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2019年高考物理二輪復習 第一部分 專題六 選考模塊 專題跟蹤檢測（二十六）動量 光電效應 原子結構與原子核 一、選擇題 1．(xx江蘇三模)下列說法正確的是(　　) A．光電效應和康普頓效應說明光具有粒子性 B．光電效應實驗中，改用強光可以增大逸出光電子的最大初動能 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．實驗時，若用光照射金屬不能發(fā)生光電效應時，可以改用頻率更高的光 解析：選AD　為解釋光電效應現(xiàn)象愛因斯坦提出了光子說，說明光具有粒子性；康普頓效應表明光子不僅具有能量而且具有動量，深入地揭示了光的粒子性，故A正確；根據(jù)光電效應方程Ek＝hν －W可知，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關，還與金屬的逸出功有關，與入射光的強度無關，故B錯誤；飽和光電流與入射光的強度有關，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錯誤；發(fā)生光電效應的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，故D正確。 2．(xx鹽城三模)氡222經過α衰變變成釙218，t＝0時氡的質量為m0，任意時刻氡的質量為m，下列四幅圖中正確的是(　　) 解析：選B　每經過一個半衰期，氡有一半質量發(fā)生衰變，則剩余質量m＝m0n＝m0，解得＝，τ為半衰期，可知與t成指數(shù)函數(shù)關系，故B正確，A、C、D錯誤。 3．(xx湖南三模)有關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，若兩球質量相等，碰后m2的速度一定為v B．乙圖中，在光顏色保持不變的情況下，入射光越強，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，鏈式反應屬于重核裂變 解析：選BD　甲圖中，光滑水平面上，兩球碰撞過程動量守恒，碰撞過程機械能不增加，如果兩球質量相等，則碰撞后m2的速度不大于v，但不是一定等于v，故A錯誤；乙圖中，光的顏色保持不變的情況下，光照越強，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帶負電，則射線c由電子組成，故C錯誤；丁圖中，鏈式反應屬于重核裂變，故D正確。 4．(xx泰州一模)下列情況中系統(tǒng)動量守恒的是(　　) A．小車停在光滑水平面上，人在車上走動時，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，輕繩突然斷開后的一小段時間內，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，人在車上走動時，人與車組成的系統(tǒng)所受合外力為零，系統(tǒng)動量守恒，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)動量不守恒，故C錯誤；氣球下用輕繩吊一重物一起加速上升時，輕繩突然斷開后的一小段時間內，氣球與重物組成的系統(tǒng)所受合外力不為零，系統(tǒng)動量不守恒，故D錯誤。 5．(xx徐州二模)xx1月，我國“墨子號”量子科學實驗衛(wèi)星正式進入應用研究。在量子理論中，有共同來源的兩個微觀粒子，不論它們相距多遠，它們總是相關的，一個粒子狀態(tài)的變化會立即影響到另一個粒子，這就是所謂的量子糾纏。關于量子理論，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提出光子說，光子說屬于量子理論的范疇 C．量子理論中，實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動狀態(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錯誤；愛因斯坦為了解釋光電效應的規(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，實物粒子具有波粒二象性，故C正確；根據(jù)測不準原理可知，微觀粒子在受力狀況和初速度確定的前提下，并不能同時確定它此后的運動狀態(tài)和位置，故D錯誤。 二、非選擇題 6.(xx徐州模擬)如圖所示的光電管實驗中，當用波長為3.010－7 m的光照射在陰極K上時，電流表有示數(shù)。調節(jié)滑動變阻器，當電壓表讀數(shù)為3.0 V時，電流表讀數(shù)恰好為零；改用波長為1.510－7 m的光照射在陰極K上時，調節(jié)滑動變阻器，當電壓表讀數(shù)為7.1 V時，電流表讀數(shù)也恰好為零。由此可得普朗克常量為________Js，該陰極的逸出功為________J。(已知電子電量為1.610－19 C，光速c為3108 m/s，結果均保留兩位有效數(shù)字) 解析：設陰極K的逸出功為W，由光電效應方程可得光電子最大初動能：Ek＝hν－W，由題意知，當光電流恰好為零時有：Ek＝eU，又c＝λν，由以上三式可得：eU＝h－W；當入射光波長為3.010－7 m時，可得：3.01.610－19 J＝h－W；當入射光波長為1.510－7 m時，可得：7.11.610－19 J＝h－W；聯(lián)立可得：h≈6.610－34 Js，W＝1.810－19 J。 答案：6.610－34　1.810－19 7．(xx江蘇四模)有一種衰變是原子核俘獲一個核外K層電子，使核中一個質子轉變成一個中子的過程，簡稱K俘獲。在K俘獲過程中，有能量放出。在K俘獲過程中，原子總質量________；原子序數(shù)________(均選填“增加”、“減小”或“不變”)。 解析：原子核內沒有電子，K俘獲是核中一個質子與電子結合轉變成一個中子的過程，由于質子數(shù)減少一個，所以原子序數(shù)減小1；根據(jù)愛因斯坦的質能方程E＝mc2知，伴隨能量的釋放，K俘獲過程有質量虧損，原子總質量減小。 答案：減小　減小 8．(xx南京三模)太陽內部不斷進行著各種核聚變反應，一個氘核和一個氚核結合成一個氦核是其中一種，請寫出其核反應方程____________________；如果氘核的比結合能為E1，氚核的比結合能為E2，氦核的比結合能為E3，則上述反應釋放的能量可表示為____________。 解析：根據(jù)電荷數(shù)守恒、質量數(shù)守恒，知核反應方程為H＋H→He＋n，氘核的比結合能為E1，氚核的比結合能為E2，氦核的比結合能為E3，根據(jù)比結合能等于結合能與核子數(shù)的比值，可得該核反應中釋放的核能ΔE＝4E3－2E1 －3E2。 答案：H＋H→He＋n　4E3 －2E1 －3E2 9.(xx江蘇二模)汞原子的能級圖如圖所示，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＝6.6310－34 Js，光速c＝3108 m/s，計算結果保留兩位有效數(shù)字) 解析：根據(jù)C＝3知，n＝3，則入射光光子的能量ΔE＝(－2.7＋10.4)eV＝7.7 eV。由n＝3躍遷到n＝2能級時輻射的光子能量最小，波長最長，有：E3－E2＝h，代入數(shù)據(jù)有(－2.7＋5.5)1.610－19＝6.6310－34，解得λ≈4.410－7 m。 答案：7.7　4.410－7 10.(xx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動，且小球B的速率是小球A的4倍，已知小球A、B的質量分別為2m、m。 (1)求碰撞后A的速率； (2)通過計算判斷該碰撞是否為彈性碰撞。 解析：(1)設向右為正方向，以A、B為系統(tǒng)，由動量守恒定律得：2mv0＝2mvA＋mvB 且vB＝4vA 解得：vA＝v0。 (2)碰撞前，系統(tǒng)的總動能為：Ek＝2mv＝mv 碰撞后，系統(tǒng)的總動能為： Ek′＝2mv＋mv＝mv， 則Ek＝Ek′，所以該碰撞是彈性碰撞。 答案：(1)v0　(2)見解析 11．(xx江蘇四模)人類第一次利用加速器加速粒子引發(fā)的核反應是： H＋Li→(Be)→2He＋8.03 MeV (1)設加速后質子以速度v0撞擊靜止的鋰核，形成不穩(wěn)定的復合核(Be)，求形成的復合核速度v； (2)復合核最終轉變?yōu)閮蓚€α粒子，并放出γ光子，求γ光子的動量大小(保留兩位有效數(shù)字，真空中光速c＝3108 m/s)。 解析：(1)設質子質量為m，則復合核質量為8m，取碰撞前質子的速度方向為正方向，由動量守恒定律得 mv0＝8mv 解得 v＝v0。 (2)光子動量大小為 p＝＝＝ 由題知E＝8.03 MeV 解得：p≈4.310 －21 kgm/s。 答案：(1)v0　(2)4.310－21 kgm/s 12．(xx南京二模)一個靜止的氮核N俘獲一個速度為1.1107 m/s的氦核變成B、C兩個新核，設B的速度方向與氦核速度方向相同，速度大小為4106 m/s，B的質量數(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、質量數(shù)守恒得，B、C電荷數(shù)之和為9，因為B、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質量數(shù)之和為18，因為B的質量數(shù)是C的17倍，則B的質量數(shù)為17，C的質量數(shù)為1，所以C為質子；故核反應方程為：N＋He→O＋H。 (2)設氦核的速度方向為正方向，根據(jù)動量守恒得， mαvα＝mBvB＋mCvC 解得vC＝－2.4107 m/s，C核的速度大小為2.4107 m/s。 答案：(1) N＋He→8O＋H　(2)2.4107 m/s 13．(xx宿遷三模)一靜止的鈾核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)，不考慮相對論效應。 (1)試寫出該衰變的核反應方程； (2)求釷核的速度大小。 解析：(1)由質量數(shù)與電荷數(shù)守恒得核反應方程： U→Th＋He。 (2)設α粒子的質量為m，釷核的質量為M，反沖速度為v，由動量守恒定律0＝m0.1c－Mv 其中＝，解得：v＝c。 答案：(1)U→Th＋He　(2)c 14．用質子轟擊鋰核(Li)生成兩個α粒子。已知質子質量為mp＝1.007 8 u，鋰核質量為mLi＝7.016 0 u，α粒子質量為mα＝4.002 6 u，質子的初動能是Ek＝0.6 MeV(1 u相當于931.5 MeV的能量)。 (1)寫出核反應方程； (2)求出核反應前后發(fā)生的質量虧損及核反應過程中釋放的能量ΔE； (3)若核反應釋放的能量全部用來增加兩個α粒子的動能，則核反應后兩個α粒子具有總能量是多少。 解析：(1)根據(jù)質量數(shù)與電荷數(shù)守恒，由題意可知核反應方程為：Li＋H→2He。 (2)核反應前后發(fā)生的質量虧損為： Δm＝mLi＋mp－2mα ＝(7.016 0＋1.007 8－24.002 6)u＝0.018 6 u 由質能方程得，核反應釋放的能量為： ΔE＝Δmc2＝0.018 6931.5 MeV≈17.3 MeV。 (3)根據(jù)能量守恒可得，兩個α粒子具有總能量為： Ek＋ΔE＝(0.6＋17.3)MeV＝17.9 MeV。 答案：(1)Li＋H→2He　(2)0.018 6 u　17.3 MeV　(3)17.9 MeV