1、必须掌握的概念、公式或规律必须理解的7个关键点必须明确的7个易错易混点1.12个重要概念动量冲量弹性碰撞非弹性碰撞反冲现象光电效应现象能级基态激发态跃迁衰变半衰期1.动量定理是矢量表达式2.动量守恒满足一定的条件，且系统在整个过程中任意时刻的总动量均相等1.系统的总动量是指各物体动量的矢量和，不是代数和.2.利用动量守恒时，各物体的速度必须是相对同一参考系的2.9个公式pmvIFtIp m1v1m2v2m1v1m2v2 hWmv2hEmEn Emc2Emc2 N余N原3.能否发生光电效应，不取决于光强，而取决于光的频率4.光电子不是光子，是电子5.玻尔理论的内容包含定态、跃迁、轨道三方面的内容
2、玻尔理论能很好地解释氢原子光谱3.微观粒子和宏观物体都具有波动性4.微观粒子的波动性不同于机械波，它是一种概率波5.光电效应中的“光”也包括不可见光3.5个规律动量定理动量守恒定律光电效应规律玻尔理论衰变规律6.半衰期是一个统计规律，对少数的原子核不适用7.核力是只发生在相邻核子间的短程强相互作用.6.太阳光谱不是连续光谱是吸收光谱7.原子光谱是线状光谱不是连续光谱第1节动量定理动量守恒定律 真题回放1(2013新课标全国卷)在粗糙的水平桌面上有两个静止的木块A和B，两者相距为d.现给A一初速度，使A与B发生弹性正碰，碰撞时间极短当两木块都停止运动后，相距仍然为d.已知两木块与桌面之间的动摩擦
3、因数均为，B的质量为A的2倍，重力加速度大小为g.求A的初速度的大小【解析】设在发生碰撞前的瞬间，木块A的速度大小为v；在碰撞后的瞬间，A和B的速度分别为v1和v2.在碰撞过程中，由能量和动量守恒定律，得mv2mv(2m)vmvmv1(2m)v2式中，以碰撞前木块A的速度方向为正由式得v1设碰撞后A和B运动的距离分别为d1和d2，由动能定理得mgd1mv(2m)gd2(2m)v按题意有dd1d2设A的初速度大小为v0，由动能定理得mgdmvmv2联立至式，得v0.【答案】2(2013新课标全国卷)如图1311，光滑水平直轨道上有三个质量均为m的物块A、B、C.B的左侧固定一轻弹簧(弹簧左侧的挡
4、板质量不计)设A以速度v0朝B运动，压缩弹簧；当A、B速度相等时，B与C恰好相碰并粘接在一起，然后继续运动假设B和C碰撞过程时间极短求从A开始压缩弹簧直至与弹簧分离的过程中，图1311(1)整个系统损失的机械能；(2)弹簧被压缩到最短时的弹性势能【解析】(1)从A压缩弹簧到A与B具有相同速度v1时，对A、B与弹簧组成的系统，由动量守恒定律得mv02mv1此时B与C发生完全非弹性碰撞，设碰撞后的瞬时速度为v2，损失的机械能为E，对B、C组成的系统，由动量守恒和能量守恒定律得mv12mv2mvE(2m)v联立式得Emv(2)由式可知v2v前，碰后原来在前的物体速度一定增大，若碰后两物体同向运动，则
5、应有v前v后.碰前两物体相向运动，碰后两物体的运动方向不可能都不改变4对反冲现象的三点说明(1)系统内的不同部分在强大内力作用下向相反的方向运动，通常用动量守恒来处理(2)反冲运动中，由于有其他形式的能转变为机械能，所以系统的总机械能增加(3)反冲运动中平均动量守恒5爆炸现象的三个规律(1)动量守恒：由于爆炸是在极短的时间内完成的，爆炸物体间的相互作用力远远大于受到的外力，所以在爆炸过程中，系统的总动量守恒(2)动能增加：在爆炸过程中，由于有其他形式的能量(如化学能)转化为动能，所以爆炸前后系统的总动能增加(3)位置不变：爆炸的时间极短，因而作用过程中，物体产生的位移很小，一般可忽略不计，可以
6、认为爆炸后仍然从爆炸前的位置以新的动量开始运动【例3】(2014新课标全国卷 )如图1314，质量分别为mA、mB的两个弹性小球A、B静止在地面上方，B球距地面的高度h0.8 m，A球在B球的正上方先将B球释放，经过一段时间后再将A球释放图1314当A球下落t0.3 s时，刚好与B球在地面上方的P点处相碰，碰撞时间极短，碰后瞬间A球的速度恰为零已知mB3mA，重力加速度大小g10 m/s2，忽略空气阻力及碰撞中的动能损失求：(1)B球第一次到达地面时的速度；(2)P点距离地面的高度【解析】(1)设B球第一次到达地面时的速度大小为vB，由运动学公式有vB将h0.8 m代入上式，得vB4 m/s(
7、2)设两球相碰前后，A球的速度大小分别为v1和v1(v10)，B球的速度分别为v2和v2.由运动学规律可得v1gt由于碰撞时间极短，重力的作用可以忽略，两球相碰前后的动量守恒，总动能保持不变规定向下的方向为正，有mAv1mBv2mBv2mAvmBvmBv设B球与地面相碰后的速度大小为vB，由运动学及碰撞的规律可得vBvB设P点距地面的高度为h，由运动学规律可得h联立式，并代入已知条件可得h0.75 m【答案】(1)4 m/s(2)0.75 m突破训练1(2014大纲全国卷)一中子与一质量数为A(A1)的原子核发生弹性正碰若碰前原子核静止，则碰撞前与碰撞后中子的速率之比为()A.B.C.D.【解
8、析】设中子质量为m，则原子核的质量为Am.设碰撞前后中子的速度分别为v0、v1，碰后原子核的速度为v2，由弹性碰撞可得mv0mv1Amv2，mvmvAmv，解得v1v0，故，A正确【答案】A考点三 实验：验证动量守恒定律1.方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验(1)测质量：用天平测出滑块质量(2)安装：正确安装好气垫导轨(3)实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度(改变滑块的质量改变滑块的初速度大小和方向)(4)验证：一维碰撞中的动量守恒2方案二：利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验(1)测质量：用天平测出两小球的质量m1、m2.(2)安装：把两个等大小球
9、用等长悬线悬挂起来(3)实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰(4)测速度：可以测量小球被拉起的角度，从而算出碰撞前对应小球的速度，测量碰撞后小球摆起的角度，算出碰撞后对应小球的速度(5)改变条件：改变碰撞条件，重复实验(6)验证：一维碰撞中的动量守恒3方案三：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验(1)测质量：用天平测出两小车的质量(2)安装：将打点计时器固定在光滑长木板的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面，在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥(3)实验：接通电源，让小车A运动，小车B静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两小车连接成一体运动(4)测速度：通过纸带上两计数点间
10、的距离及时间由v算出速度(5)改变条件：改变碰撞条件，重复实验(6)验证：一维碰撞中的动量守恒4方案四：利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律(1)用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球(2)按照如图1315所示安装实验装置，调整固定斜槽使斜槽底端水平图1315(3)白纸在下，复写纸在上，在适当位置铺放好记下重垂线所指的位置O.(4)不放被撞小球，让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复10次用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心P就是小球落点的平均位置 (5)把被撞小球放在斜槽末端，让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次用步骤(4)的方法，
11、标出碰后入射小球落点的平均位置M和被碰小球落点的平均位置N.如图1316所示图1316(6)连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度将测量数据填入表中最后代入m1Om1Om2O，看在误差允许的范围内是否成立(7)整理好实验器材放回原处(8)实验结论：在实验误差范围内，碰撞系统的动量守恒5对实验误差的分析(1)系统误差：主要来源于装置本身是否符合要求，即：碰撞是否为一维碰撞实验是否满足动量守恒的条件，如气垫导轨是否水平，两球是否等大，长木板实验是否平衡掉摩擦力等(2)偶然误差：主要来源于质量m和速度v的测量(3)减小误差的措施：设计方案时应保证碰撞为一维碰撞，且尽量满足动量守恒的条件采取多次测量
12、求平均值的方法减小偶然误差【例4】(2014新课标全国卷)现利用图1317甲所示的装置验证动量守恒定律在图甲中，气垫导轨上有A、B两个滑块，滑块A右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相连；滑块B左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间甲图1317实验测得滑块A的质量m10.310 kg，滑块B的质量m20.108 kg，遮光片的宽度d1.00 cm；打点计时器所用交流电的频率f50.0 Hz.将光电门固定在滑块B的右侧，启动打点计时器，给滑块A一向右的初速度，使它与B相碰碰后光电计时器显示的时间为tB3.500 ms，碰撞前
13、后打出的纸带如图1317乙所示乙图1317若实验允许的相对误差绝对值(100%)最大为5%，本实验是否在误差范围内验证了动量守恒定律？写出运算过程【解析】纸带上打出的相邻点的时间间隔t0.02 s根据v可计算出滑块A碰撞前后的速度v02.00 m/s，v10.970 m/s滑块A、B碰撞后滑块B的速度v22.86 m/s两滑块碰撞前后的总动量pm1v00.3102.00 kgm/s0.620 kgm/spm1v1m2v20.610kgm/s两滑块碰撞前后总动量相对误差绝对值为100%1.6%mbv0，则mamb，故选项A正确在0t2时间内，两小球从相向运动至同向运动到速度相等，间距会逐渐减小，
14、而在t2时刻两小球间距达到最小，故选项B错误、选项C正确在t1t3时间内，a和b是同向运动，b受到的斥力和运动方向相同，故选项D错误【答案】AC8(2012天津高考) 质量为0.2 kg的小球竖直向下以6 m/s的速度落至水平地面，再以4 m/s的速度反向弹回，取竖直向上为正方向，则小球与地面碰撞前后的动量变化为_kgm/s.若小球与地面的作用时间为0.2 s，则小球受到地面的平均作用力大小为_N(取g10 m/s2)【解析】以竖直向上为正方向，则v4 m/s，v6 m/s所以小球与地面碰撞前后的动量变化为pmvmv0.240.2(6) kgm/s2 kgm/s根据动量定理，得(Fmg)tp所
15、以平均作用力Fmg N0.210 N12 N.【答案】2129某同学用如图13113所示装置来研究碰撞过程，第一次单独让小球a从斜槽某处由静止开始滚下落地点为P，第二次让a从同一位置释放后与静止在斜槽末端的小球b发生碰撞a、b球的落地点分别是M、N，各点与O的距离如图所示该同学改变a的释放位置重复上述操作由于某种原因他只测得了a球的落地点P、M到O的距离分别为22.0 cm、10.0 cm.求b球的落地点N到O的距离图13113【解析】设a球的质量为m1，b球的质量为m2，碰撞过程中满足动量守恒定律m1Om2Om1O，解得m1m241.改变a的释放位置，有m1m2m1，解得：48.0 cm.【
16、答案】48.0 cm10(2014江苏高考)牛顿的自然哲学的数学原理中记载，A、B两个玻璃球相碰，碰撞后的分离速度和它们碰撞前的接近速度之比总是约为1516.分离速度是指碰撞后B对A的速度，接近速度是指碰撞前A对B的速度若上述过程是质量为2m的玻璃球A以速度v0碰撞质量为m的静止玻璃球B，且为对心碰撞，求碰撞后A、B的速度大小【解析】设A、B球碰撞后速度分别为v1和v2由动量守恒定律：2mv02mv1mv2，由题意知，解得v1v0，v2v0.【答案】v0v011(2014大纲全国卷)冰球运动员甲的质量为80.0 kg.当他以5.0 m/s的速度向前运动时，与另一质量为100 kg、速度为3.0
17、 m/s的迎面而来的运动员乙相撞碰后甲恰好静止假设碰撞时间极短，求：(1)碰后乙的速度的大小；(2)碰撞中总机械能的损失【解析】(1)设运动员甲、乙的质量分别为m、M，碰撞前速度大小分别为v、V，碰撞后乙的速度大小为V.取运动员甲速度方向为正方向，由动量守恒定律有mvMVMV代入数据得V1.0 m/s(2)设碰撞过程中总机械能的损失为E，应有mv2MV2MV2E联立式，代入数据得E1 400 J.【答案】(1)1.0 m/s(2)1 400 J12. 如图13114所示，质量M2 kg的长木板B静止于光滑水平面上，B的右边放有竖直固定挡板，B的右端到挡板的距离为s.现有一小物体A(可视为质点)
18、质量m1 kg，以初速度v06 m/s从B的左端水平滑上B.已知A与B间的动摩擦因数0.2，A始终未滑离B，B与竖直挡板碰前A和B已相对静止，B与挡板的碰撞时间极短，碰后以原速率弹回取重力加速度g10 m/s2，求：图13114(1)B与挡板相碰时的速度大小；(2)s的最短距离；(3)长木板B与竖直固定挡板碰撞后离竖直固定挡板的距离为多少时，物体A恰与长木板B相对静止(保留两位小数)【解析】(1)设B与挡板相碰时的速度大小为v1，由动量守恒定律得mv0(Mm)v1，v12 m/s.(2)A与B刚好共速时B到达挡板距离s最短，由牛顿第二定律，B的加速度为a1 m/s2，s2 m.(3)B与挡板碰
19、后，A、B最后一起向左运动，共同速度大小为v2，由动量守恒定律Mv1mv1(mM)v2，v2 m/s，设长木板B与竖直固定挡板碰撞后离竖直固定挡板的距离为L时，物体A恰与长木板B相对静止，对长木板B由动能定理得mgLMvMv代入数据得L1.78 m.【答案】(1)2 m/s(2)2 m(3)1.78 m阶段升华微专题(十五)动量定理及动量守恒定律的强化应用专题归纳专题一动量与动量定理1冲量、动量与动量的变化物理量项目冲量动量动量变化公式IFtpmvpmv末mv初方向性矢量，与F同方向矢量，与v同方向矢量，用平行四边形定则确定性质是过程量，对力而言是状态量，对物体而言是过程量，对物体而言2动量定
20、理与动能定理项目动量定理动能定理表达式I合p2p1pW总Ek2Ek1Ek标矢性矢量式、I合、p均为矢量标量式、W总、Ek均为标量注意事项(1)规定矢量的正向，确定正负(2)确定过程及初、末状态(1)功虽是标量，但要确定功的正负及求法(2)确定初、末速度求初、末动能【例1】排球运动是一项同学们喜欢的体育运动为了了解排球的某些性能，某同学让排球从距地面高h11.8 m处自由落下，测出该排球从开始下落到第一次反弹到最高点所用时间为t1.3 s，第一次反弹的高度为h21.25 m已知排球的质量为m0.4 kg，g取10 m/s2，不计空气阻力求：(1)排球与地面的作用时间；(2)排球对地面的平均作用力
21、的大小【解析】(1)排球第一次落到地面的时间为t1，第一次反弹到最高点的时间为t2，由h1gt，h2gt，得：t10.6 s，t20.5 s，所以排球与地面的作用时间ttt1t20.2 s.(2)设排球第一次落地的速度为v1，第一次反弹离开地面时的速度为v2，则有：v1gt16 m/s，v2gt25 m/s，设地面对排球的平均作用力的大小为F，以排球为研究对象，取向上为正方向，则在排球与地面的作用过程中，由动量定理得：(Fmg)tmv2m(v1)得：Fmg，代入数据得：F26 N根据牛顿第三定律得：排球对地面的平均作用力大小为26 N.【答案】(1)0.2 s(2)26 N专题二动量守恒定律的
22、应用动量守恒定律与机械能守恒定律的比较动量守恒定律机械能守恒定律表达式m1v1m2v2m1v1m2v2，两个物体组成的系统相互作用前后动量保持不变p1p2，相互作用的两个物体动量变化量大小相等，方向相反p0，系统动量增量为零EkEpEkEp(系统初态的机械能等于系统末态的机械能) EkEp(系统动能的增加量等于系统重力势能的减少量) EA增EB减(A、B组成的系统，A的机械能的增加量等于B的机械能的减少量)守恒条件系统不受外力或所受外力的合力为零这里要正确区分内力和外力系统受外力的合力不为零，但当内力远大于外力时也可以认为动量守恒这时是一种近似守恒，但计算时仍可用动量守恒定律进行计算系统所受的
23、合外力虽不为零，如果在某一方向上合外力为零，那么在该方向上系统的动量守恒只有重力或系统内弹力做功【例2】(2012山东高考)光滑水平轨道上有三个木块A、B、C，质量分别为mA3m、mBmCm，开始时B、C均静止，A以初速度v0向右运动，A与B碰撞后分开，B又与C发生碰撞并粘在一起，此后A与B间的距离保持不变求B与C碰撞前B的速度大小图1【解析】设A与B碰撞后，A的速度为vA，B与C碰撞前B的速度为vB，B与C碰撞后粘在一起的速度为v，由动量守恒定律得对A、B木块：mAv0mAvAmBvB对B、C木块：mBvB(mBmC)v由A与B间的距离保持不变可知vAv联立式，代入数据得vBv0.【答案】v
24、0学习致用1(多选)下列说法中正确的是()A物体的动量的改变，一定是速度大小的改变B物体的动量的改变，一定是速度方向的改变C物体的运动状态改变，其动量一定改变D物体的速度方向改变，其动量一定改变【解析】由pmv知，p的改变决定于v的改变，只要v的大小或方向有其一变化，p就变化，故选CD.【答案】CD2玻璃杯从同一高度自由下落，掉落到硬质水泥地板上易碎，掉落到松软地毯上不易碎，这是由于玻璃杯掉到松软地毯上()A所受合外力的冲量小B动量的变化量小C动量的变化率小D地毯对杯子的作用力小于杯子对地毯的作用力【解析】杯子从同一高度自由下落，与地面相碰前的瞬时速度、动量都是一定的，碰后静止，动量的变化量一
25、定，pm，合外力的冲量大小相等由F可知，玻璃杯掉到地毯上t大，F小，因此不易破碎，C正确【答案】C3(2013福建高考)将静置在地面上，质量为M(含燃料)的火箭模型点火升空，在极短时间内以相对地面的速度v0竖直向下喷出质量为m的炽热气体忽略喷气过程重力和空气阻力的影响，则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是_(填选项前的字母)A.v0B.v0C.v0D.v0【解析】应用动量守恒定律解答本题，注意火箭模型质量的变化取向下为正方向，由动量守恒定律可得：0mv0(Mm)v故v，选项D正确【答案】D4水平地面上有一木块，质量为m，它与地面间的动摩擦因数为，在水平恒力F作用下由静止开始运动，经过时间t，撤
26、去此力，木块又向前滑行一段时间2t才停下，此恒力F的大小为()AmgB.2mgC3mgD.4mg【解析】从木块开始运动，到木块停止运动的整个过程用动量定理(取水平恒力F的方向为正方向)得：Ftmg3t0.所以F3mg，只有C正确【答案】C5平静的水面上有一载人小船，船和人共同质量为M，站立在船上的人手中拿一质量为m的物体起初人相对于船静止，船、人、物体以共同速度v0前进，当人相对于船以速度u向相反方向将物体抛出时，人和船的速度为(水的阻力不计)A. B.Cv0D.v0u【解析】物体被抛出的同时，船速已发生了变化，设为v，则物体抛出后相对地的速度为(uv)，取小船、人和物体m为一系统，由动量守恒
27、定律得：(Mm)v0Mvm(uv)，所以vv0.故C正确【答案】C6. (2013天津高考)我国女子短道速滑队在今年世锦赛上实现女子3 000 m接力三连冠观察发现，“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面，并且开始向前滑行，待乙追上甲时，乙猛推甲一把，使甲获得更大的速度向前冲出在乙推甲的过程中，忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用，则()图2A甲对乙的冲量一定等于乙对甲的冲量B甲、乙的动量变化一定大小相等方向相反C甲的动能增加量一定等于乙的动能减少量D甲对乙做多少负功，乙对甲就一定做多少正功【解析】根据冲量的定义、动量守恒定律和能量守恒定律解决问题乙推甲的过程中，他们之间的作用力
28、大小相等，方向相反，作用时间相等，根据冲量的定义，甲对乙的冲量与乙对甲的冲量大小相等，但方向相反，选项A错误；乙推甲的过程中，遵守动量守恒定律，即p甲p乙，他们的动量变化大小相等，方向相反，选项B正确；在乙推甲的过程中，甲、乙的位移不一定相等，所以甲对乙做的负功与乙对甲做的正功不一定相等，结合动能定理知，选项C、D错误【答案】B7. 如图3所示，一质量为m的小球，以初速度v0沿水平方向射出，恰好垂直地射到一倾角为30的固定斜面上，并立即沿反方向弹回已知反弹速度的大小是入射速度大小的，求在碰撞中斜面对小球的冲量的大小图3【解析】小球在碰撞斜面前做平抛运动，设刚要碰撞斜面时小球速度为v.由题意，v
29、的方向与竖直线的夹角为30，且水平分量仍为v0，如图所示，由此得v2v0碰撞过程中，小球速度由v变为反向的v，碰撞时间极短，可不计重力的冲量，由动量定理：Im(v)mv由得Imv0.【答案】mv08如图4所示，甲、乙两冰球运动员为争抢冰球而合理冲撞，已知甲运动员的质量为60 kg，乙运动员的质量为70 kg，接触前两运动员速度大小均为5 m/s，冲撞结果，甲被撞回，速度大小为2 m/s，如接触时间为0.2 s，问：图4(1)冲撞时两运动员的相互作用力多大？(2)撞后，乙的速度大小是多少？方向又如何？【解析】(1)取甲碰前的速度方向为正方向，对甲运用动量定理，有：Ftm甲v甲m甲v甲所以F2 1
30、00 N.(2)取甲碰前的速度方向为正方向，对系统运用动量守恒定律，有：m甲v甲m乙v乙m甲v甲m乙v乙所以v乙1 m/s方向与甲碰前速度相同【答案】(1)2 100 N(2)1 m/s，与甲碰前的速度同向第2节光电效应氢原子光谱 真题回放1(2011新课标全国卷)在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为0，该金属的逸出功为_若用波长为(0)的单色光做该实验，则其遏止电压为_已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c和h.【解析】设金属的截止频率为0，则该金属的逸出功W0h0h；对光电子，由动能定理得eU0hW0，解得U0.【答案】(写为.也可)2(2012福建高考)关于近代
31、物理，下列说法正确的是_A射线是高速运动的氦原子B核聚变反应方程HHHen中，n表示质子C从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比D玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征【解析】射线是高速氦核流，A错误.n表示的是中子，B错误由光电效应方程EkmhW知Ekm与成线性关系，C错误玻尔的量子化原子模型的实验基础一是原子的稳定性，二是原子光谱的分立特征，故D正确【答案】D3(2012四川高考)如图1321为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子()图1321A从n4能级跃迁到n3能级比从n3能级跃迁到n2能级辐射出电磁波的波长长B从n5能级跃迁到n1能级比从n5能级跃迁
32、到n4能级辐射出电磁波的速度大C处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的D从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量【解析】光子能量Eh，而E4332，A项正确由于光波的波速由介质和频率共同决定，且在真空中传播时与频率无关，故B错电子在核外不同能级出现的概率是不同的，故C错能级跃迁是核外电子在不同轨道间的跃迁，与原子核无关，故D错误【答案】A考向分析1.考纲展示(1)氢原子光谱(2)氢原子的能级结构、能级公式 (3)光电效应 (4)爱因斯坦光电效应方程 2.命题趋势本节作为选考内容，经常考查以下两个方面知识；(1)光电效应现象的规律及光电效应方程的应用(2)氢原子的能级及光谱的形
33、成3.选材特点以经典理论为命题背景，选取光电效应现象和氢原子能级图进行考查相关知识.考点一 对光电效应规律的理解1.区分光电效应中的五组概念(1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发出来的电子，其本质是电子光子是光电效应的因，光电子是果(2)光电子的动能与光电子的最大初动能：光照射到金属表面时，电子吸收光子的全部能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功的情况，才具有最大初动能光电子的初动能小于等于光电子的最大初动能(3)光电流
34、和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关(4)入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量(5)光的强度与饱和光电流：饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的，对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系2两种常见图象比较图象名称图线形状由图线直接(间接)得到的物理量最大初动能Ek与入射光频率的关系图线极限频率：图线与轴交点的横坐标c逸出功：图线与
35、Ek轴交点的纵坐标的值W0E普朗克常量：图线的斜率kh颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系遏止电压Uc：图线与横轴的交点饱和光电流Im：电流的最大值最大初动能：EkmeUc【例1】(2013浙江高考)小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图1322甲所示已知普朗克常量h6.631034 Js.甲乙图1322(1)图甲中电极A为光电管的_(填“阴极”或“阳极”)；(2)实验中测得铷的遏止电压UC与入射光频率之间的关系如图1322乙所示，则铷的截止频率c_Hz，逸出功W0_J；(3)如果实验中入射光的频率7.001014Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek_J.【解析
36、】(1)在光电效应中，电子向A极运动，故电极A为光电管的阳极(2)由题图可知，铷的截止频率c为5.151014 Hz，逸出功W0hc6.6310345.151014 J3.411019 J.(3)当入射光的频率为7.001014Hz时，由Ekhhc得，光电子的最大初动能为Ek6.631034(7.005.15)1014 J1.231019 J.【答案】(1)阳极(2)5.1510143.411019(3)1.231019【反思总结】利用光电效应分析问题，应把握的三个关系(1)爱因斯坦光电效应方程EkhW0.(2)光电子的最大初动能Ek可以利用光电管用实验的方法测得，即EkeUc，其中Uc是遏止
37、电压(3)光电效应方程中的W0为逸出功它与极限频率c的关系是W0hc.突破训练1(2014广东高考)(多选)在光电效应实验中，用频率为的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是()A增大入射光的强度，光电流增大B减小入射光的强度，光电效应现象消失C改用频率小于的光照射，一定不发生光电效应D改用频率大于的光照射，光电子的最大初动能变大【解析】增大入射光强度，使单位时间内逸出的光电子数增加，因此光电流增大，选项A正确；光电效应与照射光的频率有关，与强度无关，选项B错误；当照射光的频率较小于，大于极限频率时发生光电效应，选项C错误；由EkmhW，增加照射光的频率，光电子的最大初动能变大，选
38、项D正确【答案】AD考点二 氢原子能级和能级跃迁1.氢原子的能级图能级图如图1323所示图13232能级图中相关量意义的说明相关量意义能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态定态横线左端的数字“1,2,3”表示量子数横线右端的数字“13.6，3.4”表示氢原子的能量相邻横线间的距离表示相邻的能量差，量子数越大相邻的能量差越小，距离越小带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁的条件为hEmEn3.对原子跃迁条件hEmEn的说明：(1)原子跃迁条件hEmEn只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况(2)当光子能量大于或等于13.6 eV时，也可以被处于基态的氢原子吸收，使氢
39、原子电离；当处于基态的氢原子吸收的光子能量大于13.6 eV时，氢原子电离后，电子具有一定的初动能(3)原子还可吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而被激发由于实物粒子的动能可全部或部分被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值(EEmEn)，均可使原子发生能级跃迁【例2】(2014山东高考)氢原子能级如图1324，当氢原子从n3跃迁到n2的能级时，辐射光的波长为656 nm.以下判断正确的是_。(双选，填正确答案标号)图1324A氢原子从n2跃迁到n1的能级时，辐射光的波长大于656 nmB用波长为325 nm的光照射，可使氢原子从n1跃迁到n2的能级C一群处于n3能级上
40、的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线D用波长为633 nm的光照射，不能使氢原子从n2跃迁到n3的能级【解析】由E初E终hh可知，氢原子跃迁时始末能级差值越大，辐射的光子能量越高、波长越短，由能级图知E3E2E2E1，故A错误由得121.6 nm325 nm，故B错误由C3可知C正确因跃迁中所吸收光子的能量必须等于始末能级的差值，即从n2跃迁到n3的能级时必须吸收656 nm的光子，故D正确【答案】CD【反思总结】氢原子光谱线数的计算(1)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n1)(2)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法用数学中的组合知识求解：NC.利用能级图求解：在氢原
41、子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加突破训练2(2013江苏高考)根据玻尔原子结构理论，氦离子(He)的能级图如图1325所示电子处在n3轨道上比处在n5轨道上离氦核的距离_(选填“近”或“远”)当大量He处在n4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有_条图1325【解析】根据玻尔理论rnn2r1可知电子处在n3的轨道上比处在n5的轨道上离氦核的距离近大量He处在n4的激发态时，发射的谱线有6条【答案】近61(多选)(2011广东高考)光电效应实验中，下列表述正确的是()A光照时间越长光电流越大B入射光足够强就可以有光电流C遏止电压与入射光的频率有关D入射光频率大于极限频率才能产
42、生光电子【解析】在光电效应中，若照射光的频率小于极限频率，无论光照时间多长，光照强度多大，都无光电流，当照射光的频率大于极限频率时，立刻有光电子产生，故A、B错误，D正确由eU0Ek，EkhW，可知U(hW)/e，即遏止电压与入射光频率有关，C正确【答案】CD2(2014江苏淮安楚州中学阶段测试)已知处于某一能级n上的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出10种不同频率的光，下列能表示辐射光波长最长的那种跃迁的示意图是()【解析】由图示可知，在A所示能级间跃迁中释放光子的能量最小，辐射光波的波长最长选A.【答案】A3(2014海南高考)(多选)在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的表面
43、，都能产生光电效应对于这两个过程，下列四个物理量中，一定不同的是()A遏止电压B饱和光电流C光电子的最大初动能D逸出功【解析】不同金属的逸出功W0不同，所以用同一种单色光照射锌和银的表面，光电子逸出后最大初动能EkhW0也不同，C、D均正确；遏止电压满足eUcEk，所以遏止电压也不同，A正确；饱和光电流的大小与光照强度有关，只要光照强度相同，光电效应产生的饱和光电流就相同，B错误【答案】ACD4. 研究光电效应的电路如图所示1326.用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图象中
44、，正确的是()图1326【解析】虽然入射光强度不同，但光的频率相同，所以遏止电压相同；又因当入射光强时，单位时间逸出的光电子多，饱和光电流大，所以选C.【答案】C5(多选)(2014山东潍坊质检)已知氢原子的能级如图1327所示，现用光子能量在1012.9eV范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，则下列说法中正确的是()图1327A在照射光中可能被吸收的光子能量有无数种B在照射光中可能被吸收的光子能量只有3种C照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有6种D照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有3种【解析】n1n5，hE5E113.06eV，故能量在1012.9eV范围内的光子，仅吸收符合n1
45、n2，n1n3，n1n4的能级差的三种光子，A错B对；照射后处于最高能级的原子的量子数n4，故向低能级跃迁能辐射的光谱条数N6，C对D错【答案】BC6. (2011福建高考)爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率的关系如图1328所示，其中0为极限频率从图中可以确定的是()图1328A逸出功与有关BEkm与入射光强度成正比C当1，即k能级的能量大于m能级的能量 ，氢原子从能级k跃迁到能级m时向外辐射能量，其值为EkEmh2h1，故只有D项正确【答案】D8(2014江苏高考)已知钙和钾的截止频率分别为7.
46、731014Hz和5.441014Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的()A波长B频率C能量D.动量【解析】由光电效应方程EkmhWhh0钙的截止频率大，因此钙中逸出的光电子的最大初动能小，其动量p，故动量小，由可知波长较大，则频率较小，选项A正确【答案】A9(多选)用a、b两种不同频率的光分别照射同一金属板，发现当a光照射时验电器的指针偏转，b光照射时指针未偏转，以下说法正确的是()图1329A增大a光的强度，验电器的指针偏角一定减小Ba光照射金属板时验电器的金属小球带负电Ca光在真空中的波长小于b光在真空中的波
47、长D若a光是氢原子从n4的能级向n1的能级跃迁时产生的，则b光可能是氢原子从n5的能级向n2的能级跃迁时产生的【解析】增大a光的强度，从金属板中打出的光电子数增多，验电器带电荷量增大，指针偏角一定增大，A错误a光照射到金属板时发生光电效应现象，从金属板中打出电子，金属板带正电，因此，验电器的金属小球带正电，B错误发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，因此a光的频率大于b光的频率，a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长，C正确氢原子从n4的能级向n1的能级跃迁时产生的光子能量大于氢原子从n5的能级向n2的能级跃迁时产生的光子能量，D正确【答案】CD10. (多选)如图13210所
48、示给出了氢原子的6种可能的跃迁，则它们发出的光()图13210Aa的波长最长Bd的波长最长Cf的光子比d的光子能量大Da的频率最小【解析】由玻尔理论知，原子跃迁时，hE，从能级图知Ea最小，a的波长最长，频率最小，则B错误，A、D正确；hdEd()E1E1，hfEf()E1E1，因此，f的光子的能量比d的光子的能量大，C正确【答案】ACD11小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图13211甲所示已知普朗克常量h6.631034 Js.图13211(1)图甲中电极A为光电管的_(填“阴极”或“阳极”)；(2)实验中测得铷的遏止电压UC与入射光频率之间的关系如图13211
49、乙所示，则铷的截止频率c_Hz，逸出功W0_J；(3)如果实验中入射光的频率7.001014Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek_J.【解析】(1)在光电管的结构知，A为阳极；(2)UC图象中横轴的截距表示截止频率C，逸出功W0hc；(3)由爱因斯坦的光电效应方程EkhW0，可求结果【答案】(1)阳极(2)(5.125.18)1014(3.393.43)1019(3)(1.211.25)1019第3节核反应核能 真题回放1(2013新课标全国卷)(多选)关于原子核的结合能，下列说法正确的是_A原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B一重原子核衰变成粒子和另一原子核，衰变产物的结
50、合能之和一定大于原来重核的结合能C铯原子核(Cs)的结合能小于铅原子核(Pb)的结合能D比结合能越大，原子核越不稳定E自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能【解析】由原子核的结合能定义可知，原子核分解成自由核子时所需的最小能量为原子核的结合能，选项A正确；重原子核的核子平均质量大于轻原子核的平均质量，因此原子核衰变产物的结合能之和一定大于衰变前的结合能，选项B正确；铯原子核的核子数少，因此其结合能小，选项C正确；比结合能越大的原子核越稳定，选项D错误；自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，选项E错误【答案】ABC2(2013新课标全国卷)一
51、质子束入射到静止靶核Al上，产生如下核反应：pAlXn式中p代表质子，n代表中子，X代表核反应产生的新核由反应式可知，新核X的质子数为_，中子数为_【解析】p代表质子，符号为H，n代表中子，符号为n，根据核反应中的双守恒可知，HAlSin，则新核X的质子数为14，中子数为271413.【答案】14133(2013山东高考)恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应，当温度达到108 K时，可以发生“氦燃烧”(1)完成“氦燃烧”的核反应方程：He_Be.(2) Be是一种不稳定的粒子，其半衰期为2.61016 s一定质量的 Be，经7.81016 s后所剩 Be占开始时的_【解析】(1)由
52、质量数、电荷数守恒得 He He Be(2)在t7.81016 s时间内，原子核衰变的次数n3故mm0.【答案】(1)He或(2)或12.5%考向分析1.考纲展示(1)原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期(2)放射性同位素(3)核力、核反应方程(4)结合能、质量亏损(5)裂变反应和聚变反应、裂变反应堆(6)射线的危害和防护2.命题趋势本节知识在选考内容中属于命题的热点经常考查核能的理解，核反应规律，半衰期等方面的知识，这种命题的方向在今后的高考试题中不会改变3.选材特点有两方面的特点：(1)通过选择题考查有关概念的理解和应用(2)设计新颖情境或最新的科技成果，考查核反应的规律.考点一 原
53、子核的衰变半衰期1.原子核衰变规律衰变类型衰变衰变衰变方程XYHeXYe衰变实质2个质子和2个中子结合成一个整体抛射出中子转化为质子和电子2H2nHenHe衰变规律电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒2.对半衰期的理解(1)根据半衰期的概念，可总结出公式N余N原t/，m余m原t/式中N原、m原表示衰变前的放射性元素的原子核数和质量，N余、m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子核数和质量，t表示衰变时间，表示半衰期(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关(3)适用条件：半衰期是一个统计规律，是对大量的原子
54、核衰变规律的总结，对于一个特定的原子核，无法确定何时发生衰变【例1】(2014重庆高考)碘131的半衰期约为8天若某药物含有质量为m的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有()A.B.C.D.【解析】设剩余质量为m剩，则由m剩m得m剩m，C正确【答案】C突破训练1(多选)(2014新课标全国卷)关于天然放射性，下列说法正确的是_A所有元素都可能发生衰变B放射性元素的半衰期与外界的温度无关C放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D、和三种射线中，射线的穿透能力最强E一个原子核在一次衰变中可同时放出、和三种射线【解析】原子序数大于或等于83的元素，都能发生衰变，而原子序数小于
55、83的部分元素能发生衰变，故A错放射性元素的衰变是原子核内部结构的变化，与核外电子的得失及环境温度无关，故B、C项正确在、三种射线中，、为带电粒子，穿透本领较弱，射线不带电，具有较强的穿透本领，故D项正确一个原子核不能同时发生和衰变，故E项错误【答案】BCD考点二 核反应与核反应方程1.核反应的四种类型类型可控性核反应方程典例衰变衰变自发UThHe衰变自发ThPa1e人工转变人工控制7NHeOH(卢瑟福发现质子)HeBe6Cn(查德威克发现中子)AlHePn约里奥居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子PSi1e重核裂变比较容易进行人工控制UnBaKr3nUnXeSr10n轻核聚变除氢弹外无法
56、控制HHHen2.注意问题(1)核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接(2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程(3)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒【例2】(多选)(2012广东高考)能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一下列释放核能的反应方程，表述正确的有()A.HHHen是核聚变反应B.HHHen是衰变C.UnBaKr3n是核裂变反应D.UnXeSr2n是衰变【解析】衰变时释放出电子(e)，衰变时释放出氦原子核(He)，可知选项B、D错误；选项A中一个氚核和一
57、个氘核结合成一个氦核并释放出一个中子是典型的核聚变反应；选项C中一个U 235原子核吸收一个中子，生成一个Ba原子核和一个Kr原子核并释放出三个中子是核裂变反应【答案】AC【反思总结】核反应方程的书写方法(1)熟记常见基本粒子的符号是正确书写核反应方程的基础，如质子(H)、中子(n)、粒子(He)、粒子(01e)、正电子(e)、氘核(H)、氚核(H)等(2)掌握核反应方程遵守的规律是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据，所以要理解并应用好质量数守恒和电荷数守恒的规律(3)熟悉核反应的四种基本类型，可以帮助我们理清思路，很快写出正确的核反应方程突破训练2(2013上海高考)放射性
58、元素Po衰变为Pb，此衰变过程的核反应方程是_；用此衰变过程中发出的射线轰击 199F，可得到质量数为22的氖(Ne)元素和另一种粒子，此核反应过程的方程是_【解析】根据衰变规律，此衰变过程的核反应方程是PoPbHe.用射线轰击，可得到质量数为22的氖(Ne)元素和另一种粒子，此核反应过程的方程是：HeNeH.【答案】考点三核能的产生和计算1.获得核能的途径(1)重核裂变：重核俘获一个中子后分裂成为两个中等质量的核的反应过程重核裂变的同时放出几个中子，并释放出大量核能为了使铀235裂变时发生链式反应，铀块的体积应大于它的临界体积(2)轻核聚变：某些轻核结合成质量较大的核的反应过程，同时释放出大
59、量的核能，要想使氘核和氚核合成氦核，必须达到几百万度以上的高温，因此聚变反应又叫热核反应2质能方程的理解(1)一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正比，即Emc2.方程的含义：物体具有的能量与它的质量之间存在简单的正比关系，物体的能量增大，质量也增大；物体的能量减少，质量也减少(2)核子在结合成原子核时出现质量亏损m，其能量也要相应减少，即Emc2.(3)原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加m，吸收的能量为Emc2.3核能的计算方法(1)应用Emc2：先计算质量亏损m，注意m的单位1 u1.661027 kg,1 u相当于931.5 MeV的能量，u是原子质量单
60、位(2)核反应遵守动量守恒和能量守恒定律，因此我们可以结合动量守恒和能量守恒定律来计算核能【例3】(2014海南高考)一静止原子核发生衰变，生成一粒子及一新核粒子垂直进入磁感应强度大小为B的匀强磁场，其运动轨迹是半径为R的圆已知粒子的质量为m，电荷量为q；新核的质量为M；光在真空中的速度大小为c.求衰变前原子核的质量【解析】设衰变产生的粒子的速度大小为v，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律得qvBm设衰变后新核的速度大小为V，衰变前后动量守恒，有0MVmv设衰变前原子核质量为M0，衰变前后能量守恒，有M0c2Mc2MV2mc2mv2解得M0(Mm).【答案】(Mm)突破训练3(2014北京高考)质子
61、、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3.当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c表示真空中的光速)()A(m1m2m3)cB(m1m2m3)cC(m1m2m3)c2D.(m1m2m3)c2【解析】此核反应方程为HnH，根据爱因斯坦的质能方程得Emc2(m1m2m3)c2，C正确【答案】C1(2014上海高考)不能用卢瑟福原子核式结构模型得出的结论是()A原子中心有一个很小的原子核B原子核是由质子和中子组成的C原子质量几乎全部集中在原子核内D原子的正电荷全部集中在原子核内【解析】能用卢瑟福原子的核式结构得出的结论：在原子中心有一个很小的原子核，原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在
62、原子核内，带负电的电子在核外空间绕核旋转而“原子核是由质子和中子组成的”结论并不能用卢瑟福原子的核式结构得出故选B.【答案】B2(多选)(2014新课标全国卷)在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用下列说法符合历史事实的是_A密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值B贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核C居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素D卢瑟福通过粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子E汤姆逊通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷【解析】密立根通过油滴实验，验证了物体
63、所带的电荷量都是某一值的整数倍，测出了基本电荷的数值，选项A正确贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，明确了原子核具有复杂结构，选项B错误居里夫妇通过对含铀物质的研究发现了钋(Po)和镭(Ra)，选项C正确卢瑟福通过粒子散射实验证实了原子的核式结构，选项D错误汤姆逊通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，说明了阴极射线是带负电的粒子，并测出了粒子的比荷，选项E正确【答案】ACE3用中子轰击氧原子核的核反应方程式为NX，对式中X、a、b的判断正确的是()AX代表中子，a17，b1BX代表正电子，a17，b1CX代表正电子，a17，b1DX代表质子，a17，b1【解析】根据质量数、电荷数守恒可知a17，
64、b8071，因此X可表示为e，即正电子，故C项正确，A、B、D三项错【答案】C4太阳内部持续不断地发生着4个质子(H)聚变为1个氦核(He)的热核反应，核反应方程是4HHe2X，这个核反应释放出大量核能已知质子、氦核、X的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c.下列说法中正确的是()A方程中的X表示中子(n)B方程中的X表示电子(e)C这个核反应中质量亏损m4m1m2D这个核反应中释放的核能E(4m1m22m3)c2【解析】由核质量数守恒、电荷数守恒可推断出X为，A、B错；质量亏损为m4m1m22m3，释放的核能为Emc2(4m1m22m3)c2，C错，D对【答案】D5(2014天津十二
65、区县重点中学联考)下列说法正确的是()A根据天然放射现象，卢瑟福提出了原子的核式结构B一个氢原子从n3的能级跃迁到n2的能级，该氢原子吸收光子，能量增加C铀()经过多次、衰变形成稳定的铅( )的过程中，有6个中子转变成质子D机场、车站等地进行安全检查时，能轻而易举地窥见箱内物品，利用了射线较强的穿透能力【解析】卢瑟福提出原子的核式结构的实验依据是粒子散射实验，A错误；氢原子从n3能级跃迁到n2能级，氢原子要放出光子，能量减小，B错误；机场、车站等地进行安全检查，利用的是X射线的穿透本领，D错误【答案】C6(2014广西四校调研)(多选)美国科研人员正在研制一种新型镍铜长效电池，它是采用半衰期长
66、达100年的放射性同位素镍63(Ni)和铜两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍63发生衰变时释放电子给铜片，把镍63和铜片做电池两极给负载提供电能下面有关该电池的说法正确的是()A衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的B镍63的衰变方程是Ni01eCuC提高温度，增大压强可以改变镍63的半衰期D该电池内部电流方向是从镍到铜片【解析】衰变的实质nH01e，则A对；镍63发生衰变的方程为Ni01eCu，则B对；元素的半衰期只由元素本身决定，与外界压强、温度等无关，则C错；在电池内部电子从Ni流向Cu，则电流方向应是从Cu流向Ni，D错【答案】AB7. (2014重庆杨家坪中学质检
67、)在匀强磁场中有一个静止的氡原子核，由于衰变它放出一粒子，此粒子的径迹与反冲核的径迹是两个互相外切的圆，大圆与小圆的直径之比为421，如图1331所示，那么氡核的衰变方程应是下列方程中的哪一个()图1331【解析】氡核的衰变过程满足动量守恒定律，其放出的粒子与反冲核的动量大小相等，方向相反；带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，即Bvq，所以r，当粒子动量大小相同，磁感应强度恒定时，q，根据题意，放出的粒子与反冲核的电荷数之比为142，据此可知，选项B正确【答案】B8(2014黑龙江齐齐哈尔二模)(多选)静止的镭原子核Ra经一次衰变后变成一个新核Rn，则下列相关说法正确的是
68、()A该衰变方程为RaRnHeB若该元素的半衰期为，则经过2的时间，2 kg的Ra中有1.5 kg已经发生了衰变C随着该元素样品的不断衰变，剩下未衰变的原子核Ra越来越少，其半衰期也变短D若把该元素放到密闭的容器中，则可以减慢它的衰变速度E该元素的半衰期不会随它所处的物理环境、化学状态的变化而变化【解析】由镭的衰变方程：，可判断A正确；由mm0 ，可知，t2时，m0.5 kg，则已衰变的镭为m衰2 kg0.5 kg1.5 kg，B项正确；放射性元素衰变的快慢是由核内部自身因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，C、D项错误，E项正确【答案】ABE9(2014河南六市一联)2013年
69、2月12日朝鲜进行了第三次核试验，韩美情报部门通过氙(Xe)和氪(Kr)等放射性气体，判断出朝鲜使用的核原料是铀(U)还是钚(Pu)，若该实验的核原料是，则(1)完成核反应方程式nSrXe_.(2)本次核试验释放的能量大约相当于7 000吨TNT当量，已知铀核的质量为m1、中子的质量为m2、锶(Sr)核的质量为m3、氙(Xe)核的质量为m4，光速为c.则一个U原子裂变释放的能量E_.【解析】(1)根据质量数、电荷数守恒可得该核反应方程为UnSrXe10n.(2)该核反应过程质量亏损mm1m3m49m2，由爱因斯坦质能方程有Emc2(m1m3m49m2)c2.【答案】(1)10n(2)(m1m3
70、m49m2)c210氘核H和氚核H结合成氦核He的核反应方程如下：HHHen17.6MeV(1)这个核反应称为_(2)要发生这样的核反应，需要将反应物质的温度加热到几百万开尔文式中17.6MeV是核反应中_(选填“放出”或“吸收”)的能量，核反应后生成物的总质量比核反应前物质的总质量_(选填“增加”或“减少”)了_ kg.【解析】HHHen17.6MeV为轻核聚变反应，17.6MeV是反应中放出的能量，再由Emc2可知，质量减少m3.11029 kg.【答案】(1)聚变(2)放出减少3.1102911(2014潍坊模拟)用速度大小为v的中子轰击静止的锂核(Li)，发生核反应后生成氚核和粒子生成
71、的氚核速度方向与中子的初速度方向相反，氚核与粒子的速度之比为78，中子的质量为m，质子的质量可近似看作m，光速为c.(1)写出核反应方程；(2)求氚核和粒子的速度大小；(3)若核反应过程中放出的核能全部转化为粒子和氚核的动能，求质量亏损【解析】(1)由题意可得，核反应方程为nLiHHe(2)由动量守恒定律得mv3mv14mv2由题意得v1v278解得v1v，v2v(3)氚核和粒子的动能之和为Ek3mv4mvmv2释放的核能为EEkEknmv2mv2mv2由爱因斯坦质能方程得，质量亏损为m.【答案】(1)nLiHHe(2)vv(3)高频考点强化卷(十二)动量原子物理(时间：45分钟满分：100分
72、)一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分在每小题给出的四个选项中，第15题只有一项符合题目要求，第68题有多项符合题目要求全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1(2014上海高考)核反应方程BeHeCX中的X表示()A质子B电子C光子D.中子【解析】根据质量数守恒可知X的质量数为1；根据电荷数守恒可知X的电荷数为0，所以X表示中子选D.【答案】D2(2014上海高考)在光电效应的实验结果中，与光的波动理论不矛盾的是()A光电效应是瞬时发生的B所有金属都存在极限频率C光电流随着入射光增强而变大D入射光频率越大，光电子最大初动能越大【解析】光电效应产生的时间极短，电子吸收
73、光的能量是瞬间完成的，而不像波动理论所预计的那样可以逐渐叠加，A错误光电效应中所有金属都存在极限频率，当入射光的频率低于极限频率时不能发生光电效应光的波动理论认为不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可以获得足够能量从而逸出表面，不应存在极限频率，B错误光电效应中入射光越强，光电流越大，这与光的波动理论不矛盾，C正确光电效应中入射光的频率越大，光电子的最大初动能越大光的波动理论认为光强越大，电子可获得更多的能量，光电子的最大初动能越大，D错误【答案】C3(2014南宁模拟)已知电子处于最内层轨道时的能量为E，该电子吸收频率为的光子后跃迁到最外层轨道，随后又立即辐射出一个光子，从而跃迁到中层轨道
74、，此时电子的能量为E，则该辐射光子的波长为(已知普朗克常量为h，真空中光速为c)A.B.C.D.【解析】根据能级跃迁公式，电子吸收光子后跃迁到最外层轨道，则电子在最外层轨道时的能量为Eh；而后由于不稳定，再次进行跃迁，根据跃迁公式可得：EhEh，根据波速公式可得：，选项D正确，选项ABC错误【答案】D4(2014江南十校联考) 如图1所示，在光滑的水平面上放有一物体M，物体上有一光滑的半圆弧轨道，轨道半径为R，最低点为C，两端A、B等高，现让小滑块m从A点静止下滑，在此后的过程中，则图1AM和m组成的系统机械能守恒，动量守恒BM和m组成的系统机械能守恒，动量不守恒Cm从A到C的过程中M向左运动
75、，m从C到B的过程中M向右运动Dm从A到B的过程中，M运动的位移为【解析】M和m组成的系统只有动能和重力势能的相互转化，没有其他能量产生，因此系统机械能守恒，而系统在水平方向所受合外力为零，动量在水平方向守恒，竖直方向上动量不守恒，因此系统总的动量不守恒，A错，B对；m从A到C的过程中对M有向左下方的压力使之向左加速运动，m从C到B的过程中对M有向右下方的压力使之向左减速运动，C错；M和m组成的系统满足水平方向上动量守恒，故有Mv1mv2，对应的平均速度满足Mv1mv2，两边都乘以时间有Mv1tmv2t，即对应位移满足Mx1mx2，而2Rx1x2，联立解得x1，D错【答案】B5(2014皖南八
76、校联考)氢原子由原子核和一个核外电子组成，电子绕原子核做匀速圆周运动；电子运动的半径可以变化，且沿不同轨道运动时原子具有的能量不同(原子能量为电子动能与原子电势能之和)现有一氢原子吸收了一定的能量后其核外电子从半径为R1的轨道跃迁到半径为R2的轨道上若已知氢原子电势能Ep(e为电子的电荷量)则A核外电子的动能增加了B核外电子的动能减少了C氢原子吸收的能量等于D氢原子吸收的能量等于【解析】电子在半径为R1的轨道上运动时，由ke2/Rmv/R1，得Ek1ke2/2R1，由Epke2/R得Eplke2/R1.同理可得电子在半径为R2的轨道上运动时，动能和电势能分别为Ek2ke2/2R2，Ep2ke2
77、/R2，氢原子吸收能量后，轨道半径增大，动能减小，减少量为EklEk2，AB选项错误；氢原子吸收能量等于原子增加能量，大小为(Ek2Ep2)(Ek1Ep1)，C选项正确，D项错误【答案】C6. (2014天津高考)一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后，出射光分成a、b两束，如图2所示，则a、b两束光()图2A垂直穿过同一块平板玻璃，a光所用的时间比b光长B从同种介质射入真空发生全反射时，a光临界角比b光的小C分别通过同一双缝干涉装置，b光形成的相邻亮条纹间距小D若照射同一金属都能发生光电效应，b光照射时逸出的光电子最大初动能大【解析】由图知nanb，则由n知vatb，A
78、正确由sin C知CaCb，故B正确因对同种介质频率越大、波长越短时折射率越大，故ab，结合双缝干涉条纹宽度x可知C错误由光电效应方程EkmhWhW可知，同一金属W相同时，a光频率高，用a光照射时逸出的光电子最大初动能大，D错误【答案】AB7. 某人身系弹性绳自高空p点自由下落，图3中a点是弹性绳的原长位置，c点是人所到达的最低点，b点是人静止悬吊时的平衡位置，不计空气阻力，则下列说法中正确的是()图3A从p至c过程中重力的冲量大于弹性绳弹力的冲量B从p至c过程中重力所做功等于人克服弹力所做的功C从p至b过程中人的速度不断增大D从a至c过程中加速度方向保持不变【解析】人完成从p到c的过程中经历
79、了自由下落、变加速、变减速三个运动过程考虑全过程p至c，外力的总冲量等于重力的冲量和弹性绳的弹力冲量的矢量和，由动量定理知人所受外力的总冲量等于人的动量变化，人在p和c两处，速度均为零即动量都为零，因此动量的变化为零，则有重力的冲量与弹性绳弹力的冲量大小相等，方向相反，总冲量为零，选项A错；同样人在p和c两处，动能均为零，动能的变化为零，由动能定理知，重力所做的功等于人克服弹力所做的功，选项B正确；人由p到b的过程，前一过程(pa)自由落体，后一过程(ab)由于弹性绳伸长，弹力F增加，重力G不变，人所受合力GF不断减小，方向向下，人做的是加速度在减小的加速运动，选项C正确；由于b是人静止悬吊时
80、的平衡位置，当人由b运动至c的过程，弹力大于重力，合力方向向上，加速度方向向上，因此选项D错【答案】BC8(2014贵州六校联考)下列说法正确的是()A若氢原子核外电子从激发态n3跃迁到基态发出的光子刚好能使某金属发生光电效应，则从激发态n2跃迁到基态发出的光子一定能使该金属发生光电效应B英籍物理学家卢瑟福用粒子打击金箔得出了原子的核式结构模型，在1919年用粒子轰击氮核打出了两种粒子，测出了它们的质量和电荷量，证明了原子核内部是由质子和中子组成的C任何原子核在衰变过程中质量数和电荷数都守恒D光子除了具有能量外还具有动量【解析】根据光电效应中极限频率和玻尔理论可知，A错误；英籍物理学家卢瑟福用
81、粒子打击金箔时得出了原子的核式结构模型，卢瑟福并没有证明原子核内部是由质子和中子组成以及测出它们的质量和电荷量，B错误；根据原子核的衰变规律可知，任何原子核在衰变过程中都遵循质量数和电荷数守恒，C正确；根据光量子理论，光子不仅具有能量还具有动量，D正确【答案】CD二、非选择题(共4小题，共52分按题目要求作答计算题要有必要的文字说明和解题步骤有数值计算的要注明单位)9. (11分)(2014山东高考)如图4，光滑水平直轨道上两滑块A、B用橡皮筋连接，A的质量为m.开始时橡皮筋松弛，B静止，给A向左的初速度v0.一段时间后，B与A同向运动发生碰撞并粘在一起碰撞后的共同速度是碰撞前瞬间A的速度的两
82、倍，也是碰撞前瞬间B的速度的一半求：图4 (1)B的质量(2)碰撞过程中A、B系统机械能的损失【解析】(1)以初速度v0的方向为正方向，设B的质量为mB，A、B碰撞后的共同速度为v，由题意知：碰撞前瞬间A的速度为，碰撞前瞬间B的速度为2v，由动量守恒定律得m2mBv(mmB)v由式得mB.(2)从开始到碰后的全过程，由动量守恒定律得mv0(mmB)v设碰撞过程A、B系统机械能的损失为E，则Em2mB(2v)2(mmB)v2联立式得Emv.【答案】(1)(2)mv10(11分)如图5所示，光滑水平面上滑块A、C质量均为m1 kg，B质量为M3 kg.开始时A、B静止，现将C以初速度v02 m/s
83、的速度滑向A，与A碰后粘在一起向右运动与B发生碰撞，碰后B的速度vB0.8 m/s，B与墙发生碰撞后以原速率弹回(水平面足够长)图5(1)求A与C碰撞后的共同速度大小；(2)分析判断B反弹后能否与AC再次碰撞？【解析】(1)设AC与B碰前的速度为v1，与B碰后的速度为v2，A、C碰撞过程中动量守恒有mv02mv1代入数据得v11 m/s(2)AC与B碰撞过程动量守恒，有2mv12mv2MvB代入数据得：v20.2 m/svB大于v2，故能发生第二次碰撞【答案】(1)1 m/s(2)能11(15分) (1)如图6所示为氢原子的能级图若有一群处于n4能级的氢原子，则其跃迁时最多能发出_种频率的光若
84、氢原子从n4能级向n2能级跃迁时发出的光恰好能使某种金属产生光电效应，则这群氢原子发出的光中共有_种频率的光能使该金属产生光电子效应，所产生的光电子的最大初动能为_eV.图6图7(2)如图7所示，质量为m的小球A静止在光滑的水平面上，质量为3m的小球B以速度v与小球A发生正碰，碰撞有可能是弹性的，也有可能是非弹性的，试计算碰撞后小球B的速度大小范围【解析】(1)n4能级的氢原子，根据原子的跃迁理论，共可以产生6种不同频率的光当氢原子从n4能级向n2能级跃迁时释放出的能量为E0.85 eV(3.4 eV)2.55 eV，由分析可知，6种不同频率的光子中能量大于2.55 eV的有3种由题意可知，该
85、金属的逸出功为2.55 eV，而辐射出的光子的能量的最大值为12.75 eV，所以产生的光电子的最大初动能为EkhW10.2 eV.(2)当A、B两小球发生完全非弹性碰撞时，设碰后B球的速度大小为v1，由动量守恒定律得3mv(3mm)v1解得：v1v当A、B两小球发生完全弹性碰撞时，设碰后A球的速度为v2，B球的速度为v2，由动量守恒定律和机械能守恒定律可得3mvmv23mv23mv2mv3mv以上两式联立可解得：v2v，v2v(舍)所以碰撞后B球的速度大小范围为vvBv【答案】(1)6410.2(2)vvBv12(15分)(1)双衰变是原子核同时发射两个电子和两个中微子(中微子的质量数和电荷
86、数均为零)的一种衰变方式已知静止的Se发生双衰变时会转变成一个新核X，则新核X的中子数为_；若衰变过程中释放的核能为E，真空中的光速为c，则衰变过程中的质量亏损为_(2) 如图8所示，质量为m的小球悬挂在长为L的细线下端，将它拉至细线与竖直方向夹角为60的位置后自由释放，当小球摆至最低点时，恰与放置在粗糙水平面上静止的、质量为2 m的木块相碰，碰后小球速度反向且为碰前的.求小球与木块在碰撞过程中产生的热量Q1和木块与地面摩擦产生的热量Q2的比值图8【解析】(1)由题意可知Se发生双衰变生成新核X，则新核X的中子数为823646(个)，由质能方程Emc2可得衰变过程中的质量亏损m.(2)小球从如图所示的位置落到最低点的过程中机械能守恒，设小球在最低点时的速度大小为v0，则由机械能过恒定律可得：mgL(1cos )mv小球在最低点与水平面上静止的木块发生碰撞，设碰后木块的速度大小为v，小球的速度大小为v，则由动量守恒定律可得：mv02mvmv又因为vv0所以vv0由能量守恒可知在碰撞过程中产生的热量Q1mvmv22mv2整理可得：Q1mgL木块由于摩擦会减速滑行直至停止，有Q22mv2将vv0代入可得：Q2mgL所以.【答案】(1)46(2)