（全國(guó)通用）高三物理一輪復(fù)習(xí) 第十三章 動(dòng)量 近代物理初步（選修35）.doc

第十三章 動(dòng)量近代物理初步備考指南考 點(diǎn)內(nèi) 容要求考 點(diǎn)內(nèi) 容要 求一、碰撞與動(dòng)量守恒動(dòng)量、動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律及其應(yīng)用四、天然放射現(xiàn)象核反應(yīng)核能原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期放射性同位素彈性碰撞和非彈性碰撞核力、核反應(yīng)方程二、光電效應(yīng)波粒二象性光電效應(yīng)結(jié)合能、質(zhì)量虧損愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)、裂變反應(yīng)堆三、原子結(jié)構(gòu)氫原子光譜氫原子光譜射線的危害和防護(hù)氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)、能級(jí)公式實(shí)驗(yàn)十六驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律把握考情找規(guī)律：高考對(duì)本章知識(shí)的考查主要以選擇、計(jì)算為主，本專題的主要考點(diǎn)有碰撞模型、動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律、經(jīng)典物理理論、原子和原子核部分的最新科技成果。明熱點(diǎn)：以生活中的具體事例及經(jīng)典物理學(xué)理論為命題背景，結(jié)合物理知識(shí)在生活中的應(yīng)用及最新科技成果的命題趨勢(shì)較強(qiáng)，2017年高考應(yīng)予以高度關(guān)注。第1節(jié) 動(dòng)量守恒定律及其應(yīng)用(1)動(dòng)量越大的物體，其速度越大。()(2)物體的動(dòng)量越大，其慣性也越大。()(3)物體所受合力不變，則動(dòng)量也不改變。()(4)物體沿水平面運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力不做功，其沖量為零。()(5)物體所受合外力的沖量的方向與物體末動(dòng)量的方向相同。()(6)物體所受的合外力的沖量方向與物體動(dòng)量變化的方向是一致的。()(7)物體相互作用時(shí)動(dòng)量守恒，但機(jī)械能不一定守恒。()(8)若在光滑水平面上的兩球相向運(yùn)動(dòng)，碰后均變?yōu)殪o止，則兩球碰前的動(dòng)量大小一定相同。()要點(diǎn)一動(dòng)量定理的理解與應(yīng)用1動(dòng)量、動(dòng)能、動(dòng)量變化量的比較動(dòng)量動(dòng)能動(dòng)量變化量定義物體的質(zhì)量和速度的乘積物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量物體末動(dòng)量與初動(dòng)量的矢量差定義式pmvekmv2ppp標(biāo)矢性矢量標(biāo)量矢量特點(diǎn)狀態(tài)量狀態(tài)量過(guò)程量關(guān)聯(lián)方程ek，ekpv，p，p聯(lián)系(1)都是相對(duì)量，與參考系的選取有關(guān)，通常選取地面為參考系(2)若物體的動(dòng)能發(fā)生變化，則動(dòng)量一定也發(fā)生變化；但動(dòng)量發(fā)生變化時(shí)動(dòng)能不一定發(fā)生變化2應(yīng)用動(dòng)量定理解題的步驟(1)明確研究對(duì)象和研究過(guò)程研究對(duì)象可以是一個(gè)物體，也可以是幾個(gè)物體組成的系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)各物體可以是保持相對(duì)靜止的，也可以是相對(duì)運(yùn)動(dòng)的。研究過(guò)程既可以是全過(guò)程，也可以是全過(guò)程中的某一階段。(2)進(jìn)行受力分析只分析研究對(duì)象以外的物體施加給研究對(duì)象的力，所有外力之和為合外力。研究對(duì)象內(nèi)部的相互作用力(內(nèi)力)會(huì)改變系統(tǒng)內(nèi)某一物體的動(dòng)量，但不影響系統(tǒng)的總動(dòng)量，因此不必分析內(nèi)力。如果在所選定的研究過(guò)程的不同階段中物體的受力情況不同，則要分別計(jì)算它們的沖量，然后求它們的矢量和。(3)規(guī)定正方向由于力、沖量、速度、動(dòng)量都是矢量，在一維的情況下，列式前可以先規(guī)定一個(gè)正方向，與規(guī)定的正方向相同的矢量為正，反之為負(fù)。(4)寫(xiě)出研究對(duì)象的初、末動(dòng)量和合外力的沖量(或各外力在各個(gè)階段的沖量的矢量和)。(5)根據(jù)動(dòng)量定理列式求解。3應(yīng)用動(dòng)量定理解題的注意事項(xiàng)(1)動(dòng)量定理的表達(dá)式是矢量式，列式時(shí)要注意各個(gè)量與規(guī)定的正方向之間的關(guān)系(即要注意各個(gè)量的正負(fù))。(2)動(dòng)量定理中的沖量是合外力的沖量，而不是某一個(gè)力的沖量，它可以是合力的沖量，也可以是各力沖量的矢量和，還可以是外力在不同階段的沖量的矢量和。(3)應(yīng)用動(dòng)量定理可以只研究一個(gè)物體，也可以研究幾個(gè)物體組成的系統(tǒng)。(4)初態(tài)的動(dòng)量p是系統(tǒng)各部分動(dòng)量之和，末態(tài)的動(dòng)量p也是系統(tǒng)各部分動(dòng)量之和。(5)對(duì)系統(tǒng)各部分的動(dòng)量進(jìn)行描述時(shí)，應(yīng)該選取同一個(gè)參考系，不然求和無(wú)實(shí)際意義。典例(2015安徽高考)一質(zhì)量為0.5 kg的小物塊放在水平地面上的a點(diǎn)，距離a點(diǎn)5 m的位置b處是一面墻，如圖1311所示，一物塊以v09 m/s的初速度從a點(diǎn)沿ab方向運(yùn)動(dòng)，在與墻壁碰撞前瞬間的速度為7 m/s，碰后以6 m/s的速度反向運(yùn)動(dòng)直至靜止，g取10 m/s2。圖1311(1)求物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)。(2)若碰撞時(shí)間為0.05 s，求碰撞過(guò)程中墻面對(duì)物塊平均作用力的大小f。(3)求物塊在反向運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服摩擦力所做的功w。解析(1)由動(dòng)能定理，有mgsmv2mv02可得0.32。(2)由動(dòng)量定理：有ftmvmv可得f130 n。(3)wmv29 j。答案(1)0.32(2)130 n(3)9 j針對(duì)訓(xùn)練1(多選)物體的動(dòng)量變化量的大小為5 kgm/s，這說(shuō)明()a物體的動(dòng)量在減小b物體的動(dòng)量在增大c物體的動(dòng)量大小可能不變d物體受到的合力沖量大小為5 ns解析：選cd因不知?jiǎng)恿孔兓姆较蚺c初動(dòng)量方向是否相同，故無(wú)法確定動(dòng)量是增大還是減小，a、b錯(cuò)誤；動(dòng)量是矢量，其變化量可能是動(dòng)量方向變化引起的，c正確；由動(dòng)量定理ip可知，合外力的沖量與物體動(dòng)量變化量大小一定相同，d正確。2(2015北京高考)“蹦極”運(yùn)動(dòng)中，長(zhǎng)彈性繩的一端固定，另一端綁在人身上，人從幾十米高處跳下，將蹦極過(guò)程簡(jiǎn)化為人沿豎直方向的運(yùn)動(dòng)，從繩恰好伸直，到人第一次下降至最低點(diǎn)的過(guò)程中，下列分析正確的是()a繩對(duì)人的沖量始終向上，人的動(dòng)量先增大后減小b繩對(duì)人的拉力始終做負(fù)功，人的動(dòng)能一直減小c繩恰好伸直時(shí)，繩的彈性勢(shì)能為零，人的動(dòng)能最大d人在最低點(diǎn)時(shí)，繩對(duì)人的拉力等于人所受的重力解析：選a從繩恰好伸直到人第一次下降至最低點(diǎn)的過(guò)程中，人先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，后做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng)，加速度等于零時(shí)，速度最大，故人的動(dòng)量和動(dòng)能都是先增大后減小，加速度等于零時(shí)(即繩對(duì)人的拉力等于人所受的重力時(shí))速度最大，動(dòng)量和動(dòng)能最大，在最低點(diǎn)時(shí)人具有向上的加速度，繩對(duì)人的拉力大于人所受的重力。繩的拉力方向始終向上與運(yùn)動(dòng)方向相反，故繩對(duì)人的沖量方向始終向上，繩對(duì)人的拉力始終做負(fù)功。故選項(xiàng)a正確，選項(xiàng)b、c、d錯(cuò)誤。要點(diǎn)二動(dòng)量守恒定律及其應(yīng)用1動(dòng)量守恒定律的“五性”矢量性動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式為矢量方程，解題應(yīng)選取統(tǒng)一的正方向相對(duì)性各物體的速度必須是相對(duì)同一參考系的速度(一般是相對(duì)于地面)同時(shí)性動(dòng)量是一個(gè)瞬時(shí)量，表達(dá)式中的p1、p2必須是系統(tǒng)中各物體在相互作用前同一時(shí)刻的動(dòng)量，p1、p2必須是系統(tǒng)中各物體在相互作用后同一時(shí)刻的動(dòng)量系統(tǒng)性研究的對(duì)象是相互作用的兩個(gè)或多個(gè)物體組成的系統(tǒng)普適性動(dòng)量守恒定律不僅適用于低速宏觀物體組成的系統(tǒng)，還適用于接近光速運(yùn)動(dòng)的微觀粒子組成的系統(tǒng)2動(dòng)量守恒定律的三種表達(dá)式及對(duì)應(yīng)意義(1)pp，即系統(tǒng)相互作用前的總動(dòng)量p等于相互作用后的總動(dòng)量p。(2)ppp0，即系統(tǒng)總動(dòng)量的增量為0。(3)p1p2，即兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)中，一部分動(dòng)量的增量與另一部分動(dòng)量的增量大小相等、方向相反。3應(yīng)用動(dòng)量守恒定律的解題步驟(1)明確研究對(duì)象，確定系統(tǒng)的組成(系統(tǒng)包括哪幾個(gè)物體及研究的過(guò)程)。(2)進(jìn)行受力分析，判斷系統(tǒng)動(dòng)量是否守恒(或某一方向上是否守恒)。(3)規(guī)定正方向，確定初末狀態(tài)動(dòng)量。(4)由動(dòng)量守恒定律列出方程。(5)代入數(shù)據(jù)，求出結(jié)果，必要時(shí)討論說(shuō)明。典例(2016鄭州高三質(zhì)量預(yù)測(cè))如圖1312所示，質(zhì)量為m245 g的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))放在質(zhì)量為m0.5 kg的木板左端，足夠長(zhǎng)的木板靜止在光滑水平面上，物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.4。質(zhì)量為m05 g的子彈以速度v0300 m/s沿水平方向射入物塊并留在其中(時(shí)間極短)，g取10 m/s2。子彈射入后，求：圖1312(1)子彈進(jìn)入物塊后一起向右滑行的最大速度v1。(2)木板向右滑行的最大速度v2。(3)物塊在木板上滑行的時(shí)間t。解析(1)子彈進(jìn)入物塊后一起向右滑行的初速度即為物塊的最大速度，由動(dòng)量守恒可得：m0v0(m0m)v1，解得v16 m/s。(2)當(dāng)子彈、物塊、木板三者同速時(shí)，木板的速度最大，由動(dòng)量守恒定律可得：(m0m)v1(m0mm)v2，解得v22 m/s。(3)對(duì)物塊和子彈組成的整體應(yīng)用動(dòng)量定理得：(m0m)gt(m0m)v2(m0m)v1，解得：t1 s。答案(1)6 m/s(2)2 m/s(3)1 s針對(duì)訓(xùn)練1(多選)(2016佛山模擬)如圖1313所示，彈簧的一端固定在豎直墻上，質(zhì)量為m的光滑弧形槽靜止在光滑水平面上，底部與水平面平滑連接，一個(gè)質(zhì)量也為m的小球從槽上高h(yuǎn)處由靜止開(kāi)始自由下滑()圖1313a在下滑過(guò)程中，小球和槽之間的相互作用力對(duì)槽不做功b在下滑過(guò)程中，小球和槽組成的系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒c被彈簧反彈后，小球和槽都做速率不變的直線運(yùn)動(dòng)d被彈簧反彈后，小球能回到槽上高h(yuǎn)處解析：選bc在下滑過(guò)程中，小球和槽之間的相互作用力對(duì)槽做功，選項(xiàng)a錯(cuò)誤；在下滑過(guò)程中，小球和槽組成的系統(tǒng)在水平方向所受合外力為零，系統(tǒng)在水平方向動(dòng)量守恒，選項(xiàng)b正確；小球被彈簧反彈后，小球和槽在水平方向不受外力作用，故小球和槽都做勻速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)c正確；小球與槽組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，球與槽的質(zhì)量相等，小球沿槽下滑，球與槽分離后，小球與槽的速度大小相等，小球被彈簧反彈后與槽的速度相等，故小球不能滑到槽上，選項(xiàng)d錯(cuò)誤。2(2014福建高考)一枚火箭搭載著衛(wèi)星以速率v0進(jìn)入太空預(yù)定位置，由控制系統(tǒng)使箭體與衛(wèi)星分離。已知前部分的衛(wèi)星質(zhì)量為m1，后部分的箭體質(zhì)量為m2，分離后箭體以速率v2沿火箭原方向飛行，若忽略空氣阻力及分離前后系統(tǒng)質(zhì)量的變化，則分離后衛(wèi)星的速率v1為()圖1314av0v2bv0v2cv0v2 dv0(v0v2)解析：選d火箭和衛(wèi)星組成的系統(tǒng)，在分離前后沿原運(yùn)動(dòng)方向上動(dòng)量守恒，由動(dòng)量守恒定律有：(m1m2)v0m1v1m2v2，解得：v1v0(v0v2)，d項(xiàng)正確。要點(diǎn)三碰撞、爆炸與反沖1對(duì)碰撞的理解(1)發(fā)生碰撞的物體間一般作用力很大，作用時(shí)間很短；各物體作用前后各自動(dòng)量變化顯著；物體在作用時(shí)間內(nèi)位移可忽略。(2)即使碰撞過(guò)程中系統(tǒng)所受合外力不等于零，由于內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，作用時(shí)間又很短，故外力的作用可忽略，認(rèn)為系統(tǒng)的動(dòng)量是守恒的。(3)若碰撞過(guò)程中沒(méi)有其他形式的能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，則系統(tǒng)碰撞后的總機(jī)械能不可能大于碰撞前系統(tǒng)的總機(jī)械能。2物體的碰撞是否為彈性碰撞的判斷彈性碰撞是碰撞過(guò)程中無(wú)機(jī)械能損失的碰撞，遵循的規(guī)律是動(dòng)量守恒定律和機(jī)械能守恒定律，確切地說(shuō)是碰撞前后系統(tǒng)動(dòng)量守恒，動(dòng)能不變。(1)題目中明確告訴物體間的碰撞是彈性碰撞。(2)題目中明確告訴是彈性小球、光滑鋼球或分子(原子等微觀粒子)碰撞的，都是彈性碰撞。3碰撞現(xiàn)象滿足的規(guī)律(1)動(dòng)量守恒定律。(2)機(jī)械能不增加。(3)速度要合理。碰前兩物體同向運(yùn)動(dòng)，若要發(fā)生碰撞，則應(yīng)有v后v前，碰后原來(lái)在前的物體速度一定增大，若碰后兩物體同向運(yùn)動(dòng)，則應(yīng)有v前v后。碰前兩物體相向運(yùn)動(dòng)，碰后兩物體的運(yùn)動(dòng)方向不可能都不改變。4對(duì)反沖現(xiàn)象的三點(diǎn)說(shuō)明(1)系統(tǒng)內(nèi)的不同部分在強(qiáng)大內(nèi)力作用下向相反方向運(yùn)動(dòng)，通常用動(dòng)量守恒來(lái)處理。(2)反沖運(yùn)動(dòng)中，由于有其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，所以系統(tǒng)的總機(jī)械能增加。(3)反沖運(yùn)動(dòng)中平均動(dòng)量守恒。5爆炸現(xiàn)象的三個(gè)規(guī)律動(dòng)量守恒由于爆炸是在極短的時(shí)間內(nèi)完成的，爆炸物體間的相互作用力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于受到的外力，所以在爆炸過(guò)程中，系統(tǒng)的總動(dòng)量守恒動(dòng)能增加在爆炸過(guò)程中，由于有其他形式的能量(如化學(xué)能)轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，所以爆炸后系統(tǒng)的總動(dòng)能增加位置不變爆炸的時(shí)間極短，因而作用過(guò)程中，物體產(chǎn)生的位移很小，一般可忽略不計(jì)，可以認(rèn)為爆炸后仍然從爆炸前的位置以新的動(dòng)量開(kāi)始運(yùn)動(dòng)典例(2015全國(guó)卷)如圖1315，在足夠長(zhǎng)的光滑水平面上，物體a、b、c位于同一直線上，a位于b、c之間。a的質(zhì)量為m，b、c的質(zhì)量都為m，三者均處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)使a以某一速度向右運(yùn)動(dòng)，求m和m之間應(yīng)滿足什么條件，才能使a只與b、c各發(fā)生一次碰撞。設(shè)物體間的碰撞都是彈性的。圖1315解析a向右運(yùn)動(dòng)與c發(fā)生第一次碰撞，碰撞過(guò)程中，系統(tǒng)的動(dòng)量守恒、機(jī)械能守恒。設(shè)速度方向向右為正，開(kāi)始時(shí)a的速度為v0，第一次碰撞后c的速度為vc1，a的速度為va1。由動(dòng)量守恒定律和機(jī)械能守恒定律得mv0mva1mvc1mv02mva12mvc12聯(lián)立式得va1v0vc1v0如果mm，第一次碰撞后，a與c速度同向，且a的速度小于c的速度，不可能與b發(fā)生碰撞；如果mm，第一次碰撞后，a靜止，c以a碰前的速度向右運(yùn)動(dòng)，a不可能與b發(fā)生碰撞；所以只需考慮mm的情況。第一次碰撞后，a反向運(yùn)動(dòng)與b發(fā)生碰撞。設(shè)與b發(fā)生碰撞后，a的速度為va2，b的速度為vb1，同樣有va2va12v0根據(jù)題意，要求a只與b、c各發(fā)生一次碰撞，應(yīng)有va2vc1聯(lián)立式得m24mmm20解得m(2)m另一解m(2)m舍去。所以，m和m應(yīng)滿足的條件為(2)mmm。答案(2)mmm方法規(guī)律碰撞問(wèn)題解題策略(1)抓住碰撞的特點(diǎn)和不同種類碰撞滿足的條件，列出相應(yīng)方程求解。(2)可熟記一些公式，例如“一動(dòng)一靜”模型中，兩物體發(fā)生彈性正碰后的速度滿足：v1v0、v2v0。(3)熟記彈性正碰的一些結(jié)論，例如，當(dāng)兩球質(zhì)量相等時(shí)，兩球碰撞后交換速度；當(dāng)m1m2，且v200時(shí)，碰后質(zhì)量大的速率不變，質(zhì)量小的速率為2v。當(dāng)m1m2，且v200時(shí)，碰后質(zhì)量小的球原速率反彈。針對(duì)訓(xùn)練1(2016福州二模)一質(zhì)量為m的航天器，正以速度v0在太空中飛行，某一時(shí)刻航天器接到加速的指令后，發(fā)動(dòng)機(jī)瞬間向后噴出一定質(zhì)量的氣體，氣體噴出時(shí)速度大小為v1，加速后航天器的速度大小為v2，則噴出氣體的質(zhì)量m為()ammbmmcmm dmm解析：選c規(guī)定航天器的速度方向?yàn)檎较?，由?dòng)量守恒定律可得：mv0(mm)v2mv1解得：mm，故選c。2(2015福建高考)如圖1316，兩滑塊a、b在光滑水平面上沿同一直線相向運(yùn)動(dòng)，滑塊a的質(zhì)量為m，速度大小為2v0，方向向右，滑塊b的質(zhì)量為2m，速度大小為v0，方向向左，兩滑塊發(fā)生彈性碰撞后的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是()圖1316aa和b都向左運(yùn)動(dòng) ba和b都向右運(yùn)動(dòng)ca靜止，b向右運(yùn)動(dòng) da向左運(yùn)動(dòng)，b向右運(yùn)動(dòng)解析：選d選向右為正方向，則a的動(dòng)量pam2v02mv0。b的動(dòng)量pb2mv0。碰前a、b的動(dòng)量之和為零，根據(jù)動(dòng)量守恒，碰后a、b的動(dòng)量之和也應(yīng)為零，可知四個(gè)選項(xiàng)中只有選項(xiàng)d符合題意。要點(diǎn)四動(dòng)量與能量的綜合應(yīng)用1解動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的三個(gè)基本觀點(diǎn)力的觀點(diǎn)運(yùn)用牛頓定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)解題，可處理勻變速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題能量觀點(diǎn)用動(dòng)能定理和能量守恒觀點(diǎn)解題，可處理非勻變速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題動(dòng)量觀點(diǎn)用動(dòng)量守恒觀點(diǎn)解題，可處理非勻變速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題2利用動(dòng)量和能量的觀點(diǎn)解題的技巧(1)若研究對(duì)象為一個(gè)系統(tǒng)，應(yīng)優(yōu)先考慮應(yīng)用動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律(機(jī)械能守恒定律)。(2)若研究對(duì)象為單一物體，且涉及功和位移問(wèn)題時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮動(dòng)能定理。(3)因?yàn)閯?dòng)量守恒定律、能量守恒定律(機(jī)械能守恒定律)、動(dòng)能定理都只考查一個(gè)物理過(guò)程的始末兩個(gè)狀態(tài)有關(guān)物理量間的關(guān)系，對(duì)過(guò)程的細(xì)節(jié)不予細(xì)究，這正是它們的方便之處。特別對(duì)于變力做功問(wèn)題，就更顯示出它們的優(yōu)越性。典例(2015廣東高考)如圖1317所示，一條帶有圓軌道的長(zhǎng)軌道水平固定，圓軌道豎直，底端分別與兩側(cè)的直軌道相切，半徑r0.5 m。物塊a以v06 m/s的速度滑入圓軌道，滑過(guò)最高點(diǎn)q，再沿圓軌道滑出后，與直軌上p處?kù)o止的物塊b碰撞，碰后粘在一起運(yùn)動(dòng)，p點(diǎn)左側(cè)軌道光滑，右側(cè)軌道呈粗糙段、光滑段交替排列，每段長(zhǎng)度都為l0.1 m。物塊與各粗糙段間的動(dòng)摩擦因數(shù)都為0.1，a、b的質(zhì)量均為m1 kg(重力加速度g取10 m/s2；a、b視為質(zhì)點(diǎn)，碰撞時(shí)間極短)。圖1317(1)求a滑過(guò)q點(diǎn)時(shí)的速度大小v和受到的彈力大小f；(2)若碰后ab最終停止在第k個(gè)粗糙段上，求k的數(shù)值；(3)求碰后ab滑至第n個(gè)(nk)光滑段上的速度vn與n的關(guān)系式。解析(1)物塊a從滑入圓軌道到最高點(diǎn)q，根據(jù)機(jī)械能守恒定律，得mv02mg2rmv2所以a滑過(guò)q點(diǎn)時(shí)的速度v m/s4 m/s m/s在q點(diǎn)根據(jù)牛頓第二定律和向心力公式，得mgfm所以a受到的彈力fmgn22 n。(2)a與b碰撞遵守動(dòng)量守恒定律，設(shè)碰撞后的速度為v，則mv02mv所以vv03 m/s從碰撞到ab停止，根據(jù)動(dòng)能定理，得2mgkl02mv2所以k45。(3)ab從碰撞到滑至第n個(gè)光滑段根據(jù)動(dòng)能定理，得2mgnl2mvn22mv2解得vn m/s(nk)。答案(1)4 m/s22 n(2)45(3)vn m/s(nk)針對(duì)訓(xùn)練1如圖1318所示，在足夠長(zhǎng)的光滑水平面上有一靜止的質(zhì)量為m的斜面，斜面表面光滑、高度為h、傾角為。一質(zhì)量為m(mm)的小物塊以一定的初速度沿水平面向右運(yùn)動(dòng)，不計(jì)沖上斜面過(guò)程中的機(jī)械能損失。如果斜面固定，則小物塊恰能沖到斜面頂端。如果斜面不固定，則小物塊沖上斜面后能達(dá)到的最大高度為()圖1318ahbhchdh解析：選d若斜面固定，由機(jī)械能守恒定律可得mv2mgh；若斜面不固定，系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒，有mv(mm)v1，由機(jī)械能守恒定律可得mv2mgh(mm)v12。聯(lián)立以上各式可得hh，故d正確。2(2015全國(guó)卷)兩滑塊a、b沿水平面上同一條直線運(yùn)動(dòng)，并發(fā)生碰撞；碰撞后兩者粘在一起運(yùn)動(dòng)；經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，從光滑路段進(jìn)入粗糙路段。兩者的位置x隨時(shí)間t變化的圖像如圖1319所示。求：圖1319(1)滑塊a、b的質(zhì)量之比；(2)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，兩滑塊克服摩擦力做的功與因碰撞而損失的機(jī)械能之比。解析：(1)設(shè)a、b的質(zhì)量分別為m1、m2，a、b碰撞前的速度為v1、v2。由題給圖像得v12 m/sv21 m/sa、b發(fā)生完全非彈性碰撞，碰撞后兩滑塊的共同速度為v。由題給圖像得v m/s由動(dòng)量守恒定律得m1v1m2v2(m1m2)v聯(lián)立式得m1m218。(2)由能量守恒得，兩滑塊因碰撞而損失的機(jī)械能為em1v12m2v22(m1m2)v2由圖像可知，兩滑塊最后停止運(yùn)動(dòng)。由動(dòng)能定理得，兩滑塊克服摩擦力所做的功為w(m1m2)v2聯(lián)立式，并代入題給數(shù)據(jù)得we12。答案：(1)18(2)12對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：動(dòng)量、沖量、動(dòng)量定理1(2016合肥一模)質(zhì)量為0.2 kg的球豎直向下以6 m/s的速度落至水平地面，再以4 m/s的速度反向彈回。取豎直向上為正方向，在小球與地面接觸的時(shí)間內(nèi)，關(guān)于球動(dòng)量變化量p和合外力對(duì)小球做的功w，下列說(shuō)法正確的是()ap2 kgm/sw2 jbp2 kgm/sw2 jcp0.4 kgm/sw2 jdp0.4 kgm/sw2 j解析：選a取豎直向上為正方向，則小球與地面碰撞過(guò)程中動(dòng)量的變化量：pmv2mv10.24 kgm/s0.2(6)kgm/s2 kgm/s，方向豎直向上。由動(dòng)能定理，合外力做的功：wmv22mv120.242j0.262j2 j。2(2016合肥質(zhì)檢)一質(zhì)量為2 kg的物體受水平拉力f作用，在粗糙水平面上做加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的at圖像如圖1所示，t0時(shí)其速度大小為2 m/s，滑動(dòng)摩擦力大小恒為2 n，則()圖1at6 s時(shí)，物體的速度為18 m/sb在06 s內(nèi)，合力對(duì)物體做的功為400 jc在06 s內(nèi)，拉力對(duì)物體的沖量為36 nsdt6 s時(shí)，拉力f的功率為200 w解析：選d類比速度圖像中位移的表示方法可知，在加速度時(shí)間圖像中圖線與坐標(biāo)軸所圍面積表示速度變化量，在06 s內(nèi)v18 m/s，又v02 m/s，則t6 s時(shí)的速度v20 m/s，a錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理可知，06 s內(nèi)，合力做的功為wmv2mv02396 j，b錯(cuò)誤；由動(dòng)量定理可知，iffftmvmv0，代入已知條件解得if48 ns，c錯(cuò)誤；由牛頓第二定律可知，6 s末fffma，解得f10 n，所以拉力的功率pfv200 w，d正確。3(2015重慶高考)高空作業(yè)須系安全帶，如果質(zhì)量為m的高空作業(yè)人員不慎跌落，從開(kāi)始跌落到安全帶對(duì)人剛產(chǎn)生作用力前人下落的距離為h(可視為自由落體運(yùn)動(dòng))，此后經(jīng)歷時(shí)間t安全帶達(dá)到最大伸長(zhǎng)，若在此過(guò)程中該作用力始終豎直向上，則該段時(shí)間安全帶對(duì)人的平均作用力大小為()amgbmgcmg dmg解析：選a由動(dòng)量定理得(mgf)t0mv，得fmg。選項(xiàng)a正確。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：動(dòng)量守恒定律的理解與應(yīng)用4(2016福州質(zhì)檢)如圖2所示，物體a的質(zhì)量是物體b的質(zhì)量的2倍，中間壓縮一輕質(zhì)彈簧，放在光滑的水平面上，由靜止同時(shí)放開(kāi)兩手后一小段時(shí)間內(nèi)()圖2aa的速率始終等于b的速率ba的動(dòng)量大小大于b的動(dòng)量大小ca受的合力大小大于b受的合力大小da的動(dòng)量不等于b的動(dòng)量解析：選da、b開(kāi)始靜止時(shí)，同時(shí)放開(kāi)手后一段時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，a的動(dòng)量和b的動(dòng)量大小相等，方向相反，a、b錯(cuò)誤，d正確；由牛頓第三定律知，a受的合力大小等于b受的合力大小，c錯(cuò)誤。5(2016廈門質(zhì)檢)如圖3所示，兩輛質(zhì)量均為m的小車a和b置于光滑的水平面上，有一質(zhì)量為m的人靜止站在a車上，兩車靜止。若這個(gè)人自a車跳到b車上，接著又跳回a車并與a車相對(duì)靜止。則此時(shí)a車和b車的速度之比為()圖3a bc d解析：選c規(guī)定向右為正方向，則由動(dòng)量守恒定律有：0mvb(mm)va，得，故選c。6(2016濟(jì)寧高三期末)如圖4所示，一質(zhì)量m3.0 kg的長(zhǎng)方形木板b放在光滑水平地面上，在其右端放一個(gè)質(zhì)量m1.0 kg的小木塊a。給a和b以大小均為4.0 m/s，方向相反的初速度，使a開(kāi)始向左運(yùn)動(dòng)，b開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)，a始終沒(méi)有滑離b板。 在小木塊a做加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間內(nèi)，木板速度大小可能是()圖4a1.8 m/s b2.4 m/sc2.8 m/s d3.0 m/s解析：選ba先向左減速到零，再向右加速運(yùn)動(dòng)，在此期間，木板減速運(yùn)動(dòng)，最終它們保持相對(duì)靜止，設(shè)a減速到零時(shí)，木板的速度為v1，最終它們的共同速度為v2，取水平向右為正方向，則mvmvmv1，mv1(mm)v2，可得v1 m/s，v22 m/s，所以在小木塊a做加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間內(nèi)，木板速度大小應(yīng)大于2.0 m/s而小于 m/s，只有選項(xiàng)b正確。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：碰撞、爆炸及反沖7兩球a、b在光滑水平面上沿同一直線、同一方向運(yùn)動(dòng)，ma1 kg，mb2 kg，va6 m/s，vb2 m/s。當(dāng)a追上b并發(fā)生碰撞后，兩球a、b速度的可能值是()ava5 m/s，vb2.5 m/sbva2 m/s，vb4 m/scva4 m/s，vb7 m/sdva7 m/s，vb1.5 m/s解析：選b雖然題中四個(gè)選項(xiàng)均滿足動(dòng)量守恒定律，但a、d兩項(xiàng)中，碰后a的速度va大于b的速度vb，必然要發(fā)生第二次碰撞，不符合實(shí)際；c項(xiàng)中，兩球碰后的總動(dòng)能ekmava2mbvb257 j，大于碰前的總動(dòng)能ekmava2mbvb222 j，違背了能量守恒定律；而b項(xiàng)既符合實(shí)際情況，也不違背能量守恒定律，故b項(xiàng)正確。8(2015泉州高三質(zhì)檢)“爆竹聲中一歲除，春風(fēng)送暖入屠蘇”，爆竹聲響是辭舊迎新的標(biāo)志，是喜慶心情的流露。有一個(gè)質(zhì)量為3m的爆竹斜向上拋出，到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)速度大小為v0、方向水平向東，在最高點(diǎn)爆炸成質(zhì)量不等的兩塊，其中一塊質(zhì)量為2m，速度大小為v，方向水平向東；則另一塊的速度為()a3v0v b2v03vc3v02v d2v0v解析：選c取水平向東為正方向，爆炸過(guò)程系統(tǒng)動(dòng)量守恒，3mv02mvmvx，可得vx3v02v，c正確。9如圖5所示，光滑水平軌道上放置長(zhǎng)板a(上表面粗糙)和滑塊c，滑塊b置于a的左端，三者質(zhì)量分別為ma2 kg、mb1 kg、mc2 kg。開(kāi)始時(shí)c靜止，a、b一起以v05 m/s的速度勻速向右運(yùn)動(dòng)，a與c發(fā)生碰撞(時(shí)間極短)后c向右運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，a、b再次達(dá)到共同速度一起向右運(yùn)動(dòng)，且恰好不再與c碰撞。求a與c碰撞后瞬間a的速度大小。圖5解析：因碰撞時(shí)間極短，a與c碰撞過(guò)程動(dòng)量守恒，設(shè)碰后瞬間a的速度為va，c的速度為vc，以向右為正方向，由動(dòng)量守恒定律得mav0mavamcvca與b在摩擦力作用下達(dá)到共同速度，設(shè)共同速度為vab，由動(dòng)量守恒定律得mavambv0(mamb)vaba與b達(dá)到共同速度后恰好不再與c碰撞，應(yīng)滿足vabvc聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得va2 m/s。答案：2 m/s對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：動(dòng)量與能量的綜合問(wèn)題10(2016北京豐臺(tái)區(qū)質(zhì)檢)如圖6所示，兩質(zhì)量分別為m1和m2的彈性小球a、b疊放在一起，從高度為h處自由落下，h遠(yuǎn)大于兩小球半徑，落地瞬間，b先與地面碰撞，后與a碰撞，所有的碰撞都是彈性碰撞，且都發(fā)生在豎直方向、碰撞時(shí)間均可忽略不計(jì)。已知m23m1，則a反彈后能達(dá)到的高度為()圖6ah b2hc3h d4h解析：選d所有的碰撞都是彈性碰撞，所以不考慮能量損失。設(shè)豎直向上為正方向，根據(jù)機(jī)械能守恒定律和動(dòng)量守恒定律可得，(m1m2)gh(m1m2)v2，m2vm1vm1v1m2v2，(m1m2)v2m1v12m2v22，m1v12m1gh1，將m23m1代入，聯(lián)立可得h14h，選項(xiàng)d正確。11(2014北京高考)如圖7所示，豎直平面內(nèi)的四分之一圓弧軌道下端與水平桌面相切，小滑塊a和b分別靜止在圓弧軌道的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)?，F(xiàn)將a無(wú)初速釋放，a與b碰撞后結(jié)合為一個(gè)整體，并沿桌面滑動(dòng)。已知圓弧軌道光滑，半徑r0.2 m；a和b的質(zhì)量相等；a和b整體與桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2。取重力加速度g10 m/s2。求：圖7(1)碰撞前瞬間a的速率v；(2)碰撞后瞬間a和b整體的速率v；(3)a和b整體在桌面上滑動(dòng)的距離l。解析：設(shè)滑塊的質(zhì)量為m。(1)根據(jù)機(jī)械能守恒定律mgrmv2得碰撞前瞬間a的速率v2 m/s。(2)根據(jù)動(dòng)量守恒定律mv2mv得碰撞后瞬間a和b整體的速率vv1 m/s。(3)根據(jù)動(dòng)能定理(2m)v2(2m)gl得a和b整體沿水平桌面滑動(dòng)的距離l0.25 m。答案：見(jiàn)解析12(2015山東高考)如圖8，三個(gè)質(zhì)量相同的滑塊a、b、c，間隔相等地靜置于同一水平直軌道上?，F(xiàn)給滑塊a向右的初速度v0，一段時(shí)間后a與b發(fā)生碰撞，碰后a、b分別以v0、v0的速度向右運(yùn)動(dòng)，b再與c發(fā)生碰撞，碰后b、c粘在一起向右運(yùn)動(dòng)。滑塊a、b與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為同一恒定值。兩次碰撞時(shí)間均極短。求b、c碰后瞬間共同速度的大小。圖8解析：設(shè)滑塊質(zhì)量為m，a與b碰撞前a的速度為va，由題意知，碰撞后a的速度vav0，b的速度vbv0，由動(dòng)量守恒定律得mvamvamvb設(shè)碰撞前a克服軌道阻力所做的功為wa，由功能關(guān)系得wamv02mva2設(shè)b與c碰撞前b的速度為vb，b克服軌道阻力所做的功為wb，由功能關(guān)系得wbmvb2mvb2據(jù)題意可知wawb設(shè)b、c碰撞后瞬間共同速度的大小為v，由動(dòng)量守恒定律得mvb2mv聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得vv0。答案：v0第2節(jié) 波粒二象性(1)光子和光電子都是實(shí)物粒子。()(2)只要入射光的強(qiáng)度足夠強(qiáng)，就可以使金屬發(fā)生光電效應(yīng)。()(3)要使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，入射光子的能量必須大于金屬的逸出功。()(4)光電子的最大初動(dòng)能與入射光子的頻率成正比。()(5)光的頻率越高，光的粒子性越明顯，但仍具有波動(dòng)性。()(6)德國(guó)物理學(xué)家普朗克提出了量子假說(shuō)，成功地解釋了光電效應(yīng)規(guī)律。()(7)美國(guó)物理學(xué)家康普頓發(fā)現(xiàn)了康普頓效應(yīng)，證實(shí)了光的粒子性。()(8)法國(guó)物理學(xué)家德布羅意大膽預(yù)言了實(shí)物粒子在一定條件下會(huì)表現(xiàn)為波動(dòng)性。()要點(diǎn)一對(duì)光電效應(yīng)的理解1與光電效應(yīng)有關(guān)的五組概念對(duì)比(1)光子與光電子：光子指光在空間傳播時(shí)的每一份能量，光子不帶電；光電子是金屬表面受到光照射時(shí)發(fā)射出來(lái)的電子，其本質(zhì)是電子。光子是光電效應(yīng)的因，光電子是果。(2)光電子的動(dòng)能與光電子的最大初動(dòng)能：光照射到金屬表面時(shí)，電子吸收光子的全部能量，可能向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，需克服原子核和其他原子的阻礙而損失一部分能量，剩余部分為光電子的初動(dòng)能；只有金屬表面的電子直接向外飛出時(shí)，只需克服原子核的引力做功的情況，才具有最大初動(dòng)能。光電子的初動(dòng)能小于等于光電子的最大初動(dòng)能。(3)光電流與飽和光電流：金屬板飛出的光電子到達(dá)陽(yáng)極，回路中便產(chǎn)生光電流，隨著所加正向電壓的增大，光電流趨于一個(gè)飽和值，這個(gè)飽和值是飽和光電流，在一定的光照條件下，飽和光電流與所加電壓大小無(wú)關(guān)。(4)入射光強(qiáng)度與光子能量：入射光強(qiáng)度指單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的總能量。(5)光的強(qiáng)度與飽和光電流：飽和光電流與入射光強(qiáng)度成正比的規(guī)律是對(duì)頻率相同的光照射金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)而言的，對(duì)于不同頻率的光，由于每個(gè)光子的能量不同，飽和光電流與入射光強(qiáng)度之間沒(méi)有簡(jiǎn)單的正比關(guān)系。2光電效應(yīng)的研究思路(1)兩條線索：(2)兩條對(duì)應(yīng)關(guān)系：多角練通1(多選)(2014廣東高考)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用頻率為的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)。下列說(shuō)法正確的是()a增大入射光的強(qiáng)度，光電流增大b減小入射光的強(qiáng)度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失c改用頻率小于的光照射，一定不發(fā)生光電效應(yīng)d改用頻率大于的光照射，光電子的最大初動(dòng)能變大解析：選ad根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律可知，增大入射光的強(qiáng)度，光電流增大，a項(xiàng)正確；減小入射光的強(qiáng)度，光電流減小，光電效應(yīng)現(xiàn)象并不消失，b項(xiàng)錯(cuò)誤；改用小于的入射光照射，如果入射光的頻率仍然大于光電管陰極材料的極限頻率，仍能發(fā)生光電效應(yīng)，c項(xiàng)錯(cuò)誤；由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程可知，增大入射光的頻率，光電子的最大初動(dòng)能增大，d項(xiàng)正確。2(2014上海高考)在光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，與光的波動(dòng)理論不矛盾的是()a光電效應(yīng)是瞬時(shí)發(fā)生的b所有金屬都存在極限頻率c光電流隨著入射光增強(qiáng)而變大d入射光頻率越大，光電子最大初動(dòng)能越大解析：選c光具有波粒二象性，既具有波動(dòng)性又具有粒子性，光電效應(yīng)證實(shí)了光的粒子性。因?yàn)楣庾拥哪芰渴且环菀环莸模荒芊e累，所以光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性，這與光的波動(dòng)性矛盾，a項(xiàng)錯(cuò)誤；同理，因?yàn)楣庾拥哪芰坎荒芊e累，所以只有當(dāng)光子的頻率大于金屬的極限頻率時(shí)，才會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，b項(xiàng)錯(cuò)誤；光強(qiáng)增大時(shí)，光子數(shù)量增多，所以光電流會(huì)增大，這與波動(dòng)性無(wú)關(guān)，c項(xiàng)正確；一個(gè)光電子只能吸收一個(gè)光子，所以入射光的頻率增大，光電子吸收的能量變大，所以最大初動(dòng)能變大，d項(xiàng)錯(cuò)誤。3關(guān)于光電效應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是()a光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成正比b光電子的動(dòng)能越大，光電子形成的電流強(qiáng)度就越大c用不可見(jiàn)光照射金屬一定比用可見(jiàn)光照射同種金屬產(chǎn)生的光電子的初動(dòng)能大d對(duì)于任何一種金屬，都存在一個(gè)“最大波長(zhǎng)”，入射光的波長(zhǎng)必須小于這個(gè)波長(zhǎng)，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)解析：選d光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成一次函數(shù)關(guān)系，不成正比；單位時(shí)間經(jīng)過(guò)電路的電子數(shù)越多，電流越大；不可見(jiàn)光的頻率不一定比可見(jiàn)光的頻率大，因此用不可見(jiàn)光照射金屬不一定比用可見(jiàn)光照射同種金屬產(chǎn)生的光電子的初動(dòng)能大；入射光的頻率應(yīng)大于金屬板的極限頻率或入射光的波長(zhǎng)應(yīng)小于金屬板的極限波長(zhǎng)。要點(diǎn)二愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)方程及應(yīng)用1三個(gè)關(guān)系(1)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程ekhw0。(2)光電子的最大初動(dòng)能ek可以利用光電管用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)得，即ekeuc，其中uc是遏止電壓。(3)光電效應(yīng)方程中的w0為逸出功，它與極限頻率c的關(guān)系是w0hc。2四類圖像圖像名稱圖線形狀由圖線直接(間接)得到的物理量最大初動(dòng)能ek與入射光頻率的關(guān)系圖線極限頻率：圖線與軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)c逸出功：圖線與ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的值w0|e|e普朗克常量：圖線的斜率kh顏色相同、強(qiáng)度不同的光，光電流與電壓的關(guān)系遏止電壓uc：圖線與橫軸的交點(diǎn)飽和光電流im：電流的最大值最大初動(dòng)能：ekmeuc顏色不同時(shí)，光電流與電壓的關(guān)系遏止電壓uc1、uc2飽和光電流最大初動(dòng)能ek1euc1，ek2euc2遏止電壓uc與入射光頻率的關(guān)系圖線截止頻率c：圖線與橫軸的交點(diǎn)遏止電壓uc：隨入射光頻率的增大而增大普朗克常量h：等于圖線的斜率與電子電量的乘積，即hke。(注：此時(shí)兩極之間接反向電壓)典例(2015全國(guó)卷)在某次光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，得到的遏止電壓uc與入射光的頻率的關(guān)系如圖1321所示。若該直線的斜率和截距分別為k和b，電子電荷量的絕對(duì)值為e，則普朗克常量可表示為_(kāi)，所用材料的逸出功可表示為_(kāi)。圖1321解析根據(jù)光電效應(yīng)方程ekmhw0及ekmeuc得uc，故k，b，得hek，w0eb。答案ekeb針對(duì)訓(xùn)練1(多選)(2016武威模擬)如圖1322是某金屬在光的照射下產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能ek與入射光頻率的關(guān)系圖像。由圖像可知()圖1322a該金屬的逸出功等于eb該金屬的逸出功等于h0c入射光的頻率為20時(shí)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為ed入射光的頻率為時(shí)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為e由該圖像可得出普朗克常量h解析：選abc由愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)方程可得：ekhw，對(duì)應(yīng)圖線可得，該金屬的逸出功weh0，a、b均正確；若入射光的頻率為20，則產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能ek2h0wh0e，故c正確；入射光的頻率為時(shí)，該金屬不發(fā)生光電效應(yīng)，d錯(cuò)誤；由eh0可得h，e錯(cuò)誤。2(2016鹽城二模)如圖1323甲所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象，當(dāng)用光子能量為5 ev的光照射到光電管上時(shí)，測(cè)得電流計(jì)上的示數(shù)隨電壓變化的圖像如圖乙所示。則光電子的最大初動(dòng)能為_(kāi)j，金屬的逸出功為_(kāi)j。圖1323解析：由圖乙可知，當(dāng)該裝置所加的電壓為反向電壓等于2 v時(shí)，電流表示數(shù)為0，知道光電子的最大初動(dòng)能為：2 ev3.21019 j，根據(jù)光電效應(yīng)方程ekmhw0，w03 ev4.81019 j。答案：3.210194.81019要點(diǎn)三對(duì)波粒二象性的理解1對(duì)光的波粒二象性的進(jìn)一步理解實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)表現(xiàn)說(shuō)明光的波動(dòng)性 干涉和衍射光是一種概率波，即光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性大小(概率)可用波動(dòng)規(guī)律來(lái)描述大量的光子在傳播時(shí)，表現(xiàn)出波的性質(zhì)光的波動(dòng)性是光子本身的一種屬性，不是光子之間相互作用產(chǎn)生的光的波動(dòng)性不同于宏觀觀念的波光的粒子性 光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)當(dāng)光同物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)，這種作用是“一份一份”進(jìn)行的，表現(xiàn)出粒子的性質(zhì)少量或個(gè)別光子清楚地顯示出光的粒子性粒子的含義是“不連續(xù)”、“一份一份”的光子不同于宏觀觀念的粒子波動(dòng)性和粒子性的對(duì)立、統(tǒng)一大量光子易顯示出波動(dòng)性，而少量光子易顯示出粒子性波長(zhǎng)長(zhǎng)(頻率低)的光波動(dòng)性強(qiáng)，而波長(zhǎng)短(頻率高)的光粒子性強(qiáng)光子說(shuō)并未否定波動(dòng)說(shuō)，eh中，和就是波的概念波和粒子在宏觀世界是不能統(tǒng)一的，而在微觀世界卻是統(tǒng)一的2物質(zhì)波(1)定義：任何運(yùn)動(dòng)著的物體都有一種波與之對(duì)應(yīng)，這種波叫做物質(zhì)波，也叫德布羅意波。(2)物質(zhì)波的波長(zhǎng)：，h是普朗克常量。多角練通1用很弱的光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，把入射光減弱到可以認(rèn)為光源和感光膠片之間不可能同時(shí)有兩個(gè)光子存在，如圖1324所示是不同數(shù)量的光子照射到感光膠片上得到的照片。這些照片說(shuō)明()圖1324a光只有粒子性沒(méi)有波動(dòng)性b光只有波動(dòng)性沒(méi)有粒子性c少量光子的運(yùn)動(dòng)顯示波動(dòng)性，大量光子的運(yùn)動(dòng)顯示粒子性d少量光子的運(yùn)動(dòng)顯示粒子性，大量光子的運(yùn)動(dòng)顯示波動(dòng)性解析：選d由這些照片可以看出，少量光子的運(yùn)動(dòng)顯示粒子性，大量光子的運(yùn)動(dòng)呈現(xiàn)出波動(dòng)性，故d正確。2(多選)(2015江蘇高考)波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說(shuō)法正確的有()a光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性b熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說(shuō)明中子具有波動(dòng)性c黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用光的波動(dòng)性解釋d動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長(zhǎng)也相等解析：選ab光電效應(yīng)現(xiàn)象、黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律都可以用光的粒子性解釋，選項(xiàng)a正確，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說(shuō)明中子具有波動(dòng)性，選項(xiàng)b正確；由德布羅意波長(zhǎng)公式和p22mek知?jiǎng)幽芟嗟鹊馁|(zhì)子和電子動(dòng)量不同，德布羅意波長(zhǎng)不相等，選項(xiàng)d錯(cuò)誤。3(多選)(2015全國(guó)卷)實(shí)物粒子和光都具有波粒二象性。下列事實(shí)中突出體現(xiàn)波動(dòng)性的是()a電子束通過(guò)雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣b射線在云室中穿過(guò)會(huì)留下清晰的徑跡c人們利用慢中子衍射來(lái)研究晶體的結(jié)構(gòu)d人們利用電子顯微鏡觀測(cè)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)e光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)解析：選acd電子束具有波動(dòng)性，通過(guò)雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣，選項(xiàng)a正確。射線在云室中高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，徑跡又細(xì)又直，表現(xiàn)出粒子性，選項(xiàng)b錯(cuò)誤。人們利用慢中子衍射來(lái)研究晶體的結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)出波動(dòng)性，選項(xiàng)c正確。電子顯微鏡是利用電子束工作的，體現(xiàn)了波動(dòng)性，選項(xiàng)d正確。光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)的是波的粒子性，選項(xiàng)e錯(cuò)誤。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：光電效應(yīng)現(xiàn)象及規(guī)律1(2016茂名一模)用一束紫外線照射某金屬時(shí)不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，可能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的措施是()a改用紅光照射b改用x射線照射c改用強(qiáng)度更大的原紫外線照射d延長(zhǎng)原紫外線的照射時(shí)間解析：選b根據(jù)光電效應(yīng)的條件0，要產(chǎn)生光電效應(yīng)，必須用能量更大，即頻率更高的粒子。能否發(fā)生光電效應(yīng)與光的強(qiáng)度和照射時(shí)間無(wú)關(guān)。x射線的頻率大于紫外線的頻率。故a、c、d錯(cuò)誤，b正確。2關(guān)于光電效應(yīng)的規(guī)律，下列說(shuō)法中正確的是()a發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，不改變?nèi)肷涔獾念l率，增大入射光強(qiáng)度，則單位時(shí)間內(nèi)從金屬內(nèi)逸出的光電子數(shù)目增多b光電子的最大初動(dòng)能跟入射光強(qiáng)度成正比c發(fā)生光電效應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間一般都大于107 sd只有入射光的波長(zhǎng)大于該金屬的極限波長(zhǎng)，光電效應(yīng)才能產(chǎn)生解析：選a發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，不改變?nèi)肷涔獾念l率，增大入射光強(qiáng)度，則單位時(shí)間內(nèi)打到金屬上的光子個(gè)數(shù)增加，則從金屬內(nèi)逸出的光電子數(shù)目增多，選項(xiàng)a正確；光電子的最大初動(dòng)能跟入射光強(qiáng)度無(wú)關(guān)，隨入射光的頻率增大而增大，選項(xiàng)b錯(cuò)誤；發(fā)生光電效應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間一般都不超過(guò)109 s，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；只有入射光的頻率大于該金屬的極限頻率時(shí)，即入射光的波長(zhǎng)小于該金屬的極限波長(zhǎng)時(shí)，光電效應(yīng)才能產(chǎn)生，選項(xiàng)d錯(cuò)誤。3(2016邢臺(tái)模擬)用強(qiáng)度相同的紅光和藍(lán)光分別照射同一種金屬，均能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)。下列判斷正確的是()a用紅光照射時(shí)，該金屬的逸出功小，用藍(lán)光照射時(shí)該金屬的逸出功大b用紅光照射時(shí)，該金屬的截止頻率低，用藍(lán)光照射時(shí)該金屬的截止頻率高c用紅光照射時(shí)，逸出光電子所需時(shí)間長(zhǎng)，用藍(lán)光照射時(shí)逸出光電子所需時(shí)間短d用紅光照射時(shí)，逸出的光電子最大初動(dòng)能小，用藍(lán)光照射時(shí)逸出的光電子最大初動(dòng)能大解析：選d同種金屬的逸出功是相同的，a錯(cuò)誤；同種金屬的截止頻率是相同的，b錯(cuò)誤；只要金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，逸出光電子的時(shí)間一樣，c錯(cuò)誤；藍(lán)光的頻率比紅光大，由ekhw知，用藍(lán)光時(shí)逸出的光電子最大初動(dòng)能大，d正確。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：光的波粒二象性物質(zhì)波4(多選)(2016唐山調(diào)研)下列說(shuō)法正確的是()a盧瑟福通過(guò)粒子散射實(shí)驗(yàn)建立了原子核式結(jié)構(gòu)模型b宏觀物體的物質(zhì)波波長(zhǎng)非常大，極易觀察到它的波動(dòng)性c愛(ài)因斯坦在對(duì)光電效應(yīng)的研究中，提出了光子