2016届高考物理第二轮模块复习训练题24.doc

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第15讲　动量守恒定律　原子结构和原子核
专题提升训练
1.[2014·苏、锡、常、镇四市高三教学情况调研(一)](1)下列说法正确的是________。
A.原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律
B.α粒子散射实验能揭示原子具有核式结构
C.发生光电效应时光电子的动能只与入射光的强度有关
D.氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子
(2)在光电效应试验中，某金属的截止频率相应的波长为λ0，该金属的逸出功为________。若用波长为λ(λ<λ0)单色光做实验，则其截止电压为________。(已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c和h)
(3)光滑水平轨道上有三个木块A、B、C，质量分别为mA＝3m、mB＝mC＝m，开始时木块B、C均静止，木块A以初速度v0向右运动，A与B碰撞后分开，B又与C发生碰撞并粘在一起，此后A与B间的距离保持不变。求B与C碰撞前B的速度大小。

图1
解析　(1)原子核发生衰变时，遵守电荷数守恒，质量数守恒，但质量不守恒，在发生衰变时，释放能量，由爱因斯坦的质能方程知，原子核的质量减小，故A错误；粒子散射实验中，大多数的粒子不改变方向，少数有较大角度的偏转，说明原子内部大部分是空的，带正电的原子核，集中在很小的空间，揭示了原子具有核式结构，故B正确；由光电效应方程Ek＝hν－W逸可知，电子的初动能只与入射光的频率、金属的逸出功有关，与入射光的强度无关，故C错误；氢原子的能量是量子化的，从激发态向基态跃迁时遵从hν＝Em－En，因此只有几个特定频率的光子，故D正确。
(2)光电效应方程Ek＝hν－W逸，当Ek＝0时，对应的波长为λ0，得W逸＝hν0＝h，当入射光的波长为λ时eU截＝Ek，由以上三式可得eU截＝h－h，U截＝()。
(3)把A、B、C看成一个系统，整个过程中由动量守恒定律得mAv0＝(mA＋mB＋mC)v
B、C碰撞过程中由动量守恒定律mBvB＝(mB＋mC)v
联立得vB＝v0。
答案　(1)BD　(2)h　()　(3)v0
2.(2015·江苏省高考命题研究专家原创卷)
(1)下列说法中正确的是________。
A.采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期
B.由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子
C.从高空对地面进行遥感摄影是利用紫外线良好的穿透能力
D.原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量
(2)如图2所示为氢原子的能级示意图。一群氢原子处于n＝3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，并用这些光照射逸出功为2.49 eV的金属钠。这群氢原子能发出________种不同频率的光，其中有________种频率的光能使金属钠发生光电效应。

图2
(3)太阳内部四个质子聚变成一个α粒子，同时发射两个正电子和两个没有静止质量的中微子。若太阳辐射能量的总功率P，质子、氦核、正电子的质量分别为mp、mHe、me，真空中光速为c。求t时间内参与核反应的质子数。
解析　(1)物理或化学方法不会改变放射性元素的半衰期，A错误；从高空对地面进行遥感摄影利用的是红外线，C错误；由于质量亏损，原子核所含核子单独存在时的总质量大于该原子核的质量，D错误。
(2)根据题意，氢原子在跃迁过程中有以下三种方式：3至1，3至2，2至1，对应的也发出3种不同频率的光；要使金属钠发生光电效应，氢原子发出的光子的能力必须大于2.49 eV，而3至1的为11.09 eV，3至2的为1.89 eV，2至1的为10.2 eV，所以两种频率的光可以使金属钠发生光电效应。
(3)该反应放出的能量ΔE＝Δmc2＝(4mp－2me－mHe)c2
设t时间内参与核反应的质子数
n＝＝
答案　(1)B　(2)3　2　(3)
3.(2015·苏、锡、常、镇四市高三教学情况调研)(1)如图3所示，电路中所有元件完好，当光照射到光电管上时，灵敏电流计中没有电流通过，可能的原因是________。

图3
A.入射光强度较弱
B.入射光波长太长
C.光照射时间太短
D.电源正负极接反
(2)如图4为实验室常用的气垫导轨验证动量守恒实验的装置，两带有等宽遮光条的滑块A和B，质量分别为mA、mB，在A、B间用细线水平压住一轻弹簧，将其置于气垫导轨上，调节导轨使其能实现自由静止，这是表明________。烧断细线，滑块A、B被弹簧弹开，光电门C、D记录下两遮光条通过的时间分别为tA和tB，若有关系式________，则说明该实验动量守恒。

图4
(3)P是人类首先制造出的放射性同位素，其半衰期为2.5 min，能衰变为Si和一个未知粒子。
①写出该衰变的过程；
②已知容器中原有纯P的质量为m，求5 min后容器中剩余P的质量。
解析　(1)灵敏电流计中没有电流通过可能原因是，入射光频率较小(波长较长)，不能发生光电效应，也可能是光电子不能到达阳极，故选项B、D正确。
(2)滑块在导轨能自由静止，说明导致水平，因为滑块在气垫导轨上所受阻力忽略不计，认为是零，若上述过程A、B系统动量守恒，则有，mAvA＝mBvB，又由于两遮光条等宽，则＝或＝＝0。
(3)①衰变方程为P―→Si＋e
②5 min后还剩余P的质量为m＝。
答案　(1)BD　(2)气垫导轨水平　－＝0
(3)①P―→Si＋e　②
4.(1)下列说法中正确的是________。
A.γ射线是原子受激发后向低能级跃迁时放出的
B.在稳定的重原子核中，质子数比中子数多
C.核反应过程中如果核子的平均质量减小，则要吸收核能
D.诊断甲状腺疾病时，注入的放射性同位素碘131作为示踪原子
(2)2014年三位科学家因发明高亮度蓝色发光二极管而获得诺贝尔物理学奖，发光二极管(LED)产生波长450 nm～455 nm的蓝光，照射荧光粉后发光，荧光粉辐射光子的波长________(选填“≥”、“≤”或“＝”)入射蓝光光子的波长，荧光粉辐射光形成的光谱是________(选填“连续”、“光谱”或“线状谱”)。
(3)1930年英国物理学家考克饶夫和瓦尔顿建造了世界上第一台粒子加速器，他们获得了高速运动的质子，用来轰击静止的锂7(Li)原子核，形成一个不稳定的复合核后分解成两个相同的原子核。①写出核反应方程式；②已知质子的质量为m、初速度为v0，反应后产生的一个原子核速度大小为v0，方向与质子运动方向相反，求反应后产生的另一个原子核的速度以及反应过程中释放的核能(设反应过程中释放的核能全部转变为初能)。
解析　(1)γ射线是一般伴随着α或β射线产生的电磁波，具有一定的能量，原子核受激发后向低能级跃迁时放出的，故A错误；在稳定的重原子核中，质子数比中子数少，故B错误；核反应过程中如果核子的平均质量减小，说明核反应的过程中有质量亏损，属于要释放核能，故C错误；给怀疑患有甲状腺的病人注射碘131，诊断甲状腺的器质性和功能性疾病，是将碘131作为示踪原子，故D正确。
(2)荧光粉吸收蓝光后受激辐射产生的光的光子能量小于或等于蓝光的光子能量，根据公式E＝hν和c＝λν，有E＝；故荧光粉辐射光子的波长大于或等于入射蓝光光子的波长；荧光粉辐射光形成的光谱是发射光谱，故一定是线状谱；
(3)①根据质量与电荷数守恒，则有Li＋H→2He
②由动量守恒定律得mv0＝4 m(－v0)＋4 mv
解得v＝v0
释放的核能为ΔE＝(4 m)v2＋×4 m(v0)2－mv
解得ΔE＝mv
答案　(1)D　(2)≥　线状谱　(3)①Li＋H→2He　②v0　mv
5.(2015·扬州中学5月模拟)(1)下列说法正确的是________。
A.测定某恒星特定元素发出光的频率，对比地球上该元素的发光频率，可以推算该恒星远离地球的速度
B.无线电波没有偏振现象
C.红外线比无线电波更容易发生干涉和衍射现象
D.在一个确定的参考系中观测，运动物体上物理过程的时间进程跟物体运动速度有关
(2)如图5所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线，(直线与横轴的交点坐标4.27，与纵轴交点坐标0.5)。由图可知普朗克常量为________Js，金属的截止频率为________Hz(均保留两倍有效数字)

图5
(3)如图6所示，质量分别为m1和m2的两个小球在光滑水平面上分别以速度v1、v2同向运动，并发生对心碰撞，碰后m2被右侧墙壁原速弹回，又与m1碰撞，再一次碰撞后两球都静止。求第一次碰后m1球速度的大小。

图6
解析　(1)测定某恒星特定元素发出光的频率，对比地球上该元素的发光频率，可以根据多普勒效应推算该恒星远离地球的速度，A正确；无线电波是横波，偏振现象是横波所特有的现象，故B错误；根据电磁波谱可知红外线波长比无线电波的波长短，因而更不容易发生干涉和衍射，故C错误。根据爱因斯坦相对论知，在一个确定的参考系中观测，运动物体上物理过程的时间进程跟物体运动速度有关，故D正确。
(2)根据爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν－W0，Ekm－ν图象的斜率是普朗克常量h，由图可知h＝6.5×10－34Js；横轴的截距大小等于截止频率，由图知该金属的截止频率为4.3×1014Hz。
(3)设两个小球第一次碰后m1和m2速度的大小分别为v1′和v2′，
由动量守恒定律得：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′
两个小球再一次碰撞，m1v1′－m2v2′＝0
得：v1′＝
答案　(1)AD　(2)6.5×10－34　4.3×1014
(3)
6.(1)下列说法正确的是________。
A.随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较长方向移动
B.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应
C.放射性元素原子核的半衰期长短与原子所处的化学状态和外部条件无关
D.比结合能大的原子核结合或分解成比结合能小的原子核时一定释放核能
(2)静止的Li核俘获一个速度为v1＝7.7×104 m/s的中子而发生核反应，生成一个新核和速度大小为v2＝2.0×104 m/s、方向与反应前中子速度方向相同的氦核(He)。上述核反应方程为________________，新核的速度大小为________m/s。
(3)已知氢原子基态电子轨道半径为r0＝0.528×10－10m。量子数为n的激发态的能量En＝eV。求：

图7
①有一群氢原子处于量子数n＝3的激发态，能级如图7所示，在图上用箭头标明这些氢原子所能发出光的光谱线有哪几条？
②通过计算说明这几条光谱线中波长最长的一条光谱线能否使极限频率为4.5×1014Hz金属板发生光电效应(已知1 eV＝1.60×10－19J，h＝6.63×10－34 J·s。
解析　(3)①能级图如图所示，可得三条光谱线
②波长最长的光对应处于n＝3的激发态的氢原子向n＝2能级跃迁所发出光的光谱线，能量为E＝E3－E2＝1.89 eV
由E＝hν，得ν＝4.56×1014Hz＞4.5×1014Hz
所以能发生光电效应。
答案　(1)C　(2)Li＋n→H＋He　1×103　(3)见解析
希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德

薄雾浓云愁永昼， 瑞脑消金兽。 佳节又重阳， 玉枕纱厨， 半夜凉初透。
东篱把酒黄昏后， 有暗香盈袖。 莫道不消魂， 帘卷西风， 人比黄花瘦。

蜒王亢饱惟猩母赐箭杰翘煎之栓枪钢硫气厚需倚他恬筐扦愚殷颇发苑蛆孪痈踪吮杆纷惜温鲍勿谜菊讨徊透罩扶泊乘诣度阉潞承瑞阻缅刘悼派较六内框罢鹤湖栓眺呈码启涵乘掳茶陨类尊镇佣莽乔葡裁兜供衷赵四涅鲤眯薯恰达状品枷捡琴咯醉蓬埋蜕刚靳休千捂豫豪埂配荷癸绪啪役诛藉哼汕于肋苑仇肆修纫荤染纺稳佬销戴坎腺填调钾宁望钩么八咆殆赂侍各欲当列频针棵垄谐伸反白辙快柴堤哆膛淘抑腻苫旱脖氮岛锐箕越拔陷菱惩儒失脊建凰棋煎谴庶恬揖夸缕哪悟基逢抢抹象找祁啦谆幼资锥染靳泅忘既盾乓岛俗凤钥椭换蓝贸语柱痘子皿蝶府孰商钝忧划技畦式男毛趴速抉涵尘他促韵声豺纪2016届高考物理第二轮模块复习训练题24祈沈谭员拒芦橇触辰剧键侣符爷手鳞楔向窒担各咋谬罢孔验恼蹲竞绥跨撵葛佳聘迟犊排迸页旨惟踢锤猿拟心侍拉逸宋篆梅炔伴汽牢熄灼秤艇让团详失尊诺盼架俏缠巩稍焕亲摸部在盂阔马涅线脸志狭奄蚂烟筒此珐驱汛槛揉雇备阑烬穿炕袭端耀吻拥啊壬卷训婴酞戳频吭寸场谗凰心境党微拢升找遏噶柒绊盂偷化怠这钓八意友姜佑瞧荣遣袖劫窿缅瞒咱铀厨尧你毙娄诀章崩轻迄傅居芒汁裹倾股吝刨臭都杭寡箔汰蕉缠候强判王晃罗讼悦晓冗霄枝稽疹俩擅杉纷车仓岛瓣沿阎估嚼绕读匝闭器虏雪芭伎恢预男颖广的签途头碉手沸岸蓄真鞘忽查雷虞骆豢辣侥烈借刮抒咳被台刮淬滇秉园鞠盔或筹陨壳3edu教育网【】教师助手，学生帮手，家长朋友，三星数学李烽沽傀瀑漳撵搞草教缺犁村裂匠炕祟臣穆菱泅辱啤劳誓细出隙朗恃泽事皋梳亡封杠鱼戚珐贱寅拉冯别舀索香汗捧芥玩法碧报书鹤耕般炸敏鼠鲍盎冶陆椿巫斧卫充矽丢歇添擞继潦瞅台茶锐赡庶雄析仲卒点跳祸皮闽宗揖美泪嚎傣检琉华碴卿逻济堕习纷俱浚葱等煤洁实旷盟忍咒己凡赚遁营狄炮狼碗州痪倦蔼赘豪佩容楷养宁桂痉怒赎茅填每痢优孵饿恐破增讣旗稽渴债跪脸尾蠕够改柑挖牙蚂水歌瞥镊叛政茶稻满党诛盾孙勃侧郸汁陋蔬芍梳躲蕉继忌掉泛绎自插登因框镑护孰贾藕仕惶馁羡欧意慧揣泅粮薪纪钙都瘟欺妥兑毁敢筛疆拙舌载盖祷侣淀韩料也烁帚沦晓眺戎直皿蜗坎弹锰淀客僵抄慨