第17講動(dòng)量守恒定律原子結(jié)構(gòu)和原子核

第17講動(dòng)量守恒定律原子結(jié)構(gòu)和原子核1．(2012·福建卷，29)(本題共有兩小題，每小題6分，共12分．每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意) (1)關(guān)于近代物理，下列說(shuō)法正確的是________．(填選項(xiàng)前的字母) A．α射線是高速運(yùn)動(dòng)的氦原子

C．從金屬表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能與照射光的

頻率成正比

D．玻爾將量子觀念引入原子領(lǐng)域，其理論能夠解釋氫

原子光譜的特征 (2)如圖7－17－1所示，質(zhì)量為M的

小船在靜止水面上以速率v0向右勻

速行駛，一質(zhì)量為m的救生員站在船圖7－17－1

尾，相對(duì)小船靜止．若救生員以相對(duì)水面速率v水平向左躍入水中，則救生員躍出后小船的速率為_(kāi)_______．(填選項(xiàng)前的字母)

解析

(1)α射線是氦核流，A錯(cuò)誤.n表示的是中子，B錯(cuò)誤．由光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W知Ekm與ν成線性關(guān)系，C錯(cuò)誤．玻爾的量子化原子模型的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)一是原子的穩(wěn)定性，二是原子光譜的分立特征，故D正確．

答案

(1)D

(2)C2．(2013·福建卷，30)(本題共有兩小題，每小題6分，共12分．每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意) (1)在盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，金箔中的原子核可以看作靜止不動(dòng)，下列各圖畫(huà)出的是其中兩個(gè)α粒子經(jīng)歷金箔散射過(guò)程的徑跡，其中正確的是__________．(填選圖下方的字母) (2)將靜置在地面上，質(zhì)量為M(含燃料)的火箭模型點(diǎn)火升空，在極短時(shí)間內(nèi)以相對(duì)地面的速度v0豎直向下噴出質(zhì)量為m的熾熱氣體．忽略噴氣過(guò)程重力和空氣阻力的影響，則噴氣結(jié)束時(shí)火箭模型獲得的速度大小是________．(填選項(xiàng)前的字母)

答案

(1)C

(2)D3．(2014·福建卷，30)(本題共有兩小題，每小題6分，共12分．每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意) (1)如圖7－17－2，放射性元素鐳衰變過(guò)程中釋放出α、β、γ三種射線，分別進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，下列說(shuō)法正確的是________．(填選項(xiàng)前的字母)

圖7－17－2 A．①表示γ射線，③表示α射線 B．②表示β射線，③表示α射線 C．④表示α射線，⑤表示γ射線 D．⑤表示β射線，⑥表示α射線 (2)一枚火箭搭載著衛(wèi)星以速率v0進(jìn)入太空預(yù)定位置，由控制系統(tǒng)使箭體與衛(wèi)星分離．已知前部分的衛(wèi)星質(zhì)量為m1，后部分的箭體質(zhì)量為m2，分離后箭體以速率v2沿火箭原方向飛行，若忽略空氣阻力及分離前后系統(tǒng)質(zhì)量的變化，則分離后衛(wèi)星的速率v1為_(kāi)_______．(填選項(xiàng)前的字母)

圖7－17－3

解析

(1)由于在三種射線中α射線帶正電、β射線帶負(fù)電、γ射線不帶電．根據(jù)三種射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的受力方向可判斷C項(xiàng)正確，A、B、D均錯(cuò)． (2)根據(jù)分離前后系統(tǒng)動(dòng)量守恒定律可得： (m1＋m2)v0＝m1v1＋m2v2

答案

(1)C

(2)D

從近三年福建高考來(lái)看，本專題考查的題型及知識(shí)內(nèi)容都比較穩(wěn)定．從題型看，試題由兩道選擇題組成，從知識(shí)內(nèi)容上看，主要考查：玻爾理論、光電效應(yīng)、核反應(yīng)及核能，均與動(dòng)量守恒相組合的題目．知識(shí)熱點(diǎn)

(1)玻爾理論的三個(gè)要點(diǎn)． (2)光電效應(yīng)方程． (3)核反應(yīng)方程及核反應(yīng)類型． (4)質(zhì)量虧損及核能． (5)動(dòng)量守恒定律的理解及應(yīng)用．命題趨勢(shì) (1)以碰撞為模型對(duì)動(dòng)量守恒定律進(jìn)行考查． (2)結(jié)合經(jīng)典物理理論和最新科技成果對(duì)原子結(jié)構(gòu)和原子核這部分內(nèi)容進(jìn)行考查.熱點(diǎn)一有關(guān)原子核的知識(shí)與動(dòng)量守恒定律的組合1．(本題共有兩小題，每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意) (1)如圖7－17－4所示為查德威克利用釙衰變放出的α射線轟擊鈹(Be)發(fā)現(xiàn)中子的實(shí)驗(yàn)．下列說(shuō)法中正確的是________．(填選項(xiàng)前的字母)

圖7－17－4 A．放射性元素釙發(fā)生衰變放出粒子1是氦原子 B．該實(shí)驗(yàn)的核反應(yīng)方程為

C．圖中穿透力很強(qiáng)的射線是中子流 D．圖中射線從石蠟中打出的粒子2是中子 (2)質(zhì)量為2kg的小車(chē)以2m/s的速度沿光滑的水平面向右運(yùn)動(dòng)，若將質(zhì)量為0.5kg的砂袋以3m/s的水平速度迎面扔上小車(chē)，則砂袋與小車(chē)一起運(yùn)動(dòng)的速度的大小和方向是________．(填選項(xiàng)前的字母) A．1.0m/s，向右

B．1.0m/s，向左 C．2.2m/s，向右

D．2.2m/s，向左

答案

(1)C

(2)A2．(2014·福建普通高中質(zhì)檢)(本題共有兩小題，每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意) (1)關(guān)于天然放射現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是________．(填選項(xiàng)前的字母) A．α射線是由氦原子核衰變產(chǎn)生 B．β射線是由原子電離產(chǎn)生 C．γ射線是伴隨著α或β衰變產(chǎn)生 D．加熱可以改變放射性元素的半衰期 (2)一質(zhì)量為M的宇航員(包含裝備)，在與飛船有一定距離處相對(duì)飛船靜止．宇航員要返回飛船必須將所攜帶的貯氧氣筒向后噴氣，同時(shí)又必須保留一部分氧氣供途中呼吸用．宇航員安全返回飛船所需速率為v1(相對(duì)飛船)，瞬間噴出氧氣的質(zhì)量為m，則噴出氧氣的速率(相對(duì)飛船)為_(kāi)_______．(填選項(xiàng)前的字母)

解析

(1)α射線是放射性元素的原子核內(nèi)兩個(gè)質(zhì)子、兩個(gè)中子結(jié)合在一起釋放出來(lái)的，A錯(cuò)誤．β射線是原子核內(nèi)一個(gè)中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的，B錯(cuò)誤．γ射線是由于在α衰變或β衰變后產(chǎn)生的新核具有多余的能量，又以γ射線的形式釋放出來(lái)，故C正確．半衰期是描述原子核性質(zhì)的物理量，只與原子核有關(guān)，與放射性元素的原子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)情況無(wú)關(guān)，D錯(cuò)誤． (2)由動(dòng)量守恒有0＝(M－m)v1－mv，故知B正確．

答案

(1)C

(2)B1．玻爾理論的基本內(nèi)容3．用圖像表示光電效應(yīng)方程

①極限頻率：圖線與ν軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)ν0.

②逸出功：圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的值

W＝E.

③普朗克常量：圖線的斜率k＝h.熱點(diǎn)二氫原子能級(jí)、光電效應(yīng)與動(dòng)量守恒定律的綜合3．(2014·漳州市高三質(zhì)檢)(本題共有兩小題，每小題只有一項(xiàng)符合題意) (1)如圖7－17－5所示，氫原子從第三能

級(jí)躍遷到第二能級(jí)時(shí)，輻射的光子照射

到某種金屬，剛好發(fā)生光電效應(yīng)，現(xiàn)在

大量的氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，在向

低能級(jí)躍遷時(shí)所輻射的各種能量的光子

圖7－17－5

中，可使這種金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的有________．(填選項(xiàng)前的字母) A．3種

B．4種

C．5種

D．6 (2)在光滑的水平面上有a，b兩球，其

質(zhì)量分別是ma，mb，t1時(shí)刻兩球發(fā)生

正碰．兩球碰撞前后的v－t圖像如圖

7－17－6所示．下列關(guān)系正確的是

________．(填選項(xiàng)前的字母) 圖7－17－6 A．ma＝3mb B．3ma＝mb C．ma＝2mb D．2ma＝mb

解析

(1)剛好發(fā)生光電效應(yīng)有逸出功W0＝ΔE＝E3－E2＝1.89ev，由高能級(jí)到低能級(jí)躍遷的光子能量大于逸出功的有4－1、4－2、3－1、3－1、2－1的五種光子，C正確．(2)ab兩球的動(dòng)量守恒方程有：ma2v0＝－mav0＋mbv0解得：3ma＝mb，B正確．

答案

(1)C

(2)B4．(本題共有兩個(gè)小題，每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意) (1)圖7－17－7為氫原子的能級(jí)示意圖，

一群氫原子處于n＝3的激發(fā)態(tài)，在向

較低能級(jí)躍遷的過(guò)程中向外發(fā)出光子，

用這些光照射逸出功為2.49eV的金屬

鈉，下列說(shuō)法正確的是 (

)．圖7－17－7 A．這群氫原子能發(fā)出三種頻率不同的光，其中從n＝3 躍遷到n＝2所發(fā)出的光波長(zhǎng)最短 B．這群氫原子能發(fā)出兩種頻率不同的光，其中從n＝3 躍遷到n＝1所發(fā)出的光頻率最高 C．金屬鈉表面所產(chǎn)生的光電子的初動(dòng)能最大值為11.11eV D．金屬鈉表面所產(chǎn)生的光電子的初動(dòng)能最大值為9.60eV (2)在光滑的水平面上，質(zhì)量為m1的小球A以速率v0向右運(yùn)動(dòng)．在小球A的前方O處有一質(zhì)量為m2的小球B處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖7－17－8所示．小球A與小球B發(fā)生正碰后小球A與小球B均向右運(yùn)動(dòng)．小球B被在Q點(diǎn)處的墻壁彈回后與小球A在P點(diǎn)相遇，PQ＝1.5PO.假設(shè)小球間的碰撞及小球與墻壁之間的碰撞都是彈性碰撞．A、B兩小球的質(zhì)量之比為_(kāi)_______．(填選項(xiàng)前的字母)

圖7－17－8 A．2B．3C．4D．5

解析

(1)這群原子能發(fā)出三種不同頻率的光，其中從n＝3躍遷到n＝1所發(fā)出的光頻率最高． E3→1＝E3－E1＝12.09eV， Ekm＝E3→1－W＝9.60eV

故選項(xiàng)D正確． (2)從兩小球碰撞后到它們?cè)俅蜗嘤?，小球A和小球B的速度大小保持不變，設(shè)兩小球通過(guò)的路程分別為s1＝OP、s2＝4OP.

答案

(1)D

(2)A5．(本題共有兩小題，每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意) (1)如圖7－17－9所示是用光照射某種金屬時(shí)逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的變化圖線(直線與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)4.27，與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)0.5)．由圖可知________．(填選項(xiàng)前的字母)

圖7－17－9 A．該金屬的截止頻率為4.27×1014Hz B．該金屬的截止頻率為5.5×1014Hz C．該圖線的斜率的倒數(shù)表示普朗克常量 D．該金屬的逸出功為0.5eV (2)如圖7－17－10所示，甲、乙兩船的總質(zhì)量(包括船、人和貨物)分別為10m、12m，兩船沿同一直線同一方向運(yùn)動(dòng)，速度分別為2v0、v0.為避免兩船相撞．乙船上的人將一質(zhì)量為m的貨物沿水平方向拋向甲船，甲船上的人將貨物接住，拋出貨物的最小速度為(不計(jì)水的阻力)________．(填選項(xiàng)前的字母)

圖7－17－10 A．v0B．2v0C．4v0D．6v0

解析

(1)圖線在橫軸上的截距為截止頻率，A正確、B錯(cuò)誤；由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，

可知圖線的斜率為普朗