專題10動量和原子物理（選修3-5）知識梳理動量、沖量、動量守恒定律1、動量P=mv方向與速度方向相同2、沖量I=F·t．方向與恒力方向一致3、動量守恒定律的三種表達(dá)方式（1）P＝P′（2）Δp1=－Δp2（3）m1vl＋m2v2＝m1v/l＋m2v/2二、波爾理論1、氫原子能級與軌道半徑（1）能級公式：（2）半徑公式：（3）躍遷定則：三、原子核衰變、半衰期及核能四、光電效應(yīng)及其方程1、光電效應(yīng)規(guī)律(1)任何一種金屬都有一個極限頻率，入射光必須大于這個極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng)．(2)光電子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度(數(shù)目)無關(guān)，只隨著入射光的頻率增大而增大．(3)當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時，保持頻率不變，則光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比．(4)從光照射到產(chǎn)生光電流的時間不超過10—9s，幾乎是瞬時的．2、光電效應(yīng)方程（1）愛因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek=hγ－W(Ek是光電子的最大初動能；W是逸出功：即從金屬表面直接飛出的光電子克服正電荷引力所做的功，也稱電離能)（2）極限頻率：專題測試1.(5分)（2022全國卷1第18題）.已知氫原子的基態(tài)能量為E，激發(fā)態(tài)能量，其中n=2,3…。用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速。能使氫原子從第一激發(fā)態(tài)電離的光子的最大波長為()B.C.D.2.(5分)（2022天津卷第1題）．下列能揭示原子具有核式結(jié)構(gòu)的實驗是（）A．光電效應(yīng)實驗 B．倫琴射線的發(fā)現(xiàn) C．α粒子散射實驗 D．氫原子光譜的發(fā)現(xiàn)3.(5分)（2022上海卷第17題）.用極微弱的可見光做雙縫干涉實驗，隨著時間的增加，在屏上先后出現(xiàn)如圖(a)、(b)、(c)所示的圖像，則()A.圖像(a)表明光具有粒子性B.圖像(c)表明光具有波動性C.用紫外光觀察不到類似的圖像D.實驗表明光是一種概率波4.(5分)（2022廣東第18題）.光電效應(yīng)實驗中，下列表述正確的是() A.光照時間越長光電流越大 B.入射光足夠強(qiáng)就可以有光電流 C.遏止電壓與入射光的頻率有關(guān) D.入射光頻率大于極限頻率才能產(chǎn)生光電子 5.(8分)(1)氫原子從能級A躍遷到能級B吸收頻率為ν1的光子，從能級A躍遷到能級C釋放頻率為ν2的光子，若ν2＞ν1，則當(dāng)它從能級B躍遷到能級C時，將________(填選項前的字母)A．放出頻率為ν2－ν1的光子B．放出頻率為ν2＋ν1的光子C．吸收頻率為ν2－ν1的光子D．吸收頻率為ν2＋ν1的光子(2)“軌道電子俘獲”是放射性同位素衰變的一種形式，它是指原子核(稱為母核)俘獲一個核外電子，其內(nèi)部一個質(zhì)子變?yōu)橹凶樱瑥亩兂梢粋€新核(稱為子核)，并放出一個中微子的過程．中微子的質(zhì)量很小，不帶電，很難被探測到，人們最早就是通過子核的反沖而間接證明中微子的存在的．一個靜止的原子核發(fā)生“軌道電子俘獲”(忽略電子的初動量)，衰變?yōu)樽雍瞬⒎懦鲋形⒆樱铝嘘P(guān)于該過程的說法正確的是______(填選項前的字母)A．母核的質(zhì)量數(shù)小于子核的質(zhì)量數(shù)B．母核的電荷數(shù)等于子核的電荷數(shù)C．子核的動量大小等于中微子的動量大小D．子核的動能大于中微子的動能6.(8分)(1)在高速公路上發(fā)生一起交通事故，一輛質(zhì)量為1500kg向南行駛的長途客車迎面撞上了一輛質(zhì)量為3000kg向北行駛的卡車，碰后兩車接在一起，并向南滑行了一小段距離后停止，根據(jù)測速儀的規(guī)定，長途客車碰前以20m/s的速率行駛，由此可判斷卡車碰前的行駛速率是________．A．小于10m/sB．大于10m/s小于20m/sC．大于20m/s小于30m/sD．大于30m/s小于40m/(2)近段時間，朝鮮的“核危機(jī)”引起了全世界的矚目，其焦點問題就是朝鮮核電站采用的是輕水堆還是重水堆．因為重水堆核電站在發(fā)電的同時還可以產(chǎn)出供研制核武器的钚239(eq\o\al(239,94)PU).這種eq\o\al(239,94)PU可由鈾239(eq\o\al(239,92)U)經(jīng)過衰變而產(chǎn)生，則下列判斷中正確的是()A.eq\o\al(239,94)PU與eq\o\al(239,92)U的核內(nèi)具有相同的中子數(shù)B.eq\o\al(239,94)PU與eq\o\al(239,92)U的核內(nèi)具有相同的質(zhì)子數(shù)C.eq\o\al(239,92)U經(jīng)過2次β衰變產(chǎn)生eq\o\al(239,94)PUD.eq\o\al(239,92)U經(jīng)過1次α衰變產(chǎn)生eq\o\al(239,94)PU7.(6分)(1)2022年上海世博會力主“低碳世博”，對綠色新能源的使用大大提高，其中，太陽能的利用成為本屆世博會的“當(dāng)家花旦”．太陽能是由于太陽內(nèi)部高溫高壓條件下的核聚變反應(yīng)產(chǎn)生的，其核反應(yīng)方程是________．(填選項前的字母)A.eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HB.eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nC.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(136,54)Xe＋eq\o\al(90,38)Sr＋10eq\o\al(1,0)nD.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He(2)在光滑的水平面上，質(zhì)量m1＝2kg的球以速度v1＝5m/s和靜止的質(zhì)量為m2＝1kg的球發(fā)生正碰，碰后m2的速度v2′＝4m/s，則碰后m1________.(填選項前的字母)A．以3m/s速度反彈B．以3m/s速度繼續(xù)向前運動C．以1m/s速度繼續(xù)向前運動D．立即停下8.(6分)(1)下列說法中正確的是________．(填選項前的字母)A．經(jīng)典物理學(xué)能解釋原子的穩(wěn)定性和原子光譜的不連續(xù)性B．光電效應(yīng)說明光具有粒子性C．天然放射性元素衰變的快慢與化學(xué)、物理狀態(tài)有關(guān)D．天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了原子的核式結(jié)構(gòu)(2)甲、乙兩車相向運動，碰撞后連成一體并沿甲車的原方向運動，由此可判斷________．(填選項前的字母)A．乙車的質(zhì)量比甲車的小B．乙車的速度比甲車的小C．乙車的動量比甲車的小D．乙對甲的作用力小于甲對乙的作用力9.(13分)(1)(3分)下列說法中正確的是 ()A．光電效應(yīng)現(xiàn)象顯示了光的粒子性，它否定了光的波動性B．為了解釋原子光譜的不連續(xù)性，普朗克提出能量量子化觀點C．某元素原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)決定了核外電子的分布，進(jìn)而決定了該元素的化學(xué)性質(zhì)D．核力是短程力，在其作用范圍內(nèi)，隨核子間距離的變化可以表現(xiàn)為引力也可以表現(xiàn)為斥力(2)(10分)貧鈾合金具有高密度、高強(qiáng)度、高韌性的特點，用它做彈芯，穿甲能力強(qiáng)，可以摧毀堅固的目標(biāo)．貧鈾彈的重要原料是鈾238，具有放射性，放出的射線對人體會造成嚴(yán)重的傷害．若某靜止的鈾核(eq\o\al(238,92)U)發(fā)生α衰變生成釷核(Th)，并同時放出能量為E的γ光子，已知鈾核的質(zhì)量為mU，釷核的質(zhì)量為mTh，α粒子的質(zhì)量為mα.①寫出核反應(yīng)方程．②若放出的γ光子動量可忽略，求衰變生成的α粒子的速率．10.(7分)(1)下列物理實驗中，能說明粒子具有波動性的是 ()A.通過研究金屬的遏止電壓與入射光頻率的關(guān)系，證明了愛因斯坦方程的正確性B．通過測試多種物質(zhì)對X射線的散射，發(fā)現(xiàn)散射射線中有波長變大的成分C．通過電子雙縫實驗，發(fā)現(xiàn)電子的干涉現(xiàn)象D．利用晶體做電子束衍射實驗，證實了電子的波動性圖1(2)氫原子的能級如圖1所示．有一群處于n＝4能級的氫原子，這群氫原子能發(fā)出________種譜線，發(fā)出的光子照射某金屬能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，則該金屬的逸出功應(yīng)小于________eV.圖1(3)近年來，國際熱核聚變實驗堆計劃取得了重大進(jìn)展，它利用的核反應(yīng)方程是eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n.若eq\o\al(2,1)H和eq\o\al(3,1)H迎面碰撞，初速度大小分別為v1、v2，eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H、eq\o\al(4,2)He、eq\o\al(1,0)n的質(zhì)量分別為m1、m2、m3、m4，反應(yīng)后eq\o\al(4,2)He的速度大小為v3，方向與eq\o\al(2,1)H的運動方向相同，求中子eq\o\al(1,0)n的速度(選取m1的運動方向為正方向，不計釋放的光子的動量，不考慮相對論效應(yīng))．11.(8分)(1)(2分)下列關(guān)于近代物理知識說法中正確的是 ()A．光電效應(yīng)顯示了光的粒子性B．玻爾理論可以解釋所有原子的光譜現(xiàn)象C．康普頓效應(yīng)進(jìn)一步證實了光的波動特性D．為了解釋黑體輻射規(guī)律，普朗克提出電磁輻射的能量是量子化的圖2(2)(2分)在天然放射現(xiàn)象中，釋放出的三種射線a、b、c在磁場中運動軌跡如圖2所示，其中________是β射線，________穿透能力最強(qiáng)．(選填“a”、“b”或“c”)圖2(3)(4分)利用水平放置的氣墊導(dǎo)軌做“探究碰撞中的不變量”的實驗，如圖3所示，圖中A、B裝置叫______________，其作用是__________________．若測得滑塊甲的質(zhì)量為kg，滑塊乙的質(zhì)量為kg，兩滑塊作用前甲的速度大小為m/s，乙的速度大小為m/s，迎面相碰后甲乙粘在一起以m/s的速度沿甲原來的方向前進(jìn)．則兩滑塊相互作用過程中不變的量是__________，大小為________．圖312.(8分)(1)下列說法中正確的是 ()A．氫原子在輻射出一個光子后，其核外電子的動能增大B.eq\o\al(239,92)U經(jīng)過兩次β衰變產(chǎn)生eq\o\al(239,94)PuC．α射線的電離本領(lǐng)比β射線的大D．放射性元素eq\o\al(239,92)U的半衰期隨溫度的升高而變短(2)已知氫原子基態(tài)電子軌道半徑為r0＝×10－10m，量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)的能量En＝－eq\f,n2)eV.求：①電子在基態(tài)軌道上運動的動能；②有一群氫原子處于量子數(shù)n＝3的激發(fā)態(tài)，畫一個能級圖，在圖上用箭頭標(biāo)明這些氫原子所能發(fā)出光的光譜線有哪幾條？③計算這幾條光譜線中波長最短的一條光譜線的波長．(k＝×109N·m2/C2，e＝×10－19C，h＝×10－3413.(8分)用速度為v0、質(zhì)量為m1的eq\o\al(4,2)He核轟擊質(zhì)量為m2的靜止的eq\o\al(14,7)N核，發(fā)生核反應(yīng)，最終產(chǎn)生兩種新粒子A和B.其中A為eq\o\al(17,8)O核，質(zhì)量為m3，速度為v3，B的質(zhì)量為m4(1)寫出核反應(yīng)方程式；(2)計算粒子B的速度vB.14.(8分)在真空中，原來靜止的原子核eq\o\al(b,a)X在進(jìn)行α衰變時，放出α粒子(eq\o\al(4,2)He)的動能為E0.假設(shè)衰變后產(chǎn)生的新核用Y表示，衰變時產(chǎn)生的能量全部以動能形式釋放出來，真空中的光速為c，原子核的質(zhì)量之比等于質(zhì)量數(shù)之比，原子核的重力不計．(1)寫出衰變的核反應(yīng)方程；(2)求衰變過程中總的質(zhì)量虧損．答案5.(1)B(2)C6.(1)A(2)C7.(1)B(2)B8.(1)B(2)C9.(1)CD(全選對得3分，選對但不全得1分，有選錯得0分)(2)(10分)①eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He(2分)②由動量守恒定律得mαvα－mThvTh＝0(2分)由質(zhì)能方程得ΔE＝(mU－mα－mTh)c2(2分)由能量的轉(zhuǎn)化和守恒得ΔE＝eq\f(1,2)mαvα2＋eq\f(1,2)mThvTh2＋E(2分)解得vα＝eq\r(\f(2mTh[(mU－mα－mTh)c2－E],mα(mα＋mTh)))(2分)10.(1)CD(2分，漏選得1分，錯選不得分)(2)6(1分)(1分)(3)設(shè)中子的速度為v，由動量守恒定律有m1v1－m2v2＝m3v3＋m4v(2分)解得v＝eq\f(m1v1－m2v2－m3v3,m4)(1分