高考物理二輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題六 選做部分 第3講 動(dòng)量守恒定律 原子結(jié)構(gòu)和原子核課件
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1、第3講動(dòng)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(dòng)量為的光子的動(dòng)量為_(kāi),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(dòng)量改變量的大小為射回去,則光子在反射前后動(dòng)量改變量的大小為_(kāi)。(3)幾種金屬的逸出功幾種金屬的逸出功W0見(jiàn)下表:見(jiàn)下表:金屬鎢鈣鈉鉀銣W0(10-19 J)7.265.123.663.603.41用一束可見(jiàn)光照射上述金屬的表面,請(qǐng)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明哪些能發(fā)生用一束可見(jiàn)光照射上述金屬的表面,請(qǐng)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明哪些能發(fā)生光電效應(yīng)。已知該可見(jiàn)光的波長(zhǎng)
2、的范圍為光電效應(yīng)。已知該可見(jiàn)光的波長(zhǎng)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(shuō)法正確的有以下說(shuō)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(shuō)明中子具有波動(dòng)性熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說(shuō)明中子具有波動(dòng)性C.黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用光的波動(dòng)性解釋黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用光的波動(dòng)性解釋D.動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子,它們的德布羅意波長(zhǎng)也相等動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子,它們的德布羅意波長(zhǎng)
3、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(gè)玻璃球相兩個(gè)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(duì)對(duì)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(duì)對(duì)B的速度。若上述過(guò)程是質(zhì)量為的速度。若上述過(guò)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(duì)心碰撞,求碰撞后,且為對(duì)心碰撞,求碰撞后A、B的的速度大小。速度
4、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(dòng)量及動(dòng)量改變量T12C(3):動(dòng)量;動(dòng)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(dòng)量、動(dòng)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(dòng)量、動(dòng)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(jí)、結(jié)合能的計(jì)算、光的波粒二象性等也是考查的重點(diǎn)。原子能級(jí)、結(jié)合能的計(jì)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
5、、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(shí)識(shí) 必必 備備1.動(dòng)量守恒定律動(dòng)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(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程及圖象表示愛(ài)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
6、的波粒二象性光的波粒二象性(1)光既有波動(dòng)性,又有粒子性,無(wú)法只用其中的一種性質(zhì)去說(shuō)光既有波動(dòng)性,又有粒子性,無(wú)法只用其中的一種性質(zhì)去說(shuō)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(shuō)明了光的波動(dòng)性。黑體輻射、光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象說(shuō)明了光的波動(dòng)性。黑體輻射、光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)說(shuō)明了光的粒子性,光的波長(zhǎng)越長(zhǎng),頻光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)說(shuō)明了光的粒子性,光的波長(zhǎng)越長(zhǎng),頻率越小,波動(dòng)性越顯著;光的波長(zhǎng)越短,頻率越大,粒子性越率越小,波動(dòng)性越顯著;光的波長(zhǎng)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
7、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(dòng)性。大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出波動(dòng)性。5.6.黑體輻射規(guī)律:輻射強(qiáng)度與溫度有關(guān),與波長(zhǎng)有關(guān)。黑體輻射規(guī)律:輻射強(qiáng)度與溫度有關(guān),與波長(zhǎng)有關(guān)。圖圖2(1)隨溫度升高,輻射強(qiáng)度的峰值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng),故隨溫度升高,輻射強(qiáng)度的峰值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng),故室溫時(shí)電磁波的波長(zhǎng)較長(zhǎng);高溫時(shí)電磁波的波長(zhǎng)較短。室溫時(shí)電磁波的波長(zhǎng)較長(zhǎng);高溫時(shí)電磁波的波長(zhǎng)較短。(2)溫度一定時(shí),輻射強(qiáng)度隨波長(zhǎng)增大而先增大后減小。溫度一定時(shí),輻射強(qiáng)度隨波長(zhǎng)增大而先增大后減小。(3)對(duì)應(yīng)同一波長(zhǎng),溫度越高輻射強(qiáng)度越大。對(duì)應(yīng)同一波長(zhǎng),溫度越高輻射強(qiáng)
8、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(gè)能級(jí)所示,某原子的三個(gè)能級(jí)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(zhǎng)的光,下列判斷正確的是波長(zhǎng)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(zhǎng)最長(zhǎng)光的波長(zhǎng)最長(zhǎng)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(jì)數(shù)器之間有強(qiáng)為一紙板,紙板與計(jì)數(shù)器之間有強(qiáng)磁場(chǎng)磁場(chǎng)B。當(dāng)強(qiáng)磁場(chǎng)移開(kāi)時(shí),計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率不變,說(shuō)明放射源中。當(dāng)強(qiáng)磁場(chǎng)移開(kāi)時(shí)
9、,計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率不變,說(shuō)明放射源中沒(méi)有沒(méi)有_(選填選填“”“”“”或或“”)粒子;將紙板粒子;將紙板L移開(kāi),計(jì)數(shù)移開(kāi),計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)率大幅度上升,這表明放射源中有器計(jì)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(dòng)能。求光電子的最大初動(dòng)能。解析解析(3)hWEkmEkmh-h02.6410-19 J答案答案(1)D(2)(3)2.
10、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(shuō)法中正確的是下列說(shuō)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(shí)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(shí)的總質(zhì)量小于該原子核的質(zhì)量C.一個(gè)動(dòng)量為一個(gè)動(dòng)量為p的電子對(duì)應(yīng)的物質(zhì)波波長(zhǎng)為的電子對(duì)應(yīng)的物質(zhì)波波長(zhǎng)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(cè)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(cè)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(gè)小球半徑相同,質(zhì)量不同,并排懸掛在同
11、樣長(zhǎng)度的兩個(gè)小球半徑相同,質(zhì)量不同,并排懸掛在同樣長(zhǎng)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(kāi)后由靜止釋放,球拉開(kāi)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(gè)小球的動(dòng)量相等。則:,碰撞后兩個(gè)小球的動(dòng)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(dòng)能。球的動(dòng)能。圖圖53.(2016十三大市模考重組改編十三大市??贾亟M改編)(1)下列關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和原子核的說(shuō)法中,錯(cuò)誤的是下列關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和原子核的說(shuō)法中,錯(cuò)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
12、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(guò)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(guò)程中核電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒,其放射線在磁場(chǎng)中不偏轉(zhuǎn)的是線在磁場(chǎng)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m
13、1,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(gè)反質(zhì)子和一個(gè)繞它運(yùn)動(dòng)的正電子反氫原子。反氫原子是由一個(gè)反質(zhì)子和一個(gè)繞它運(yùn)動(dòng)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
14、列說(shuō)法中正確的是氫原子,下列說(shuō)法中正確的是()A.它們的原子能級(jí)不同它們的原子能級(jí)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(dòng)具有確定的軌道反氫原子中正電子繞反質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)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(duì)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(duì)心碰撞發(fā)生湮滅,只能放出一個(gè)光子能放出一個(gè)光子圖圖8光電子的最大初動(dòng)能光電子的最大初動(dòng)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
15、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(dòng)的軌道半徑相同,則它們的原子能級(jí)相同,能級(jí)差也相周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑相同,則它們的原子能級(jí)相同,能級(jí)差也相同,故它們的原子光譜相同,選項(xiàng)同,故它們的原子光譜相同,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,錯(cuò)誤,B正確;當(dāng)原子處正確;當(dāng)原子處于不同狀態(tài)時(shí),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(shí),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(méi)有確定值,繞反質(zhì)子運(yùn)動(dòng)也沒(méi)有確定的原子中正電子的坐標(biāo)沒(méi)有確定值,繞反質(zhì)子運(yùn)動(dòng)也沒(méi)有確定的軌道,選項(xiàng)軌道,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;氫原子和反氫原子以大小相等的速率對(duì)心錯(cuò)誤;氫原子和反氫原子以大
16、小相等的速率對(duì)心碰撞發(fā)生湮滅,若只放出一個(gè)光子,則違反了動(dòng)量守恒定律,碰撞發(fā)生湮滅,若只放出一個(gè)光子,則違反了動(dòng)量守恒定律,選項(xiàng)選項(xiàng)D錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。反思總結(jié)反思總結(jié)1.應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解題的步驟應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解題的步驟(1)選取研究系統(tǒng)和研究過(guò)程。選取研究系統(tǒng)和研究過(guò)程。(2)分析系統(tǒng)的受力情況,判斷系統(tǒng)動(dòng)量是否守恒。分析系統(tǒng)的受力情況,判斷系統(tǒng)動(dòng)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(shí),系統(tǒng)動(dòng)量守恒;系統(tǒng)不受外力或所受合外力的矢量和為零時(shí),系統(tǒng)動(dòng)量守恒;系統(tǒng)所受內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力時(shí),可認(rèn)為系統(tǒng)動(dòng)量守恒;系統(tǒng)所受內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力時(shí),可認(rèn)為系統(tǒng)動(dòng)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(dòng)量守恒。該方向上系統(tǒng)動(dòng)量守恒。(3)規(guī)定正方向,確定系統(tǒng)的初、末狀態(tài)的動(dòng)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(dòng)量的大小和方向。(4)根據(jù)動(dòng)量守恒定律列方程根據(jù)動(dòng)量守恒定律列方程(m1v1m2v2m1v1m2v2)求解。求解。3.核能的計(jì)算核能的計(jì)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。
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