2017高考物理二轮复习 第2部分 考前回扣篇

1 倒计时第 2 天 选修 35 动量守恒和原子物理 A主干回顾 B精要检索 1动量、动量守恒定律及其应用 (1)动量：运动物体的质量与速度的乘积， p mv. (2)动量守恒定律的表达式 p p. m1v1 m2v2 m1v1 m2v2. p1 p2. (3)动量守恒定律成立的条件 系统不受外力或系统所受外力的矢量和为零 系统所受的外力的合力虽不为零，但系统外力比内力小得多，如碰撞问题中的摩擦 力，爆炸过程中的重力等 系统所受外力的合力虽不为零，但在某个方向上的分量为零，则在该方向上系统总 动量的分量保持不变 2弹性碰撞和非弹性碰撞 2 (1)碰撞问题的分类 弹性碰撞：动量守恒、机械能守恒 非弹性碰撞：动量守恒，机械能有损失 完全非弹性碰撞：动量守恒，机械能损失最大 (2)碰撞问题应同时遵守三条原则 动量守恒：即 p1 p2 p1 p2 动能不增加：即 Ek1 Ek2 Ek1 Ek2或 m1v m2v m1v1 2 m2v2 2 12 21 12 2 12 12 速度要符合物理情景 a碰撞前两物体同向，则 v 后 v 前 ；碰后，原来在前的物体速度一定增大，且 v 前 v 后 ； b两物体相向运动，碰后两物体的运动方向不可能都不改变 3氢原子光谱 (1)氢原子光谱线是最早发现并进行研究的光谱线，这些光谱线可用一个统一的公式表 示： R 1 (1m2 1n2) 式中： m1,2,3， 对每一个 m，有 n m1， m2， m3，构成一个谱线系 R1.1010 7 m1 (里德伯常量) (2)巴耳末系：巴耳末系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式： R 1 (n3,4 ，)( 122 1n2) 4氢原子的能级结构、能级公式 (1)原子核式结构模型 原子的中心有一个原子核，它集中了全部正电荷和原子的几乎全部质量，该学说的实 验基础是 粒子散射实验：用 粒子轰击金箔，发现大多数 粒子仍沿原来方向前进， 少数发生偏转，极少数发生大角度偏转，个别的发生反弹 (2)玻尔理论 轨道量子化：电子绕核运动的轨道是不连续的 能量量子化：原子只能处于一系列不连续的能量状态中能量最低的状态叫基态， 其他状态叫激发态 跃迁假说：原子从一种定态跃迁到另一种定态要辐射(或吸收)一定频率的光子，即 h Em En(mn) 3 (3)氢原子的能级和轨道半径 氢原子的能级公式： En E1(n1,2,3，)，其中 E113.6 eV. 1n2 氢原子的半径公式： rn n2r1(n1,2,3，)，其中 r1为基态半径，又称玻尔半径， r10.5310 10 m. 氢原子的能级图，如图 1 所示 图 1 5原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期 (1)原子核的组成：由质子和中子组成，原子核的电荷数等于核内的质子数，原子核直 径的数量级为 1015 m. (2)放射性物质放出的射线有： 射线、 射线、 射线 射线是高速氦核流，电离本领强，贯穿本领弱，一张纸就可将其挡住 射线是高速电子流，电离本领弱，贯穿本领强，可穿透几毫米厚的铝板； 射线是波长极短的电磁波，电离作用很弱，贯穿本领很强，能穿透几厘米厚的铝 板和几十厘米厚的混凝土 (3)半衰期是表征放射性元素大量原子核衰变快慢的物理量，是一种统计规律半衰期 对于少量原子核是无意义的用 T 表示半衰期， m 表示某时刻放射性元素的质量，则经过 时间 t，剩下的放射性元素的质量 m 余 m t/T.( 12) (4) 衰变： X Y HeAZ A 4Z 2 42 衰变： X Y eAZ AZ 1 0 1 6放射性同位素、核力、核反应方程 (1)人工转变的典型方程： 卢瑟福发现质子 N He O H147 42 178 1 查德威克发现中子 He Be C n42 94 126 10 约里奥居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子 Al He P n P Si e2713 42 3015 10 3015 3014 0 1 4 (2)衰变典型方程： U Th He23892 23490 42 Th Pa e23490 23491 0 1 (3)核力：原子核内部，核子间所特有的相互作用力 核力的特点： 核力是强相互作用力，在它的作用范围内核力比库仑力大得多 核力是短程力，作用范围在 1.51015 m 之内 每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性，无论是质子 间、中子间、质子和中子间均存在着核力作用 7结合能、质量亏损 (1)结合能：由于核力的存在，核子结合成原子核时要放出一定的能量，原子核分解成 核子时，要吸收同样多的能量，这就是原子核的结合能 (2)质量亏损：组成原子核的核子的质量与原子核的质量之差叫核的质量亏损 (3)质能方程： E mc2； E mc2. 8裂变反应和聚变反应、裂变反应堆 (1)重核的裂变：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成质量数较小的原子 核的过程如铀 235 的裂变反应 U n Kr Ba3 n.23592 10 9236 14156 10 (2)轻核的聚变：某些轻核能够结合在一起，生成一个较大的原子核的核反应如一个 氘核和氚核结合成一个氦核(同时放出一个中子)的聚变反应： H H He n.21 31 42 10 由于轻核的聚变需在几百万摄氏度的高温下进行，因此聚变反应又叫热核反应 9光电效应 (1)光子说：爱因斯坦提出空间传播的光是一份一份的，每一份叫一个光子，一个光子 的能量与频率成正比，即 E h .说明光具有粒子性 (2)光电效应的规律 任何一种金属都有一个极限频率 c，入射光的频率必须大于或者等于 c，才能发 生光电效应； 光电子的最大初动能与入射光的强度无关，与入射光的频率有关 光电效应几乎是瞬时的，发生的时间一般不超过 109 s； 发生光电效应时，光电流与入射光强度成正比 (3)爱因斯坦的光电效应方程 mv2 h W0或 Ek h W0；其中 h 为普朗克常量， 12 h6.6310 34 Js. C考前热身 1(2016苏北三市模拟)(1)下列说法正确的是_ 5 A光电效应是原子核吸收光子向外释放电子的现象 B天然放射性现象说明原子具有复杂的结构 C一个氘核的质量小于一个质子和一个中子的质量和 D已知钴 60 的半衰期为 5.27 年，则任一个钴 60 原子核都将在 5.27 年内发生衰变 (2)如图 2 所示为氢原子的能级图， n 为量子数若氢原子由 n3 跃迁到 n2 的过程 释放出的光子恰好能使某种金属产生光电效应，则一群处于 n4 的氢原子在向基态跃迁时， 产生的光子中有_种频率的光子能使该金属产生光电效应，其中光电子的最大初动 能 Ekm_ eV. 图 2 (3)质量为 2 kg 的物体 B 静止在光滑水平面上，一质量为 1 kg 的物体 A 以 2.0 m/s 的 水平速度和 B 发生正碰，碰撞后 A 以 0.2 m/s 的速度反弹，求碰撞过程中系统损失的机械 能 【解析】 (1)光电效应是原子核外的电子吸收光子后逸出金属表面的现象，A 错误； 天然放射现象说明原子核具有复杂的结构，B 错误；一个质子和一个中子聚合为一个氘核， 释放核能，有质量亏损，故一个氘核的质量小于一个质子和一个中子的质量和，C 正确； 半衰期是一个统计规律，对少量的放射性元素的原子核不适用，故 D 错误 (2)一群处于 n4 的氢原子向基态跃迁时，产生 6 种频率的光，光子能量比由 n3 跃 迁到 n2 的过程释放的光子能量小的只有由 n4 跃迁到 n3 的过程释放的光子，故使该 金属产生光电效应的光子有 5 种，最大初动能 Ekm( E4 E1)( E3 E2) 0.85(13.6)eV1.51(3.4) eV10.86 eV. (3)利用动量守恒定律， m1v1 m1v 1 m2v 2 解得： v 21.1 m/s 损失的机械能为： E m1v m1v m2v 0.77 J 12 21 12 21 12 2 【答案】 (1)C (2)5 10.86 (3)0.77 J 2(2016淮安模拟)(1)下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是 _ 【导学号：25702089】 6 A. 普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一 B. 玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的 C. 卢瑟福通过分析 粒子散射实验结果，发现了质子和中子 D. 根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性 (2)如图 3 所示的实验电路，当用黄光照射光电管中的金属涂层时，毫安表的指针发生 了偏转若将电路中的滑动变阻器的滑片 P 向右移动到某一位置时，毫安表的读数恰好减 小到零，此时电压表读数为 U. 7 若增加黄光照射的强度，则毫安表_(选填“有”或“无”)示数 若改用蓝光照射光电管中的金属涂层，则毫安表_(选填“有”或“无”)示 数 图 3 (3)某同学把两块大小不同的木块用细线连接，中间夹一被压缩了的轻质弹簧，如图 4 所示，将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察木块的运动情况，进行必要的 测量，验证物体间相互作用时动量守恒 该同学还必须有的器材是_ 需要直接测量的数据是(用符号表示待测量的量并用文字说明意义)_ 用所得数据验证动量守恒的关系是_ 图 4 【解析】 (1)普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之 一，故 A 正确玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续 的，故 B 正确卢瑟福通过分析 粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，故 C 错误根据电子束通过铝箔后的衍射图样，说明电子具有波动性，故 D 错误 (2)若将电路中的滑动变阻器的滑片 P 向右移动到某一位置时，毫安表的读数恰好减小 到零，知所加的电压为反向电压，即最大初动能的光电子都不能到达另一端增加黄光的 强度，光电子的最大初动能不变，毫安表无示数改用蓝光照射，入射光的频率增大，光 电子的最大初动能增大，有光电子能到达另一端，毫安表有示数 (3)取木块 1 的初速度方向为正方向，两木块质量和平抛初速度分别为 m1、 m2， v1、 v2，平抛运动的