第14讲动量守恒定律、原子结构和原子核中常考的3个问题1．(2012·福建卷，29)(1)关于近代物理，下列说法正确的是________(填选项前的字母)．A．α射线是高速运动的氦原子B．核聚变反应方程H＋H―→He＋n中，n表示质子C．从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比D．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征(2)如图14－7所示，质量为M的小船在静止水面上以速率v0向右匀速行驶，一质量为m的救生员站在船尾，相对小船静止．若救生员以相对水面速率v水平向左跃入水中，则救生员跃出后小船的速率为________(填选项前的字母)． 图14－7A．v0＋vB．v0－vC．v0＋(v0＋v)D．v0＋(v0－v)2．(1)(多选)在下列核反应方程中，X代表质子的方程是( )．A.Al＋He―→P＋XB.N＋He―→O＋XC.H＋γ―→n＋XD.H＋X―→He＋n(2)当具有5.0eV能量的光子照射到某金属表面后，从金属表面逸出的光电子的最大初动能是1.5eV.为了使该金属产生光电效应，入射光子的最低能量为( )．A．1.5eVB．3.5eVC．5.0eVD．6.5eV(3)一台激光器发光功率为P0，发出的激光在真空中波长为λ，真空中的光速为c，普朗克常量为h，则每一个光子的动量为________；该激光器在t秒内辐射的光子数为________．5\n3．(1)目前，日本的“核危机”引起了全世界的瞩目，核辐射放出的三种射线超过了一定的剂量会对人体产生伤害，三种射线穿透物质的本领由弱到强的排列是( )．A．α射线，β射线，γ射线B．β射线，α射线，γ射线C．γ射线，α射线，β射线D．γ射线，β射线，α射线(2)太阳能量来源于太阳内部氢核的聚变，设每次聚变反应可以看做是4个氢核(H)结合成1个氦核(He)，同时释放出正电子(e)．已知氢核的质量为mp，氦核的质量为mα，正电子的质量为me，真空中光速为c.计算每次核反应中的质量亏损及氦核的比结合能．(3)在同一平直钢轨上有A、B、C三节车厢，质量分别为m、2m、3m，速率分别为v、v、2v，其速度方向如图14－8所示．若B、C车厢碰撞后，粘合在一起，然后与A车厢再次发生碰撞，碰后三节车厢粘合在一起，摩擦阻力不计，求最终三节车厢粘合在一起的共同速度．图14－84．(1)用频率为ν的光照射某金属材料表面时，发射的光电子的最大初动能为E，若改用频率为2ν的光照射该材料表面时，发射的光电子的最大初动能为________；要使该金属发生光电效应，照射光的频率不得低于________．(用题中物理量及普朗克常量h的表达式回答)(2)质量为M的箱子静止于光滑的水平面上，箱子中间有一质量为m的小物块．初始时小物块停在箱子正中间，如图14－9所示．现给小物块一水平向右的初速度v，小物块与箱壁多次碰撞后停在箱子中．求系统损失的机械能．图14－95．(1)(多选)图14－10中四幅图涉及到不同的物理知识，下列说法正确的是( )．5\n图14－10A．图甲：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一B．图乙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的C．图丙：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子D．图丁：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性(2)一点光源以功率P向外发出波长为λ的单色光，已知普朗克恒量为h，光速为c，则此光源每秒钟发出的光子数为________个，若某种金属逸出功为W，用此光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能为________．(3)在光滑的水平面上有甲、乙两个物体发生正碰，已知甲的质量为1kg，乙的质量为3kg，碰前碰后的位移－时间图象如图14－11所示，碰后乙的图象没画，则求碰后乙的速度，并在图上补上碰后乙的图象．图14－11参考答案5\n1．(1)D [α射线是高速氦核流，故A项错误；n表示中子，故B项错误；根据光电效应方程Ek＝hν－W0可知，光电子的最大初动能与照射光的频率ν是一次函数关系，故C项错误；根据近代物理学史知，D项正确．](2)C [小船和救生员组成的系统满足动量守恒：(M＋m)v0＝m·(－v)＋Mv′解得v′＝v0＋(v0＋v)故C项正确、A、B、D三项均错．]2．(1)BC (2)B (3) 3．解析 (3)由动量守恒定律，得mv＋2mv－3m(－2v)＝(m＋2m＋3m)v′.解得v′＝v，方向向左．答案 (1)A (2)Δm＝4mp－mα－2me (3)v 方向向左4．解析 (1)由光电效应方程有hν＝W＋E,2hν＝W＋E′，hν0＝W，解得E′＝E＋hν，ν0＝ν－.(2)设小物块停在箱子中时两者的共同速度为v′，对两者从小物块开始运动到相对静止过程由动量守恒定律有mv＝(M＋m)v′系统损失的机械能为ΔE＝mv2－(M＋m)v′2解得ΔE＝答案 (1)E＋hν ν－ (2)5.5\n解析 (3)由图v甲＝0，v甲′＝0.3m/s，v乙＝0.2m/s，由动量守恒定律m甲v甲＋m乙v乙＝m甲v甲′＋m乙v乙′解得v乙′＝0.1m/s.答案 (1)AB (2) －W(3)0.1m/s 乙的图象如上图所示5
