考前指导：高中物理选修3-5知识点

1 考前指导 高三物理选修考前指导 高三物理选修 3 5 知识点知识点 第一章第一章 动量动量 1 冲量 物体所受外力和外力作用时间的乘积 矢量 过程量 I Ft 单位是 N s 2 动量 物体的质量与速度的乘积 矢量 状态量 p mv 单位是 kg m s 1kg m s 1 N s 3 动量守恒定律 一个系统不受外力或者所受外力之和为零 这个系统的总动量保持不变 4 动量守恒定律成立的条件 系统不受外力或者所受外力的矢量和为零 内力远大于外力 如果在某一方向上合外力 为零 那么在该方向上系统的动量守恒 5 动量定理 系统所受合外力的冲量等于动量的变化 I mv mv 末初 6 反冲 在系统内力作用下 系统内一部分物体向某方向发生动量变化时 系统内其余部 分物体向相反的方向发生动量变化 系统动量守恒 7 碰撞 物体间相互作用持续时间很短 而物体间相互作用力很大 系统动量守恒 8 弹性碰撞 如果碰撞过程中系统的动能损失很小 可以略去不计 这种碰撞叫做弹性碰撞 非弹性碰撞 碰撞过程中需要计算损失的动能的碰撞 如果两物体碰撞后黏合在一起 这种 碰撞损失的动能最多 叫做完全非弹性碰撞 第二章第二章 波粒二象性波粒二象性 1 热辐射 一切物体都在辐射电磁波 这种辐射与物体的温度有关 所以叫做热辐射 2 黑体 如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射 这种物质就 是绝对黑体 简称黑体 3 黑体辐射 黑体辐射的电磁波的强度按波长分布 只与黑 体的温度有关 4 黑体辐射规律 一方面随着温度升高各种波长的辐射强度 都有增加 另一方面 辐射强度的极大值向波长较短的方向 移动 5 能量子 普朗克认为振动着的带电粒子的能量只能是某一 最小能量的整数倍 这个不可再分的最小能量值叫做能量子 并且 h 是电磁波 的频率 h 为普朗克常量 h 6 6310J s 光子的能量为 34 h 6 光电效应 照射到金属表面的光使金属中的电子从表面逸 出的现象 逸出的电子称为光电子 电子脱离某种金属所做 功的最小值叫逸出功 光电效应的实验规律 光电效应的实验规律 装置 如右图 任何一种金属都有一个极限频率 入射光的频率必须大于 2 这个极限频率才能发生光电效应 低于极限频率的光不能发生光电效应 光电子的最大初动能与入射光的强度无关 光随入射光频率的增大而增大 0 WhEk 大于极限频率的光照射金属时 光电流强度 反映单位时间发射出的光电子数的多少 与入射光强度成正比 金属受到光照 光电子的发射一般不超过 10 9秒 波动说在光电效应上遇到的困难波动说在光电效应上遇到的困难 波动说认为 光的能量即光的强度是由光波的振幅决定的与光的频率无关 所以波动说 对解释上述实验规律中的 条都遇到困难 7 光的散射 光在介质中与物质微粒相互作用 因而传播方向发生改变的现象 8 康普顿效应 在研究电子对 X 射线的散射时发现有些散射波的波长比入射波的波长略大 康普顿认为这是因为光子不仅有能量 还有动量 说明了光具有粒子性 9 X 光的产生 电热丝被普通的电源加热放出电子 电子被高压电源的电场加速 打到阳 极金属上 可激发金属的原子核内层电子到激发态 激发态不稳定 电子会自动跃迁到基态 此时发出 X 光 10 光子的动量 由于光子的能量是 h 由相对论知 E mc 因此 m 动量 2 2 c h p c h h 11 光的波粒二象性 光的波动性和粒子性是光在不同条件下的具体表现 具有统一性 光 子数量少时 粒子性强 数量多时 波动性强 频率高粒子性强 波长大波动性强 12 物质波 也叫德布罗意波 任何一个运动的物体都有一种波与之对应 其波长 p h 宏观物体也存在波动性 波长很小 13 概率波 光子在空间出现的可能性大小可以用波动规律来描述 概率大的地方到达的光 子就多 反之则少 光波实质上是一种概率波 14 不确定关系 也称作海森伯测不准原理 以x 表示粒子位置的不确定量 以p 表示 粒子在 x 方向上动量的不确定量 那么xp 4 h 第三章第三章 原子物理原子物理 1 电子的发现 1897 年 英国物理学家汤姆生发现了电子 并提出了原子的枣糕式模型 2 粒子散射实验 1909 1911 年 英国物理学家卢瑟福用粒子轰击金箔 发现绝大多 数粒子穿过金箔后基本上按原来的方向前进 少数粒子发生了大角度偏转 提出了核 式结构模型 3 玻尔原子理论的三条假说 原子能量的量子化假说 即原子只能处于一系列不连续的能 量状态中 一种能量值对应一种状态 这些状态叫做定态 原子能级的跃迁假说 即原子从 一种定态跃迁到另一种定态时 原子辐射或者吸收一定频率的光子 光子的能量差由这两种 3 定态的能量差决定 h E E 原子中电子运动轨道量子化假说 即原子的不同能量 初末 状态对应于电子的不同运行轨道 电子可能的运动轨道是不连续的 4 能级 在玻尔模型中 原子的可能状态是不连续的 因此各状态对应的能量也是不连续 的 这些能量值叫做能级 各状态的标号 1 2 3 叫做量子数 通常用 n 表示 能量最 低的状态叫做基态 其他状态叫做激发态 基态和激发态的能量分别用 E E E 表 123 示 5 氢原子能级 E 13 6eV E 3 4eV E 1 51eV 满足 E E n 1 2 3 123n 2 1 n 1 6 原子跃迁 只发出或吸收特定频率的光 可能直接跃迁或间接跃迁 两种情况辐射或吸 收的光子的频率不同 一群处于 n k 能级的氢原子向基态或较低激发态跃迁时 可能产生的 光谱线条数 N 2 1 kk 7 电离 若想把处于某一定态上的原子的电子电离出去 就需要给原子一定的能量 如氢 原子基态电子电离的电离能是 13 6eV 只要等于或大于 13 6eV 的光子都能使基态的氢原子 吸收而发生电离 入射光的能量越大 原子电离后产生的自由电子的动能越大 8 电子云 玻尔模型引入了量子化观点 但不完善 在量子力学中 核外电子并没有确定 的轨道 玻尔的电子轨道只不过是电子出现概率较大的地方 把电子的概率分布用图像表示 时 用小黑点的稠密程度代表概率的大小 其结果如同电子在原子核周围形成云雾 称为 电子云 8 光谱 观察光谱的仪器 分光镜 光谱的分类 产生和特征 产 生特 征 连 续 光 谱 由炽热的固体 液体和 高压气体发光产生的 由连续分布的 一切波 长的光组成 发 射 光 谱 明 线 光 谱由稀薄气体发光产生的 由不连续的一些亮线组 成 吸 收 光 谱 高温物体发出的白光 通过物质后某些波长的 光被吸收而产生的 在连续光谱的背景上 由一些不连续的暗线组 成的光谱 光谱分析 光谱分析 一种元素 在高温下发出一些特点波长的光 在低温下 也吸收这些波长的光 所以把明线光波中的亮线和吸收光谱中的暗线都称为该种元素的特征谱线 用来进行光谱分 析 9 原子核 由质子和中子组成 质子数决定元素的化学性质 同种元素的质子数和核外电 子数相同 但中子数可以不同 10 同位素 具有相同质子数 不同中子数的原子互称同位素 氕 H 氘 H 氚 1 1 2 1 4 H 是氢的三种同位素 3 1 11 原子核的衰变 天然放射现象说明原子核具有复杂的结构 原子核放出粒子或粒 子 放出后就变成新的原子核 这种变化称为原子核的衰变 原子核衰变前后的电荷数和质 量数都守恒 衰变 XY He UTh He A Z 4 2 A Z 4 2 238 92 234 90 4 2 衰变XY e ThPa e A Z A Z 1 0 1 234 90 234 91 0 1 射线 伴随着衰变和衰变同时发生 放出光子流 不改变原子核的质量数和电荷数 实质是当放射性物质发生衰变和衰变时 产生的某些新核由于具有过多的能量而处于 高能级 在向低能级跃迁的过程中放出射线 12 半衰期 放射性元素的原子核有半数发生衰变所用的时间 大量原子核衰变遵循的规律 用符号表示 大小由放射性元素的原子核内部的本身因素决定 跟原子所处的物理状态和 化学状态无关 13 核反应规律 遵循质量数守恒而不是质量守恒 核反应中一般会有质量亏损 从而释放 出核能 而原子核分解成质子和中子时要吸收一定的能量 这两种过程都遵循爱因斯坦质能 方程 14 原子核的人工转变 1919 年卢瑟福发现质子 N HeO H 14 7 4 2 17 8 1 1 1932 年查德威克发现了中子 Be HeC n 9 4 4 2 12 6 1 0 1934 年约里奥 居里夫妇发现正电子 Al HeP n PSi e 27 13 4 2 30 15 1 0 30 15 30 14 0 1 15 重核裂变 重核俘获一个中子后分裂成几个中等质量核的反应过程 核反应堆原理 16 链式反应 重核裂变时放出几个中子 再引起其它重核裂变而使裂变反应不断自动进行 下去 原子弹原理 为使裂变的链式反应容易发生 最好用铀 235 17 轻核聚变 把轻核结合成质量较大的核释放出