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专练23 选修3-5
1.(2022·南京盐城二模)(1)下列说法正确的是________.
A.汤姆孙发觉了电子,并提出了原子的枣糕模型
B.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应
C.一束光照射到某种金属上不能发生光电效应,是由于该束光的强度小
D.将放射性元素掺杂到其他稳定元素中,并降低其温度,该元素的半衰期将增大
(2)某光电管的阴极K用截止频率为ν0的金属钠制成,光电管阳极A和阴极K之间的正向电压为U,普朗克常量为h,电子的电荷量为e.用频率为ν的紫外线照射阴极,有光电子逸出,光电子到达阳极的最大动能是________;若在光电管阳极A和阴极K之间加反向电压,要使光电子都不能到达阳极,反向电压至少为________.
(3)1928年,德国物理学家玻特用α粒子(He)轰击轻金属铍(Be)时,发觉有一种贯穿力量很强的中性射线.查德威克对该粒子进行争辩,进而发觉了新的粒子——中子.
①写出α粒子轰击轻金属铍的核反应方程.
②若中子以速度v0再与一质量为mN的静止氮核发生碰撞,测得中子反向射弹回的速率为v1,氮核碰后的速率为v2,则中子的质量m等于多少?
解析 (1)一束光照射到某种金属上不能发生光电效应,是由于该束光的频率小于金属的极限频率,选项C错误;元素的半衰期是由元素本身性质打算的,与外界的物理、化学性质无关,选项D错误,A、B正确.
(2)依据爱因斯坦光电效应方程和动能定理可知eU=Ekm-(hν-hν0),即Ekm=eU+hν-hν0;在光电管阳极A和阴极K之间加反向电压,要使光电子都不能到达阳极,反向电压至少为U=.
(3)①Be+He―→C+n
②由动量守恒得
mv0=-mv1+mNv2
m=mN
答案 (1)AB (2)eU+hν-hν0
(3)①Be+He―→C+n ②mN
2.(2022·盐城市高三第三次模拟)(1)卢瑟福α粒子散射试验中,金箔中的原子核可以看作静止不动,下列各图画出了两个α粒子运动到金核四周时的散射径迹,其中可能正确的是________.
(2)“轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式,它是指原子核(X)俘获一个核外电子,使其内部的一个质子变为中子,并放出一个中微子,从而变成一个新核(Y)的过程.中微子的质量远小于质子的质量,且不带电.写出这种衰变的核反应方程式______________________________________.
生成的新核处于激发态,会向基态跃迁,辐射光子的频率为ν,已知真空中的光速为c,普朗克常量为h,则此核反应过程中的质量亏损为________.
图1
(3)用光照射处于基态的氢原子,激发后放出6种不同频率的光子,氢原子的能级如图1所示,普朗克常量为h=6.63×10-34 J·s.求照射光的频率(结果保留两位有效数字).
解析 α粒子靠近金原子核时,受库仑斥力,故α粒子的运动轨迹不行能向金原子核一侧弯曲,选项C正确,选项A、B、D错误.
(2)中微子的质量远小于质子的质量,且不带电,故其质量数和核电荷数均为0,据质量数守恒和电荷数守恒,有X+e―→Y+γ(中微子);据质能方程,有hν=Δmc2,则质量亏损Δm=.
(3)由C=6可知,处于第4能级的氢原子自发地向较低能级跃迁时可发出6种不同频率的光子,即处于基态的氢原子被光照射后,跃迁到了第4能级由频率条件,可得hν=E4-E1,代入数据
有ν=Hz≈3.1×1015 Hz
答案 (1)C (2)X+e―→Y+γ(中微子) (3)3.1×1015Hz
3.(2022·徐州市高三考前信息卷)(1)下列说法正确的是________.
A.氢原子从n=4的状态跃迁到n=2的状态时,放射出光子
B.一束光照射到某种金属上不能发生光电效应,是由于该束光的波长太短
C.高速运动的质子、中子和电子都具有波动性
D.依据玻尔理论,氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,电子的动能增大,原子总能量减小
(2)核聚变电站被称为“人造太阳”,它来自下面的反应:4个质子(氢核)聚变成1个α粒子,同时释放2个正电子和2个没有静止质量的中微子,质子、氦核、正电子的质量分别为mp、mα、me,真空中的光速为c.此聚变的核反应方程为________________,核反应过程中释放的能量ΔE=________.
图2
(3)如图2所示,在光滑水平面上放置质量为M的木块.一质量为m、初速度为v0的子弹水平射人木块且未穿出.求:
①子弹和木块的共同速度;
②子弹与木块摩擦产生的热量Q.
解析 氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级时,放射出光子,A正确;一束光照射到某种金属上不能发生光电效应,说明该光的频率太小,因此是波长太长,B错误;只要是运动的实物粒子都具有波动性,C正确;依据玻尔理论,氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,电子的动能减小,原子总能量增大,D错误.
(2)依据质量数守恒及电荷数守恒可知核反应方程为4H―→He+2e,该核反应产生的质量亏损是4mp-mα-2me,依据质能方程得放出的能量为(4mp-mα-2me)c2.
(3)①依据动量守恒定律有
mv0=(M+m)v得v=
②依据能量守恒,子弹与木块摩擦产生的热量为
Q=mv-(M+m)v2=
答案 (1)AC (2)4H―→He+2e
(4mp-mα-2me)c2 (3)① ②
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