1、专题六选修3-51.(2018江苏南京调研)(1)下列说法中正确的是。 A.图甲中正确反映了黑体辐射电磁波的强度按波长的分布与黑体的温度的关系B.图乙的放射性同位素应选择衰变时放出粒子的同位素C.图丙中A、B两球质量相等,当A以速度v与静止的B发生正碰后,B的速度未必是vD.图丁中电子束通过铝箔产生的衍射图样,证实了物质波的存在(2)如图为氢原子的能级图,大量处于n=4激发态的氢原子跃迁时,发出种频率不同的光子。若用其中频率最大的光照射到逸出功为2.75 eV的光电管上,则加在该光电管上的遏止电压为V。(3)花岗岩、大理石等装修材料都不同程度地含有放射性元素氡222,人长期吸入后会对呼吸系统造
2、成损害。设有一静止的氡核(86222Rn)发生衰变生成钋(84218Po),若放出5.6 MeV的核能全部转化为动能。写出核反应方程。求新核钋218的动能。(结果保留一位有效数字)答案(1)CD(2)610(3)见解析解析(1)黑体辐射电磁波的强度按波长的分布与黑体的温度的关系是:随着温度的升高,一方面,各种波长的辐射强度都有增加,另一方面,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,所以1 700 K的峰值应在1 300 K的左侧,故A错误;粒子的穿透能力很弱,甚至不能穿过一张纸片,故B错误;图丙中A、B两球质量相等,只有当A以速度v与静止的B发生弹性正碰后,B的速度才是v,故C正确;图丁中电子束
3、通过铝箔产生的衍射图样,证实了物质波的存在,故D正确。(2)大量处于n=4激发态的氢原子跃迁时,发出光子的频率种类为k=C42=6种,其中频率最大的光子是由n=4跃迁到n=1放出的,即E=E4-E1=-0.85-(-13.6) eV=12.75 eV,由光电效应方程有Ek=h-W0=(12.75-2.75) eV=10 eV=eUc,故Uc=10 V。(3)86222Rn84218Po+24He。依据动量守恒定律,反应后钋核与氦核的动量等大,则钋核、氦核的动能与其质量成反比,有EkPoEkHe=mHemPo,反应前氡核静止,反应后钋核与氦核的动能之和为衰变释放的核能E=EkPo+EkHe。联立
4、解得EkPo=mHemHe+mPoE0.1 MeV。2.(2019江苏南京调研)(1)下列说法正确的是。A.铀核(92238U)衰变为铅核(82206Pb)的过程中,要经过8次衰变和10次衰变B.新一代核武器采用了新的储存技术后,延长了核弹头内裂变物质的半衰期C.光子、质子、电子都具有能量、动量,也都具有波粒二象性D.玻尔的原子模型具有局限性,之后发展起来的电子云理论更为客观准确(2)如图所示为氢原子的能级图,n为量子数。在氢原子由n=2能级跃迁到n=3能级的过程中,(填“吸收”或“放出”)光子。若该频率的光子恰能使某金属产生光电效应,则一群处于量子数为4的激发态的氢原子在向基态跃迁过程中,有
5、种频率的光子能使该金属产生光电效应。(3)如图所示,质量均为m的小车与弹性球静止在光滑的水平面上,质量为2m的小明坐在车上。现小明用力向右迅速推出弹性球,弹性球相对于水平面以速度v向右平动,与右侧竖直墙壁发生弹性碰撞,弹性球反弹后被小明接住,小明与车和弹性球以相同的速度一起运动,求:墙对弹性球的冲量的大小;小明接住弹性球后三者共同速度的大小。答案(1)CD(2)吸收5(3)见解析解析(1)根据质量数守恒和核电荷数守恒,可得92238U82206Pb+x24He+y-10e,解得x=8,y=6,故A错误;放射性元素的半衰期是不变的,故B错误;由光子说和康普顿效应可知,微观粒子具有能量也具有动量,
6、故C正确;玻尔理论只适用于氢原子,实质上高速运动的电子的方向和轨迹是不确定的,故D正确。(2)氢原子由低能级(n=2)跃迁到高能级(n=3)要吸收一定频率的光子,此光子的能量为E=1.89 eV,若该光子恰能使某金属产生光电效应,即该金属的逸出功W0=1.89 eV。一群处于n=4能级的氢原子,能辐射出C42=6种光子,其中Emin=E4-E3=0.66 eV”“”或“=”)滑块B对A的冲量大小,碰撞过程中验证动量守恒定律的表达式为(用题中所给的字母表示)。(3)假设两个氘核在一直线上相碰发生聚变反应生成氦的同位素和中子,已知氘核的质量是m1,中子的质量是m2,氦核同位素的质量是m3,光在真空
7、中速度为c。写出核聚变反应的方程式。求核聚变反应中释放出的能量E。答案(1)B(2)=m1d1t1=(m1+m2)d2t2(3)见解析解析(1)根据爱因斯坦光电效应方程h-h0=Ek可知,由于是同一种单色光照射,相同;金属不同,则0不同,逸出功h0不同;因此打出的光电子的最大初动能Ek不同,由Ek=eUc可知,遏止电压Uc不同,同一束光照射,单位时间内光子数相同,饱和光电流相同,故B正确。(2)由于碰撞过程相互作用力等大反向,因此相互作用力的冲量大小相等,方向相反;碰撞过程验证动量守恒定律的表达式为m1d1t1=(m1+m2)d2t2。(3)核反应方程式为12H+12H23He+01n核反应过
8、程中的质量亏损m=2m1-(m2+m3)氘核聚变时放出的能量E=mc2=(2m1-m2-m3)c26.(2019江苏南京、盐城一模)(1)如图所示,用导线将验电器与洁净的锌板连接,触摸锌板使验电器箔片不张开。用紫外线灯照射锌板,验电器箔片张开,移走紫外线灯,用带负电的橡胶棒接触锌板,发现验电器箔片张角减小;改用红外线灯照射锌板,结果发现验电器箔片不张开,则说明。A.用紫外线灯照射后锌板带正电B.用红外线灯照射后锌板带负电C.红外线的频率小于锌的极限频率D.紫外线的频率小于锌的极限频率(2)1956年李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒,吴健雄用2760Co对此进行了实验验证。次年,李、杨
9、两人为此获得诺贝尔物理学奖,2760Co的衰变方程是2760CoZANi+-10e+e,其中e是反电子中微子,它的电荷量为零,静止质量被认为是零。在上述衰变方程中,衰变产生的ZANi的核电荷数Z是。在衰变前2760Co是静止的,根据云室照片可以看出,衰变产物ZANi和-10e的运动径迹不在同一条直线上,如果认为衰变产物只有ZANi和-10e,那么衰变过程将违反(填“动量”或“电荷”)守恒定律。(3)如图所示,一只质量为5.4 kg的保龄球,撞上一只原来静止、质量为1.7 kg的球瓶。此后球瓶以3.0 m/s的速度向前飞出,而保龄球以1.8 m/s的速度继续向前运动,假设它们相互作用的时间为0.
10、05 s。求:碰撞后保龄球的动量;碰撞时保龄球与球瓶间的相互作用力的大小。答案(1)AC(2)28动量(3)见解析解析(1)用带负电的橡胶棒接触锌板,验电器箔片张角减小,说明锌板带正电,故A正确;用红外线照射锌板,验电器箔片不张开,说明锌板没有发生光电效应,故红外线的频率小于锌的极限频率,故B错误,C正确;用紫外线灯照射锌板时发生光电效应,说明其频率大于锌的极限频率,故D错误。(2)由衰变过程核电荷数守恒可知27=Z+(-1),得Z=28,若运动轨迹不在同一直线上,说明衰变前后动量不守恒,即违背了动量守恒定律。(3)碰撞后保龄球的动量p1=m1v1=9.72 kgm/s对于球瓶,p=m2v2-
11、0=5.1 kgm/s由动量定理得Ft=p联立解得F=102 N冲刺提分作业21.(2018江苏苏、锡、常、镇四市调研)(1)下列四幅图涉及不同的物理知识,其中说法正确的是。 A.甲图中,原子核D和E聚变成原子核F要放出能量B.乙图中,卢瑟福通过分析粒子散射实验结果,发现了质子和中子C.丙图中,原来有1 000个氡222,经过一个半衰期的时间,一定还剩余500个D.丁图中,链式反应属于重核的裂变(2)正电子发射型计算机断层显像,是核医学领域比较先进的临床检查影像技术。放射性同位素在衰变过程中会释放出正电子,一个正电子遇到一个电子后发生湮灭,产生方向相反的一对光子。已知电子的质量为m,光速为c,
12、则一对静止的正、负电子湮灭过程中产生的一个光子能量是,湮灭的反应方程式为。(3)一质量为m的蹦极运动员身系弹性蹦极绳,由水面上方的高台自由下落,从开始下落到绳对人刚产生作用力前,人下落的高度为h。此后经历时间t蹦极绳达到最大伸长量,此时人到水面还有数米距离。在此过程中蹦极绳对人的作用力始终竖直向上,重力加速度为g,不计空气阻力,求该段时间内蹦极绳对人的平均作用力大小。答案(1)AD(2)mc2-10e+10e2(3)见解析解析(1)题甲图中,轻核D和E聚变成中等核F要放出能量,故A正确;题乙图中,卢瑟福通过分析粒子散射实验结果,提出核式结构,但还未发现质子与中子,故B错误;原子核的衰变规律是统
13、计规律,故原来有1 000个氡222,经过一个半衰期的时间,不一定还剩余500个,故C错误;题丁图中,链式反应属于重核的裂变,故D正确。(2)根据爱因斯坦质能方程知2mc2=2E,则E=mc2;根据质量数和电荷数守恒,可知核反应方程为-10e+10e2。(3)自由落体运动阶段有h=v22g从绳中刚产生作用力到绳长达到最长的过程,取向下为正方向根据动量定理有mgt-Ft=0-mv解得F=mg+m2ght2.(2018江苏南京、盐城二模)(1)放射性元素氡(86222Rn)的半衰期为T,氡核放出一个X粒子后变成钋核(84218Po)。设氡核、钋核和X粒子的质量分别为m1、m2和m3,下列说法正确的
14、是。A.该过程的核反应方程是86222Rn84218Po+24HeB.发生一次核反应释放的核能为(m2+m3-m1)c2C.1 g氡经2T时间后,剩余氡原子的质量为0.5 gD.钋核的比结合能比氡核的比结合能大(2) 如图是氢原子的能级示意图,已知基态氢原子能量为E1,普朗克常量为h,则氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级时辐射出的光子的频率为;若此光子恰好能使某金属发生光电效应,则当氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级时放出的光子照到该金属表面时,逸出的光电子的最大初动能为。(3) 在2018年冬奥会花样滑冰双人滑比赛中,中国选手隋文静、韩聪组合获得亚军。如图所示为某次训练中的情景,他们携手滑步
15、,相对光滑冰面的速度大小为1.0 m/s。韩聪突然将隋文静向原先运动方向推开,推力作用时间为2.0 s,隋文静的速度大小变为4.0 m/s。假设隋文静和韩聪的质量分别为40 kg和60 kg,求:推开后韩聪的速度大小;推开过程中隋文静对韩聪的平均作用力大小。答案(1)AD(2)-3E14h-5E136(3)见解析解析(1)根据质量数和电荷数守恒,可知核反应方程为86222Rn84218Po+24He,故A正确;发生一次核反应释放的核能为(m1-m2-m3)c2,故B错误;1 g氡经过2T时间后,剩余氡原子的质量m=m0122=0.25 g,故C错误;因为钋核是由氡核衰变而来,因此钋核更为稳定,
16、即钋核的比结合能更大些,故D正确。(2)n=2能级氢原子能量E2=E14,氢原子从n=2跃迁到n=1辐射出的光子能量E2-E1=h,则=-3E14h;n=3能级氢原子能量E3=E19,氢原子从能级n=3跃迁到n=1时辐射出的光子能量E3-E1=-89E1,光子照射到该金属表面时,逸出的光电子的最大初动能Ek=-89E1-(-34E1)=-5E136。(3)以原先的运动方向为正,由动量守恒定律得(m1+m2)v=m1v1+m2v2解得v2=-1 m/s,负号表示与原先的运动方向相反对韩聪,由动量定理得Ft=m2v2-m2v解得F=-60 N,负号表示与原先的运动方向相反3.(2019江苏南京、徐
17、州七市三调)(1)下列说法中正确的是。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,反应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(2760Co)在极低温(0.01 K)和强磁场中的衰变实验结果给出了令人信服的证明。2760Co在极低温下的半衰期(填“大于”“等于”或“小于”)常温下的半衰期;2760Co发生衰变生成镍(Ni)的方程式为。(3)2760Co是金属元素钴的一种放射性同位素,用中子辐照金
18、属钴(2759Co)可得到2760Co。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2759Co,形成一个处于激发态的新核2760Co,新核辐射光子后跃迁到基态。已知真空中光速为c,不考虑相对论效应。求处于激发态新核2760Co的速度大小v。已知原子核2760Co的质量为m2,求整个过程中由于质量亏损释放的核能E。答案(1)C(2)等于2760Co2860Ni+-10e(3)见解析解析(1)金属发生光电效应的截止频率由金属本身决定,与入射光的频率无关,故A错误;理想黑体可以吸收所有照射到它表面的电磁辐射,并将这些辐射转化为热辐射,并非反射,故B错误;任何粒子都具有波动性
19、,氢原子中的电子也具有波动性,而不是以一定的轨道做圆周运动,故C正确;核聚变需要的温度极高,在反应过程中发生质量亏损,放出热量,并不需要外界持续提供能量,故D错误。(2)半衰期是由元素的原子核内部本身决定的,与外界的物理和化学状态无关,故在低温和常温下2760Co的半衰期是相同的;根据核电荷数和质量数守恒可知,核反应方程式为2760Co2860Ni+-10e。(3)由动量守恒定律有m0v0=(m0+m1)v解得v=m0v0m0+m1质量亏损m=m1+m0-m2根据质能方程E=mc2解得E=(m1+m0-m2)c24.(2019江苏南通、秦州第一次调研)(1)下列说法中正确的有。A.氡核的半衰期
20、为3.8天,20个氡原子核经7.6天后剩下5个氡原子核B.由质能方程可知,物体的能量发生变化时,物体的质量也相应变化C.镭核发生一次衰变时,产生的新核与原来的原子核相比,中子数减少了4D.钍核发生衰变后,产生新核的比结合能大于原来钍核的比结合能(2)真空中有不带电的金属铂板和钾板,其极限波长分别为1和2,用波长为(12,即钾板发生了光电效应,带正电。根据光电效应方程,金属板表面飞出的电子的最大初动能Ek=h-h2=hc-c2=hc2-2。(3)木块第一次回到A位置时的速度与木块和子弹开始共同运动的速度大小相等,子弹进入木块过程满足动量守恒定律,则mv0=(M+m)v解得v=mM+mv0此过程中
21、弹簧对木块和子弹整体的冲量等于墙对弹簧的冲量,由动量定理有I=(M+m)v-(M+m)v解得I=2mv05.(2018江苏南京三模)(1)下列说法中正确的是。A.一个质子和一个中子结合成氘核,一定会释放出能量B.汤姆孙发现电子,揭示了原子核内部有复杂结构C.根据玻尔理论,电子没有确定轨道,只存在电子云D.氢原子可以吸收小于使氢原子电离能量的任意能量的光子,因而轨道半径可以连续增大(2)如图所示,当开关K断开时,用光子能量为2.8 eV的一束光照射阴极P,发现电流表读数不为零。合上开关,调节滑动变阻器,发现当电压表读数小于0.70 V时,电流表读数仍不为零;当电压表读数大于或等于0.70 V时,
22、电流表读数为零。由此可知阴极材料的逸出功为eV;若将照射到阴极P上的该光的照射强度变为原来的2倍,则遏止电压为V。(3)用速度为v的中子轰击静止的锂核(36Li),发生核反应后生成氚核和粒子,生成的氚核速度方向与中子的速度方向相反,氚核与粒子的速度之比为78。已知中子的质量为m,质子的质量也可近似看做m,普朗克常量为h。写出核反应方程。求该核反应中粒子对应的物质波的波长。答案(1)A(2)2.100.70(3)01n+36Li13H+24He11h32mv解析(1)核子结合成原子核时一定释放核能,所以一个质子和一个中子结合成氘核一定会释放出能量,故A正确;汤姆孙发现电子,揭示了电子是原子的组成
23、部分,故B错误;根据玻尔理论,电子的轨道是确定的,即定态,故C错误;氢原子只有吸收能量等于两能级能量之差的光子才能发生跃迁,轨道半径是不连续的,故D错误。(2)当电压表读数大于或等于0.70 V时,电流表读数为零,即光电管的遏止电压为0.70 V,由光电效应方程可知eUc=Ek=h-W0,解得W0=(2.80-0.70)eV=2.10 eV;光电子的最大初动能与光的强度无关,所以遏止电压不变,仍为0.70 V。(3)由题意可得,核反应方程为01n+36Li13H+24He由动量守恒定律得mv=-3mv1+4mv2又v1v2=78解得v1=711v,v2=811v粒子对应的物质波的波长为=h4m
24、v2=11h32mv6.(2018江苏盐城三模)(1)如图所示是氢原子的能级图。下列判断正确的是。A.E1E2B.E1E2C.E2=12E1D.E2=14E1(2)在气垫导轨上,一个质量为0.6 kg的滑块甲以大小为0.15 m/s的速度与另一质量为0.4 kg、速度大小为0.1 m/s并沿反方向运动的滑块乙迎面相撞,碰撞后两个滑块粘在一起运动,速度大小为m/s,碰撞过程中乙滑块受到甲的冲量大小为Ns。(3)光照射某金属产生光电效应时,实验测得光电子最大初动能与照射光频率的图像如图所示,其中图线与横轴交点为5.51014 Hz。用一束波长范围为4.010-79.010-7 m的可见光照射该金属
25、时,求光电子的最大初动能。(已知普朗克常量为h=6.610-34 Js)答案(1)BD(2)0.050.06(3)见解析解析(1)根据玻尔理论,原子能级E1是最低能级,故A错误,B正确;能级关系为En=1n2E1,故C错误,D正确。(2)以滑块甲的速度方向为正方向,根据动量守恒定律有m1v1-m2v2=(m1+m2)v,解得v=0.05 m/s;根据动量定理有I=m2v-(-v2)=0.06 Ns。(3)可见光波长越短,频率越高,由c=得Ek=hcmin-h0=1.3210-19 J冲刺提分作业31.(2019江苏南通、泰州、扬州等七市二模联考)2019年1月,中国散裂中子源加速器打靶束流功率
26、超过50 kW,技术水平达到世界前列。散裂中子源是由加速器提供高能质子轰击重金属靶而产生中子的装置,一能量为109 eV的质子打到汞、钨等重核后,导致重核不稳定而放出2030个中子,大大提高了中子的产生效率。(1)关于质子和中子,下列说法中正确的有。A.中子和质子的质量相等B.原子核由质子和中子组成,稳定的原子核内,中子数一定大于质子数C.原子核的衰变,实质是核内中子转化为质子和电子D.中子不带电,比质子更容易打入重核内(2)汞原子能级图如图所示,大量的汞原子从n=4的能级向低能级跃迁时辐射出光子,其中辐射光子能量的最小值是 eV;用辐射光照射金属钨产生光电流,已知钨的逸出功为4.54 eV,
27、使光电流为零的反向电压至少为 V。(3)一个高能质子的动量为p0,打到质量为M、原来静止的钨核内,形成瞬时的复合核,然后再散裂出若干中子,已知质子质量为m,普朗克常量为h。求复合核的速度v。设复合核释放的某个中子的动量为p,求此中子的物质波波长。答案(1)CD(2)1.14.26(3)p0m+Mhp解析(1)中子质量和质子质量并不相等,故A错误;原子核由质子和中子组成,稳定的原子核内,中子数不一定大于质子数,故B错误;根据衰变的实质可知,在衰变过程中中子转化为质子的同时会放出电子,故C正确;因为在原子中所有的正电荷集中在原子核,在重核内部,原子核所带的正电荷量较大,对于质子的库仑斥力较大,而中
28、子不带电,重核对于中子没有库仑力,因此中子比质子更容易打入重核内,故D正确。(2)从第4能级跃迁至第3能级时,辐射光子的能量最小,其值为E4-E3=-1.6 eV-(-2.7eV)=1.1 eV。从第4能级跃迁至第1能级时,辐射光子的能量最大,其值为E4-E1=-1.6 eV-(-10.4 eV)=8.8 eV,该光子打到钨上产生的光电子的最大初动能Ek=hm-W=8.8 eV-4.54 eV=4.26 eV;由动能定理有-eUc=0-Ek,解得Uc=4.26 V,则使光电流为零的最小反向电压为4.26 V。(3)由动量守恒定律可知p0=(m+M)v解得v=p0m+M由德布罗意波长公式得=hp
29、2.(2019江苏苏州第一次模拟)(1)下列说法中正确的是。A.阴极射线的存在说明原子核是可分的B.玻尔理论很好地解释了原子光谱的成因C.原子的核式结构模型可以解释原子的稳定性D.235U裂变产生的新核的比结合能比235U的比结合能大(2)科学家通过X射线的衍射来获得晶体的结构图像。已知普朗克常量为h,真空中的光速为c,若X射线在真空中的波长为,其对应的光子能量E=,该光子与电子碰撞后其波长将(填“变大”“不变”或“变小”)。(3)一个静止的铀核(92238U)放出一个粒子变成钍核(90234Th),设该核反应中释放的能量全部转化为两个粒子的动能,已知粒子动能为Ek1,真空中的光速为c。求:钍
30、核的动能;该核反应中的质量亏损。答案(1)D(2)hc变大(3)见解析解析(1)阴极射线的存在导致电子的发现,说明原子是可分的,天然放射现象说明原子核是可分的,故A错误;玻尔原子理论说明了氢原子光谱的成因,且能够成功解释氢原子的稳定性,但无法解释其他原子的稳定性,故B、C错误;235U裂变后产生新的更稳定的核,比结合能越大越稳定,则新核的比结合能大,故D正确。(2)根据普朗克理论,光子的能量为E=h=hc;碰撞后光子能量变小,则波长变大。(3)由动量守恒定律有0=p-pTh即0=2mEk1-2mThEkTh解得EkTh=2117Ek1由E=mc2得E=Ek1+EkTh=mc2解得m=119Ek
31、1117c23.(2019江苏徐州、连云港、淮安三市联考)(1)下列说法正确的是。A.质量数越小的原子核,比结合能越大B.卢瑟福根据粒子散射实验提出了原子核式结构模型C.德国物理学家普朗克提出了量子假说,并成功解释了光电效应现象D.氡的半衰期为3.8天,若取40个氡原子核,则经过7.6天剩下10个氡原子核(2)静止的电子经电场加速后,撞击氢原子使其由基态跃迁到激发态,电子的加速电压至少为V;用大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁释放的光子照射某种金属,只有两种频率的光子能使该金属发生光电效应,则该金属的逸出功W0一定小于eV。(3)一枚在空中飞行的炮弹,质量M=6 kg,在最高点时的速度v0
32、=900 m/s,炮弹在该点突然炸裂成A、B两块,其中质量m=2 kg的B做自由落体运动。求:爆炸后A的速度大小;爆炸过程中A受到的冲量大小。答案(1)B(2)10.212.09(3)见解析解析(1)中等大小的原子核,比结合能最大,原子核最稳定,故A错误;卢瑟福根据粒子散射实验提出了原子核式结构模型,故B正确;德国物理学家普朗克提出了能量子假说,认为能量由一份一份不可分割的最小能量值组成,爱因斯坦提出光子说,成功解释了光电效应现象,故C错误;半衰期是一个统计规律,适用于大量原子核,不适用于数量很少的原子核,故D错误。(2)根据玻尔氢原子理论,可知E2-E1=10.2 eV,所以电子的加速电压至
33、少为10.2 V;由题意可知,只有从n=4能级跃迁到n=1和从n=3能级跃迁到n=1时释放的光子使金属能产生光电效应,故该金属的逸出功W0一定小于E3-E1=12.09 eV。(3)爆炸过程动量守恒,vB=0,有Mv0=(M-m)vA解得vA=1 350 m/s根据动量定理I=p=4(1 350-900) Ns=1 800 Ns4.(2019江苏南京三模)(1)对以下物理知识的理解中,正确的有。A.射线的穿透能力比较弱,用厚纸板就能挡住B.动能相等的质子和电子,它们的德布罗意波长也相等C.放射性元素钋的半衰期为138天,100 g的钋经过276天,已发生衰变的质量为75 gD.质子、中子、粒子
34、的质量分别为m1、m2、m3,两个质子和两个中子结合成一个粒子,释放的能量是(m1+m2-m3)c2(2)氢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氢原子上,氢原子能发出3种不同频率的光,那么入射光子的能量E为eV。若某种金属的逸出功为3.00 eV,则用上述原子逸出的三种光照射该金属,产生的光电子的最大初动能的最大值为eV。(3)如图所示,两个滑块A、B静置于同一光滑水平轨道上。A的质量为m,现给滑块A向右的初速度v0,一段时间后A与B发生碰撞,碰后A、B分别以18v0、34v0的速度向右运动,求:B的质量;碰撞过程中A对B的冲量的大小。答案(1)AC(2)12.0
35、99.09(3)见解析解析(1)粒子穿透能力很弱,不能穿过一张厚纸板,故A正确;物质波的波长=hp,质子和电子的动能相等,由p=2mEk知动量不相等,所以波长不相等,故B错误;根据m=m012t可知,经过276天,有75 g钋已衰变,故C正确;根据爱因斯坦的质能方程可知,释放的核能为(2m1+2m2-m3)c2,故D错误。(2)由k=Cn2可知n=3,氢原子从基态向n=3能级跃迁需要的能量为-1.51 eV-(-13.6 eV)=12.09 eV,故入射光子的能量为E=12.09 eV;由爱因斯坦光电效应方程Ek=E-W0可知,产生光电子的最大初动能为Ek=12.09 eV-3.00 eV=9
36、.09 eV。(3)两滑块碰撞过程动量守恒,有mv0=mvA+mBvB解得mB=76m对于B,由动量定理得I=pB=76m34v0=78mv05.(2019江苏苏、锡、常、镇四市一调)(1)关于核反应92235U+01n3890Sr+54136Xe+x01n,下列说法正确的是。 A.x=10B.质量数不守恒C.向外释放能量D.这是92235U的衰变(2)在如图所示装置中,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,则电流表的示数将(选填“为0”或“不为0”
37、),单色光1、2的波长之比为。(3)在如图所示足够长的光滑水平面上,用质量分别为3 kg和1 kg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2 m/s,此时乙尚未与P相撞。求弹簧恢复原长时乙的速度大小。若乙与挡板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。答案(1)AC(2)为012(3)见解析解析(1)由质量数守恒可得x=10,故A正确,B错误。该反应是裂变反应,裂变反应向外释放能量,故C正确,D错误。(2)即使单色光2可以使阴极K发生光电效应,光子动量减小,则光的频率变小,则其遏止电
38、压也减小,此时光电子一定不能到达阳极,故光电流为0。由=hp可知,12=0.5p0p0=12。(3)取向右为正方向,由动量守恒定律得0=-m甲v甲+m乙v乙解得v乙=6 m/s若乙恰不与弹簧碰撞,则乙与挡板P的碰后速度大小v乙=2 m/s由动量定理,得I=p解得I=-8 Ns,负号表示方向向左6.(2019江苏南京、盐城二模联考)(1)铀核裂变的一种方程为92235U+X3894Sr+54140Xe+201n,已知原子核的比结合能与质量数的关系如图所示,下列说法正确的有。A.X粒子是中子B.X粒子是质子C.92235U、3894Sr、54140Xe相比,3894Sr的比结合能最大,最稳定D.9
39、2235U、3894Sr、54140Xe相比,92235U的质量数最多,结合能最大,最稳定(2)利用如图所示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,则发生这种现象的原因可能是和。(3)在光滑水平面上,质量均为m的三个物块排成直线,如图所示。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,并粘在一起,求:物块的最终速度大小;碰撞过程中损失的总动能。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)p03mp023m解析(1)根据质量数守恒和电荷数守恒可知,X的质量数为1,电荷数为0,是中子,故A正确,B错误。根据题中图像可知3894Sr的比结合能最大,最稳定;92235U的质量数最大,结合能最大,但比结合能最小,最不稳定,故C正确,D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,则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)设三个物块最终粘在一起以速度v运动,依据动量守恒定律有p0=3mv解得v=p03m由p0=mv0,Ek0=12mv02解得初动能Ek0=p022m末动能Ek=123mv2=p026m损失的总动能Ek=Ek0-Ek=p023m
