(全国通用)高考物理考前三个月配套课件：专题(15)动量)原子物理
高考物理 考前三个月 第1 专题 动量 原子物理试题
取夺市安慰阳光实验学校【步步高】（全国通用）2016版高考物理考前三个月第1部分专题15 动量原子物理试题1．(2015·新课标全国Ⅰ·35)(1)在某次光电效应实验中，得到的遏止电压U c与入射光的频率ν的关系如图1所示．若该直线的斜率和截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量可表示为________，所用材料的逸出功可表示为________．图1(2)如图2所示，在足够长的光滑水平面上，物体A、B、C位于同一直线上，A 位于B、C之间．A的质量为m，B、C的质量都为M，三者均处于静止状态．现使A以某一速度向右运动，求m和M之间应满足什么条件，才能使A只与B、C各发生一次碰撞．设物体间的碰撞都是弹性的．图22．(2015·山东理综·39)(1)14C发生放射性衰变成为14N，半衰期约5700年．已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减小．现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一．下列说法正确的是________．(双选，填正确答案标号)a．该古木的年代距今约5 700年b．12C、13C、14C具有相同的中子数c．14C衰变为14N的过程中放出β射线d．增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变(2)如图3所示，三个质量相同的滑块A、B、C，间隔相等地静置于同一水平直轨道上．现给滑块A向右的初速度v0，一段时间后A与B发生碰撞，碰后A、B分别以18v0、34v0的速度向右运动，B再与C发生碰撞，碰后B、C粘在一起向右运动．滑块A、B与轨道间的动摩擦因数为同一恒定值．两次碰撞时间均极短．求B、C碰后瞬间共同速度的大小．图33．(2015·海南单科·17)(1)氢原子基态的能量为E1＝－13.6 eV.大量氢原子处于某一激发态．由这些氢原子可能发出的所有的光子中，频率最大的光子能量为－0.96E1，频率最小的光子的能量为________eV(保留2位有效数字)，这些光子可具有________种不同的频率．(2)运动的原子核A Z X放出α粒子后变成静止的原子核Y.已知X、Y和α粒子的质量分别是M、m1和m2，真空中的光速为c，α粒子的速度远小于光速．求反应后与反应前的总动能之差以及α粒子的动能．本专题考查的重点和热点有：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；④核反应方程的书写；⑤质量亏损和核能的计算；⑥原子物理部分的物理学史和α、β、γ三种射线的特点及应用等．应考策略：本专题涉及的知识点多，而且多是科技前沿的知识，题目新颖，但难度不大，因此应加强对基本概念和规律的理解，抓住动量守恒定律和核反应两条主线，强化典型题目的训练，提高分析综合题目的能力．考题一光电效应与光子说1．(2015·二模)用频率均为ν但强度不同的甲、乙两束光做光电效应实验，发现光电流与电压的关系如图4所示，由图可知，______(选填“甲”或“乙”)光的强度大，已知普朗克常量为h，被照射金属的逸出功为W0，则光电子的最大初动能为________．图42．(2015·广州二模)如图5所示是光控继电器的示意图，K是光电管的阴极．下列说法正确的是( )图5A．图中a端应是电源的正极B．只要有光照射K，衔铁就被电磁铁吸引C．只要照射K的光强度足够大，衔铁就被电磁铁吸引D．只有照射K的光频率足够大，衔铁才被电磁铁吸引3．(2015·益阳四月调研)用光照射某种金属时，从该金属逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线如图6所示，由图可知________(填正确答案标号)．图6A．该金属的极限频率4.2×1014 HzB．该金属的极限频率为5.5×1014 HzC．该图线的斜率表示普朗克常量D．该金属的逸出功为0.5 eVE．光电子的最大初动能随入射光频率增大而增大4．(2015·新余二模)下列说法中正确的是( )A．用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能大B．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，但原子的能量增大C．电子云说明电子并非在一个特定的圆轨道上运动D．“探究碰撞中的不变量”的实验中得到的结论是碰撞前后两个物体mv的矢量和保持不变E．在光照条件不变的情况下，对发射出来的光电子加上正向电压对光电子加速，所加电压不断增大，光电流也不断增大1．光电效应的规律(1)任何一种金属，都有一种极限频率，只有当入射光的频率大于或等于极限频率时才会产生光电效应．(2)光电子的最大初动能跟入射光的强度无关，只随入射光的频率的增大而增大．(3)从光开始照射到释放出光电子，整个过程所需时间小于10－9 s.(4)产生光电效应时，单位时间内逸出的电子数与光的强度有关，光的强度越大，单位时间内逸出的电子数越多．2．解决光电效应类问题应注意的三个方面(1)决定光电子初动能大小的是入射光的频率，决定光电流大小的是入射光光强的大小．(2)由光电效应发射出的光电子由一极到达另一极，是电路中产生光电流的条件．(3)明确加在光电管两极间的电压对光电子起到了加速作用还是减速作用．考题二氢原子光谱与能级5．(2015·长沙4月模拟)以下关于玻尔原子理论的说法正确的是( ) A．电子绕原子核做圆周运动的轨道半径不是任意的B．电子在绕原子核做圆周运动时，稳定地产生电磁辐射C．电子从量子数为2的能级跃迁到量子数为3的能级时要辐射光子D．不同频率的光照射处于基态的氢原子时，只有某些频率的光可以被氢原子吸收E．氢原子光谱有很多不同的亮线，说明氢原子能发出很多不同频率的光，但它的光谱不是连续谱6．(2015·长春二调)在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到n＝2能级发出的谱线属于巴耳末系．若一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有两条属于巴耳末系，则这群氢原子自发跃迁时最多可能发出多少条不同频率的谱线( ) A．2 B．5C．4 D．67．(2015·菏泽二模)如图7为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是3.34 eV，那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是( )图7A．用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能产生光电效应B．一群处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，能放出3种不同频率的光C．一群处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75 eVD．用能量为10.3 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态8．(2015·淮安三调)1995年科学家“制成”了反氢原子，它是由一个反质子和一个围绕它运动的正电子组成．反质子和质子有相同的质量，带有等量异种电荷．反氢原子和氢原子有相同的能级分布，氢原子能级如图8所示．图8(1)下列说法中正确的是________．A．反氢原子光谱与氢原子光谱不相同B．基态反氢原子的电离能是13.6 eVC．基态反氢原子能吸收11 eV的光子发生跃迁D．在反氢原子谱线中，从n＝2能级跃迁到基态辐射光子的波长最长(2)反氢原子只要与周围环境中的氢原子相遇就会湮灭，因此实验室中造出的反氢原子稍纵即逝．已知氢原子质量为m，光在真空中传播速度c，一对静止的氢原子和反氢原子湮灭时辐射光子，则辐射的总能量E＝________，此过程________守恒．(3)一群氢原子受激发后处于n＝3能级，当它们向低能级跃迁时，辐射的光照射光电管阴极K，发生光电效应，测得遏止电压U c＝9.8 V．求：①逸出光电子的最大初动能E k；②阴极K的逸出功W.解决氢原子能级跃迁问题的四点技巧(1)原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差．(2)原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值． (3)一群原子和一个原子不同，一群原子的核外电子向基态跃迁时发射光子的种类N ＝C 2n ＝n n －12.(4)计算能级能量时应注意：因一般取无穷远处为零电势参考面，故各能级的能量值均为负值；能量单位1 eV ＝1.6×10－19J.考题三 核反应与核能9．(2015·天津二模)下列核反应方程中属于“两弹一星”的核反应方程式和反应种类是( )A.147N ＋42He→178O ＋11H 裂变B.23592U ＋10n→9038Sr ＋13654Xe ＋1010n 裂变 C.23892U→23490Th ＋42He 衰变 D.21H ＋31H→42He ＋10n 聚变10．(2015·河北衡水中学五调)已知氘核的比结合能是1.09 MeV ，氚核的比结合能是2.78 MeV ，氦核的比结合能是7.03 MeV.在某次核反应中，1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核，则下列说法中正确的是( ) A ．这是一个裂变反应B ．核反应方程式为21H ＋31H→42He ＋10n C ．核反应过程中释放的核能是17.6 MeV D ．目前核电站都采用上述核反应发电 E ．该核反应会有质量亏损11．(2015·全国大联考二)自然界中有的放射性元素半衰期很短，很难被发现，放射性元素镎237(23793Np)就是用人工的方法发现．镎237是不稳定的，它经过一系列α衰变、β衰变后变成铋209(20983Bi)，这些衰变是( ) A ．7次α衰变 B ．4次α衰变 C ．5次β衰变D ．4次β衰变12．(2015·汕头二模)恒星内部发生着各种热核反应，其中“氦燃烧”的核反应方程为：42He ＋X→84Be ＋γ，其中X 表示某种粒子，84Be 是不稳定的粒子，其半衰期为T ，则下列说法正确的是( ) A ．X 粒子是42HeB.84Be 的衰变需要外部作用激发才能发生 C ．经过3个T ，剩下的84Be 占开始时的18D ．“氦燃烧”的核反应是裂变反应 核反应方程及核能的计算 (1)掌握核反应方程中的守恒． ①质量数守恒； ②电荷数守恒． (2)核能的计算方法．①根据爱因斯坦质能方程，用核反应的质量亏损的千克数乘以真空中光速c 的平方，即ΔE ＝Δmc 2(J)．②根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)的能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV ，即ΔE ＝Δm ×931.5(MeV)． ③如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能．考题四动量和能量的综合应用13．(2015·南昌二模)如图9所示，质量M＝3.5 kg的小车静止于足够长的光滑水平面上靠近桌子处，其上表面与水平桌面相平，小车长L＝1.2 m，其左端放有一质量为0.5 kg的滑块Q.水平放置的轻弹簧左端固定，质量为1 kg 的小物块P置于桌面上的A点并与弹簧的右端接触．此时弹簧处于原长，现用水平向左的推力将P缓慢推至B点(弹簧仍在弹性限度内)时，推力做的功为W F＝6 J，撤去推力后，P沿桌面滑到小车上并与Q相碰，最后Q停在小车的右端，P停在距小车左端0.5 m处．已知A、B间距L1＝5 cm，A点离桌子边缘C 点的距离L2＝90 cm，P与桌面间动摩擦因数μ1＝0.4，P、Q与小车表面间动摩擦因数μ2＝0.1.(g＝10 m/s2)求：图9(1)P到达C点时的速度大小v C.(2)P 与Q 碰撞后瞬间Q 的速度大小．14.(2015·洛阳二次统考)如图10所示，在光滑的水平面上放置一个质量为2m 的木板B ，B 的左端放置一个质量为m 的物块A ，已知A 、B 之间的动摩擦因数为μ，现有质量为m 的小球以水平速度v 0飞来与物块A 碰撞后立即粘住，在整个运动过程中物块A 始终未滑离木板B ，且物块A 可视为质点，求： 图10(1)物块A 相对B 静止后的速度大小； (2)木板B 至少多长．15．(2015·江西八所重点中学4月联考)如图11所示，木板A 和有14光滑圆弧面的滑块B 静止在光滑水平面上，A 的上表面与圆弧的最低点相切，A 的左端有一可视为质点的小铁块C .现突然给C 水平向右的初速度，C 经过A 的右端时速度变为初速度的一半，之后滑到B 上并刚好能到达圆弧的最高点，圆弧的半径为R .若A 、B 、C 的质量均为m ，重力加速度为g .求C 的初速度． 图111．对于碰撞、反冲类问题，应用动量守恒定律求解，对于相互作用的两物体，若明确两物体相对滑动的距离，应考虑选用能量守恒(功能关系)建立方程．其中要注意：应用动量定理、动能定理、动量守恒定律等规律解题时，物体的位移和速度都要相对于同一个参考系．一般都统一以地面为参考系．2．动量和能量的综合问题往往涉及的物体多、过程多、题目综合性强，解题时要认真分析物体间相互作用的过程，将过程合理分段，明确在每一个子过程中哪些物体组成的系统动量守恒，哪些物体组成的系统机械能守恒，然后针对不同的过程和系统选择动量守恒定律或机械能守恒定律或能量守恒定律列方程求解． 专题综合练1．(2015·广东理综·18)科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：X ＋Y→42He ＋31H ＋4.9 MeV 和21H ＋31H→42He ＋X ＋17.6 MeV ，下列表述正确的有( ) A ．X 是中子B ．Y 的质子数是3，中子数是6C ．两个核反应都没有质量亏损D ．氘和氚的核反应是核聚变反应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________．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 ．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等(2)核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，23592U 是核电站常用的核燃料.23592U 受一个中子轰击后裂变成14456Ba 和8936Kr 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m p ＝1.672 6×10－27kg ，中子的质量m n ＝1.674 9×10－27kg ，α粒子的质量m α＝6.646 7×10－27kg ，光速c ＝3.0×108m/s.请计算α粒子的结合能．(计算结果保留两位有效数字)3．(2015·广东六校联考)用绿光照射一光电管，能产生光电效应．现在用如图12所示的电路测遏止电压，则( )图12A．改用红光照射，遏止电压会增大B．改用紫光照射，遏止电压会增大C．延长绿光照射时间，遏止电压会增大D．增加绿光照射强度，遏止电压不变4．(2015·河南二模)(1)一个原子核235 92U在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为235 92U＋10n→X＋9438Sr＋210n，则下列叙述正确的是( ) A．X原子核中含有140个核子B．X原子核中含有86个中子C．因为裂变时释放能量，所以裂变后粒子的总质量数增加D．因为裂变时释放能量，所以裂变后粒子的总质量数减少E．因为裂变时释放能量，所以裂变后粒子的总质量减少(2)如图13所示，A、B是静止在光滑水平地面上相同的两块长木板，长度均为L＝0.75 m，A的左端和B的右端接触，两板的质量均为M＝2.0 kg.C是一质量为m＝1.0 kg的小物块，现给它一初速度v0＝2.0 m/s，使它从B板的左端开始向右滑动．已知C与A、B之间的动摩擦因数均为μ＝0.20，最终C与A保持相对静止．取重力加速度g＝10 m/s2，求木板A、B最终的速度大小分别是多少？图135．(2015·大连二模)(1)下列说法正确的是________．(填正确答案标号) A．一入射光照射到某金属表面上能发生光电效应，若仅使入射光的强度减弱，那么从金属表面逸出的光电子的最大初动能将变小B．大量光子产生的效果显示出波动性，个别光子产生的效果显示出粒子性C．电子的发现说明原子是可分的，天然放射性现象的发现揭示原子核有复杂的结构D．放射性同位素Th经α、β衰变会生成Rn，其衰变方程为232 90Th→220 86Rn＋xα＋yβ，其中x＝3，y＝1E．原子核的半衰期是由原子核内部自身因素决定的，与其所处的化学状态和外部条件无关(2)如图14所示，光滑水平面左侧有一竖直墙面，墙面上固定弹簧2，水平面上有物体A，其右侧连接弹簧 1，现有另一物体B以速度v0＝10 m/s向左运动压缩弹簧1，当弹簧1被压缩到最短时(此时A未与弹簧2接触)锁定弹簧1，A、B一起向左运动压缩弹簧2，当弹簧2被压缩到最短时，锁定弹簧2.经过一段时间后解除弹簧1的锁定，求物块B离开弹簧1后的速度．(已知弹簧均为轻质弹簧且水平，且A、B质量相同)图146.(2015·银川二模)(1)下列说法正确的是( )A.232 90Th经过6次α衰变和4次β衰变后，成为稳定的原子核208 82PbB．发现中子的核反应方程为94Be＋42He→12 6C＋10nC．γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中γ射线的穿透能力最强，电离能力也最强D．氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，电势能增大，原子能量减小E．紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的个数增多图15(2)如图15所示，在光滑的水平面上，有一质量为M＝3 kg的薄板和质量m＝1 kg的物块．现给薄板和物块相同的初速度v＝4 m/s朝相反方向运动，它们之间有摩擦，薄板足够长，求：①当薄板的速度为2.4 m/s时，物块的速度大小和方向．②薄板和物块最终停止相对运动时，因摩擦而产生的热量．7．(2015·新课标全国Ⅱ·35)(1)实物粒子和光都具有波粒二象性．下列事实中突出体现波动性的是________．(填正确答案标号)A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构E．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关(2)两滑块a、b沿水平面上同一条直线运动，并发生碰撞；碰撞后两者粘在一起运动；经过一段时间后，从光滑路段进入粗糙路段．两者的位置x随时间t 变化的图象如图16所示．求：图16①滑块a、b的质量之比；②整个运动过程中，两滑块克服摩擦力做的功与因碰撞而损失的机械能之比．8．(2015·江西红色六校二联考)(1)以下有关近代物理内容的若干叙述，正确的是( )A．紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大B．有10个某放射性元素的原子核，有5个原子核发生衰变所需的时间就是该放射性元素的半衰期C．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，会辐射一定频率的光子，同时氢原子的电势能减小，电子的动能增大D．天然放射现象说明原子核内部是有结构的E．重核的裂变和轻核的聚变过程都有质量亏损，都向外界放出核能(2)如图17所示，光滑水平直轨道上有三个滑块A、B、C，质量分别为m A＝m C ＝2m，m B＝m，A、B用细绳连接，中间有一压缩的轻弹簧(弹簧与滑块不拴接)．开始时A、B以共同速度v0运动，C静止，某时刻细绳突然断开，A、B被弹开，然后B又与C发生碰撞并粘在一起，最终三滑块速度恰好相同．求B与C碰撞前B的速度．图179．(2015·湖北八校质检)(1)下列说法中正确的是( )A．卢瑟福提出原子的核式结构模型建立的基础是α粒子的散射实验B．发现天然放射现象的意义在于使人类认识到原子核具有复杂的结构C．在用气垫导轨和光电门传感器做验证动量守恒定律的实验中，在两滑块相碰的端面上装不装上弹性碰撞架，不会影响动量是否守恒D．原子核内的某一核子与其他核子间都有核力作用E．氢原子的核外电子，在由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道的过程中，放出光子，电子动能增加，原子的电势能增加图18(2)如图18所示，一辆质量为M＝3 kg的平板小车A停靠在竖直光滑墙壁处，地面水平且光滑，一质量为m＝1 kg的小铁块B(可视为质点)放在平板小车A 最右端，平板小车A上表面水平且与小铁块B之间的动摩擦因数μ＝0.5，平板小车A的长度L＝0.9 m．现给小铁块B一个v0＝5 m/s的初速度使之向左运动，与竖直墙壁发生弹性碰撞后向右运动，求小铁块B在平板小车A上运动的整个过程中系统损失的机械能(g＝10 m/s2)．10．(1)下列说法正确的是( )A．电子的衍射现象说明实物粒子具有波动性B．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C．原子核内部某个质子转变为中子时，放出β射线D．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强E．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增加，电势能减小(2)如图19所示，质量为m的小物块以水平速度v0滑上原来静止在光滑水平面上质量为M的小车上，物块与小车间的动摩擦因数为μ，小车足够长．求：图19①小物块相对小车静止时的速度；②从小物块滑上小车到相对小车静止时，物块相对小车滑行的距离．答案精析专题15 动量原子物理真题示例1．(1)ek－eb(2)(5－2)M≤m＜M解析(1)光电效应中，入射光子能量hν，克服逸出功W0后多余的能量转换为电子动能，反向遏止电压eU c＝hν－W0，整理得U c＝heν－W0e，斜率即he＝k，所以普朗克常量h＝ek，截距为b，即eb＝－W0，所以逸出功W0＝－eb.(2)设A运动的初速度为v0，A向右运动与C发生碰撞，由动量守恒定律得mv0＝mv1＋Mv2由机械能守恒定律得12mv20＝12mv21＋12Mv22可得v1＝m－Mm＋Mv0，v2＝2mm＋Mv0要使得A与B能发生碰撞，需要满足v1＜0，即m＜MA反向向左运动与B发生碰撞过程，有mv1＝mv3＋Mv412mv 21＝12mv 23＋12Mv 24 整理可得v 3＝m －M m ＋M v 1，v 4＝2mm ＋M v 1由于m ＜M ，所以A 还会向右运动，根据要求不发生第二次碰撞，需要满足v 3≤v 2 即2m m ＋M v 0≥M －m m ＋M v 1＝(m －M m ＋M )2v 0 整理可得m 2＋4Mm ≥M 2解方程可得m ≥(5－2)M 另一解m ≤－(5＋2)M (舍去)所以使A 只与B 、C 各发生一次碰撞，须满足 (5－2)M ≤m ＜M . 2．(1)ac (2)2116v 0解析 (1)因古木样品中14C 的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，则可知经过的时间为一个半衰期，即该古木的年代距今约为5 700年，选项a 正确；12C 、13C 、14C 具有相同的质子数，由于质量数不同，故中子数不同，选项b 错误；根据核反应方程可知，14C 衰变为14N 的过程中放出电子，即发出β射线，选项c 正确；外界环境不影响放射性元素的半衰期，选项d 错误．(2)设滑块质量为m ，A 与B 碰撞前A 的速度为v A ，由题意知，碰后A 的速度v A ′＝18v 0，B 的速度v B ＝34v 0，由动量守恒定律得mv A ＝mv A ′＋mv B ①设碰撞前A 克服轨道阻力所做的功为W A ，由功能关系得W A ＝12mv 20－12mv 2A ②设B 与C 碰撞前B 的速度为v B ′，B 克服轨道阻力所做的功为W B ，由功能关系得W B ＝12mv 2B －12mv B ′2③据题意可知W A ＝W B ④设B 、C 碰后瞬间共同速度的大小为v ，由动量守恒定律得mv B ′＝2mv ⑤ 联立①②③④⑤式，代入数据得v ＝2116v 0. 3．(1)0.31 10 (2)(M －m 1－m 2)c 2MM －m 2(M －m 1－m 2)c 2解析 (1)频率最大的光子能量为－0.96E 1，即E n －E 1＝－0.96E 1，则E n ＝E 1－0.96E 1＝(－13.6 eV)－0.96×(－13.6 eV)≈－0.54 eV ，即n ＝5，从n ＝5能级开始跃迁，这些光子具有的频率数N ＝5×5－12＝10(种)．频率最小的光子是从n ＝5能级跃迁到n ＝4能级，其能量为E min ＝－0.54 eV －(－0.85 eV)＝0.31 eV.(2)反应后由于存在质量亏损，所以反应前、后总动能之差等于质量亏损而释放出的能量，根据爱因斯坦质能方程可得12m 2v 2α－12Mv 2X ＝(M －m 1－m 2)c 2①反应过程中三个粒子组成的系统动量守恒，故有Mv X ＝m 2v α②联立①②可得12m 2v 2α＝M M －m 2(M －m 1－m 2)c 2.考题一光电效应与光子说1．甲hν－W0解析根据光的强度与电流成正比，由图就可知道：甲光的强度大；由爱因斯坦的光电效应方程可得：hν＝E m＋W0→E m＝hν－W0.2．AD [电路中要产生电流，则a端接电源的正极，使逸出的光电子在光电管中加速，放大器的作用是将光电管中产生的电流放大后，使铁芯磁化，将衔铁吸住，故A正确．根据光电效应产生的条件可知，只有照射K的光频率足够大，才能产生光电效应，产生光电效应时，衔铁才被电磁铁吸引，故B错误，D正确；根据光电效应方程知，能否发生光电效应与入射光的强度无关，由金属的逸出功和入射光的频率决定，故C错误．]3．ACE [根据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0，E k－ν图象的横轴的截距大小等于截止频率，由题图知该金属的截止频率为4.2×1014 Hz，故A正确，B错误．由E k＝hν－W0，得知，该图线的斜率表示普朗克常量h，则由数学知识得：h＝0.5×1.6×10－195.5－4.27×1014J·s≈6.5×10－34J·s，故C正确．当E k＝hν－W0＝0时，逸出功为W0＝hνc＝6.5×10－34J·s×4.2×1014Hz＝2.775 5×10－19J≈1.71 eV，故D错误．根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，光电子的最大初动能随入射光频率增大而增大，故E正确．]4．BCD [根据光电效应方程，E k＝hν－W0，可知，逸出光电子的最大初动能E k与照射光的频率成线性关系，而不可见光中的红外线的频率小于可见光的频率，故A错误；按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，吸收能量，所以原子的能量增大，根据库仑力提供向心力得：ke2r2＝mv2r，可知半径越大，则速度越小，动能越小，故B正确；电子云说明电子并非在一个特定的圆轨道上运动，故C正确；“探究碰撞中的不变量”的实验中得到的结论是碰撞前后两个物体mv的矢量和保持不变，故D正确；在光照条件不变的情况下，对发射出来的光电子加上正向电压对光电子加速，随电压不断增大，光电流并不是不断增大，当光电流到达最大时，称为饱和光电流，饱和光电流的大小与光照强度有关，故E错误．]考题二氢原子光谱与能级5．ADE [由于氢原子的轨道是不连续的，而氢原子在不同的轨道上的能量E n ＝1n2E1，故氢原子的能级是不连续的，即是分立的，故A错误；电子在绕原子核做圆周运动时，不会产生电磁辐射，只有跃迁时才会出现，故B错误；电子从量子数为2的能级跃迁到量子数为3的能级时要吸收光子，故C错误；由于氢原子发射的光子的能量：E＝E n－E m＝1n2E1－1m2E1＝hν，不同频率的光照射处于基态的氢原子时，只有某些频率的光可以被氢原子吸收，故D正确；光谱有很多不同的亮线，说明氢原子能发出很多不同频率的光，是线状谱不是连续谱，故E正确．]6．D [电子从较高能级跃迁到n＝2的能级所发出的光谱线属于巴耳末系，若发出的谱线中有2条属于巴耳末系，则是从n＝2＋2＝4轨道发生跃迁时发射出的，共有C24＝3×42＝6条不同频率的谱线．]7．BC [氢原子从高能级向基态跃迁时发出的光子的最小能量为10.2 eV>3.34 eV，照射金属锌板一定能产生光电效应现象，故A、D两项错误；根据C23＝3，。
2022-2023年高考物理二轮复习 专题5动量与原子物理学第1讲动量守恒定律课件
成的系统
C．若 A、B 所受的摩擦力大小相等，A、B 组成的系统
D．若 A、B 所受的摩擦力大小相等，A、B、C 组成的系统
解析：如果 A、B 与 C 上表面间的动摩擦因数相同，弹簧被 释放后，A、B 分别相对 C 向左、向右滑动，它们所受的滑动 摩擦力 FA 向右，FB 向左，由于 mA∶mB＝3∶2，所以 FA∶ FB＝3∶2，则 A、B 组成的系统所受的外力之和不为零，故 其动量不守恒；对 A、B、C 组成的系统，A 与 C、B 与 C 间 的摩擦力为内力，该系统所受的外力为竖直方向的重力和支 持力，它们的合力为零，故该系统的动量守恒；若 A、B 所 受的摩擦力大小相等，则 A、B 组成的系统所受的外力之和 为零，故其动量守恒。综上可知选 A。 答案：A
[题点全练]
1.如图所示，A、B 两物体质量之比 mA∶ mB＝3∶2，原来静止在平板车 C 上， A、B 间有一根被压缩的弹簧，地面光滑。当弹簧突然被释
放后，以下系统动量不守恒的是
()
A．若 A、B 与 C 上表面间的动摩擦因数相同，A、B 组成
的系统
B．若 A、B 与 C 上表面间的动摩擦因数相同，A、B、C 组
[题点全练]
1．[多选]两个质量不同的物体，如果它们的
()
A．动能相等，则质量大的动量大
B．动能相等，则动量大小也相等
C量大小相等，则动能也相等 解析：根据动能 Ek＝12mv2 可知，动量 p＝mv＝ 2mEk，
两个质量不同的物体，当动能相等时，质量大的动量大，
(1)A 离开墙前，弹簧的最大弹性势能； (2)A 离开墙后，C 的最小速度的大小。
解析：(1)C、B 碰撞过程，选取向左为正方向，根据动量守恒 得：mCv0＝(mC＋mB)vBC 得：vBC＝13v0 B、C 一起压缩弹簧到最短的过程，B、C 和弹簧组成的系统 机械能守恒，则弹簧压缩到最短时有： 12(mC＋mB)v2BC＝Ep 联立以上各式解得 Ep＝16mv20。
高三物理专题动量与原子物理
高三物理专题3---5 动量与原子物理1 （1）核电站的核能来源于235 92U核的裂变，下列说法中正确的是A.23592U原子核中有92个质子、143个中子B.23592U的一种可能的裂变是变成两个中等质量的原子核，如13954Xe和9538Sr，反应方程式为23592U＋10n→13954Xe＋9538Sr＋210nC.23592U是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短D．反应后的核废料已不具有放射性，不需要进一步处理⑵在可控核反应堆中需要给快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作减速剂。
中子在重水中可与21H核碰撞减速，在石墨中与126C核碰撞减速。
上述碰撞可简化为弹性碰撞模型。
某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰，通过计算说明，仅从一次碰撞考虑，用重水和石墨作减速剂，哪种减速效果更好？2（1）一置于铅盒中的放射源发射的α、β和γ射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔后，铝箔后的空间有一匀强电场．进入电场后，射线变为a、b两束，射线a沿原来方向行进，射线b发生了偏转，如图所示，则图中的射线a为_____射线，射线b为______射线．(2)如图所示，甲、乙两船的总质量（包括船、人和货物）分别为10m、12m，两船沿同一直线同一方向运动，速度分别为20v、0v。
为避免两船相撞，乙船上的人将一质量为m的货物沿水平方向抛出甲船，甲船上的人将货物接住，求抛出货物的最小速度。
（不计水的阻力）图2 3 (1)历史中在利用加速器实现的核反应，是用加速后动能为0.5MeV 的质子11H 轰击静止的X,生成两个动能均为8.9MeV 的42He.（1MeV=1.6×-13J ）①上述核反应方程为___________。
②质量亏损为_______________kg 。
（2）如图所示，光滑水平面轨道上有三个木块，A 、B 、C ，质量分别为m B =m c =2m ,m A =m ，A 、B 用细绳连接，中间有一压缩的弹簧 (弹簧与滑块不栓接)。
步步高版《考前三个月》高考物理(通用)大二轮专题复习课件：选修3-5 动量 原子和原子核
栏
目 答案 B
开
关
专题十 学案19
规律总结
1．光电效应的规律
本
(1)任何一种金属，都存在极限频率 νc，只有当入射光频率大
学 案
于 νc 时，才能发生光电效应．(2)光电子的最大初动能 Ek 只
栏 目
随入射光频率的增大而增大，关系式为 Ek＝hν－W0.(3)光电
开 关
效应几乎是瞬时发生的．(4)光电流随入射光强度的增大而增
大．
专题十 学案19
2．爱因斯坦光电效应方程
Ek＝hν－W0
对方程的两点理解：
本 学
(1)爱因斯坦光电效应方程是根据能量守恒定律得出的．
案 栏
金属表面的电子从入射光中吸收一个光子的能量 hν 时(电
目 开
子吸收光子能量，不是光子与电子发生碰撞)，一部分用于
关
克服电子从金属表面逸出时所做的逸出功 W0，另一部分转
专题十 学案19
在整个过程中，A、B 的相对位移为 x1，根据动能定理，得 μmgx1＝12mv0 2－12(M＋m)v′2
本 学
解得 x1＝8.67 m
案 栏
因此，若 A 最终不脱离 B，则木板的最小长度为 8.67 m.
目
开 答案 8.67 m
关
专题十 学案19
3．如图 4 所示，半径分别为 R 和 r(R>r)
④
专题十 学案19
(ⅱ)由②式可知 v2＜v1，A 将继续压缩弹簧，直至 A、B、C 三
者速度相同，设此速度为 v3，此时弹簧被压缩至最短，其弹性
势能为 Ep，由动量守恒定律和能量守恒定律得
本 学 案
mv0＝3mv3 12mv0 2－ΔE＝12×(3m)v3 2＋Ep
高考物理精讲ppt课件【专题17】原子物理和动量(57页)
守恒定律，得
m2v0＝(m1＋m2)v
设两球碰撞后上升的最大高度为h，由机械能守恒得
m2 2 R m1＋m22
答案 (1)BDE (2)(ⅰ) 2gR m2 2 R (ⅱ) m1＋m22
2.(1) (多选)下列说法正确的是(
)
A.对黑体辐射的研究表明：随着温度的升高，辐射强度的最 大值向波长较长的方向移动 B.电子的衍射图样表明实物粒子也具有波动性 C.β射线是原子核外电子高速运动形成的
根据爱因斯坦的质能方程 ΔE＝Δmc2 得 ΔE＝(m1－m2－m3)c2. ②根据动量守恒定律：m2v－m3vTh＝0 m2 2 Th 核的速度为：vTh＝ v( v 也算对). m3 117
234 4 238 234 4 (2)① 238 U → Th ＋ He( 或 U → Th ＋ 92 90 2 92 90 2 He ＋ γ) m2 2 2 (m1－m2－m3)c ② v( v 也算对) m3 117
14C具有放射性，能够自发地进行β衰变，
因此在考古中可利用14C来测定年代
E.光电效应实验中，遏止电压与入射光的频率有关
(2)如图1所示，内壁光滑半径为R的圆形轨道，
固定在竖直平面内.质量为m1的小球静止在轨
道最低点，另一质量为m2的小球(两小球均可
视为质点)从内壁上与圆心O等高的位置由静止
释放，运动到最低点时与m1发生碰撞并粘在一
率的光子
1 14 (2)速度为v0的中子 0n击中静止的氮核 7N ，生成碳核12 6C和另一
种新原子核，已知 12 6C 与新核的速度方向与碰撞前中子的速度 方向一致，碰后 12 6C核与新核的动量之比为2∶1.
①写出核反应方程.
12 ②求 6C与新核的速度各是多大？
动量和原子物理ppt课件
F（√ ）天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂 的结构.
G（×）放射性物质的温度升高，其半衰期减小. H（√ ）核反应中的裂变和聚变，都会有质量亏
损，都会放出巨大的能量. I（×）核反应中的质量亏损现象违背了能量守恒
定律. J（√ ）在α、β、γ这三种射线中,γ射线的穿 透能力最强，α射线的电离能力最强. K（×）铀核（U）衰变为铅核（Pb）的过程中，
4.（1）对原子核、核反应、核能等有关核的基本认 识下列说法是否正确？ A（√ ）同一种放射性元素处于单质状态或化合物 状态，其半衰期相同. B（×）原子核衰变可同时放出α、β、γ射线， 它们都是电磁波. C（×）治疗脑肿瘤的“γ刀”是利用了γ射线电离 本领大的特性. D（×）β射线的电子是原子核外电子释放出来而 形成的. E（×）太阳辐射的能量主要来自太阳内部的裂变 反应.
学案 动量和原子物理
知识点一 动量守恒定律 1.（1）对相互作用过程中的动量问题以下说法是否
正确？ A （×）击钉时不用橡皮锤，是因为橡皮锤太轻. B （×）推车时推不动，是因为推力的冲量为零. C （√ ）跳伞运动员着地时做团身动作是为了减小
运动员所受的冲力.
D（×）打篮球时，传球和接球有缓冲动作是为了 减小篮球的冲量.
能是因为该束光的照射时间太短
D.按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨 道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减 小，原子总能量增大
E.发生一次β衰变，该原子外层就失去一个电子 F.用质子流工作的显微镜比用相同速度的电子流工
作的显微镜分辨率高 G.每种原子都有自己的特征光谱，可以利用它来
鉴别物质和确定物质的组成 答案 ACE
E（ ）爱因斯坦提出光子说，并给出了光子能量 √ E=h .
高考物理 专题精解 15 动量和原子物理课件
1 由 m 余=m 原( ) 得, 2 1 0.25 mg=4 mg×( ) 14 ,故 t=56 天. 2 答案:正电子 56天
t
t
衰变次数的确定及核能计算方法 (1)α衰变与β衰变次数的确定方法 因为β衰变对质量数无影响,可先由质量数的改变确定α衰变的次数,然后再根据 衰变规律确定β衰变的次数. (2)解决核反应方程与核能计算问题的方法 ①熟记常见的基本粒子的符号,如质子、中子、α粒子等. ②掌握核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒的规律. ③进行核能计算时注意单位的对应,若Δm用kg做单位,则ΔE用J做单位;若Δm用u 做单位,则ΔE用eV做单位,且1 u对应931.5 MeV.
的质量分别为 m1、m2、m3,真空中的光速为 c.下列说法中正确的是 A.方程中的 X 表示中子 (1 0 n)
0 （ B.方程中的 X 表示正电子 1 e)
.
C.这个核反应中质量亏损Δ m=4m1-m2 D.这个核反应中释放的核能Δ E=(4m1-m2-m3)c2
0 解析:由质量数守恒、电荷数守恒可知 X 为 1 e,选项 A 错误,B 正确;质量亏损
是
32 30 . 15 P 是 15 P 的同位素,被广泛应用于生物示踪技术,1 mg
32 15
P 随时
32 间衰变的关系如图所示,请估算 4 mg 的 15 P 经多少天的衰变后还剩 0.25 mg?
30 30 0 解析:衰变方程为 15 P 14 Si+ 1 e,故这种粒子
为正电子
32 由 m-t 图知 15 P 的半衰期为 14 天,
1 1 1 2 2 m1 v12 = m1v1′ + m2v2′ 2 2 2
碰撞的 类型
m1 m2 2m1 v1,v2′= v1 m1 m2 m1 m2
《动量和原子物理》课件
生活中的应用
• 汽车制动系统 • 运动员的传动系统 • 火箭发动机
科技中的应用
• 半导体技术 • 核反应堆 • 医用放射性同位素
案例分析
1
汽车碰撞事故
针对一起车祸，分析事故的动量变化和碰撞后的轨迹。
2
放射性废料处理
探讨如何防止电离辐射对环境和人类健康造成的长期危害。
3
半导体生产Байду номын сангаас程中的技术应用
介绍半导体生产线上的动量和能量控制，以及室内放射性环境监测的技术。
弹性碰撞和非弹性碰撞。弹性碰撞中，物体 之间的动量守恒和能量守恒都成立。
原子结构和辐射现象
原子结构
原子由带正电的原子核和围绕其 运动的电子组成。
辐射现象
辐射防护
核反应和放射性衰变是放射现象 的两种形式。射线能够通过物质， 但会与物质相互作用。
使用屏蔽材料，如铅和混凝土， 可以防止电离辐射的危害。
动量和原子物理的应用
动量和原子物理
这份PPT课件将带你了解动量和原子物理的基本原理，以及他们在日常生活和 科技中的应用。
动量的基本概念
1 定义
动量是物体的运动状态，等于物体质量乘以 速度。
2 定理
牛顿第二定律：一个物体受到作用力的大小， 等于这个物体的质量和加速度的乘积。
3 守恒定律
封闭系统中，动量总和守恒。
4 碰撞类型
总结
重要性
动量和原子物理是现代物理学的重要组成部分，深刻影响着我们的生产生活以及人类的科技 创新。
未来发展趋势
随着技术的发展，人们对于原子层面的研究越来越深入，这将在未来推动更多有益的技术创 新。
思考与讨论
物理学习除了掌握理论外，更需要思考与实验的结合。我们需要通过实验和讨论来更好地理 解物理规律和现象。
2023届高考物理一轮复习课件 原子物理
的电子越多，饱和光电流越大）
1
⑤遏止电压：使光电流减小到零时的电压 mc ve2 = eU
2
高中物理选修3-5-第二章：原子物理
三、原子结构
（1）1897年，汤姆逊发现了比原子更小的微粒——电子，打破了原子不可分的观念；
（2）原子核式结构模型：卢瑟福基于α粒子散射实验提出了原子的“核式结构模型”
高中物理选修3-5-第二章：原子物理
八、裂变和聚变
裂变
（1）重核裂变：使重核分裂成中等质量的原子核的核反应，称为裂变。
（2）铀核裂变的几个核反应方程：
235
① 92U
235
② 92U
1
0n
1
0n
144
89
1
32Kr + 56Ba + 3 0n
136
90
1
38Sr + 54Xe + 10 0n
+
→
+
份 称 为 光 子 ， 光 子 具 有 的 能 量 与 其 成 正 比 ， 即 = ℎ ， h 为 普 朗 克 常 数 h =
6.63 × 10−34 J ∙ s
（2）光电效应：在光（包括不可见光）的照射下，从物体上发射出电子的现象
称为光电效。发射出来的电子称为光电子，表达式： = ℎ − 0 。 表示光电
90
91
A
通式： ZX
A
通式： ZX
=
=
A−4
4
Z−2Y + 2He
A
0
Z+1Y + −1e
高中物理选修3-5-第二章：原子物理
动量 原子物理课件
高频考点10 射线的危害和防护(Ⅰ)
(1)重核的裂变：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成质量 数较小的原子核的过程.如铀 235
235 1 92 141 1 的裂变反应 92U＋0n→36Kr＋ 56Ba＋30n.
②氢原子的半径公式： rn ＝ n2r1(n ＝ 1 ， 2 ， 3 ， …) ，其中 r1 为基态半径， 又称玻尔半径，r1＝0.53×10－10 m. ③氢原子的能级图，如图1所示.
图1
3.原子核 高频考点5 原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期(Ⅰ) (1)原子核的组成：由质子和中子组成，原子核的电荷数等于核内的质子数， 原子核直径的数量级为10－15 m. (2)放射性物质放出的射线有：α射线、β射线、γ射线. ①α射线是高速氦核流， 电离本领强， 贯穿本领弱， 一张纸就可将其挡住. ②β射线是高速电子流， 电离本领弱， 贯穿本领强， 可穿透几毫米厚的铝板； ③γ射线是波长极短的电磁波，电离作用很弱，贯穿本领很强，能穿透几 厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土.
高频考点4 氢原子的能级结构、能级公式(Ⅰ) (1)原子核式结构模型 原子的中心有一个原子核，它集中了全部正电荷和原子的几乎全部质量， 该学说的实验基础是α粒子散射实验：用α粒子轰击金箔，发现大多数α粒 子仍沿原来方向前进，少数发生偏转，极少数发生大角度偏转，个别的 发生反弹.
(2)玻尔理论
①轨道量子化：电子绕核运动的轨道是不连续的.
动量 原子物理
内容索引
高频考点解读
经典例题再研究
1.碰撞与动量守恒 高频考点1 动量、动量定理、动量守恒定律及其应用(Ⅱ) (1)动量：运动物体的质量与速度的乘积，p＝mv. 动量是矢量，动量的方向与物体速度的方向相同. (2)动量定理 ①冲量：力与力的作用时间的乘积，I＝Ft ②动量定理：p′－p＝I
高考物理总复习配套课件3-5.1 动量守恒定律
矢量
过程量 p=mv-mv
2.动量守恒定律
(1)成立条件
①理想守恒：系统不受外力或所受外力的合力为零 ②近似守恒：系统所受外力远小于内力，如碰撞或爆炸瞬间，外力可忽略不 计。 ③分方向守恒：系统某一方向不受外力或所受合外力为零，则该方向动量(分 动量)守恒。
(2)三种常见表达式
①p＝p′(系统相互作用前的总动量p等于相互作用后的总动量p′)。 实际应用时的三种常见形式： a.m1v1＋m2v2＝m1v1＋m2v2(适用于作用前后都运动的两个物体组成的系统)。 b.0＝m1v1＋m2v2(适用于原来静止的两个物体组成的系统，比如爆炸、反冲等， 两者速率及位移大小与各自质量成反比)。 c.m1v1＋m2v2＝(m1＋m2)v(适用于两物体作用后结合为一体或具有相同速度的 情况，完全非弹性碰撞)。 ②Δp＝0(系统总动量不变)。 ③Δp1＝－Δp2(相互作用的两物体组成的系统，两物体动量增量大小相等、方 向相反)。
设A与B碰撞后，A的速度为vA，B与C碰撞前B的速度为vB，B 与C碰撞后粘在一起的速度为v，由动量守恒定律得 对A、B木块：mAv0=mAvA+mBvB① 对B、C木块：mBvB=(mB+mC)v② 由A与B间的距离保持不变可知vA=v③ 联立①②③式，代入数据得 vB=6v0/5
方法点拨：应用动量守恒定律的解题步骤： 1.确定相互作用的系统为研究对象。 2.分析研究对象所受的外力。 3.判断系统是否符合动量守恒条件。 4.规定正方向，确定初、末状态动量的正、负号。 5.根据动量守恒定律列式求解。
考点 1 动量守恒定律
1.动量、动能、动量变化量的比较
名称
项目
动量
动能
动量的变化量
定义
2022-2023年高考物理一轮复习 原子物理课件
(2)三种射线
种类 实质 带电量 速度
贯穿本领
对空气的 电离作用
α射线
β射线
γ射线
高速氦核流 高速电子流
光子
2e
－e0Βιβλιοθήκη 0.1c0.99c
c
最弱， 较强，穿透几 最强，穿透几 用纸能挡住 毫米厚的铝板 厘米厚的铅板
最强
较弱
最弱
(3)原子核的衰变 α 衰变与 β 衰变方程(电荷数守恒、质量数守恒) α 衰变：AZX―→AZ－－24Y＋42He(2 个质子和 2 个中子结合成 一整体射出)，在磁场中衰变后形成两个外切圆，大圆对应 α 粒子。 β 衰变：AZX―→ Z＋A1Y＋－01e(中子转化为质子和电子)，在 磁场中衰变后形成两个内切圆，大圆对应 β 粒子。 α 衰变和 β 衰变次数的确定方法：先由质量数守恒确定 α 衰变的次数，再由核电荷数守恒确定 β 衰变的次数。
聚变反应中释放的核能约为
()
A．3.7 MeV
B．3.3 MeV
C．2.7 MeV
D．0.93 MeV
解析：氘核聚变反应的质量亏损为 Δm＝2×2.013 6 u－
(3.015 0 u＋1.008 7 u)＝0.003 5 u，释放的核能为 ΔE＝Δmc2
＝0.003 5×931 MeV/c2×c2≈3.3 MeV，选项 B 正确。 答案：B
2．原子结构 (1)原子结构 电子的发现：1897 年，英国物理学家汤姆孙通过对阴 极射线的研究发现了电子。 卢瑟福根据 α 粒子散射实验观察到的实验现象推断出 了原子的核式结构。α 粒子散射实验的现象是：①绝大多数 α 粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进；②极少数 α 粒子则发生了较大的偏转甚至返回。 注意：核式结构并没有指出原子核的组成。
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D.动量
解析 根据爱因斯坦光电效应方程12mvm2＝hν－W.由题知 W 钙>W 钾，所以钙逸出的光电子的最大初动能较小.根据 p ＝ 2mEk及 p＝hλ和 c＝λν 知，钙逸出的光电子的特点是： 动量较小、波长较长、频率较小.选项 A 正确，选项 B、C、 D 错误. 答案 A
(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.它是世界卫生组织分布的主要环境致癌 物质之一.其衰变方程是22826Rn→21884Po＋___42_H_e___.已知28262Rn 的 半衰期约为 3.8 天，则约经过_1_5_._2__天，16 g 的22826Rn 衰变后 还剩 1 g. 解析 根据质量数、电荷数守恒得衰变方程为28262Ra→28148Ro＋
解析 根据光电效应方程可得Ek＝hν－W0，光电子的能量 与光照强度无关，A错误； 每种金属都有自己的极限频率，B错误； 金属内的每个电子一次只能吸收一个光子，而且是不能积 累的，C错误； 当入射光子的能量小于金属的逸出功时，不能发生光电效 应，D正确. 答案 D
5.已知金属钠的逸出功为2.29 eV，现用波长为400 nm的光照 射金属钠表面，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，电子电荷量 e＝1.6×10－19 C,1 nm＝10－9 m，求遏止电压和金属钠的截止 频率.(结果均保留两位有效数字) 解析 根据光电效应方程：Ek＝hν－W0＝hλc－W0 光电子动能减小到0时，反向电压即遏止电压，根据动能定 理：eU＝Ek， 代入数据得：U≈0.82 V
应考策略：本专题涉及的知识点多，而且多是科技前沿 的知识，题目新颖，但难度不大，因此应加强对基本概 念和规律的理解，抓住动量守恒定律和核反应两条主线 ，强化典型题目的训练，提高分析综合题目的能力.
内容索引
考题一 光电效应与光子说 考题二 氢原子光谱与能级 考题三 核反应与核能 考题四 动量和能量的综合应用 专题综合练
(3)从光开始照射到释放出光电子，整个过程所需时间小 于10－9 s. (4)产生光电效应时，单位时间内逸出的电子数与光的强 度有关，光的强度越大，单位时间内逸出的电子数越多.
2.解决光电效应类问题应注意的三个方面 (1)决定光电子初动能大小的是入射光的频率，决定光电流 大小的是入射光光强的大小. (2)由光电效应发射出的光电子由一极到达另一极，是电路 中产生光电流的条件. (3)明确加在光电管两极间的电压对光电子起到了加速作用 还是减速作用.
解析 根据光的强度与电流成正比，由图就可知道：甲光 的强度大； 由爱因斯坦的光电效应方程可得：hν＝Em＋W0→Em＝hν－ W0. 答案 甲 hν－W0
2.如图4所示是光控继电器的示意图，K是光电管的阴极.下列
说法正确的是( )
A.图中a端应是电源的正极
B.只要有光照射K，衔铁就被电磁铁
吸引
C.只要照射K的光强度足够大，衔铁就
(2)核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电， 29325U 是核电站常用的核燃料.23952U 受一个中子轰击后裂变成 15464Ba 和8396Kr 两部分，并产生____3____个中子.要使链式反应 发生，裂变物质的体积要___大__于___(选填“大于”或“小 于”)它的临界体积. 解析 由质量数和电荷数守可知：29325U＋10n→15464Ba＋8396Kr＋
专题15 动量 原子物理
真题示例
1.(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________. 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.动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等
由动量守恒定律知：2mv0＝2mv1＋mv2，且由题意知v2－v0 v1 ＝1156 解得 v1＝1478v0，v2＝3214v0 答案 1478v0 3214v0
3.(2013·江苏·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____C____也相等.
A.速度
B.动能
C.动量
图4
被电磁铁吸引
D.只有照射K的光频率足够大，衔铁才被电磁铁吸引
解析 电路中要产生电流，则a端接电源的正极，使逸出的 光电子在光电管中加速，放大器的作用是将光电管中产生 的电流放大后，使铁芯磁化，将衔铁吸住，故A正确. 根据光电效应产生的条件可知，只有照射K的光频率足够 大，才能产生光电效应，产生光电效应时，衔铁才被电磁 铁吸引，故B错误，D正确； 根据光电效应方程知，能否发生光电效应频率决定，故C错误. 答案 AD
4.关于光电效应，下列说法中正确的是( ) A.发生光电效应时，入射光越强，光电子的能量就越大 B.不同金属发生光电效应的入射光的最低频率是相同的 C.金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当 它积累的动能足够大时，就能发生光电效应 D.如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的 引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应
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)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) 解析 根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，可求：ΔE＝(2mp ＋2mn－mα)c2≈4.3×10－12 J. 答案 4.3×10－12 J
图7
(1)下列说法中正确的是____B____. A.反氢原子光谱与氢原子光谱不相同 B.基态反氢原子的电离能是13.6 eV C.基态反氢原子能吸收11 eV的光子发生跃迁 D.在反氢原子谱线中，从n＝2能级跃迁到基态辐射光子的 波长最长
(2)反氢原子只要与周围环境中的氢原子相遇就会湮灭，因 此实验室中造出的反氢原子稍纵即逝.已知氢原子质量为m ，光在真空中传播速度c，一对静止的氢原子和反氢原子 湮灭时辐射光子，则辐射的总能量E＝_______2_m，c2此过程 _____能__量__和_守动恒量.
42He.根据衰变规律 m＝m0(21)τt，代入数据解得 t＝15.2 天.
(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. 解析 设A、B球碰撞后速度分别为v1和v2
考题一 光电效应与光子说
1.用频率均为ν但强度不同的甲、乙两束光做
光电效应实验，发现光电流与电压的关系如
图3所示，由图可知，______(选填“甲”或
“乙”)光的强度大，已知普朗克常量为h，被
图3
照 射 金 属 的 逸 出 功 为 W0 ， 则 光 电 子 的 最 大 初 动 能 为
________.
根据逸出功W0＝hν0， 得截止频率：ν0＝2.269.×631×.61×0－1034－19 Hz≈5.5×1014 Hz 答案 0.82 V 5.5×1014 Hz
规律小结
1.光电效应的规律 (1)任何一种金属，都有一种极限频率，只有当入射光的频 率大于或等于极限频率时才会产生光电效应. (2)光电子的最大初动能跟入射光的强度无关，只随入射光 的频率的增大而增大.
图2
解析 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，离开空间站方向.
答案 0.02 m/s 离开空间站方向
考纲解读
本专题考查的重点和热点有：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；④核反应 方程的书写；⑤质量亏损和核能的计算；⑥原子物理部 分的物理学史和α、β、γ三种射线的特点及应用等.
3.如图5所示，把一块不带电的锌板接在验电器上，用紫外 线灯照射锌板，验电器金属箔张开.下列说法正确的是( )A.紫外线是不连续的 B.验电器金属箔带正电 C.从锌板逸出电子的动能都相等 D.改用红外灯照射，验电器金属箔一定张开 图5
解析 根据普朗克量子理论，在空间传播的光是一份一份的 不连续的，选项A正确； 从锌板中打出电子，故锌板带正电，所以验电器金属箔带正 电，选项B正确； 从锌板逸出电子的动能不都是相等的，选项C错误； 因红外线的频率小于紫外线的频率，故改用红外灯照射不会 发生光电效应，验电器金属箔不会张开，选项D错误；故选 A、B. 答案 AB
图6 B.一群处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时， 能放出3种不同频率的光
C.一群处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射 锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75 eV D.用能量为10.3 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁 到激发态 解析 氢原子从高能级向基态跃迁时发出的光子的最小能量 为10.2 eV>3.34 eV，照射金属锌板一定能产生光电效应现象 ，故A、D两项错误；
根据C23＝3，知该群氢原子可能发射3种不同频率的光子， B项正确； 根据光电效应方程Ekm＝hν－W0得，最大初动能Ekm＝12.09 eV－3.34 eV＝8.75 eV，C项正确. 答案 BC
8.1995年科学家“制成”了反氢原子，它是由一个反质子 和一个围绕它运动的正电子组成.反质子和质子有相同的 质量，带有等量异种电荷.反氢原子和氢原子有相同的能 级分布，氢原子能级如图7所示.
考题二 氢原子光谱与能级
6.在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到n＝2能级发出的 谱线属于巴耳末系.若一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中 只有两条属于巴耳末系，则这群氢原子自发跃迁时最多可 能发出多少条不同频率的谱线( )