高考物理二轮复习课件江苏专用第15讲动量守恒定律原子结构和原子核
(江苏专用)高考物理二轮复习专题六选做部分第3讲动量守恒定律原子结构和原子核课件
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3.(2014·江 苏 单 科 ， 12C)(1) 已 知 钙 和 钾 的 截 止 频 率 分 别 为 7.73×1014 Hz 和 5.44×1014 Hz，在某种单色光的照射下两种金 属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电 子，钙逸出的光电子具有较大的________。
A.波长 B.频率 C.能量 D.动量 (2)氡 222 是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统 造成辐射损伤。它是世界卫生组织公布 的主要环境致癌物质之一。 其衰变方程是22826Rn→21884Po＋________。已知22826Rn 的半衰期约为 3.8 天， 则约经过________天，16 g 的22826Rn 衰变后还剩 1 g。
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(3)牛顿(niú dùn)的《自然哲学的数学原理》中记载，A、B两个玻璃球 相碰，碰撞后的分离速度和它们碰撞前的接近速度之比总是约为15∶16。 分离速度是指碰撞后B对A的速度，接近速度是指碰撞前A对B的速度。 若上述过程是质量为2m的玻璃球A以速度v0碰撞质量为m的静止玻璃球 B，且为对心碰撞，求碰撞后A、B的速度大小。
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解析 (1)光电效应说明光的粒子性，所以 A 正确；热中子束在晶 体上产生衍射图样，即运动的实物粒子具有波的特性，即说明中 子具有波动性，所以 B 正确；黑体辐射的实验规律说明电磁辐射 具有量子化，即黑体辐射是不连续的、一份一份的，所以黑体辐 射用光的粒子性解释，即 C 错误；根据德布罗意波长公式 λ＝hp， p2＝2mEk，又质子的质量大于电子的质量，所以动能相等的质子 和电子，质子的德布罗意波较短，所以 D 错误。
用一束可见光照射上述金属的表面，请通过计算说明哪些能发生 (fāshēng)光电效应。已知该可见光的波长的范围为4.0×10-7～7.6×107 m，普朗克常数h＝6.63×10-34 J·s。
2015高考物理二轮复习 教师用书 第15讲 动量守恒定律 原子结构和原子核解析
第15讲动量守恒定律原子结构和原子核1. (2012·江苏卷，12，C)(1)如图6－15－1所示是某原子的能级图，a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光．在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是________．图6－15－1(2)一个中子与某原子核发生核反应，生成一个氘核，其核反应方程式为________．该反应放出的能量为Q，则氘核的比结合能为________．(3)A、B两种光子的能量之比为2∶1，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为E A、E B.求A、B两种光子的动量之比和该金属的逸出功．解析(1)由能级图及E n－E m＝hν知，E3－E1>E2－E1>E3－E2即νa>νc>νb，又λ＝cν，知λa<λc<λb，所以图C正确．(2)10n＋X―→21H，由质量数和电荷数守恒知X为11H.该反应为两个核子结合，所以比结合能为Q2.(3)光子能量ε＝hν，动量p＝hλ，且ν＝cλ得p＝εc，则p A∶p B＝2∶1A照射时，光电子的最大初动能E A＝εA－W0同理，E B＝εB－W0，解得W0＝E A－2E B.答案(1)C(2)10n＋11H―→21H Q 2(3)2∶1E A－2E B2．(2013·江苏卷，12C)(1)如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的________也相等．A．速度B．动能C．动量D．总能量(2)根据玻尔原子结构理论，氦离子(He＋)的能级图如图6－15－2所示．电子处在n ＝3轨道上比处在n＝5轨道上离氦核的距离________(选填“近”或“远”)．当大量He＋处在n＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有________条．图6－15－2(3)如图6－15－3所示，进行太空行走的宇航员A和B的质量分别为80 kg和100 kg，他们携手远离空间站，相对空间站的速度为0.1 m/s.A将B向空间站方向轻推后，A 的速度变为0.2 m/s，求此时B的速度大小和方向．图6－15－3解析(1)根据德布罗意波长公式p＝hλ，因此选C；(2)根据玻尔原子理论，量子数n越小，轨道越靠近原子核，所以n＝3比n＝5的轨道离原子核近，大量处于n＝4激发态的原子跃迁一共有6种情形，即产生6条谱线．(3)以飞船为参考系，据动量守恒定律：(m A＋m B)v0＝m A v A＋m B v B，解得v B＝0.02 m/s，远离空间站方向．答案(1)C(2)近6(3)0.02 m/s远离空间站方向3．(2014·江苏卷，12C)(1)已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014 Hz 和5.44×1014 Hz ，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的________．A ．波长B ．频率C ．能量D ．动量(2)氡222是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤．它是世界卫生组织公布 的主要环境致癌物质之一．其衰变方程是222 86Rn ―→218 84Po ＋________.已知222 86Rn 的半衰期约为3.8天， 则约经过________天，16 g 的222 86Rn 衰变后还剩1 g.(3)牛顿的《自然哲学的数学原理》中记载，A 、B 两个玻璃球相碰，碰撞后的分离速度和它们碰撞前的接近速度之比总是约为15∶16.分离速度是指碰撞后B 对A 的速度，接近速度是指碰撞前A 对B 的速度．若上述过程是质量为2m 的玻璃球A 以速度v 0碰撞质量为m 的静止玻璃球B ，且为对心碰撞，求碰撞后A 、B 的速度大小．解析 (1)由爱因斯坦光电效应方程hν＝W 0＋12m v 2m ，又由W 0＝hν0，可得光电子的最大初动能12m v 2m ＝hν－hν0，由于钙的截止频率大于钾的截止频率，所以钙逸出的光电子的最大初动能较小，因此它具有较小的能量、频率和动量，B 、C 、D 错；又由c ＝λf 可知光电子频率较小时，波长较大，A 对．(2)根据核反应前后电荷数和质量数守恒，可得衰变后新核的质量数为222－218＝4，电荷数86－84＝2，即为42He(α粒子)．由半衰期公式m ＝m 0(12)t T 可得1＝16(12)t 3.8，解得t ＝15.2天(3)设A 、B 球碰撞后速度分别为v 1和v 2由动量守恒定律2m v 0＝2m v 1＋m v 2，且由题意知v 2－v 1v 0＝1516 解得v 1＝1748v 0，v 2＝3124v 0答案(1)A(2)42He(或α)15.2(3)1748v03124v0从近三年江苏省高考试题来看，本专题考查的题型和知识点都相当稳定．从题型上看，有选择题、填空题和计算题．从知识点上看，主要集中在原子核、能级、光电效应和动量守恒．高考热点(1)动量守恒定律及其应用．(2)原子的能级跃迁．(3)原子核的衰变规律、核反应方程．(4)光电效应．命题预测2015年高考，动量守恒定律及其应用以计算题的形式出现的可能性大，其他考点以选择题或填空题的形式出现，主要集中在氢原子的能级结构、能级公式，原子核的组成，核反应方程，光电效应等知识点上．1.2.3．能级和能级跃迁(1)轨道量子化核外电子只能在一些分立的轨道上运动r n ＝n 2r 1(n ＝1,2,3，…)(2)能量量子化原子只能处于一系列不连续的能量状态E n ＝E 1n 2(n ＝1,2,3，…)(3)吸收或辐射能量量子化原子在两个能级之间跃迁时只能吸收或辐射一定频率的光子，该光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hν＝E m －E n .4．光电效应现象图6－15－4(1)爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－W 0.(2)用图象表示光电效应方程①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标ν0.②逸出功：图线与E k 轴交点的纵坐标的值W 0＝E .③普朗克常量：图线的斜率k＝h.题组一原子物理基础知识、能级和动量的组合1．[2014·江苏省高考命题研究专家原创卷(四)](1)下列说法中正确的是________．A．采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期B．由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子C．从高空对地面进行遥感摄影是利用紫外线良好的穿透能力D．原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量(2)图6－15－5如图6－15－5所示为氢原子的能级示意图．一群氢原子处于n＝3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，并用这些光照射逸出功为 2.49 eV的金属钠．这群氢原子能发出________种不同频率的光，其中有________种频率的光能使金属钠发生光电效应．(3)太阳内部四个质子聚变成一个α粒子，同时发射两个正电子和两个没有静止质量的中微子．若太阳辐射能量的总功率P，质子、氦核、正电子的质量分别为m p、m He、m e，真空中光速为c.求t时间内参与核反应的质子数．解析(1)物理或化学方法不会改变放射性元素的半衰期，A错误；从高空对地面进行遥感摄影利用的是红外线，C错误；由于质量亏损，原子核所含核子单独存在时的总质量大于该原子核的质量，D错误．(2)根据题意，氢原子在跃迁过程中有以下三种方式：3至1,3至2,2至1，对应的也发出3种不同频率的光；要使金属钠发生光电效应，氢原子发出的光子的能力必须大于2.49 eV，而3至1的为11.09 eV,3至2的为1.89 eV，2至1的为10.2 eV，所以两种频率的光可以使金属钠发生光电效应．(3)该反应放出的能量ΔE ＝Δmc 2＝(4m p －2m e －m He )c 2设t 时间内参与核反应的质子数n ＝ΔPt ΔE ＝4Pt (4m p －2m e －m He ) 答案 (1)B (2)3 2 (3)4Pt (4m p －2m e －m He )c 22．(2014·无锡市高三期末)(1)已知处于某一能级n 上的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出10种不同频率的光，下列能表示辐射光波长最长的那种跃迁的示意图是________．(2)在实验室内较精准地测量到的双β衰变事例是在1987年公布的，在进行了7 960小时的实验后，以68%的置信度认出8234Se 发生的36个双β衰变事例，已知静止的8234Se 发生双β衰变时，将释放出两个电子和两个中微子(中微子的质量数和电荷数都为零)，同时转变成一个新核X ，则X 核的中子数为________；若衰变过程释放的核能是E ，真空中的光速为c ，则衰变过程的质量亏损是________．(3)质量为m 的小球A 在光滑水平面上以速度v 0与质量为2m 的静止小球B 发生正碰后，以13v 0的速度反弹，试通过计算判断发生的是不是弹性碰撞．解析 (1)根据玻尔理论，波长最长的跃迁对应频率最小的跃迁，根据氢原子能级图，频率最小的跃迁对应的是从n ＝5能级跃迁到n ＝4能级，选项A 正确．(2)8234Se 中有82－34＝48个中子，发生双β衰变时有两个中子释放出电子变成质子，则衰变后中子数为46个；由质能方程E ＝Δmc 2得，衰变过程中的质量亏损Δm ＝E c 2.(3)两小球组成的系统为研究对象，系统动量守恒，以A 球的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得m v 0＝m ⎝ ⎛⎭⎪⎫－13v 0＋2m v B 解得v B ＝23v 0碰后系统的总动能E k ＝12m ×⎝ ⎛⎭⎪⎫13v 02＋12×2m ×⎝ ⎛⎭⎪⎫23v 02＝12m v 20 则碰撞前后系统机械能没有损失，碰撞为弹性碰撞答案 (1)A (2)46 E c 2 (3)是弹性碰撞3．(2014·苏北四市高三第一次调研)(1)下列说法中正确的是________．A ．电子的衍射现象说明实物粒子也具有波动性B ．裂变物质体积小于临界体积时，链式反应不能进行C ．原子核内部一个质子转化成一个中子时，会同时释放出一个电子D ．235U 的半衰期约为7亿年，随地球环境的变化，半衰期可能变短(2)氢原子的能级如图6－15－6所示图6－15－6.有一群处于n ＝4能级的氢原子，若原子从n ＝4向n ＝2跃迁时所发出的光正好使某种金属产生光电效应，则：①这群氢原子发出的光中共有________种频率的光能使该金属产生光电效应； ②从n ＝4向n ＝1跃迁时发出的光照射该金属，所产生的光电子的最大初动能为________eV ；(3)如图6－15－7所示，质量为2m 的小滑块P 和质量为m 的小滑块Q 都视作质点，与轻质弹簧相连的Q 静止在光滑水平面上．P 以某一初速度v 向Q 运动并与弹簧发生碰撞，问：①弹簧的弹性势能最大时，P 、Q 的速度各为多大？②弹簧的最大弹性势能是多少？图6－15－7解析 (1)电子是实物粒子，其衍射现象说明实物粒子也具有波动性，故A 正确；链式反应的条件：大于临界体积，因此当物质体积小于临界体积时，链式反应不能进行，故B 正确；原子核内部一个质子转化成一个中子时，会同时释放出一个正电子，故C 错误；元素的半衰期与环境及化合态无关，故D 错误．(2)因为n ＝4向n ＝2跃迁所发生的光正好使某种金属材料产生光电效应，所以只有n ＝4跃迁到n ＝1，n ＝3跃迁到n ＝1，n ＝3跃迁到n ＝2，n ＝2跃迁到n ＝1的光子能够使金属发生光电效应，即4条；逸出功W ＝－0.85＋3.40＝2.55 eV ，从而n ＝4跃迁到n ＝1辐射的光子能量最大，为－0.85＋13.6 eV ＝12.75 eV ，根据光电效应方程知，光电子的最大初动能E km ＝hν－W 0＝12.75－2.55 eV ＝10.2 eV .(3)①P 以某一初速度v 向Q 运动并与弹簧发生碰撞，P 做减速运动，Q 做加速运动，当P 与Q 速度相等时，弹簧最短，弹性势能最大，规定向右为正方向， 根据动量守恒定律得：2m v ＋0＝(2m ＋m )v 1解得：v 1＝23v②根据能量守恒定律知系统的部分动能转化为弹性势能，所以最大弹性势能为：E max ＝12×2m v 2－12×3m v 21 ＝13m v 2答案 (1)AB (2)①4 ②10.2 (3)①P 、Q 速度相等为23v ②13m v 24．(2014·南京市高三第三次模拟)(1)下列说法正确的是________．A ．β射线的穿透能力比γ射线强B ．电子的衍射图样表明实物粒子也具有波动性C.212 83Bi 的半衰期是1小时，质量为m 的212 83Bi 经过3小时后还有16m 没有衰变 D ．对黑体辐射的研究表明，温度越高，辐射强度极大值所对应的电磁波的频率不变图6－15－8(2)氢原子的能级如图6－15－8所示．氢原子从n ＝3能级向n ＝1能级跃迁所放出的光子，恰能使某种金属产生光电效应，则该金属的逸出功为________eV ；用一群处于n ＝4能级的氢原子向低能级跃迁时所发出的光照射该金属，产生的光电子最大初动能为________eV .(3)一静止的铀核(238 92U)发生α衰变转变成钍核(Th)，已知放出的α粒子的质量为m ，速度为v 0，假设铀核发生衰变时，释放的能量全部转化为α粒子和钍核的动能． ①试写出铀核衰变的核反应方程；②求出铀核发生衰变时的质量亏损．(已知光在真空中的速度为c ，不考虑相对论效应)解析 (1)三种射线中，γ射线的穿透能力最强，故A 错误；干涉和衍射是波的特有现象，电子的衍射图样说明实物粒子具有波动性，故B 正确．由衰变规律得m 剩＝m ⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ＝m 23＝m 8，故C 错误；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、频率较高的方向移动，故D 错误．(2)氢原子从n ＝3能级向n ＝1能级跃迁释放光子的能量ΔE ＝E 3－E 1＝－1.51 eV ＋13.6 eV ＝12.09 eV ，该能量恰能使某金属发生光电效应，说明该金属的逸出功为W 逸＝12.09 eV ；氢原子从n ＝4能级向n ＝1能级跃迁释放光子的能量ΔE ＝E 4－E 1＝(－0.85＋13.6)eV ＝12.75 eV ，根据光电效应方程可得E km ＝ΔE －W逸＝(12.75－12.09)eV ＝0.66 eV .(3)①铀核的衰变方程为238 92U →42He ＋234 90Th②反应过程中动量守恒，则0＝m v 0－M v其中m M ＝4234设质量亏损为Δm ，则Δmc 2＝12m v 20＋12M v 2代入数据计算得Δm ＝119m v 20234c 3答案 (1)B (2)12.09 0.66 (3)①238 92U →42He ＋234 90Th②119m v 20234c 3运用动量守恒定律解题的步骤(1)确定研究对象(系统)；(2)做好受力分析，判断是否满足动量守恒的条件；(3)确定满足动量守恒的过程；(4)选取正方向，明确初、末状态；(5)列方程求解．题组二 原子、原子核、光电效应和动量的组合5.图6－15－9(1)(2014·南京市、盐城市高三第一次模拟)钚的一种同位素239 94Pu衰变时释放巨大能量，如图6－15－9所示，其衰变方程为23994Pu→235 92U＋42He＋γ，则________．A．核燃料总是利用比结合能小的核B．核反应中γ光子的能量就是结合能C.235 92核比239 94Pu核更稳定，说明235 92U的结合能大D．由于衰变时释放巨大能量，所以239 94Pu比235 92U的比结合能小(2)铝的逸出功为W0＝6.72×10－19J，用波长λ＝200 nm的光照射不带电的铝箔，发生光电效应，此时铝箔表面带________(填“正”或“负”)电．若用铝箔制作光电管，仍用该光照射此光电管，已知普朗克常量h＝6.03×1034J·s，则它的遏止电压为________V(结果保留两位有效数字)．图6－15－10(3)在水平气垫导轨上有两个静止的滑块A、B，给A一个初速度v0，使A与B发生正碰，磁撞后A的速度为0.5v0，B的速度为1.5v0，且方向都与A初速度方向相同．求A和B质量之间的关系．解析(1)比结合能小的原子核经过核反应释放能量转化为比结合能大的原子核，A、D正确，C错误；光子的能量与光子的频率成正比，与结合能无关，B错误．(2)发生光电效应的金属失去电子，带正电；依据光电效应方程得hcλ＝W0＋eU C，代入数据解得U C＝2.0 V.(3)用动量守恒定律m A v1＋0＝m A v1′＋m B v2′所以m A＝3m B答案(1)AD(2)正 2.0(3)m A＝3m B6．(2014·南京师大附中高三模拟)(1)关于下列四幅图说法正确的是________．图6－15－11A．玻尔原子理论的基本假设认为，电子绕核运行轨道的半径是任意的B．光电效应产生的条件为：光强大于临界值C．电子束通过铝箔时的衍射图样证实了运动电子具有波动性D．发现少数α粒子发生了较大偏转，说明金原子质量大而且很坚硬(2)某次光电效应实验中，测得某金属的入射光的频率ν和反向遏制电压U c的值如下表所示．(已知电子的电量为e＝1.6×10－19C)U c/V0.5410.6370.7410.8090.878ν/1014Hz 5.664 5.888 6.098 6.303 6.501图6－15－12①这种金属的截止频率为________Hz；(保留三位有效数字)②普朗克常量________J·s.(保留两位有效数字)(3)室内装修污染四大有害气体是苯系物、甲醛、氨气和氡．氡存在于建筑水泥、矿渣砖、装饰石材及土壤中，氡看不到，嗅不到，但它进入人的呼吸系统能诱发肺Rn放出一个粒子x后变成钋癌，是除吸烟外导致肺癌的重大因素．静止的氡核22286Po，钋核的动能为0.33 MeV，若衰变放出的能量全部变成钋核和粒子x的动核21884能．则：①写出上述衰变的核反应方程：②求粒子x的动能．(保留两位有效数字)解析(1)原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径是量子化的，选项A 错误；光电效应发生的条件为入射光频率大于金属的极限频率，选项B错误；电子束通过铝箔时的衍射图样证实了电子具有波动性，选项C正确；发现少数α粒子发生了较大偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围，选项D错误．(2)①由图象读得这种金属的截止频率为4.27±0.01×1014 Hz；②由图线斜率k＝h e ＝ΔU cΔν＝3.93×10－15 V·s，解得h＝6.3±0.1×10－34 J·s.(3)①222 86Rn―→218 84Po＋42He②设钋核的质量为m1、速度为v1，粒子x的质量为m2、速度为v2，根据动量守恒定律有0＝m1v1－m2v2粒子x的动能E k2＝m1v212×m1m2＝109 E k12＝18 MeV答案(1)C(2)①4.27±0.01×1014 6.3±0.1×10－34(3)①22286Rn―→218 84Po＋42He②18 MeV7．(2014·南通市、扬州市、泰州市、宿迁市高三第二次调研)(1)1996年，物理学家利用加速器“制成”反氢原子．反氢原子是由一个反质子和一个绕它运动的正电子组成．反质子与质子质量相同，电荷量为－e.关于氢原子和反氢原子，下列说法中正确的是________．A．它们的原子能级不同B．它们的原子光谱相同C．反氢原子中正电子绕反质子的运动具有确定的轨道D．氢原子和反氢原子以大小相等的速度对心碰撞发生湮灭，只能放出一个光子(2)14 8O会衰变成14 7N，衰变的一种方式有γ光子产生，方程：14 8O―→14 7N＋x＋ν＋γ.另一种方式不辐射γ光子，方程14 8O―→14 7N＋x＋ν，其中ν是中微子(不带电，质量可忽略)，x粒子是________．第一种方式衰变时，x粒子最大动能为1.84 MeV，γ光子的能量为2.30 MeV，忽略核的反冲效应和中微子能量，则第二种方式衰变时，x粒子最大动能为________MeV.(3)图6－15－13用频率为ν的光照射光电管阴极时，产生的光电流随阳极与阴极间所加电压的变化规律如图6－15－13所示，U C为遏止电压．已知电子电荷量为－e，普朗克常量为h，求：①光电子的最大初动能E km；②该光电管发生光电效应的极限频率ν0.解析(1)反质子与质子、正电子与电子的质量大小、电荷量大小均相等，故反氢原子核外的正电子与氢原子核外的电子做圆周运动的轨道半径相同，则它们的原子能级相同，能级差也相同，故它们的原子光谱相同，选项A错误，选项B正确；当原子处于不同状态时，正电子在各处出现的概率是不一样的，故反氢原子中正电子的坐标没有确定值，绕反质子运动也没有确定的轨道，选项C错误；氢原子和反氢原子以大小相等的速率对心碰撞发生湮灭，若只放出一个光子，则违反了动能守恒定律，选项D错误．(2)衰变方程满足质量数守恒、电荷数守恒，故x粒子的质量数为0、电荷数为1，即x粒子是01e；两种衰变形式，衰变前后粒子相同，故衰变放出的总能量相同，即x粒子最大动能为1.84 MeV＋2.30 MeV＝4.14 MeV.(3)①E km＝eU C②由光电效应方程有E km＝hν－W其中W＝hν0解得ν0＝ν－eU Ch答案(1)B(2)01e 4.14(3)①eU c②ν0＝ν－eU C h8．(2014·淮安市高三考前信息卷)(1)下列说法中正确的有________．A.234 90Th核的比结合能比238 92U核的大B．天然放射现象的发现，揭示了原子的核式结构C．氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子D．1.0×1024个238 92U核经过两个半衰期后还剩1.0×106个图6－15－14(2)短道速滑接力赛中，运动员通过身体接触完成交接棒过程．某次比赛中运动员甲以7 m/s的速度在前面滑行，运动员乙以8 m/s的速度从后面追上，并用双臂奋力将甲向前推出，完成接力过程．设甲、乙两运动员的质量均为60 kg，推后运动员乙变为 5 m/s，方向向前，速度方向在同一直线上，则运动员甲获得的速度为________；此接力过程________(填“可以”或“不可以”)看作弹性碰撞．(3)如图6－15－15甲所示的光电效应实验中，改变入射光束的频率ν，同时由电压表V测量出相应的遏止电压U C，多次测量，绘得的U C－ν关系图线如图乙所示．已知电子的电荷量e＝1.6×10－19 C．求：①金属K的截止频率νC；②普朗克常量h.图6－15－15解析 (1)由比结合能曲线可知，234 90Th 核的比结合能比23892U 核的大；天然放射现象的发现，揭示了原子核具有复杂结构；由能级跃迁规律可知，氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子；由半衰期的意义可知1.0×1024个238 92U 核，经过两个半衰期后还剩(12)2×1.0×1024个＝2.5×1023个．选项B 、D 错误，A 、C 正确．(2)对两运动员的推出过程，由动量守恒定律有m v 1＋m v 2＝m v 1′＋m v 2′，代入数据解得，甲运动员获得的速度为v 1′＝10 m/s.推前两运动员的总机械能为E 1＝12m (v 21＋v 22)＝3 390 J ，推后的总机械能为E 2＝12m (v 1′2＋v 2′2)＝3 750 J ．因此，此次接力过程不可以视为弹性碰撞．(3)①金属K 的截止频率由题图乙横截距可知，νc ＝4.6×1014 Hz②图线的斜率k ＝h e ＝ 1.4－0.2(8－5)×1014V·s ＝4.0×10－15V·s 普朗克常量h ＝6.4×10－34J·s答案 (1)AC (2)10 m/s 不可以 (3)①νc ＝4.6×1014Hz②h ＝6.4×10－34 J·s1．[2014·苏、锡、常、镇四市高三教学情况调研(一)](1)下列说法正确的是________．A ．原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律B ．α粒子散射实验能揭示原子具有核式结构C ．发生光电效应时光电子的动能只与入射光的强度有关D ．氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子(2)在光电效应试验中，某金属的截止频率相应的波长为λ0，该金属的逸出功为________．若用波长为λ(λ<λ0)单色光做实验，则其截止电压为________．(已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e 、c 和h )图6－15－16(3)光滑水平轨道上有三个木块A 、B 、C ，质量分别为m A ＝3m 、m B ＝m C ＝m ，开始时木块B 、C 均静止，木块A 以初速度v 0向右运动，A 与B 碰撞后分开，B 又与C 发生碰撞并粘在一起，此后A 与B 间的距离保持不变．求B 与C 碰撞前B 的速度大小．解析 (1)原子核发生衰变时，遵守电荷数守恒，质量数守恒，但质量不守恒，在发生衰变时，释放能量，由爱因斯坦的质能方程知，原子核的质量减小，故A 错误；粒子散射实验中，大多数的粒子不改变方向，少数有较大角度的偏转，说明原子内部大部分是空的，带正电的原子核，集中在很小的空间，揭示了原子具有核式结构，故B 正确；由光电效应方程E k ＝hν－W 逸可知，电子的初动能只与入射光的频率、金属的逸出功有关，与入射光的强度无关，故C 错误；氢原子的能量是量子化的，从激发态向基态跃迁时遵从hν＝E m －E n ，因此只有几个特定频率的光子，故D 正确．(2)光电效应方程E k ＝hν－W 逸，当E k ＝0时，对应的波长为λ0，得W 逸＝hν0＝h c λ0，当入射光的波长为λ时eU 截＝E k ，由以上三式可得eU 截＝h c λ－h c λ0，U 截＝hc e (λ0－λλ0λ)． (3)把A 、B 、C 看成一个系统，整个过程中由动量守恒定律得m A v 0＝(m A ＋m B ＋m C )vB 、C 碰撞过程中由动量守恒定律m B v B ＝(m B ＋m C )v联立得v B ＝65v 0.答案 (1)BD (2)h c λ0 hc e (λ0－λλ0λ) (3)65v 0 2．(2014·宿迁市高三摸底)(1)关于下列四幅图的说法，正确的是________．图6－15－17A．甲图为放射源放出的三种射线在磁场中运动的轨迹，射线1为α射线B．乙图中，用紫外光灯照射与验电器相连的锌板，发现原来闭合的验电器指针张开，此时锌板和验电器均带正电C．丙图为α粒子散射实验示意图，卢瑟福根据此实验提出了原子的核式结构模型D．丁图为核反应堆示意图，它是利用了铀核聚变反应所释放的能量(2)在水平放置的气垫导轨上，质量为0.4 kg、速度为0.5 m/s的滑块甲与质量为0.6 kg速度为0.1 m/s的滑块乙迎面相撞，碰撞后滑块乙的速度大小变为0.2 m/s，此时滑块甲的速度大小为________m/s，方向与它原来速度方向________．(3)一静止的铀核232 92U(原子质量为232.037 2 u)放出一个带电粒子(原子质量为4.0026 u)后衰变成钍核228 90Th(原子质量为228.0287 u)．①该过程的衰变方程为________；②求该衰变过程中放出的核能(1 u相当于931 MeV，结果保留2位有效数字)．解析(1)由三种射线的特征和左手定则知甲图中的射线1为β射线，选项A错误；紫外线照射锌板后，有光电子逸出，则锌板和验电器均带正电，选项B正确；卢瑟福根据α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，选项C正确；核反应堆利用的是铀核裂变反应释放的能量，选项D错误．(2)选滑块甲开始运动的方向为正方向，碰撞后滑块乙的方向反向，由动量守恒定律m甲v甲－m乙v乙＝m甲v甲′＋m乙v乙′，解得v甲＝0.05 m/s.方向与它原来的方向相同．(3)①232 92U―→42He＋228 90Th②Δm＝232.037 2 u－4.002 6 u－228.028 7 u＝0.005 9 uΔE＝Δmc2＝0.005 9×931 MeV＝5.5 MeV.U―→42He＋228 90Th②5.5 MeV答案(1)BC(2)0.05相同(3)①232923．[2014·苏、锡、常、镇四市高三教学情况调研(二)]图6－15－18(1)如图6－15－18所示，电路中所有元件完好，当光照射到光电管上时，灵敏电流计中没有电流通过，可能的原因是________．A．入射光强度较弱B．入射光波长太长C．光照射时间太短D．电源正负极接反(2)如图6－15－19为实验室常用的气垫导轨验证动量守恒实验的装置，两带有等宽遮光条的滑块A和B，质量分别为m A、m B，在A、B间用细线水平压住一轻弹簧，将其置于气垫导轨上，调节导轨使其能实现自由静止，这是表明________．烧断细线，滑块A、B被弹簧弹开，光电门C、D记录下两遮光条通过的时间分别为t A和t B，若有关系式________，则说明该实验动量守恒．图6－15－19(3)3015P是人类首先制造出的放射性同位素，其半衰期为2.5 min，能衰变为3014Si和一个未知粒子．①写出该衰变的过程；②已知容器中原有纯3015P的质量为m，求5 min后容器中剩余3015P的质量．解析(1)灵敏电流计中没有电流通过可能原因是，入射光频率较小(波长较长)，不能发生光电效应，也可能是光电子不能到达阳极，故选项B、D正确．(2)滑块在导轨能自由静止，说明导致水平，因为滑块在气垫导轨上所受阻力忽略不计，认为是零，若上述过程A、B系统动量守恒，则有，m A v A＝m B v B，又由于两遮光条等宽，则m At A ＝m Bt B或m At A＝m Bt B＝0.(3)①衰变方程为3015P―→3014Si＋01e②5 min后还剩余3015P的质量为122m＝m 4.答案(1)BD(2)气垫导轨水平m At A－m Bt B＝0(3)①3015P―→3014Si＋01e②m44．(2014·镇江市高三模拟)(1)自由中子是不稳定的，它的平均寿命大约是900 s，它能自发地发生放射性衰变，衰变方程是10n―→11H＋X＋νe，其中νe是反电子中微子(不带电的质量很小的粒子)．下列说法中正确的是________．A．自由中子的衰变是β衰变，X是负电子B．有20个自由中子，半小时后一定剩下5个中子未发生衰变C．衰变过程遵守动量守恒定律D．衰变过程有质量亏损，所以能量不守恒(2)电子俘获即原子核俘获1个核外轨道电子，使核内1个质子转变为中子．一种理论认为地热是镍58(5828Ni)在地球内部的高温高压下发生电子俘获核反应生成钴(Co)58时产生的，则镍58电子俘获核反应方程为_______________________________________________________________________ _；生成的钴核处于激发态，会向基态跃迁，辐射γ光子的频率为ν，已知真空中的光速和普朗克常量是c和h，则此核反应过程中的质量亏损为________．(3)已知中子的质量是m n＝1.674 9×10－27 kg，质子的质量是m p＝1.672 6×10－27 kg，。
江苏版高考物理一轮复习第15章第2节原子结构和原子核课件
3．放射性同位素的应用与防护 (1)放射性同位素：有_天__然___放射性同位素和__人__工__放射性同位素 两类，放射性同位素的化学性质相同。 (2)应用：消除静电、工业探伤、作__示__踪__原__子____等。 (3)防护：防止放射性对人体组织的伤害。
4．原子核的衰变 (1)衰变：原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种__原__子__核___的变化 称为__原__子__核___的衰变。
第十五章 近代物理初步
第2节 原子结构和原子核
01
链接教材·夯基固本
一、原子结构 1．电子的发现：英国物理学家__汤__姆__孙___发现了电子。 2．原子的核式结构 (1)α粒子散射实验：1909～1911年，英国物理学家__卢__瑟__福___和他 的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿 过金箔后基本上仍沿_原__来___方向前进，但有少数α粒子发生了大角 度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了 回来。
四、原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期、放射性同位
素
1．原子核的组成 原子核是由_质__子___和中子组成的 ，原子核的电荷数等于核内的 __质__子__数___。 2．天然放射现象 元素_自__发___地放出射线的现象，首先由__贝__克__勒__尔____发现。天然放 射现象的发现，说明原子核具有__复__杂__的结构。
3．氢原子光谱的实验规律：巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线， 其波长公式1λ＝R∞212－n12，(n＝3,4,5，…，R∞是里德伯常量，R∞＝ 1.10×107 m－1)。
4．光谱分析：利用每种原子都有自己的__特__征__谱__线____可以用来鉴 别物质和确定物质的组成成分，且灵敏度很高。在发现和鉴别化学 元素上有着重大的意义。
高考物理二轮复习第15讲原子与原子核课件
(2)由 p＝ 2mEk可知，动能相同时，质子的质量比 α 粒子的质量小，因此动
量小；由 λ＝Ph可知，质子和 α 粒子的德布罗意波波长之比为λλHα＝ mmHa＝ 41＝
• [解析] 光子的能量E＝hν，c＝λν，联立解得E≈2×10－18J，
B正确。
5．(2017·天津，1)我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先 通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程
中属于聚变反应的是 导学号 86084317 ( A ) A． 21H＋31H→42He＋10n B． 174N＋42He→187O＋11H C． 42He＋2173Al→3105P＋10n D． 29325U＋10n→15464Ba＋8396Kr＋310n
[解析]
(1)由
题
图
可知Leabharlann ，4 2He
的比结合能为
7MeV，因此它的结合能为
7MeV×4＝28MeV，A 错误；比结合能越大，表明原子核中核子结合得越牢固，
原子核越稳定，结合题图可知 B 正确；两个比结合能小的21H 核结合成比结合能 大的42He 时，会释放能量，C 正确；由题图可知，29325U 的比结合能(即平均结合能) 比8396Kr 的小，D 错误。
[解析] 静止的铀核在衰变过程中遵循动量守恒，由于系统的总动量为零， 因此衰变后产生的钍核和 α 粒子的动量等大反向，即 pTh＝pα，B 正确；因此有
2mThEkTh＝ 2mαEkα，由于钍核和 α 粒子的质量不等，因此衰变后钍核和 α 粒 子的动能不等，A 错误；半衰期是有半数铀核衰变所用的时间，并不是一个铀核 衰变所用的时间，C 错误；由于衰变过程释放能量，根据爱因斯坦质能方程可知， 衰变过程有质量亏损，因此 D 错误。
江苏省泰州中学高考物理二轮复习课件动量守恒定律ppt文档
1．动量、动量变化、动量定理
【例1】 一位质量为m的运动员从下蹲状态向上起跳，
经Dt时间，身体伸直并刚好离开地面，速度为v.在此过
程中( )
A．地面对他的冲量为mv+mgDt，地面对他做的功
为1
2
mv2
B．地面对他的冲量为mv+mgDt，地面对他做的功
为零 C．地面对他的冲量为mv，地面对他做的功为1 mv2
2
D．地面对他的冲量为mv-mgDt，地面对他做的功
为零
【切入点】冲量等于力对时间的积累，地面对运动员 的作用力为变力，故本题只能从合外力的冲量等于物 体动量变化入手；功是力对作用点位移的积累，此时 抓住作用点的位移为零为切入点． 【解析】运动员的开始状态是下蹲状态，速度为零， 初动量p0=0，末状态是以v的速度向上离开地面，故末 动量p=mv.所以Dp=p-p0=mv.设地面对运动员的作用力 为F，选竖直向上的方向为正方向，由动量定理，有
(2)完全非弹性碰撞有两个主要特征． ①碰撞过程中系统的动能损失 最大 . ②碰后两物体速度 相等 . 2．反冲 (1)物体向同一方向抛出(冲出)一部分时(通常一小部 分)，剩余部分将获得 相反 方向的动量增量，这一过 程称为反冲． (2)若所受合外力为零或合外力的冲量可以忽略，则 反冲过程 动量守恒 .反冲运动中，物体的动能不断增 大，这是因为有其他形式能转化为动能．例如火箭运动 中，是气体燃烧释放的化学能转化为火箭和喷出气体的 动能．
(3)确定过程的始、末状态系统的总动量； (4)建立动量守恒方程，求解并验证． 3．应用动量守恒定律解题时应注意三性：
(1)同时性：在m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′中，v1与v2应
是同一时刻的速度，v1′与v2′应是另一同一时刻的速度． (2)矢量性：在一维情况下应用动量守恒定律，先
高三物理二轮复习 专题十六 动量守恒定律和原子物理课件
A．A和B都向左运动
B．A和B都向右运动
选C．向A右静为止正，方B向向右，运则动A的动量pAD＝．mA·向2v左0＝运动，B向右运动
2思m路v0探.B究的动(量1)Ap、B＝B－两物2m体v碰0.碰撞前过A程、动B量的是动否量守之恒？
和(2为)碰零前，各根自据的动动量量分守别恒是，多碰少后？A、B的动量之
①两个守恒：质量数守恒、电荷数守恒． ②质能方程：E＝mc2. 思想 (1)物理思想：理想化模型思想、守恒思想、类比思想． 方法 (2)物理方法：临界法、整体与隔离法
高题频组考冲点关高频考点一 动量守恒定律的应用
命题视角
题组冲关
1.动量、冲量的概念，碰撞的特点及
知能必备
分类． 2.动量守恒的条件及动量守恒定律的
(2(1)木)子块弹A射和入子木弹块一A起时相，对它于们小的车共B同滑速动度，和由系动统量损守失恒的定机律械能； (m(2＋)木9块m)与v1小＝车(10之m间＋的m＋动9摩m擦)v因2 数. 由功能关系得μ(m＋9m)gL＝12(m＋9m)v21－12(10m＋m＋9m)v22 联立解得：μ＝40v020gL.
答案 解析 4∶1 9∶5
高题频组考冲点关高频考点一 动量守恒定律的应用
命题视角
题组冲关
(12).如子弹图与所木示块，相一互个作质用量的为时9m间的极木短块，A由(可动看量做守质恒点定律)放得在长度为L、质量 m由为v能01＝0量m(m守的＋恒平9定m板律)小v1可车知解B，的得损右：失端v1的＝，机0一.1械颗v0能质量为m、速度为v0的子弹从右侧射 入木块A中，使木块A和子弹一起相对于小车B滑动．若木块A恰好不从 Δ小E＝车12Bm上v滑20－下12(，m＋求9：m)v21＝290mv20.
(江苏专用)2020版高考物理二轮复习专题五动量与原子物理学课件
考点二 光电效应规律及图像
本考点主要考查光电效应现象、规律、爱因斯坦的光电效 应方程与图像。试题难度中等，在二轮复习中，注意打牢基础 知识，细化审题，就可轻松得分。
(一)理清知识体系
(二)看清四类图像
图像名称 图线形状
最大初动能 Ek与入射光 频率ν的关 系图线
颜色相同、 强度不同的 光，光电流 与电压的关 系
专题五
动量与原子物理学
考点一 动量定理 动量守恒定律及应用
本考点是对动量、冲量的概念和动量定理、动量守恒定 律的理解及应用的考查，试题难度一般，主要考查考生的理 解能力。
(一)辨析基本规律 1．动量定理 (1)公式是矢量式，左边是动量的变化量，只有当初、末 动量在一条直线上时，可以直接进行代数运算，但必须注意 正负值。 (2)公式右边是物体受到的所有力的合冲量，而不是某一 个力的冲量。 (3)公式说明了两边的因果关系，即合力的冲量是动量变 化的原因。
2．动量守恒定律
(二)掌握规律方法 1．应用动量定理的主要流程：
确定 研究 对象
⇒
受力 分析
⇒
抓住过程的 初、末状态， 选好正方向
⇒
根据动 量定理 列方程
2．应用动量守恒定律时要判断动量是否守恒，要注意所 选取的系统，注意区别系统内力与外力。动量守恒也可以是系
统在某一方向上的守恒。
[典例] (2019·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________。
(3)①碰撞后保龄球的动量为 p＝mv1＝5.4×1.8 kg·m/s＝9.72 kg·m/s。 ②设初速度方向为正方向，对球瓶， Δp＝Mv2－0＝1.7×3.0 kg·m/s＝5.1 kg·m/s 由动量定理得 F·Δt＝Δp 代入数据求得 F＝102 N。
2025届高三物理一轮复习原子和原子核(50张PPT)
质子
中子
质子数
贝克勒尔
原子核
名称
构成
符号
电荷量
质量
电离能力
贯穿本领
α射线
_______核
+2e
4 u
最_______
最_______
β射线
_______
-e
较强
较强
γ射线
光子
γ
0
0
最_______
最_______
3.三种射线的比较。
氦
强
弱
电子
弱
强
4.原子核的衰变。(1)衰变:原子核自发地放出α粒子或β粒子,变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变。
衰变类型
α衰变
β衰变
衰变方程
衰变实质
2个质子和2个中子结合成一个整体射出
中子转化为质子和电子
衰变规律
电荷数守恒、质量数守恒
(2)α衰变、β衰变。
核内部自身的因素
无关
6.放射性同位素的应用与防护。(1)放射性同位素:有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类,放射性同位素的化学性质_______(填“相同”或“不同”)。(2)应用:消除静电、工业探伤、作示踪原子等。(3)防护:防止放射性对人体组织的伤害。
答案 AC
1.核力:原子核内部,核子间所特有的相互作用力。2.结合能:原子核是核子凭借_______结合在一起构成的,要把它们分开需要的能量,叫作原子的结合能,也叫核能。
考点5 质量亏损及核能的计算
核力
3.比结合能:原子核的结合能与_______之比,叫作比结合能,也叫平均结合能。比结合能越_______,原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定。4.核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm,其对应的能量ΔE=______。原子核分解成核子时要吸收一定的能量,相应的质量增加Δm,吸收的能量为ΔE=_______。
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...
• (2)氢原子的能级如图6－15－6所示.有一群处于n＝4能级的氢原子，若 原子从n＝4向n＝2跃迁时所发出的光正好使某种金属产生光电效应，则 ： ... • ①这群氢原子发出的光中共有________种频率的光能使该金属产生光电 效应； • ②从n＝4向n＝1跃迁时发出的光照射该金属，所产生的光电子的最大初 动能为________eV；
...
(3)设A、B球碰撞后速度分别为v1和v2 由动量守恒定律2mv0＝2mv1＋mv2， v2－v1 15 且由题意知 ＝ v0 16 17 31 解得v1＝ v0，v2＝ v0 48 24
答案
(1)A (2)4 2He(或α) 31 v 24 0
15.2
17 (3) v0 48
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• 从近三年江苏省高考试题来看，本专题考查的题型和知识点都相当稳定 ．从题型上看，有选择题、填空题和计算题．从知识点上看，主要集中 在原子核、能级、光电效应和动量守恒． • 高考热点 • (1)动量守恒定律及其应用．(2)原子的能级跃迁．(3)原子核的衰变规律 、核反应方程．(4)光电效应．
82 ... 的，在进行了7 960小时的实验后，以68%的置信度认出 34 Se发
生的36个双β衰变事例，已知静止的
82 34
Se发生双β衰变时，将释
放出两个电子和两个中微子(中微子的质量数和电荷数都为 零)，同时转变成一个新核X，则X核的中子数为________；若 衰变过程释放的核能是E，真空中的光速为c，则衰变过程的质 量亏损是________． (3)质量为m的小球A在光滑水平面上以速度v0与质量为2m的静 1 止小球B发生正碰后，以 v0的速度反弹，试通过计算判断发生 3 的是不是弹性碰撞．
• 命题预测 • 2015年高考，动量守恒定律及其应用以计算题的形式出现的可能性大， 其他考点以选择题或填空题的形式出现，主要集中在氢原子的能级结构 、能级公式，原子核的组成，核反应方程，光电效应等知识点上．
...
...
• 1.
• 2.
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3．能级和能级跃迁 (1)轨道量子化 核外电子只能在一些分立的轨道上运动 rn＝n2r1(n＝1,2,3，…) (2)能量量子化 原子只能处于一系列不连续的能量状态 E1 En＝ 2 (n＝1,2,3，…) n (3)吸收或辐射能量量子化 原子在两个能级之间跃迁时只能吸收或辐射一定频率的光 子，该光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hν＝ Em－En.
解析
... (1)根据玻尔理论，波长最长的跃迁对应频率最小的跃
迁，根据氢原子能级图，频率最小的跃迁对应的是从n＝5能级 跃迁到n＝4能级，选项A正确． (2) 82 34 Se中有82－34＝48个中子，发生双β衰变时有两个中子释放 出电子变成质子，则衰变后中子数为46个；由质能方程E＝ E Δmc 得，衰变过程中的质量亏损Δm＝ 2. c
...
答案 (1)C
1 2 (2)1 0n＋1H―→1H
Q 2
(3)2∶1
EA－2EB
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• • • 2．(2013·江苏卷，12C)(1)如果一个电子的德布罗意波长和一个中子 的相等，则它们的________也相等． A．速度 B．动能 C．动量 D．总能量
• (2)根据玻尔原子结构理论，氦离子(He＋)的能级图如图6－15－2所示． 电子处在n＝3轨道上比处在n＝5轨道上离氦核的距离 ________( 选填“ . . . 近”或“远”)．当大量He＋处在n＝4的激发态时，由于跃迁所发射的 谱线有________条．
跃迁到n＝1的光子能够使金属发生光电效应，即4条；逸出功W＝－0.85
则碰撞前后系统机械能没有损失，碰撞为弹性碰撞
答案
E (1)A (2)46 2 c
(3)是弹性碰撞
3．(2014· 苏北四市高三第一次调研)(1)下列说法中正确的是 ________． A．电子的衍射现象说明实物粒子也具有波动性 B．裂变物质体积小于临界体积时，链式反应不能进行 C．原子核内部一个质子转化成一个中子时，会同时释放出 一个电子 D．235U的半衰期约为7亿年，随地球环境的变化，半衰期可 能变短
解析
1 2 (1)由爱因斯坦光电效应方程 hν＝W0＋ m v . ，又由 W0＝ 2. .m
1 2 hν0， 可得光电子的最大初动能 mvm＝hν－hν0， 由于钙的截止频 2 率大于钾的截止频率，所以钙逸出的光电子的最大初动能较小， 因此它具有较小的能量、频率和动量，B、C、D 错；又由 c＝λf 可知光电子频率较小时，波长较大，A 对． (2)根据核反应前后电荷数和质量数守恒，可得衰变后新核的质 量数为 222－218＝4，电荷数 86－84＝2，即为4 2He(α 粒子)．由 1 1 半衰期公式 m＝m0( ) 可得 1＝16( ) ，解得 t＝15.2 天 2 2
...
原子理论，量子数n越小，轨道越靠近原子核，所以n＝3比n＝ 5的轨道离原子核近，大量处于n＝4激发态的原子跃迁一共有6 种情形，即产生6条谱线．(3)以飞船为参考系，据动量守恒定 律 ：(mA＋mB)v0＝mAvA＋mBvB，解得vB ＝0.02 m/s，远离空 间站方向．
• 答案 (1)C (2)近 6 (3)0.02 m/s 远离空间站方向
解析
(1)由能级图及En－Em＝hν知，E3－E1>E2－E1>E3－E2
c 即νa>νc>νb，又λ＝ν，知λa<λc<λb，所以图C正确．
...
2 1 (2)1 0n＋X―→1H，由质量数和电荷数守恒知X为1H.
Q 该反应为两个核子结合，所以比结合能为 . 2 h c (3)光子能量ε＝hν，动量p＝ λ ，且ν＝λ ε 得p＝c，则pA∶pB＝2∶1 A照射时，光电子的最大初动能EA＝εA－W0 同理，EB＝εB－W0，解得W0 原子结构和原子核
•
... 1. (2012·江苏卷，12，C)(1)如图6－15－1所示是某原子的能级 图，a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光．在下列该原子光谱 的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是________．
图6－15－1
... • (2) 一个中子与某原子核发生核反应，生成一个氘核，其核反应方程式 为________．该反应放出的能量为Q，则氘核的比结合能为________． • (3)A、B两种光子的能量之比为 2∶1 ，它们都能使某种金属发生光电效 应，且所产生的光电子最大初动能分别为 EA、EB.求A、B两种光子的动 量之比和该金属的逸出功．
2
(3)两小球组成的系统为研究对象，系统动量守恒，以A球的初 速度方向为正方向，由动量守恒定律得
1 mv0＝m－3v0＋2mvB
...
2 解得vB＝ v0 3 碰后系统的总动能
1 2 1 1 1 2 2 2 Ek＝ m× 3v0 ＋ ×2m× 3v0 ＝ mv0 2 2 2
• •
(2)氡222是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系 统造成辐射损伤．它是世界卫生组织公布 的主要环境致癌物质 ...
218 222 之一．其衰变方程是 222 Rn ―→ Po ＋ ________. 已知 86 84 86 Rn的半
衰期约为3.8天， 则约经过________天，16 g的 222 86 Rn衰变后还 剩1 g. (3)牛顿的《自然哲学的数学原理》中记载，A、B两个玻璃球相 碰，碰撞后的分离速度和它们碰撞前的接近速度之比总是约为 15∶16.分离速度是指碰撞后B对A的速度，接近速度是指碰撞 前A对B的速度．若上述过程是质量为2m的玻璃球A以速度v0碰 撞质量为m的静止玻璃球B，且为对心碰撞，求碰撞后A、B的 速度大小．
答案 (1)B (2)3 2 4Pt (3) 4mp－2me－mHec2
•
2．(2014·无锡市高三期末)(1)已知处于某一能级n上的一群氢原子向 低能级跃迁时，能够发出10种不同频率的光，下列能表示辐射光波长 最长的那种跃迁的示意图是________． ...
(2)在实验室内较精准地测量到的双β衰变事例是在1987年公布
...
• • • • • • •
4．光电效应现象 (1)爱因斯坦光电效应方程 .. Ek＝hν－W0. (2)用图象表示光电效应方程 ①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标ν0. ②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值W0＝E. ③普朗克常量：图线的斜率k＝h.
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图6－15－4
• •
题组一
原子物理基础知识、能级和动量的组合
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• 3 ． (2014·江苏卷， 12C)(1) 已知钙和钾的截止频率分别为 7.73×1014 Hz和5.44×1014 Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效 应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电 子具有较大的________． A．波长 B．频率 C．能量 D．动量
... • (3)太阳内部四个质子聚变成一个α粒子，同时发射两个正电子和两个没 有静止质量的中微子．若太阳辐射能量的总功率P，质子、氦核、正电 子的质量分别为mp、mHe、me，真空中光速为c.求t时间内参与核反应的 质子数． • 解析 (1)物理或化学方法不会改变放射性元素的半衰期，A错误；从高 空对地面进行遥感摄影利用的是红外线，C错误；由于质量亏损，原子 核所含核子单独存在时的总质量大于该原子核的质量，D错误．
• (2)如图6－15－5所示为氢原子的能级示意图．一群氢原子处于n＝3的 ... 激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，并用这些光照射逸 出功为2.49 eV的金属钠．这群氢原子能发出________种不同频率的光 ，其中有________种频率的光能使金属钠发生光电效应．
图6－15－5
(2)根据题意，氢原子在跃迁过程中有以下三种方式： . . . 3至1,3至 2,2至1，对应的也发出3种不同频率的光；要使金属钠发生光电 效应，氢原子发出的光子的能力必须大于2.49 eV，而3至1的为 11.09 eV,3至2的为1.89 eV，2至1的为10.2 eV，所以两种频率的 光可以使金属钠发生光电效应． (3)该反应放出的能量ΔE＝Δmc2＝(4mp－2me－mHe)c2 ΔPt 4Pt 设t时间内参与核反应的质子数n＝ ＝ ΔE 4mp－2me－mHe