应，求氘核的最小动能E2。(已知氘核质量等于质子质量的2倍)
23
【解析】(1)核反应方程为11H＋1D→2He (2分)
(2)设质子、氘核的质量分别为m、M，当质子和氘核发生完全非弹性碰撞时，系统损失的动能最大。由动量守恒定律得mv0＝(m＋M)v (1分)
112 质子轰击氘核损失的动能：ΔE1＝mv2(1分) 0－(m＋M)v22
E1＝mv20 (1分) 解得：ΔE1＝
1
2
MM＋mE1 (2分)
mM＋mE2 (1分)
同理可得，氘核轰击质子系统损失的动能：ΔE2＝
由于用质子轰击氘核和用氘核轰击质子核反应方程相同，故发生核反应所需的最小能量相同，由题意有
m1
ΔE1＝ΔE2，＝ (2分)
M2联立解得：E2＝2.8 MeV。 (2分)
16．(12分)原子可以从原子间的碰撞中获得能量，从而发生能级跃迁(在碰撞中，动能损失最大的是完全非弹性碰撞)。一个具有13.6 eV动能、处于基态的氢原子与另一个静止的、也处于基态的氢原子发生对心正碰。
(1)能否使静止氢原子发生能级跃迁？(氢原子能级图如图所示)
(2)若上述碰撞中可以使静止氢原子发生电离，则运动氢原子的初动能至少为多少？ 【解析】(1)设运动氢原子的速度为v0，发生完全非弹性碰撞后两者的速度为v，损失的动能ΔE被静止氢原子吸收。若ΔE＝10.2 eV，则静止氢原子可由n＝1能级跃迁到n＝2能级。
由动量守恒定律和能量守恒定律有mv0＝2mv (2分) 121212
mv0＝mv＋mv＋ΔE (2分) 22212
mv0＝Ek＝13.6 eV (2分) 2
11
联立解得ΔE＝×mv20＝6.8 eV
22
因为ΔE＝6.8 eV<10.2 eV，所以不能使静止氢原子发生跃迁。
(2分)
(2)若要使静止氢原子电离，则ΔE≥13.6 eV (2分) 联立解得Ek≥27.2 eV。 (2分)
17．(14分)美国物理学家密立根用精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量，这项工作成了爱因斯坦方程式在很小误差范围内的直接实验证据。密立根的实验目的是：测量金属的遏止电压U0与入射光频率v，由此计算普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程式的正确性。如图乙所示，是根据某次实验作出的U0－ν图像，电子的电荷量e＝1.6×10-19 C。试根据图像和题目中的已知条件：
(1)写出爱因斯坦光电效应方程； (2)求这种金属的截止频率ν0；
(3)用图像的斜率k，写出普朗克常量h的表达式，并根据图像中的数据求出普朗克常量h。
【解析】(1)爱因斯坦光电效应方程：hν＝Ek＋W0。(2分)
(2)hν＝Ek＋W0，Ek＝0时对应的频率为截止频率。由动能定理－eU0＝0－Ek (2分)
Ek＝0时对应的遏止电压U0＝0
故由图读出U0＝0时，这种金属的截止频率v0＝4.27×1014 Hz。(3分) (3)由hν＝Ek＋W0，－eU0＝0－Ek，解得即斜率
k?he (2分)
U0?h?W0?ee (3分)
代入数值计算得h＝6.30×10-34 J?s。 (2分)
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2024届高考物理专题训练：原子物理(两套 附详细答案解析)
