章末檢測非選擇題1.(2018南通、泰州一模)(1)(多選)已知氫原子基態(tài)能量為-13.6eV。下列說法中正確的有()A.使n=2能級的氫原子電離至少需要吸收3.4eV的能量B.氫原子由n=3能級躍遷到n=2能級,放出光子,能量增加C.處于基態(tài)的氫原子吸收能量為10.2eV的光子躍遷到n=4激發(fā)態(tài)D.大量處于n=3激發(fā)態(tài)的氫原子會輻射出3種不同頻率的光(2)利用圖甲所示電路研究光電效應(yīng)中金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率的關(guān)系,描繪出圖乙中的圖像,由此算出普朗克常量h,圖乙中U1、1、0均已知,電子電荷量用e表示。當(dāng)入射光的頻率增大時,為了測定遏止電壓,滑動變阻器的滑片P應(yīng)向(選填“M”或“N”)端移動,由Uc-圖像可求得普朗克常量h=(用題中字母表示)。 (3)在冰壺比賽中,冰壺甲以速度v1正碰靜止的冰壺乙,相碰后冰壺甲的速度變?yōu)関2,方向不變。已知冰壺質(zhì)量均為m,碰撞過程時間為t,求:正碰后冰壺乙的速度v;碰撞過程中冰壺乙受到的平均作用力大小F。答案(1)AD(2)NeU11-0(3)見解析解析(1)使n=2能級的氫原子電離至少需要吸收的能量為0-E2=-E14=3.4eV,A正確;氫原子由n=3能級躍遷到n=2能級,放出光子,能量減小,B錯誤;處于基態(tài)的氫原子吸收能量為10.2eV的光子時,E=-13.6eV+10.2eV=-3.4eV,即躍遷到n=2激發(fā)態(tài),C錯誤;大量處于n=3激發(fā)態(tài)的氫原子會輻射出C32=3種不同頻率的光,分別為31、21、32,D正確。(2)根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=h-W0,最大初動能與遏止電壓的關(guān)系為Ekm=eUe,可得eUc=h-W0,變形得Ue=he-W0e,當(dāng)入射光的頻率增大時,遏止電壓增大,為了測定遏止電壓,滑動變阻器的滑片P應(yīng)向N端移動;圖乙圖線斜率為U11-0,根據(jù)Ue=he-W0e可得圖線斜率為he,可求得普朗克常量h=eU11-0。(3)由動量守恒定律有mv1=mv2+mv,解得v=v1-v2冰壺乙在碰撞過程由動量定理有Ft=mv-0解得F=m(v1-v2)t。2.(2018南京調(diào)研)(1)(多選)下列說法中正確的是()A.圖甲中正確反映了黑體輻射電磁波的強度按波長的分布與黑體的溫度的關(guān)系B.圖乙的放射性同位素應(yīng)選擇衰變時放出粒子的同位素C.圖丙中A、B兩球質(zhì)量相等,當(dāng)A以速度v與靜止的B發(fā)生正碰后,B的速度未必是vD.圖丁中電子束通過鋁箔產(chǎn)生的衍射圖樣,證實了物質(zhì)波的存在(2)如圖為氫原子的能級圖,大量處于n=4激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷時,發(fā)出種頻率不同的光子,若用其中頻率最大的光照射到逸出功為2.75eV的光電管上,則加在該光電管上的遏止電壓為V。 (3)花崗巖、大理石等裝修材料都不同程度地含有放射性元素氡222,人長期吸入后會對呼吸系統(tǒng)造成損害。設(shè)有一靜止的氡核(86222Rn)發(fā)生衰變生成釙(84218Po),若放出5.6MeV的核能全部轉(zhuǎn)化為動能。寫出核反應(yīng)方程;求新核釙218的動能。(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)答案(1)CD(2)610(3)見解析解析(1)黑體輻射電磁波的強度按波長的分布與黑體的溫度的關(guān)系是:溫度越高,峰值向短波平移,所以1700K的峰值應(yīng)在1300K的左側(cè),A錯誤;粒子的穿透能力很弱,甚至不能穿過一張紙片,B錯誤;圖丙中,A、B兩球質(zhì)量相等,只有當(dāng)A以速度v與靜止的B發(fā)生彈性正碰后,B的速度才是v,C正確;圖丁中電子束通過鋁箔產(chǎn)生的衍射圖樣,證實了物質(zhì)波的存在,D正確。(2)大量處于n=4激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷時,發(fā)出光子的頻率種類為k=C42=6種,其中頻率最大的光子是由n=4躍遷到n=1放出的,即E=E4-E1=-0.85-(-13.6)eV=12.75eV,由光電效應(yīng)方程可知Ekm=h-W0,則Ekm=(12.75-2.75)eV=10eV,Ekm=10eV=e·Uc,故Uc=10V。(3)86222Rn84218Po+24He。依據(jù)動量守恒定律,反應(yīng)后釙核與氦核動量等大,則釙核、氦核的動能與其質(zhì)量成反比,有EkPoEkHe=mHemPo,反應(yīng)前氡核靜止,反應(yīng)后釙核與氦核的動能之和即為衰變釋放的核能E=EkPo+EkHe,聯(lián)立解得EkPo=mHemHe+mPoE=0.1MeV。3.(2018常州一模)(1)(多選)放射性同位素被廣泛應(yīng)用,下列說法正確的是()A.放射性同位素的半衰期都比較短,對環(huán)境的危害較小B.放射性同位素能夠消除靜電是因為其發(fā)出的射線C.用放射性同位素參與化學(xué)反應(yīng)可以起到示蹤的作用D.放射性同位素可以作為核燃料進行發(fā)電(2)如圖所示,一火箭搭載著衛(wèi)星以速率v0進入太空預(yù)定位置,控制系統(tǒng)使箭體與衛(wèi)星分離,已知箭體質(zhì)量為m1,衛(wèi)星質(zhì)量為m2,分離后箭體以速率v1沿原方向飛行,忽略空氣阻力及分離前后系統(tǒng)質(zhì)量的變化,則分離前系統(tǒng)的總動量為,分離后衛(wèi)星的速率為。 (3)用頻率為0的光照射某種金屬發(fā)生光電效應(yīng),測出光電流i隨電壓U的變化圖像如圖所示,已知普朗克常量為h,電子的帶電量為e,求:照射在金屬表面上的這束光的最小功率P;該金屬的極限頻率c。答案(1)AC(2)(m1+m2)v0m1m2(v0-v1)+v0(3)見解析解析(1)一般來說,放射性同位素的半衰期比較短,衰變較快,對環(huán)境的危害相對較小,A正確;放射性同位素能夠消除靜電是因為其發(fā)出的粒子具有較強的導(dǎo)電能力,B錯誤;放射性同位素的典型應(yīng)用之一就是作為示蹤原子,C正確;放射性同位素進行核反應(yīng)時可以釋放能量,但能量相對較少,D錯誤。(2)以衛(wèi)星和箭體為研究對象,分離前的系統(tǒng)總動量為(m1+m2)v0,系統(tǒng)不受外力作用,所以總動量守恒,根據(jù)動量守恒定律有(m1+m2)v0=m1v1+m2v,解得v=m1m2(v0-v1)+v0,(3)由圖可知飽和光電流為I0,則單位時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子個數(shù)n=I0e照射到金屬上的光電子數(shù)為N=I0e則這束光照射在金屬表面上的功率P=Nh0=I0eh0由圖可知金屬的遏止電壓為Uc,則電子的最大初動能Ekm=eUc由光電效應(yīng)方程Ekm=h0-W0,其中W0=hc。解得vc=h0-eUch。4.(2018蘇錫常鎮(zhèn)調(diào)研)(1)(多選)下列四幅圖涉及不同的物理知識,其中說法正確的是()A.甲圖中,原子核D和E聚變成原子核F要放出能量B.乙圖中,盧瑟福通過分析粒子散射實驗結(jié)果,發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子和中子C.丙圖中,原來有1000個氡222,經(jīng)過一個半衰期的時間,一定還剩余500個D.丁圖中,鏈?zhǔn)椒磻?yīng)屬于重核的裂變(2)正電子發(fā)射型計算機斷層顯像,是核醫(yī)學(xué)領(lǐng)域比較先進的臨床檢查影像技術(shù)。放射性同位素在衰變過程中會釋放出正電子,一個正電子遇到一個電子后發(fā)生湮滅,產(chǎn)生方向相反的一對光子。已知電子的質(zhì)量為m,光速為c,則一對靜止的正、負電子湮滅過程中產(chǎn)生的一個光子能量是,湮滅的反應(yīng)方程式為。 (3)一質(zhì)量為m的蹦極運動員身系彈性蹦極繩,由水面上方的高臺自由下落,從開始下落到繩對人剛產(chǎn)生作用力前,人下落的高度為h,此后經(jīng)歷時間t蹦極繩達到最大伸長量,人到水面還有數(shù)米距離。在此過程中蹦極繩對人的作用力始終豎直向上,重力加速度為g,不計空氣阻力,求該段時間內(nèi)蹦極繩對人的平均作用力大小。答案(1)AD(2)mc2-10e+10e2(3)見解析解析(1)甲圖中,輕核D和E聚變成中等核F要放出能量,A正確;乙圖中,盧瑟福通過分析粒子散射實驗結(jié)果,提出核式結(jié)構(gòu),但還未發(fā)現(xiàn)質(zhì)子與中子,B錯誤;原子核的衰變規(guī)律是統(tǒng)計規(guī)律,故原來有1000個氡222,經(jīng)過一個半衰期的時間,不一定還剩余500個,C錯誤;丁圖中,鏈?zhǔn)椒磻?yīng)屬于重核的裂變,D正確。(2)根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程知2mc2=2E,則E=mc2;根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒,可知核反應(yīng)方程為 -10e+10e2(3)自由落體運動階段有h=v22g從繩中剛產(chǎn)生作用力到繩長達到最長的過程,取向下為正方向,根據(jù)動量定理有mgt-Ft=0-mv解得F=mg+m2ght。5.(2018南京三模)(1)下列說法中正確的是()A.一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合成氘核,一定會釋放出能量B.湯姆生發(fā)現(xiàn)電子,揭示了原子核內(nèi)部有復(fù)雜結(jié)構(gòu)C.根據(jù)玻爾理論,電子沒有確定軌道,只存在電子云D.氫原子可以吸收小于使氫原子電離能量的任意能量的光子,因而軌道半徑可以連續(xù)增大(2)如圖所示,當(dāng)開關(guān)K斷開時,用光子能量為2.8eV的一束光照射陰極P,發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零,合上開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器,發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.70V時,電流表讀數(shù)仍不為零;當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.70V時,電流表讀數(shù)為零。由此可知陰極材料的逸出功為eV;若將照射到陰極P上的該光的照射強度變?yōu)樵瓉淼?倍,則遏止電壓為V。 (3)用速度為v的中子轟擊靜止的鋰核(36Li),發(fā)生核反應(yīng)后生成氚核和粒子,生成的氚核速度方向與中子的初速度方向相反,氚核與粒子的速度之比為7􀏑8,已知中子的質(zhì)量為m,質(zhì)子的質(zhì)量也可近似看做m,普朗克常量為h。寫出核反應(yīng)方程;該核反應(yīng)中粒子對應(yīng)的物質(zhì)波的波長為多少?答案(1)A(2)2.1eV0.70V(3)01n+36Li13H+24He11h32mv解析一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合成氘核,這一反應(yīng)有質(zhì)量虧損,一定會釋放出能量,故A項正確;湯姆生發(fā)現(xiàn)電子,知道原子還可以再分,提出了原子的“棗糕式”模型,故B項錯誤;電子沒有確定軌道,也不存在電子云;電子云是對電子軌道出現(xiàn)的概率的描述,故C項錯誤;根據(jù)玻爾理論可知,原子從一個能量狀態(tài)向另一個能量狀態(tài)躍遷時要吸收或放出一定頻率的光子,光子的能量等于兩個狀態(tài)的能級差,不是任意值,故D項錯誤。(2)用光子能量為2.8eV的光照射時,光電子逸出時的最大初動能12mv2,陰極材料的逸出功為W,據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得12mv2=h-W,題圖中光電管上加的是反向電壓,據(jù)題意,當(dāng)反向電壓達到U=0.70V以后,具有最大初動能的光電子也不能到達陽極,因此eUc=12mv2,解得W=h-eUc=2.8eV-0.70eV=2.1eV;若將照射到陰極P上的該光的照射強度變?yōu)樵瓉淼?倍,遏止電壓為Uc=12mv2e=0.70V。(3)由題意可得,核反應(yīng)方程為 01n+36Li13H+24He由動量守恒定律得mv=-3mv1+4mv2又v1􀏑v2=7􀏑8解得v1=711v,v2=811v粒子對應(yīng)的物質(zhì)波的波長為=hmHev2=h4m·811v=11h32mv9