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專題十四、原子物理
第一部分 織網(wǎng)點(diǎn)睛，綱舉目張
一、光電效應(yīng)
1．建構(gòu)知識體系

2．掌握兩個重要關(guān)系
(1)遏止電壓Uc與入射光頻率ν、逸出功W0間的關(guān)系：Uc＝ν－。
(2)截止頻率νc與逸出功W0的關(guān)系：hνc＝W0，據(jù)此求出截止頻率νc。
二、玻爾理論
1．建構(gòu)知識體系

2．掌握解題思路
(1)按照玻爾的氫原子模型，電子在各軌道上穩(wěn)定運(yùn)動時，有＝m，可得mv2＝，可知，氫原子的核外電子向靠近原子核的軌道躍遷時，電子動能增大，庫侖力增大，庫侖力做正功，系統(tǒng)電勢能減少，原子能量減少。
(2)一群處于較高能級n的氫原子向低能級躍遷時，釋放出的譜線條數(shù)為C，而一個處于較高能級n的氫原子向低能級躍遷時，釋放出的光譜線條數(shù)最多為n－1。氫原子在能級之間發(fā)生躍遷時，吸收或放出的光子頻率是某些特定值，但使處于某能級的氫原子發(fā)生電離，吸收的能量或光子的頻率可以是高于某一特定值的任意值。
三、原子核及其衰變
1．建構(gòu)知識體系

2．辨析兩類問題
(1)α粒子、β粒子、γ射線粒子分別為He、e、光子，它們的組成不同，特性不同，在電場、磁場中的偏轉(zhuǎn)規(guī)律也不同。
(2)α衰變和β衰變次數(shù)的確定方法：由于β衰變不改變質(zhì)量數(shù)，故可以先由質(zhì)量數(shù)改變確定α衰變的次數(shù)，再根據(jù)電荷數(shù)守恒確定β衰變的次數(shù)。
3．規(guī)避三個易錯點(diǎn)
(1)半衰期是反映衰變快慢的物理量，其長短由核內(nèi)自身的因素決定，與原子所處的物理狀態(tài)或化學(xué)狀態(tài)無關(guān)。
(2)半衰期是一個對放射性元素的大量原子核而言的統(tǒng)計概念，對個別原子核來說沒有什么意義。
(3)注意區(qū)分兩個質(zhì)量，已發(fā)生衰變的質(zhì)量為，未發(fā)生衰變的質(zhì)量為。
四、愛因斯坦質(zhì)能方程　核能
1．建構(gòu)知識體系

2．掌握兩種技能
(1)核反應(yīng)方程的書寫
核反應(yīng)方程遵循的兩個基本規(guī)律：質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒。
(2)核能的計算
①愛因斯坦質(zhì)能方程：物體的能量和質(zhì)量之間存在著密切的聯(lián)系，它們的關(guān)系是E＝mc2，這就是愛因斯坦的質(zhì)能方程。另一個表達(dá)形式是ΔE＝Δmc2。
②應(yīng)用公式ΔE＝Δmc2時應(yīng)選用國際單位，即ΔE的單位為焦耳，Δm的單位為千克，c的單位為米/秒。
③1 u相當(dāng)于931.5 MeV，其中u為原子質(zhì)量單位：1 u＝1.660 566×10－27 kg,1 MeV＝106 eV,1 eV＝1.6×10－19 J。

第二部分 實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練，高考真題演練
1．（2022重慶高考）如圖為氫原子的能級示意圖。已知藍(lán)光光子的能量范圍為，紫光光子的能量范圍為。若使處于基態(tài)的氫原子被激發(fā)后，可輻射藍(lán)光，不輻射紫光，則激發(fā)氫原子的光子能量為（ ）

A． B． C． D．
【參考答案】C
【名師解析】由題意可知，處于基態(tài)的氫原子被激發(fā)后，可輻射藍(lán)光，不輻射紫光，則由藍(lán)光光子能量范圍可知?dú)湓訌膎=4能級向低能級（n=2）躍遷可以輻射藍(lán)光，則需要激發(fā)氫原子到n=4能級，所以激發(fā)氫原子的光子能量為△E=E4-E1=(-0.85eV)- (-13.6eV)= 12.75eV，選項C正確。
2. （2022山東物理）碘125衰變時產(chǎn)生射線，醫(yī)學(xué)上利用此特性可治療某些疾病。碘125的半衰期為60天，若將一定質(zhì)量的碘125植入患者病灶組織，經(jīng)過180天剩余碘125的質(zhì)量為剛植入時的（　?。?br /> A. B. C. D.
【參考答案】B
【命題意圖】本題考查半衰期及其相關(guān)計算。
【名師解析】
碘125的半衰期為60天，根據(jù)半衰期的定義，經(jīng)過一個半衰期，剩余，經(jīng)過180天即3個半衰期，剩余碘125的質(zhì)量為剛植入時的××=，選項B正確。
【一題多解】設(shè)剛植入時碘的質(zhì)量為，經(jīng)過180天后的質(zhì)量為m，根據(jù)

代入數(shù)據(jù)解得

故選B。

3．（2022高考北京卷）氫原子從某激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，則該氫原子（ ）
A．放出光子，能量增加 B．放出光子，能量減少
C．吸收光子，能量增加 D．吸收光子，能量減少
【參考答案】B
【命題意圖】此題考查能級、躍遷及其相關(guān)知識點(diǎn)。
【名師解析】氫原子從某激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，則該氫原子放出光子，能量減少，選項B正確。
4. （2022高考湖北物理）上世紀(jì)四十年代初，我國科學(xué)家王淦昌先生首先提出證明中微子存在實(shí)驗(yàn)方案：如果靜止原子核俘獲核外K層電子e，可生成一個新原子核X，并放出中微子νe，即 。根據(jù)核反應(yīng)后原子核X的動能和動量，可以間接測量中微子的能量和動量，進(jìn)而確定中微子的存在。下列說法正確的是（　?。?br /> A. 原子核X是
B. 核反應(yīng)前后的總質(zhì)子數(shù)不變
C. 核反應(yīng)前后總質(zhì)量數(shù)不同
D. 中微子的電荷量與電子的相同
【參考答案】A
【命題意圖】本題考查核反應(yīng)及其相關(guān)知識點(diǎn)。
【解題思路】根據(jù)核反應(yīng)遵循的規(guī)律，核反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒，X原子核的電荷數(shù)為3，質(zhì)量數(shù)為7，所以原子核X是Li，選項A正確BCD錯誤。
5. （2022高考上海）某元素可以表示為X，則下列可能為該元素同位素的是（ ）
A、X B、X C、X D、X
【參考答案】.C 【命題意圖】考查對原子核同位素的理解。
【名師解析】根據(jù)原子核同位素的意義可知，同位素是位于元素周期表中同一位置的元素，原子序數(shù)相同，電荷數(shù)相同，質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同，即左下角的數(shù)字必須相同，而左上角的數(shù)字不同，所以選項C正確。
【教材再現(xiàn)】原子核符號。

6．（2022新高考海南卷）下列屬于衰變的是（ ）
A． B．
C． D．
【參考答案】C
【名師解析】根據(jù)衰變的定義可知選項C屬于衰變。
7. （2022高考上海）某原子核發(fā)生核反應(yīng)放出一個正電子，則新原子核中多了一個（ ）
A。質(zhì)子 B。中子 C、電子 D。核子
【參考答案】B
【命題意圖】本題考查原子核反應(yīng)+守恒思想
【名師解析】根據(jù)原子核反應(yīng)過程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可知質(zhì)量數(shù)等于中子數(shù)+質(zhì)子數(shù)，核反應(yīng)時放出一個正電子，電荷數(shù)減1，質(zhì)量數(shù)不變，則新原子核中多了一個中子，選項B正確。
【教材再現(xiàn)】由于原子核內(nèi)沒有電子，β衰變的實(shí)質(zhì)是

同樣，核反應(yīng)放出的正電子，是原子核內(nèi)的質(zhì)子轉(zhuǎn)化為一個中子和一個正電子，其轉(zhuǎn)化方程為

這種轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的正電子發(fā)射到核外。與此同時，新核少了一個質(zhì)子，卻增加了一個中子。所以新核的質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)減少1.

8．（2022新高考海南卷）一群處于激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷向外輻射出不同頻率的光子，則（ ）
A．需要向外吸收能量
B．共能放出6種不同頻率的光子
C．向躍遷發(fā)出的光子頻率最大
D．向躍遷發(fā)出的光子頻率最大
【參考答案】BD
【名師解析】處于激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷向外輻射出不同頻率的光子，向外輻射能量，A錯誤；共能放出3+2+1=6種不同頻率的光子，B正確；向躍遷發(fā)出的光子能量最小，頻率最低，C錯誤；向躍遷發(fā)出的光子能量最大，頻率最大，D正確。
9. （2022新高考江蘇卷）上海光源通過電子-光子散射使光子能量增加，光子能量增加后（　?。?br /> A. 頻率減小 B. 波長減小
C. 動量減小 D. 速度減小
【參考答案】B
【命題意圖】本題考查光子能量、動量及其相關(guān)知識點(diǎn)。
【解題思路】
根據(jù)光子能量公式E=hν，可知光子的能量增加后，光子的頻率ν增加，A錯誤；根據(jù)波長與頻率成反比，，可知光子波長減小，選項A錯誤，B正確；根據(jù)光子動量公式，，可知光子的動量p增加，選項C錯誤；根據(jù)愛因斯坦狹義相對論的假設(shè)，真空中光速不變，選項D錯誤。
10．（2022高考北京卷）2021年5月，中國科學(xué)院全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（）取得新突破，成功實(shí)現(xiàn)了可重復(fù)的1.2億攝氏度101秒和1.6億攝氏度20秒等離子體運(yùn)行，創(chuàng)造托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置運(yùn)行新的世界紀(jì)錄，向核聚變能源應(yīng)用邁出重要一步。
等離子體狀態(tài)不同于固體、液體和氣體的狀態(tài)，被認(rèn)為是物質(zhì)的第四態(tài)。當(dāng)物質(zhì)處于氣態(tài)時，如果溫度進(jìn)一步升高，幾乎全部分子或原子由于激烈的相互碰撞而離解為電子和正離子，此時物質(zhì)稱為等離子體。在自然界里，火焰、閃電、極光中都會形成等離子體，太陽和所有恒星都是等離子體。下列說法不正確的是（ ）
A．核聚變釋放的能量源于等離子體中離子的動能
B．可以用磁場來約束等離子體
C．盡管等離子體整體是電中性的，但它是電的良導(dǎo)體
D．提高托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置運(yùn)行溫度有利于克服等離子體中正離子間的庫侖斥力
【參考答案】A
【命題意圖】此題考查及其相關(guān)知識點(diǎn)。
【名師解析】核聚變釋放的能量源于核反應(yīng)釋放的核能，不是等離子體中離子的動能，選項A不正確。
11. （2022高考上海） “玉兔號”月球車的電池中具有同位素“钚”。請補(bǔ)充鈣元素原子核發(fā)生的核反應(yīng)方程式：Pu →U+ ；該反應(yīng)屬于 反應(yīng)。（選填：“裂變”或“衰變”）
【參考答案】 He 衰變
【命題意圖】本題考查 核反應(yīng)方程+衰變
【名師解析】根據(jù)原子核反應(yīng)方程遵循的質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可知同位素“钚”原子核發(fā)生的核反應(yīng)式是：Pu →U+He。由于該核反應(yīng)放出了He，即α粒子，所以屬于α衰變反應(yīng)。
12. （2022高考遼寧物理） 2022年1月，中國錦屏深地實(shí)驗(yàn)室發(fā)表了首個核天體物理研究實(shí)驗(yàn)成果。表明我國核天體物理研究已經(jīng)躋身國際先進(jìn)行列。實(shí)驗(yàn)中所用核反應(yīng)方程為，己知、、的質(zhì)量分別為，真空中的光速為c，該反應(yīng)中釋放的能量為E。下列說法正確的是（　?。?br /> A. X為氘核
B. X為氚核
C.
D.
【參考答案】B
【命題意圖】本題考查核反應(yīng)/核能及其相關(guān)知識點(diǎn).
【名師解析】
根據(jù)核反應(yīng)遵循的質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，X的質(zhì)量數(shù)為3，電荷數(shù)為1，為氚核，選項A錯誤，B正確；因該反應(yīng)為人工轉(zhuǎn)變，反應(yīng)前兩種粒子都有動能（總動能設(shè)為Ek1），反應(yīng)后的生成物也有動能Ek2，根據(jù)質(zhì)能方程可知，由于質(zhì)量虧損反應(yīng)放出的能量為,則反應(yīng)釋放的能量為,選項CD錯誤。
13. （2022高考上海） “玉兔號”月球車的電池中具有同位素“钚”。請補(bǔ)充鈣元素原子核發(fā)生的核反應(yīng)方程式：Pu →U+ ；該反應(yīng)屬于 反應(yīng)。（選填：“裂變”或“衰變”）
【參考答案】 He 衰變
【命題意圖】本題考查 核反應(yīng)方程+衰變
【名師解析】根據(jù)原子核反應(yīng)方程遵循的質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可知同位素“钚”原子核發(fā)生的核反應(yīng)式是：Pu →U+He。由于該核反應(yīng)放出了He，即α粒子，所以屬于α衰變反應(yīng)。
14. （2022高考河北）如圖是密立根于1916年發(fā)表的納金屬光電效應(yīng)的遏止電壓與入射光頻率的實(shí)驗(yàn)曲線，該實(shí)驗(yàn)直接證明了愛因斯坦光電效應(yīng)方程，并且第一次利用光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測定了普朗克常量h。由圖像可知（　　）


A. 鈉的逸出功為
B. 鈉的截止頻率為
C. 圖中直線的斜率為普朗克常量h
D. 遏止電壓與入射光頻率成正比
【參考答案】A
【命題意圖】本題考查光電效應(yīng)、對遏止電壓與入射光頻率的實(shí)驗(yàn)曲線的理解及其相關(guān)知識點(diǎn)。
【名師解析】
根據(jù)遏止電壓與最大初動能的關(guān)系有
根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程有
當(dāng)結(jié)合圖像可知，當(dāng)為0時，解得，選項A正確；
鈉的截止頻率為，根據(jù)圖像可知，截止頻率小于，選項B錯誤；
結(jié)合遏止電壓與光電效應(yīng)方程可解得，對比遏止電壓與入射光頻率的實(shí)驗(yàn)曲線可知，圖中直線的斜率表示，選項C錯誤；根據(jù)遏止電壓與入射光的頻率關(guān)系式可知，遏止電壓與入射光頻率成線性關(guān)系，不是成正比，選項D錯誤。
15．（2022·全國理綜甲卷·17）兩種放射性元素的半衰期分別為和，在時刻這兩種元素的原子核總數(shù)為N，在時刻，尚未衰變的原子核總數(shù)為，則在時刻，尚未衰變的原子核總數(shù)為（ ）
A． B． C． D．
【參考答案】C
【命題意圖】本題考查對半衰期的理解與計算。
【解題思路】N=N1+N2，在t=2t0時刻，一種經(jīng)過了2個半衰期，N1剩下N1/4，另一種經(jīng)過了1個半衰期，N2剩下N2/2，則有N1/4+N2/2=N/3，解得：N1=2N/3，N2=N/3。在t=4t0時刻，一種經(jīng)過了4個半衰期，N1剩下N1/16，另一種經(jīng)過了2個半衰期，N2剩下N2/4，尚未衰變的已知總數(shù)為N1/16+ N2/4=N/8.,選項C正確。
16．（2022·高考廣東物理）目前科學(xué)家已經(jīng)能夠制備出能量量子數(shù)n較大的氫原子。氫原子第n能級的能量為，其中。圖4是按能量排列的電磁波譜，要使的氫原子吸收一個光子后，恰好失去一個電子變成氫離子，被吸收的光子是（ ）

A．紅外線波段的光子 B．可見光波段的光子
C．紫外線波段的光子 D．X射線波段的光子
【參考答案】A
【命題意圖】本題考查能級，電磁波譜，氫原子電離及其相關(guān)知識點(diǎn)。
【解題思路】
n=20的氫原子能量為E20=E1/202=-0.034eV，該氫原子其電離能為0.034eV。吸收一個光子，恰好失去一個電子變成氫離子，由圖4所示按能量排列的電磁波譜可知，被吸收的光子是紅外線波段的光子，A項正確。
17. （2022·全國理綜乙卷·17）一點(diǎn)光源以113W的功率向周圍所有方向均勻地輻射波長約為6 × 10 - 7m的光，在離點(diǎn)光源距離為R處每秒垂直通過每平方米的光子數(shù)為3 × 1014個。普朗克常量為h = 6.63 × 10 - 34J×s。R約為（ ）
A. 1 × 102m B. 3 × 102m C. 6 × 102m D. 9 × 102m
【參考答案】B
【名師解析】由E = hν和c = λν
可得一個光子的能量為E = hc/λ
光源每秒發(fā)出的光子的個數(shù)為
P為光源的功率，光子以球面波的形式傳播，那么以光源為原點(diǎn)的球面上的光子數(shù)相同，此時距光源的距離為R處，每秒垂直通過每平方米的光子數(shù)為3 × 1014個，那么此處的球面的表面積為S = 4πR2
則
聯(lián)立以上各式解得R ≈ 3 × 102m，選項B正確。
18. （2022年1月浙江選考）2021年12月15日秦山核電站迎來了安全發(fā)電30周年，核電站累計發(fā)電約6.9×1011kW·h，相當(dāng)于減排二氧化碳六億多噸。為了提高能源利用率，核電站還將利用冷卻水給周圍居民供熱。下列說法正確的是（　?。?br />
A. 秦山核電站利用的是核聚變釋放的能量
B. 秦山核電站發(fā)電使原子核虧損的質(zhì)量約為27.6kg
C. 核電站反應(yīng)堆中需要用鎘棒控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度
D. 反應(yīng)堆中存在的核反應(yīng)
【參考答案】CD
【名師解析】．秦山核電站利用的是重核裂變變釋放的能量，故A錯誤；原子核虧損的質(zhì)量全部轉(zhuǎn)化為電能時，約為，核電站實(shí)際發(fā)電還要考慮到核能的轉(zhuǎn)化率和利用率，則原子核虧損的質(zhì)量大于27.6kg，故B錯誤；核電站反應(yīng)堆中需要用鎘棒能吸收中子的特性，通過中子的數(shù)量控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度，故C正確；反應(yīng)堆利用鈾235的裂變，生成多個中核和中子，且產(chǎn)物有隨機(jī)的兩分裂、三分裂，即存在的核反應(yīng)，故D正確。

19．（2022年6月浙江選考）秦山核電站生產(chǎn)的核反應(yīng)方程為，其產(chǎn)物的衰變方程為。下列說法正確的是，
A．X是 B．可以用作示蹤原子
C．來自原子核外 D．經(jīng)過一個半衰期，10個將剩下5個
【參考答案】AB
【命題意圖】本題考查核反應(yīng)、β衰變和對半衰期的理解。
【解題思路】
根據(jù)核反應(yīng)遵循的質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可知X為質(zhì)子 ，A正確；由于具有放射性，且C是構(gòu)成生物體的主要元素之一，所以可以用作示蹤原子，B正確；衰變放出的電子來自原子核，C錯誤；由于半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計規(guī)律，對少量原子核不適用，所以經(jīng)過一個半衰期，10個不一定剩下5個，D錯誤。

20．（2022年6月浙江選考）圖為氫原子的能級圖。大量氫原子處于n=3的激發(fā)態(tài)，在向低能級躍遷時放出光子，用這些光子照射逸出功為2.29eV的金屬鈉。下列說法正確的是
A．逸出光電子的最大初動能為10.80eV
B．n=3躍遷到n=1放出的光電子動量最大
C．有3種頻率的光子能使金屬鈉產(chǎn)生光電效應(yīng)
D．用0.85eV的光子照射，氫原子躍遷到n=4激發(fā)態(tài)
第7題圖

【參考答案】B
【命題意圖】本題考查能級，波爾理論及其相關(guān)知識點(diǎn)。
【解題思路】氫原子處于n=3的激發(fā)態(tài)，躍遷到基態(tài)，輻射出的光子能量最大，最大為E=（-1.51eV）-（-13.6eV）=12.09eV，照射逸出功為2.29eV的金屬鈉，由愛因斯坦光電效應(yīng)方程，逸出光電子的最大初動能為Ek=E-W=12.09eV -2.29eV =9.80eV，A錯誤；n=3躍遷到n=1放出的光電子能量E最大，由E=pc，可知動量p最大，B正確；只有處于n=3的激發(fā)態(tài)氫原子躍遷到基態(tài)，處于n=2的激發(fā)態(tài)氫原子躍遷到基態(tài)，輻射的光子能量大于金屬鈉逸出功2.29eV，即2種頻率的光子能使金屬鈉產(chǎn)生光電效應(yīng)，C錯誤；用0.85eV的光子照射處于n=3是氫原子，不能躍遷到n=4激發(fā)態(tài)，D錯誤。
21. （2022年1月浙江選考）如圖為研究光電效應(yīng)的裝置示意圖，該裝置可用于分析光子的信息。在xOy平面（紙面）內(nèi)，垂直紙面的金屬薄板M、N與y軸平行放置，板N中間有一小孔O。有一由x軸、y軸和以O(shè)為圓心、圓心角為90°的半徑不同的兩條圓弧所圍的區(qū)域Ⅰ，整個區(qū)域Ⅰ內(nèi)存在大小可調(diào)、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)電場和磁感應(yīng)強(qiáng)度大小恒為B1、磁感線與圓弧平行且逆時針方向的磁場。區(qū)域Ⅰ右側(cè)還有一左邊界與y軸平行且相距為l、下邊界與x軸重合的勻強(qiáng)磁場區(qū)域Ⅱ，其寬度為a，長度足夠長，其中的磁場方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可調(diào)。光電子從板M逸出后經(jīng)極板間電壓U加速（板間電場視為勻強(qiáng)電場），調(diào)節(jié)區(qū)域Ⅰ的電場強(qiáng)度和區(qū)域Ⅱ的磁感應(yīng)強(qiáng)度，使電子恰好打在坐標(biāo)為（a+2l，0）的點(diǎn)上，被置于該處的探測器接收。已知電子質(zhì)量為m、電荷量為e，板M的逸出功為W0，普朗克常量為h。忽略電子的重力及電子間的作用力。當(dāng)頻率為ν的光照射板M時有光電子逸出，
（1）求逸出光電子的最大初動能Ekm，并求光電子從O點(diǎn)射入?yún)^(qū)域Ⅰ時的速度v0的大小范圍；
（2）若區(qū)域Ⅰ的電場強(qiáng)度大小，區(qū)域Ⅱ的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，求被探測到的電子剛從板M逸出時速度vM的大小及與x軸的夾角；
（3）為了使從O點(diǎn)以各種大小和方向的速度射向區(qū)域Ⅰ的電子都能被探測到，需要調(diào)節(jié)區(qū)域Ⅰ的電場強(qiáng)度E和區(qū)域Ⅱ的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2，求E的最大值和B2的最大值。


【參考答案】（1）；；
（2）；；
（3）；
必備知識：帶電粒子在洛倫茲力作用下的圓周運(yùn)動
關(guān)鍵能力：推理、論證及空間思維能力
【難點(diǎn)分析】：（2）中要用到平行于板間的分速度不變建立聯(lián)系，從而求出電子從板離開時與軸的夾角，這對考生邏輯推理的能力要求高，是考生在考試的有限時間內(nèi)不易想到的。
（3）中對于磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值的求解中其難點(diǎn)是怎樣確定中的最大值，同樣抓?。?）中的平行于板的分速度最大，即光電子打出時的動能最大，且速度方向剛好與板平行。這是思維中的難點(diǎn)，對考生的推理、論證能力要求高。
【名師解析】（1）光電效應(yīng)方程，逸出光電子的最大初動能

；

（2）速度選擇器




如圖所示，幾何關(guān)系





（3）由上述表達(dá)式可得

由

可得



22. （2021重慶高考）放射性元素I會衰變?yōu)榉€(wěn)定的Te，半衰期約為13h，可以用于檢測人體的甲狀腺對碘的吸收。若某時刻I與Te的原子數(shù)量之比為4??1，則通過26h后I與Te的質(zhì)量之比
A。1??2 B. 1??4 C. 1??8 D 1??16
【參考答案】B
【名師解析】根據(jù)題述，I與Te原子數(shù)量之比為4??1，則通過26h（兩個半衰期）后，4份I衰變剩余1份，生成了3份Te原子，剩余I與Te原子數(shù)量之比為1??4，因?yàn)镮與Te原子質(zhì)量相同，所以通過26h（兩個半衰期）后，I與Te原子的質(zhì)量之比為1??4，，選項B正確。

23．[多選](2020·全國卷Ⅲ)1934年，約里奧－居里夫婦用α粒子轟擊鋁箔，首次產(chǎn)生了人工放射性同位素X，反應(yīng)方程為He＋Al―→X＋n。X會衰變成原子核Y，衰變方程為X―→Y＋e。則(　　)
A．X的質(zhì)量數(shù)與Y的質(zhì)量數(shù)相等
B．X的電荷數(shù)比Y的電荷數(shù)少1
C．X的電荷數(shù)比Al的電荷數(shù)多2
D．X的質(zhì)量數(shù)與Al的質(zhì)量數(shù)相等
【參考答案】AC
【名師解析】　根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒，可知He＋Al―→X＋n方程中X的質(zhì)量數(shù)為30，電荷數(shù)為15，再根據(jù)X―→Y＋e方程可知Y的質(zhì)量數(shù)為30，電荷數(shù)為14，故X的質(zhì)量數(shù)與Y的質(zhì)量數(shù)相等，X的電荷數(shù)比Y的電荷數(shù)多1，X的電荷數(shù)比Al的電荷數(shù)多2，X的質(zhì)量數(shù)比Al的質(zhì)量數(shù)多3，選項A、C正確，B、D錯誤。
24．(2020·全國卷Ⅱ)氘核H可通過一系列聚變反應(yīng)釋放能量，其總效果可用反應(yīng)式6H―→2He＋2H＋2n＋43.15 MeV表示。海水中富含氘，已知1 kg海水中含有的氘核約為1.0×1022個，若全都發(fā)生聚變反應(yīng)，其釋放的能量與質(zhì)量為M的標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒時釋放的熱量相等；已知1 kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒釋放的熱量約為2.9×107 J，1 MeV＝1.6×10－13 J，則M約為(　　)
A．40 kg　　　　　　　　　 B．100 kg
C．400 kg D．1 000 kg
【參考答案】C
【名師解析】　
結(jié)合核反應(yīng)方程知，1 kg海水中的氘核全部發(fā)生聚變反應(yīng)放出的能量E＝×43.15×1.6×10－13 J≈1.15×1010 J，根據(jù)題意得M＝M0＝×1 kg≈400 kg，故A、B、D項錯誤，C項正確。
25．(2020·山東等級考)氚核H發(fā)生β衰變成為氦核He。假設(shè)含氚材料中H發(fā)生β衰變產(chǎn)生的電子可以全部定向移動，在3.2×104 s時間內(nèi)形成的平均電流為5.0×10－8A。已知電子電荷量為1.6×10－19 C，在這段時間內(nèi)發(fā)生β衰變的氚核H的個數(shù)為(　　)
A．5.0×1014 B．1.0×1016
C．2.0×1016 D．1.0×1018
【參考答案】B
【名師解析】
　由題意根據(jù)q＝It，ne＝q，聯(lián)立解得n＝1.0×1016，由H―→e＋He可知，一個氚核H發(fā)生一次β衰變產(chǎn)生一個電子，這段時間內(nèi)，發(fā)生β衰變的氚核H的個數(shù)為1.0×1016，選項B正確。

第三部分 思路歸納，內(nèi)化方法
1．光電效應(yīng)的“兩條線索”和“兩個對應(yīng)關(guān)系”
(1)兩條線索：

(2)兩個對應(yīng)關(guān)系：
―→―→―→
―→―→
2．用圖像表示光電效應(yīng)方程
(1)極限頻率：圖線與ν軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)ν0。
(2)逸出功：圖線與Ek軸交點(diǎn)的絕對值等于金屬的逸出功：W0＝|－E|＝E。
(3)普朗克常量：圖線的斜率k＝h。
3.　關(guān)于原子躍遷必須掌握的六個要點(diǎn)
(1)氫原子從低能級向高能級躍遷：吸收一定頻率的光子，當(dāng)光子的能量滿足hν＝E末－E初時，才能被某一個原子吸收，否則不吸收。
(2)氫原子從高能級向低能級躍遷：以光子的形式向外輻射能量，所輻射的光子能量恰等于發(fā)生躍遷時兩能級間的能量差。
(3)電離：當(dāng)光子能量大于等于原子所處能級的能量值的絕對值時，也可以被氫原子吸收，使氫原子電離，多余的能量作為電子的初動能。
(4)光譜線條數(shù)：一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時，可能輻射出的光譜線條數(shù)為N＝。
(5)氫原子還可吸收外來實(shí)物粒子的能量而被激發(fā)，由于實(shí)物粒子的動能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于兩能級差，均可使原子發(fā)生能級躍遷。
(6)躍遷時電子動能、原子電勢能與總能量變化：當(dāng)軌道半徑減小時，庫侖引力做正功，原子電勢能減小，電子動能增大，原子總能量減小，反之，軌道半徑增大時，原子電勢能增大，電子動能減小，原子總能量增大。
4. 解決核衰變與動量綜合問題的三點(diǎn)提醒
(1)原子核在釋放粒子的過程中系統(tǒng)動量守恒。
(2)由左手定則和粒子在磁場中軌跡的內(nèi)切或外切圓判斷釋放粒子的電性。
(3)根據(jù)洛倫茲力和牛頓第二定律以及動量守恒定律可知運(yùn)動半徑和粒子電荷量的關(guān)系?！　?br />
5. 書寫核反應(yīng)方程的步驟
(1)在寫核反應(yīng)方程時，應(yīng)先將已知原子核和已知粒子的符號填入核反應(yīng)方程的適當(dāng)位置。
(2)根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒計算出未知核(或未知粒子)的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)。
(3)根據(jù)求得的電荷數(shù)確定是哪種元素，并在核反應(yīng)方程中的適當(dāng)位置填上它們的符號。
(4)寫核反應(yīng)方程時，要熟記電子、中子、質(zhì)子、α粒子等基本粒子的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)?！　?br /> 6　核能的計算
(1)計算核能的步驟

(2)核能的計算
①若以kg為質(zhì)量虧損Δm的單位，則計算時應(yīng)用公式ΔE＝Δmc2，ΔE的單位為“J”。
②若以原子質(zhì)量單位“u”為質(zhì)量虧損單位，則ΔE＝Δm×931.5 MeV，ΔE的單位為“MeV”?！　?br /> 第四部分 最新模擬集萃，提升應(yīng)試能力
1. （2022年9月甘肅張掖一診）如圖是某金屬在光的照射下產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek與入射光頻率的關(guān)系圖像，由圖像可知（　?。?br />
A. 該金屬的逸出功等于E
B. 普朗克常量等于
C. 入射光的頻率為時，產(chǎn)生的電子的最大初動能為2E
D. 入射光的頻率為時，產(chǎn)生的電子的最大初動能為
【參考答案】AB
【名師解析】
根據(jù)光電效應(yīng)方程
結(jié)合圖像可知該金屬逸出功W=E，A 正確；
該圖像的斜率為普朗克常數(shù)，故，B正確；
由圖像可知，當(dāng)入射光的頻率為時，產(chǎn)生的電子的最大初動能為E，C錯誤；
當(dāng)入射光的頻率為時，小于極限頻率，不會產(chǎn)生光電效應(yīng)，D錯誤。
2. （2023云南昆明云南師大附中質(zhì)檢）現(xiàn)用某一頻率為光照射在陰極K上，陰極材料極限頻率為，如圖所示，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片的位置，當(dāng)電壓表示數(shù)為時，電流表G示數(shù)恰好為零。電子電荷量的大小為，普朗克常量為，下列說法正確的是（ ）

A. 若入射光頻率變?yōu)樵瓉淼?倍，則遏止電壓為
B. 若入射光頻率變?yōu)樵瓉淼?倍，則光電子的最大初動能為2
C. 保持滑動變阻器滑片位置不變，若入射光頻率變?yōu)樵瓉?倍，則電子到達(dá)A極的最大動能為
D. 入射光頻率為，若改變電路，加大小為的正向電壓，電子到達(dá)A極的最大動能為
【參考答案】ACD
【名師解析】
根據(jù)光電效應(yīng)方程可得

當(dāng)電壓表示數(shù)為時，電流表G示數(shù)恰好為零，根據(jù)動能定理可得

若入射光頻率變?yōu)樵瓉淼?倍，則有

設(shè)遏止電壓變?yōu)?，則有

聯(lián)立解得

故A正確；
若入射光頻率變?yōu)樵瓉淼?倍，則有

故B錯誤；
保持滑動變阻器滑片位置不變，若入射光頻率變?yōu)樵瓉淼?倍，則電子到達(dá)A極的最大動能為

故C正確；
入射光頻率為，若改變電路，加大小為的正向電壓，電子到達(dá)A極的最大動能為

故D正確。
故選ACD。
3.（2023陜西師大附中期初檢測） 鈷，銀白色鐵磁性金屬，元素符號Co，早期的中國就已知并用于陶器釉料；衰變的核反應(yīng)方程為，其半衰期為，、、的質(zhì)量分別為、、，下列說法正確的是（　?。?br /> A. 經(jīng)過的時間，10個核中有5個已經(jīng)發(fā)生了衰變
B. 射線的穿透本領(lǐng)比粒子弱
C. 該核反應(yīng)中釋放的能量為
D. 粒子是核外的電子電離形成的
【參考答案】C
【名師解析】
半衰期具有統(tǒng)計意義，對少數(shù)的原子核沒有意義，故經(jīng)過的時間，不能確定10個核中有5個發(fā)生了衰變，故A錯誤；根據(jù)三種射線的特點(diǎn)可知，射線的穿透本領(lǐng)比射線強(qiáng)，故B錯誤；根據(jù)質(zhì)能方程可知核反應(yīng)中釋放的能量為，故C正確；根據(jù)衰變的實(shí)質(zhì)可知，粒子是原子核內(nèi)的一個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子時產(chǎn)生的，故D錯誤。
4. （2023四川成都蓉城名校聯(lián)盟聯(lián)考） 2021年11月30日，上海市洋山海關(guān)透露，199.5 噸被放射性污染的樟子松板材被退運(yùn)出境。原因是在這批進(jìn)口板材中檢測出了人工核素銫137（），且其活度濃度超過了國家規(guī)定的免管濃度值。已知人工核素銫137的半衰期長達(dá)30年，衰變時會輻射γ射線。其衰變方程為→+X。下列說法正確的是（　?。?br />
A. 衰變方程中的X來自于銫（）內(nèi)中子向質(zhì)子的轉(zhuǎn)化
B. 通過高溫暴曬，可使板材中的銫（）盡快衰變殆盡
C. 該反應(yīng)產(chǎn)生的新核與銫（）的比結(jié)合能相等
D. 衰變時放出的X離子的穿透性比γ射線強(qiáng)
【參考答案】A
【名師解析】
根據(jù)核反應(yīng)中電荷數(shù)與質(zhì)量數(shù)守恒判斷，衰變方程中的X為電子，為衰變，離子即，是由原子核中的中子轉(zhuǎn)化成一個質(zhì)子和一個電子產(chǎn)生的，故A正確；
原子核的半衰期并不受外界因素（如溫度）的影響，故B錯誤；
衰變時放出核能，故衰變后的新核的比結(jié)合能比銫（）的比結(jié)合能大，故C錯誤；衰變時放射出的射線穿透性最強(qiáng)，故D錯誤。
5．（2023江西紅色十校第一次聯(lián)考）小華家里裝修，爸爸在網(wǎng)上購買了一條藍(lán)光LED燈帶（如圖所示），該燈帶的發(fā)光功率為10W。已知藍(lán)光光子的能量范圍為，則1s內(nèi)該燈帶發(fā)出的藍(lán)光光子數(shù)的數(shù)量級為（ ）

A． B． C． D．
【參考答案】C
【名師解析】根據(jù)，可得，C項正確。
6．（2022年9月河北示范性高中調(diào)研）1986年4月26日，烏克蘭切爾諾貝利核電廠的第44號反應(yīng)堆發(fā)生了爆炸。前蘇聯(lián)政府為了阻止核電站爆炸產(chǎn)生放射性核污染，建造起來的一個巨大的鋼筋混凝土建筑將核電站的第4號反應(yīng)堆徹底封住。由于從遠(yuǎn)處看這一建筑像一座巨大的墳?zāi)?，被稱為“切爾諾貝利核石棺”。這座“石棺”到2022年就會達(dá)到壽命極限，目前烏克蘭已經(jīng)完成核電站新防護(hù)罩建造工作，據(jù)烏克蘭政府表示，“新棺”的用期計劃達(dá)到100年。核事故中輻射防護(hù)的主要對象是碘－131，放射性碘進(jìn)入人體后對甲狀腺造成損害，短期引起甲狀腺功能減退，長期可引起癌變。碘的半衰期為8天，其衰變方程為，以下說法正確的是（ ）

A．通過加壓或者是降溫的方法，可以改變放射性物質(zhì)的半衰期
B．8個碘核8個經(jīng)過8天后還剩下4個
C．衰變發(fā)出的射線是波長很短的光子，電離能力很強(qiáng)
D．衰變過程中質(zhì)量數(shù)不變
【參考答案】．D
【名師解析】“新棺”雖然阻擋了一部分的放射性物質(zhì)，但不能完全阻擋住。A選項錯誤。
碘131的半衰期是8天，但是半衰期指的是大量原子，幾個原子沒有統(tǒng)計學(xué)意義，其衰變時間不確定，B錯誤。
射線的電離本領(lǐng)很弱，C選項錯誤。
衰變過程質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒，D正確。
7（2022年9月河北示范性高中調(diào)研）如圖所示，是一種典型的光電管示意圖，抽成真空的玻璃管內(nèi)部密閉有陰極和陽極，當(dāng)受到光照時，就會發(fā)生光電效應(yīng)，將其與靈敏電流計相連，關(guān)于此光電管以下說法正確的是（ ）

A．圖中A為陽極，B為陰極
B．當(dāng)光照射在A極，會從其表面溢出光子打在B極上
C．只提高照射光頻率時，會使得電路中光電流變大
D．只提高光照強(qiáng)度時，會使得電路中光電流變大
【參考答案】．D
【名師解析】該題考察光電效應(yīng)的基本知識。圖中A為陰極，B為陽極（對陰極），A選項錯誤；
光照射在A上會從其表面溢出光電子，而非光子，B選項錯誤；
提高可見光頻率并不會使得溢出的光電子數(shù)目增加，C選項錯誤；
提高光照強(qiáng)度可以增加單位時間溢出的光電子，會使得電路中的光電流變大，D選項正確。
8. （2023湖北新高考協(xié)作體高三起點(diǎn)考試）科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，推動了人類社會的進(jìn)步。關(guān)于物理學(xué)發(fā)展的歷史，在下列說法中，錯誤的是（　?。?br /> A. 麥克斯韋提出電磁場理論后，成功預(yù)言了光是電磁波
B. 德布羅意把光的波粒二象性推廣到實(shí)物粒子，提出實(shí)物粒子也具有波動性
C. 盧瑟福通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)，第一次實(shí)現(xiàn)了原子核的人工轉(zhuǎn)變，成功發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子和中子
D. 愛因斯坦質(zhì)能方程表明，原子核的平均核子質(zhì)量越小，它的比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定
【參考答案】C
【名師解析】
麥克斯韋提出電磁場理論后，成功預(yù)言了光是電磁波，A正確；
德布羅意把光的波粒二象性推廣到實(shí)物粒子，提出實(shí)物粒子也具有波動性，B正確；
盧瑟福第一次用α粒子轟擊氮核完成了原子核的人工轉(zhuǎn)變并發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，C錯誤；
愛因斯坦質(zhì)能方程表明，原子核平均核子質(zhì)量越小，它的比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，D正確。
本題選錯誤項，故選C。
9. （2023湖南三湘創(chuàng)新發(fā)展聯(lián)考）氫原子光譜除了巴耳末系外，還有賴曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式為，。電磁波譜如圖所示，其中可見光的波長范圍是400nm~760nm，帕邢系中，氫原子可以發(fā)出（　?。?br />

A. 可見光 B. 紅外線
C. 紫外線 D. X射線
【參考答案】B
【名師解析】
由題給公式可知，在帕邢系中，當(dāng)n=4時，氫原子發(fā)出電磁波的波長最長，為

當(dāng)n趨于無窮大時，氫原子發(fā)出電磁波的波長最短，為

根據(jù)電磁波譜可知選項中四種電磁波按波長由小到大排列為：X射線、紫外線、可見光、紅外線，由于略大于可見光的最大波長，所以帕邢系中，氫原子可以發(fā)出紅外線，不可能發(fā)出可見光、紫外線和X射線。
故選B。
10. (2023浙江名校新高考研究聯(lián)盟第一次聯(lián)考)下列說法正確的是（ ）


A. 圖甲中隨著溫度的升高，黑體輻射強(qiáng)度的極大值向頻率較低的方向移動
B. 圖乙光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中滑動變阻器的觸頭向右移動，電流表的示數(shù)有可能增大
C. 圖丙粒子散射實(shí)驗(yàn)中，粒子與金原子中的電子碰撞可能會發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)
D. 圖丁大量氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，躍遷過程中可能釋放出6種頻率的光子，其中從n＝4的能級躍遷到n＝3能級輻射的光子波長最大
【參考答案】BD
【名師解析】由圖甲可知，圖甲中隨著溫度的升高，黑體輻射強(qiáng)度的極大值向頻率較高或波長較大的方向移動，選項A錯誤；圖乙光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中滑動變阻器的觸頭向右移動，光電管所加正向電壓增大，電流表的示數(shù)有可能增大，選項B正確；圖丙粒子散射實(shí)驗(yàn)中，粒子與金原子中的電子碰撞，由于電子質(zhì)量遠(yuǎn)小于α粒子，不會發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，選項C錯誤；根據(jù)波爾理論，圖丁大量氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，躍遷過程中可能釋放出3+2+1=6種頻率的光子，其中從n＝4的能級躍遷到n＝3能級輻射的光子能量最小，頻率最低，波長最大，選項D正確。
11. （2023湖北新高考聯(lián)盟高三起點(diǎn)聯(lián)考）在自然界中，一切溫度高于絕對零度的物體都在不停地向周圍空間發(fā)出紅外線輻射能量。物體的紅外線輻射能量的大小及其按波長的分布特點(diǎn)與它的表面溫度有著十分密切的關(guān)系。因此，通過對物體自身輻射的紅外線能量的測量，便能準(zhǔn)確地測定它的表面溫度，這就是紅外測溫儀（只捕捉紅外線光子）所依據(jù)的客觀基礎(chǔ)。如圖為氫原子能級示意圖，已知紅外線單個光子能量的最大值為1.62eV，要使氫原子輻射出的光子可被紅外測溫儀捕捉，最少應(yīng)給處于基態(tài)的氫原子提供的能量為（　?。?br />
A. 10.20eV B. 12.09eV
C. 2.55eV D. 12.75eV
【參考答案】D
【名師解析】給處于基態(tài)的氫原子提供能量，若使其躍遷到n=4的激發(fā)態(tài)，氫原子從n=4向低能級躍遷，輻射光子能量最小值為，
若使其躍遷到n=3的激發(fā)態(tài)，輻射光子能量最小值為，紅外線單個光子能量的最大值為1.62eV，要使氫原子輻射出的光子可被紅外測溫儀捕捉，最少應(yīng)給處于基態(tài)的氫原子提供的能量為，選項D正確。
【關(guān)鍵點(diǎn)撥】要注意題述，要使氫原子輻射出的光子可被紅外測溫儀捕捉，即氫原子從激發(fā)態(tài)向較低激發(fā)態(tài)躍遷可以輻射出紅外線。
12．. （2023湖北襄陽重點(diǎn)高中質(zhì)檢）日本擬向太平洋排放核廢水引發(fā)國際社會的廣泛關(guān)注與譴責(zé)。輻射的危害程度常用“當(dāng)量劑量”這一物理量衡量，其國際單位是希沃特，記作Sv。每千克（kg）人體組織吸收1焦耳（J）為1希沃特。下列選項中用國際單位制的基本單位表達(dá)希沃特，正確的是（　?。?br /> A. m2/s2 B. W/kg C. J/kg D. m2/s
【參考答案】A
【名師解析】根據(jù)題述，每千克（kg）人體組織吸收1焦耳（J）為1希沃特，可知1希沃特=1J/kg。又1J=1Nm，1N=1kg·ms-2，所以1Sv=1 kg·ms-2·m·/kg=1 m2/s2，選項A正確。
13. .（2013鄂東南期中聯(lián)考）對兩個核反應(yīng)方程（1），（2），下列說法正確的是
A. 反應(yīng)（1）為α衰變，X為He
B。反應(yīng)（2）為β衰變，Y的質(zhì)子數(shù)為90
C. 反應(yīng)（2）中產(chǎn)生了電子，說明Th 中有電子
D. 已知Th 的半衰期為24天，則16個Th 經(jīng)過120天后還剩1個
【參考答案】A
【命題意圖】考查核反應(yīng)遵循的質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒+β衰變電子的產(chǎn)生機(jī)理+半衰期
【名師解析】根據(jù)核反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知核反應(yīng)方程（1）中X為He，核反應(yīng)方程（1）α衰變，選項A正確；核反應(yīng)方程（2）中釋放出電子，為β衰變，根據(jù)核反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知Y的電荷數(shù)為91，Y的質(zhì)子數(shù)為91，核反應(yīng)方程（2）產(chǎn)生的電子是在核反應(yīng)時Th234原子核中的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子釋放出來的，選項BC錯誤；半衰期是對大量原子核衰變的統(tǒng)計規(guī)律，所以16個Th經(jīng)過120天（5個半衰期）不一定剩一個。
14.根據(jù)量子理論，光子不但有能量，還有動量，光子動量p＝，其中h是普朗克常量，λ是光子的波長。光子有動量，光照到物體表面時，會對物體表面產(chǎn)生壓力。某同學(xué)設(shè)計了一種以光壓為動力的宇宙飛船。給飛船裝上面積為S＝4×104 m2的反射率極高的帆板，并讓帆板正對太陽，軌道位置上一平方米每秒鐘得到的太陽光能為E0＝1.35 kJ，飛船的質(zhì)量為M＝50 kg，忽略除光壓力以外其他力的作用，不考慮因位置變化導(dǎo)致的單位面積功率變化，光速c＝3.0×108 m/s。求：
(1)1 s內(nèi)照射到帆板上光子的總動量大?。?br /> (2)飛船的加速度大??；
(3)1小時內(nèi)飛船的速度變化量大小(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。
【名師解析】：
(1)光子能量E＝hν，光子動量p＝＝h
所以E＝pc
1 s接收到的能量與光子數(shù)n的關(guān)系E0S＝nE，p總＝np
所以p總＝＝0.18 kg·m·s－1。
(2)對撞上帆板的光子進(jìn)行分析，由動量定理得p總＝F壓t，其中t＝1 s
由牛頓第二定律得飛船的加速度大小a＝＝3.6×10－3 m/s2。
(3)由題意可知Δv＝at0＝3.6×10－3×3 600 m/s＝13 m/s。
答案：(1)0.18 kg·m·s－1　(2)3.6×10－3 m/s2
(3)13 m/s


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