专题9碰撞与动量守恒-近代物理初步

1、专题九 碰撞与动量守恒 近代物理初步1.1.动量守恒定律：动量守恒定律：(1)(1)动量守恒的条件。动量守恒的条件。系统不受外力或系统所受外力系统不受外力或系统所受外力_。_远远小于远远小于_。系统某一方向系统某一方向_，或外力，或外力远小于远小于_，则系统在，则系统在_动量守恒。动量守恒。之和为零之和为零系统所受的外力之和系统所受的外力之和内力内力不受外力或所受外力的矢量和为零不受外力或所受外力的矢量和为零内力内力该方向该方向(2)(2)三种表达形式。三种表达形式。p p_。m m1 1v v1 1+m+m2 2v v2 2=_=_。pp1 1_。ppm m1 1v v1 1+m+m2 2v

2、 v2 2pp2 22.2.氢原子能级：氢原子能级：(1)(1)能级图如图所示。能级图如图所示。(2)(2)跃迁分析。跃迁分析。自发跃迁：高能级自发跃迁：高能级低能级。低能级。_能量，发出能量为能量，发出能量为_的光子，且的光子，且hh_。受激跃迁：低能级受激跃迁：低能级高能级，高能级，_能量。能量。a.a.光照光照( (吸收光子吸收光子) )：光子的能量等于能级差：光子的能量等于能级差hh=_=_。b.b.碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可。碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可。E E外外_。c.c.大于电离能的光子可被吸收将原子大于电离能的光子可被吸收将原子_

3、。一群氢原子处于量子数为一群氢原子处于量子数为n n的激发态时，可能辐射出的光谱的激发态时，可能辐射出的光谱线条数：线条数：N= N= 。释放释放hhE Em m-E-En n吸收吸收EEEE电离电离2nC3.3.原子核的衰变：原子核的衰变：衰变类型衰变类型衰变衰变衰变衰变衰变方程衰变方程 衰变实质衰变实质_个质子和个质子和_个中子个中子结合成一个整体射出结合成一个整体射出1 1个中子转化为个中子转化为_和和_衰变规律衰变规律_守恒、守恒、_守恒守恒A 4AZZ 2XY _42He_AAZZ1XY 01e2 22 21 1个质个质子子1 1个电子个电子_11102 H2 n _1101nH 4

4、2He01e电荷数电荷数质量数质量数4.4.光电效应及其方程：光电效应及其方程：(1)(1)光电效应的规律。光电效应的规律。入射光的频率必须入射光的频率必须_。光电子的最大初动能与光电子的最大初动能与_无关，只随无关，只随_而增大。而增大。入射光照射到金属板上时，光电子的发射几乎是入射光照射到金属板上时，光电子的发射几乎是_的，的，一般不大于一般不大于1010-9-9 s s。当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的_成正比。成正比。大于或等于金属的极限频率大于或等于金属的极限频率入射光的强度入射光的强度入射光的入射光的频率增大频

5、率增大瞬时瞬时强度强度(2)(2)光电效应方程。光电效应方程。表达式表达式:h:h=_=_或或E Ek k=_=_。物理意义物理意义: :金属中的电子吸收一个光子获得的能量是金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hh, ,这这些能量的一部分用来克服金属的些能量的一部分用来克服金属的_,_,剩下的表现为逸出剩下的表现为逸出后电子的后电子的 。h-Wh-W0 0E Ek k+W+W0 0逸出功逸出功W W0 02ke1Em v2最大初动能最大初动能1.(20131.(2013新课标全国卷新课标全国卷)关于原子核的结合能，下列说法正关于原子核的结合能，下列说法正确的是确的是( )( )A.A.原子核的

6、结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量量B.B.一重原子核衰变成一重原子核衰变成粒子和另一原子核，衰变产物的结合能粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能之和一定大于原来重核的结合能C.C.铯原子核铯原子核( )( )的结合能小于铅原子核的结合能小于铅原子核( )( )的结合能的结合能D.D.比结合能越大，原子核越不稳定比结合能越大，原子核越不稳定. .自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能原子核的结合能13355Cs20882Pb【解析

7、【解析】选选A A、B B、C C。结合能是把核子分开所需的最小能量，。结合能是把核子分开所需的最小能量，选项选项A A正确；一重原子核衰变成正确；一重原子核衰变成粒子和另一原子核，存在质粒子和另一原子核，存在质量亏损，核子比结合能增大，衰变产物的结合能之和一定大于量亏损，核子比结合能增大，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，选项原来重核的结合能，选项B B正确；核子数越多，结合能越大，正确；核子数越多，结合能越大，选项选项C C正确；比结合能也叫平均结合能，比结合能越大，分开正确；比结合能也叫平均结合能，比结合能越大，分开核子所需的能量越大，原子核越稳定，选项核子所需的能量越大，原

8、子核越稳定，选项D D错误；自由核子错误；自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，选项能，选项E E错误。错误。2.(20132.(2013新课标全国卷新课标全国卷)一质子束入射到静止靶核一质子束入射到静止靶核 上，上，产生如下核反应：产生如下核反应：式中式中p p代表质子，代表质子，n n代表中子，代表中子，X X代表核反应产生的新核。由反代表核反应产生的新核。由反应式可知，新核应式可知，新核X X的质子数为的质子数为_，中子数为，中子数为_。【解析【解析】根据核反应前、后电荷数守恒确定新核根据核反应前、后电荷数

9、守恒确定新核X X的质子数为的质子数为1414，质量数为，质量数为2727。再根据。再根据“质量数质量数= =质子数质子数+ +中子数中子数”，由新，由新核核X X的质量数和质子数即可得：中子数的质量数和质子数即可得：中子数=27-14=13=27-14=13，故新核，故新核X X的的中子数为中子数为1313。答案：答案：14 1314 132713pAlXn2713Al3.(20133.(2013山东高考山东高考) )恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应，当温度达到各种热核反应，当温度达到10108 8 K K时，可以发生时，可以发生“氦燃烧氦

10、燃烧”。(1)(1)完成完成“氦燃烧氦燃烧”的核反应方程：的核反应方程：(2) (2) 是一种不稳定的粒子，其半衰期为是一种不稳定的粒子，其半衰期为2.62.61010-16-16s s。一定。一定质量的质量的 经经7.87.81010-16-16s s后所剩后所剩 占开始时的占开始时的_。4824He_Be 。84Be84Be，84Be【解析【解析】(1)(1)根据核反应方程和电荷守恒定律可知，根据核反应方程和电荷守恒定律可知，(2) (2) 的半衰期为的半衰期为2.62.610101616s s，经过，经过7.87.810101616s s后，也就后，也就是经过是经过3 3个半衰期后剩余的

11、质量为个半衰期后剩余的质量为 所剩所剩占开始时的占开始时的答案：答案：(1) (2) (1) (2) 或或12.512.5448224HeHeBe 。84Ben311m( ) m( ) m22 ，84Be42He1818。4.(20124.(2012新课标全国卷新课标全国卷) )氘核和氚核可发生热核聚变而释放出氘核和氚核可发生热核聚变而释放出巨大的能量，该反应方程为巨大的能量，该反应方程为 式中式中x x是某种是某种粒子。已知粒子。已知: : 和粒子和粒子x x的质量分别为的质量分别为 2.014 1 u2.014 1 u、3.016 1 u3.016 1 u、4.002 6 u4.002 6

12、 u和和1.008 7 u;1 u= c1.008 7 u;1 u= c是真空是真空中的光速。由上述反应方程和数据可知中的光速。由上述反应方程和数据可知, ,粒子粒子x x是是_,_,该反该反应释放出的能量为应释放出的能量为_MeV_MeV( (结果保留结果保留3 3位有效数字位有效数字) )。423112HHHex ，234112H H He、 、2931.5 MeVc，【解析【解析】根据质量数和电荷数守恒可得根据质量数和电荷数守恒可得x x是是 ( (中子中子) )。核反。核反应中的质量亏损为应中的质量亏损为mm=2.014 1 u+3.016 1 u-4.002 6 u-1.008 7

13、u=0.018 9 u=2.014 1 u+3.016 1 u-4.002 6 u-1.008 7 u=0.018 9 u所以该反应释放出的能量为所以该反应释放出的能量为E=mE=mc c2 2=17.6 MeV=17.6 MeV答案：答案： ( (或中子或中子) 17.6) 17.610n10n5.(20135.(2013海南高考海南高考) )如图，光滑水平地面上有三个物块如图，光滑水平地面上有三个物块A A、 B B和和C C，它们具有相同的质量，且位于同一直线上。开始时，三，它们具有相同的质量，且位于同一直线上。开始时，三个物块均静止。先让个物块均静止。先让A A以一定速度与以一定速度与

14、B B碰撞，碰后它们粘在一起，碰撞，碰后它们粘在一起，然后又一起与然后又一起与C C碰撞并粘在一起。求前后两次碰撞中损失的动碰撞并粘在一起。求前后两次碰撞中损失的动能之比。能之比。【解析【解析】设三个物块设三个物块A A、B B和和C C的质量均为的质量均为m m，A A与与B B碰撞前碰撞前A A的速的速度为度为v,v,碰撞后的速度为碰撞后的速度为v v1 1，A A、B B与与C C碰撞后的共同速度为碰撞后的共同速度为v v2 2。由。由动量守恒定律得动量守恒定律得mvmv=2mv=2mv1 1mvmv=3mv=3mv2 2设第一次碰撞中的动能损失为设第一次碰撞中的动能损失为EE1 1，第

15、二次碰撞中的动能损失，第二次碰撞中的动能损失为为EE2 2，由能量守恒定律得，由能量守恒定律得联立以上四式解得联立以上四式解得E E1 1EE2 2=31=31答案：答案：3131221111mv(2m)vE222212211(2m)v(3m)v E226.(20136.(2013山东高考山东高考) )如图所示，光滑水平轨道上放置长木板如图所示，光滑水平轨道上放置长木板A(A(上表面粗糙上表面粗糙) )和滑块和滑块C C，滑块，滑块B B置于置于A A的左端，三者质量分别的左端，三者质量分别为为m mA A=2 kg=2 kg、m mB B=1 kg=1 kg、m mC C=2 kg=2 kg

16、。开始时。开始时C C静止，静止，A A、B B一起以一起以v v0 0=5 m/s=5 m/s的速度匀速向右运动，的速度匀速向右运动，A A与与C C发生碰撞发生碰撞( (时间极短时间极短) )后后C C向右运动，经过一段时间，向右运动，经过一段时间，A A、B B再次达到共同速度一起向右再次达到共同速度一起向右运动，且恰好不再与运动，且恰好不再与C C碰撞。求碰撞。求A A与与C C发生碰撞后瞬间发生碰撞后瞬间A A的速度的速度大小。大小。【解析【解析】长木板长木板A A与滑块与滑块C C处于光滑水平轨道上，两者碰撞时间处于光滑水平轨道上，两者碰撞时间极短，碰撞过程中滑块极短，碰撞过程中滑

17、块B B与长木板与长木板A A间的摩擦力可以忽略不计，间的摩擦力可以忽略不计，长木板长木板A A与滑块与滑块C C组成的系统，在碰撞过程中动量守恒，则组成的系统，在碰撞过程中动量守恒，则m mA Av v0 0=m=mA Av vA A+m+mC Cv vC C两者碰撞后，长木板两者碰撞后，长木板A A与滑块与滑块B B组成的系统，在两者达到同速之组成的系统，在两者达到同速之前系统所受合外力为零，系统动量守恒，前系统所受合外力为零，系统动量守恒，m mA Av vA A+m+mB Bv v0 0=(m=(mA A+m+mB B)v)v长木板长木板A A和滑块和滑块B B达到共同速度后，恰好不再

18、与滑块达到共同速度后，恰好不再与滑块C C碰撞，则碰撞，则最后三者速度相等，最后三者速度相等，v vC C=v=v联立以上各式，代入数值解得：联立以上各式，代入数值解得：v vA A=2 m/s=2 m/s答案：答案：2 m/s2 m/s7.(20137.(2013新课标全国卷新课标全国卷)在粗糙的水平桌面上有两个静止的在粗糙的水平桌面上有两个静止的木块木块A A和和B B，两者相距为，两者相距为d d。现给。现给A A一初速度，使一初速度，使A A与与B B发生弹性正发生弹性正碰，碰撞时间极短。当两木块都停止运动后，相距仍然为碰，碰撞时间极短。当两木块都停止运动后，相距仍然为d d。已知两木

19、块与桌面之间的动摩擦因数均为已知两木块与桌面之间的动摩擦因数均为，B B的质量为的质量为A A的的2 2倍，重力加速度大小为倍，重力加速度大小为g g。求。求A A的初速度的大小。的初速度的大小。【解析【解析】设在发生碰撞前的瞬间，木块设在发生碰撞前的瞬间，木块A A的速度大小为的速度大小为v v；在碰；在碰撞后的瞬间，撞后的瞬间，A A和和B B的速度分别为的速度分别为v v1 1和和v v2 2。在碰撞过程中，由能。在碰撞过程中，由能量和动量守恒定律，得量和动量守恒定律，得 mvmv=mv=mv1 1+(2m)v+(2m)v2 2 式中，以碰撞前木块式中，以碰撞前木块A A的速度方向为正方

20、向。的速度方向为正方向。由由式得式得 22212111mvmv2m v22221vv2 设碰撞后设碰撞后A A和和B B运动的距离分别为运动的距离分别为d d1 1和和d d2 2, ,由动能定理得由动能定理得mgdmgd1 1= = (2m)gd(2m)gd2 2= = 按题意有按题意有d=dd=d1 1+d+d2 2 设设A A的初速度大小为的初速度大小为v v0 0，由动能定理得，由动能定理得 联立联立至至式，得式，得 答案：答案：211mv22212m v222011mgdmvmv22028vgd528gd5热点考向热点考向1 1 动量守恒定律的应用动量守恒定律的应用【典例【典例1 1

21、】(2012(2012新课标全国卷新课标全国卷) )如图如图, ,小球小球a a、b b用等长细线悬用等长细线悬挂于同一固定点挂于同一固定点O,O,让球让球a a静止下垂静止下垂, ,将球将球b b向右拉起向右拉起, ,使细线水平。使细线水平。从静止释放球从静止释放球b,b,两球碰后粘在一起向左摆动两球碰后粘在一起向左摆动, ,此后细线与竖直此后细线与竖直方向之间的最大偏角为方向之间的最大偏角为6060。忽略空气阻力。忽略空气阻力, ,求求: :(1)(1)两球两球a a、b b的质量之比的质量之比; ;(2)(2)两球在碰撞过程中损失的机械能与球两球在碰撞过程中损失的机械能与球b b在碰前的

22、最大动能之在碰前的最大动能之比。比。【解题探究【解题探究】(1)b(1)b球由释放到运动至最低点的过程中，遵守球由释放到运动至最低点的过程中，遵守_。(2)b(2)b球与球与a a球相碰时遵守球相碰时遵守_。(3)(3)两球在碰撞过程中机械能是否守恒？两球在碰撞过程中机械能是否守恒？提示：提示：两球在碰撞过程中机械能不守恒，损失的机械能转化为两球在碰撞过程中机械能不守恒，损失的机械能转化为内能。内能。机械能守恒定律机械能守恒定律动量守恒定律动量守恒定律【解析【解析】(1)(1)设小球设小球a a、b b质量分别为质量分别为m m1 1、m m2 2，细线长为，细线长为L L，b b球球摆至最低

23、点与摆至最低点与a a球碰撞前的速度为球碰撞前的速度为v v0 0，碰撞后的速度为，碰撞后的速度为v v，则对，则对b b球摆至最低点球摆至最低点, ,由机械能守恒定律得由机械能守恒定律得 最低点小球最低点小球a a、b b碰撞，由动量守恒定律得碰撞，由动量守恒定律得m m2 2v v0 0=(m=(m1 1+m+m2 2)v )v 小球小球a a、b b一起摆至最高点，由机械能守恒定律得一起摆至最高点，由机械能守恒定律得 22201m gLm v2212121mmvmmgL 1 cos2联立式得联立式得 并代入题给数据得并代入题给数据得 (2)(2)两球在碰撞过程中损失的机械能是两球在碰撞过

24、程中损失的机械能是Q=mQ=m2 2gL-(mgL-(m1 1+m+m2 2)gL(1-cos) )gL(1-cos) 联立式，联立式，Q Q与碰前球与碰前球b b的最大动能的最大动能E Ek k=m=m2 2gLgL之比为之比为 12m11m1 cos12m21m12k2mmQ1(1 cos )Em 联立联立式，并代入数据得式，并代入数据得答案：答案：(1) (2)(1) (2)kQ21E2 21212【总结提升】【总结提升】 应用动量守恒定律解题的步骤应用动量守恒定律解题的步骤(1)(1)选取研究系统和研究过程。选取研究系统和研究过程。(2)(2)分析系统的受力情况，判断系统动量是否守恒。

25、分析系统的受力情况，判断系统动量是否守恒。(3)(3)规定正方向，确定系统的初、末状态的动量的大小和方向。规定正方向，确定系统的初、末状态的动量的大小和方向。(4)(4)根据动量守恒定律列方程求解。根据动量守恒定律列方程求解。(5)(5)对求解的结果加以分析、验证和说明。对求解的结果加以分析、验证和说明。【变式训练【变式训练】(2013(2013滨州二模滨州二模) )如图所示，木块质量如图所示，木块质量m=0.4 kgm=0.4 kg，它以速度它以速度v=20 m/sv=20 m/s水平地滑上一辆静止的平板小车，已知小车水平地滑上一辆静止的平板小车，已知小车质量质量M=1.6 kgM=1.6

26、kg，木块与小车间的动摩擦因数为，木块与小车间的动摩擦因数为=0.2=0.2，木块没，木块没有滑离小车，地面光滑，有滑离小车，地面光滑，g g取取10 m/s10 m/s2 2，求：，求：(1)(1)木块相对小车静止时小车的速度大小；木块相对小车静止时小车的速度大小；(2)(2)从木块滑上小车到木块相对于小车刚静止时，小车移动的从木块滑上小车到木块相对于小车刚静止时，小车移动的距离。距离。【解析【解析】(1)(1)设木块相对小车静止时小车的速度为设木块相对小车静止时小车的速度为vv根据动量守恒定律有：根据动量守恒定律有：mv=(m+M)vmv=(m+M)v解得解得v=4 m/sv=4 m/s(

27、2)(2)对小车，根据动能定理有：对小车，根据动能定理有：mgmgs s= =解得解得s=16 ms=16 m答案：答案：(1)4 m/s(1)4 m/s (2)16 m (2)16 m21Mv02 热点考向热点考向2 2 氢原子能级结构及原子跃迁氢原子能级结构及原子跃迁【典例【典例2 2】(2013(2013贵阳二模贵阳二模) )如图是氢原子的能级图，对于一如图是氢原子的能级图，对于一群处于群处于n=4n=4的氢原子，下列说法中正确的是的氢原子，下列说法中正确的是( )( )A.A.这群氢原子能够吸收任意能量的光子后向更高能级跃迁这群氢原子能够吸收任意能量的光子后向更高能级跃迁B.B.这群氢

28、原子能够发出这群氢原子能够发出6 6种不同频率的光种不同频率的光C.C.这群氢原子发出的光子中，能量最大为这群氢原子发出的光子中，能量最大为10.2 eV10.2 eVD.D.如果发出的光子中有两种能使某金属产生光电效应，其中一如果发出的光子中有两种能使某金属产生光电效应，其中一种一定是由种一定是由n=3n=3能级跃迁到能级跃迁到 n=1n=1能级发出的能级发出的E.E.从从n=4n=4能级跃迁到能级跃迁到n=3n=3能级发出的光的波长最长能级发出的光的波长最长【解题探究【解题探究】(1)(1)发生光电效应的条件是入射光的频率必须发生光电效应的条件是入射光的频率必须_金属的金属的极限频率。极限

29、频率。(2)(2)一群氢原子处于量子数为一群氢原子处于量子数为n n的激发态时，可能辐射出的光谱的激发态时，可能辐射出的光谱线条数线条数N= N= 。(3)(3)处于处于n=4n=4的氢原子向低能级跃迁时，哪两个能级间跃迁发出的氢原子向低能级跃迁时，哪两个能级间跃迁发出的光子能量最大？哪两个能级间跃迁发出的光子能量最小？的光子能量最大？哪两个能级间跃迁发出的光子能量最小？提示：提示：原子由高能级向低能级跃迁时，要释放能量，且满足原子由高能级向低能级跃迁时，要释放能量，且满足hhE Em mE En n。故由。故由n n4 4能级跃迁到能级跃迁到n n1 1能级产生的光子能量能级产生的光子能量最

30、大，由最大，由n n4 4能级跃迁到能级跃迁到n n3 3能级产生的光子能量最小。能级产生的光子能量最小。大于等于大于等于n(n1)2【解析【解析】选选B B、D D、E E。氢原子由低能级向高能级跃迁时只能吸。氢原子由低能级向高能级跃迁时只能吸收特定频率的光子，选项收特定频率的光子，选项A A错误；处于错误；处于n=4n=4激发态的大量氢原子激发态的大量氢原子跃迁时，最多发出的光子种数为跃迁时，最多发出的光子种数为 选项选项B B正确；这群氢原正确；这群氢原子发出的光子中，由子发出的光子中，由n n4 4能级跃迁到能级跃迁到n n1 1能级产生的光子能量能级产生的光子能量最大，能量最大为最大

31、，能量最大为12.75 eV12.75 eV，选项，选项C C错误；如果发出的光子中错误；如果发出的光子中有两种能使某金属产生光电效应，一定是由有两种能使某金属产生光电效应，一定是由n n4 4能级跃迁到能级跃迁到n=1n=1能级和由能级和由n=3n=3能级跃迁到能级跃迁到n=1n=1能级发出的，选项能级发出的，选项D D正确；由正确；由n n4 4能级跃迁到能级跃迁到n n3 3能级产生的光子能量最小，所以频率最能级产生的光子能量最小，所以频率最小，波长最长，选项小，波长最长，选项E E正确。正确。24C6,【总结提升】【总结提升】 解决氢原子能级跃迁问题的四点技巧解决氢原子能级跃迁问题的四

32、点技巧(1)(1)原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差。间的能量差。(2)(2)原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值。的绝对值。(3)(3)一群原子和一个原子不同，它们的核外电子向基态跃迁时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发射光子的种类(4)(4)计算时应注意：因一般取无穷远处为零电势参考面，故各计算时应注意：因一般取无穷远处为零电势参考面，故各能级的能量值均为负值；能量单位能级的能量值均为负值；能量单位1 eV1 e

33、V1.61.610101919 J J。2nn n1NC2。【变式训练【变式训练】(2013(2013郑州二模郑州二模) )下列说法正确的是下列说法正确的是( )( )A.A.衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的B.B.光电效应和电子的衍射现象说明粒子的波动性光电效应和电子的衍射现象说明粒子的波动性C.C.原子从原子从a a能级状态跃迁到能级状态跃迁到b b能级状态时发射波长为能级状态时发射波长为1 1的光的光子；原子从子；原子从b b能级状态跃迁到能级状态跃迁到c c能级状态时吸收波长为能级状态时吸收波长为2 2的光的光子，已知子，已知1 12

34、 2。那么原子从。那么原子从a a能级状态跃迁到能级状态跃迁到c c能级状态时能级状态时将要吸收波长将要吸收波长 的光子的光子D.D.粒子散射实验说明了原子具有核式结构粒子散射实验说明了原子具有核式结构1212 【解析【解析】选选C C、D D。衰变所释放的电子是原子核内中子转化为衰变所释放的电子是原子核内中子转化为质子和电子，电子从原子核中释放出来形成的，选项质子和电子，电子从原子核中释放出来形成的，选项A A错误；错误；光电效应说明光具有粒子性，电子的衍射现象说明粒子的波动光电效应说明光具有粒子性，电子的衍射现象说明粒子的波动性，选项性，选项B B错误；根据原子从错误；根据原子从a a能级

35、状态跃迁到能级状态跃迁到b b能级状态时发能级状态时发射波长为射波长为1 1的光子，原子从的光子，原子从b b能级状态跃迁到能级状态跃迁到c c能级状态时吸能级状态时吸收波长为收波长为2 2的光子，则有：的光子，则有： 解得解得即原子从即原子从a a能级状态跃迁到能级状态跃迁到c c能级状态时将要吸收波长能级状态时将要吸收波长的光子，选项的光子，选项C C正确。正确。粒子散射实验说明了原子具有核式结粒子散射实验说明了原子具有核式结构，选项构，选项D D正确。正确。21hchchc，1212 ，1212 【变式备选【变式备选】(2013(2013长沙二模长沙二模) )下列说法正确的是下列说法正确

36、的是( )( )A.A.光子像其他粒子一样，不但具有能量，也具有动量光子像其他粒子一样，不但具有能量，也具有动量B.B.玻尔认为，原子中电子轨道是量子化的，能量也是量子化的玻尔认为，原子中电子轨道是量子化的，能量也是量子化的C.C.将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，会改变放射性将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，会改变放射性元素的半衰期元素的半衰期D.D.原子核的质量大于组成它的核子的质量之和，这个现象叫作原子核的质量大于组成它的核子的质量之和，这个现象叫作质量亏损质量亏损E.E.普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说【解析【解析】选选A

37、 A、B B、E E。光子像其他粒子一样，不但具有能量，。光子像其他粒子一样，不但具有能量，也具有动量，选项也具有动量，选项A A正确。玻尔认为，原子中电子轨道是量子正确。玻尔认为，原子中电子轨道是量子化的，能量也是量子化的，选项化的，能量也是量子化的，选项B B正确。将由放射性元素组成正确。将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，不会改变放射性元素的半衰期，选项的化合物进行高温分解，不会改变放射性元素的半衰期，选项C C错误。原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现错误。原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫作质量亏损，选项象叫作质量亏损，选项D D错误。普朗克在研究黑体辐

38、射问题时错误。普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说，选项提出了能量子假说，选项E E正确。正确。热点考向热点考向3 3 核反应方程及核能的计算核反应方程及核能的计算【典例【典例3 3】(2012(2012广东高考广东高考) )能源是社会发展的基础能源是社会发展的基础, ,发展核能发展核能是解决能源问题的途径之一是解决能源问题的途径之一, ,下列释放核能的反应方程下列释放核能的反应方程, ,表述正表述正确的有确的有( )( )A. A. 是核聚变反应是核聚变反应B. B. 是是衰变衰变C. C. 是核裂变反应是核裂变反应D. D. 是是衰变衰变43211102HHHen 43211102H

39、HHen 235114489192056360UnBaKr3 n 235114094192054380UnXeSr2 n 【解题探究【解题探究】(1)(1)核反应的四种类型分别为核反应的四种类型分别为_。_。_。_。(2)(2)书写核反应方程时应遵守的规律书写核反应方程时应遵守的规律: :_。_。原子核的衰变原子核的衰变轻核的聚变轻核的聚变重核的裂变重核的裂变原子核的人工转变原子核的人工转变质量数守恒质量数守恒电荷数守恒电荷数守恒【解析【解析】选选A A、C C。两个轻核聚合成一个较重的核的反应为核聚。两个轻核聚合成一个较重的核的反应为核聚变反应，故变反应，故A A对对B B错。重核被中子轰击

40、后分裂成两个中等质量的错。重核被中子轰击后分裂成两个中等质量的原子核并放出若干个中子的反应为核裂变反应，故原子核并放出若干个中子的反应为核裂变反应，故C C对。原子对。原子核放出核放出或或粒子后变成另一种原子核的反应称为原子核的衰粒子后变成另一种原子核的反应称为原子核的衰变。原子核的衰变的反应物只有一种，故变。原子核的衰变的反应物只有一种，故D D错。错。【总结提升】【总结提升】 解决核反应方程及核能计算的方法解决核反应方程及核能计算的方法(1)(1)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；(2)(2)掌握常见的主要核反应方程式，并知道其

41、意义；掌握常见的主要核反应方程式，并知道其意义；(3)(3)熟记常见的基本粒子的符号，如质子、中子、熟记常见的基本粒子的符号，如质子、中子、粒子等；粒子等；(4)(4)进行核能计算时注意单位的对应，若进行核能计算时注意单位的对应，若mm用用kgkg作单位，则作单位，则EE用用J J作单位；若作单位；若mm用用u u作单位，则作单位，则EE用用eVeV作单位，且作单位，且1 u1 u对对应应931.5 MeV931.5 MeV。【变式训练【变式训练】(2013(2013潍坊一模潍坊一模) ) 核动力航母利用可控核裂变核动力航母利用可控核裂变释放核能获得动力。核反应释放核能获得动力。核反应 是若干

42、是若干核反应的一种，其中核反应的一种，其中X X为待求粒子，为待求粒子， y y为为X X的个数，则的个数，则X X是是_(_(选填选填“质子质子”“”“中子中子”或或“电子电子”) )， y y_。若反应过程中释放的核能为若反应过程中释放的核能为E E，光在真空中的传播速度为，光在真空中的传播速度为c c，则，则核反应的质量亏损表达式为核反应的质量亏损表达式为_。【解析【解析】根据核反应遵循的规律，根据核反应遵循的规律，X X是中子，是中子，y=3y=3。由爱因斯坦。由爱因斯坦质能方程质能方程E=mcE=mc2 2，核反应的质量亏损表达式为，核反应的质量亏损表达式为答案：答案：中子中子 3

43、3 2351141929205636UnBaKryX2Emc。2Ec1.(1)1.(1)如图为氢原子的能级图，大量处于如图为氢原子的能级图，大量处于n=4n=4激发态的氢原子跃激发态的氢原子跃迁时，发出多个能量不同的光子，其中频率最大的光子能量为迁时，发出多个能量不同的光子，其中频率最大的光子能量为_eV_eV，若用此光照射到逸出功为，若用此光照射到逸出功为2.75 eV2.75 eV 的光电管上，的光电管上，则加在该光电管上的遏止电压为则加在该光电管上的遏止电压为_V_V。(2)(2)静止的锂核静止的锂核 LiLi俘获一个速度为俘获一个速度为8.08.010106 6 m/s m/s的中子，

44、发的中子，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生核反应后若只产生了两个新粒子，其中一个粒子为氦核它的速度大小是它的速度大小是8.08.010106 6 m/s m/s，方向与反应前的中子速度方向，方向与反应前的中子速度方向相同。相同。完成此核反应的方程式；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；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。通过计算说明此反应过程中是否发生了质量亏损。42He，63【解析【解析】(1)(1)当氢原子从当氢原子从n=4n=4激发态的能级直接跃迁到第一能级激发态的能级直接跃迁到第一能级时

45、发出的光子能量最大，频率最大，则由时发出的光子能量最大，频率最大，则由hh=E=E4 4-E-E1 1，可求得可求得:h=12.75 eV:h=12.75 eV；根据根据(h-2.75 eV)-eU(h-2.75 eV)-eU=0=0，可得可得U=10 VU=10 V。(2)(2)核反应方程式为核反应方程式为46133012LinHeH 。用用v v1 1、v v2 2和和v v3 3分别表示中子分别表示中子 氦核氦核 和氚核和氚核 的速的速度，以中子的速度方向为正方向，根据动量守恒定律有：度，以中子的速度方向为正方向，根据动量守恒定律有：m m1 1v v1 1=m=m2 2v v2 2+m

46、+m3 3v v3 3, ,代入数据代入数据, ,解得解得:v:v3 3=-8.0=-8.010106 6 m/s m/s即反应后生成的氚核的速度大小为即反应后生成的氚核的速度大小为8.08.010106 6 m/s m/s，方向与反应，方向与反应前中子的速度方向相反。前中子的速度方向相反。反应前粒子的总动能为反应前粒子的总动能为10( n)、42( He)31( H)12k111Em v2反应后粒子的总动能为反应后粒子的总动能为经过计算可知经过计算可知 故反应中发生了质量亏损。故反应中发生了质量亏损。答案答案: : (1)12.75 10 (2) (1)12.75 10 (2)见解析见解析2

47、22k223311Em vm v2221kkEE，2.(20132.(2013扬州二模扬州二模)(1)(1)下列与下列与粒子相关的说法中正确的是粒子相关的说法中正确的是 ( )( )A.A.天然放射现象中产生的天然放射现象中产生的射线速度与光速相当，穿透能力很射线速度与光速相当，穿透能力很强强B. B. 核放出一个核放出一个粒子后就变成粒子后就变成C.C.高速高速粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，核反应方程为粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，核反应方程为D.D.丹麦物理学家玻尔进行了丹麦物理学家玻尔进行了粒子散射实验并首先提出了原子粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型的核式结构模型23892

48、U(238)铀23490Th(234)钍4141612780HeNOn(2)(2)光滑水平面上有两个物块光滑水平面上有两个物块A A、B B在同一直线上相向运动，在同一直线上相向运动，A A的的速度为速度为4 m/s4 m/s，质量为，质量为2 kg2 kg，B B的速度为的速度为2 m/s2 m/s，二者碰后粘在，二者碰后粘在一起沿一起沿A A原来的方向运动，且速度大小变为原来的方向运动，且速度大小变为1 m/s1 m/s，求，求B B的质量的质量及这一过程产生的内能。及这一过程产生的内能。【解析【解析】(1)(1)选选B B。射线是速度为射线是速度为0.1c0.1c的氦核流的氦核流, ,穿

49、透能力穿透能力弱弱,A,A错误错误; ;由核反应过程中质量数、核电荷数守恒可知由核反应过程中质量数、核电荷数守恒可知,B,B项正项正确确;C;C项中核电荷数和质量数都不守恒项中核电荷数和质量数都不守恒,C,C错误错误;D;D项中物理学家不项中物理学家不是玻尔而是卢瑟福是玻尔而是卢瑟福,D,D错误。错误。(2)(2)设设A A、B B两物块的质量分别为两物块的质量分别为m mA A、m mB B, ,碰前速度为碰前速度为v vA A、v vB B, ,碰后碰后共同速度为共同速度为v,v,以以A A物块的运动方向为正向物块的运动方向为正向, ,由碰撞过程动量守恒由碰撞过程动量守恒有有m mA Av

50、 vA A-m-mB Bv vB B=(m=(mA A+m+mB B)v)v解得解得m mB B=2kg=2kg碰撞过程产生的内能为碰撞过程产生的内能为解得解得Q=18 JQ=18 J。答案：答案：(1)B (2)2 kg 18 J(1)B (2)2 kg 18 J222kAABBAB111QEm vm vmmv222 3.(20133.(2013潍坊二模潍坊二模)(1)(1)原子核原子核A A发生发生衰变后变为原子核衰变后变为原子核原子核原子核B B发生发生衰变后变为原子核衰变后变为原子核 已知原子核已知原子核A A和原子核和原子核B B的中子数相同，则两个生成核的中子数相同，则两个生成核X

51、 X和和Y Y的中子数以及的中子数以及a a、b b、c c、d d的关系可能是的关系可能是( )( )A.XA.X的中子数比的中子数比Y Y少少1 1B.XB.X的中子数比的中子数比Y Y少少3 3C.C.如果如果a-d=2a-d=2，则，则b-cb-c=3=3D.D.如果如果a-d=2a-d=2，则，则b-cb-c=1=1dcY，abX，(2)(2)从某高处自由下落一块质量为从某高处自由下落一块质量为M M的物体，当物体下落高度的物体，当物体下落高度h h时，突然炸成两块，已知质量为时，突然炸成两块，已知质量为m m的一块碎片恰好能返回到开的一块碎片恰好能返回到开始下落的位置，求物体始下落

52、的位置，求物体M M刚炸裂时另一块碎片的速度大小。刚炸裂时另一块碎片的速度大小。【解析【解析】(1)(1)选选A A、C C。由衰变方程得。由衰变方程得 且且d+1-c=a-b+2d+1-c=a-b+2，所以，所以d-cd-c=a-b+1=a-b+1，即，即Y Y的中子的中子数比数比X X多多1 1，选项，选项A A正确。由前式变形得正确。由前式变形得b-cb-c=a-d+1=a-d+1，若，若a-d=2a-d=2，则则b-cb-c=3=3，故选项，故选项C C正确。正确。(2)(2)由机械能守恒定律由机械能守恒定律 炸裂时，爆炸力远大于物体受到的重力，由动量守恒定律知：炸裂时，爆炸力远大于物体受到的重力，由动量守恒定律知：Mv=-mv+(M-m)vMv=-mv+(M-m)v解得解得答案：答案：(1)A(1)A、C (2)C (