（江蘇專用）2019高考物理三輪沖刺 第一篇 回歸教材 十四 選修3-5板塊

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1、十四、選修3-5板塊 基礎(chǔ)回扣 一動量、波粒二象性 1.動量 (1)表達(dá)式:p=mv,單位:kg·m/s。 (2)方向:與速度方向相同。 2.動量守恒定律 (1)守恒條件 ①理想守恒:系統(tǒng)不受外力或所受外力的合力為零,則系統(tǒng)動量守恒。 ②近似守恒:系統(tǒng)受到的合力不為零,但當(dāng)內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力時(shí),系統(tǒng)的動量可近似看成守恒。 ③分方向守恒:系統(tǒng)在某個(gè)方向上所受合力為零時(shí),系統(tǒng)在該方向上動量守恒。 (2)表達(dá)式: p=p'(系統(tǒng)相互作用前的總動量p等于相互作用后的總動量p')。 3.碰撞的種類及特點(diǎn) 分類標(biāo)準(zhǔn) 種類 特點(diǎn) 機(jī)械能是否守恒 彈性碰撞 動量守恒,機(jī)械能守恒

2、 非彈性碰撞 動量守恒,機(jī)械能有損失 完全非彈性碰撞 動量守恒,機(jī)械能損失最大 碰撞前后動量是否共線 對心碰撞(正碰) 碰撞前后速度共線 非對心碰撞(斜碰) 碰撞前后速度不共線 微觀粒子的碰撞 散射 粒子相互接近時(shí)并不發(fā)生直接接觸 說明:碰撞現(xiàn)象滿足的規(guī)律:(1)動量守恒定律;(2)機(jī)械能不增加;(3)速度要合理。 4.光電效應(yīng) (1)規(guī)律:任何金屬都存在極限頻率,用高于極限頻率的光照射金屬時(shí),會發(fā)生光電效應(yīng);在入射光的頻率大于金屬的極限頻率的情況下,從光照射到金屬上到金屬逸出光電子的過程,幾乎是瞬時(shí)的;光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大,與光的強(qiáng)度無關(guān);

3、單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)與入射光的強(qiáng)度成正比。 (2)光子具有的能量與光的頻率成正比,即:E=hν,其中h=6.63×10-34 J·s。 (3)光電效應(yīng)方程:Ek=hν-W。 (4)用圖像表示光電效應(yīng)方程 ①極限頻率:圖線與ν軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)ν0。 ②逸出功:圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的絕對值W0=E。 ③普朗克常量:圖線的斜率k=h。 5.泊松亮斑:當(dāng)光照到不透光的小圓板上時(shí),在圓板的陰影中心出現(xiàn)的亮斑 (在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán))。這是光的衍射現(xiàn)象。 6.牛頓環(huán):用一個(gè)曲率半徑很大的凸透鏡的凸面和一平面玻璃接觸,在日光下或用白光照射時(shí),可以看到接觸點(diǎn)為一暗點(diǎn),

4、其周圍為一些明暗相間的彩色圓環(huán);而用單色光照射時(shí),則表現(xiàn)為一些明暗相間的單色圓環(huán)。這些圓環(huán)間的距離不等,隨離中心點(diǎn)的距離的增加而逐漸變窄。這是光的干涉現(xiàn)象。 7.光的波粒二象性:光的干涉、衍射現(xiàn)象說明光具有波動性,光電效應(yīng)表明光具有粒子性,因此光具有波粒二象性。 8.物質(zhì)波:任何一個(gè)運(yùn)動著的物體,小到微觀粒子大到宏觀物體都有一種波與它對應(yīng),其波長λ=hp,p為運(yùn)動物體的動量,h為普朗克常量。 二原子物理 1.玻爾理論的基本內(nèi)容 (1)能級假設(shè):氫原子的能級公式En=E1n2,n為量子數(shù)。 (2)躍遷假設(shè):hν=E末-E初。 (3)軌道量子化假設(shè):氫原子軌道半徑公式rn=n2r1,

5、n為量子數(shù)。 (4)氫原子躍遷時(shí)電子動能、電勢能與原子能量的變化 ①原子能量:En=Ekn+Epn=E1n2,隨n增大而增大,其中E1=-13.6 eV。 ②電子動能:電子繞氫原子核運(yùn)動時(shí)庫侖力提供向心力,即ke2r2=mv2r,所以Ekn=ke22rn,隨r增大而減小。 ③電勢能:通過庫侖力做功判斷電勢能的增減。 當(dāng)軌道半徑減小時(shí),庫侖力做正功,電勢能減小;反之,軌道半徑增大時(shí),電勢能增加。 (5)記住一些結(jié)論 ①一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時(shí)可能輻射的光譜線條數(shù)為N=n(n-1)2。 ②只有光子能量恰好等于躍遷所需的能量(hν=Em-En)時(shí),光子才被吸收。 ③入射光

6、子能量大于電離能(hν=E∞-En)時(shí),光子一定能被原子吸收并使之電離,剩余能量為自由電子提供動能。 2.三種射線 射線 α射線 β射線 γ射線 物質(zhì)微粒 氦核 ?24He 電子?-10e 光子 帶電情況 帶正電(2e) 帶負(fù)電(-e) 不帶電 速度 約為0.1c 0.99c c 貫穿本領(lǐng) 最弱(紙能擋住) 較強(qiáng)(穿透幾毫米厚的鋁板) 最強(qiáng)(穿透幾厘米厚的鉛板) 電離作用 很強(qiáng) 較弱 很弱 3.原子核的衰變 (1)原子核放出α粒子或β粒子,變成另一種原子核的變化稱為原子核的衰變。 (2)分類 衰變類型 α衰變 β衰變 衰變方程

7、?ZAX→Z-2A-4Y+24He ?ZAX→Z+1AY+-10e 衰變實(shí)質(zhì) 2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié) 合成一個(gè)整體射出 中子轉(zhuǎn)化為 質(zhì)子和電子 211H+201n?24 He ?01nH+-10e 勻強(qiáng)磁場中軌跡 α粒子半徑大 β粒子半徑大 衰變規(guī)律 電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒 (3)半衰期:放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間。半衰期由核內(nèi)部本身的因素決定,跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān)。 4.放射性同位素及應(yīng)用 (1)同位素:具有相同質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同的原子核,在元素周期表中處于同一位置,互稱同位素。 (2)放射性同位素的應(yīng)用 ①放射性同位素

8、放出的射線應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等。 ②作為示蹤原子。 5.核力:把核子緊緊地束縛在核內(nèi)的核子間的作用力。核力是短程強(qiáng)引力,作用范圍在1.5×10-15 m之內(nèi),只在相鄰的核子間發(fā)生作用。 6.核能 核子結(jié)合為原子核時(shí)釋放的能量或原子核分解為核子時(shí)吸收的能量,叫做原子核的結(jié)合能,亦稱核能。 7.質(zhì)能方程、質(zhì)量虧損 愛因斯坦質(zhì)能方程E=mc2,原子核的質(zhì)量必然比組成它的核子的質(zhì)量和要小Δm,這就是質(zhì)量虧損。由質(zhì)量虧損可求出釋放的核能ΔE=Δmc2。 8.裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng) (1)重核裂變:重核分裂成幾個(gè)中等質(zhì)量的核的反應(yīng)過程。如:92235U+01n→56144Ba+3689Kr

9、+3?01n。 由重核裂變產(chǎn)生的中子使裂變反應(yīng)能持續(xù)地進(jìn)行的過程稱為鏈?zhǔn)椒磻?yīng),發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件是:裂變物質(zhì)的體積大于等于臨界體積。 裂變的應(yīng)用:原子彈、核反應(yīng)堆。 (2)輕核聚變:兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的反應(yīng)過程。如:13H+12H→24He+?01n+17.6 MeV。 使核發(fā)生聚變需要幾百萬開爾文以上的高溫,因此聚變又叫熱核反應(yīng)。 9.核反應(yīng)的四種類型 類型 可控性 核反應(yīng)方程典例 衰變 α衰變 自發(fā) ?92238U→90234Th+24He β衰變 自發(fā) ?90234Th→91234Pa+-10e 人工轉(zhuǎn)變 人工控制 ?714N+

10、24He→817O+11H(盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子) ?24He+49Be→612C+01n(查德威克發(fā)現(xiàn)中子) ?1327Al+24He→1530P+01n 約里奧-居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素,同時(shí)發(fā)現(xiàn)正電子 ?1530P→1430Si+10e 重核裂變 比較容易進(jìn)行人工控制 ?92235U+01n→56144Ba+3689Kr+301n ?92235U+01n→54136Xe+3890Sr+1001n 輕核聚變 除氫彈外無法控制 ?12H+13H→24He+01n 回歸小練 1.[2018江蘇單科,12(1)]已知A和B兩種放射性元素的半衰期分別為T和2T,則相同質(zhì)量的A和

11、B經(jīng)過2T后,剩有的A和B質(zhì)量之比為(　　)　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　 A.1∶4B.1∶2C.2∶1D.4∶1 2.(多選)(2018江蘇南京、鹽城一模)下面四幅示意圖中能正確反映核反應(yīng)過程的是(　　) 3.(多選)(2018江蘇南通三模)中微子是一種不帶電、質(zhì)量很小的粒子。早在1942年我國物理學(xué)家王淦昌首先提出證實(shí)中微子存在的實(shí)驗(yàn)方案。靜止的鈹核(47Be)可能從很靠近它的核外電子中俘獲一個(gè)電子(動能忽略不計(jì))形成一個(gè)新核并放出中微子,新核處于激發(fā)態(tài),放出γ光子后回到基態(tài)。通過測量新核和γ光子的能量,可間接證明中微子的存在。則(　　

12、) A.產(chǎn)生的新核是鋰核(37Li) B.反應(yīng)過程吸收能量 C.中微子的動量與處于激發(fā)態(tài)新核的動量大小相等 D.中微子的動能與處于激發(fā)態(tài)新核的動能相等 4.(多選)(2018江蘇鹽城三模)如圖所示是氫原子的能級圖。下列判斷正確的是(　　) A.E1>E2　　　　　　　B.E1

13、,射線a由β粒子組成,射線b為γ射線,射線c由α粒子組成 D.丁圖中,鏈?zhǔn)椒磻?yīng)屬于重核裂變 6.(2017湖北八市聯(lián)考)人們發(fā)現(xiàn),不同的原子核,其核子的平均質(zhì)量(原子核的質(zhì)量除以核子數(shù))與原子序數(shù)有如圖所示的關(guān)系。下列關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和核反應(yīng)的說法錯誤的是(　　) A.由圖可知,原子核D和E聚變成原子核F時(shí)會有質(zhì)量虧損,要放出能量 B.由圖可知,原子核A裂變成原子核B和C時(shí)會有質(zhì)量虧損,要放出核能 C.已知原子核A裂變成原子核B和C時(shí)放出的γ射線能使某金屬板逸出光電子,若增加γ射線強(qiáng)度,則逸出光電子的最大初動能增大 D.在核反應(yīng)堆的鈾棒之間插入鎘棒是為了控制核反應(yīng)速度 7.在高速

14、公路上發(fā)生了一起交通事故,一輛質(zhì)量為1 500 kg向南行駛的長途客車迎面撞上了一輛質(zhì)量為3 000 kg向北行駛的卡車,撞后兩車連在一起,并向南滑行一段距離后靜止。根據(jù)測速儀的測定,長途客車撞前以20 m/s的速度勻速行駛,由此可判斷卡車撞前的行駛速度(　　) A.小于10 m/s B.大于10 m/s,小于20 m/s C.大于20 m/s,小于30 m/s D.大于30 m/s,小于40 m/s 答案精解精析 回歸小練 1.B　經(jīng)過2T后A剩余的質(zhì)量mA=m×122=m4,B剩余的質(zhì)量m

15、B=m×121=m2,mAmB=m4∶m2=1∶2。 2.AD　A項(xiàng)中符合質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒,故A項(xiàng)正確;B項(xiàng)中質(zhì)量數(shù)守恒,但電荷數(shù)不守恒,故B項(xiàng)錯誤;C項(xiàng)中質(zhì)量數(shù)守恒,但電荷數(shù)不守恒,故C項(xiàng)錯誤;D項(xiàng)中符合質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒,故D項(xiàng)正確。 3.AC　鈹核(47Be)俘獲一個(gè)電子后,電荷數(shù)減少1,變?yōu)殇嚭?37Li),A正確;反應(yīng)過程放出光子,即釋放能量,B錯誤;根據(jù)動量守恒可知,中微子的動量與處于激發(fā)態(tài)新核的動量大小相等,方向相反,C正確;由Ek=p22m可知D錯誤。 4.BD　根據(jù)玻爾理論,原子能級E1是最低能級,故A錯誤,B正確;能級關(guān)系為En=1n2E1,故C錯誤,D正確

16、。 5.BD　甲圖中,光滑水平面上,兩球碰撞過程動量守恒,碰撞過程機(jī)械能不增加,如果兩球質(zhì)量相等,則碰撞后m2的速度不大于v,但不是一定等于v,故A項(xiàng)錯誤;乙圖中,光的顏色保持不變的情況下,光照越強(qiáng),飽和光電流越大,故B項(xiàng)正確;丙圖中,由左手定則可知,a帶正電,則射線a由α粒子組成,b不帶電,射線b是γ射線,c帶負(fù)電,則射線c由電子組成,故C項(xiàng)錯誤;丁圖中,鏈?zhǔn)椒磻?yīng)屬于重核裂變,故D項(xiàng)正確。 6.C　原子核D和E聚變成原子核F時(shí)會有質(zhì)量虧損,要放出能量,A項(xiàng)正確;原子核A裂變成原子核B和C時(shí)會有質(zhì)量虧損,要放出核能,B項(xiàng)正確;增強(qiáng)γ射線強(qiáng)度,則逸出光電子的最大初動能不變,C項(xiàng)錯誤;在核反應(yīng)的鈾棒之間插入鎘棒是為了控制核反應(yīng)速度,D項(xiàng)正確。 7.A　兩車碰撞過程中盡管受到地面的摩擦力作用,但遠(yuǎn)小于相互作用的內(nèi)力(碰撞力),所以可以認(rèn)為碰撞過程動量守恒。依題意,碰撞后兩車以共同速度向南滑行,即碰撞后系統(tǒng)的末動量方向向南。設(shè)長途客車和卡車的質(zhì)量分別為m1、m2,撞前的速度大小分別為v1、v2,撞后共同速度為v,選定向南為正方向,根據(jù)動量守恒定律有m1v1-m2v2=(m1+m2)v,又v>0,則m1v1-m2v2>0,代入數(shù)據(jù)解得v2