(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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4.3×10-12 J
第九页，共38页。
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。
第十页，共38页。
(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。
第七页，共38页。
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。
第三页，共38页。
解析 (1)A 属于 β 衰变，B 属于裂变，C 是聚变，D 是原子核的 人工转变，故选 A 项。 (2)光子的动量 p＝mc＝hcν2 c＝hcν 选光被镜面反射回去的方向为正方向，则 p＝-hcν p′＝hcν， 动量的变化量 Δp＝p′-p＝2hcν。
第二页，共38页。
(2)已知光速为c，普朗克常数为h，则频率为ν的光子的动量为________， 用该频率的光垂直照射平面镜，光被镜面全部垂直反射回去，则光子 在反射前后动量改变(gǎibiàn)量的大小为________。 (3)几种金属的逸出功W0见下表：
金属
钨钙钠钾铷
W0(×10-19 J) 7.26 5.12 3.66 3.60 3.41
第十一页，共38页。
解析 (1)由爱因斯坦光电效应方程 hν＝W0＋12mv2m，又由 W0＝ hν0，可得光电子的最大初动能12mv2m＝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＝m0(12)Tt 可得 1＝16(12)3t.8，解得 t＝15.2 天
A.光电效应现象揭示了光的粒子性 B.热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性 C.黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释 D.动能相等的质子(zhìzǐ)和电子，它们的德布罗意波长也相等
第六页，共38页。
(2)核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，23952U 是核电站常用的核燃料。23952U 受一个中子轰击后裂变成14546Ba 和8396Kr 两部分，并产生________个中子。要使链式反应发生， 裂变物质的体积要________(选填“大于”或“小于”)它的 临界体积。 (3)取质子的质量 mp＝1.672 6×10-27 kg，中子的质量 mn＝ 1.674 9×10-27 kg，α 粒子的质量 mα＝6.646 7×10-27 kg，光速 c＝3.0×108 m/s。请计算 α 粒子的结合能。(计算结果保留两 位有效数字)
第四页，共38页。
(3)光子的能量 E＝hλc
取 λ＝4.0×10-7 m，则 E≈5.0×10-19 J
根据 E>W0 判断，钠、钾、铷能发生光电效应。
答案
(1)A
hν (2) c
2hν c
(3)钠、钾、铷
第五页，共38页。
2.(2015·江苏单科，12C)(1)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说 法正确的有________。
第3讲 动量(dòngliàng)守恒定律 原 子结构和原子核
第一页，共38页。
1.(2016·江苏单科，12C)(1)贝克勒尔在 120 年前首先发现了天然 放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用。 下列属于放射性衰变的是________。 A.164C→147N＋－01e B.23952U＋10n→13593I＋9359Y＋210n C.21H＋31H→42He＋10n D.42He＋2173Al→3105P＋10n
第八页，共38页。
(2)由质量数和电荷数守恒可知：23952U＋10n→14546Ba＋3869Kr＋310n，可 见产生了 3 个中子，链式反应的一个条件是铀燃料的体积必须大 于或等于临界体积。 (3) 根 据 爱 因 斯 坦 质 能 方 程 ΔE ＝ Δmc2 ， 可 求 ： ΔE ＝ (2mp ＋ 2mn-mα)c2≈4.3×10-12 J。
第十二页，共38页。
(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， 且由题意知v2－v0 v1＝1156 解得 v1＝1478v0，v2＝3214v0 答案 (1)A (2)42He(或 α) 15.2 (3)1478v0 3214v0
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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。
第七页，共38页。
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。
第三页，共38页。
解析 (1)A 属于 β 衰变，B 属于裂变，C 是聚变，D 是原子核的 人工转变，故选 A 项。 (2)光子的动量 p＝mc＝hcν2 c＝hcν 选光被镜面反射回去的方向为正方向，则 p＝-hcν p′＝hcν， 动量的变化量 Δp＝p′-p＝2hcν。
第二页，共38页。
(2)已知光速为c，普朗克常数为h，则频率为ν的光子的动量为________， 用该频率的光垂直照射平面镜，光被镜面全部垂直反射回去，则光子 在反射前后动量改变(gǎibiàn)量的大小为________。 (3)几种金属的逸出功W0见下表：
金属
钨钙钠钾铷
W0(×10-19 J) 7.26 5.12 3.66 3.60 3.41
第十一页，共38页。
解析 (1)由爱因斯坦光电效应方程 hν＝W0＋12mv2m，又由 W0＝ hν0，可得光电子的最大初动能12mv2m＝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＝m0(12)Tt 可得 1＝16(12)3t.8，解得 t＝15.2 天
A.光电效应现象揭示了光的粒子性 B.热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性 C.黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释 D.动能相等的质子(zhìzǐ)和电子，它们的德布罗意波长也相等
第六页，共38页。
(2)核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，23952U 是核电站常用的核燃料。23952U 受一个中子轰击后裂变成14546Ba 和8396Kr 两部分，并产生________个中子。要使链式反应发生， 裂变物质的体积要________(选填“大于”或“小于”)它的 临界体积。 (3)取质子的质量 mp＝1.672 6×10-27 kg，中子的质量 mn＝ 1.674 9×10-27 kg，α 粒子的质量 mα＝6.646 7×10-27 kg，光速 c＝3.0×108 m/s。请计算 α 粒子的结合能。(计算结果保留两 位有效数字)
第四页，共38页。
(3)光子的能量 E＝hλc
取 λ＝4.0×10-7 m，则 E≈5.0×10-19 J
根据 E>W0 判断，钠、钾、铷能发生光电效应。
答案
(1)A
hν (2) c
2hν c
(3)钠、钾、铷
第五页，共38页。
2.(2015·江苏单科，12C)(1)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说 法正确的有________。
第3讲 动量(dòngliàng)守恒定律 原 子结构和原子核
第一页，共38页。
1.(2016·江苏单科，12C)(1)贝克勒尔在 120 年前首先发现了天然 放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用。 下列属于放射性衰变的是________。 A.164C→147N＋－01e B.23952U＋10n→13593I＋9359Y＋210n C.21H＋31H→42He＋10n D.42He＋2173Al→3105P＋10n
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(2)由质量数和电荷数守恒可知：23952U＋10n→14546Ba＋3869Kr＋310n，可 见产生了 3 个中子，链式反应的一个条件是铀燃料的体积必须大 于或等于临界体积。 (3) 根 据 爱 因 斯 坦 质 能 方 程 ΔE ＝ Δmc2 ， 可 求 ： ΔE ＝ (2mp ＋ 2mn-mα)c2≈4.3×10-12 J。
第十二页，共38页。
(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， 且由题意知v2－v0 v1＝1156 解得 v1＝1478v0，v2＝3214v0 答案 (1)A (2)42He(或 α) 15.2 (3)1478v0 3214v0