专题十五 动量和原子物理

1、二轮二轮物理物理专题十五动量和原子物理专题十五动量和原子物理二轮二轮物理物理展示考纲展示考纲明晰考向明晰考向方法归纳方法归纳重点点拨重点点拨锁定考点锁定考点高效突破高效突破二轮二轮物理物理展示考纲展示考纲明晰考向明晰考向重要考点重要考点考题预测考题预测1.1.动量、动量定理、动量守恒定律动量、动量定理、动量守恒定律及其应用及其应用.().()2.2.弹性碰撞和非弹性碰撞弹性碰撞和非弹性碰撞.().()3.3.氢原子的能级结构、能级公氢原子的能级结构、能级公式式.().()4.4.原子核的组成、放射性、原子核原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期的衰变、半衰期.().()5.5.结合能、质量

2、亏损结合能、质量亏损.().()6.6.核力、核反应方程核力、核反应方程.().()7.7.光电效应光电效应.().()8.8.爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效应方程.().()动量守恒定律、光电效应、玻尔理动量守恒定律、光电效应、玻尔理论、质能方程和核反应方程是命题论、质能方程和核反应方程是命题的热点的热点. .20162016年高考对光电效应、氢原子的年高考对光电效应、氢原子的能级及其跃迁的考查以选择题形式能级及其跃迁的考查以选择题形式命题的可能性较大命题的可能性较大, ,对动量守恒定对动量守恒定律、核反应方程及核能的计算的考律、核反应方程及核能的计算的考查以计算题形式命题的可能性很大查

3、以计算题形式命题的可能性很大. .二轮二轮物理物理方法归纳方法归纳重点点拨重点点拨一、光电效应一、光电效应1.1.掌握两条线索掌握两条线索, ,明确各概念间的对应关系明确各概念间的对应关系二轮二轮物理物理2.E2.Ek k-曲线曲线( (如图如图) )的应用的应用(1)(1)截止频率截止频率( (或极限频率或极限频率):):图线与图线与轴交点的横坐标轴交点的横坐标c c. .(2)(2)逸出功逸出功: :图线与图线与E Ek k轴交点的纵坐标绝对值轴交点的纵坐标绝对值W W0 0=E.=E.(3)(3)普朗克常量普朗克常量: :图线的斜率图线的斜率k=h.k=h.二轮二轮物理物理二轮二轮物理物

4、理二轮二轮物理物理锁定考点锁定考点高效突破高效突破考点一考点一衰变、核反应方程与核能衰变、核反应方程与核能思路探究思路探究 (1)(1)核反应方程应遵循什么规律核反应方程应遵循什么规律? ?答案答案: :质量数守恒和电荷数守恒质量数守恒和电荷数守恒. .答案答案: :(1)(1)见解析见解析 二轮二轮物理物理(2)(2)质量亏损为质量亏损为 kg.kg.思路探究思路探究(2)(2)质能方程中质量和能量的单位是如何对应的质能方程中质量和能量的单位是如何对应的? ?如何如何列方程列方程? ?答案答案: :若若mm用用kgkg做单位做单位, ,则则EE用用J J做单位做单位, ,方程为方程为E=mc

5、E=mc2 2,c,c为光速为光速. .若若mm用用u u做单位做单位, ,则则EE用用eVeV做单位做单位, ,方程为方程为E=mE=m931.5 MeV.931.5 MeV.二轮二轮物理物理通关演练通关演练1.1.原子核的衰变原子核的衰变(2015(2015重庆理综重庆理综) )如图中曲线如图中曲线a,b,c,da,b,c,d为气泡室中某放射物发生衰变放出为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹的部分粒子的径迹, ,气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里. .以下判以下判断可能正确的是断可能正确的是.A.a,bA.a,b为为粒子的径迹粒子的径迹B.a

6、,bB.a,b为为粒子的径迹粒子的径迹C.c,dC.c,d为为粒子的径迹粒子的径迹D.c,dD.c,d为为粒子的径迹粒子的径迹解析解析: :由左手定则可知由左手定则可知,a,b,a,b为带正电的粒子的径迹为带正电的粒子的径迹,c,d,c,d为带负电的粒子的为带负电的粒子的径迹径迹, ,又又粒子带正电粒子带正电,粒子带负电粒子带负电,粒子不带电粒子不带电, ,所以所以D D项正确项正确. .答案答案: :D D二轮二轮物理物理答案答案: :B B二轮二轮物理物理答案答案: :正电子正电子5656天天二轮二轮物理物理方法总结方法总结 衰变次数的确定及核能计算方法衰变次数的确定及核能计算方法(1)(

7、1)衰变与衰变与衰变次数的确定方法衰变次数的确定方法因为因为衰变对质量数无影响衰变对质量数无影响, ,可先由质量数的改变确定可先由质量数的改变确定衰变的次数衰变的次数, ,然然后再根据衰变规律确定后再根据衰变规律确定衰变的次数衰变的次数. .(2)(2)解决核反应方程与核能计算问题的方法解决核反应方程与核能计算问题的方法熟记常见的基本粒子的符号熟记常见的基本粒子的符号, ,如质子、中子、如质子、中子、粒子等粒子等. .掌握核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒的规律掌握核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒的规律. .进行核能计算时注意单位的对应进行核能计算时注意单位的对应, ,若若mm用用kgk

8、g做单位做单位, ,则则EE用用J J做单位做单位; ;若若mm用用u u做单位做单位, ,则则EE用用eVeV做单位做单位, ,且且1 u1 u对应对应931.5 MeV.931.5 MeV.二轮二轮物理物理考点二考点二氢原子能级跃迁、光电效应氢原子能级跃迁、光电效应典例典例 如图所示为氢原子的能级图如图所示为氢原子的能级图. .现有大量处于现有大量处于n=3n=3激发态的氢原子激发态的氢原子向低能级跃迁向低能级跃迁. .下列说法正确的是下列说法正确的是.A.A.这些氢原子总共可辐射出三种不同频率的光这些氢原子总共可辐射出三种不同频率的光B.B.氢原子由氢原子由n=3n=3跃迁到跃迁到n=2

9、n=2产生的光频率最大产生的光频率最大C.C.这些氢原子跃迁时辐射出光子能量的最大值为这些氢原子跃迁时辐射出光子能量的最大值为10.2 eV10.2 eVD.D.氢原子由氢原子由n=3n=3跃迁到跃迁到n=1n=1产生的光照射逸出功为产生的光照射逸出功为6.34 eV6.34 eV的金属铂能发的金属铂能发生光电效应生光电效应E.E.氢原子由氢原子由n=3n=3跃迁到跃迁到n=1n=1产生的光波长最短产生的光波长最短二轮二轮物理物理思路探究思路探究 (1)(1)大量处于大量处于n n激发态的氢原子激发态的氢原子, ,可辐射出的光谱线条数如何可辐射出的光谱线条数如何计算计算? ?(2)(2)辐射出

10、的光子的能量辐射出的光子的能量( (或频率或频率) )由何决定由何决定. .答案答案: :由氢原子跃迁的两能级决定由氢原子跃迁的两能级决定,h=E,h=Em m-E-En n. .(3)(3)能发生光电效应的条件是什么能发生光电效应的条件是什么? ?答案答案: :入射光的频率大于或等于相应金属的极限频率入射光的频率大于或等于相应金属的极限频率, ,即入射光的能量大于即入射光的能量大于或等于该金属的逸出功或等于该金属的逸出功. .解析解析: :大量处于大量处于n=3n=3激发态的氢原子向低能级跃迁激发态的氢原子向低能级跃迁, ,总共可辐射出三种不同总共可辐射出三种不同频率的光频率的光, ,氢原子

11、由氢原子由n=3n=3跃迁到跃迁到n=2n=2产生的光频率最小产生的光频率最小, ,跃迁到跃迁到n=1n=1产生的光产生的光频率最大频率最大, ,波长最短波长最短, ,选项选项A,EA,E正确正确,B,B错误错误; ;当从当从n=3n=3能级跃迁到能级跃迁到n=1n=1能级能级时辐射出光子能量最大时辐射出光子能量最大, ,这些氢原子跃迁时辐射出光子能量的最大值为这些氢原子跃迁时辐射出光子能量的最大值为(-1.51 eV)-(-13.6 eV)=12.09 eV,(-1.51 eV)-(-13.6 eV)=12.09 eV,照射逸出功为照射逸出功为6.34 eV6.34 eV的金属铂能发生的金属

12、铂能发生光电效应光电效应, ,选项选项C C错误错误,D,D正确正确. .答案答案: :ADEADE二轮二轮物理物理(2)(2)只有光子能量恰好等于跃迁所需的能量只有光子能量恰好等于跃迁所需的能量(h=E(h=Em m-E-En n) )时时, ,光子才被吸收光子才被吸收. .(3)(3)入射光子能量大于电离能入射光子能量大于电离能(h=E(h=E-E-En n) )时时, ,光子一定能被原子吸收并使光子一定能被原子吸收并使之电离之电离, ,剩余能量为自由电子的动能剩余能量为自由电子的动能. .二轮二轮物理物理题组训练题组训练1.1.对光电效应的理解对光电效应的理解(2015(2015赣州市一

13、模赣州市一模) )如图所示是研究光电效应的电路如图所示是研究光电效应的电路, ,阴极阴极K K和阳极和阳极A A是密封是密封在真空玻璃容器内的两个电极在真空玻璃容器内的两个电极,K,K在受到光照时能够发射光电子在受到光照时能够发射光电子. .阳极阳极A A吸吸收阴极收阴极K K发出的光电子发出的光电子, ,在电路中形成光电流在电路中形成光电流. .如果用单色光如果用单色光a a照射阴极照射阴极K,K,电流表的指针发生偏转电流表的指针发生偏转; ;用单色光用单色光b b照射阴极照射阴极K K时时, ,电流表的指针不发生偏电流表的指针不发生偏转转. .下列说法正确的是下列说法正确的是.A.aA.a

14、光的波长一定小于光的波长一定小于b b光的波长光的波长B.B.只增加只增加a a光的强度可能使通过电流表的电流增大光的强度可能使通过电流表的电流增大C.C.只增加只增加a a光的强度可使逸出的电子最大初动能增大光的强度可使逸出的电子最大初动能增大D.D.阴极材料的逸出功与入射光的频率有关阴极材料的逸出功与入射光的频率有关E.E.用单色光用单色光a a照射阴极照射阴极K,K,当电源的正负极对调时当电源的正负极对调时, ,电电流表的读数可能减为零流表的读数可能减为零二轮二轮物理物理答案答案: :ABEABE二轮二轮物理物理二轮二轮物理物理答案答案: :BDEBDE二轮二轮物理物理3.3.对玻尔原子

15、结构模型的理解对玻尔原子结构模型的理解(2015(2015甘肃省兰州市实战考试甘肃省兰州市实战考试) )关于玻尔的原子结构模型下列说法中正确关于玻尔的原子结构模型下列说法中正确的是的是.A.A.原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在很小的区域原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在很小的区域B.B.原子中的电子绕原子核做圆周运动时原子中的电子绕原子核做圆周运动时, ,原子一定辐射能量原子一定辐射能量C.C.原子中的电子从一个可能轨道跃迁到另一个可能轨道时原子中的电子从一个可能轨道跃迁到另一个可能轨道时, ,原子会辐射原子会辐射或者吸收能量或者吸收能量D.D.原子中的电子只能在特定的轨道上运动原子

16、中的电子只能在特定的轨道上运动E.E.电子跃迁时辐射光子的频率等于电子绕核运动的频率电子跃迁时辐射光子的频率等于电子绕核运动的频率解析解析: :原子中的电子绕原子核做圆周运动时原子中的电子绕原子核做圆周运动时, ,处于稳定状态处于稳定状态, ,不产生电磁辐不产生电磁辐射射, ,不向外辐射能量不向外辐射能量, ,故故B B错误错误; ;电子跃迁时辐射光子的频率由跃迁前后两电子跃迁时辐射光子的频率由跃迁前后两个能级的能量差决定个能级的能量差决定, ,即即h=Eh=Em m-E-En n, ,与电子绕核运动的频率无关与电子绕核运动的频率无关, ,故故E E错误错误. .根据玻尔理论的假设条件可知选项

17、根据玻尔理论的假设条件可知选项A,C,DA,C,D正确正确. .答案答案: :ACDACD二轮二轮物理物理考点三考点三动量定理的应用动量定理的应用典例典例 (2015(2015安徽理综安徽理综) )一质量为一质量为0.5 kg0.5 kg的小物块放在水平地面上的的小物块放在水平地面上的A A点点, ,距距离离A A点点5 m5 m的位置的位置B B处是一面墙处是一面墙, ,如图所示如图所示. .物块以物块以v v0 0=9 m/s=9 m/s的初速度从的初速度从A A点沿点沿ABAB方向运动方向运动, ,在与墙壁碰撞前瞬间的速度为在与墙壁碰撞前瞬间的速度为7 m/s,7 m/s,碰后以碰后以6

18、 m/s6 m/s的速度反向的速度反向运动直至静止运动直至静止.g.g取取10 m/s10 m/s2 2. .(1)(1)求物块与地面间的动摩擦因数求物块与地面间的动摩擦因数;思路探究思路探究 (1)(1)求求首先要想到什么物理量首先要想到什么物理量? ?答案答案: :滑动摩擦力滑动摩擦力. .(2)(2)动量是矢量还是标量动量是矢量还是标量? ?应用动量定理时要特别注意什么问题应用动量定理时要特别注意什么问题? ?答案答案: :动量是矢量动量是矢量; ;应用动量定理时要注意力和速度的方向应用动量定理时要注意力和速度的方向. .答案答案: :(1)0.32 (1)0.32 二轮二轮物理物理(2

19、)(2)若碰撞时间为若碰撞时间为0.05 s,0.05 s,求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小F;F;(3)(3)求物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功求物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功W.W.答案答案: :(2)130 N(2)130 N(3)9 J(3)9 J二轮二轮物理物理以例说法以例说法 动量定理的应用步骤动量定理的应用步骤(1)(1)明确研究对象、研究过程并确定正方向明确研究对象、研究过程并确定正方向; ;(2)(2)分析研究对象在研究过程中的受力情况分析研究对象在研究过程中的受力情况, ,求出合外力的冲量求出合外力的冲量; ;(3)

20、(3)同时分析研究对象的运动情况同时分析研究对象的运动情况, ,确定物体在运动过程中始末状态的动确定物体在运动过程中始末状态的动量量, ,找出动量的变化找出动量的变化; ;二轮二轮物理物理题组训练题组训练二轮二轮物理物理解析解析: :对飞船和空间站由动量定理得对飞船和空间站由动量定理得Ft=(mFt=(m船船+m+m站站)v)v代入数据得代入数据得m m站站=8.5=8.510103 3 kg kg故选项故选项B B正确正确. .答案答案: :B B二轮二轮物理物理2.2.动量与能量的综合问题动量与能量的综合问题(2015(2015大庆市第二次质检大庆市第二次质检) )如图所示如图所示, ,质

21、量为质量为m=1 kgm=1 kg的滑块的滑块, ,以以v v0 0=5 m/s=5 m/s的的水平初速度滑上静止在光滑水平面上的平板小车水平初速度滑上静止在光滑水平面上的平板小车, ,若小车质量若小车质量M=4 kg,M=4 kg,平平板小车足够长板小车足够长, ,滑块在平板小车上滑动滑块在平板小车上滑动1 s1 s后相对小车静止后相对小车静止. .重力加速度重力加速度g g取取10 m/s10 m/s2 2, ,不计滑块的大小不计滑块的大小. .求求: :(1)(1)滑块与平板小车之间的动摩擦因数滑块与平板小车之间的动摩擦因数;(2)(2)欲使滑块不从平板车上滑落欲使滑块不从平板车上滑落,

22、 ,平板车至少应多长平板车至少应多长? ?解析解析: :(1)(1)设设m m滑上平板小车与平板小车相对静止时速度为滑上平板小车与平板小车相对静止时速度为v,v,据动量守恒据动量守恒定律定律mvmv0 0=(m+M)v=(m+M)v对对m m据动量定理据动量定理-mgt=mv-mv-mgt=mv-mv0 0代入数据解得代入数据解得=0.4;=0.4;答案答案: : (1)0.4 (1)0.4(2)2.5 m(2)2.5 m二轮二轮物理物理考点四考点四动量守恒定律的应用动量守恒定律的应用( (含实验含实验: :验证动量守恒定律验证动量守恒定律) )二轮二轮物理物理审题突破审题突破 二轮二轮物理物

23、理二轮二轮物理物理二轮二轮物理物理以例说法以例说法 动量守恒定律与能量的综合问题分析方法动量守恒定律与能量的综合问题分析方法(1)(1)对于过程比较复杂的问题对于过程比较复杂的问题, ,要根据情况将过程分为几个不同的阶段要根据情况将过程分为几个不同的阶段, ,然然后对各个阶段进行分析、判断动量是否守恒后对各个阶段进行分析、判断动量是否守恒, ,机械能是否守恒机械能是否守恒. .(2)(2)两物体相互碰撞的问题两物体相互碰撞的问题, ,若不说明是弹性碰撞若不说明是弹性碰撞, ,则碰撞中动能一般都有则碰撞中动能一般都有损失损失, ,而两物体碰后粘在一起的情况而两物体碰后粘在一起的情况, ,碰撞中动

24、能损失最多碰撞中动能损失最多. .(3)(3)含有弹簧模型的动量守恒问题含有弹簧模型的动量守恒问题, ,从本质上看从本质上看, ,属于一种时间较长的弹性属于一种时间较长的弹性碰撞碰撞. .在作用的过程中在作用的过程中, ,当弹簧被压缩最短或拉伸最长时当弹簧被压缩最短或拉伸最长时, ,系统内各个物体系统内各个物体具有共同的速度具有共同的速度, ,而此时弹簧的弹性势能最大而此时弹簧的弹性势能最大, ,动能最小动能最小. .系统内各个物体系统内各个物体除弹簧的弹力外所受的合力为零除弹簧的弹力外所受的合力为零( (例如光滑水平面上的连接体问题例如光滑水平面上的连接体问题),),当弹当弹簧为自然伸长状态时簧为自然伸长状态时, ,系统内的某个物体此时将具有最大的速度系统内的某个物体此时将具有最大的速度. .(4)(4)对于同一系统而言对于同一系统而言, ,动量守恒时机械能不一定守恒动量守恒时机械能不一定守恒, ,机械能守恒时机械能守恒