（新课标大纲解读）高考物理 重点 难点 核心考点全演练 专题14 动量守恒定律 原子结构和原子核.docVIP

专题14 动量守恒定律、原子结构和原子核 (1)玻尔理论的三个要点(2)光电效应方程(3)核反应方程及核反应类型(4)质量亏损及核能(5)动量守恒定律的理解及应用【命题趋势】(1)以碰撞为模型对动量守恒定律可能结合能量守恒定律进行考查(2)结合经典物理理论和最新科技成果对原子结构和原子核这部分内容进行考查考点1、玻尔理论与动量守恒定律的组合1.玻尔理论的基本内容能级假设：氢原子en，n为量子数跃迁假设：he末e初轨道量子化假设：氢原子rnn2r1，n为量子数【例1】 (1)图6142为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.49 ev的金属钠，下列说法正确的是()a这群氢原子能发出三种频率不同的光，其中从n3跃迁到n2所发出的光波长最短b这群氢原子能发出两种频率不同的光，其中从n3跃迁到n1所发出的光频率最高c金属钠表面所产生的光电子的初动能最大值为11.11 evd金属钠表面所产生的光电子的初动能最大值为9.60 ev (2)在光滑的水平面上，质量为m1的小球a以速率v0向右运动在小球a的前方o处有一质量为m2的小球b处于静止状态，如图6143所示小球a与小球b发生正碰后小球a与小球b均向右运动小球b被在q点处的墙壁弹回后与小球a在p点相遇，pq1.5po.假设小球间的碰撞及小球与墙壁之间的碰撞都是弹性碰撞求a、b两小球的质量之比【特别提醒】1解决氢原子能级跃迁问题的三点技巧(1)每个氢原子每次跃迁能吸收或辐射一个特定频率的光子(2)一群原子和一个原子不同，它们的核外电子向基态跃迁时发射光子的种类nc.(3)计算氢原子能级跃迁放出或吸收光子的频率和波长时，注意能级的能量值均为负值，且单位为“ev”，计算时要换算成“j”2应用动量守恒定律解题的步骤(1)选取研究系统和研究过程(2)分析系统的受力情况，判断系统动量是否守恒(3)规定正方向，确定系统的初、末状态的动量的大小和方向(4)根据动量守恒定律列方程求解(5)对求解的结果加以分析、验证和说明【变式探究】 (1)大量氢原子处于不同能量激发态，发生跃迁时放出三种不同能量的光子，其能量值分别是：1.89 ev，10.2 ev，12.09 ev.跃迁发生前这些原子分布在_个激发态能级上，其中最高能级的能量值是_ev(基态能量为13.6 ev)(2)用中子轰击锂核(li)发生核反应，生成氚核和粒子，并放出4.8 mev 的能量写出核反应方程；求出质量亏损；若中子与锂核是以等值反向的动量相碰，则粒子和氚核的动能之比是多少？粒子的动能有多大？粒子的动能为：考点2、光电效应现象与动量守恒定律的组合1.爱因斯坦光电效应方程：ekhw0.2用图象表示光电效应方程极限频率：图线与轴交点的横坐标0.逸出功：图线与ek轴交点的纵坐标的值w0e.普朗克常量：图线的斜率kh.【例2】 (1)产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能ek，下列说法正确的是_(填入正确选项前的字母)a对于同种金属，ek与照射光的强度无关b对于同种金属，ek与照射光的波长成反比c对于同种金属，ek与光照射的时间成正比d对于同种金属，ek与照射光的频率成线性关系e对于不同种金属，若照射光频率不变，ek与金属的逸出功成线性关系(2)一静止的u核经衰变成为th核，释放出的总动能为4.27 mev.问此衰变后th核的动能为多少mev(保留1位有效数字)? (2)根据题意知，此衰变的衰变方程为uthhe【变式探究】 (1)如图6147是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能ek与入射光频率的关系图象由图象可知()a该金属的逸出功等于eb该金属的逸出功等于h0c入射光的频率为20时，产生的光电子的最大初动能为ed入射光的频率为时，产生的光电子的最大初动能为(2)如图6148所示，在光滑水平面上，有一质量为m120 kg的小车，通过一根几乎不可伸长的轻绳与一节质量为m225 kg的平板车厢连接质量为m315 kg的小物体放在平板车厢上，物体与平板车之间的滑动摩擦因数为0.20.开始时车厢静止，绳松弛，小车以v03 m/s的速度前进，设平板足够长，试求小物体m3在平板上移动的距离x.难点1、有关原子核的知识与动量守恒定律的组合【例1】 (2013山东卷，38)(1)恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应，当温度达到108k时，可以发生“氦燃烧”完成“氦燃烧”的核反应方程：he_be.be是一种不稳定的粒子，其半衰期为2.61016s.一定质量的be，经7.81016s后所剩be占开始时的_(2)如图6149所示，光滑水平轨道上放置长板a(上表面粗糙)和滑块c，滑块b置于a的左端，三者质量分别为ma2 kg、mb1 kg、mc2 kg.开始时c静止a、b一起以v05 m/s的速度匀速向右运动，a与c发生碰撞(时间极短)后c向右运动，经过一段时间，a、b再次达到共同速度一起向右运动，且恰好不再与c碰撞求a与c发生碰撞后瞬间a的速度大小【特别提醒】解决核反应方程及核能计算的方法(1)掌握核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒的规律；(2)掌握常见的主要核反应方程式，并知道其意义；(3)熟记常见的基本粒子的符号，如质子、中子、粒子等；(4)进行核能计算时注意单位的对应，若m用kg作单位，则e用j作单位；若m用u作单位，则e用ev作单位，且1 u对应931.5 mev.【变式探究】 (1)在“嫦娥一号”卫星对月球探索中，月球土壤里大量存在着一种叫做“氦3(he)”的化学元素，是热核聚变的重要原料科学家初步估计月球上至少有100万吨“氦3(he)”，如果相关技术开发成功，将可为地球带来取之不尽的能源关于“氦3(he)”与氘核聚变，下列说法中正确的是()a核反应方程为hehhehb核反应生成物的质量将大于参加反应物质的质量c“氦3(he)”一个核子的结合能大于“氦4(he)”一个核子的结合能d“氦3(he)”的原子核与一个氘核发生聚变将放出能量(2)2012年，各国军队军事演习频繁在某次演习中，有一门旧式大炮在平坦的地面上(可看做光滑)以v5 m/s的速度匀速前进，炮身质量为m1 000 kg，现将一质量为m25 kg的炮弹，以相对炮身的速度大小u600 m/s与v反向水平射出，求射出炮弹后炮身的速度v.【变式探究】 (1)下列关于原子和原子核的说法正确的是()a射线是原子由激发态向低能级跃迁时产生的b居里夫妇最先发现了天然放射现象c原子核中的质子靠核力来抗衡相互之间的库仑斥力而使核子紧紧地束缚在一起d结合能所对应的质量等于把原子核完全分解为核子后所有核子的总质量减去该原子核的质量(2)某同学用如图61410所示装置来研究碰撞过程，第一次单独让小球a从斜槽某处由静止开始滚下落地点为p，第二次让小球a从同一位置释放后与静止在斜槽末端的小球b发生碰撞a、b球的落地点分别是m、n，各点与o的距离如图61411；该同学改变小球a的释放位置重复上述操作由于某种原因他只测得了a球的落地点p、m到o的距离分别是22.0 cm、10.0 cm.求b球的落地点n到o的距离1(1)如图61412所示，用a、b两种不同频率的光分别照射同一金属板，发现当a光照射时验电器的指针偏转，b光照射时指针未偏转，以下说法正确的是()a增大a光的强度，验电器的指针偏角一定减小ba光照射金属板时验电器的金属小球带负电ca光在真空中的波长小于b光在真空中的波长d若a光是氢原子从n4的能级向n1的能级跃迁时产生的，则b光可能是氢原子从n5的能级向n2的能级跃迁时产生的(2)静止的锂核li俘获一个速度为8.0106 m/s的中子，发生核反应后若只产生了两个新粒子，其中一个粒子为氦核he，它的速度大小是8.0106 m/s，方向与反应前的中子速度方向相同完成此核反应的方程式；求反应后产生的另一个粒子的速度大小和方向；通过计算说明此反应过程中是否发生了质量亏损反应后粒子的总动能为2(1)下列说法正确的是_a根据emc2可知物体所具有的能量和它的质量之间存在着简单的正比关系b在单缝衍射实验中，假设只让一个光子通过单缝，则该光子不可能落在暗条纹处c一群氢原子从n3的激发态向较低能级跃迁，最多可放出两种频率的光子d已知能使某金属发生光电效应的极限频率为0，则当频率为20的单色光照射该金属时，光电子的最大初动能为2h0(2)如图61413，车厢的质量为m，长度为l，静止在光滑水平面上，质量为m的木块(可看成质点)以速度v0无摩擦地在车厢底板上向右运动，木块与前车壁碰撞后以速度向左运动，则再经过多长时间，木块将与后车壁相碰？3(2013江苏卷，12c)(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61414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(3)如图61415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的速度大小和方向4(1)已知氢原子的能级为：e113.60 ev，e23.40 ev，e31.51 ev，e40.85 ev，现用光子能量介于10.0012.70 ev之间的某单色光去照射一群处于基态的氢原子，则下列说法中正确的是_a该照射光的光子可能会被处于基态的氢原子吸收b该照射光的光子一定会被吸收c若可以吸收该光子，则可判断激发后的氢原子发射不同能量的光子最多有3种d若可以吸收该光子，则可判断激发后的氢原子发射不同能量的光子最多有6种(2)如图61416所示，ab为一光滑水平横杆，杆上套一质量为m的圆环，环上系一长为l质量不计的细绳，细绳的另一端拴一个质量为m的小球，现将细绳拉直，且与ab平行，由静止释放小球，则当细绳与ab成角时，圆环移动的距离是多少？若在横杆上立一挡板，与环的初位置相距多远时才不致使圆环在运动过程中与挡板相碰？5(1)从物理学的角度来看，以下说法正确的是()a福岛核电站的爆炸是高温高压作用下产生的氢气发生了核聚变b核污染主要是指核反应过程中会放出一些放射性同位素能长时期存在于周围环境中c核辐射主要是指核反应过程中所释放出的射线、射线和射线d防化人员所穿的防化服主要是防止射线、射线对人体的伤害(2)如图61417所示，木块a的质量ma1 kg，足够长的木板b质量mb4 kg，质量mc4 kg的木块c置于木板b上，水平面光滑，b、c之间有摩擦现使a以v012 m/s 的初速度向右运动，与b碰撞后以4 m/s的速度弹回(取g10 m/s2)求b运动过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之间的动摩擦因数6. (1)u是一种放射性元素，其能发生一系列放射性衰变，衰变过程如图61418所示请写出两过程的衰变方程：_；_.(2)如图61419所示，两个完全相同的可视为质点的物块a和b，靠在一起静止在水平面上但不粘连，质量均为m.o点左侧水平面光滑、右侧水平面粗糙，a、b与粗糙水平面间的动摩擦因数均为.一颗质量为m、速度为v0的子弹水平穿过a后进入b，最后停在b中，其共同速度为v，子弹与b到达o点前已相对静止求：子弹穿过a时的速度；a、b两物块停止运动时它们之间的距离7.原子处于基态时最稳定，处于较高能级时会自发地向低能级跃迁。如图所示为氢原子的能级图。现让一束单色光照射到大量处于基态(量子数n=1)的氢原子上，被激发的氢原子能自发地发出3种不同频率的色光，则照射氢原子的单色光的光子能量为ev。用这种光照射逸出功为4.54 ev的金属表面时，逸出的光电子的最大初动能是ev。8.某些建筑材料含放射性元素氡，氡可以发生或衰变，如果人长期生活在氡浓度过高的环境中，受到长期氡放射