高考物理二輪復(fù)習(xí) 第2部分 考前回扣篇 倒計時第2天 動量守恒和原子物理檢測（選修3-5）-人教版高三選修3-5物理試題

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1、倒計時第2天　選修3－5　動量守恒和原子物理 A．主干回顧 B．精要檢索 1．動量、動量守恒定律及其應(yīng)用 (1)動量：運動物體的質(zhì)量與速度的乘積，p＝mv. (2)動量守恒定律的表達式 ①p′＝p. ②m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′. ③Δp1＝－Δp2. (3)動量守恒定律成立的條件 ①系統(tǒng)不受外力或系統(tǒng)所受外力的矢量和為零． ②系統(tǒng)所受的外力的合力雖不為零，但系統(tǒng)外力比內(nèi)力小得多，如碰撞問題中的摩擦力，爆炸過程中的重力等． ③系統(tǒng)所受外力的合力雖不為零，但在某個方向上的分量為零，則在該方向上系統(tǒng)總動量的分量保持不變． 2．彈性碰撞和非彈性碰撞 (

2、1)碰撞問題的分類 ①彈性碰撞：動量守恒、機械能守恒． ②非彈性碰撞：動量守恒，機械能有損失． ③完全非彈性碰撞：動量守恒，機械能損失最大． (2)碰撞問題應(yīng)同時遵守三條原則 ①動量守恒：即p1＋p2＝p1′＋p2′ ②動能不增加：即Ek1＋Ek2≥Ek1′＋Ek2′或m1v＋m2v≥m1v1′2＋m2v2′2 ③速度要符合物理情景 a．碰撞前兩物體同向，則v后>v前；碰后，原來在前的物體速度一定增大，且v前≥v后； b．兩物體相向運動，碰后兩物體的運動方向不可能都不改變． 3．氫原子光譜 (1)氫原子光譜線是最早發(fā)現(xiàn)并進行研究的光譜線，這些光譜線可用一個統(tǒng)一的公式表示：

3、 ＝R 式中：m＝1,2,3，… 對每一個m，有n＝m＋1，m＋2，m＋3，…構(gòu)成一個譜線系． R＝1.10×107 m－1(里德伯常量)． (2)巴耳末系：巴耳末系是氫原子光譜在可見光區(qū)的譜線，其波長公式：＝R(n＝3,4，…)． 4．氫原子的能級結(jié)構(gòu)、能級公式 (1)原子核式結(jié)構(gòu)模型 原子的中心有一個原子核，它集中了全部正電荷和原子的幾乎全部質(zhì)量，該學(xué)說的實驗基礎(chǔ)是α粒子散射實驗：用α粒子轟擊金箔，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)α粒子仍沿原來方向前進，少數(shù)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，個別的發(fā)生反彈． (2)玻爾理論 ①軌道量子化：電子繞核運動的軌道是不連續(xù)的． ②能量量子化：

4、原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中．能量最低的狀態(tài)叫基態(tài)，其他狀態(tài)叫激發(fā)態(tài)． ③躍遷假說：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)要輻射(或吸收)一定頻率的光子，即hν＝Em－En(m>n)． (3)氫原子的能級和軌道半徑 ①氫原子的能級公式：En＝E1(n＝1,2,3，…)，其中E1＝－13.6 eV. ②氫原子的半徑公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1為基態(tài)半徑，又稱玻爾半徑，r1＝0.53×10－10 m. ③氫原子的能級圖，如圖1所示． 圖1 5．原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期 (1)原子核的組成：由質(zhì)子和中子組成，原子核的電荷數(shù)等于核內(nèi)的質(zhì)

5、子數(shù)，原子核直徑的數(shù)量級為10－15 m. (2)放射性物質(zhì)放出的射線有：α射線、β射線、γ射線． ①α射線是高速氦核流，電離本領(lǐng)強，貫穿本領(lǐng)弱，一張紙就可將其擋?。? ②β射線是高速電子流，電離本領(lǐng)弱，貫穿本領(lǐng)強，可穿透幾毫米厚的鋁板； ③γ射線是波長極短的電磁波，電離作用很弱，貫穿本領(lǐng)很強，能穿透幾厘米厚的鋁板和幾十厘米厚的混凝土． (3)半衰期是表征放射性元素大量原子核衰變快慢的物理量，是一種統(tǒng)計規(guī)律．半衰期對于少量原子核是無意義的．用T表示半衰期，m表示某時刻放射性元素的質(zhì)量，則經(jīng)過時間t，剩下的放射性元素的質(zhì)量m余＝mt/T. (4)α衰變：X→Y＋He β衰變：X→Y＋

6、e 6．放射性同位素、核力、核反應(yīng)方程 (1)人工轉(zhuǎn)變的典型方程： ①盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子 N＋He→O＋H ②查德威克發(fā)現(xiàn)中子 He＋Be→C＋n ③約里奧·居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素，同時發(fā)現(xiàn)正電子． Al＋He→P＋n　P→Si＋e (2)衰變典型方程： U→Th＋He Th→Pa＋e (3)核力：原子核內(nèi)部，核子間所特有的相互作用力． 核力的特點： ①核力是強相互作用力，在它的作用范圍內(nèi)核力比庫侖力大得多． ②核力是短程力，作用范圍在1.5×10－15 m之內(nèi)． ③每個核子只跟相鄰的核子發(fā)生核力作用，這種性質(zhì)稱為核力的飽和性，無論是質(zhì)子間、中子間、質(zhì)子和中子間均

7、存在著核力作用． 7．結(jié)合能、質(zhì)量虧損 (1)結(jié)合能：由于核力的存在，核子結(jié)合成原子核時要放出一定的能量，原子核分解成核子時，要吸收同樣多的能量，這就是原子核的結(jié)合能． (2)質(zhì)量虧損：組成原子核的核子的質(zhì)量與原子核的質(zhì)量之差叫核的質(zhì)量虧損． (3)質(zhì)能方程：E＝mc2；ΔE＝Δmc2. 8．裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)、裂變反應(yīng)堆 (1)重核的裂變：質(zhì)量數(shù)較大的原子核受到高能粒子的轟擊而分裂成質(zhì)量數(shù)較小的原子核的過程．如鈾235的裂變反應(yīng)U＋n→Kr＋Ba＋3n. (2)輕核的聚變：某些輕核能夠結(jié)合在一起，生成一個較大的原子核的核反應(yīng)．如一個氘核和氚核結(jié)合成一個氦核(同時放出一個中子)的

8、聚變反應(yīng)：H＋H→He＋n. 由于輕核的聚變需在幾百萬攝氏度的高溫下進行，因此聚變反應(yīng)又叫熱核反應(yīng)． 9．光電效應(yīng) (1)光子說：愛因斯坦提出空間傳播的光是一份一份的，每一份叫一個光子，一個光子的能量與頻率成正比，即E＝hν.說明光具有粒子性． (2)光電效應(yīng)的規(guī)律 ①任何一種金屬都有一個極限頻率νc，入射光的頻率必須大于或者等于νc，才能發(fā)生光電效應(yīng)； ②光電子的最大初動能與入射光的強度無關(guān)，與入射光的頻率有關(guān)． ③光電效應(yīng)幾乎是瞬時的，發(fā)生的時間一般不超過10－9s； ④發(fā)生光電效應(yīng)時，光電流與入射光強度成正比． (3)愛因斯坦的光電效應(yīng)方程mv2＝hν－W0或Ek＝hν

9、－W0；其中h為普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s. C．考前熱身 1．(2016·蘇北三市模擬)(1)下列說法正確的是________． A．光電效應(yīng)是原子核吸收光子向外釋放電子的現(xiàn)象 B．天然放射性現(xiàn)象說明原子具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu) C．一個氘核的質(zhì)量小于一個質(zhì)子和一個中子的質(zhì)量和 D．已知鈷60的半衰期為5.27年，則任一個鈷60原子核都將在5.27年內(nèi)發(fā)生衰變 (2)如圖2所示為氫原子的能級圖，n為量子數(shù)．若氫原子由n＝3躍遷到n＝2的過程釋放出的光子恰好能使某種金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，則一群處于n＝4的氫原子在向基態(tài)躍遷時，產(chǎn)生的光子中有________種頻率的光子能使該金

10、屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，其中光電子的最大初動能Ekm＝________ eV. 圖2 (3)質(zhì)量為2 kg的物體B靜止在光滑水平面上，一質(zhì)量為1 kg的物體A以2.0 m/s的水平速度和B發(fā)生正碰，碰撞后A以0.2 m/s的速度反彈，求碰撞過程中系統(tǒng)損失的機械能． 【解析】　(1)光電效應(yīng)是原子核外的電子吸收光子后逸出金屬表面的現(xiàn)象，A錯誤；天然放射現(xiàn)象說明原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，B錯誤；一個質(zhì)子和一個中子聚合為一個氘核，釋放核能，有質(zhì)量虧損，故一個氘核的質(zhì)量小于一個質(zhì)子和一個中子的質(zhì)量和，C正確；半衰期是一個統(tǒng)計規(guī)律，對少量的放射性元素的原子核不適用，故D錯誤． (2)一群處于n＝4的氫原

11、子向基態(tài)躍遷時，產(chǎn)生6種頻率的光，光子能量比由n＝3躍遷到n＝2的過程釋放的光子能量小的只有由n＝4躍遷到n＝3的過程釋放的光子，故使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的光子有5種，最大初動能Ekm＝(E4－E1)－(E3－E2)＝[－0.85－(－13.6)]eV－[－1.51－(－3.4)] eV＝10.86 eV. (3)利用動量守恒定律， m1v1＝m1v′1＋m2v′2 解得：v′2＝1.1 m/s 損失的機械能為： ΔE＝m1v－m1v′－m2v′＝0.77 J 【答案】　(1)C　(2)5　10.86　(3)0.77 J 2．(2016·淮安模擬)(1)下列四幅圖涉及到不同的物理知

12、識，其中說法正確的是__________． 【導(dǎo)學(xué)號：25702089】 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(xué)的奠基人之一 B. 玻爾理論指出氫原子能級是分立的，所以原子發(fā)射光子的頻率也是不連續(xù)的 C. 盧瑟福通過分析α粒子散射實驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子和中子 D. 根據(jù)電子束通過鋁箔后的衍射圖樣，可以說明電子具有粒子性 (2)如圖3所示的實驗電路，當(dāng)用黃光照射光電管中的金屬涂層時，毫安表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)．若將電路中的滑動變阻器的滑片P向右移動到某一位置時，毫安表的讀數(shù)恰好減小到零，此時電壓表讀數(shù)為U. ①若增加黃光照射的強度，則毫安表________(選

13、填“有”或“無”)示數(shù)． ②若改用藍光照射光電管中的金屬涂層，則毫安表________(選填“有”或“無”)示數(shù)． 圖3 (3)某同學(xué)把兩塊大小不同的木塊用細線連接，中間夾一被壓縮了的輕質(zhì)彈簧，如圖4所示，將這一系統(tǒng)置于光滑的水平桌面上，燒斷細線，觀察木塊的運動情況，進行必要的測量，驗證物體間相互作用時動量守恒． ①該同學(xué)還必須有的器材是________． ②需要直接測量的數(shù)據(jù)是(用符號表示待測量的量并用文字說明意義)________． ③用所得數(shù)據(jù)驗證動量守恒的關(guān)系是________． 圖4 【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(xué)的奠基人

14、之一，故A正確．玻爾理論指出氫原子能級是分立的，所以原子發(fā)射光子的頻率也是不連續(xù)的，故B正確．盧瑟福通過分析α粒子散射實驗結(jié)果，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，故C錯誤．根據(jù)電子束通過鋁箔后的衍射圖樣，說明電子具有波動性，故D錯誤． (2)若將電路中的滑動變阻器的滑片P向右移動到某一位置時，毫安表的讀數(shù)恰好減小到零，知所加的電壓為反向電壓，即最大初動能的光電子都不能到達另一端．增加黃光的強度，光電子的最大初動能不變，毫安表無示數(shù)．改用藍光照射，入射光的頻率增大，光電子的最大初動能增大，有光電子能到達另一端，毫安表有示數(shù)． (3)取木塊1的初速度方向為正方向，兩木塊質(zhì)量和平拋初速度分別為m1、m2，v1、v2，平拋運動的水平位移分別為s1、s2，平拋運動的時間為t. 需要驗證的方程：0＝m1v1－m2v2 又v1＝，v2＝ 代入得到m1s1＝m2s2 故需要測量兩木塊的質(zhì)量m1和m2，兩木塊落地點到桌面邊緣的水平距離s1，s2 所以需要的器材為刻度尺、天平、重錘線 【答案】　(1)AB　(2)①無　②有　(3)①刻度尺、天平、重錘線?、趦赡緣K的質(zhì)量m1和m2，兩木塊落地點到桌面邊緣的水平距s1、s2　③m1s1＝m2s2