2020版高考物理二轮复习专题过关检测(十)动量与原子物理学(2021-2022学年)

专题过关检测(十)动量与原子物理学
一、单项选择题
１.(2０19·苏州调研）（1）下列说法正确的是_＿__＿___。

A.光和电子都具有波粒二象性
B.放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关
C．比结合能越大,原子中核子结合的越牢固，原子核越稳定
Ｄ．大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生4种不同频率的光子
(2)用频率为ν的紫光照射某金属(极限频率为ν0),且ν〉ν0.已知普朗克常量为ｈ.则该金属的逸出功Ｗ为_＿____＿_＿___，光电子的最大初动能Eｋ为＿________＿。

(3)质量为m=1 ｋg的小球由高h＝０。

4５ｍ处自由下落，落到水平地面后,以vｔ＝2m／s的速度向上反弹，已知小球与地面接触的时间为t=0。

1 s,取g=1０m/s2。

求：
①小球落地前速度v的大小;
②小球撞击地面过程中,地面对小球平均作用力Ｆ的大小。

解析：(1）光和电子都具有波粒二象性,选项A正确；放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件无关,选项Ｂ错误;比结合能越大,原子中核子结合的越牢固,原子核越稳定,选项C正确;大量处于ｎ＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时,最多可产生C４2=6种不同频率的光子,选项D错误。

（2)逸出功W=hν0，由光电效应方程Ｅk＝hν-W,
代入得E k＝h(ν-ν０）.
(3)①小球做自由落体运动，有v２=2gh
代入数据得v=３m/s.
②小球触地反弹,取向上为正方向
由动量定理得mvｔ－（-mv）＝Ｆｔ-mｇｔ
代入数据得F＝60 Ｎ.
答案:(１）AC（2）ｈν0h（ν-ν０）(3)①3 m/s②６0 Ｎ
2.(20１9·南京、盐城模拟)（1)铀核裂变的一种方程为错误!U+X→错误!Sｒ＋错误!Xe+2错误!ｎ，已知原子核的比结合能与质量数的关系如图所示,下列说法正确的有＿_＿__＿＿_。

A．Ｘ粒子是中子
B．Ｘ粒子是质子
Ｃ．错误!U、错误!未定义书签。

Sr、错误!未定义书签。

Ｘe相比，错误!未定义书签。

Sr 的比结合能最大，最稳定
D.错误!未定义书签。

Ｕ、错误!未定义书签。

Ｓr、错误!未定义书签。

Xｅ相比，错误!未定义书签。

U的质量数最多,结合能最大，最稳定
（２）利用如图所示的电路做光电效应实验，当光照射到光电管的金属材料上时,灵敏电流计中没有电流通过。

经检查实验电路完好。

则发生这种现象的原因可能有＿＿＿__＿_＿＿＿______＿_＿＿＿＿和______＿________＿_＿___＿。

(3)在光滑水平面上,质量均为m的三个物块排成直线,如图所示。

第1个物块以动量p0向右运动,依次与其余两个静止物块发生碰撞,并粘在—起,求：
①物块的最终速度大小;
②碰撞过程中损失的总动能。

解析:(１）根据质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为０,为中子，选项A正确，
错误! B错误；根据题图可知2３5
92U、错误!Sr、错误!Xe Ｘｅ相比，错误!Sr的比结合能最大，最稳定；
未定义书签。

U的质量数最多，结合能最大,比结合能最小，最不稳定，选项C正确，D项错误.
（２）当光照射到光电管的金属材料上时,灵敏电流计中没有电流通过，则说明可能没有发生光电效应，即入射光的频率小于极限频率;也可能是所加反向电压大于遏止电压.
(３)①依据动量守恒定律得p0＝3mv
解得v＝错误!.
②由p0=mv0,E k0＝＼ｆ（1，2)mｖ0２
ﻬ解得初动能Ｅk０=错误!
末动能Ｅk=错误!·3ｍｖ2＝错误!未定义书签。

所以损失的总动能为ΔＥ＝E k0-E k=错误!未定义书签。

答案:(1）AC (2）入射光的频率小于极限频率所加反向电压大于遏止电压（３)①错误!未定义书签。

②错误!未定义书签。

3.(1)下列说法中正确的是___＿_＿__。

A.金属发生光电效应的截止频率随入射光频率的变化而变化
B.黑体的热辐射就是反射外来的电磁波
C．氢原子中电子具有波动性,并非沿经典力学描述下的轨道运动
D．核聚变需要极高的温度，反应过程中需要外界持续提供能量
(２)19５6年，李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒，１9５7年吴健雄用钴原子核（６0，27Co）在极低温(0。

01Ｋ）和强磁场中的β衰变实验结果给出了令人信服的证明。

错误!未定义书签。

Ｃo在极低温下的半衰期_＿_＿____（选填“大于”“等于"或“小于”）常温下的半衰期;错误!未定义书签。

Co发生β衰变生成镍（Ni)的方程式为____＿_＿_____。

(3)错误!未定义书签。

Co是金属元素钴的一种放射性同位素,用中子辐照金属钴（错误!Ｃo）可得到错误!Ｃｏ。

一质量为ｍ０、速度大小为ｖ０的中子打进一个静止的、质量为m1的原子核错误!未定义书签。

Ｃｏ,形成一个处于激发态的新核错误!Co，新核辐射光子后跃迁到基态.已知真空中光速为ｃ，不考虑相对论效应.
①求处于激发态新核错误!Ｃo的速度大小v;
②已知原子核错误!未定义书签。

Co的质量为m2，求整个过程中由于质量亏损释放的核能ΔE。

解析:（1）金属发生光电效应的截止频率与金属板的逸出功有关，与入射光频率无关,Ａ项错误；黑体的热辐射就是吸收外来的电磁波,B项错误;氢原子中电子具有波动性,并非沿经典力学描述下的轨道运动,这种理论就是教材中提到的波尔假说,C项正确;核聚变需要极高的温度,但反应过程中不需要外界持续提供能量,D项错误。

（２)半衰期由原子核本身决定,与温度等无关;根据核电荷数和质量数守恒写出核反应方程:错误!Co→错误!未定义书签。

Nｉ＋错误!ｅ.
ﻬ(３)①由动量守恒定律有m0v0＝（m0+m1)v
解得ｖ＝
ｍ0v0
ｍ0＋ｍ1。

②质量亏损Δm=m１＋m０-m２
释放的核能ΔE=Δｍｃ2
解得ΔE＝(ｍ1＋m0-ｍ２）ｃ2。

答案:（1)C(２）等于错误!未定义书签。

Co→错误!Ni+错误!e (3）①错误!②(m1+m0-m2)c ２
４.（２0１９·苏锡常镇调研）（1）在氢原子光谱中，赖曼线系是氢原子从较高能级(n＝２，3，4…)跃迁到基态时辐射的光谱线系。

类似地，有巴耳末系、帕邢系、布喇开系等线系，如图所示。

下列说法中正确的是＿＿_____＿。

A.该图说明氢原子光谱是分立的
B．赖曼线系中从ｎ＝2能级跃迁到基态放出的光子频率最大
C．巴尔末线系中从n＝∞跃迁到ｎ=2能级放出的光子波长最大
D.若巴尔末系的某种光能使一金属发生光电效应，则赖曼系的都能使该金属发生光电效应
（2）原子物理中,质子数和中子数互换的原子核称为镜像核。

错误!Ｌi的镜像核是__＿_＿＿_＿（镜像核的元素符号可用Ｘ表示);错误!Li的比结合能是____＿__＿____．（设错误!Li质量为mＬi,中子质量为m n，质子质量为m p,真空中光速为ｃ)
(3）如图，光滑水平桌面上,质量为ｍ的小球甲以速度v与质量为2ｍ的静止小球乙发生对心正碰，碰后甲以速率错误!未定义书签。

反弹,碰撞时间为ｔ,不计空气阻力。

①求碰撞过程中甲、乙间的平均作用力大小；
②通过计算判断该碰撞是否为弹性碰撞。

解析：(１)能级图说明氢原子光谱是分立的,A项正确；赖曼线系中从n＝２能级跃迁到基态放出的光子能量最小，频率最小，B项错误；巴尔末线系中从ｎ=∞跃迁到ｎ＝2能级放出的光子能量最大,频率最大，波长最小,Ｃ项错误;发生光电效应的条件是入射光频率大于极限频率,频率越大,越容易发生光电效应，D项正确。

（２）根据题意,镜像核是质子数和中子数互换,所以错误!未定义书签。

Li的镜像核是错误!未定义书签。

X(或错误!未定义书签。

Be)。

写出核反应方程4错误!ｎ＋３错误!H→错误!Li，所以质量亏损为4m n+3m p－ｍＬi,＼o＼ａｌ（7，3)Li的比结合能是错误!（4mｎ＋3m p-m Li)ｃ2。

(3)①对甲,以向右为正方向,由动量定理得：
m·错误!－mv=Ｆt,
可得F＝－错误!
负号说明乙对甲的平均作用力方向向左，两球间平均作用力大小是F=错误!未定义书签。

②设碰后乙球速度为v１，碰撞过程动量守恒:
mv＝m·错误!未定义书签。

＋2ｍv1，解得ｖ1＝错误!未定义书签。

v
碰前系统动能E1=错误!ｍv2,
碰后系统动能
E2=错误!·ｍ·错误!2＋错误!·２m·错误!２=错误!mv2
说明该碰撞为弹性碰撞。

答案:(1)AD (2）错误!未定义书签。

X（或错误!未定义书签。

Bｅ)错误!未定义书签。

(4mｎ+3ｍp-ｍLi）ｃ2 (3)①＼f（４mｖ，3t) ②该碰撞为弹性碰撞
５.(１)关于核反应错误!未定义书签。

Ｕ＋错误!n→错误!未定义书签。

Ｓr＋错误!Xe+x 错误!n,下列说法正确的是___＿_＿__。

A.x=10
B.质量数不守恒
C．向外释放能量Ｄ．这是＼o＼ａl(235, 92)U的衰变
（２）在如图所示装置中,阴极K在光子动量为p0的单色光1的照射下发生了光电效应，调节滑片P至某一位置,使电流表的示数恰好为零;在保持上述滑片Ｐ的位置不变的情况下,改用光子动量为０.5p0
的单色光2照射阴极K，则电流表的示数将________(选填“为0”或“不为0”)，单色光1、2的波长之比为___＿____。

(3）在如图所示足够长的光滑水平面上,有质量分别为3 ｋg和1 kg的甲、乙两滑块,将仅与甲拴接的轻弹簧压紧后处于静止状态，乙的右侧有一挡板Ｐ。

现将两滑块由静止释放,当弹簧恢复原长时,甲的速度大小为2m/ｓ, 此时乙尚未与P相撞。

①求弹簧恢复原长时乙的速度大小;
②若乙与挡板Ｐ碰撞反弹后，不能再与弹簧发生碰撞。

求挡板P对乙的冲量的最大值。

解析：(1)根据质量数守恒可知,ｘ=２３５＋1－９0－136＝１0，故A项正确、B项错误;核反应错误!U+错误!n→错误!未定义书签。

Sr＋错误!未定义书签。

Xe＋ｘ错误!n属于裂变，裂变时出现质量亏损,向外释放能量,故C项正确、D项错误。

（2)分析可知单色光2的频率比单色光１的频率小，结合爱因斯坦光电效应方程E k=hν-Ｗ０,用单色光2照射时电子的初动能Ｅk减小，所以电子仍不能到达Ａ极板，故电流表的示数将仍为零。

由光子的动量公式ｐ＝错误!未定义书签。

,可知波长λ和动量p成反比,所以＼f(λ1，λ2)=p2 p1
＝错误!=错误!。

（3）①由动量守恒定律得
0＝m甲ｖ甲+m乙v乙
代入数据解得ｖ乙=-6 m/s，即乙的速度大小为6m/ｓ，方向与甲相反。

②若乙与挡板P碰撞反弹后,不能再与弹簧发生碰撞，
则乙与挡板碰后最大速度为v乙′=２m／ｓ,由动量定理得挡板对乙的冲量I＝Δp＝ｍ乙v乙′-（－m乙v乙)=8 N·ｓ
即挡板对乙球的冲量最大值为8 N·s。

答案：（１)ＡC (2）为０１∶2 (３）①6 ｍ／s ②8N·s
ﻬﻬ。