静止球m2,若两球质量相等,碰后m2的速度一定为vB乙图中,在光颜色保持不变的情况下,入射光越强,饱和光电流越大C丙图中,射线a由粒子组成,射线b为射线,射线c由粒子组成D丁图中,链式反应属于重核裂变解析:选BD甲图中,光滑水平面上,两球碰撞过程动量守恒,碰撞过程机械能不增加,如果两球质量相等,则碰撞后m2的速度不大于v,但不是一定等于v,故A错误;乙图中,光的颜色保持不变的情况下,光照越强,饱和光电流越大,故B正确;丙图中,由左手定则可知,a带正电,则射线a由粒子组成,b不带电,射线b是射线,c带负电,则射线c由电子组成,故C错误;丁图中,链式反应属于重核裂变,故D正确。4(2017泰州一模)下列情况中系统动量守恒的是()A小车停在光滑水平面上,人在车上走动时,人与车组成的系统B子弹水平射入放在光滑水平面上的木块中,子弹与木块组成的系统C子弹射入紧靠墙角的木块中,子弹与木块组成的系统D气球下用轻绳吊一重物一起加速上升时,轻绳突然断开后的一小段时间内,气球与重物组成的系统解析:选AB小车停在光滑水平面上,人在车上走动时,人与车组成的系统所受合外力为零,系统动量守恒,故A正确;子弹射入放在光滑水平面上的木块中,子弹与木块组成的系统所受合外力为零,系统动量守恒,故B正确;子弹射入紧靠墙角的木块中,子弹与木块组成的系统受墙角的作用力,所受合外力不为零,系统动量不守恒,故C错误;气球下用轻绳吊一重物一起加速上升时,轻绳突然断开后的一小段时间内,气球与重物组成的系统所受合外力不为零,系统动量不守恒,故D错误。5(2017徐州二模)2017年1月,我国“墨子号”量子科学实验卫星正式进入应用研究。在量子理论中,有共同来源的两个微观粒子,不论它们相距多远,它们总是相关的,一个粒子状态的变化会立即影响到另一个粒子,这就是所谓的量子纠缠。关于量子理论,下列说法中正确的有()A玻尔氢原子理论,第一次提出了能量量子化的观念B爱因斯坦研究光电效应提出光子说,光子说属于量子理论的范畴C量子理论中,实物粒子具有波粒二象性D微观粒子在受力状况和初速度确定的前提下,可以确定它此后的运动状态和位置解析:选BC普朗克为了解释黑体辐射现象,第一次提出了能量量子化理论,故A错误;爱因斯坦为了解释光电效应的规律,提出了光子说,光子说属于量子理论的范畴,故B正确;在量子理论中,实物粒子具有波粒二象性,故C正确;根据测不准原理可知,微观粒子在受力状况和初速度确定的前提下,并不能同时确定它此后的运动状态和位置,故D错误。二、非选择题6.(2017徐州模拟)如图所示的光电管实验中,当用波长为3.0107 m的光照射在阴极K上时,电流表有示数。调节滑动变阻器,当电压表读数为3.0 V时,电流表读数恰好为零;改用波长为1.5107 m的光照射在阴极K上时,调节滑动变阻器,当电压表读数为7.1 V时,电流表读数也恰好为零。由此可得普朗克常量为_Js,该阴极的逸出功为_J。(已知电子电量为1.61019 C,光速c为3108 m/s,结果均保留两位有效数字)解析:设阴极K的逸出功为W,由光电效应方程可得光电子最大初动能:EkhW,由题意知,当光电流恰好为零时有:EkeU,又c,由以上三式可得:eUhW;当入射光波长为3.0107 m时,可得:3.01.61019 JhW;当入射光波长为1.5107 m时,可得:7.11.61019 JhW;联立可得:h6.61034 Js,W1.81019 J。答案:6.610341.810197(2017江苏四模)有一种衰变是原子核俘获一个核外K层电子,使核中一个质子转变成一个中子的过程,简称K俘获。在K俘获过程中,有能量放出。在K俘获过程中,原子总质量_;原子序数_(均选填“增加”、“减小”或“不变”)。解析:原子核内没有电子,K俘获是核中一个质子与电子结合转变成一个中子的过程,由于质子数减少一个,所以原子序数减小1;根据爱因斯坦的质能方程Emc2知,伴随能量的释放,K俘获过程有质量亏损,原子总质量减小。答案:减小减小8(2017南京三模)太阳内部不断进行着各种核聚变反应,一个氘核和一个氚核结合成一个氦核是其中一种,请写出其核反应方程_;如果氘核的比结合能为E1,氚核的比结合能为E2,氦核的比结合能为E3,则上述反应释放的能量可表示为_。解析:根据电荷数守恒、质量数守恒,知核反应方程为HHHen,氘核的比结合能为E1,氚核的比结合能为E2,氦核的比结合能为E3,根据比结合能等于结合能与核子数的比值,可得该核反应中释放的核能E4E32E1 3E2。答案:HHHen4E3 2E1 3E29.(2017江苏二模)汞原子的能级图如图所示,现让光子能量为E的一束光照射到大量处于基态的汞原子上,汞原子能辐射出3种不同频率的光,那么入射光光子的能量为_eV,辐射光的最大波长为_m。(普朗克常量h6.631034 Js,光速c3108 m/s,计算结果保留两位有效数字)解析:根据C3知,n3,则入射光光子的能量E(2.710.4)eV7.7 eV。由n3跃迁到n2能级时辐射的光子能量最小,波长最长,有:E3E2h,代入数据有(2.75.5)1.610196.631034,解得4.4107 m。答案:7.74.410710.(2017徐州模拟)如图所示,光滑的水平面上,小球A以速率v0撞向正前方的静止小球B,碰后两球沿同一方向运动,且小球B的速率是小球A的4倍,已知小球A、B的质量分别为2m、m。(1)求碰撞后A的速率;(2)通过计算判断该碰撞是否为弹性碰撞。解析:(1)设向右为正方向,以A、B为系统,由动量守恒定律得:2mv02mvAmvB且vB4vA解得:vAv0。(2)碰撞前,系统的总动能为:Ek2mvmv碰撞后,系统的总动能为:Ek2mvmvmv,则EkEk,所以该碰撞是弹性碰撞。答案:(1)v0(2)见解析11(2017江苏四模)人类第一次利用加速器加速粒子引发的核反应是:HLi(Be)2He8.03 MeV(1)设加速后质子以速度v0撞击静止的锂核,形成不稳定的复合核(Be),求形成的复合核速度v;(2)复合核最终转变为两个粒子,并放出光子,求光子的动量大小(保留两位有效数字,真空中光速c3108 m/s)。解析:(1)设质子质量为m,则复合核质量为8m,取碰撞前质子的速度方向为正方向,由动量守恒定律得mv08mv解得 vv0。(2)光子动量大小为 p由题知E8.03 MeV解得:p4.310 21 kgm/s。答案:(1)v0(2)4.31021 kgm/s12(2017南京二模)一个静止的氮核N俘获一个速度为1.1107 m/s的氦核变成B、C两个新核,设B的速度方向与氦核速度方向相同,速度大小为4106 m/s,B的质量数是C的17倍,B、C两原子核的电荷数之比为81。(1)写出核反应方程;(2)估算C核的速度大小。解析:(1)根据电荷数守恒、质量数守恒得,B、C电荷数之和为9,因为B、C两原子核的电荷数之比为81,则C的电荷数为1;B、C质量数之和为18,因为B的质量数是C的17倍,则B的质量数为17,C的质量数为1,所以C为质子;故核反应方程为:NHeOH。(2)设氦核的速度方向为正方向,根据动量守恒得,mvmBvBmCvC解得vC2.4107 m/s,C核的速度大小为2.4107 m/s。答案:(1) NHe8OH(2)2.4107 m/s13(2017宿迁三模)一静止的铀核U发生衰变后变为钍核Th,放出的粒子的速度为0.1c(c是光在真空中的速度),不考虑相对论效应。(1)试写出该衰变的核反应方程;(2)求钍核的速度大小。解析:(1)由质量数与电荷数守恒得核反应方程:UThHe。(2)设粒子的质量为m,钍核的质量为M,反冲速度为v,由动量守恒定律0m0.1cMv其中,解得:vc。答案:(1)UThHe(2)c14用质子轰击锂核(Li)生成两个粒子。已知质子质量为mp1.007 8 u,锂核质量为mLi7.016 0 u,粒子质量为m4.002 6 u,质子的初动能是Ek0.6 MeV(1 u相当于931.5 MeV的能量)。(1)写出核反应方程;(2)求出核反应前后发生的质量亏损及核反应过程中释放的能量E;(3)若核反应释放的能量全部用来增加两个粒子的动能,则核反应后两个粒子具有总能量是多少。解析:(1)根据质量数与电荷数守恒,由题意可知核反应方程为:LiH2He。(2)核反应前后发生的质量亏损为:mmLimp2m(7.016 01.007 824.002 6)u0.018 6 u由质能方程得,核反应释放的能量为:Emc20.018 6931.5 MeV17.3 MeV。(3)根据能量守恒可得,两个粒子具有总能量为:EkE(0.617.3)MeV17.9 MeV。答案:(1)LiH2He(2)0.018 6 u17.3 MeV(3)17.9 MeV
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