【创新方案】2013届高考二轮物理复习课件(全国用)：专题十五 选修3-5

E1 能级公式 En＝ ，轨道半径公式 rn＝n2r1,其中，n 称为量子数， n2
只能取正整数 E1＝－13.6 eV，r1＝0.53×10－10 m。 2原子电离时所吸收的光子的能量大于或等于原子所处能级的能 量绝对值，即 ΔE≥E∞－En。
2．氢原子的基态能量为－13.6 eV，则氢原子第三能级的能量 为________ eV；要使一个处于基态的氢原子释放出一个电 子而变成氢离子，该氢原子需要吸收的光子能量至少是
C．对于同种金属，Ek与照射光的时间成正比
D．对于同种金属，Ek与照射光的频率成线性关系 E．对于不同种金属，若照射光频率不变，Ek与金属的逸出 功成线性关系
解析：选 ADE
c Ek＝hv－W＝hλ －W，同种金属最大初动能
逸出功相同，最大初动能与照射光强度无关，与照射光的波 长有关但不是反比例函数关系，最大初动能与入射光的频率 成线性关系，不同种金属，保持入射光频率不变，最大初动 能Ek与逸出功成线性关系。
图15－5
(2)钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出， 这就是光电子。光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的
大小________(选填“增大”、“减小”或“不变”)，原因是______
_____________________________________________________ ___________________。 (3)已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为－3.4 eV和－1.51 eV，金属钠的截止频率为5.53×1014 Hz，普朗克
(1)动量是矢量，既有大小，也有方向 (2)系统机械能守恒时，动量不一定守恒 (3)当入射光的频率小于金属的极限频率时，光照强度即使 很大，也不能发生光电效应 (4)原子由低能级向高能级跃迁时，吸收的光子能量必须恰 好等于能级差
(5)核反应时，质量数守恒，但质量不守恒
[例1]
(2012· 全国新课标)如图15－2所示，
答案：40 10
4．(2012· 全国新课标)氘核和氚核可发生热核聚变而释放巨大的 能量，该反应方程为： 2 H＋ 3 H→ 4 He＋x，式中x是某种粒 1 1 2 子。已知： 2 H、 3 H、 4 He和粒子x的质量分别为2.014 1 u、 1 1 2 3.016 1 u、4.002 6 u和1.008 7 u；1 u＝931.5 MeV/c2，c是真 空中的光速。由上述反应方程和数据可知，粒子x是 ________，该反应释放出的能量为________ MeV(结果保留3 位有效数字)。
(3)见解析
1光电效应的规律： ①任何一种金属，都有一种极限频率，只有当入射光的频 率大于或等于极限频率时才会发生光电效应；
1 ②光电子的最大初动能Ekm ＝ mvm 2 跟入射光的强度无 2
关，只随入射光的频率的增大而增大； ③从光开始照射到释放出光电子，整个过程所需时间小于 10－9 s；
2.动量守恒在多体多过程问题中的运用 对于多个物体、多个过程共存的问题，往往会有共同的特 征：
(1)最终会出现一个稳定的状态。例如：系统最终速度为零
或做匀速直线运动。 (2)在由多过程存在的情境中，每个小过程，均满足动量守 恒。因此解决此类问题的关键是选取合适的研究对象和作用过 程，应用动量守恒定律并结合其他的物理规律进行求解。例如：
3．(2012· 上海高考)A、B两物体在光滑水平地面上沿一直线相 向而行，A质量为5 kg，速度大小为10 m/s，B质量为2 kg， 速度大小为5 m/s，它们的总动量大小为________ kg· m/s；
两者相碰后，A沿原方向运动，速度大小为4 m/s，则B的
速度大小为________ m/s。 解析：设物体A运动的方向为正方向，则碰前的总动量大 小为5×10－2×5＝40 kg· m/s，碰撞前后动量守恒，则有 40＝5×4＋2v，故碰后B的速度大小为v＝10 m/s。
________ eV。
E1 解析：氢原子第三能级的能量E3＝ 2 ＝－1.51 eV，要使处 3 于基态的氢原子电离，需吸收的光子能量至少为13.6 eV。
答案：－1.51
13.6
[例3]
(1)研究光电效应的电路如图15－4
所示。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， 正确的是________。 图15－4
多个物体的连续碰撞，两人抛接物体的问题等。
1．两质量分别为M1和M2的劈A和B，高度相同，放在光滑水平 面上，A和B的倾斜面都是光滑曲面，曲面下端与水平面相 切，如图15－3所示，一质量为m的物块位于劈A的倾斜面上，
距水平面的高度为h。物块从静止滑下，然后又滑上劈B。
求物块在B上能够达到的最大高度。
常量h＝6.63×10－34 J· s。请通过计算判断，氢原子从第二激
发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板，能否由爱因斯坦光电效应方程 Ek＝hν －W 和动能定
h W 理－eUc＝0－Ek。 可得 Uc＝ e ν e ， － 遏止电压 Uc 与入射光的频率 有关，与光强无关。由发生光电效应规律可知，光电流与光的强 度有关，光越强，光电流越强。所以选项 C 正确。 (2)钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，由于 光电子在从金属表面逸出过程中，要受到金属表面层中力的阻碍 作用(或需要克服逸出功)。 所以在光电子从金属表面逸出的过程中， 其动量的大小减小。
[做考题· 明考向]
1．(2012· 福建高考)如图15－1所示，质量为M的小船在静止水
面上以速率v0向右匀速行驶，一质量为m的救生员站在船
尾，相对小船静止。若救生员以相对水面速率v水平向左跃 入水中，则救生员跃出后小船的速率为________。(填选项 前的字母)
图15－1
m A．v0＋Mv m C．v0＋M(v0＋v)
① ②
设物块在劈B上达到的最大高度为h′，此时物块和B的共同速度
③
[例2] 氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为 ν1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为ν2，已知普朗克 常量为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则 A．吸收光子的能量为hν1＋hν2 B．辐射光子的能量为hν1＋hν2 C．吸收光子的能量为hν2－hν1 ( )
④产生光电效应时，单位时间内逸出金属表面的电子数与光
的强度有关，光的强度越大，单位时间内逸出的电子数越多。 (2)解决光电效应规律及光电效应方程的应用这类问题时应注 意的几个方面： ①决定光电子初动能大小的是入射光的频率，决定光电流大 小的是光强的大小。 ②由光电效应发射出的光电子由一极到达另一极，是电路中
②－①式得，辐射光子的能量为Ek－Em＝hν2－hν1，
故A、B、C错误，D正确。 [答案] D
1氢原子的能级跃迁： ①原子从一种定态设能量为 E 初跃迁到另一种定态设能量为 E 终 时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量 差决定，即辐射时 hν 初－E 终，吸收时 hν 终－E 初 ＝E ＝E ②氢原子的能级：
D．辐射光子的能量为hν2－hν1
[思路点拨]
(1)首先根据辐射或吸收光子的能量判断k、m、n能级的 高低；(2)再根据跃迁的能级差计算光子的能量。 [解析] 由能级m跃迁到能级n时，有 hν1＝Em－En①
由能级n跃迁到能级k时，有hν2＝Ek－En②
由于红光的频率ν1小于紫光的频率ν2，则Ek>Em，所以氢 原子从能级k跃迁到能级m时，向外辐射出光子。
[忆知识· 查不足]
1．必须精通的几种方法
(1)动量守恒的判断方法 (2)应用动量守恒定律的一般步骤 (3)原子由高能级向低能级跃迁时，放射出的光子种类的计 算方法 (4)氢原子光谱的分析方法 (5)天然放射现象中，衰变次数的计算及衰变后剩余质量的
计算方法
(6)核能的计算方法
2．必须明确的易错易混点
3 解析：根据2H＋1 H→4H＋x并结合质量数守恒和电荷数守恒知 1 2 1 x为0n；
由质能方程ΔE＝Δmc2得
4 3 4 ΔE＝(m 2 H＋m 3 H－m 2 H－m 1 n)c2＝(m 2 H＋m 1 H－m 2 H－m 1 1 1 0 1 0
936MeV n) ＝17.6MeV 1u
答案：1n(中子) 17.6 0
由以上高考试题可以看出，本专题的高频考点主要集中在 动量守恒定律的应用、光电效应现象、核反应方程及核能的计
算等方面，难度中等偏下。题型有选择、填空、计算等。另外，
与本专题有关的波尔理论、原子核的衰变、爱因斯坦质能方程 的应用等知识点也是高考常考的考点。复习时，要注意相关概 念、规律的理解记忆，并注意动量守恒与能量问题相结合，或 与电场、磁场相结合，或与微观粒子相结合。
小球a、b用等长细线悬挂于同一固定点O。让 球a静止下垂，将球b向右拉起，使细线水平。
从静止释放球b，两球碰后粘在一起向左摆动， 图15－2 此后细线与竖直方向之间的最大偏角为60°。忽略空气阻力，求：
(1)两球a、b的质量之比；
(2)两球在碰撞过程中损失的机械能与球b在碰前的最大动能之 比。
[思路点拨]
⑦ ⑧
1.动量守恒定律解决问题的灵活运用 (1)分析题意，明确研究对象。确定所研究的系统是由哪些物 体组成的。 (2)要对各阶段所选系统内的物体进行受力分析，区分系统内 力和外力，在受力分析的基础上根据动量守恒定律条件，判断能 否应用动量守恒。 (3)明确所研究的相互作用过程，确定过程的始、末状态，即 系统内各个物体的初动量和末动量的量值或表达式。 注意：在研究地面上物体间相互作用的过程时，各物体运动 的速度均应取地面为参考系。 (4)规定正方向，确定初、末状态动量的正、负号。根据动量 守恒定律列方程求解。
(2)两球在碰撞过程中的机械能损失为 Q＝m2gL－(m1＋m2)gL(1－cos θ) ⑥