江蘇省2018版高考物理二輪復習 專題十二 選考部分教學案 選修3-5

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1、專題十二選修35考情分析201520162017選修35T12C(1)：光的波粒二象性T12C(2)：衰變方程T12C(3)：結(jié)合能與質(zhì)量虧損T12C(1)：衰變方程T12C(2)：光子的動量及動量改變量T12C(3)：光子的能量、光電效應方程T12C(1)：比結(jié)合能曲線T12C(2)：動量、德布羅意波T12C(3)：動量守恒定律命題解讀本專題13個考點，皆為要求。從三年命題情況看，命題特點為：(1)注重基礎。如2013年的“德布羅意波長”、2014年的“光電效應”、2015年的“波粒二象性”、2016年的“核反應方程”、2017年的“比結(jié)合能”等較好的考查了學生的理解能力。(2)強調(diào)綜合。如

2、2016年的“光電效應”計算、“動量守恒定律與原子核衰變”綜合、2017年的“動量與德布羅意波”綜合等。 整體難度中等，命題指數(shù)，復習目標是達B必會。1(2016江蘇高考)(1)貝克勒爾在120年前首先發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，如今原子核的放射性在眾多領域中有著廣泛應用。下列屬于放射性衰變的是()A.CNeB.UnIY2nC.HHHenD.HeAlPn(2)已知光速為c，普朗克常數(shù)為h，則頻率為的光子的動量為_，用該頻率的光垂直照射平面鏡，光被鏡面全部垂直反射回去，則光子在反射前后動量改變量的大小為_。(3)幾種金屬的逸出功W0見下表：金屬鎢鈣鈉鉀銣W0(1019 J)7.265.123.663.6

3、03.41用一束可見光照射上述金屬的表面，請通過計算說明哪些能發(fā)生光電效應。已知該可見光的波長的范圍為4.01077.6107 m，普朗克常數(shù)h6.631034 Js。解析(1)A屬于衰變，B屬于裂變，C屬于聚變，D屬于原子核的人工轉(zhuǎn)變，故選A項。(2)光子的動量pmcc選光被鏡面反射回去的方向為正方向，則pp，動量的變化量ppp。(3)光子的能量E取4.0107 m，則E5.01019 J根據(jù)EW0判斷鈉、鉀、銣能發(fā)生光電效應。答案(1)A(2)(3)鈉、鉀、銣2(2017江蘇高考)原子核的比結(jié)合能曲線如圖1所示。根據(jù)該曲線，下列判斷正確的有_。圖1A.He核的結(jié)合能約為14 MeVB.He

4、核比Li核更穩(wěn)定C兩個H核結(jié)合成He核時釋放能量D.92U核中核子的平均結(jié)合能比Kr核中的大(2)質(zhì)子(H)和粒子(He)被加速到相同動能時，質(zhì)子的動量_(選填“大于”“小于”或“等于”)粒子的動量，質(zhì)子和粒子的德布羅意波波長之比為_。(3)甲、乙兩運動員在做花樣滑冰表演，沿同一直線相向運動，速度大小都是1 m/s。甲、乙相遇時用力推對方，此后都沿各自原方向的反方向運動，速度大小分別為1 m/s和2 m/s。求甲、乙兩運動員的質(zhì)量之比。解析(1)由圖象可知He核的結(jié)合能約為28 MeV，A項錯誤；He核比Li核的比結(jié)合能大，故He核比Li核穩(wěn)定，B項正確；兩個H核結(jié)合成He核時比結(jié)合能增大，釋

5、放能量，C項正確；U的平均結(jié)合能比Kr核中的小，D項錯誤。(2)由動量與動能的關系p和EkHEk，知pHp，且p2pH。由知，HppH21。(3)動量守恒m1v1m2v2m2v2m1v1解得代入數(shù)據(jù)得答案(1)BC(2)小于21(3)321動量守恒定律(1)條件：系統(tǒng)不受外力或系統(tǒng)所受外力的矢量和為零。(2)表達式：m1v1m2v2m1v1m2v2。2玻爾理論的基本內(nèi)容能級假設：氫原子En，n為量子數(shù)躍遷假設：hE末E初軌道量子化假設：氫原子rnn2r1，n為量子數(shù)3解決氫原子能級躍遷問題的技巧(1)原子躍遷時，所吸收或釋放的光子能量只能等于兩能級之間的能量差。(2)原子電離時，所吸收的能量可

6、以大于或等于某一能級能量的絕對值。(3)一群原子和一個原子不同，它們的核外電子向基態(tài)躍遷時發(fā)射光子的種類NC。4愛因斯坦光電效應方程及圖象表示(1)EkhW0(2)用圖象表示光電效應方程極限頻率：圖線與軸交點的橫坐標0逸出功：圖線與Ek軸交點的縱坐標的絕對值W0E普朗克常量：圖線的斜率kh5光的波粒二象性(1)光既有波動性，又有粒子性，無法只用其中的一種性質(zhì)去說明光的一切行為，只能認為光具有波粒二象性。(2)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象說明了光的波動性。黑體輻射、光電效應、康普頓效應說明了光的粒子性，光的波長越長，頻率越小，波動性越顯著；光的波長越短，頻率越大，粒子性越顯著。少量光子產(chǎn)生的效果往往

7、顯示出粒子性(一份一份的)，大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出波動性。6天然放射現(xiàn)象及核反應方程7黑體輻射規(guī)律：輻射強度與溫度有關，與波長有關。(1)隨溫度升高，輻射強度的峰值向波長較短的方向移動，故室溫時電磁波的波長較長；高溫時電磁波的波長較短。(2)溫度一定時，輻射強度隨波長增大而先增大后減小。(3)對應同一波長，溫度越高輻射強度越大。8核能的計算(1)Emc2，其中m為核反應方程中的質(zhì)量虧損。(2)Em931.5 MeV，其中質(zhì)量虧損m以原子質(zhì)量單位u為單位。1(2017江蘇泰州中學模擬)(1)下列說法正確的是()A普朗克通過研究黑體輻射提出能量子的概念，成為量子力學的奠基人之一B玻爾原子理論

8、第一次將量子觀念引入原子領域，提出了定態(tài)和躍遷的概念，成功地解釋了各種原子光譜的實驗規(guī)律C一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應，可能是因為這束光的光強太小D德布羅意在愛因斯坦光子說的基礎上提出物質(zhì)波的猜想，而電子的衍射實驗證實了他的猜想(2)在實驗室內(nèi)較精準地測量到的雙衰變事例是在1987年公布的，在進行了7 960小時的實驗中，以68%的置信度認出Se發(fā)生的36個雙衰變事例，已知靜止的Se發(fā)生雙衰變時，將釋放出兩個電子和兩個中微子(中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都為零)，同時轉(zhuǎn)變成一個新核X，則X核的中子數(shù)為_；若衰變過程釋放的核能是E，真空中的光速為c，則衰變過程的質(zhì)量虧損是_。(3)質(zhì)量為m的

9、小球A在光滑水平面上以速度v0與質(zhì)量為2m的靜止小球B發(fā)生正碰后以v0的速率反彈，試通過計算判斷發(fā)生的是不是彈性碰撞。解析(1)普朗克通過研究黑體輻射提出能量子的概念，成為量子力學的奠基人之一，A項正確；玻爾原子理論第一次將量子觀念引入原子領域，提出了定態(tài)和躍遷的概念，成功地解釋了氫原子光譜的實驗規(guī)律，B項錯誤；一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應，是因為這束光的頻率太小，故C項錯誤；德布羅意在愛因斯坦光子說的基礎上提出物質(zhì)波的猜想，而電子的衍射實驗證實了他的猜想，D項正確。(2)靜止的Se發(fā)生雙衰變時，將釋放出兩個電子和兩個中微子(中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都為零)，同時轉(zhuǎn)變成一個新核X，根據(jù)

10、電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒，知X核的電荷數(shù)為36，質(zhì)量數(shù)為82，質(zhì)量數(shù)等于電荷數(shù)與中子數(shù)之和，則中子數(shù)為46，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程得Emc2，解得質(zhì)量虧損m。(3)以兩球組成的系統(tǒng)為研究對象，取碰撞前A球的速度方向為正方向。由動量守恒定律得mv0m2mvB，則vBv0碰后總動能Em2mmv，故為彈性碰撞。答案(1)AD(2)46(3)彈性碰撞2(2015江蘇高考)(1)波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法正確的有()A光電效應現(xiàn)象揭示了光的粒子性B熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動性C黑體輻射的實驗規(guī)律可用光的波動性解釋D動能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長也相等(2)核電站利

11、用原子核鏈式反應放出的巨大能量進行發(fā)電，U是核電站常用的核燃料。U受一個中子轟擊后裂變成Ba和Kr兩部分，并產(chǎn)生_個中子。要使鏈式反應發(fā)生，裂變物質(zhì)的體積要_(選填“大于”或“小于”)它的臨界體積。(3)取質(zhì)子的質(zhì)量mp1.672 61027 kg，中子的質(zhì)量mn1.674 91027 kg，粒子的質(zhì)量m6.646 71027 kg，光速c3.0108 m/s。請計算粒子的結(jié)合能。(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)解析(1)光電效應說明光的粒子性，所以A項正確；熱中子束在晶體上產(chǎn)生衍射圖樣，即運動的實物粒子具有波的特性，即說明中子具有波動性，所以B項正確；黑體輻射的實驗規(guī)律說明電磁輻射具有量子化，即

12、黑體輻射是不連續(xù)的、一份一份的，所以黑體輻射用光的粒子性解釋，即C項錯誤；根據(jù)德布羅意波長公式，p22mEk，又質(zhì)子的質(zhì)量大于電子的質(zhì)量，所以動能相等的質(zhì)子和電子，質(zhì)子的德布羅意波較短，所以D項錯誤。(2)由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知UnBaKr3n，可見產(chǎn)生了3個中子，鏈式反應的一個條件是鈾燃料的體積必須大于或等于臨界體積。(3)根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程Emc2，可求：E(2mp2mnm)c24.31012 J。答案(1)AB(2)3大于(3)4.31012 J3(2017江蘇儀征中學高三期初考)(1)釷Th具有放射性，它能放出一個新的粒子而變?yōu)殓hPa，同時伴隨有射線產(chǎn)生，其方程為ThPax，釷的半

13、衰期為24天。則下列說法中正確的是()Ax為質(zhì)子Bx是釷核中的一個中子轉(zhuǎn)化成一個質(zhì)子時產(chǎn)生的C射線是鏷原子核外電子躍遷放出的D1 g釷Th經(jīng)過120天后還剩0.2 g釷(2)某金屬的截止極限頻率恰好等于氫原子量子數(shù)n4能級躍遷到n2能級所發(fā)出光的頻率。氫原子輻射光子后能量_(選填“增大”、“不變”或“減小”)?，F(xiàn)用氫原子由n2能級躍遷到n1能級所發(fā)出的光照射該金屬，則逸出光電子的最大初動能是_(已知氫原子n1、2、4能級的能量值分別為E1、E2、E4)。(3)如圖2所示，A和B兩小車靜止在光滑的水平面上，質(zhì)量分別為m1、m2，A車上有一質(zhì)量為m0的人，以速度v0向右跳上B車，并與B車相對靜止。

14、求：圖2人跳離A車后，A車的速度大小和方向；人跳上B車后，A、B兩車的速度大小之比。解析(1)根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒知釷核衰變過程中放出了一個電子，即x為電子，故A項錯誤；衰變的實質(zhì)：衰變時釋放的電子是由核內(nèi)一個中子轉(zhuǎn)化成一個質(zhì)子同時產(chǎn)生的，故B項正確； 射線是鏷原子核放出的，故C錯誤；釷的半衰期為24天，1 g釷Th經(jīng)過120天后，發(fā)生5個半衰期，1 g釷經(jīng)過120天后還剩0.031 25 g，故D項錯誤。(2)氫原子輻射光子后，能量減小，某金屬的截止極限頻率恰好等于氫原子量子數(shù)n4能級躍遷到n2能級所發(fā)出光的頻率，可知該金屬的逸出功W0E4E2，由n2能級躍遷到n1能級所發(fā)出的光子能量EE

15、2E1，根據(jù)光電效應方程得，光電子的最大初動能。EkmEW0E2E1E4E22E2E1E4。(3)設人跳離A車后，A車的速度為vA，研究A車和人組成的系統(tǒng)，以向右為正方向，由動量守恒定律有m1vAm0v00，解得vAv0，負號表示A車的速度方向向左研究人和B車，由動量守恒定律有m0v0(m0m2)vB，解得。答案(1)B(2)減小2E2E1E4(3)v0方向向左4(2017江蘇省徐州、宿遷、連云港、淮安四市聯(lián)考)(1)下列說法正確的有()A結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定B光電效應揭示了光具有粒子性C動量相同的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波的波長相等 D黑體輻射電磁波的強度按波長的分布規(guī)律與黑體的溫度無

16、關(2)靜止的Li核俘獲一個中子發(fā)生核反應，放出粒子同時生成一個_核，該核反應過程放出能量為E，已知真空中光速為c，則該核反應質(zhì)量虧損為_。(3)氫原子能級圖如圖3所示，氫原子從n2的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)。圖3求氫原子輻射的光子能量；氫原子輻射的光子照射逸出功為3.34 eV的鋅板時，求逸出光電子的最大初動能。解析(1)比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，選項A錯誤；光電效應揭示了光具有粒子性，選項B正確；根據(jù)可知，動量相同的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波的波長相等，選項C正確；黑體輻射電磁波的強度按波長的分布規(guī)律與黑體的溫度有關，選項D錯誤。(2)根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒的原則，靜止的Li核俘獲一個中子

17、發(fā)生核反應，放出粒子同時生成一個H核，該核反應過程放出能量為E，已知真空中光速為c，根據(jù)Emc2，則該核反應質(zhì)量虧損為m。(3)hE2E110.2 eVEkmhW06.86 eV答案(1)BC(2)H(氚)(2)10.2 eV6.86 eV5(2017無錫一模)(1)下列說法中正確的是()A對黑體輻射的研究表明：隨著溫度的升高，輻射強度的最大值向波長較長的方向移動B放射性物質(zhì)的溫度升高，則半衰期減小C在光電效應實驗中，用頻率為的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應，若改用頻率大于的光照射，光電子的最大初動能變大D氫原子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷只能輻射特定頻率的光子(2)已知氫原子的基態(tài)能量為E1(E1E

18、2E3B(E3E2)(E2E1)Cb光的波長最長Dc光的頻率最高 (2)如圖5所示，x為放射源，L為一紙板，紙板與計數(shù)器之間有強磁場B。當強磁場移開時，計數(shù)器的計數(shù)率不變，說明放射源中沒有_(選填“”、“”或“”)粒子；將紙板L移開，計數(shù)器計數(shù)率大幅度上升，這表明放射源中有_(選填“”“”或“”)粒子。圖5(3)鋁的極限頻率為1.11015 Hz，現(xiàn)用頻率為1.51015 Hz的光照射鋁的表面，有光電子逸出。已知普朗克常量為h6.61034 Js。求光電子的最大初動能。解析(1)結(jié)合能級圖判斷E1E2E3，A項錯誤；在能級圖中越往上，能級差越小，所以(E3E2)(E2 E1)，B項錯誤；能級差

19、越小，電子躍遷時原子釋放的能量越小，對應的頻率越小，波長越長，所以a光的波長最長，c光的頻率最高，C項錯誤，D項正確。(2)將強磁場移開后，計數(shù)器所得計數(shù)率保持不變，說明穿過紙板的粒子中無帶電粒子，故沒有射線；將薄紙板L移開，計數(shù)率大幅上升，說明射線中有穿透力很弱的粒子，因此放射源有。(3)hWEkmEkmhh02.641019J。答案(1)D(2)(3)2.641019 J4(2017宿遷市高三摸底)(1)關于下列四幅圖的說法正確的是()A甲圖為放射源放出的三種射線在磁場中運動的軌跡，射線1為射線B乙圖中，用紫外光燈照射與驗電器相連的鋅板，發(fā)現(xiàn)原來閉合的驗電器指針張開，此時鋅板和驗電器均帶正

20、電C丙圖為粒子散射實驗示意圖，盧瑟福根據(jù)此實驗提出了原子的核式結(jié)構模型D丁圖為核反應堆示意圖，它是利用了鈾核聚變反應所釋放的能量(2)在水平放置的氣墊導軌上，質(zhì)量為0.4 kg、速度為0.5 m/s的滑塊甲與質(zhì)量為0.6 kg，速度為0.1 m/s的滑塊乙迎面相撞，碰撞后滑塊乙的速度大小變?yōu)?.2 m/s，此時滑塊甲的速度大小為_m/s，方向與它原來速度方向_。(3)一靜止的鈾核U(原子質(zhì)量為232.037 2 u)放出一個帶電粒子(原子質(zhì)量為4.002 6 u)后衰變成釷核Th(原子質(zhì)量為228.028 7 u)。該過程的衰變方程為_；求該衰變過程中放出的核能(1 u相當于931 MeV，結(jié)

21、果保留2位有效數(shù)字)。解析(1)由三種射線的特征和左手定則知甲圖中的射線1為射線，選項A錯誤；紫外線照射鋅板后，有光電子逸出，則鋅板和驗電器均帶正電，選項B正確；盧瑟福根據(jù)粒子散射實驗結(jié)果，提出了原子的核式結(jié)構模型，選項C正確；核反應堆利用的是鈾核裂變反應釋放的能量，選項D錯誤。(2)選滑塊甲開始運動的方向為正方向，碰撞后滑塊乙的方向反向，由動量守恒定律m甲v甲m乙v乙m甲v甲m乙v乙，解得v甲0.05 m/s。方向與它原來的方向相同。(3)UHeThm232.037 2 u4.002 6 u228.028 7 u0.005 9 uEmc20.005 9931 MeV5.5 MeV。答案(1)BC(2)0.05相同(3)UHeTh5.5 MeV14