高考物理二轮《动量、原子物理专题训练 选修3-5.doc

1、优质文档优质文档2012 届高考物理二轮动量、原子物理（选修 3-5） 专题训练1.(2011广东高考)光电效应实验中，下列表述正确的是( )A光照时间越长光电流越大B入射光足够强就可以有光电流C遏止电压与入射光的频率有关D入射光频率大于极限频率才能产生光电子解析：光电流的大小与光照时间无关，A 项错误；如果入射光的频率小于金属的极限频率，入射光再强也不会发生光电效应，B 项错误；遏止电压 Uc，满足 eUc h h 0，从表达式可知，遏止电压与入射光的频率有关，C 项正确；只有当入射光的频率大于极限频率，才会有光电子逸出，D 项正确。答案：CD2(2011浙江高考)关于天然放射现象，下列说法

2、正确的是( )A 射线是由氦原子核衰变产生B 射线是由原子核外电子电离产生C 射线是由原子核外的内层电子跃迁产生D通过化学反应不能改变物质的放射性解析： 射线是原子核同时放出两个质子和两个中子产生的，选项 A 错； 射线是原子核内中子转化为质子和电子而放出的，选项 B 错； 射线是衰变后的原子核从高能级向低能级跃迁产生的，选项 C 错；放射性是原子核的固有属性，选项 D 正确。答案：D3(2011北京高考)表示放射性元素碘 131( I) 衰变的方程是( )131 53A. I Sb He B. I Xe e1315 12751 42 1315 13154 0 1C. I I n D. I T

3、e H1315 1305 10 13152 1305 1解析： 衰变是由原子核自发地释放一个 粒子(即电子)产生新核的过程，衰变过程遵循质量数与电荷数守恒，B 项正确。答案：B4普朗克常量 h6.6310 34 Js，铝的逸出功 W06.7210 19 J，现用波长 200 nm 的光照射铝的表面(结果保留三位有效数字)。(1)求光电子的最大初动能；(2)若射出的一个具有最大初动能的光电子正对一个原来静止的电子运动，求在此运动过程中两电子电势能增加的最大值(电子所受的重力不计)。优质文档优质文档解析：(1) Ek h W0 c/ Ek3.2310 19 J(2)增加的电势能来自系统损失的动能，

4、当两电子的速度相等时电势能最大，由动量守恒定律得 mv02 mv损失的动能： Ek mv (2m)v21.6210 19 J12 20 12所以，电势能增加的最大值为 1.621019 J。答案：(1)3.2310 19 J (2)1.6210 19 J51919 年，卢瑟福用 粒子轰击氮核发现质子。科学研究表明其核反应过程是：粒子轰击静止的氮核后形成了不稳定的复核，复核发生衰变放出质子，变成氧核。设 粒子质量为 m1，初速度为 v0，氮核质量为 m2，质子质量为 m0，氧核的质量为 m3，不考虑相对论效应。(1) 粒子轰击氮核形成不稳定复核的瞬间，复核的速度为多大？(2)求此过程中释放的核能

5、。解析：(1)设复核的速度为 v，由动量守恒定律得m1v0( m1 m2)v解得 vm1v0m1 m2(2)核反应过程中的质量亏损 m m1 m2 m0 m3反应过程中释放的核能 E mc2( m1 m2 m0 m3)c2。答案：(1) (2)( m1 m2 m0 m3)c2m1v0m1 m21.(8 分)(1)一个静止的铀核 U(原子质量为 232.037 2 u)放出一个 粒子(原子质2329量为 4.002 6 u)后衰变成钍核 Th(原子质量为 228.028 7 u)。(已知：原子质量单位 1 22890u1.6710 27 kg,1 u 相当于 931 MeV)该过程的核反应方程为

6、_；该核反应过程中释放出的核能为_MeV。(保留两位有效数字)(2)频率为 的光子，具有的能量为 h 、动量为 ，将这个光子打在处于静止状态hc的电子上，光子将偏离原运动方向，这种现象称为光子的散射，下列关于光子散射的说法优质文档优质文档正确的是_。A光子改变原来的运动方向，且传播速度变小B光子由于在与电子碰撞中获得能量，因而频率增高C由于受到电子碰撞，散射后的光子波长大于入射光子的波长D由于受到电子碰撞，散射后的光子频率小于入射光子的频率解析：(1)按照质量数和电荷数守恒写出方程。计算出反应前后的质量亏损，再对应计算出能量。(2)碰撞后光子改变原来的运动方向，但传播速度不变。由于光子在与电子

7、碰撞中损失能量，因而频率减小，即 1，再由 c 1 1，得到 0时，会逸出光电子D图中直线的斜率与普朗克常量有关(2)在光滑水平面上，一质量为 m、速度大小为 v 的 A 球与质量为 2m 静止的 B 球碰撞后， A 球的速度方向与碰撞前相反。则碰撞后 B 球的速度大小可能是_。(填选项前的字母)A0.6 v B0.4 vC0.3 v D0.2 v解析：(1)金属的逸出功与入射光无关，A 错；光电子的最大初动能与入射光的强度无关，B 错；当入射光的频率小于极限频率，不能发生光电效应现象，C 错；由光电效应方程可知图像的斜率与普朗克常量有关，D 对。(2)由动量守恒定律得 mv 2 mvB mv

8、A, 且 vA0, 则 vB0.5v, A 正确。答案：(1)D (2)A5(8 分)(2011山东高考)(1)碘 131 核不稳定，会发生 衰变，其半衰期为 8 天。碘 131 核的衰变方程： _(衰变后的元素用 X 表示)。1315经过_天有 75%的碘 131 核发生了衰变。(2)如图 2 所示，甲、乙两船的总质量(包括船、人和货物)分别为 10m、12 m，两船沿同一直线同一方向运动，速度分别为 2v0、 v0。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向甲船，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解析：(1)根据质量数、电荷数守恒， I

9、 X e1315 13154 0 1根据 m m0( ) 得，0.25 m0 m0( ) ，12 tT12 8t解得 t16 天。优质文档优质文档(2)设乙船上的人抛出货物的最小速度大小为 vmin，抛出货物后船的速度为 v1，甲船上的人接到货物后船的速度为 v2，由动量守恒定律得12mv011 mv1 mvmin10m2v0 mvmin11 mv2为避免两船相撞应满足v1 v2联立式得vmin4 v0 答案：(1) X e 16 (2)4 v013154 0 16(10 分)(1)据调查每年有 280 万人直接或者间接死于装修污染，装修污染已经被列为“危害群众最大的五种环境污染”之一。目前，

10、在居室装修中经常用到的花岗岩、大理石等装修材料，都不同程度地含有放射性元素，比如，含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放出 、 射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是( )A氡的半衰期为 3.8 天，若取 4 个氡核，经过 7.6 天就只剩下一个氡原子核了B发生 衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了 4C 射线一般伴随着 或 射线产生，在这三种射线中， 射线的穿透能力最强，电离能力也最强D 衰变所释放的电子是原子核中的中子转化为质子和电子所产生的(2)真空室内，有质量分别为 m 和 2m 的甲、乙

11、两原子核，某时刻使它们分别同时获得3v 和 2v 的瞬时速率，并开始相向运动。由于它们间的斥力作用，二者始终没有接触，当两原子核相距最近时，甲核的速度大小为( )A0 B. v13C. v D. v23 53解析：(1)半衰期是一个统计规律，只对大量的原子核适用，A 错；发生 衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了 2，质子数减少了 2，B 错； 射线一般伴随着 或 射线产生，在这三种射线中， 射线的穿透能力最强，电离能力最弱，C 错；衰变所释放的电子是原子核中的中子转化为质子和电子时所产生的，D 对；(2)当两原子核相距最近时，甲、乙两核的速度相等，根据动量守恒定律2m2v m3v3

12、 mv1，解得 v1 v，B 项正确。13答案：(1)D (2)B7(10 分)(2011丹东模拟)太阳中含有大量的氘核，氘核不断发生核反应释放大量优质文档优质文档的核能，以光和热的形式向外辐射。已知氘核质量为 2.0136 u，氦核质量为 3.0150 u，中子质量为 1.0087 u,1 u 的质量相当于 931.5 MeV 的能量，则：(1)完成核反应方程： H H_ n。21 21 10(2)求核反应中释放的核能。(3 在两氘核以相等的动能 0.35 MeV 进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，求反应中产生的中子和氦核的动能。解析：(2) E mc2(22.0136 u3.

13、0150 u1.0087 u)931.5 MeV3.26 MeV。(3)两核发生碰撞时：0 Mv1 mv2由能量守恒可得： E2 Ek Mv mv12 21 12 2由以上两式解得： EHe Mv 0.99 MeV，12 21E 中 mv 2.97 MeV。12 2答案：(1)32He (2)3.26 MeV (3)0.99 MeV 2.97 MeV8(12 分)如图 3 所示为氢原子能级图，试回答下列问题：(1)一群处于能级 n4 的氢原子跃迁后可能辐射出几种频率的光子？(2)通过计算判断：氢原子从能级 n4 跃迁到能级 n2 时辐射出的光子的最大频率有多大？(3)设氢原子处于基态时电子的轨

14、道半径为 r1，动能为 Ekl；处于第 n 能 图 3级时电子的轨道半径为 rn，动能为 Ekn，已知 rn n2r1。试用库仑定律和牛顿运动定律证明： Ekn 。Ekln2解析：(1)最多可能辐射出 C 6 种频率的光子。24(2)由氢原子能级图可知，从能级 n4 跃迁到能级 n2，辐射出的光子中，能量最大值为 Emax E4 E22.55 eV所以辐射的光子中最大频率为 max Hz Emaxh 2.551.610 196.6310 346.1510 14 Hz。(3)电子在轨道上受库仑力作用做匀速圆周运动，由库仑定律和牛顿第二定律得：ke2r2 mv2r优质文档优质文档电子的动能： Ek

15、 mv2 12 ke22r 1r又已知： rn n2r1得 ，即 Ekn 。EknEkl r1rn 1n2 Ekln2答案：(1)6 种 (2)6.1510 14Hz (3)见解析9(12 分)2011 年 3 月 11 日，日本发生 9.0 级地震并引发海啸及核泄漏，福岛第一核电站 6 座反应堆不同程度被损坏，其中核泄漏中的放射性元素钚239，半衰期 2.41 万年，钚在高温下生成，在大气中钚呈颗粒物形态，传播一段时间后就会掉落到地上，因此危害范围主要在核泄漏周边的土壤和水源中，对人体具有强毒性危害，一旦侵入人体，就会潜伏在人体肺部、骨骼等组织细胞中，破坏细胞基因，提高罹患癌症的风险。 Pu

16、 静止时23994衰变为铀核激发态 U*和 粒子，而铀核激发态 U*立即衰变为铀核 U，并放出能23592 23592 23592量为 0.097 MeV 的 光子。已知： Pu、 U 和 粒子的质量分别为 mPu239.052 1 23994 23592u、 mU235.043 9 u 和 m 4.002 6 u，一个原子质量单位 1 u 相当于 931.5 MeV 的能量。(1)写出衰变方程。(2)已知衰变放出的光子的动量可忽略，求 粒子的动能。解析：(1)衰变方程为 Pu U* 2He 和 U* U23994 23592 4 23592 23592或合起来有 Pu U 2He。23994

17、 23592 4(2)上述衰变过程的质量亏损为 m mPu mU m放出的能量为 E c2 m由能量守恒知这能量等于铀核 92U 的动能 EU、 粒子的动能 E 和 光子的能量235E 之和，即有 E EU E E ，所以 EU E ( mPu mU m )c2 E设衰变后的铀核和 粒子的速度分别为 vU和 v ，则由动量守恒有 mUvU m v又因 p 所以 2mEkEUE mmU联立可得E (mPu mU m )c2 E mUmU m代入题给数据得 E 5.129 MeV。答案：(1) Pu U 2He23994 23592 4(2)E 5.129 MeV10(12 分)(1)如图 4 所

18、示， N 为钨板， M 为金属网，它们分别与电池的两极相连，各电池的电动势和极性分别在图中标出，已知金属钨的逸出功为 4.5 eV。现分别用不同能量优质文档优质文档的光子照射钨板(各光子的能量已在图中标出)，那么下列图中，光电子可能达到金属网的是_(填入选项前的字母)图 4(2)如图 5 所示，在粗糙水平桌面上沿一条直线放两个完全相同的小物体 A 和 B(可看做质点)，质量均为 m，相距 l， B 到桌边缘的距离是 2l。对 A 施以瞬时水平冲量，使 A 沿 A、 B 连线以初速度 v0向 B 图 5运动。设两物体碰撞时间很短，碰后不再分离。为使两物体能发生碰撞，且碰撞后又不会离开桌面，求物体

19、 A、 B 与水平面间的动摩擦因数 应满足的条件。解析：(1)光子的能量大于或等于 4.5 eV 时才能发生光电效应，故 A 错；B 项中光电子可加速达到金属网，B 对；D 项中光子的能量大于 6 eV，可达到金属网，D 项可以，C 选项中产生的光子的初动能不够光电子到达金属网时克服电场力所做的功，故 C 错。(2)对 A 由动能定理得： mgl mv mv12 21 12 20v10，解得 的最大值： v202glA 与 B 碰撞，动量守恒，以 v0方向为正方向，有：mv12 mv2A 与 B 滑行过程： 2mg2l0 2mv12 2解得 的最小值： v2018gl所以 的取值范围为： v2018gl v202gl答案：(1)BD (2) v2018gl v202gl