（江蘇選考）物理第一部分六選考模塊跟蹤檢測（二十六）動(dòng)量光電效應(yīng)原子結(jié)構(gòu)與原子核

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE1學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE專題跟蹤檢測（二十六)動(dòng)量光電效應(yīng)原子結(jié)構(gòu)與原子核一、選擇題1．（2017·江蘇三模)下列說法正確的是（）A．光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性B．光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，改用強(qiáng)光可以增大逸出光電子的最大初動(dòng)能C．在一定的光照條件下，增大所加正向電壓的值，一定可以增大飽和光電流D．實(shí)驗(yàn)時(shí)，若用光照射金屬不能發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，可以改用頻率更高的光解析：選AD為解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象愛因斯坦提出了光子說，說明光具有粒子性；康普頓效應(yīng)表明光子不僅具有能量而且具有動(dòng)量，深入地揭示了光的粒子性，故A正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W可知，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，還與金屬的逸出功有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，故B錯(cuò)誤;飽和光電流與入射光的強(qiáng)度有關(guān),在一定的光照條件下,增大所加正向電壓的值,不一定能增大飽和光電流,故C錯(cuò)誤；發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，故D正確.2．(2017·鹽城三模)氡222經(jīng)過α衰變變成釙218,t＝0時(shí)氡的質(zhì)量為m0,任意時(shí)刻氡的質(zhì)量為m，下列四幅圖中正確的是（）解析:選B每經(jīng)過一個(gè)半衰期，氡有一半質(zhì)量發(fā)生衰變，則剩余質(zhì)量m＝m0eq\b\lc\（\rc\)（\a\vs4\al\co1(\f(1，2))）n＝m0eq\b\lc\（\rc\）（\a\vs4\al\co1（\f（1,2）））eq\f（t,τ），解得eq\f（m，m0）＝eq\b\lc\（\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2))）eq\f（t，τ)，τ為半衰期，可知eq\f（m，m0）與t成指數(shù)函數(shù)關(guān)系，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。3．(2017·湖南三模)有關(guān)下列四幅圖的說法正確的是（)A．甲圖中，光滑水平面上，球m1以速度v碰撞靜止球m2，若兩球質(zhì)量相等，碰后m2的速度一定為vB．乙圖中，在光顏色保持不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和光電流越大C．丙圖中，射線a由β粒子組成，射線b為γ射線,射線c由α粒子組成D．丁圖中，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)屬于重核裂變解析：選BD甲圖中，光滑水平面上，兩球碰撞過程動(dòng)量守恒,碰撞過程機(jī)械能不增加，如果兩球質(zhì)量相等，則碰撞后m2的速度不大于v，但不是一定等于v，故A錯(cuò)誤；乙圖中，光的顏色保持不變的情況下,光照越強(qiáng),飽和光電流越大，故B正確；丙圖中，由左手定則可知，a帶正電，則射線a由α粒子組成，b不帶電，射線b是γ射線，c帶負(fù)電，則射線c由電子組成,故C錯(cuò)誤；丁圖中，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)屬于重核裂變，故D正確。4．（2017·泰州一模)下列情況中系統(tǒng)動(dòng)量守恒的是（)A．小車停在光滑水平面上，人在車上走動(dòng)時(shí),人與車組成的系統(tǒng)B．子彈水平射入放在光滑水平面上的木塊中,子彈與木塊組成的系統(tǒng)C．子彈射入緊靠墻角的木塊中，子彈與木塊組成的系統(tǒng)D．氣球下用輕繩吊一重物一起加速上升時(shí)，輕繩突然斷開后的一小段時(shí)間內(nèi)，氣球與重物組成的系統(tǒng)解析：選AB小車停在光滑水平面上，人在車上走動(dòng)時(shí)，人與車組成的系統(tǒng)所受合外力為零，系統(tǒng)動(dòng)量守恒,故A正確;子彈射入放在光滑水平面上的木塊中，子彈與木塊組成的系統(tǒng)所受合外力為零，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，故B正確；子彈射入緊靠墻角的木塊中，子彈與木塊組成的系統(tǒng)受墻角的作用力,所受合外力不為零，系統(tǒng)動(dòng)量不守恒，故C錯(cuò)誤;氣球下用輕繩吊一重物一起加速上升時(shí),輕繩突然斷開后的一小段時(shí)間內(nèi)，氣球與重物組成的系統(tǒng)所受合外力不為零，系統(tǒng)動(dòng)量不守恒,故D錯(cuò)誤.5．（2017·徐州二模)2017年1月，我國“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星正式進(jìn)入應(yīng)用研究.在量子理論中，有共同來源的兩個(gè)微觀粒子,不論它們相距多遠(yuǎn)，它們總是相關(guān)的，一個(gè)粒子狀態(tài)的變化會(huì)立即影響到另一個(gè)粒子，這就是所謂的量子糾纏。關(guān)于量子理論,下列說法中正確的有（）A．玻爾氫原子理論，第一次提出了能量量子化的觀念B．愛因斯坦研究光電效應(yīng)提出光子說，光子說屬于量子理論的范疇C．量子理論中，實(shí)物粒子具有波粒二象性D．微觀粒子在受力狀況和初速度確定的前提下,可以確定它此后的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和位置解析：選BC普朗克為了解釋黑體輻射現(xiàn)象，第一次提出了能量量子化理論,故A錯(cuò)誤；愛因斯坦為了解釋光電效應(yīng)的規(guī)律，提出了光子說,光子說屬于量子理論的范疇，故B正確；在量子理論中，實(shí)物粒子具有波粒二象性,故C正確；根據(jù)測不準(zhǔn)原理可知,微觀粒子在受力狀況和初速度確定的前提下，并不能同時(shí)確定它此后的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和位置,故D錯(cuò)誤。二、非選擇題6.（2017·徐州模擬）如圖所示的光電管實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)用波長為3。0×10－7m的光照射在陰極K上時(shí)，電流表有示數(shù).調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，當(dāng)電壓表讀數(shù)為3.0V時(shí)，電流表讀數(shù)恰好為零；改用波長為1。5×10－7m的光照射在陰極K上時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，當(dāng)電壓表讀數(shù)為7。1V時(shí),電流表讀數(shù)也恰好為零。由此可得普朗克常量為________J·s，該陰極的逸出功為________J。（已知電子電量為1.6×10－19C,光速c為3×108m/s，結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)解析：設(shè)陰極K的逸出功為W,由光電效應(yīng)方程可得光電子最大初動(dòng)能：Ek＝hν－W,由題意知,當(dāng)光電流恰好為零時(shí)有：Ek＝eU，又c＝λν，由以上三式可得：eU＝heq\f(c，λ）－W;當(dāng)入射光波長為3。0×10－7m時(shí)，可得:3.0×1。6×10－19J＝heq\f(1.5×108,3。0×10－7）－W;當(dāng)入射光波長為1.5×10－7m時(shí)，可得：7。1×1.6×10－19J＝heq\f（3×108，1.5×10－7）－W；聯(lián)立可得：h≈6.6×10－34J·s，W＝1.8×10－19J。答案:6.6×10－341。8×10－197．（2017·江蘇四模)有一種衰變是原子核俘獲一個(gè)核外K層電子，使核中一個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)變成一個(gè)中子的過程,簡稱K俘獲.在K俘獲過程中，有能量放出。在K俘獲過程中,原子總質(zhì)量________；原子序數(shù)________（均選填“增加"、“減小”或“不變”）.解析：原子核內(nèi)沒有電子,K俘獲是核中一個(gè)質(zhì)子與電子結(jié)合轉(zhuǎn)變成一個(gè)中子的過程，由于質(zhì)子數(shù)減少一個(gè)，所以原子序數(shù)減小1;根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程E＝mc2知,伴隨能量的釋放,K俘獲過程有質(zhì)量虧損，原子總質(zhì)量減小.答案：減小減小8．(2017·南京三模）太陽內(nèi)部不斷進(jìn)行著各種核聚變反應(yīng),一個(gè)氘核和一個(gè)氚核結(jié)合成一個(gè)氦核是其中一種，請(qǐng)寫出其核反應(yīng)方程____________________;如果氘核的比結(jié)合能為E1,氚核的比結(jié)合能為E2,氦核的比結(jié)合能為E3，則上述反應(yīng)釋放的能量可表示為____________。解析:根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒,知核反應(yīng)方程為eq\o\al（2，1)H＋eq\o\al(3，1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al（1，0）n，氘核的比結(jié)合能為E1，氚核的比結(jié)合能為E2，氦核的比結(jié)合能為E3，根據(jù)比結(jié)合能等于結(jié)合能與核子數(shù)的比值,可得該核反應(yīng)中釋放的核能ΔE＝4E3－2E1－3E2。答案：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al（3，1）H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al（1，0）n4E3－2E1－3E29.(2017·江蘇二模）汞原子的能級(jí)圖如圖所示，現(xiàn)讓光子能量為E的一束光照射到大量處于基態(tài)的汞原子上，汞原子能輻射出3種不同頻率的光,那么入射光光子的能量為________eV，輻射光的最大波長為_______m。(普朗克常量h＝6。63×10－34J·s，光速c＝3×108m/s,計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)解析：根據(jù)Ceq\o\al（2，n）＝3知，n＝3,則入射光光子的能量ΔE＝(－2。7＋10。4)eV＝7。7eV。由n＝3躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)輻射的光子能量最小，波長最長，有：E3－E2＝heq\f（c,λ）,代入數(shù)據(jù)有（－2.7＋5.5）×1.6×10－19＝6。63×10－34×eq\f（3×108,λ),解得λ≈4。4×10－7m。答案：7.74.4×10－710。(2017·徐州模擬)如圖所示，光滑的水平面上，小球A以速率v0撞向正前方的靜止小球B,碰后兩球沿同一方向運(yùn)動(dòng)，且小球B的速率是小球A的4倍，已知小球A、B的質(zhì)量分別為2m、m.(1)求碰撞后A的速率；（2)通過計(jì)算判斷該碰撞是否為彈性碰撞.解析：（1)設(shè)向右為正方向，以A、B為系統(tǒng)，由動(dòng)量守恒定律得:2mv0＝2mvA＋mvB且vB＝4vA解得：vA＝eq\f(1,3)v0。（2）碰撞前，系統(tǒng)的總動(dòng)能為：Ek＝eq\f(1,2）×2mveq\o\al（2,0)＝mveq\o\al(2，0)碰撞后,系統(tǒng)的總動(dòng)能為:Ek′＝eq\f（1，2)×2mveq\o\al（2,A)＋eq\f（1,2)mveq\o\al(2,B）＝mveq\o\al（2,0），則Ek＝Ek′，所以該碰撞是彈性碰撞。答案：（1)eq\f(1，3)v0（2）見解析11．（2017·江蘇四模）人類第一次利用加速器加速粒子引發(fā)的核反應(yīng)是：eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al（7,3）Li→（eq\o\al（8，4)Be）→2eq\o\al（4,2)He＋8。03MeV（1)設(shè)加速后質(zhì)子以速度v0撞擊靜止的鋰核，形成不穩(wěn)定的復(fù)合核（eq\o\al（8,4)Be），求形成的復(fù)合核速度v;（2）復(fù)合核最終轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€(gè)α粒子，并放出γ光子,求γ光子的動(dòng)量大小(保留兩位有效數(shù)字，真空中光速c＝3×108m/s）。解析：（1）設(shè)質(zhì)子質(zhì)量為m，則復(fù)合核質(zhì)量為8m，取碰撞前質(zhì)子的速度方向?yàn)檎较颍蓜?dòng)量守恒定律得mv0＝8mv解得v＝eq\f（1，8)v0。（2）光子動(dòng)量大小為p＝eq\f(h，λ）＝eq\f（hν，λν）＝eq\f（E,c)由題知E＝8。03MeV解得：p≈4。3×10－21kg·m/s。答案:(1)eq\f(1,8)v0（2）4.3×10－21kg·m/s12．(2017·南京二模)一個(gè)靜止的氮核eq\o\al（14,7)N俘獲一個(gè)速度為1。1×107m/s的氦核變成B、C兩個(gè)新核，設(shè)B的速度方向與氦核速度方向相同，速度大小為4×106m/s，B的質(zhì)量數(shù)是C的17倍，B、C兩原子核的電荷數(shù)之比為8∶1。（1)寫出核反應(yīng)方程;(2）估算C核的速度大小。解析:（1)根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒得，B、C電荷數(shù)之和為9，因?yàn)锽、C兩原子核的電荷數(shù)之比為8∶1，則C的電荷數(shù)為1；B、C質(zhì)量數(shù)之和為18,因?yàn)锽的質(zhì)量數(shù)是C的17倍，則B的質(zhì)量數(shù)為17，C的質(zhì)量數(shù)為1，所以C為質(zhì)子；故核反應(yīng)方程為：eq\o\al(14，7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17，8)O＋eq\o\al（1，1)H。（2)設(shè)氦核的速度方向?yàn)檎较?根據(jù)動(dòng)量守恒得，mαvα＝mBvB＋mCvC解得vC＝－2。4×107m/s，C核的速度大小為2.4×107m/s.答案：（1）eq\o\al（14,7）N＋eq\o\al（4,2)He→eq\o\al（17，8）8O＋eq\o\al（1，1）H（2)2。4×107m/s13．(2017·宿遷三模）一靜止的鈾核eq\o\al(238,92）U發(fā)生α衰變后變?yōu)殁Q核Th，放出的α粒子的速度為0。1c（c是光在真空中的速度),不考慮相對(duì)論效應(yīng).(1)試寫出該衰變的核反應(yīng)方程；(2)求釷核的速度大小。解析：（1）由質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒得核反應(yīng)方程：eq\o\al（238,92）U→eq\o\al(234，90）Th＋eq\o\al(4，2)He。（2)設(shè)α粒子的質(zhì)量為m，釷核的質(zhì)量為M,反沖速度為v,由動(dòng)量守恒定律0＝m×0。1c－Mv其中eq\f(m,M)＝eq\f(4,234)，解得：v＝eq\f(1,585）c。答案：（1）eq\o\al（238,92）U→eq\o\al(234，90)Th＋eq\o\al（4，2)He（2)eq\f(1，585）c14．用質(zhì)子轟擊鋰核（eq\o\al（7，3）Li）生成兩個(gè)α粒子。已知質(zhì)子質(zhì)量為mp＝1.0078u，鋰核質(zhì)量為mLi＝7。0160u，α粒子質(zhì)量為mα＝4。0026u，質(zhì)子的初動(dòng)能是Ek＝0.6MeV（1u相當(dāng)于931.5MeV的能量)。（1）寫出核反應(yīng)方程；（2）求出核反應(yīng)前后發(fā)生的質(zhì)量虧損及核反應(yīng)過程中釋放的能量ΔE；（3)若核反應(yīng)釋放的能量全部用來增加兩個(gè)α粒子的動(dòng)能，則核反應(yīng)后兩個(gè)α粒子具有總能量是多少。解析：(1）根據(jù)質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒，由題意可知核反應(yīng)方程為:eq\o\al（7，3)Li＋eq\o\al（1,1）H→2eq\o\al（4,2)He。(2)核反應(yīng)前后發(fā)生的質(zhì)量虧損為：Δm＝mLi＋mp－2mα＝（7。0160＋1。0078－2×4。0026)u＝0.0