專題十五 動量和原子物理

1、二輪二輪物理物理專題十五動量和原子物理專題十五動量和原子物理二輪二輪物理物理展示考綱展示考綱明晰考向明晰考向方法歸納方法歸納重點點撥重點點撥鎖定考點鎖定考點高效突破高效突破二輪二輪物理物理展示考綱展示考綱明晰考向明晰考向重要考點重要考點考題預測考題預測1.1.動量、動量定理、動量守恒定律動量、動量定理、動量守恒定律及其應用及其應用.().()2.2.彈性碰撞和非彈性碰撞彈性碰撞和非彈性碰撞.().()3.3.氫原子的能級結(jié)構(gòu)、能級公氫原子的能級結(jié)構(gòu)、能級公式式.().()4.4.原子核的組成、放射性、原子核原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期的衰變、半衰期.().()5.5.結(jié)合能、質(zhì)量

2、虧損結(jié)合能、質(zhì)量虧損.().()6.6.核力、核反應方程核力、核反應方程.().()7.7.光電效應光電效應.().()8.8.愛因斯坦光電效應方程愛因斯坦光電效應方程.().()動量守恒定律、光電效應、玻爾理動量守恒定律、光電效應、玻爾理論、質(zhì)能方程和核反應方程是命題論、質(zhì)能方程和核反應方程是命題的熱點的熱點. .20162016年高考對光電效應、氫原子的年高考對光電效應、氫原子的能級及其躍遷的考查以選擇題形式能級及其躍遷的考查以選擇題形式命題的可能性較大命題的可能性較大, ,對動量守恒定對動量守恒定律、核反應方程及核能的計算的考律、核反應方程及核能的計算的考查以計算題形式命題的可能性很大查

3、以計算題形式命題的可能性很大. .二輪二輪物理物理方法歸納方法歸納重點點撥重點點撥一、光電效應一、光電效應1.1.掌握兩條線索掌握兩條線索, ,明確各概念間的對應關系明確各概念間的對應關系二輪二輪物理物理2.E2.Ek k-曲線曲線( (如圖如圖) )的應用的應用(1)(1)截止頻率截止頻率( (或極限頻率或極限頻率):):圖線與圖線與軸交點的橫坐標軸交點的橫坐標c c. .(2)(2)逸出功逸出功: :圖線與圖線與E Ek k軸交點的縱坐標絕對值軸交點的縱坐標絕對值W W0 0=E.=E.(3)(3)普朗克常量普朗克常量: :圖線的斜率圖線的斜率k=h.k=h.二輪二輪物理物理二輪二輪物理物

4、理二輪二輪物理物理鎖定考點鎖定考點高效突破高效突破考點一考點一衰變、核反應方程與核能衰變、核反應方程與核能思路探究思路探究 (1)(1)核反應方程應遵循什么規(guī)律核反應方程應遵循什么規(guī)律? ?答案答案: :質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒. .答案答案: :(1)(1)見解析見解析 二輪二輪物理物理(2)(2)質(zhì)量虧損為質(zhì)量虧損為 kg.kg.思路探究思路探究(2)(2)質(zhì)能方程中質(zhì)量和能量的單位是如何對應的質(zhì)能方程中質(zhì)量和能量的單位是如何對應的? ?如何如何列方程列方程? ?答案答案: :若若mm用用kgkg做單位做單位, ,則則EE用用J J做單位做單位, ,方程為方程為E=mc

5、E=mc2 2,c,c為光速為光速. .若若mm用用u u做單位做單位, ,則則EE用用eVeV做單位做單位, ,方程為方程為E=mE=m931.5 MeV.931.5 MeV.二輪二輪物理物理通關演練通關演練1.1.原子核的衰變原子核的衰變(2015(2015重慶理綜重慶理綜) )如圖中曲線如圖中曲線a,b,c,da,b,c,d為氣泡室中某放射物發(fā)生衰變放出為氣泡室中某放射物發(fā)生衰變放出的部分粒子的徑跡的部分粒子的徑跡, ,氣泡室中磁感應強度方向垂直于紙面向里氣泡室中磁感應強度方向垂直于紙面向里. .以下判以下判斷可能正確的是斷可能正確的是.A.a,bA.a,b為為粒子的徑跡粒子的徑跡B.a

6、,bB.a,b為為粒子的徑跡粒子的徑跡C.c,dC.c,d為為粒子的徑跡粒子的徑跡D.c,dD.c,d為為粒子的徑跡粒子的徑跡解析解析: :由左手定則可知由左手定則可知,a,b,a,b為帶正電的粒子的徑跡為帶正電的粒子的徑跡,c,d,c,d為帶負電的粒子的為帶負電的粒子的徑跡徑跡, ,又又粒子帶正電粒子帶正電,粒子帶負電粒子帶負電,粒子不帶電粒子不帶電, ,所以所以D D項正確項正確. .答案答案: :D D二輪二輪物理物理答案答案: :B B二輪二輪物理物理答案答案: :正電子正電子5656天天二輪二輪物理物理方法總結(jié)方法總結(jié) 衰變次數(shù)的確定及核能計算方法衰變次數(shù)的確定及核能計算方法(1)(

7、1)衰變與衰變與衰變次數(shù)的確定方法衰變次數(shù)的確定方法因為因為衰變對質(zhì)量數(shù)無影響衰變對質(zhì)量數(shù)無影響, ,可先由質(zhì)量數(shù)的改變確定可先由質(zhì)量數(shù)的改變確定衰變的次數(shù)衰變的次數(shù), ,然然后再根據(jù)衰變規(guī)律確定后再根據(jù)衰變規(guī)律確定衰變的次數(shù)衰變的次數(shù). .(2)(2)解決核反應方程與核能計算問題的方法解決核反應方程與核能計算問題的方法熟記常見的基本粒子的符號熟記常見的基本粒子的符號, ,如質(zhì)子、中子、如質(zhì)子、中子、粒子等粒子等. .掌握核反應方程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒的規(guī)律掌握核反應方程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒的規(guī)律. .進行核能計算時注意單位的對應進行核能計算時注意單位的對應, ,若若mm用用kgk

8、g做單位做單位, ,則則EE用用J J做單位做單位; ;若若mm用用u u做單位做單位, ,則則EE用用eVeV做單位做單位, ,且且1 u1 u對應對應931.5 MeV.931.5 MeV.二輪二輪物理物理考點二考點二氫原子能級躍遷、光電效應氫原子能級躍遷、光電效應典例典例 如圖所示為氫原子的能級圖如圖所示為氫原子的能級圖. .現(xiàn)有大量處于現(xiàn)有大量處于n=3n=3激發(fā)態(tài)的氫原子激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷向低能級躍遷. .下列說法正確的是下列說法正確的是.A.A.這些氫原子總共可輻射出三種不同頻率的光這些氫原子總共可輻射出三種不同頻率的光B.B.氫原子由氫原子由n=3n=3躍遷到躍遷到n=2

9、n=2產(chǎn)生的光頻率最大產(chǎn)生的光頻率最大C.C.這些氫原子躍遷時輻射出光子能量的最大值為這些氫原子躍遷時輻射出光子能量的最大值為10.2 eV10.2 eVD.D.氫原子由氫原子由n=3n=3躍遷到躍遷到n=1n=1產(chǎn)生的光照射逸出功為產(chǎn)生的光照射逸出功為6.34 eV6.34 eV的金屬鉑能發(fā)的金屬鉑能發(fā)生光電效應生光電效應E.E.氫原子由氫原子由n=3n=3躍遷到躍遷到n=1n=1產(chǎn)生的光波長最短產(chǎn)生的光波長最短二輪二輪物理物理思路探究思路探究 (1)(1)大量處于大量處于n n激發(fā)態(tài)的氫原子激發(fā)態(tài)的氫原子, ,可輻射出的光譜線條數(shù)如何可輻射出的光譜線條數(shù)如何計算計算? ?(2)(2)輻射出

10、的光子的能量輻射出的光子的能量( (或頻率或頻率) )由何決定由何決定. .答案答案: :由氫原子躍遷的兩能級決定由氫原子躍遷的兩能級決定,h=E,h=Em m-E-En n. .(3)(3)能發(fā)生光電效應的條件是什么能發(fā)生光電效應的條件是什么? ?答案答案: :入射光的頻率大于或等于相應金屬的極限頻率入射光的頻率大于或等于相應金屬的極限頻率, ,即入射光的能量大于即入射光的能量大于或等于該金屬的逸出功或等于該金屬的逸出功. .解析解析: :大量處于大量處于n=3n=3激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷, ,總共可輻射出三種不同總共可輻射出三種不同頻率的光頻率的光, ,氫原子

11、由氫原子由n=3n=3躍遷到躍遷到n=2n=2產(chǎn)生的光頻率最小產(chǎn)生的光頻率最小, ,躍遷到躍遷到n=1n=1產(chǎn)生的光產(chǎn)生的光頻率最大頻率最大, ,波長最短波長最短, ,選項選項A,EA,E正確正確,B,B錯誤錯誤; ;當從當從n=3n=3能級躍遷到能級躍遷到n=1n=1能級能級時輻射出光子能量最大時輻射出光子能量最大, ,這些氫原子躍遷時輻射出光子能量的最大值為這些氫原子躍遷時輻射出光子能量的最大值為(-1.51 eV)-(-13.6 eV)=12.09 eV,(-1.51 eV)-(-13.6 eV)=12.09 eV,照射逸出功為照射逸出功為6.34 eV6.34 eV的金屬鉑能發(fā)生的金屬

12、鉑能發(fā)生光電效應光電效應, ,選項選項C C錯誤錯誤,D,D正確正確. .答案答案: :ADEADE二輪二輪物理物理(2)(2)只有光子能量恰好等于躍遷所需的能量只有光子能量恰好等于躍遷所需的能量(h=E(h=Em m-E-En n) )時時, ,光子才被吸收光子才被吸收. .(3)(3)入射光子能量大于電離能入射光子能量大于電離能(h=E(h=E-E-En n) )時時, ,光子一定能被原子吸收并使光子一定能被原子吸收并使之電離之電離, ,剩余能量為自由電子的動能剩余能量為自由電子的動能. .二輪二輪物理物理題組訓練題組訓練1.1.對光電效應的理解對光電效應的理解(2015(2015贛州市一

13、模贛州市一模) )如圖所示是研究光電效應的電路如圖所示是研究光電效應的電路, ,陰極陰極K K和陽極和陽極A A是密封是密封在真空玻璃容器內(nèi)的兩個電極在真空玻璃容器內(nèi)的兩個電極,K,K在受到光照時能夠發(fā)射光電子在受到光照時能夠發(fā)射光電子. .陽極陽極A A吸吸收陰極收陰極K K發(fā)出的光電子發(fā)出的光電子, ,在電路中形成光電流在電路中形成光電流. .如果用單色光如果用單色光a a照射陰極照射陰極K,K,電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn); ;用單色光用單色光b b照射陰極照射陰極K K時時, ,電流表的指針不發(fā)生偏電流表的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn). .下列說法正確的是下列說法正確的是.A.aA.a

14、光的波長一定小于光的波長一定小于b b光的波長光的波長B.B.只增加只增加a a光的強度可能使通過電流表的電流增大光的強度可能使通過電流表的電流增大C.C.只增加只增加a a光的強度可使逸出的電子最大初動能增大光的強度可使逸出的電子最大初動能增大D.D.陰極材料的逸出功與入射光的頻率有關陰極材料的逸出功與入射光的頻率有關E.E.用單色光用單色光a a照射陰極照射陰極K,K,當電源的正負極對調(diào)時當電源的正負極對調(diào)時, ,電電流表的讀數(shù)可能減為零流表的讀數(shù)可能減為零二輪二輪物理物理答案答案: :ABEABE二輪二輪物理物理二輪二輪物理物理答案答案: :BDEBDE二輪二輪物理物理3.3.對玻爾原子

15、結(jié)構(gòu)模型的理解對玻爾原子結(jié)構(gòu)模型的理解(2015(2015甘肅省蘭州市實戰(zhàn)考試甘肅省蘭州市實戰(zhàn)考試) )關于玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型下列說法中正確關于玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型下列說法中正確的是的是.A.A.原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在很小的區(qū)域原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在很小的區(qū)域B.B.原子中的電子繞原子核做圓周運動時原子中的電子繞原子核做圓周運動時, ,原子一定輻射能量原子一定輻射能量C.C.原子中的電子從一個可能軌道躍遷到另一個可能軌道時原子中的電子從一個可能軌道躍遷到另一個可能軌道時, ,原子會輻射原子會輻射或者吸收能量或者吸收能量D.D.原子中的電子只能在特定的軌道上運動原子

16、中的電子只能在特定的軌道上運動E.E.電子躍遷時輻射光子的頻率等于電子繞核運動的頻率電子躍遷時輻射光子的頻率等于電子繞核運動的頻率解析解析: :原子中的電子繞原子核做圓周運動時原子中的電子繞原子核做圓周運動時, ,處于穩(wěn)定狀態(tài)處于穩(wěn)定狀態(tài), ,不產(chǎn)生電磁輻不產(chǎn)生電磁輻射射, ,不向外輻射能量不向外輻射能量, ,故故B B錯誤錯誤; ;電子躍遷時輻射光子的頻率由躍遷前后兩電子躍遷時輻射光子的頻率由躍遷前后兩個能級的能量差決定個能級的能量差決定, ,即即h=Eh=Em m-E-En n, ,與電子繞核運動的頻率無關與電子繞核運動的頻率無關, ,故故E E錯誤錯誤. .根據(jù)玻爾理論的假設條件可知選項

17、根據(jù)玻爾理論的假設條件可知選項A,C,DA,C,D正確正確. .答案答案: :ACDACD二輪二輪物理物理考點三考點三動量定理的應用動量定理的應用典例典例 (2015(2015安徽理綜安徽理綜) )一質(zhì)量為一質(zhì)量為0.5 kg0.5 kg的小物塊放在水平地面上的的小物塊放在水平地面上的A A點點, ,距距離離A A點點5 m5 m的位置的位置B B處是一面墻處是一面墻, ,如圖所示如圖所示. .物塊以物塊以v v0 0=9 m/s=9 m/s的初速度從的初速度從A A點沿點沿ABAB方向運動方向運動, ,在與墻壁碰撞前瞬間的速度為在與墻壁碰撞前瞬間的速度為7 m/s,7 m/s,碰后以碰后以6

18、 m/s6 m/s的速度反向的速度反向運動直至靜止運動直至靜止.g.g取取10 m/s10 m/s2 2. .(1)(1)求物塊與地面間的動摩擦因數(shù)求物塊與地面間的動摩擦因數(shù);思路探究思路探究 (1)(1)求求首先要想到什么物理量首先要想到什么物理量? ?答案答案: :滑動摩擦力滑動摩擦力. .(2)(2)動量是矢量還是標量動量是矢量還是標量? ?應用動量定理時要特別注意什么問題應用動量定理時要特別注意什么問題? ?答案答案: :動量是矢量動量是矢量; ;應用動量定理時要注意力和速度的方向應用動量定理時要注意力和速度的方向. .答案答案: :(1)0.32 (1)0.32 二輪二輪物理物理(2

19、)(2)若碰撞時間為若碰撞時間為0.05 s,0.05 s,求碰撞過程中墻面對物塊平均作用力的大小求碰撞過程中墻面對物塊平均作用力的大小F;F;(3)(3)求物塊在反向運動過程中克服摩擦力所做的功求物塊在反向運動過程中克服摩擦力所做的功W.W.答案答案: :(2)130 N(2)130 N(3)9 J(3)9 J二輪二輪物理物理以例說法以例說法 動量定理的應用步驟動量定理的應用步驟(1)(1)明確研究對象、研究過程并確定正方向明確研究對象、研究過程并確定正方向; ;(2)(2)分析研究對象在研究過程中的受力情況分析研究對象在研究過程中的受力情況, ,求出合外力的沖量求出合外力的沖量; ;(3)

20、(3)同時分析研究對象的運動情況同時分析研究對象的運動情況, ,確定物體在運動過程中始末狀態(tài)的動確定物體在運動過程中始末狀態(tài)的動量量, ,找出動量的變化找出動量的變化; ;二輪二輪物理物理題組訓練題組訓練二輪二輪物理物理解析解析: :對飛船和空間站由動量定理得對飛船和空間站由動量定理得Ft=(mFt=(m船船+m+m站站)v)v代入數(shù)據(jù)得代入數(shù)據(jù)得m m站站=8.5=8.510103 3 kg kg故選項故選項B B正確正確. .答案答案: :B B二輪二輪物理物理2.2.動量與能量的綜合問題動量與能量的綜合問題(2015(2015大慶市第二次質(zhì)檢大慶市第二次質(zhì)檢) )如圖所示如圖所示, ,質(zhì)

21、量為質(zhì)量為m=1 kgm=1 kg的滑塊的滑塊, ,以以v v0 0=5 m/s=5 m/s的的水平初速度滑上靜止在光滑水平面上的平板小車水平初速度滑上靜止在光滑水平面上的平板小車, ,若小車質(zhì)量若小車質(zhì)量M=4 kg,M=4 kg,平平板小車足夠長板小車足夠長, ,滑塊在平板小車上滑動滑塊在平板小車上滑動1 s1 s后相對小車靜止后相對小車靜止. .重力加速度重力加速度g g取取10 m/s10 m/s2 2, ,不計滑塊的大小不計滑塊的大小. .求求: :(1)(1)滑塊與平板小車之間的動摩擦因數(shù)滑塊與平板小車之間的動摩擦因數(shù);(2)(2)欲使滑塊不從平板車上滑落欲使滑塊不從平板車上滑落,

22、 ,平板車至少應多長平板車至少應多長? ?解析解析: :(1)(1)設設m m滑上平板小車與平板小車相對靜止時速度為滑上平板小車與平板小車相對靜止時速度為v,v,據(jù)動量守恒據(jù)動量守恒定律定律mvmv0 0=(m+M)v=(m+M)v對對m m據(jù)動量定理據(jù)動量定理-mgt=mv-mv-mgt=mv-mv0 0代入數(shù)據(jù)解得代入數(shù)據(jù)解得=0.4;=0.4;答案答案: : (1)0.4 (1)0.4(2)2.5 m(2)2.5 m二輪二輪物理物理考點四考點四動量守恒定律的應用動量守恒定律的應用( (含實驗含實驗: :驗證動量守恒定律驗證動量守恒定律) )二輪二輪物理物理審題突破審題突破 二輪二輪物理物

23、理二輪二輪物理物理二輪二輪物理物理以例說法以例說法 動量守恒定律與能量的綜合問題分析方法動量守恒定律與能量的綜合問題分析方法(1)(1)對于過程比較復雜的問題對于過程比較復雜的問題, ,要根據(jù)情況將過程分為幾個不同的階段要根據(jù)情況將過程分為幾個不同的階段, ,然然后對各個階段進行分析、判斷動量是否守恒后對各個階段進行分析、判斷動量是否守恒, ,機械能是否守恒機械能是否守恒. .(2)(2)兩物體相互碰撞的問題兩物體相互碰撞的問題, ,若不說明是彈性碰撞若不說明是彈性碰撞, ,則碰撞中動能一般都有則碰撞中動能一般都有損失損失, ,而兩物體碰后粘在一起的情況而兩物體碰后粘在一起的情況, ,碰撞中動

24、能損失最多碰撞中動能損失最多. .(3)(3)含有彈簧模型的動量守恒問題含有彈簧模型的動量守恒問題, ,從本質(zhì)上看從本質(zhì)上看, ,屬于一種時間較長的彈性屬于一種時間較長的彈性碰撞碰撞. .在作用的過程中在作用的過程中, ,當彈簧被壓縮最短或拉伸最長時當彈簧被壓縮最短或拉伸最長時, ,系統(tǒng)內(nèi)各個物體系統(tǒng)內(nèi)各個物體具有共同的速度具有共同的速度, ,而此時彈簧的彈性勢能最大而此時彈簧的彈性勢能最大, ,動能最小動能最小. .系統(tǒng)內(nèi)各個物體系統(tǒng)內(nèi)各個物體除彈簧的彈力外所受的合力為零除彈簧的彈力外所受的合力為零( (例如光滑水平面上的連接體問題例如光滑水平面上的連接體問題),),當彈當彈簧為自然伸長狀態(tài)時簧為自然伸長狀態(tài)時, ,系統(tǒng)內(nèi)的某個物體此時將具有最大的速度系統(tǒng)內(nèi)的某個物體此時將具有最大的速度. .(4)(4)對于同一系統(tǒng)而言對于同一系統(tǒng)而言, ,動量守恒時機械能不一定守恒動量守恒時機械能不一定守恒, ,機械能守恒時機械能守恒