核能求解的思路方法 (1)应用质能方程解题的流程图: 书写核反 应方程→计算质量 亏损Δm→利用ΔE=Δmc 2计算释放的核能 (2)在动量守恒方程中,各质量都可用质量数表示。 (3)核反应遵守动量守恒和能量守恒定律,因此可以结合动量守恒和能量守恒定律来计算核能。 【变式训练5】(多选)核反应堆是利用中子轰击重核发生裂变反应,释放出大量核能UnBaKr+aX是反应堆
中发生的许多核反应中的一种,X是某种粒子,a是X粒子的个数,用mU、mBa、mKr分别表示子的质量,c为真空中的光速,以下说法正确的是( )。
A.X为中子,a=2 B.X为中子,a=3
C.上述核反应中放出的核能ΔE=(mU-mBa-mKr-2mX)c D.上述核反应中放出的核能ΔE=(mU-mBa-mKr-3mX)c
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UBaKr核的质量,mX表示X粒
【解析】核反应中,质量数守恒,电荷数守恒,则知
2
2
U
2
n
2
BaKr+aX中X为n,a=3,则A项错
误,B项正确。由ΔE=Δmc可得:ΔE=Δmc=(mU+mX-mBa-mKr-3mX)c=(mU-mBa-mKr-2mX)c,则C项正确,D项错误。
【答案】BC
题型七 核反应中的动量守恒问题
1.核反应过程遵循能量守恒定律:在无光子辐射的情况下,核反应中释放的核能将转化为生成的新核和新粒子的动能;有光子
辐射的情况下,核反应中释放的核能将转化为生成的新核和新粒子的动能及光子的能量。一般认为核反应放出的能量与反应前原子核的动能之和等于反应后原子核的总动能。
2.核反应过程遵循动量守恒定律:反应前原子核的总动量等于反应后原子核的总动量。
3.解决核反应与动量及能量守恒定律综合问题时,首先应用质能方程求出核反应释放出的核能,其次根据动量守恒定律和能量守恒定律列出相应的方程,最后联立求解。
【例7】(多选)现有两动能均为E0=0.35 MeV的
H在一条直线上相向运动,两个
He和新粒子的动能。已知
H发生对撞后能发生核反应,得到
H的质量为2.0141
He和新粒子,且在核反应过程中释放的能量完全转化为u
He的质量为3.0160 u,新粒子的质量为1.0087 u,核反应时质量亏损1 u释放的核能约为931 MeV(如果涉及计算,结果保
留整数)。则下列说法正确的是( )。
A.核反应方程为HHHeH
B.核反应前后不满足能量守恒定律 C.新粒子的动能约为3 MeV
DHe的动能约为1 MeV
【解析】由核反应过程中的质量数和电荷数守恒可知HHHen,则新粒子为中子n,所以A项错
误;核反应过程中质量亏损,释放能量,亏损的质量转变为能量,仍然满足能量守恒定律,B项错误;由题意可知ΔE=(2.0141 u×2-3.0160 u-1.0087 u)×931 MeV/u≈3.3 MeV,根据核反应中系统的能量守恒有EkHe+Ekn=2E0+ΔE,根据核反应中系统的动量守恒有
pHe-pn=0,由Ek=D两项正确。
【答案】CD
,可知=,解得EkHe=·(2E0+ΔE)≈1 MeV,Ekn=(2E0+ΔE)≈3 MeV,所以C、
题组1 光电效应 波粒二象性
1.(2017·常州模拟)1927年戴维孙和汤姆孙分别完成了电子衍射实验,该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一。如图所示的是该实验装置的简化图,下列说法错误的是( )。 ．．
A.亮条纹是电子到达概率大的地方
B.该实验说明物质波理论是正确的 C.该实验再次说明光子具有波动性 D.该实验说明实物粒子具有波动性
【解析】亮条纹是电子到达概率大的地方,该实验说明物质波理论是正确的,说明实物粒子具有波动性,但该实验不能说明光子具有波动性,C项错误,A、B、D三项正确。
【答案】C
2.(2017·湖北一模)下列现象能够证明光具有波粒二象性的一组的是( )。
A.光电效应和康普顿效应 B.光的衍射和光的色散 C.光的折射和透镜成像 D.光的干涉和康普顿效应
【解析】光的干涉、光的衍射现象证明了光的波动性,光电效应和康普顿效应证明了光的粒子性。 【答案】D
3.(2017·上饶月考)(多选)对光的认识,下列说法正确的是( )。
A.个别光子的行为表现出粒子性 B.大量光子的行为表现出粒子性
C.光的波动性是光子本身的一种属性,不是光子之间的相互作用引起的
D.光表现出波动性时,就不具有粒子性了,光表现出粒子性时,就不再具有波动性了
【解析】光是一种概率波,少量光子的行为易显示出粒子性,而大量光子的行为往往显示出波动性,A项正确,B项错误;光的波动性不是由光子之间的相互作用引起的,而是光的一种属性,C项正确;粒子性和波动性是光同时具备的两种属性,D项错误。
【答案】AC
4.(2017·新疆测验)(多选)光伏发电是利用光电效应原理来工作的。目前,人类提高光伏发电效率的途径主要有两个方面:一是改变光源体发光谱带的频率,从而改变产生光电效应的光谱的宽度;二是改变被照射金属材料的成分,从而改变其逸出功。则提高光伏发电效率的途径正确的是( )。
A.增大光源体发光谱带的频率 B.减小光源体发光谱带的频率 C.增大金属材料的逸出功 D.减小金属材料的逸出功
【解析】根据爱因斯坦的光电效应方程hν=W0+m,最大初动能只随入射光频率的增大而增大,随入射光频率的
减小而减小,所以B项错误,A项正确;减小金属的逸出功,也能增大最大初动能,所以C项错误,D项正确。
【答案】AD
5.(2017·宜昌一调)用如图所示的光电管研究光电效应的实验中,用某种频率的单色光a照射光电管阴极K,电流计偏转。而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时,电流计
的指针不发生偏转,那么( )。
的指针发生
A.a光的波长一定大于b光的波长 B.增加b光的强度可能使电流计
的指针发生偏转
的电流是由d到e
C.用a光照射光电管阴极K时通过电流计D.只增加a光的强度可使通过电流计
的电流增大
【解析】用一定频率的单色光a照射光电管时,电流计指针会发生偏转,用单色光b照射时,电流计指针不偏转,知νa>νc>νb,a光的波长小于b光的波长,A项错误;发生光电效应的条件是ν>νc,增加b光的强度不能使电流计方向是由e流向d,C项错误;增加a光的强度可使通过电流计
【答案】D
的电流增大,D项正确。
的指针发生偏
的电流
转,B项错误;发生光电效应时,电子从光电管左端运动到右端,而电流的方向与电子定向移动的方向相反,所以流过电流计
6.(2017·衡水模拟)(多选)如图所示为研究光电效应的实验装置,闭合开关,滑片P处于滑动变阻器中央位置,当一束单色光照到此装置的金属表面K时,电流表有示数,下列说法正确的是( )。
A.若仅增大该单色光入射的强度,则光电子的最大初动能增大,电流表示数也增大 B.无论是增大入射光的频率还是增加入射光的强度,金属的逸出功都不变 C.保持频率不变,当光强减弱时,发射光电子的时间将明显增加 D.若滑动变阻器滑片左移,则电压表示数减小,电流表示数增大
【解析】若仅增大该单色光入射的强度,由于每个光子的能量不变,因此光电子的最大初动能不变,但单位时间内射出的光电子数增多,因此光电流增大,故A项错误;逸出功由金属材料自身决定,与是否有光照无关,故B项正确;发生光电效应不需要时间积累,只要入射光的频率大于极限频率即可,故C项错误;若滑动变阻器滑片左移,则电压表所分配的电压减小,又电压是反向电压,因此电压减小时,光电子更容易到达A极形成电流,电流表示数反而增大,故D项正确。
【答案】BD
题组2 原子结构 氢原子光谱
1.(2017·山西模拟)关于原子结构,下列说法正确的是( )。
A.玻尔原子模型能很好地解释氢原子光谱的实验规律 B.卢瑟福核式结构模型可以很好地解释原子的稳定性 C.卢瑟福的α粒子散射实验表明原子内部存在带负电的电子
D.卢瑟福的α粒子散射实验肯定了汤姆孙关于原子结构的“西瓜模型”
【解析】玻尔提出的原子模型能很好地解释氢原子光谱的实验规律;卢瑟福核式结构模型不能解释原子的稳定性;卢瑟福的α粒子散射实验表明原子具有核式结构,否定了汤姆孙关于原子结构的“西瓜模型”,故A项正确,B、C、D三项错误。
【答案】A
2.(2016·济南期末)卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析,提出了原子内部存在( )。
A.电子 B.中子 C.质子 D.原子核
【解析】卢瑟福在α粒子散射实验中观察到绝大多数α粒子穿过金箔后几乎不改变运动方向,只有极少数的α粒子发生了大角度的偏转,说明在原子的中央存在一个体积很小的带正电的物质,将其称为原子核。故D项正确。
【答案】D
3.(2017·重庆月考)氢光谱在可见光的区域内有4条谱线,按照在真空中波长由长到短的顺序,这4条谱线分别是Hα,Hβ,Hγ和Hδ,它们都是氢原子的电子从能级数大于2的可能轨道上跃迁到能级数为2的轨道时所发出的光,下列判断错误的是( )。 ．．
A.电子处于激发态时,Hα所对应的轨道能级数大 B.Hγ的光子能量大于Hβ的光子能量
C.对于同一种玻璃,4种光的折射率以Hα为最小
D.对同一种金属,若Hα能使它发生光电效应,则Hβ,Hγ,Hδ都可以使它发生光电效应 【解析】由E=h最小,A项错误。
【答案】A
,知波长长,光子能量小,故Hα光子能量最小,Hδ光子能量最大,再由h=En-E2,得Hα对应的轨道量子数