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综合、总结与拓展 154综合、总结与拓展 一、知识地图 二、应考指要高考对该部分知识每年均有题目出现，其中光电效应、玻尔能级、原子核的结构、原子核的衰变规律及质能方程的命题频率较高，其次物理学史、若干重要的相关物理学理论等，近几年高考中也时有出现从试题的难度来看，并不大，考查的知识面较广，考查的频率较高，每年都有考题，题型多为选择题和填空题。 “联系实际，联系生活，联系高科技”已成为高考命题的趋向，考查内容中体现时代气息。 用新名词包装试题，比如2000年全国卷中出现的“超重元素，双电荷交换反应”、xx年的俄效应等各种趋势会增加。 试题越来越重视知识的联系，体现学科的综合性。 比如核衰变与动量守恒、放射线与生物、化学的联系等。 三、好题精析例1下列说法正确的是A.质子与中子的质量不等，但质量数相等B两个质子之间，不管距离如何，核力总是大于库仑力C同一种元素的原子核有相同的质量数，但中子数可以不同D除万有引力外，两个中子之间不存在其他相互作用力-14解析核力是短程力，它只在10m范围内作用强，选项B错误；同一种元素的原子核具有相同的质子数，不同的质量数，不同的中子数，选项C错误；任何相邻核子之间除万有引力外，还存在核力，选项D错误正确答案A点评原子核内容是历年高考必考的基础点之一，本题从多个角度设问，对有关概念进行考查，要求对相关知识全面、熟练掌握，一题多考是本题的特色例2如图15.4-1所示为氢原子的能级，已知可见光的光子能量范围为1.62eV-3.11eV,那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是A用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能产生光电效应现象B氢原子从高能级向n=3的能级跃迁时发出的光，不具有热作用15.4-1C处于n=2能级的氢原子能吸收任意频率的紫外线D处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离解析能使锌板发生光电效应的光子的能量只要大于紫外线的能量就行，氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光子中有的光子能量大于紫外线的能量，所以有可能产生光电效应。 氢原子从高能级向n=3的能级跃迁时发出的光的能量小于等于1.51eV,在红外线范围，所以具有热效应。 任意频率紫外线的能量不一定都等于氢原子能级的能级差，不能吸收任意频率的紫外线处于n=3能级的氢原子的电离能是1.51eV，而任意频率紫外线的能量都大于1.51eV，可以使氢原子电离。 正确选项D点评原子激发跃迁时，所吸收的能量只能等于两能级的差；原子电离时所吸收的能量可以大于等于某一能级的能量绝对值。 例3如图15.4-2所示，一天然放射性物质射出三种射线，经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域(方向如图所示)，调整电场强度E和磁感强度B的大小使得在MN上只有两个点受到射线照射,下面的哪种判断是正确的()A射到b点的一定是?射线B射到b点的一定是?射线C射到b点的一定是?射线或?射线D射到b点的一定是?射线解析?射线不带电，在电场或磁场中它都不受场的作用，只能射到a点，15.4-2因此D选项不对，调整E和B的大小，即可以使带带正电的?射线沿直线前进，也可以是带负电的?射线沿直线前进。 沿直线前进的条件是qBv=qe，已知?粒子的速度比?粒子小得多，当我们调节使?粒子沿直线前进时，速度大的?粒子向右偏转，有可能射到b点；当我们调节使?粒子沿直线前进时，速度较小的?粒子向右偏转，也有可能射到b点，因此C选项正确，而AB选项都不对。 点评要熟练掌握三种射线的特性。 例4太阳帆飞船是利用太阳光的压力进行太空飞行的航天器由于太阳光具有连续不断、方向固定等特点，借助太阳帆为动力的航天器无须携带任何燃料，在太阳光光子的撞击下，航天器的飞行速度会不断增加，并最终飞抵距地球非常遥远的天体现有一艘质量为663kg的太阳帆飞船在太空中运行，其帆面与太阳光垂直设帆能100地反射太阳光，帆的面积为66300m 2、且单位面积上每秒接受太阳辐射能量为E01.35104Wm。 ，已知太阳辐射能量的绝大多数集中在波长为2107m1105m波段，计算时可取其平均波长为106m，且不计太阳光反射时频率的变化普朗克常量h6.631034Js求 （1）每秒钟射到帆面的光子数为多少? （2）由于光子作用，飞船得到的加速度为多少?解析 （1）每秒光照射到帆面上的能量E?E0S（2分）光子的平均能量?h?（2分）且?c?（2分）每秒射到帆面上的光子数N?E/?（2分）联列，得N?E0S?/hc代人数据得N?4.5?10个（2分） （2）每个光子的动量p?h/?（2分）光射到帆面被反弹，由动量定理Ft?2Ntp（4分）对飞船，由牛顿第二定律Fma（2分）由得a?9?10m/s（2分）?426例5我国科学家在对放射性元素的研究中，进行了如下实验如图12所示，以MN为界，左、右两边分别是磁感应强度为2B和B的匀强磁场，且磁场区域足够大。 在距离界线为l处平行于MN固定一个长为s光滑的瓷管，开始时一个放射性元素的原子核处在管口P处，某时刻该原子核平行于界线的方向放出一质量为m、带电量-e的电子，发现电子在分界线处速度方向与界线成60角进入右边磁场，反冲核在管内匀速直线运动，当到达管另一端Q点时，刚好又俘获了这个电子而静止求 (1)电子在两磁场中运动的轨道半径大小（仅用l表示）和电子的速度大小； (2)反冲核的质量解析由题意知有两种可能轨迹，分别如图甲、乙所示。 M对于图甲所示情况 (1)R1=l+R1sin30(1分)R1=2l(1分)mv mv由R1=，R2=(1分)eB e2B4eBl得R2=2R1=4l(1分)v=(1分)m112?m22?m5?m2 (2)运行时间:t=2T1+T2=2?+?=(1分)366e2B3eB3eBs3eBs反冲核的速度V=?(1分)t5?m由动量守恒mv-MV=0(1分)得反冲核的质量M=2B lN B图12mv20?ml?(1分)V3s或将s=2(R2sin60-R1sin60)=23l代入得M?10?m33对于图乙所示情况:由图乙可得l=R1+R1sin30R1=由R1=2l，(1分)3mv mv，R2=eB e2B44eBl得R2=2R1=l(1分)v=(1分)33m1112?m12?m4?m (2)运行时间:t=2T1+T2=2?+?=(1分)333e2B3eB3eBs3eBs反冲核的速度V=?(1分)t4?m由动量守恒mv-MV=0(1分)得反冲核的质量M=mv16?ml?(1分)V9s（或将s=2R1cos30=83?m23l代入得M=）93点评本题把核衰变、带电粒子在磁场中运动、动量守恒等知识点很好地综合起来，对综合分析能力有较高要求。 四、变式迁移 1、氢原子核外电子从外层轨道（半径为r b）向内层轨道（r a）跃迁时（r br a），电子动能的增量?E k?E ka?E kb，电势能增量?E p?E pa?E pb，则下列表述正确的是()A?E k?0,?E p?0,?E k?E p?0B?E k?0,?E p?0,?E k?E p?0C?E k?0,?E p?0,?E k?E p?0D?Ek?0,?E p?0,?E k?E p? 02、已知由激光器发出的一细束功率为P=0.15kW的激光束，竖直向上照射在一个固态铝球的下部，使其恰好能在空中悬浮。 已知铝的密度为=2.7103kg/m3，设激光束的光子全部被铝球吸收，求铝球的直径是多大？（计算中可取=3，g=10m/s2） 五、本章习得（此处留空给学生复习总结用） 六、总结性测试 1、目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如，有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放射出?、?、?射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是()A氡的半衰期为38天，若取4个氡原子核，经76天后就一定剩下一个原子核了B?衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的C?射线一般伴随着?或?射线产生，在这三种射线中，?射线的穿透能力最强，电离能力最弱D发生?衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了 42、关于光电效应的规律，下面说法中正确的是()A、当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则人射光的频率越高，产生的光电子的最大初动能也就越大B当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，如果入射光的强度减弱，从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加C对某金属来说，入射光波长必须大于一极限值，才能产生光电效应D同一频率的光照射不同金属，如果都能产生光电效应，则所有金属产生的光电子的最大初动能一定相同3氢原子的能级是氢原子处于各个状态时的能量值，它包括氢原子系统的电势能和电子在轨道上运动的动能。 氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时()A原子要吸收光子，电子的动能增大B原子要放出光子，电子的动能增大C原子要吸收光子，电子的动能减小D原子要放出光子，电子的动能减小 4、正负电子对撞后湮灭成二个频率相同的光子。 已知普朗恒量为h，电子质量为m，电量为e，电磁波在4的水中，其波长为（）33h h9h9h ABCD4mc mc4mc8mc真空中传播速度为c。 则生成的光子射入折射率为 5、如图所示是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它是由电源、光电管(A、K)、放大器、电磁继电器(MN)等几个部分组成，当用绿光照射光电管的阴极K时，可以发生光电效应，则下列说法中正确的是()A.图中a端为电源的正极B.放大器的作用是将光电管中产生的电流放大后，使铁芯M磁化，将衔铁N吸住C.若增大绿光的照射强度，光电子最大初动能增大D.改用蓝光照射光电管的阴极K时，电路中仍有光电流6科学研究证明，光子有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子假设光子与电子碰撞前的波长为?，碰撞后的波长为?，则以下说法中正确的是()A碰撞过程中能量守恒，动量守恒，且?B碰撞过程中能量不守恒，动量不守恒，且?C碰撞过程中能量守恒，动量守恒，且?154-3D碰撞过程中能量守恒，动量守恒，?7.由右图可得出结论A.质子和中子的质量之和大于氘核的质量B.质子和中子的质量之和等于氘核的质量C.氘核分解为质子和中子时要吸收能量D.质子和中子结合成氘核时要吸收能量2348钍核(23490Th)具有放射性，它能放出一个电子衰变成镤核(91Pa)，伴随该过程会放出?光子，下列说法正确的是()A?光子是衰变过程中钍核(23490Th)辐射的B因为衰变过程中原子核的质量数守恒，所以不会出现质量亏损C给钍加热，钍的半衰期将变短D原子核的天然放射现象说明原子核是可分的9根据玻尔理论，某原子的电子从能量为召的轨道跃迁到能量为E的轨道，辐射出频率为?的光子，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则该光子的质量是()h?h?E?EA m=h?Bm=Cm=Dm=22c c c10关于下列说法中正确的是A电子的发现说明原子是可分的B?粒子散射实验说明原子有核式结构C原子的明线光谱是波尔理论的实验基础D天然放射现象的发现说明原子核内部有复杂结构()11下列说法中正确的是16A发现质子的核反应方程是147N+2He?8O+1H41B氢原子从n2能级跃迁到n=1能级辐射出光子的能量，高于从n=8能级跃迁到n=2能级所辐射出光子的能量2C由爱因斯坦质能方程Emc可知，质量可以转变为能量D天然放射现象说明原子核内部有电子12电子的质量为m e，一对正、负电子以一定的速度相碰湮灭后放出一对光子，c为光速，h为普朗克常量，以下说法中正确的是22A这对光子的总能量等于2m e c B这对光子的总能量大于2m ec C光子的波长等于h hD光子的波长大于m ec m ec13原来静止的原子核abX衰变放出?粒子的动能为E0，假设衰变时产生的能量全部以动能的形式释放出来，则在此衰变过程中的质量亏损是AE0(a?4)E0E0aE0B.C.D.2222(a?4)c(a?4)c14在匀强磁场中有一个原来静止的碳14原子核，它放射出的粒子与反冲核的径迹是两个内切圆，圆直径比为71，则碳14的衰变方程为014A146C?1e?5B410B145C?2He?4BeCC?H?B014D145C?1e?7N 146211251115、太阳内部的核聚变可以释放出大量的能，这些能以电磁辐射的形式向四面八方辐射出去，其总功率达26到P0=3.810W设太阳上的热核反应是由4个质子聚合成1个氦核同时放出2个中微子(质量远小于电子质量，穿透能力极强的中性粒子，可用?表示)和另一种带电粒子，并知每一次这样的核反应可以释放28MeV的能量， (1)写出热核反应方程 (2)试估算一下太阳每秒钟损失多少千克的质量? (3)试估算每秒钟太阳产生多少个中微子?(取一位有效数字)16一个静止的氮核147N俘获一个速度为23x10ms的中子生成一个复核且，且又衰变成B、C两个新7核，设B、C的速度方向与中子速度方向相同，B的质量是中子的11倍，速度是10m/s，C在同一匀强磁场中做圆周运动的半径比R BRc=1130求 (1)C核的速度大小； (2)根据计算判断C核是什么? (3)写出核反应方程式. 17、根据量子理论，光子不但有动能，还有动量，其计算式为p=h/，其中h是普朗克常量，是光子的波长。 既然光子有动量，那么光照到物体表面，光子被物体吸收或反射时，光都会对物体产生压强，这就是“光压”。 ?一台二氧化碳气体激光器发出的激光功率为P0=1000W，射出的光束的横截面积为6S=1.00mm2，当它垂直照射到某一物体表面时，对该物体产生的光压最大将是多大？?既然光照射物体会对物体产生光压，有人设想在遥远的宇宙探测中用光压为动力推动航天器加速。 给探测器安上面积极大，反射率极高的薄膜，并让它正对太阳。 已知在地球绕日轨道上，每平方米面积上得到的太阳光能为1.35KW，探测器质量为M=50kg，薄膜面积为410m,那么探测器得到的加速度为多大？ 4218、太阳现正处于主序星演化阶段，它主要是由电子及1H、2He等原子核组成，维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应