專題十三 碰撞與動(dòng)量守恒 近代物理初步

專題十三碰撞與動(dòng)量守恒近代物理初步展示考綱·明晰考向方法歸納·重點(diǎn)點(diǎn)撥鎖定考點(diǎn)·高效突破展示考綱·明晰考向重要考點(diǎn)考題預(yù)測(cè)1.動(dòng)量、動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律及其應(yīng)用.2.彈性碰撞和非彈性碰撞.3.氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)、能級(jí)公式.4.原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期.5.結(jié)合能、質(zhì)量虧損.6.核力、核反應(yīng)方程.7.光電效應(yīng).8.愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程.動(dòng)量守恒定律、光電效應(yīng)、玻爾理論、質(zhì)能方程和核反應(yīng)方程是命題的熱點(diǎn).2016年高考對(duì)光電效應(yīng)、氫原子的能級(jí)及其躍遷的考查以選擇題形式命題的可能性較大,對(duì)動(dòng)量守恒定律、核反應(yīng)方程及核能的計(jì)算的考查以計(jì)算題形式命題的可能性很大.方法歸納·重點(diǎn)點(diǎn)撥一、光電效應(yīng)1.掌握兩條線索,明確各概念間的對(duì)應(yīng)關(guān)系2.Ek-ν曲線(如圖)的應(yīng)用(1)截止頻率(或極限頻率):圖線與ν軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)νc.(2)逸出功:圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)絕對(duì)值W0=E.(3)普朗克常量:圖線的斜率k=h.二、能級(jí)躍遷原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí),吸收或輻射光子的能量為hν=|E初-E末|.鎖定考點(diǎn)·高效突破考點(diǎn)一氫原子能級(jí)躍遷、光電效應(yīng)典例

(單選)如圖所示為氫原子的能級(jí)圖.現(xiàn)有大量處于n=3激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級(jí)躍遷.下列說(shuō)法正確的是(

)A.這些氫原子總共可輻射出四種不同頻率的光B.氫原子由n=3躍遷到n=2產(chǎn)生的光頻率最大C.這些氫原子躍遷時(shí)輻射出光子能量的最大值為10.2eVD.氫原子由n=3躍遷到n=1產(chǎn)生的光照射逸出功為6.34eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng)?思路探究?(1)大量處于n激發(fā)態(tài)的氫原子,可輻射出的光譜線條數(shù)如何計(jì)算?(2)輻射出的光子的能量(或頻率)由何決定.答案:由氫原子躍遷的兩能級(jí)決定,hν=Em-En.(3)能發(fā)生光電效應(yīng)的條件是什么?答案:入射光的頻率大于或等于相應(yīng)金屬的極限頻率,即入射光的能量大于或等于該金屬的逸出功.解析:大量處于n=3激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級(jí)躍遷,總共可輻射出三種不同頻率的光,氫原子由n=3躍遷到n=2產(chǎn)生的光頻率最小,躍遷到n=1產(chǎn)生的光頻率最大,波長(zhǎng)最短,選項(xiàng)A,E正確,B錯(cuò)誤;當(dāng)從n=3能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)時(shí)輻射出光子能量最大,這些氫原子躍遷時(shí)輻射出光子能量的最大值為(-1.51eV)-(-13.6eV)=12.09eV,照射逸出功為6.34eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng),選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確.答案:D(2)只有光子能量恰好等于躍遷所需的能量(hν=Em-En)時(shí),光子才被吸收.(3)入射光子能量大于電離能(hν=E∞-En)時(shí),光子一定能被原子吸收并使之電離,剩余能量為自由電子的動(dòng)能.題組訓(xùn)練1.對(duì)玻爾原子結(jié)構(gòu)模型的理解(2015甘肅省蘭州市實(shí)戰(zhàn)考試)關(guān)于玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型下列說(shuō)法中不正確的是()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B.原子中的電子繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),原子一定輻射能量C.原子中的電子從一個(gè)可能軌道躍遷到另一個(gè)可能軌道時(shí),原子會(huì)輻射或者吸收能量D.原子中的電子只能在特定的軌道上運(yùn)動(dòng)B2.氫原子的能級(jí)躍遷(2015浙大附中全真模擬)(單選)氫原子從能級(jí)m躍遷到能級(jí)n時(shí)輻射紅光的頻率為ν1,從能級(jí)n躍遷到能級(jí)k時(shí)吸收紫光的頻率為ν2,已知普朗克常量為h,若氫原子從能級(jí)k躍遷到能級(jí)m,則(

)A.吸收光子的能量為hν1+hν2B.輻射光子的能量為hν1+hν2C.吸收光子的能量為hν2-hν1D.輻射光子的能量為hν2-hν1D3.對(duì)光電效應(yīng)的理解(2015浙江仿真模擬)(單選)如圖所示是光電管的原理圖,已知當(dāng)有波長(zhǎng)為λ0的光照射到陰極K上時(shí),電路中有光電流,則下列說(shuō)法正確的是()A.換用波長(zhǎng)為λ1(λ1>λ0)的光照射陰極K,電路中一定沒(méi)有光電流B.換用波長(zhǎng)為λ2(λ2<λ0)的光照射陰極K,電路中一定有光電流C.當(dāng)增大電路中電源的電壓時(shí),電路中的光電流一定增大D.當(dāng)將電源極性反接時(shí),電路中一定沒(méi)有光電流產(chǎn)生B解析:用波長(zhǎng)為λ0的光照射陰極K時(shí),電路中有光電流,可知波長(zhǎng)為λ0的光照射陰極K時(shí),發(fā)生了光電效應(yīng).換用波長(zhǎng)為λ1(λ1>λ0)的光照射陰極K時(shí),由于頻率變小,不一定發(fā)生光電效應(yīng),電路中不一定有光電流,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;換用波長(zhǎng)為λ2(λ2<λ0)的光照射陰極K時(shí),頻率變大,一定能發(fā)生光電效應(yīng),電路中一定有光電流,選項(xiàng)B正確;增加電路中電源的路端電壓,當(dāng)達(dá)到飽和電流時(shí),電流不再增大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;將電路中電源的極性反接,光電子做減速運(yùn)動(dòng),還可能到達(dá)陽(yáng)極,所以還可能有光電流,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.考點(diǎn)二動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用(含實(shí)驗(yàn):驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律)?思路探究?(1)如何求相撞后兩車一起運(yùn)動(dòng)的速度?(2)兩車相撞過(guò)程中系統(tǒng)的動(dòng)量是否守恒?答案:相撞過(guò)程時(shí)間很短,內(nèi)力遠(yuǎn)大于摩擦力,系統(tǒng)動(dòng)量守恒.答案:27m/s以例說(shuō)法動(dòng)量守恒定律的解題步驟題組訓(xùn)練1.動(dòng)量守恒定律的理解(2015福建理綜)(單選)如圖,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()A.A和B都向左運(yùn)動(dòng) B.A和B都向右運(yùn)動(dòng)C.A靜止,B向右運(yùn)動(dòng) D.A向左運(yùn)動(dòng),B向右運(yùn)動(dòng)解析:由于A,B碰前總動(dòng)量為0,由動(dòng)量守恒可知碰后總動(dòng)量也為0,因兩滑塊發(fā)生彈性碰撞,故碰后A,B一定反向,即A向左運(yùn)動(dòng),B向右運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)D正確.D2.能量守恒、動(dòng)量守恒的綜合應(yīng)用(2015上饒三模)如圖所示,在光滑的水平面上,質(zhì)量為2m的物體A以初速度v0向右開(kāi)始運(yùn)動(dòng),質(zhì)量為m的物體B靜置在光滑水平面上,其左側(cè)連接一輕質(zhì)彈簧;當(dāng)物體A壓縮輕質(zhì)彈簧至物體A,B剛好相對(duì)靜止時(shí),物體B碰在右側(cè)豎直墻上,并與墻粘合.求輕質(zhì)彈簧在整個(gè)過(guò)程中具有的最大彈性勢(shì)能.3.驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律(2014全國(guó)新課標(biāo)理綜Ⅱ)現(xiàn)利用圖(a)所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律.在圖(a)中,氣墊導(dǎo)軌上有A,B兩個(gè)滑塊,滑塊A右側(cè)帶有一彈簧片,左側(cè)與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(圖中未畫(huà)出)的紙帶相連;滑塊B左側(cè)也帶有一彈簧片,上面固定一遮光片,光電計(jì)時(shí)器(未完全畫(huà)出)可以記錄遮光片通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間.實(shí)驗(yàn)測(cè)得滑塊A的質(zhì)量m1=0.310kg,滑塊B的質(zhì)量m2=0.108kg,遮光片的寬度d=1.00cm;打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率f=50.0Hz.將光電門(mén)固定在滑塊B的右側(cè),啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,給滑塊A一向右的初速度,使它與B相碰.碰后光電計(jì)時(shí)器顯示的時(shí)間為ΔtB=3.500ms,碰撞前后打出的紙帶如圖(b)所示.答案:見(jiàn)解析考點(diǎn)三核反應(yīng)方程與核能?思路探究?(1)核反應(yīng)方程應(yīng)遵循什么規(guī)律?答案:質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒.(2)質(zhì)能方程中質(zhì)量和能量的單位是如何對(duì)應(yīng)的?如何列方程?答案:若Δm用kg做單位,則ΔE用J做單位,方程為ΔE=Δmc2,c為光速.若Δm用u做單位,則ΔE用eV做單位,方程為ΔE=Δm×931.5MeV.答案:(1)見(jiàn)解析(2)3.1×10-29kg以例說(shuō)法衰變次數(shù)的確定及核能計(jì)算方法(1)α衰變與β衰變次數(shù)的確定方法因?yàn)棣滤プ儗?duì)質(zhì)量數(shù)無(wú)影響,可先由質(zhì)量數(shù)的改變確定α衰變的次數(shù),然后再根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰變的次數(shù).(2)解決核反應(yīng)方程與核能計(jì)算問(wèn)題