高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題六 選做部分 第3講 動量守恒定律 原子結(jié)構(gòu)和原子核課件

第3講動量守恒定律原子結(jié)構(gòu)和原子核(2)已知光速為已知光速為c，普朗克常數(shù)為，普朗克常數(shù)為h，則頻率為，則頻率為的光子的動量為的光子的動量為_，用該頻率的光垂直照射平面鏡，光被鏡面全部垂直反，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)幾種金屬的逸出功幾種金屬的逸出功W0見下表：見下表：金屬鎢鈣鈉鉀銣W0(10-19 J)7.265.123.663.603.41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(yīng)。已知該可見光的波長的范圍為光電效應(yīng)。已知該可見光的波長的范圍為4.010-77.610-7 m，普朗克常數(shù)普朗克常數(shù)h6.6310-34 Js。2.(2015江蘇單科，江蘇單科，12C)(1)波粒二象性是微觀世界的基本特征，波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法正確的有以下說法正確的有_。A.光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性光電效應(yīng)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(shí)驗(yàn)規(guī)律可用光的波動性解釋黑體輻射的實(shí)驗(yàn)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動能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長也相等答案答案(1)AB(2)3大于大于(3)4.310-12 J(3)牛頓的自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理中記載，牛頓的自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理中記載，A、B兩個玻璃球相兩個玻璃球相碰，碰撞后的分離速度和它們碰撞前的接近速度之比總是約為碰，碰撞后的分離速度和它們碰撞前的接近速度之比總是約為1516。分離速度是指碰撞后。分離速度是指碰撞后B對對A的速度，接近速度是指碰撞的速度，接近速度是指碰撞前前A對對B的速度。若上述過程是質(zhì)量為的速度。若上述過程是質(zhì)量為2m的玻璃球的玻璃球A以速度以速度v0碰碰撞質(zhì)量為撞質(zhì)量為m的靜止玻璃球的靜止玻璃球B，且為對心碰撞，求碰撞后，且為對心碰撞，求碰撞后A、B的的速度大小。速度大小?？伎?情情 分分 析析201421052016T12C(1)：光電效應(yīng)T12C(1)：光的波粒二象性T12C(1)：衰變方程T12C(2)：核反應(yīng)方程；原子核的衰變；半衰期T12C(2)：衰變方程T12C(2)：光子的動量及動量改變量T12C(3)：動量；動量守恒定律T12C(3)：結(jié)合能與質(zhì)量虧損T12C(3)：光子的能量、光電效應(yīng)方程動量、動量守恒定律、核反應(yīng)方程和光電效應(yīng)是每年必考的內(nèi)容：動量、動量守恒定律、核反應(yīng)方程和光電效應(yīng)是每年必考的內(nèi)容：原子能級、結(jié)合能的計算、光的波粒二象性等也是考查的重點(diǎn)。原子能級、結(jié)合能的計算、光的波粒二象性等也是考查的重點(diǎn)。其他如半衰期、放射性同位素、黑體輻射等也需注意。其他如半衰期、放射性同位素、黑體輻射等也需注意。知知 識識 必必 備備1.動量守恒定律動量守恒定律(1)條件：系統(tǒng)不受外力或系統(tǒng)所受外力的矢量和為零。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(dá)式：表達(dá)式：m1v1m2v2m1v1m2v2。3.愛因斯坦光電效應(yīng)方程及圖象表示愛因斯坦光電效應(yīng)方程及圖象表示圖圖1(1)EkhW0(2)用圖象表示光電效應(yīng)方程用圖象表示光電效應(yīng)方程極限頻率：圖線與極限頻率：圖線與軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)0逸出功：圖線與逸出功：圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的值軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的值W0E普朗克常量：圖線的斜率普朗克常量：圖線的斜率kh4.光的波粒二象性光的波粒二象性(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(rèn)為光具有波粒二象性。明光的一切行為，只能認(rèn)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(yīng)、康普頓效應(yīng)說明了光的粒子性，光的波長越長，頻光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)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)生的效果往往顯示出粒子性顯著。少量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出粒子性(一份一份的一份一份的)，大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出波動性。大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出波動性。5.6.黑體輻射規(guī)律：輻射強(qiáng)度與溫度有關(guān)，與波長有關(guān)。黑體輻射規(guī)律：輻射強(qiáng)度與溫度有關(guān)，與波長有關(guān)。圖圖2(1)隨溫度升高，輻射強(qiáng)度的峰值向波長較短的方向移動，故隨溫度升高，輻射強(qiáng)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。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(qiáng)度隨波長增大而先增大后減小。溫度一定時，輻射強(qiáng)度隨波長增大而先增大后減小。(3)對應(yīng)同一波長，溫度越高輻射強(qiáng)度越大。對應(yīng)同一波長，溫度越高輻射強(qiáng)度越大。1.(2016南京市、鹽城市模擬南京市、鹽城市模擬) (1)如圖如圖3所示，某原子的三個能級所示，某原子的三個能級的能量分別為的能量分別為E1、E2和和E3。a、b、c為原子躍遷所發(fā)出的三種為原子躍遷所發(fā)出的三種波長的光，下列判斷正確的是波長的光，下列判斷正確的是()精精 典典 題題 組組圖圖3A.E1E2E3B.(E3-E2)(E2-E1)C.b光的波長最長光的波長最長D.c光的頻率最高光的頻率最高(2)如圖如圖4所示，所示，x為放射源，為放射源，L為一紙板，紙板與計數(shù)器之間有強(qiáng)為一紙板，紙板與計數(shù)器之間有強(qiáng)磁場磁場B。當(dāng)強(qiáng)磁場移開時，計數(shù)器的計數(shù)率不變，說明放射源中。當(dāng)強(qiáng)磁場移開時，計數(shù)器的計數(shù)率不變，說明放射源中沒有沒有_(選填選填“”“”“”或或“”)粒子；將紙板粒子；將紙板L移開，計數(shù)移開，計數(shù)器計數(shù)率大幅度上升，這表明放射源中有器計數(shù)率大幅度上升，這表明放射源中有_(選填選填“”“”“”或或“”)粒子。粒子。圖圖4(3)鋁的極限頻率為鋁的極限頻率為1.11015 Hz，現(xiàn)用頻率為，現(xiàn)用頻率為1.51015 Hz的光照的光照射鋁的表面，有光電子逸出。已知普朗克常量為射鋁的表面，有光電子逸出。已知普朗克常量為h6.610-34Js。求光電子的最大初動能。求光電子的最大初動能。解析解析(3)hWEkmEkmh-h02.6410-19 J答案答案(1)D(2)(3)2.6410-19 J2.(2016海安、南外、金陵三校聯(lián)考海安、南外、金陵三校聯(lián)考)(1)下列說法中正確的是下列說法中正確的是()A.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B.原子核所含核子單獨(dú)存在時的總質(zhì)量小于該原子核的質(zhì)量原子核所含核子單獨(dú)存在時的總質(zhì)量小于該原子核的質(zhì)量C.一個動量為一個動量為p的電子對應(yīng)的物質(zhì)波波長為的電子對應(yīng)的物質(zhì)波波長為hp(h為普朗克常量為普朗克常量)D.在研究光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中所測得的遏止電壓與入射光的強(qiáng)度在研究光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中所測得的遏止電壓與入射光的強(qiáng)度有關(guān)有關(guān)(3)A、B兩個小球半徑相同，質(zhì)量不同，并排懸掛在同樣長度的兩個小球半徑相同，質(zhì)量不同，并排懸掛在同樣長度的繩子上，彼此相互接觸。把質(zhì)量為繩子上，彼此相互接觸。把質(zhì)量為m0的的A球拉開后由靜止釋放，球拉開后由靜止釋放，當(dāng)當(dāng)A球與球與B球相碰前其速度為球相碰前其速度為v0，碰撞后兩個小球的動量相等。則：，碰撞后兩個小球的動量相等。則：求碰撞后求碰撞后A球的速度；球的速度；若碰撞為彈性碰撞，求碰撞后若碰撞為彈性碰撞，求碰撞后B球的動能。球的動能。圖圖53.(2016十三大市?？贾亟M改編十三大市?？贾亟M改編)(1)下列關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和原子核的說法中，錯誤的是下列關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和原子核的說法中，錯誤的是()圖圖6A.盧瑟福在盧瑟福在粒子散射實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型粒子散射實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型B.天然放射性元素在衰變過程中核電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒，其放射天然放射性元素在衰變過程中核電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒，其放射線在磁場中不偏轉(zhuǎn)的是線在磁場中不偏轉(zhuǎn)的是射線射線C.由圖可知，原子核由圖可知，原子核A裂變成原子核裂變成原子核B和和C要放出核能要放出核能D.由圖可知，原子核由圖可知，原子核D和和E聚變成原子核聚變成原子核F要吸收能量要吸收能量(3)一枚火箭搭載著衛(wèi)星以速率一枚火箭搭載著衛(wèi)星以速率v0進(jìn)入太空預(yù)定位置。由控制系統(tǒng)進(jìn)入太空預(yù)定位置。由控制系統(tǒng)使箭體與衛(wèi)星分離。已知前部分的衛(wèi)星質(zhì)量為使箭體與衛(wèi)星分離。已知前部分的衛(wèi)星質(zhì)量為m1，后部分的箭體，后部分的箭體質(zhì)量為質(zhì)量為m2，分離后箭體以速率，分離后箭體以速率v2沿火箭原方向飛行，若忽略空氣沿火箭原方向飛行，若忽略空氣阻力及分離前后系統(tǒng)質(zhì)量的變化，則分離后衛(wèi)星的速率阻力及分離前后系統(tǒng)質(zhì)量的變化，則分離后衛(wèi)星的速率v1是多大？是多大？圖圖74.(2016江蘇常州二模江蘇常州二模)(1)1996年，物理學(xué)家利用加速器年，物理學(xué)家利用加速器“制成制成”反氫原子。反氫原子是由一個反質(zhì)子和一個繞它運(yùn)動的正電子反氫原子。反氫原子是由一個反質(zhì)子和一個繞它運(yùn)動的正電子組成。反質(zhì)子與質(zhì)子質(zhì)量相同，電荷量為組成。反質(zhì)子與質(zhì)子質(zhì)量相同，電荷量為-e。關(guān)于氫原子和反。關(guān)于氫原子和反氫原子，下列說法中正確的是氫原子，下列說法中正確的是()A.它們的原子能級不同它們的原子能級不同B.它們的原子光譜相同它們的原子光譜相同C.反氫原子中正電子繞反質(zhì)子的運(yùn)動具有確定的軌道反氫原子中正電子繞反質(zhì)子的運(yùn)動具有確定的軌道D.氫原子和反氫原子以大小相等的速度對心碰撞發(fā)生湮滅，只氫原子和反氫原子以大小相等的速度對心碰撞發(fā)生湮滅，只能放出一個光子能放出一個光子圖圖8光電子的最大初動能光電子的最大初動能Ekm；該光電管發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率該光電管發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率0。解析解析(1)反質(zhì)子與質(zhì)子、正電子與電子的質(zhì)量大小、電荷量大反質(zhì)子與質(zhì)子、正電子與電子的質(zhì)量大小、電荷量大小均相等，故反氫原子核外的正電子與氫原子核外的電子做圓小均相等，故反氫原子核外的正電子與氫原子核外的電子做圓周運(yùn)動的軌道半徑相同，則它們的原子能級相同，能級差也相周運(yùn)動的軌道半徑相同，則它們的原子能級相同，能級差也相同，故它們的原子光譜相同，選項同，故它們的原子光譜相同，選項A錯誤，錯誤，B正確；當(dāng)原子處正確；當(dāng)原子處于不同狀態(tài)時，正電子在各處出現(xiàn)的概率是不一樣的，故反氫于不同狀態(tài)時，正電子在各處出現(xiàn)的概率是不一樣的，故反氫原子中正電子的坐標(biāo)沒有確定值，繞反質(zhì)子運(yùn)動也沒有確定的原子中正電子的坐標(biāo)沒有確定值，繞反質(zhì)子運(yùn)動也沒有確定的軌道，選項軌道，選項C錯誤；氫原子和反氫原子以大小相等的速率對心錯誤；氫原子和反氫原子以大小相等的速率對心碰撞發(fā)生湮滅，若只放出一個光子，則違反了動量守恒定律，碰撞發(fā)生湮滅，若只放出一個光子，則違反了動量守恒定律，選項選項D錯誤。錯誤。反思總結(jié)反思總結(jié)1.應(yīng)用動量守恒定律解題的步驟應(yīng)用動量守恒定律解題的步驟(1)選取研究系統(tǒng)和研究過程。選取研究系統(tǒng)和研究過程。(2)分析系統(tǒng)的受力情況，判斷系統(tǒng)動量是否守恒。分析系統(tǒng)的受力情況，判斷系統(tǒng)動量是否守恒。系統(tǒng)不受外力或所受合外力的矢量和為零時，系統(tǒng)動量守恒；系統(tǒng)不受外力或所受合外力的矢量和為零時，系統(tǒng)動量守恒；系統(tǒng)所受內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力時，可認(rèn)為系統(tǒng)動量守恒；系統(tǒng)所受內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力時，可認(rèn)為系統(tǒng)動量守恒；系統(tǒng)在某一方向上不受外力或所受合外力的矢量和為零，在系統(tǒng)在某一方向上不受外力或所受合外力的矢量和為零，在該方向上系統(tǒng)動量守恒。該方向上系統(tǒng)動量守恒。(3)規(guī)定正方向，確定系統(tǒng)的初、末狀態(tài)的動量的大小和方向。規(guī)定正方向，確定系統(tǒng)的初、末狀態(tài)的動量的大小和方向。(4)根據(jù)動量守恒定律列方程根據(jù)動量守恒定律列方程(m1v1m2v2m1v1m2v2)求解。求解。3.核能的計算核能的計算(1)Emc2，其中，其中m為核反應(yīng)方程中的質(zhì)量虧損；為核反應(yīng)方程中的質(zhì)量虧損；(2)Em931.5 MeV，其中質(zhì)量虧損，其中質(zhì)量虧損m以原子質(zhì)量單位以原子質(zhì)量單位u為單位。為單位。