第十四章动量守恒定律波粒二象性原子结构与原子核1.(12分)(1)关于光的波粒二象性,下列理解正确的是CDE。(6分)A.当光子静止时有粒子性,光子传播时有波动性B.光是一种宏观粒子,但它按波的方式传播C.光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可以用波动规律来描述D.大量光子出现的时候表现出波动性,个别光子出现的时候表现出粒子性E.不仅光具有波粒二象性,微观粒子也具有波粒二象性(2)如图所示,在光滑水平面上放置质量为M的木块,一质量为m、速度为v0的子弹水平射入木块且未穿出。求:①子弹和木块的共同速度;(3分)②子弹与木块摩擦产生的热量Q。(3分)【解析】(1)光子是运动的,光既具有波动性又有粒子性,少量光子的行为表现为粒子性,大量光子的行为表现为波动性,A项错误,D项正确;光不是宏观意义上的粒子,光在传播时有时可看成粒子,有时可看成波,B项错误;光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可以用波动规律来描述,C项正确;19世纪末和20世纪初,物理研究深入到微观世界,发现了电子、质子和中子等微观粒子,而且发现它们不仅具有粒子性同时还具有波动性,E项正确。(2)①根据动量守恒定律知mv0=(M+m)v解得v=②根据能量守恒,产生的热量为Q=(M+m)v2解得Q=2.(12分)(1)在光电效应实验中,某金属的截止频率相应的波长为λ0,该金属的逸出功为;若用波长为λ(λ<λ0)的单色光做该实验,则其遏止电压为。已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c和h。(6分)(2)如图所示,一弧形轨道与足够长水平轨道平滑连接,水平轨道上静止一小球B。从弧形轨道上距离水平轨道h高处由静止释放另一小球A,A球沿轨道下滑后与B球发生弹性正碰,碰后A球被弹回,A球重新下滑到水平轨道后,与B球间的距离保持不变。所有接触面均光滑,求碰撞结束时A球的速度大小。(6分)【解析】(1)由光电效应方程知,光电子的最大初动能Ek=hν-W0,其中金属的逸出功W0=hν0,又由c=λν知W0=kck,c。(2)A球沿曲面下滑过程中,机械能守恒mAgh=AA与B碰撞过程,动量守恒、机械能守恒mAv0=-mAvA+mBvBAAB由题意知vA=vB解得vA=3.(12分)(1)用频率为ν的光照射光电管阴极时,产生的光电流随阳极与阴极间所加电压的变化规律如图所示,Uc为遏止电压,已知电子电荷量为e,普朗克常量为h,光电子的最大初动能Ekm=eUc;该光电管发生光电效应的极限频率ν0=ν-。(6分)(2)如图甲,光滑水平面上有A、B两物体,已知A的质量为2kg,A以一定的初速度向右运动,与B发生正碰后黏合在一起向右运动,它们的位移—时间图象如图乙,求:①物体B的质量;(3分)②A、B碰撞过程中损失的机械能。(3分)【解析】(1)根据动能定理Ekm=eUc,由光电效应方程有Ekm=hν-W0,其中W0=hν0,解得ν0=ν-。(2)①由题图乙知,碰前vA=4m/s,vB=0碰后两者速度v=1m/s由动量守恒得mAvA=(mA+mB)v解得mB=6kg②损失的机械能ΔE=A(mA+mB)v2=12J4.(12分)(1)下列说法中正确的是BDE。(6分)A.卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子核有复杂的结构BTh衰变成Pb要经过6次α衰变和4次β衰变C.β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的D.升高放射性物质的温度,不可缩短其半衰期E.对于某种金属,超过极限频率的入射光频率越高,所产生的光电子的最大初动能就越大(2)如图所示,一质量为2m的小球A用长为L=0.5m的轻绳与悬点O相连,O点离地面的高为L,在O点正下方的光滑地面上放置一质量为m的小球B,将A球放置在与O点等高的位置,且将绳拉直,A、B、O在同一个竖直平面内,现将小球A由静止释放,求A、B球碰撞后,B球可能获得的最大速度。(6分)【解析】(1)卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子具有核式结构,但并不能说明原子核有复杂的结构,A项错误;据α衰变、β衰变的实质可知e,得n=6,m=4,B项正确;β衰变中的β射线是由原子核中的中子转变形成的,C项错误;放射性物质的半衰期只由其本身决定,与外界环境无关,D项正确;据光电效应方程Ek=hν-W0得入射光频率ν越高,所产生的光电子的最大初动能Ek就越大,E项正确。(2)A球下落过程中,由机械能守恒有2mgL=当两球发生弹性碰撞后,B球获得的速度最大2mv0=2mv1+mv2解得v2=5.(12分)(1)如图为氢原子的能级示意图,锌的逸出功是3.34eV,那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的...
