高考物理二轮复习专题五 动量 近代物理(PPT版)共53张

m/s
4.[2019江苏单科,12(3)]在“焊接”视网膜的眼科手术中,所用激光的波长λ=
6.4×10-7 m,每个激光脉冲的能量E=1.5×10-2 J。求每个脉冲中的光子数目。
(已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,光速c=3×108 m/s。计算结果保留一位有效
数字)
答案 5×1016
(2)比结合能:原子核的结合能与核子数之比,也叫平均结合能。比结合能越 大,表示原子核、核子结合得越牢固,原子核越稳定。 3.质量亏损 (1)爱因斯坦质能方程:E=mc2。 (2)质量亏损:原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象。
4.裂变与聚变 (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。 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。 裂变的应用:原子弹、原子反应堆。 (2)轻核聚变:两个轻核结合成质量较大的核的反应过程,反应时释放出大量 的核能。要想使氘核和氚核合成氦核,必须达到几百万开尔文以上的高温,因 此聚变反应又叫热核反应。 聚变的应用:氢弹。
原子各定态的能量值叫原子的能级。对于氢原子,其能级公式为En= nE21,对应 的轨道半径公式为rn=n2r1。其中,n为量子数,只能取正整数;E1=-13.6 eV,r1= 0.53×10-10 m。
七、核反应
1.α衰变和β衰变的比较
衰变种类 衰变方程
α衰变
X Y+ He A
Z
A4 Z2
4 2
典例
Ek,其对应的德布罗意波长为
(普朗克常量为h)。
解析 大量氢原子处于n=3能级跃迁到n=1能级最多可辐射出 =3种不
2.半衰期 Rn Po He或 Rn Po+α
63×10-34 J·s,光速c=3×108 m/s。
(2)轻核聚变:两个轻核结合成质量较大的核的反应过程,反应时释放出大量
的它收核是到能 根 的。据人黑体(1体热)辐辐半射射规转衰律换设成期计温出度来显:放的示。,能射将接性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。半衰期由原子
1.[2018江苏单科,12C(1)]已知A和B两种放射性元素的半衰期分别为T和2T,则
相同质量的A和B经过2T后,剩有的A和B质量之比为 B 。
A.1∶4 B.1∶2 C.2∶1 D.4∶1
解析
根据半衰期公式m=m0
1 2
t
τ,经过2T,A剩有的质量为mA=m0
1 2
2=
m0 4
,
B剩有的质量为mB=m0
四、动量守恒定律 1.动量守恒定律的适用条件 (1)系统不受外力或所受外力的合力为零——理想守恒。 (2)系统所受外力远小于内力,如碰撞、爆炸,外力可以忽略不计——近似守恒。 (3)系统某一方向不受外力或所受外力的合力为零,或外力远小于内力,则该 方向动量守恒——分方向守恒。
2.几种常见的表述及表达式 (1)p=p',即系统相互作用前的总动量p等于相互作用后的总动量p'。 (2)Δp=p'-p=0,即系统总动量的增量为0。 (3)Δp1=-Δp2,即两个物体组成的系统中,一部分动量的增量与另一部分动量的 增量大小相等、方向相反。
八、核能 1.核力的特点 (1)核力是强相互作用(强力)的一种表现,在它的作用范围内,核力比库仑力大 得多。 (2)核力是短程力,作用范围在1.5×10-15 m之内。 (3)每个核子只跟相邻的核子发生核力作用,这也称为核力的饱和性。 2.结合能 (1)结合能:克服核力束缚,使原子核分解为单个核子时需要的能量,或若干个 核子在核力作用下结合成原子核时放出的能量。
U Th+ He 238
234
92
90
4 2
衰变实质 衰变规律
211H+ n 210 42 He 电荷数守恒,质量数守恒
β衰变
X Y+ e A
Z
A Z1
0 1
Th Pa+ e 234
90
234 91
0 1
n H e 1
1
0
1
0 1
解析 由动量守恒得mv-Mv'=0
B剩有的质量为mB=m0 = ,故mA∶mB=1∶2,选项B正确。
根据牛顿第三定律可知鸡蛋对地面的平均作用力的大小为F'=F=50.
答T1案2:动(量1)守核1 恒kg定·内m律/s应部(2)5的0. 因素决定,跟原子所处的物理、化学状态无关。
用、核反应、光电效
(2)半衰期公式:N =N ,m =m 。式中N 、m 表示衰变前放射性元 应
(1)写出衰变方程式
;
1 t/τ
t
0.02
根据牛顿第三定律可知鸡蛋对地面的平均作用力的大小为F'=F=50.5 N
二、动量守恒定律及应用 应用动量守恒定律解题的基本步骤
典例2 (2020江苏南京六校联合体联考)质量为4 kg的物体B静止在光滑水
平面上,一质量为1 kg的物体A以2.0 m/s的水平速度和B发生正碰,碰撞后A
以0.2 m/s的速度反弹,则碰撞后物体B的速度大小为
;此过程中系
统损失的机械能等于
。
答案 0.55 m/s 1.375 J 解析 以物体A的初速度方向为正方向,设物体A质量为m1,物体B质量为m2,A 初速度为v1,碰撞后v'1。该过程动量守恒,因此有 m1v1+0=m1v1'+m2v2 代入数据解得v2=0.55 m/s 根据动能定理可得
答案 (1)1 kg·m/s (2)50.5 N 解析 (1)鸡蛋下落到地面时动量的大小为 p=mv=50×10-3×20 kg·m/s=1 kg·m/s (2)设竖直向上为正方向,根据动量定理可知
(F-mg)Δt=0-(-mv) 解得地面对鸡蛋的平均作用力的大小
F= mv +mg= 1 N+0.05×10 N=50.5 N
光电效应 和康普顿 效应
①当光同物质发生作用时,这种作用是“一份一份”进行的,表现出粒子的性质; ②少量或个别光子显示出光的粒子性。 说明:光子不同于宏观概念的粒子
波动性 ①大量光子易显示出波动性,而少量光子易显示出粒子性;
和粒子 性的对 立与统一
②波长长(频率低)的光波动性强,而波长短(频率高)的光粒子性强; ③光子说并未否定波动性,光子能量E=hν= hc中,ν和λ就是与波有关的物理量; ④波和粒子在宏观世界是不能统一的,而在微观世界却是统一的
1 2
1
=m0
2
,故mA∶mB=1∶2,选项B正确。
2.[2020江苏单科,12(1)]“测温枪”(学名“红外线辐射测温仪”)具有响应 快、非接触和操作方便等优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的,能将接 收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高,则人体热辐射强度I及 其极大值对应的波长λ的变化情况是 ( B ) A.I增大,λ增大 B.I增大,λ减小 C.I减小,λ增大 D.I减小,λ减小 解析 黑体辐射规律为:温度升高,辐射强度I增大,I的极大值向波长短的 方向偏移,故B选项正确。
五、波粒二象性 1.光电效应 (1)任何一种金属都有一个截止频率,若入射光频率低于这个截止频率,则金 属不能发生光电效应。 (2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关,随入射光频率的增大而增大。 (3)光电效应的发生几乎是瞬时的。 (4)大于截止频率的光照射金属时,光电流大小与入射光强度成正比。
2.光子说:在空间传播的光是不连续的。光子的能量为E=hν,h为普朗克常量, h=6.63×10-34 J·s。每个光子的能量只取决于光的频率。 3.光电效应方程:(1)最大初动能与入射光子频率的关系:Ek=hν-W0。 (2)若入射光子的能量恰等于金属的逸出功W0,则光电子的最大初动能为零,
5.物质波(德布罗意波):任何一个运动着的物体都有一种波与它对应,该波的
波长
h
p。
六、原子的结构 玻尔的原子模型 (1)玻尔假说的内容 ①轨道量子化:原子的不同能量状态跟电子在不同的圆轨道绕核运动相对 应。原子的定态是不连续的,因此电子的轨道也是不连续的。
②能量状态量子化:原子只能处于一系列不连续的能量状态中,在这些能量状 态中原子是稳定的,电子虽然绕核运动,但并不向外辐射能量。 ③跃迁假说:原子从一种定态跃迁到另一种定态时,它辐射或吸收一定频率的 光子,光子的能量由这两个定态的能量差决定,即hν=Em-En。 (2)氢原子的能级结构及能级公式
入射光的频率就是金属的截止频率。此时有hνc=W0,即νc=
W0 h
,可求出截止频率。
4.光的波粒二象性
光的特性 实验基础
表现
光的波 动性
干涉和衍射
①光是概率波,即光子在空间各点出现的概率可用波动规律来描述; ②足够数量的光子在传播时,表现出波的性质。 说明:光的波动性不同于宏观概念的波
光的粒 子性
解析
每个光子的能量为ε=
hc λ
则每个脉冲中的光子数目n= E
ε
联立解得n=5×1016
2018
2019
2020
动量及近代物理 T12:动量守恒定律应 用、核反应、光电效 应
T12:动量守恒定律、核 T12:黑体辐射、能级跃 反应方程、光子能量 迁、动量守恒定律的
应用
考向解读
1.注重基础。如选择题以利用波粒二象性、衰变方程、结合能等为题,考 查了学生的理解能力。 2.强调综合。如光电效应计算、动量守恒定律与原子核衰变综合、能级 跃迁与光电效应综合、力电等问题综合,考查学生的分析综合能力。
答案 1.6×103 kg 解析 设发动机在1 s时间内喷射的气体质量为m,由动量定理可得
F·Δt=Δm·v
解得Δm= F
t
4.8 106
=
1
kg=1.6×103
kg。
v
3 000
变式1 (2020江苏盐城第三次模拟)如图所示是一则安全警示广告,描述了高 空坠物对人伤害的严重性。小王同学用下面的实例来检验广告词的科学性: 用一个鸡蛋从8楼的窗户自由下落到地面。经测量鸡蛋质量约50 g,下落到地 面的瞬时速度约为20 m/s,与地面接触时间约为0.02 s。不计空气阻力,重力加 速度g=10 m/s2。求鸡蛋: (1)下落到地面时动量的大小; (2)对地面平均作用力的大小。
(2)核力是短程力,作用范围在1.
和质量,t表示衰变时间,τ表示半衰期。 典例3 (2020北京,2,3分)氢原子能级示意如图。
黑体辐射规律:辐射强度与温度有关,与波长有关。
3.核反应类型 核反应有4种类型,即衰变、人工核转变、聚变及裂变。4种核反应类型对比 如下:
续表
注意:4种核反应都遵循质量数守恒和电荷数守恒的规律。
氢原子处于高能级,r较大,动能较小。
余原
余
解析 以物体A的初速度方向为正方向,设物体A质量为m1,物体B质量为m2,A
2 初速度为v1,碰撞后v'1。
1 t/τ 原 2
原
原
遇向到前危 逃险窜时。素,它在的极短原时间子内把数吸入和的水质向后全量部喷,N出,余以2、m/sm的速余度表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数
一、动量定理及应用 1.应用动量定理的主要流程:
2.对过程较复杂的运动,可分段用动量定理,也可对整个过程用动量定理。
典例1 (2020江苏南京、盐城第二次模拟)2019年12月27日晚,“实践二十
号”卫星被成功送入预定轨道。运载这一卫星的长征五号运载火箭在海南
文昌航天发射场进行多次调试,在某次实验中该发动机向后喷射的气体速度 约为3 000 m/s,产生的推力约为4.8×106 N,则它在1 s时间内喷射的气体质量 约为多少千克?
3.[2020江苏单科,12(3)]一只质量为1.4 kg的乌贼吸入0.1 kg的水,静止在水 中。遇到危险时,它在极短时间内把吸入的水向后全部喷出,以2 m/s的速度 向前逃窜。求该乌贼喷出的水的速度大小v。 答案 28 m/s
解析 由动量守恒得mv-Mv'=0
解得v=
Mv m
'
,代入数据得v=28
(已知普朗克常量为h,光速为c)
T反1应2:方动程量、守光恒子定能律量、注核 意:γ射线是伴随α衰变或β衰变产生的,不改变原子核的核电荷数和质
典例6 (2020江苏泰州5月模拟)按照玻尔理论,氢原子处于高能级时,电子绕
量数,其实质是产生的某些新核由于具有过多的能量而辐射出的光子。 核运动的动能
(选填“较大”或“较小”),若电子质量为m,=mv。动量是矢量,方向与速度方向相同。 二、冲量 1.表达式:I=Ft。单位:N·s。 2.标矢性:冲量是矢量,它的方向由力的方向决定。 三、动量定理 1.表达式:p'-p=F合t或mv'-mv=F合t(矢量式,注意正方向的选取) 2.意义:合外力的冲量是引起物体动量变化的原因。