（江蘇專用）高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題過關(guān)檢測（十）動量與原子物理學(xué)-人教版高三物理試題

專題過關(guān)檢測（十）動量與原子物理學(xué)一、單項選擇題1．(2019·蘇州調(diào)研)(1)下列說法正確的是________。A．光和電子都具有波粒二象性B．放射性元素的半衰期與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件有關(guān)C．比結(jié)合能越大，原子中核子結(jié)合的越牢固，原子核越穩(wěn)定D．大量處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時，最多可產(chǎn)生4種不同頻率的光子(2)用頻率為ν的紫光照射某金屬(極限頻率為ν0)，且ν>ν0。已知普朗克常量為h。則該金屬的逸出功W為____________，光電子的最大初動能Ek為__________。(3)質(zhì)量為m＝1kg的小球由高h(yuǎn)＝0.45m處自由下落，落到水平地面后，以vt＝2m/s的速度向上反彈，已知小球與地面接觸的時間為t＝0.1s，取g＝10m/s2。求：①小球落地前速度v的大?。虎谛∏蜃矒舻孛孢^程中，地面對小球平均作用力F的大小。解析：(1)光和電子都具有波粒二象性，選項A正確；放射性元素的半衰期與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān)，選項B錯誤；比結(jié)合能越大，原子中核子結(jié)合的越牢固，原子核越穩(wěn)定，選項C正確；大量處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時，最多可產(chǎn)生C42＝6種不同頻率的光子，選項D錯誤。(2)逸出功W＝hν0，由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W，代入得Ek＝h(ν－ν0)。(3)①小球做自由落體運動，有v2＝2gh代入數(shù)據(jù)得v＝3m/s。②小球觸地反彈，取向上為正方向由動量定理得mvt－(－mv)＝Ft－mgt代入數(shù)據(jù)得F＝60N。答案：(1)AC(2)hν0h(ν－ν0)(3)①3m/s②60N2．(2019·南京、鹽城模擬)(1)鈾核裂變的一種方程為eq\o\al(235,92)U＋X→eq\o\al(94,38)Sr＋eq\o\al(140,54)Xe＋2eq\o\al(1,0)n，已知原子核的比結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)的關(guān)系如圖所示，下列說法正確的有________。A．X粒子是中子B．X粒子是質(zhì)子C.eq\o\al(235,92)U、eq\o\al(94,38)Sr、eq\o\al(140,54)Xe相比，eq\o\al(94,38)Sr的比結(jié)合能最大，最穩(wěn)定D.eq\o\al(235,92)U、eq\o\al(94,38)Sr、eq\o\al(140,54)Xe相比，eq\o\al(235,92)U的質(zhì)量數(shù)最多，結(jié)合能最大，最穩(wěn)定(2)利用如圖所示的電路做光電效應(yīng)實驗，當(dāng)光照射到光電管的金屬材料上時，靈敏電流計中沒有電流通過。經(jīng)檢查實驗電路完好。則發(fā)生這種現(xiàn)象的原因可能有______________________和______________________。(3)在光滑水平面上，質(zhì)量均為m的三個物塊排成直線，如圖所示。第1個物塊以動量p0向右運動，依次與其余兩個靜止物塊發(fā)生碰撞，并粘在—起，求：①物塊的最終速度大??；②碰撞過程中損失的總動能。解析：(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，X的質(zhì)量數(shù)為1，電荷數(shù)為0，為中子，選項A正確，B錯誤；根據(jù)題圖可知eq\o\al(235,92)U、eq\o\al(94,38)Sr、eq\o\al(140,54)XeXe相比，eq\o\al(94,38)Sr的比結(jié)合能最大，最穩(wěn)定；eq\o\al(235,92)U的質(zhì)量數(shù)最多，結(jié)合能最大，比結(jié)合能最小，最不穩(wěn)定，選項C正確，D項錯誤。(2)當(dāng)光照射到光電管的金屬材料上時，靈敏電流計中沒有電流通過，則說明可能沒有發(fā)生光電效應(yīng)，即入射光的頻率小于極限頻率；也可能是所加反向電壓大于遏止電壓。(3)①依據(jù)動量守恒定律得p0＝3mv解得v＝eq\f(p0,3m)。②由p0＝mv0，Ek0＝eq\f(1,2)mv02解得初動能Ek0＝eq\f(p02,2m)末動能Ek＝eq\f(1,2)·3mv2＝eq\f(p02,6m)所以損失的總動能為ΔE＝Ek0－Ek＝eq\f(p02,3m)。答案：(1)AC(2)入射光的頻率小于極限頻率所加反向電壓大于遏止電壓(3)①eq\f(p0,3m)②eq\f(p02,3m)3．(1)下列說法中正確的是________。A．金屬發(fā)生光電效應(yīng)的截止頻率隨入射光頻率的變化而變化B．黑體的熱輻射就是反射外來的電磁波C．氫原子中電子具有波動性，并非沿經(jīng)典力學(xué)描述下的軌道運動D．核聚變需要極高的溫度，反應(yīng)過程中需要外界持續(xù)提供能量(2)1956年，李政道和楊振寧提出在弱相互作用中宇稱不守恒，1957年吳健雄用鈷原子核(eq\o\al(60,27)Co)在極低溫(0.01K)和強磁場中的β衰變實驗結(jié)果給出了令人信服的證明。eq\o\al(60,27)Co在極低溫下的半衰期________(選填“大于”“等于”或“小于”)常溫下的半衰期；eq\o\al(60,27)Co發(fā)生β衰變生成鎳(Ni)的方程式為____________。(3)eq\o\al(60,27)Co是金屬元素鈷的一種放射性同位素，用中子輻照金屬鈷(eq\o\al(59,27)Co)可得到eq\o\al(60,27)Co。一質(zhì)量為m0、速度大小為v0的中子打進(jìn)一個靜止的、質(zhì)量為m1的原子核eq\o\al(59,27)Co，形成一個處于激發(fā)態(tài)的新核eq\o\al(60,27)Co，新核輻射光子后躍遷到基態(tài)。已知真空中光速為c，不考慮相對論效應(yīng)。①求處于激發(fā)態(tài)新核eq\o\al(60,27)Co的速度大小v；②已知原子核eq\o\al(60,27)Co的質(zhì)量為m2，求整個過程中由于質(zhì)量虧損釋放的核能ΔE。解析：(1)金屬發(fā)生光電效應(yīng)的截止頻率與金屬板的逸出功有關(guān)，與入射光頻率無關(guān)，A項錯誤；黑體的熱輻射就是吸收外來的電磁波，B項錯誤；氫原子中電子具有波動性，并非沿經(jīng)典力學(xué)描述下的軌道運動，這種理論就是教材中提到的波爾假說，C項正確；核聚變需要極高的溫度，但反應(yīng)過程中不需要外界持續(xù)提供能量，D項錯誤。(2)半衰期由原子核本身決定，與溫度等無關(guān)；根據(jù)核電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒寫出核反應(yīng)方程：eq\o\al(60,27)Co→eq\o\al(60,28)Ni＋eq\o\al(0,-1)e。(3)①由動量守恒定律有m0v0＝(m0＋m1)v解得v＝eq\f(m0v0,m0＋m1)。②質(zhì)量虧損Δm＝m1＋m0－m2釋放的核能ΔE＝Δmc2解得ΔE＝(m1＋m0－m2)c2。答案：(1)C(2)等于eq\o\al(60,27)Co→eq\o\al(60,28)Ni＋eq\o\al(0,-1)e(3)①eq\f(m0v0,m0＋m1)②(m1＋m0－m2)c24．(2019·蘇錫常鎮(zhèn)調(diào)研)(1)在氫原子光譜中，賴曼線系是氫原子從較高能級(n＝2,3，4…)躍遷到基態(tài)時輻射的光譜線系。類似地，有巴耳末系、帕邢系、布喇開系等線系，如圖所示。下列說法中正確的是________。A．該圖說明氫原子光譜是分立的B．賴曼線系中從n＝2能級躍遷到基態(tài)放出的光子頻率最大C．巴爾末線系中從n＝∞躍遷到n＝2能級放出的光子波長最大D．若巴爾末系的某種光能使一金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則賴曼系的都能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)(2)原子物理中，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)互換的原子核稱為鏡像核。eq\o\al(7,3)Li的鏡像核是________(鏡像核的元素符號可用X表示)；eq\o\al(7,3)Li的比結(jié)合能是____________。(設(shè)eq\o\al(7,3)Li質(zhì)量為mLi，中子質(zhì)量為mn，質(zhì)子質(zhì)量為mp，真空中光速為c)(3)如圖，光滑水平桌面上，質(zhì)量為m的小球甲以速度v與質(zhì)量為2m的靜止小球乙發(fā)生對心正碰，碰后甲以速率eq\f(v,3)反彈，碰撞時間為t，不計空氣阻力。①求碰撞過程中甲、乙間的平均作用力大??；②通過計算判斷該碰撞是否為彈性碰撞。解析：(1)能級圖說明氫原子光譜是分立的，A項正確；賴曼線系中從n＝2能級躍遷到基態(tài)放出的光子能量最小，頻率最小，B項錯誤；巴爾末線系中從n＝∞躍遷到n＝2能級放出的光子能量最大，頻率最大，波長最小，C項錯誤；發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光頻率大于極限頻率，頻率越大，越容易發(fā)生光電效應(yīng)，D項正確。(2)根據(jù)題意，鏡像核是質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)互換，所以eq\o\al(7,3)Li的鏡像核是eq\o\al(7,4)X(或eq\o\al(7,4)Be)。寫出核反應(yīng)方程4eq\o\al(1,0)n＋3eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(7,3)Li，所以質(zhì)量虧損為4mn＋3mp－mLi,eq\o\al(7,3)Li的比結(jié)合能是eq\f(1,7)(4mn＋3mp－mLi)c2。(3)①對甲，以向右為正方向，由動量定理得：m·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－\f(v,3)))－mv＝Ft，可得F＝－eq\f(4mv,3t)負(fù)號說明乙對甲的平均作用力方向向左，兩球間平均作用力大小是F＝eq\f(4mv,3t)。②設(shè)碰后乙球速度為v1，碰撞過程動量守恒：mv＝m·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－\f(v,3)))＋2mv1，解得v1＝eq\f(2,3)v碰前系統(tǒng)動能E1＝eq\f(1,2)mv2，碰后系統(tǒng)動能E2＝eq\f(1,2)·m·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,3)))2＋eq\f(1,2)·2m·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2v,3)))2＝eq\f(1,2)mv2說明該碰撞為彈性碰撞。答案：(1)AD(2)eq\o\al(7,4)X(或eq\o\al(7,4)Be)eq\f(1,7)(4mn＋3mp－mLi)c2(3)①eq\f(4mv,3t)②該碰撞為彈性碰撞5．(1)關(guān)于核反應(yīng)eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(90,38)Sr＋eq\o\al(136,54)Xe＋xeq\o\al(1,0)n，下列說法正確的是________。A．x＝10 B．質(zhì)量數(shù)不守恒C．向外釋放能量 D．這是eq\o\al(235,92)U的衰變(2)在如圖所示裝置中，陰極K在光子動量為p0的單色光1的照射下發(fā)生了光電效應(yīng)，調(diào)節(jié)滑片P至某一位置，使電流表的示數(shù)恰好為零；在保持上述滑片P的位置不變的情況下，改用光子動量為0.5p0的單色光2照射陰極K，則電流表的示數(shù)將________(選填“為0”或“不為0”)，單色光1、2的波長之比為________。(3)在如圖所示足夠長的光滑水平面上，有質(zhì)量分別為3kg和1kg的甲、乙兩滑塊，將僅與甲拴接的輕彈簧壓緊后處于靜止?fàn)顟B(tài)，乙的右側(cè)有一擋板P?，F(xiàn)將兩滑塊由靜止釋放，當(dāng)彈簧恢復(fù)原長時，甲的速度大小為2m/s,此時乙尚未與P相撞。①求彈簧恢復(fù)原長時乙的速度大??；②若乙與擋板P碰撞反彈后，不能再與彈簧發(fā)生碰撞。求擋板P對乙的沖量的最大值。解析：(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒可知，x＝235＋1－90－136＝10，故A項正確、B項錯誤；核反應(yīng)eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(90,38)Sr＋eq\o\al(136,54)Xe＋xeq\o\al(1,0)n屬于裂變，裂變時出現(xiàn)質(zhì)量虧損，向外釋放能量，故C項正確、D項錯誤。(2)分析可知單色光2的頻率比單色光1的頻率小，結(jié)合愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，用單色光2照射時電子的初動能Ek減小，所以電子仍不能到達(dá)A極板，故電流表的示數(shù)將仍為零。由光子的動量公式p＝eq\f(h,λ)，可知波長λ和動量p