（新課標(biāo)大綱解讀）高考物理 重點(diǎn) 難點(diǎn) 核心考點(diǎn)全演練 專題14 動(dòng)量守恒定律 原子結(jié)構(gòu)和原子核.doc

專題14 動(dòng)量守恒定律、原子結(jié)構(gòu)和原子核 (1)玻爾理論的三個(gè)要點(diǎn)(2)光電效應(yīng)方程(3)核反應(yīng)方程及核反應(yīng)類型(4)質(zhì)量虧損及核能(5)動(dòng)量守恒定律的理解及應(yīng)用【命題趨勢】(1)以碰撞為模型對動(dòng)量守恒定律可能結(jié)合能量守恒定律進(jìn)行考查(2)結(jié)合經(jīng)典物理理論和最新科技成果對原子結(jié)構(gòu)和原子核這部分內(nèi)容進(jìn)行考查考點(diǎn)1、玻爾理論與動(dòng)量守恒定律的組合1.玻爾理論的基本內(nèi)容能級假設(shè)：氫原子en，n為量子數(shù)躍遷假設(shè)：he末e初軌道量子化假設(shè)：氫原子rnn2r1，n為量子數(shù)【例1】 (1)圖6142為氫原子的能級示意圖，一群氫原子處于n3的激發(fā)態(tài)，在向較低能級躍遷的過程中向外發(fā)出光子，用這些光照射逸出功為2.49 ev的金屬鈉，下列說法正確的是()a這群氫原子能發(fā)出三種頻率不同的光，其中從n3躍遷到n2所發(fā)出的光波長最短b這群氫原子能發(fā)出兩種頻率不同的光，其中從n3躍遷到n1所發(fā)出的光頻率最高c金屬鈉表面所產(chǎn)生的光電子的初動(dòng)能最大值為11.11 evd金屬鈉表面所產(chǎn)生的光電子的初動(dòng)能最大值為9.60 ev (2)在光滑的水平面上，質(zhì)量為m1的小球a以速率v0向右運(yùn)動(dòng)在小球a的前方o處有一質(zhì)量為m2的小球b處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖6143所示小球a與小球b發(fā)生正碰后小球a與小球b均向右運(yùn)動(dòng)小球b被在q點(diǎn)處的墻壁彈回后與小球a在p點(diǎn)相遇，pq1.5po.假設(shè)小球間的碰撞及小球與墻壁之間的碰撞都是彈性碰撞求a、b兩小球的質(zhì)量之比【特別提醒】1解決氫原子能級躍遷問題的三點(diǎn)技巧(1)每個(gè)氫原子每次躍遷能吸收或輻射一個(gè)特定頻率的光子(2)一群原子和一個(gè)原子不同，它們的核外電子向基態(tài)躍遷時(shí)發(fā)射光子的種類nc.(3)計(jì)算氫原子能級躍遷放出或吸收光子的頻率和波長時(shí)，注意能級的能量值均為負(fù)值，且單位為“ev”，計(jì)算時(shí)要換算成“j”2應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解題的步驟(1)選取研究系統(tǒng)和研究過程(2)分析系統(tǒng)的受力情況，判斷系統(tǒng)動(dòng)量是否守恒(3)規(guī)定正方向，確定系統(tǒng)的初、末狀態(tài)的動(dòng)量的大小和方向(4)根據(jù)動(dòng)量守恒定律列方程求解(5)對求解的結(jié)果加以分析、驗(yàn)證和說明【變式探究】 (1)大量氫原子處于不同能量激發(fā)態(tài)，發(fā)生躍遷時(shí)放出三種不同能量的光子，其能量值分別是：1.89 ev，10.2 ev，12.09 ev.躍遷發(fā)生前這些原子分布在_個(gè)激發(fā)態(tài)能級上，其中最高能級的能量值是_ev(基態(tài)能量為13.6 ev)(2)用中子轟擊鋰核(li)發(fā)生核反應(yīng)，生成氚核和粒子，并放出4.8 mev 的能量寫出核反應(yīng)方程；求出質(zhì)量虧損；若中子與鋰核是以等值反向的動(dòng)量相碰，則粒子和氚核的動(dòng)能之比是多少？粒子的動(dòng)能有多大？粒子的動(dòng)能為：考點(diǎn)2、光電效應(yīng)現(xiàn)象與動(dòng)量守恒定律的組合1.愛因斯坦光電效應(yīng)方程：ekhw0.2用圖象表示光電效應(yīng)方程極限頻率：圖線與軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)0.逸出功：圖線與ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的值w0e.普朗克常量：圖線的斜率kh.【例2】 (1)產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)，關(guān)于逸出光電子的最大初動(dòng)能ek，下列說法正確的是_(填入正確選項(xiàng)前的字母)a對于同種金屬，ek與照射光的強(qiáng)度無關(guān)b對于同種金屬，ek與照射光的波長成反比c對于同種金屬，ek與光照射的時(shí)間成正比d對于同種金屬，ek與照射光的頻率成線性關(guān)系e對于不同種金屬，若照射光頻率不變，ek與金屬的逸出功成線性關(guān)系(2)一靜止的u核經(jīng)衰變成為th核，釋放出的總動(dòng)能為4.27 mev.問此衰變后th核的動(dòng)能為多少mev(保留1位有效數(shù)字)? (2)根據(jù)題意知，此衰變的衰變方程為uthhe【變式探究】 (1)如圖6147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)系圖象由圖象可知()a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(2)如圖6148所示，在光滑水平面上，有一質(zhì)量為m120 kg的小車，通過一根幾乎不可伸長的輕繩與一節(jié)質(zhì)量為m225 kg的平板車廂連接質(zhì)量為m315 kg的小物體放在平板車廂上，物體與平板車之間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)為0.20.開始時(shí)車廂靜止，繩松弛，小車以v03 m/s的速度前進(jìn)，設(shè)平板足夠長，試求小物體m3在平板上移動(dòng)的距離x.難點(diǎn)1、有關(guān)原子核的知識與動(dòng)量守恒定律的組合【例1】 (2013山東卷，38)(1)恒星向外輻射的能量來自于其內(nèi)部發(fā)生的各種熱核反應(yīng)，當(dāng)溫度達(dá)到108k時(shí)，可以發(fā)生“氦燃燒”完成“氦燃燒”的核反應(yīng)方程：he_be.be是一種不穩(wěn)定的粒子，其半衰期為2.61016s.一定質(zhì)量的be，經(jīng)7.81016s后所剩be占開始時(shí)的_(2)如圖6149所示，光滑水平軌道上放置長板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發(fā)生碰撞后瞬間a的速度大小【特別提醒】解決核反應(yīng)方程及核能計(jì)算的方法(1)掌握核反應(yīng)方程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒的規(guī)律；(2)掌握常見的主要核反應(yīng)方程式，并知道其意義；(3)熟記常見的基本粒子的符號，如質(zhì)子、中子、粒子等；(4)進(jìn)行核能計(jì)算時(shí)注意單位的對應(yīng)，若m用kg作單位，則e用j作單位；若m用u作單位，則e用ev作單位，且1 u對應(yīng)931.5 mev.【變式探究】 (1)在“嫦娥一號”衛(wèi)星對月球探索中，月球土壤里大量存在著一種叫做“氦3(he)”的化學(xué)元素，是熱核聚變的重要原料科學(xué)家初步估計(jì)月球上至少有100萬噸“氦3(he)”，如果相關(guān)技術(shù)開發(fā)成功，將可為地球帶來取之不盡的能源關(guān)于“氦3(he)”與氘核聚變，下列說法中正確的是()a核反應(yīng)方程為hehhehb核反應(yīng)生成物的質(zhì)量將大于參加反應(yīng)物質(zhì)的質(zhì)量c“氦3(he)”一個(gè)核子的結(jié)合能大于“氦4(he)”一個(gè)核子的結(jié)合能d“氦3(he)”的原子核與一個(gè)氘核發(fā)生聚變將放出能量(2)2012年，各國軍隊(duì)軍事演習(xí)頻繁在某次演習(xí)中，有一門舊式大炮在平坦的地面上(可看做光滑)以v5 m/s的速度勻速前進(jìn)，炮身質(zhì)量為m1 000 kg，現(xiàn)將一質(zhì)量為m25 kg的炮彈，以相對炮身的速度大小u600 m/s與v反向水平射出，求射出炮彈后炮身的速度v.【變式探究】 (1)下列關(guān)于原子和原子核的說法正確的是()a射線是原子由激發(fā)態(tài)向低能級躍遷時(shí)產(chǎn)生的b居里夫婦最先發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象c原子核中的質(zhì)子靠核力來抗衡相互之間的庫侖斥力而使核子緊緊地束縛在一起d結(jié)合能所對應(yīng)的質(zhì)量等于把原子核完全分解為核子后所有核子的總質(zhì)量減去該原子核的質(zhì)量(2)某同學(xué)用如圖61410所示裝置來研究碰撞過程，第一次單獨(dú)讓小球a從斜槽某處由靜止開始滾下落地點(diǎn)為p，第二次讓小球a從同一位置釋放后與靜止在斜槽末端的小球b發(fā)生碰撞a、b球的落地點(diǎn)分別是m、n，各點(diǎn)與o的距離如圖61411；該同學(xué)改變小球a的釋放位置重復(fù)上述操作由于某種原因他只測得了a球的落地點(diǎn)p、m到o的距離分別是22.0 cm、10.0 cm.求b球的落地點(diǎn)n到o的距離1(1)如圖61412所示，用a、b兩種不同頻率的光分別照射同一金屬板，發(fā)現(xiàn)當(dāng)a光照射時(shí)驗(yàn)電器的指針偏轉(zhuǎn)，b光照射時(shí)指針未偏轉(zhuǎn)，以下說法正確的是()a增大a光的強(qiáng)度，驗(yàn)電器的指針偏角一定減小ba光照射金屬板時(shí)驗(yàn)電器的金屬小球帶負(fù)電ca光在真空中的波長小于b光在真空中的波長d若a光是氫原子從n4的能級向n1的能級躍遷時(shí)產(chǎn)生的，則b光可能是氫原子從n5的能級向n2的能級躍遷時(shí)產(chǎn)生的(2)靜止的鋰核li俘獲一個(gè)速度為8.0106 m/s的中子，發(fā)生核反應(yīng)后若只產(chǎn)生了兩個(gè)新粒子，其中一個(gè)粒子為氦核he，它的速度大小是8.0106 m/s，方向與反應(yīng)前的中子速度方向相同完成此核反應(yīng)的方程式；求反應(yīng)后產(chǎn)生的另一個(gè)粒子的速度大小和方向；通過計(jì)算說明此反應(yīng)過程中是否發(fā)生了質(zhì)量虧損反應(yīng)后粒子的總動(dòng)能為2(1)下列說法正確的是_a根據(jù)emc2可知物體所具有的能量和它的質(zhì)量之間存在著簡單的正比關(guān)系b在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，假設(shè)只讓一個(gè)光子通過單縫，則該光子不可能落在暗條紋處c一群氫原子從n3的激發(fā)態(tài)向較低能級躍遷，最多可放出兩種頻率的光子d已知能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率為0，則當(dāng)頻率為20的單色光照射該金屬時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能為2h0(2)如圖61413，車廂的質(zhì)量為m，長度為l，靜止在光滑水平面上，質(zhì)量為m的木塊(可看成質(zhì)點(diǎn))以速度v0無摩擦地在車廂底板上向右運(yùn)動(dòng)，木塊與前車壁碰撞后以速度向左運(yùn)動(dòng)，則再經(jīng)過多長時(shí)間，木塊將與后車壁相碰？3(2013江蘇卷，12c)(1)如果一個(gè)電子的德布羅意波長和一個(gè)中子的相等，則它們的_也相等a速度 b動(dòng)能 c動(dòng)量 d總能量 (2)根據(jù)玻爾原子結(jié)構(gòu)理論，氦離子(he)的能級圖如圖61414所示電子處在n3軌道上比處在n5軌道上離氦核的距離_(選填“近”或“遠(yuǎn)”)當(dāng)大量he處在n4的激發(fā)態(tài)時(shí)，由于躍遷所發(fā)射的譜線有_條(3)如圖61415所示，進(jìn)行太空行走的宇航員a和b的質(zhì)量分別為80 kg和100 kg，他們攜手遠(yuǎn)離空間站，相對空間站的速度為0.1 m/s.a將b向空間站方向輕推后，a的速度變?yōu)?.2 m/s，求此時(shí)b的速度大小和方向4(1)已知?dú)湓拥哪芗墳椋篹113.60 ev，e23.40 ev，e31.51 ev，e40.85 ev，現(xiàn)用光子能量介于10.0012.70 ev之間的某單色光去照射一群處于基態(tài)的氫原子，則下列說法中正確的是_a該照射光的光子可能會(huì)被處于基態(tài)的氫原子吸收b該照射光的光子一定會(huì)被吸收c若可以吸收該光子，則可判斷激發(fā)后的氫原子發(fā)射不同能量的光子最多有3種d若可以吸收該光子，則可判斷激發(fā)后的氫原子發(fā)射不同能量的光子最多有6種(2)如圖61416所示，ab為一光滑水平橫桿，桿上套一質(zhì)量為m的圓環(huán)，環(huán)上系一長為l質(zhì)量不計(jì)的細(xì)繩，細(xì)繩的另一端拴一個(gè)質(zhì)量為m的小球，現(xiàn)將細(xì)繩拉直，且與ab平行，由靜止釋放小球，則當(dāng)細(xì)繩與ab成角時(shí)，圓環(huán)移動(dòng)的距離是多少？若在橫桿上立一擋板，與環(huán)的初位置相距多遠(yuǎn)時(shí)才不致使圓環(huán)在運(yùn)動(dòng)過程中與擋板相碰？5(1)從物理學(xué)的角度來看，以下說法正確的是()a福島核電站的爆炸是高溫高壓作用下產(chǎn)生的氫氣發(fā)生了核聚變b核污染主要是指核反應(yīng)過程中會(huì)放出一些放射性同位素能長時(shí)期存在于周圍環(huán)境中c核輻射主要是指核反應(yīng)過程中所釋放出的射線、射線和射線d防化人員所穿的防化服主要是防止射線、射線對人體的傷害(2)如圖61417所示，木塊a的質(zhì)量ma1 kg，足夠長的木板b質(zhì)量mb4 kg，質(zhì)量mc4 kg的木塊c置于木板b上，水平面光滑，b、c之間有摩擦現(xiàn)使a以v012 m/s 的初速度向右運(yùn)動(dòng)，與b碰撞后以4 m/s的速度彈回(取g10 m/s2)求b運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度的大小碰撞后c在b上滑行了2 m，求b、c之間的動(dòng)摩擦因數(shù)6. (1)u是一種放射性元素，其能發(fā)生一系列放射性衰變，衰變過程如圖61418所示請寫出兩過程的衰變方程：_；_.(2)如圖61419所示，兩個(gè)完全相同的可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊a和b，靠在一起靜止在水平面上但不粘連，質(zhì)量均為m.o點(diǎn)左側(cè)水平面光滑、右側(cè)水平面粗糙，a、b與粗糙水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為.一顆質(zhì)量為m、速度為v0的子彈水平穿過a后進(jìn)入b，最后停在b中，其共同速度為v，子彈與b到達(dá)o點(diǎn)前已相對靜止求：子彈穿過a時(shí)的速度；a、b兩物塊停止運(yùn)動(dòng)時(shí)它們之間的距離7.原子處于基態(tài)時(shí)最穩(wěn)定，處于較高能級時(shí)會(huì)自發(fā)地向低能級躍遷。如圖所示為氫原子的能級圖?，F(xiàn)讓一束單色光照射到大量處于基態(tài)(量子數(shù)n=1)的氫原子上，被激發(fā)的氫原子能自發(fā)地發(fā)出3種不同頻率的色光，則照射氫原子的單色光的光子能量為ev。用這種光照射逸出功為4.54 ev的金屬表面時(shí)，逸出的光電子的最大初動(dòng)能是ev。8.某些建筑材料含放射性元素氡，氡可以發(fā)生或衰變，如果人長期生活在氡濃度過高的環(huán)境中，受到長期氡放射