2017高考物理二轮复习 第1部分 专题突破篇 专题1-15_5

1 专题十五 碰撞与动量守恒 近代物理初步 考点 1| 原子结构和光电效应 难度：低档题 题型：选择题 五年 5 考 (2013江苏高考 T12(C)(1)(2)(1)如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的 相等，则它们的_也相等 【导学号：25702071】 图 1 A速度 B动能 C动量 D总能量 (2)根据玻尔原子结构理论，氦离子(He )的能级图如图 1 所示电子处在 n3 轨道 上比处在 n5 轨道上离氦核的距离_(选填“近”或“远”)当大量 He 处在 n4 的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有_条 【解题关键】 解此题的关键有以下两点： 2 (1)德布罗意波长公式 . hp (2)大量处于 n 能级的原子由于跃迁所发射的谱线条数为 rC .2n 【解析】 (1)根据 ，知电子和中子的动量大小相等，选项 C 正确 hp (2)根据玻尔理论 rn n2r1可知电子处在 n3 的轨道上比处在 n5 的轨道上离氦核的 距离近大量 He 处在 n4 的激发态时，发射的谱线有 6 条 【答案】 (1)C (2)近 6 (2016江苏高考 T12(C)(3)几种金属的逸出功 W0见下表： 金属 钨 钙 钠 钾 铷 W0(1019 J) 7.26 5.12 3.66 3.60 3.41 用一束可见光照射上述金属的表面，请通过计算说明哪些能发生光电效应已知该可 见光的波长范围为 4.0107 7.610 7 m，普朗克常数 h6.6310 34 Js. 【解题关键】 解此题的关键有以下两点： (1)光子能量与光波波长的关系： E . hc (2)要发生光电效应，入射光子能量应大于金属的逸出功 【解析】 光子的能量 E hc 取 4.010 7 m，则 E5.010 19 J 根据 E W0判断，钠、钾、铷能发生光电效应 【答案】 钠、钾、铷能发生光电效应 (2015江苏高考 T12(C)(1)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确 的有_ A光电效应现象揭示了光的粒子性 B热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性 C黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释 D动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等 【解析】 光电效应现象、黑体辐射的实验规律都可以用光的粒子性解释，选项 A 正 确，选项 C 错误；热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性，选项 B 正确； 由德布罗意波长公式 和 p22 mEk知动能相等的质子和电子动量不同，德布罗意波 hp 长不相等，选项 D 错误 【答案】 AB 3 1高考考查特点 (1)常以物理现象为切入点考查原子结构和波粒二象性 (2)常以科学应用角度考查光电效应及方程的应用 2常见误区及提醒 (1)误认为光电效应产生的条件是光的强度 (2)弄清光电效应的产生及规律是解题关键 考向 1 光电效应及方程 1(2015全国卷T 35(1)在某次光电效应实验中，得到的遏止电压 Uc与入射光的频 率 的关系如图 2 所示若该直线的斜率和截距分别为 k 和 b，电子电荷量的绝对值为 e，则普朗克常量可表示为_，所用材料的逸出功可表示为_ 图 2 【解析】 根据光电效应方程 Ekm h W0及 Ekm eUc得 Uc ，故 he W0e k， b ，得 h ek， W0 eb. he W0e 【答案】 ek eb 2.(2014江苏高考 T12(C)(1)已知钙和钾的截止频率分别为 7.731014 Hz 和 5.441014 Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具 有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的_ A波长 B频率 C能量 D动量 【解析】 根据爱因斯坦光电效应方程 mv h W.由题知 W 钙 W 钾 ，所以钙逸出 12 2m 的光电子的最大初动能较小根据 p 及 p 和 c 知，钙逸出的光电子的特2mEk h 点是：动量较小、波长较长、频率较小选项 A 正确，选项 B、C、D 错误 【答案】 A 考向 2 光的波粒二象性 3(多选)(2015全国卷T 35(1)改编)实物粒子和光都具有波粒二象性下列事实中 突出体现波动性的是( ) 4 【导学号：25702072】 A电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样 B 射线在云室中穿过会留下清晰的径迹 C人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构 D人们利用电子显微镜观测物质的微观结构 ACD 电子束具有波动性，通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，选项 A 正确 射线在云室中高速运动时，径迹又细又直，表现出粒子性，选项 B 错误人们利用慢中子 衍射来研究晶体的结构，体现出波动性，选项 C 正确电子显微镜是利用电子束工作的， 体现了波动性，选项 D 正确 考向 3 氢原子能级及跃迁 4(2012江苏高考 T12(C)(1)如图 3 所示是某原子的能级图， a、 b、 c 为原子跃迁所 发出的三种波长的光在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则 正确的是( ) 图 3 C 由能级图及 En Em h 知， E3 E1E2 E1E3 E2.即 a c b，又 ， c 知 a c b，所以图 C 正确 考点 2| 动量和动量守恒的应用 难度：中档题 题型：计算题 五年 3 考 (2013江苏高考 T12(C)(3)如图 4 所示，进行太空行走的宇航员 A 和 B 的质量 分别为 80 kg 和 100 kg，他们推携手远离空间站，相对空间站的速度为 0.1 m/s.A 将 B 向 空间站方向轻推后， A 的速度变为 0.2 m/s，求此时 B 的速率大小和方向 5 图 4 【解题关键】 宇航员 A 和 B 在相互作用过程中系统动量守恒 【解析】 根据动量守恒定律，( mA mB)v0 mAvA mBvB，代入数值解得 vB0.02 m/s，离开空间站方向 【答案】 0.02 m/s 离开空间站方向 (2014江苏高考 T12(C)(3)牛顿的自然哲学的数学原理 中记载， A、 B 两个 玻璃球相碰，碰撞后的分离速度和它们碰撞前的接近速度之比总是约为 1516.分离速度 是指碰撞后 B 对 A 的速度，接近速度是指碰撞前 A 对 B 的速度若上述过程是质量为 2m 的 玻璃球 A 以速度 v0碰撞质量为 m 的静止玻璃球 B，且为对心碰撞，求碰撞后 A、 B 的速度大 小 【解析】 设 A、 B 球碰撞后速度分别为 v1和 v2 由动量守恒定律知：2 mv02 mv1 mv2，且由题意知 ，解得 v1 v0， v2 v2 v1v0 1516 1748 v0. 3124 【答案】 v0 v0 1748 3124 1高考考查特点 动量守恒是近几年必考知识点，考查的题目主要有：(1)碰撞中相互作用的动量守恒问 题；(2)相互作用中的动量守恒和机械能守恒问题 2解题常见误区及提醒 (1)不能准确应用动量守恒定律； (2)过程不清，不能分过程应用对应规律； (3)正确区分过程和物体(系)，准确选择规律 考向 1 动量守恒定律的应用 5(2016扬州模拟)如图 5 所示，在列车编组站里，一辆 m13.610 4 kg 的甲货车 在平直轨道上以 v12 m/s 的速度运动，碰上一辆 m22.410 4 kg 的静止的乙货车，它们 碰撞后结合在一起继续运动，求货车碰撞后运动的速度以及甲货车在碰撞过程中动量的变 6 化量 图 5 【解析】 对整个系统，碰撞过程动量守恒，设结合在一起继续运动的速度为 v，则 m1v1( m1 m2)v， 货车碰撞后运动的速度 v 1.2 m/s， m1v1 m1 m2 甲货车的动量的变化量 p m1v m1v12.8810 4 kgm/s(或“动量变化量大小 为 2.88104 kgm/s，方向向左”) 【答案】 2.8810 4 kgm/s 考向 2 动量与能量的综合应用 6. (2016常州模拟)如图 6 所示， 固定的圆弧轨道与水平面平滑连接，轨道与水平 面均光滑， 质量为 m 的物块 B 与轻质弹簧拴接静止在水平面上， 弹簧右端固定. 质量 为 3m 的物块 A 从圆弧轨道上距离水平面高 h 处由静止释放，与 B 碰撞后推着 B 一起运动但 与 B 不粘连求： 图 6 (1)A、 B 碰后一起运动的速度 v1； (2)弹簧的最大弹性势能 【解析】 (1) A 下滑与 B 碰撞前机械能守恒，由机械能守恒定律得： 3mgh 3mv ，解得： v0 12 20 2gh A 与 B 碰撞过程系统的动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得： 3mv0(3 m m)v1，解得： v1 342gh (2)弹簧最短时弹性势能最大，系统的动能全部转化为弹性势能，根据机械能守恒定律 得： Epmax 4mv mgh. 12 21 94 【答案】 (1) (2) mgh 342gh 94 考点 3| 核反应及核能的计算 难度：低档题 题型：选择题、填空题 五年 4 考 (2016江苏高考 T12(C)(1)贝可勒尔在 120 年前首先发现了天然放射现象，如 7 今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用下列属于放射性衰变的是_ A. C N e146 147 0 1 B. U n I Y2 n23592 10 1395 9539 10 C. H H He n21 31 42 10 D. He Al P n42 2713 3015 10 【解题关键】 天然放射性衰变是自发地放出 、 粒子的核反应，与原子核聚变、 裂变及人工转变是有区别的 A 放射性元素自发地放出射线的现象叫天然放射现象A 选项为 衰变方程，B 选 项为重核裂变方程，C 选项为轻核聚变方程，D 选项为原子核的人工转变方程，故选 A. (2015江苏高考 T12(C)(2)(3)(1)核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量 进行发电， U 是核电站常用的核燃料. U 受一个中子轰击后裂变成 Ba 和 Kr 两部23592 23592 14456 8936 分，并产生_个中子要使链式反应发生，裂变物质的体积要_(选填“大于” 或“小于”)它的临界体积 【导学号：25702073】 (2)取质子的质量 mp1.672 61027 kg，中子的质量 mn1.674 91027 kg， 粒子的质量 m 6.646 71027 kg，光速 c3.010 8 m/s.请计算 粒子的结合 能(计算结果保留两位有效数字) 【解题关键】 解此题的三个关键： (1)核反应过程满足电荷数守恒和质量数守恒 (2)理解临界体积的含义 (3)应用 E mc2求核能时注意 m 和 E 单位对应 【解析】 (1)核反应方程遵守质量数守恒和电荷数守恒，且该核反应方程为： U23592 n Ba Kr3 n，即产生 3 个中子临界体积是发生链式反应的最小体积，要使10 14456 8936 10 链式反应发生，裂变物质的体积要大于它的临界体积 (2)组成 粒子的核子与 粒子的质量差 m(2 mp2 mn) m 结合能 E mc2 代入数据得 E4.310 12 J. 【答案】 (1)3 大于 (2)4.310 12 J 1高考考查特点 (1)本考点内容着重考查原子核的衰变，核反应方程的书写、质量亏损和核能计算等； (2)题型选择题、填空题或计算题均有 2解题常见误区及提醒 8 (1)误认为质量数守恒是质量守恒； (2)误认为半衰期与外界条件有关； (3)应明确结合能和半衰期的影响因素 考向 1 放射性元素的衰变 7在一个 U 原子核衰变为一个 Pb 原子核的过程中，发生 衰变的次数为( )23892 23892 A6 次 B10 次 C22 次 D32 次 【答案】 A 考向 2 核反应方程及核能的计算 8一个静止的铀核 U(原