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章末检测非选择题1.(2018南通、泰州一模)(1)(多选)已知氢原子基态能量为-13.6eV。下列说法中正确的有()A.使n=2能级的氢原子电离至少需要吸收3.4eV的能量B.氢原子由n=3能级跃迁到n=2能级,放出光子,能量增加C.处于基态的氢原子吸收能量为10.2eV的光子跃迁到n=4激发态D.大量处于n=3激发态的氢原子会辐射出3种不同频率的光(2)利用图甲所示电路研究光电效应中金属的遏止电压Uc与入射光频率的关系,描绘出图乙中的图像,由此算出普朗克常量h,图乙中U1、1、0均已知,电子电荷量用e表示。当入射光的频率增大时,为了测定遏止电压,滑动变阻器的滑片P应向(选填“M”或“N”)端移动,由Uc-图像可求得普朗克常量h=(用题中字母表示)。(3)在冰壶比赛中,冰壶甲以速度v1正碰静止的冰壶乙,相碰后冰壶甲的速度变为v2,方向不变。已知冰壶质量均为m,碰撞过程时间为t,求:正碰后冰壶乙的速度v;碰撞过程中冰壶乙受到的平均作用力大小F。答案(1)AD(2)NeU11-0(3)见解析解析(1)使n=2能级的氢原子电离至少需要吸收的能量为0-E2=-E14=3.4eV,A正确;氢原子由n=3能级跃迁到n=2能级,放出光子,能量减小,B错误;处于基态的氢原子吸收能量为10.2eV的光子时,E=-13.6eV+10.2eV=-3.4eV,即跃迁到n=2激发态,C错误;大量处于n=3激发态的氢原子会辐射出C32=3种不同频率的光,分别为31、21、32,D正确。(2)根据光电效应方程Ekm=h-W0,最大初动能与遏止电压的关系为Ekm=eUe,可得eUc=h-W0,变形得Ue=he-W0e,当入射光的频率增大时,遏止电压增大,为了测定遏止电压,滑动变阻器的滑片P应向N端移动;图乙图线斜率为U11-0,根据Ue=he-W0e可得图线斜率为he,可求得普朗克常量h=eU11-0。(3)由动量守恒定律有mv1=mv2+mv,解得v=v1-v2冰壶乙在碰撞过程由动量定理有Ft=mv-0解得F=m(v1-v2)t。2.(2018南京调研)(1)(多选)下列说法中正确的是()A.图甲中正确反映了黑体辐射电磁波的强度按波长的分布与黑体的温度的关系B.图乙的放射性同位素应选择衰变时放出粒子的同位素C.图丙中A、B两球质量相等,当A以速度v与静止的B发生正碰后,B的速度未必是vD.图丁中电子束通过铝箔产生的衍射图样,证实了物质波的存在(2)如图为氢原子的能级图,大量处于n=4激发态的氢原子跃迁时,发出种频率不同的光子,若用其中频率最大的光照射到逸出功为2.75eV的光电管上,则加在该光电管上的遏止电压为V。(3)花岗岩、大理石等装修材料都不同程度地含有放射性元素氡222,人长期吸入后会对呼吸系统造成损害。设有一静止的氡核(86222Rn)发生衰变生成钋(84218Po),若放出5.6MeV的核能全部转化为动能。写出核反应方程;求新核钋218的动能。(结果保留一位有效数字)答案(1)CD(2)610(3)见解析解析(1)黑体辐射电磁波的强度按波长的分布与黑体的温度的关系是:温度越高,峰值向短波平移,所以1700K的峰值应在1300K的左侧,A错误;粒子的穿透能力很弱,甚至不能穿过一张纸片,B错误;图丙中,A、B两球质量相等,只有当A以速度v与静止的B发生弹性正碰后,B的速度才是v,C正确;图丁中电子束通过铝箔产生的衍射图样,证实了物质波的存在,D正确。(2)大量处于n=4激发态的氢原子跃迁时,发出光子的频率种类为k=C42=6种,其中频率最大的光子是由n=4跃迁到n=1放出的,即E=E4-E1=-0.85-(-13.6)eV=12.75eV,由光电效应方程可知Ekm=h-W0,则Ekm=(12.75-2.75)eV=10eV,Ekm=10eV=eUc,故Uc=10V。(3)86222Rn84218Po+24He。依据动量守恒定律,反应后钋核与氦核动量等大,则钋核、氦核的动能与其质量成反比,有EkPoEkHe=mHemPo,反应前氡核静止,反应后钋核与氦核的动能之和即为衰变释放的核能E=EkPo+EkHe,联立解得EkPo=mHemHe+mPoE=0.1MeV。3.(2018常州一模)(1)(多选)放射性同位素被广泛应用,下列说法正确的是()A.放射性同位素的半衰期都比较短,对环境的危害较小B.放射性同位素能够消除静电是因为其发出的射线C.用放射性同位素参与化学反应可以起到示踪的作用D.放射性同位素可以作为核燃料进行发电(2)如图所示,一火箭搭载着卫星以速率v0进入太空预定位置,控制系统使箭体与卫星分离,已知箭体质量为m1,卫星质量为m2,分离后箭体以速率v1沿原方向飞行,忽略空气阻力及分离前后系统质量的变化,则分离前系统的总动量为,分离后卫星的速率为。(3)用频率为0的光照射某种金属发生光电效应,测出光电流i随电压U的变化图像如图所示,已知普朗克常量为h,电子的带电量为e,求:照射在金属表面上的这束光的最小功率P;该金属的极限频率c。答案(1)AC(2)(m1+m2)v0m1m2(v0-v1)+v0(3)见解析解析(1)一般来说,放射性同位素的半衰期比较短,衰变较快,对环境的危害相对较小,A正确;放射性同位素能够消除静电是因为其发出的粒子具有较强的导电能力,B错误;放射性同位素的典型应用之一就是作为示踪原子,C正确;放射性同位素进行核反应时可以释放能量,但能量相对较少,D错误。(2)以卫星和箭体为研究对象,分离前的系统总动量为(m1+m2)v0,系统不受外力作用,所以总动量守恒,根据动量守恒定律有(m1+m2)v0=m1v1+m2v,解得v=m1m2(v0-v1)+v0,(3)由图可知饱和光电流为I0,则单位时间内产生的光电子个数n=I0e照射到金属上的光电子数为N=I0e则这束光照射在金属表面上的功率P=Nh0=I0eh0由图可知金属的遏止电压为Uc,则电子的最大初动能Ekm=eUc由光电效应方程Ekm=h0-W0,其中W0=hc。解得vc=h0-eUch。4.(2018苏锡常镇调研)(1)(多选)下列四幅图涉及不同的物理知识,其中说法正确的是()A.甲图中,原子核D和E聚变成原子核F要放出能量B.乙图中,卢瑟福通过分析粒子散射实验结果,发现了质子和中子C.丙图中,原来有1000个氡222,经过一个半衰期的时间,一定还剩余500个D.丁图中,链式反应属于重核的裂变(2)正电子发射型计算机断层显像,是核医学领域比较先进的临床检查影像技术。放射性同位素在衰变过程中会释放出正电子,一个正电子遇到一个电子后发生湮灭,产生方向相反的一对光子。已知电子的质量为m,光速为c,则一对静止的正、负电子湮灭过程中产生的一个光子能量是,湮灭的反应方程式为。(3)一质量为m的蹦极运动员身系弹性蹦极绳,由水面上方的高台自由下落,从开始下落到绳对人刚产生作用力前,人下落的高度为h,此后经历时间t蹦极绳达到最大伸长量,人到水面还有数米距离。在此过程中蹦极绳对人的作用力始终竖直向上,重力加速度为g,不计空气阻力,求该段时间内蹦极绳对人的平均作用力大小。答案(1)AD(2)mc2-10e+10e2(3)见解析解析(1)甲图中,轻核D和E聚变成中等核F要放出能量,A正确;乙图中,卢瑟福通过分析粒子散射实验结果,提出核式结构,但还未发现质子与中子,B错误;原子核的衰变规律是统计规律,故原来有1000个氡222,经过一个半衰期的时间,不一定还剩余500个,C错误;丁图中,链式反应属于重核的裂变,D正确。(2)根据爱因斯坦质能方程知2mc2=2E,则E=mc2;根据质量数和电荷数守恒,可知核反应方程为-10e+10e2(3)自由落体运动阶段有h=v22g从绳中刚产生作用力到绳长达到最长的过程,取向下为正方向,根据动量定理有mgt-Ft=0-mv解得F=mg+m2ght。5.(2018南京三模)(1)下列说法中正确的是()A.一个质子和一个中子结合成氘核,一定会释放出能量B.汤姆生发现电子,揭示了原子核内部有复杂结构C.根据玻尔理论,电子没有确定轨道,只存在电子云D.氢原子可以吸收小于使氢原子电离能量的任意能量的光子,因而轨道半径可以连续增大(2)如图所示,当开关K断开时,用光子能量为2.8eV的一束光照射阴极P,发现电流表读数不为零,合上开关,调节滑动变阻器,发现当电压表读数小于0.70V时,电流表读数仍不为零;当电压表读数大于或等于0.70V时,电流表读数为零。由此可知阴极材料的逸出功为eV;若将照射到阴极P上的该光的照射强度变为原来的2倍,则遏止电压为V。(3)用速度为v的中子轰击静止的锂核(36Li),发生核反应后生成氚核和粒子,生成的氚核速度方向与中子的初速度方向相反,氚核与粒子的速度之比为78,已知中子的质量为m,质子的质量也可近似看做m,普朗克常量为h。写出核反应方程;该核反应中粒子对应的物质波的波长为多少?答案(1)A(2)2.1eV0.70V(3)01n+36Li13H+24He11h32mv解析一个质子和一个中子结合成氘核,这一反应有质量亏损,一定会释放出能量,故A项正确;汤姆生发现电子,知道原子还可以再分,提出了原子的“枣糕式”模型,故B项错误;电子没有确定轨道,也不存在电子云;电子云是对电子轨道出现的概率的描述,故C项错误;根据玻尔理论可知,原子从一个能量状态向另一个能量状态跃迁时要吸收或放出一定频率的光子,光子的能量等于两个状态的能级差,不是任意值,故D项错误。(2)用光子能量为2.8eV的光照射时,光电子逸出时的最大初动能12mv2,阴极材料的逸出功为W,据爱因斯坦光电效应方程得12mv2=h-W,题图中光电管上加的是反向电压,据题意,当反向电压达到U=0.70V以后,具有最大初动能的光电子也不能到达阳极,因此eUc=12mv2,解得W=h-eUc=2.8eV-0.70eV=2.1eV;若将照射到阴极P上的该光的照射强度变为原来的2倍,遏止电压为Uc=12mv2e=0.70V。(3)由题意可得,核反应方程为01n+36Li13H+24He由动量守恒定律得mv=-3mv1+4mv2又v1v2=78解得v1=711v,v2=811v粒子对应的物质波的波长为=hmHev2=h4m811v=11h32mv9
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