2015届高考物理复习资料-近代物理初步(2)
2015年高考物理二轮专题辅导与训练课件：8 碰撞与动量守恒 近代物理初步
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15∶16。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。
【审题流程】
第一步：审题干→提取信息
解得 v1 17 v 0，v 2 31 v 0
48 24 31 答案： 17 v0 v0 48 24
【解题悟道】
应用动量守恒定律解题的步骤
(1)选取研究系统和研究过程。
(2)分析系统的受力情况，判断系统动量是否守恒。
①系统不受外力或所受合外力的矢量和为零时，系统动量守恒；
动，经过一段时间，A、B再次达到共同速度一起向右运动，
且恰好不再与C碰撞。求A与C发生碰撞后瞬间A的速度大小。
【破题关键】解答本题时应注意以下三点：
系统不受地面摩擦力作用，在相 (1)“光滑水平轨道”表明：_____________________________
互作用过程中，系统动量守恒 。 ___________________________
可辐射出的光谱线条数N= C2 。 n
(3)光电效应。 ①光电效应规律。②光电效应方程：hν =Ek+W0。 (4)核反应、核能的计算。 ①两个守恒：质量数守恒、电荷数守恒。 ②质能方程：E=mc2。
思想方法
(1)物理思想：理想化模型思想、守恒思想、类比思想。
(2)物理方法：临界法、整体与隔离法。
热点考向一
动量守恒定律
【典题1·师生探究】(2013·山东高考) 如图所示，光滑水平轨道上放置长木板A
(上表面粗糙)和滑块C，滑块B置于A的左端，三者质量分别为
高考物理近代物理知识点之相对论简介技巧及练习题附解析(2)
高考物理近代物理知识点之相对论简介技巧及练习题附解析(2)一、选择题1．根据所学的物理知识，判断下列说法中正确的是（）A．伽利略通过“理想实验”得出“力是维持物体运动的原因”B．法拉第发现了由磁场产生电流的条件和规律——电磁感应定律C．爱因斯坦质能方程中：高速运动的粒子质量比其静止时的质量（静质量）更小D．汤姆生利用阴极射线管发现了电子，并提出了原子的核式结构模型2．下列说法正确的是（）A．以牛顿运动定律为基础的经典力学因其局限性而没有存在的价值B．物理学的发展，使人们认识到经典力学有它的适用范围C．相对论和量子力学的出现，是对经典力学的全盘否定D．经典力学对处理高速运动的宏观物体具有相当高的实用价值3．如图所示,地面上A、B两处的中点处有一点光源S，甲观察者站在光源旁,乙观察者乘坐速度为v（接近光速）的光火箭沿AB方向飞行.两观察者身边各有一只事先在地面校准了的相同的时钟.下列对相关现象的描述中，正确的是（）A．甲测得的AB间的距离大于乙测得的AB间的距离B．甲认为飞船中的钟变慢了，乙认为甲身边的钟变快了C．甲测得光速为c，乙测得的光速为c-vD．当光源S发生一次闪光后，甲认为A、B两处同时接收到闪光，乙则认为A先接收到闪光4．以下说法中正确的是（）A．红外线的波长比可见光的波长长,银行利用红外线灯鉴别钞票的真伪B．麦克斯韦提出了电磁场理论,并用实验证实了电磁波的存在C．多普勒效应说明波源的频率发生改变D．狭义相对论认为:在惯性系中,不论光源与观察者做怎样的相对运动,光速都是一样的5．关于科学家在物理学上做出的贡献，下列说法正确的是A．奥斯特发现了申磁感应现象B．爱因斯坦发现了行星运动规律C．牛顿提出了万有引力定律D．开普勒提出了狭义相对论6．下列说法正确的是________．A．机械波和电磁波都能在真空中传播B．光的干涉和衍射说明光是横波C．铁路、民航等安检口使用红外线对行李内物品进行检测D．狭义相对论指出，物理规律对所有惯性参考系都一样7．关于爱因斯坦质能方程，下列说法中正确的是（）A．中是物体以光速运动的动能B．是物体的核能C．是物体各种形式能的总和D．是在核反应中，亏损的质量和能量的对应关系8．已知电子的静止能量为0.511MeV，若电子的动能为0.25MeV，则它所增加的质量 与静止质量0m的比值近似为（）mA．0.1B．0.2C．0.5D．0.99．如图所示，一辆由超强力电池供电的摩托车和一辆普通有轨电车，都被加速到接近光速；在我们的静止参考系中进行测量，哪辆车的质量将增大（）A．摩托车B．有轨电车C．两者都增加D．都不增加10．一高速列车通过洞口为圆形的隧道，列车上的司机对隧道的观察结果为（）A．洞口为椭圆形，隧道长度变短B．洞口为圆形、隧道长度不变C．洞口为椭圆形、隧道长度不变D．洞口为圆形，隧道长度变短11．下列关于经典力学和相对论的说法，正确的是()A．经典力学和相对论是各自独立的学说，互不相容B．相对论是在否定了经典力学的基础上建立起来的C．相对论和经典力学是两种不同的学说，二者没有联系D．经典力学包含于相对论之中，经典力学是相对论的特例12．在地面附近有一高速飞行的宇宙飞行器，地面上的人和宇宙飞行器中的宇航员观察到的现象，正确的是A．地面上的人观察到宇宙飞行器变短了B．地面上的人观察到宇宙飞行器变长了C．宇航员观察到宇宙飞行器内的时钟变慢了D．宇航员观察到宇宙飞行器内的时钟变快了13．有两只对准的标准钟，一只留在地面上，另一只放在高速飞行的飞船上，则下列说法正确的是()A．飞船上的人看到自己的钟比地面上的钟走得慢B．地面上的人看到自己的钟比飞船上的钟走得慢C．地面上的人看到自己的钟比飞船上的钟走得快D．因为是两只对准的标准钟，所以两钟走时快慢相同14．下列说法中正确的是________。
高考理综试题及答案 2015年高考全国2卷理综物理部分试题及答案
高考理综试题及答案2015年高考全国2卷理综物理部分试题及答案导读：就爱阅读网友为您分享以下“2015年高考全国2卷理综物理部分试题及答案”的资讯，希望对您有所帮助，感谢您对的支持!2015年高考全国卷2理综试题（物理部分）一、选择题(本题共8小题，每小题6分。
在每小题给出的四个选项中，第14～17题只有一项符合题目要求，第18～21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)14.如图，两平行的带电属板水平放置，若在两板中间a点从静止释放一带电微粒，微粒恰好保持静止状态，现将两板绕过a点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45°，再由a点从静止释放同样的微粒，该微粒将( )A.保持静止状态B.向左上方做匀加速运动C.向正下方做匀加速运动 C.向左下方做匀加速运动15.如图，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于ab边向上，当金属框绕ab边以ω逆时针转动时，a、b、c三点的电势分别为Ua、Ub、Uc 已知bc边的长度为l，下列判断正确的是( )A.Ua>Uc，金属框中无电流B.Ub>Uc，金属框中电流方向沿abca.C.Ubc=?121Bl?，金属框中无电流D.Ubc=Bl2?，金属框中电流方向沿acba 2216.由于卫星的发射场不在赤道上，同步卫星发射后需要从转移轨道经过调整再进入地球同步轨道。
当卫星在转移轨道上飞经赤道上空时，发动机点火，给卫星一附加速度，使卫星沿同步轨道运行，已知同步卫星的环绕速度约为3.1×103m/s，某次发射卫星飞经赤道上空时的速度为 1.55×103m/s，此时卫星的高度与同步轨道的高度相同，转移轨道和同步轨道的夹角为30°，如图所示，发动机给卫星的附加速度的方向和大小约为( )A.西偏北方向，1.9×103m/sB.东偏南方向，1.9×103m/sC.西偏北方向，2.7×103m/sD.东偏南方向，2.7×103m/s17.汽车在平直公路上行驶，。
高考物理二轮复习专题13近代物理初步讲含解析2
近代物理初步的危害和防护纵观近几年高考试题，预测2019年物理高考试题还会考：1.本章全部为I级要求，考查以选择题型为主，以考查对本章知识的记忆和了解，并且每年必考．2.考查面较广，所以对各部分内容都要重视，要做全面系统的了解．对光电效应、氢原子的光谱、玻尔理论、原子核的组成、核反应方程、质能方程等都要有所重视．3.联系生活、联系高科技是近几年高考命题的趋向.考向01 光电效应波粒二象性1.讲高考（1）考纲要求知道什么是光电效应，理解光电效应的实验规律；会利用光电效应方程计算逸出功、极限频率、最大初动能等物理量；知道光的波粒二象性，知道物质波的概念．（2）命题规律光电效应现象、实验规律和光电效应方程，光的波粒二象性和德布罗意波是理解的难点，也是考查的热点，一般以选择题形式出现，光电效应方程可能会以填空题或计算题形式出现。
【考点定位】光电效应【名师点睛】本题主要考查光电效应。
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，光的强弱只影响单位时间内发出光电子的数目；本题涉及的光电效应知识较多，很多结论都是识记的，注意把握现象的实质，明确其间的联系与区别；平时积累物理知识。
2．讲基础（1）光电效应①光电效应规律(a)每种金属都有一个极限频率．(b)光子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大．(c)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的．(d)光电流的强度与入射光的强度成正比．(2) 爱因斯坦光电效应方程①光电效应方程：E k＝hν－W0.②遏止电压：使光电流减小到零的反向电压Uc.③截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)．不同的金属对应着不同的极限频率．④逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功．(2)光的波粒二象性①光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性．②光电效应说明光具有粒子性．③光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性．(3)物质波任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长ph =λ 3．讲典例案例1．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甲所示．已知普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s.(1)图甲中电极A 为光电管的________(选填“阴极”或“阳极”)；(2)实验中测得铷的遏止电压U c 与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc ＝____Hz ，逸出功W 0＝________J ；(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014Hz ，则产生的光电子的最大初动能E k ＝________J. 【答案】 阳极 5.15×1014[(5.12～5.18)×1014] 3.41×10－19[(3.39～3.43)×10－19] 1.23×10－19[(1.21～1.25)×10－19]【解析】(1)电子从金属板上射出后被电场加速，由此可知A 板为正极即为阳极； (2)由和得：,因此当遏制电压为零时,hv c =W 0， 根据图象可知,铷的截止频率νC =5.15×1014Hz，逸出功；③光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时，往往表现为粒子性 ④由光子的能量E =h ν，光子的动量λhp =表达式也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ。
高中物理《近代物理初步》知识梳理
质子 中子
发现者 实质 电荷 符号
发现者 电荷 符号
英国物理学家卢瑟福
氢原子核
正电,带电荷量为元电荷
p或
1 1
H
卢瑟福的学生查德威克
电中性,不带电
n或1 n 0
备注
核子
两个 等式
质子与中子的统称
(1)电荷数(Z)=质子数=元素的 原子序数=核外电子数 (2)质量数(A)=核子数=质子数+ 中子数
三、原子核的衰变、半衰期 1.原子核的衰变 1)α衰变和β衰变的比较
说明
光的波动性 光的干涉、 衍射和偏振
(1)光是一种概率波,即光子在空间 (1)光的波动性是光子本身的一种
各点出现的可能性大小(概率)可 属性,不是光子之间相互作用产生
用波动规律来描述
的
(2)大量光子往往表现出波动性 (2)光的波动性不同于宏观概念的
波
光的粒子性 光电效应、 康普顿效应
(1)当光同物质发生作用时,这种作 (1)“粒子”的含义是“不连续”
用是“一份一份”进行的,表现出 、“一份一份”的
粒子的性质
(2)光子不同于宏观概念的粒子
(2)少量光子往往表现出粒子性
二、物质波 与实物粒子相联系的波叫物质波;实物粒子的能量E和动量p跟它所对应 的波的频率ν和波长λ之间遵循的关系为:E=hν,p= h 。
λ
考点三 原子结构
一、原子的核式结构模型 1.电子的发现:汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子。 2.α粒子散射实验 1)实验装置
从低能级向高能级的跃迁过程 称为激发,始末能级差的绝对值 等于所吸收的能量,ΔE=E终-E初
注意:①大量原子从高能级向低能级跃迁时,释放出光子种类数为C2n 。② 从高能级向低能级跃迁时,电子动能增加,电势能减小,总能量减小;从低
2015届江苏高考必考部分基础整理
2015届江苏高考物理必考部分基础知识整理一、物理学史1、古希腊学者亚里斯多德最早研究运动问题，他认为物体下落的快慢由他们的重量来决定，即重的物体下落得快。
16世纪末，意大利物理学家伽利略论证重物体不会比轻物体下落得快。
他首先运用逻辑推理：研究把大石头和小石头捆在一起时，下落的快慢。
再用实验方法：他让铜球沿阻力很小的斜面滚下，用来“冲淡”重力；增大斜面倾角，重复实验，并外推斜面倾角为900时，即为自由落体运动。
伽利略的研究方法包含以下几点：对现象的一般观察——提出假设——运用逻辑（数学）推理得出推论——通过实验对推论进行检验——对假说进行修正和推广。
2、胡克：英国物理学家；发现了胡克定律（F弹=kx）。
3、关于力与运动：亚里士多德根据经验得出结论：必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止在一个地方。
伽利略理想斜面实验：实验1，小球沿某一斜面从静止滚下，滚上第二个斜面，斜面越光滑，小球越接近出发点的高度，推论1，如果没有摩擦，小球上升到原来的高度；实验2，减小第二个斜面的高度，小球要滚得远些，推论2，若将第二个斜面放平，球将永远滚动下去，不再需要什么力去推动。
即推断出物体如不受外力作用将维持匀速直线运动的结论。
后由牛顿归纳成牛顿第一定律（惯性定律），并指出惯性只与质量有关。
4、牛顿：英国科学家，提出了三条运动定律，奠定了以牛顿三定律为基础的经典力学。
5、托勒密：地心说；哥白尼：日心说；第谷：天才的观测家；17世纪德国天文学家开普勒——提出开普勒三定律：轨道、面积、周期定律，奠定了万有引力定律的基础。
6、牛顿总结和发展了前人的发现，得出万有引力定律；英国物理学家卡文迪许，巧妙的利用扭秤装置测出了万有引力常量。
8、经典力学的局限性：经典力学只适用于低速运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，不适用于微观世界。
10、法国物理学家库仑——利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律——库仑定律。
高三物理【近代物理初步】复习整合
2.(2020·北京卷)氢原子能级示意如图．现有大量氢原子处于 n＝3 能 级上，下列说法正确的是( )
A．这些原子跃迁过程中最多可辐射出 2 种频率的光子 B．从 n＝3 能级跃迁到 n＝1 能级比跃迁到 n＝2 能级辐射的光子频 率低 C．从 n＝3 能级跃迁到 n＝4 能级需吸收 0.66 eV 的能量 D．n＝3 能级的氢原子电离至少需要吸收 13.6 eV 的能量
视角 3：光电效应的图象问题 3．(多选)用如图甲所示的装置研究光电效应现象．闭合开关 S，用频率为 ν 的光照射 光电管时发生了光电效应．图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能 Ek 与入 射光频率 ν 的关系图象，图线与横轴的交点坐标为(a,0)，与纵轴的交点坐标为(0，－b)， 下列说法正确的是( )
解析：C 这些原子跃迁过程中最多可辐射出 C23＝3 种频率的光子，A 项错误；从 n ＝3 能级跃迁到 n＝1 能级比跃迁到 n＝2 能级辐射光子的能量大，辐射光子的频率高，B 项错误；从 n＝3 能级跃迁到 n＝4 能级需吸收的能量为 E＝－0.85 eV－(－1.51 eV)＝0.66 eV，C 正确；从 n＝3 能级电离至少需要吸收 1.51 eV 的能量，D 项错误．
C．2×1015 Hz
D．8×1015 Hz
解析：B
根据爱因斯坦光电效应方程
Ek
＝
hν
－
W0
＝
h
c λ
－
hν0
，
代
入
数
据
解
得
ν0≈8×1014 Hz，B 正确．
2．(2020·浙江卷)下列说法正确的是( ) A．质子的德布罗意波长与其动能成正比 B．天然放射的三种射线，穿透能力最强的是 α 射线 C．光电效应实验中的截止频率与入射光的频率有关 D．电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性
2015高考物理2009-2013高考真题考点汇编：选修3-5 动量 近代物理初步(8个考点,含解析)
选修3－5 动量 近代物理初步考点一 动量1．(2012·江苏，4分)A 、B 两种光子的能量之比为2∶1，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为E A 、E B 。
求A 、B 两种光子的动量之比和该金属的逸出功。
解析：光子能量ε＝hν，动量p ＝h λ，且ν＝c λ得p ＝εc，则p A ∶p B ＝2∶1。
A 照射时，光电子的最大初动能E A ＝εA －W 0，同理，E B ＝εB －W 0解得W 0＝E A －2E B 。
答案：2∶1 E A －2E B考点二 动量守恒定律2．(2012·福建理综，6分)如图，质量为M 的小船在静止水面上以速率v 0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)A ．v 0＋m Mv B ．v 0－m M v C ．v 0＋m M ( v 0＋v ) D ．v 0＋m M( v 0－v ) 解析：根据动能量守恒定律，选向右方向为正方向，则有(M ＋m )v 0＝Mv ′－mv ，解得v ′＝v 0＋m M(v 0＋v )，故选项C 正确。
答案：C考点三 碰撞3．(2013·新课标全国Ⅰ，9分)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因数均为μ，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：本题考查动能定理和动量守恒定律的综合运用，意在考查考生对动能定理和动量守恒定律的掌握情况。
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v 1和v 2。
在碰撞过程中，由能量和动量守恒定律，得12mv 2＝12mv 21＋12(2m )v 22 ① mv ＝mv 1＋(2m )v 2 ②式中，以碰撞前木块A 的速度方向为正。
高考物理复习专题近代物理部分
第2课时光电效应波粒二象性基础知识题组1．[黑体辐射和能量子的理解]下列说法正确的是() A．一般物体辐射电磁波的情况与温度无关，只与材料的种类及表面情况有关B．黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波，不反射C．带电微粒辐射和吸收的能量，只能是某一最小能量值的整数倍D．普朗克最先提出了能量子的概念2．[光电效应规律的理解]关于光电效应的规律，下列说法中正确的是() A．只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能产生B．光电子的最大初动能跟入射光强度成正比C．发生光电效应的反应时间一般都大于10－7 sD．发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数目与入射光强度成正比3．[光的波粒二象性的理解]下列说法正确的是() A．光电效应反映了光的粒子性B．大量光子产生的效果往往显示出粒子性，个别光子产生的效果往往显示出波动性C．光的干涉、衍射、偏振现象证明了光具有波动性D．只有运动着的小物体才有一种波和它相对应，大的物体运动是没有波和它对应的考点梳理一、黑体辐射与能量子1．黑体与黑体辐射(1)黑体：是指能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体．(2)黑体辐射的实验规律①一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关．②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关．a．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都．b．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．2．能量子(1)定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个值的整数倍．即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的．这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子．(2)能量子的大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量．h＝6.63×10－34 J·s.二、光电效应1．光电效应现象光电效应：在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做2．光电效应规律(1)每种金属都有一个．(2)光子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的增大而增大．(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是的．(4)光电流的强度与入射光的成正比．3．爱因斯坦光电效应方程(1)光子说：空间传播的光的能量是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子．光子的能量为ε＝hν，其中h是普朗克常量，其值为6.63×10－34 J·s.(2)光电效应方程：其中hν为入射光的能量，E k为光电子的最大初动能，W0是金属的逸出功．4．遏止电压与截止频率(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压U c.(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)．不同的金属对应着不同的极限频率．(3)逸出功：电子从金属中逸出所需做功的，叫做该金属的逸出功．三、光的波粒二象性与物质波1．光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有．(2)光电效应说明光具有(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的．2．物质波(1)概率波光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波．(2)物质波任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长λ＝hp，p为运动物体的动量，h为普朗克常量.考点突破考点一对光电效应规律的理解例11905年是爱因斯坦的“奇迹”之年，这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文，其中关于光量子的理论成功的解释了光电效应现象．关于光电效应，下列说法正确的是()A．当入射光的频率低于极限频率时，不能发生光电效应B．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比C．光电子的最大初动能与入射光的强度成正比D．某单色光照射一金属时不发生光电效应，改用波长较短的光照射该金属可能发生光电效应解析根据光电效应现象的实验规律，只有入射光频率大于极限频率才能发生光电效应，故A、D正确．根据光电效应方程，最大初动能与入射光频率为线性关系，但非正比关系，B错误；根据光电效应现象的实验规律，光电子的最大初动能与入射光强度无关，C错误．答案AD 突破训练1入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，则()A．从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B．逸出的光电子的最大初动能将减小C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减小D．有可能不发生光电效应解析光电效应瞬时(10－9 s)发生，与光强无关，A错；能否发生光电效应，只取决于入射光的频率是否大于极限频率，与光强无关，D错；对于某种特定金属，光电子的最大初动能只与入射光频率有关，入射光频率越大，最大初动能越大，B错；光电子数目多少与入射光强度有关(可理解为一个光子能打出一个电子)，光强减弱，逸出的电子数目减少，C对．答案 C考点二 对光电效应方程的应用和E k －ν图象的考查 1． 爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－W 0hν：光电子的能量W 0：逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功． E k ：光电子的最大初动能．2． 由E k －ν图象(如图1)可以得到的信息(1)极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc .(2)逸出功：图线与E k 轴交点的纵坐标的值E ＝W 0.(3)普朗克常量：图线的斜率k ＝h .图1例2 如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标为4.27，与纵轴交点坐标为0.5)．由图可知 ( )A ．该金属的截止频率为4.27×1014Hz B ．该金属的截止频率为5.5×1014 Hz C ．该图线的斜率表示普朗克常量 D ．该金属的逸出功为0.5 eV解析 图线在横轴上的截距为截止频率，A 正确，B 错误；由光电效应方程E k ＝hν－W 0可知图线的斜率为普朗克常量，C 正确；金属的逸出功为W 0＝hνc ＝6.63×10－34×4.27×10141.6×10－19eV ＝1.77 eV ，D 错误．答案 AC突破训练2 已知锌的逸出功为3.34 eV ，用某单色紫外线照射锌板时，逸出光电子的最大速度为106 m/s ，求该紫外线的波长λ(电子质量m e ＝9.11×10－31 kg ，普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s,1 eV＝1.60×10－19 J)．答案 2.01×10－7m解析 根据爱因斯坦光电效应方程hc λ＝W 0＋12m e v 2所以λ＝2.01×10－7m.考点三 对光的波粒二象性、物质波的考查光既有波动性，又有粒子性，两者不是孤立的，而是有机的统一体，其表现规律为： (1)个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性．(2)频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，越不容易看到光的干涉和衍射现象，贯穿本领越强．(3)光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时，往往表现为粒子性． 例3 关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是 ( )A ．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性B ．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道C ．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的D ．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性 解析 光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律，大量光子运动的规律表现出光的波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子性．光的波长越长，波动性越明显，光的频率越高，粒子性越明显．而宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，不是不具有波粒二象性．答案 D突破训练3 关于光的本性，下列说法正确的是 ( )A ．光既具有波动性，又具有粒子性，这是互相矛盾和对立的B ．光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点C ．大量光子才具有波动性，个别光子只具有粒子性D ．由于光既具有波动性，又具有粒子性，无法只用其中一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性 答案 D解析 光既具有波动性，又具有粒子性，但不同于宏观的机械波和机械粒子，波动性和粒子性是光在不同的情况下的不同表现，是同一客体的两个不同的侧面、不同属性，只能认为光具有波粒二象性，选项D 正确. 例4 (2010·江苏单科·12C(1))研究光电效应的电路如图3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U AK 的关系图象中，正确的是________．解析 由于光的频率相同，所以对应的反向截止电压相同，选项A 、B 错误；发生光电效应时，在同样的加速电压下，光强度越大，逸出的光电子数目越多，形成的光电流越大，所以选项C 正确，D 错误． 答案 C方法提炼：1.常见电路(如图所示) 2．两条线索(1)通过频率分析：光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大． (2)通过光的强度分析：入射光强度大→光子数目多→产生的光电子多→光电流大 高考题组 1．(2012·四川理综·18)a 、b 两种单色光组成的光束从介质进入空气时，其折射光束如图5所示．用a 、b 两束光 ( )A ．先后照射双缝干涉实验装置，在缝后屏上都能出现干涉条纹，由此确定光是横波B ．先后照射某金属，a 光照射时恰能逸出光电子，则b 光照射时也能逸出光电子C ．从同一介质以相同方向射向空气，其界面为平面，若b 光不能进入空气，则a 光也不能进入空气D ．从同一介质以相同方向射向空气，其界面为平面，a 光的反射角比b 光的反射角大 2． (2011·江苏单科·12C(1))下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是 ( )3． (2010·天津理综·8)用同一光电管研究a 、b 两种单色光产生的光电效应，得到光电流I 与光电管两极间所加电压U 的关系如图所示．则这两种光( )A ．照射该光电管时a 光使其逸出的光电子最大初动能大B ．从同种玻璃射入空气发生全反射时，a 光的临界角大C ．通过同一装置发生双缝干涉，a 光的相邻条纹间距大D ．通过同一玻璃三棱镜时，a 光的偏折程度大 4． (2010·浙江理综·16)在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图所示．则可判断出( ) A ．甲光的频率大于乙光的频率 B ．乙光的波长大于丙光的波长C ．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D ．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能 模拟题组5． 用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，而减弱光的强度，则( )A ．逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变B ．逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能减小C ．逸出的光电子数不变，光电子的最大初动能减小D ．光的强度减弱到某一数值，就没有光电子逸出了6． 如图所示，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( ) A ．增大a 光的强度，验电器的指针偏角一定减小 B ．a 光照射金属板时验电器的金属小球带负电 C ．a 光在真空中的波长小于b 光在真空中的波长D ．若a 光是氢原子从n ＝4的能级向n ＝1的能级跃迁时产生的，则b光可能是氢原子从n ＝5的能级向n ＝2的能级跃迁时产生的练出高分题组1 对光的波粒二象性的考查 1． 下列说法正确的是 ( )A ．有的光是波，有的光是粒子B ．光子与电子是同样的一种粒子C ．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著D ．γ射线具有显著的粒子性，而不具有波动性2． 物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱光的强度．使光子只能一个一个地通过狭缝．实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只能出现一些不规则的点；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的干涉条纹．对这个实验结果下列认识正确的是 ( )A ．曝光时间不长时，光的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点B ．单个光子的运动没有确定的规律C ．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方D ．只有大量光子的行为才表现出波动性 ►题组2 对光电效应理解的考查3． 利用光子说对光电效应的解释，下列说法正确的是 ( )A ．金属表面的一个电子只能吸收一个光子B ．电子吸收光子后一定能从金属表面逸出，成为光电子C ．金属表面的一个电子吸收若干个光子，积累了足够的能量才能从金属表面逸出D ．无论光子能量大小如何，电子吸收光子并积累了能量后，总能逸出成为光电子4． 入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，下列说法中正确的是 ( ) A ．有可能不发生光电效应B ．从光照射到金属表面上至发射出光电子之间的时间间隔将明显增加C ．逸出的光电子的最大初动能将减小D ．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少 5． 光电效应的实验结论是：对于某种金属 ( )A ．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B ．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应C ．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小D ．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大 6． 对光电效应的理解正确的是 ( )A ．金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属B ．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应C ．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大D ．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应，入射光的最低频率也不同题组3 对光电效应方程应用的考查7. 如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能E k 与入射光频率ν的关系图象．由图象可知 ( ) A ．该金属的逸出功等于E B ．该金属的逸出功等于hνc C ．入射光的频率为2νc 时，产生的光电子的最大初动能为ED ．入射光的频率为νc 2时，产生的光电子的最大初动能为E28． 下表给出了一些金属材料的逸出功.现用波长为(普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3.0×108 m/s) ()A．2种B．3种C．4种D．5种9．如图所示是光电管的原理图，已知当有波长为λ0的光照到阴极K上时，电路中有光电流，则()A．若换用波长为λ1(λ1>λ0)的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流B．若换用波长为λ2(λ2<λ0)的光照射阴极K时，电路中一定有光电流C．增加电路中电源电压，电路中光电流一定增大D．若将电源极性反接，电路中一定没有光电流产生10．2009年诺贝尔物理学奖得主威拉德·博伊尔和乔治·史密斯主要成就是发明了电荷耦合器件(CCD)图象传感器．他们的发明利用了爱因斯坦的光电效应原理．如图3所示电路可研究光电效应规律．图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳极．理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压．现接通电源，用光子能量为10．5 eV的光照射阴极K，电流计中有示数；若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为 6.0 V；现保持滑片P位置不变，光电管阴极材料的逸出功为________，若增大入射光的强度，电流计的读数________(选填“为零”或“不为零”)．11．紫光在真空中的波长为4.5×10－7 m，问：(1)紫光光子的能量是多少？(2)用它照射极限频率为ν0＝4.62×1014 Hz的金属钾能否产生光电效应？若能产生，则光电子的最大初动能为多少？(h＝6.63×10－34 J·s)12．如图所示，当开关S断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零．合上开关，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零．(1)求此时光电子的最大初动能的大小；图4(2)求该阴极材料的逸出功．第3课时原子与原子核基础知识题组1．[原子核式结构模型的理解]下列说法正确的是()A．汤姆孙首先发现了电子，并测定了电子电荷量，且提出了“枣糕”式原子模型B．卢瑟福做α粒子散射实验时发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，只有少数α粒子发生大角度偏转C．α粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上D．卢瑟福提出了原子“核式结构”模型，并解释了α粒子发生大角度偏转的原因2．[光谱与光谱分析]对于原子光谱，下列说法正确的是()A．原子光谱是不连续的B．由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的原子光谱是相同的C．各种原子的原子结构不同，所以各种原子的原子光谱也不相同D．分析物质发光的光谱，可以鉴别物质中含哪些元素3．[玻尔原子结构模型的理解]根据玻尔理论，下列说法正确的是()A．电子绕核运动有加速度，就要向外辐射电磁波B．处于定态的原子，其电子绕核运动，但它并不向外辐射能量C．原子内电子的可能轨道是不连续的D．原子能级跃迁时，辐射或吸收光子的能量取决于两个轨道的能量差4．[原子核衰变的理解]下列说法正确的是()A．原子核在衰变时能够放出α射线或β射线B.23290Th经过一系列α和β衰变，成为20882Pb，铅核比钍核少12个中子C．原子核的半衰期与物质的质量有关，质量大，半衰期长D．对物质加热或加压可以缩短原子核的半衰期考点梳理一、原子的核式结构1. α粒子散射实验的结果绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子的偏转超过了90°，有的甚至被撞了回来，如图所示．2．卢瑟福的原子核式结构模型在原子的中心有一个很小的核，叫，原子的所有正电荷和几乎都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核旋转．3．原子核的尺度：原子核直径的数量级为m，原子直径的数量级约为m.二、玻尔理论1．定态：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．2．跃迁：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＝E m－E n.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s)3．轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的．4．氢原子的能级、能级公式(1)氢原子的能级图(如图所示)(2)氢原子的能级和轨道半径①氢原子的能级公式：E n＝1n2E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6 eV.②氢原子的半径公式：r n＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10 m.三、天然放射现象、原子核的组成1．天然放射现象(1)天然放射现象元素自发地放出射线的现象，首先由发现．天然放射现象的发现，说明还具有复杂的结构．(2)放射性和放射性元素物质发射某种看不见的射线的性质叫．具有放射性的元素叫．2．原子核(1)原子核的组成①原子核由中子和质子组成，质子和中子统称为．②原子核的核电荷数＝质子数，原子核的质量数＝③X元素原子核的符号为A Z X，其中A表示，Z表示．(2)同位素：具有相同、不同的原子，因为在元素周期表中的相同，同位素具有相同的性质．3．1．原子核的衰变(1)原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变．(2)分类α衰变：A Z X→A－4Z－2Y＋42Heβ衰变：A Z X→A Z＋1Y＋0－1e2．半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．半衰期由核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理或化学状态无关．5．[核能的计算方法]已知22688Ra，22286Rn，42He的原子质量分别是226.025 4 u，222.017 5 u，4.002 6 u．求出22688Ra在α衰变22688Ra→22286Rn＋42He中放出的能量(以电子伏特为单位)．答案 4.937 0×106 eV解析衰变后的质量亏损为Δm＝(226.025 4－222.017 5－4.002 6) u＝0.005 3 u．因为1 u相当于931.5 MeV，因此释放的能量为ΔE＝0.005 3×931.5 MeV≈4.937 0 MeV＝4.937 0×106 eV.6．[核能的计算方法]铀核裂变的许多可能的核反应中的一个是23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310n.试计算一个铀235原子核裂变后释放的能量．(23592U，14156Ba，9236Kr，10n的质量分别为235.043 9 u，140.913 9 u,91.897 3 u,1.008 7 u．)答案200.6 MeV解析裂变反应的质量亏损为Δm＝(235.043 9＋1.008 7－140.913 9－91.897 3－3×1.008 7) u＝0.215 3 u.一个铀235原子核裂变后释放的能量为ΔE＝Δmc2＝0.215 3×931.5 MeV＝200.6 MeV.方法提炼1．核能：核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能．2．质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E＝mc2，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm，这就是质量亏损．由质量亏损可求出释放的核能ΔE＝Δmc2.考点突破考点一氢原子能级及能级跃迁对原子跃迁条件的理解(1)原子从低能级向高能级跃迁，吸收一定能量的光子．只有当一个光子的能量满足hν＝E末－E初时，才能被某一个原子吸收，使原子从低能级E初向高能级E末跃迁，而当光子能量hν大于或小于E末－E初时都不能被原子吸收．(2)原子从高能级向低能级跃迁，以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差．特别提醒 原子的总能量E n ＝E k n ＋E p n ，由ke 2r 2n ＝m v 2r n 得E k n ＝12ke 2r n，因此，E k n 随r的增大而减小，又E n 随n 的增大而增大，故E p n 随n 的增大而增大，电势能的变化也可以从电场力做功的角度进行判断，当r 减小时，电场力做正功，电势能减小，反之，电势能增大．例1 如图3所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于n ＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光，下列说法正确的是( ) A ．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光 B ．由n ＝2能级跃迁到n ＝1能级产生的光频率最小C ．由n ＝4能级跃迁到n ＝1能级产生的光最容易表现出衍射现象D ．用n ＝2能级跃迁到n ＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV 的金属铂能发生光电效应解析 这些氢原子向低能级跃迁时可辐射出C 24＝4×32＝6种光子，选项A 错误；由n ＝4能级跃迁到n ＝3能级产生的光子能量最小，所以频率最小，选项B 错误；由n ＝4能级跃迁到n ＝1能级产生的光子能量最大，频率最大，波长最小，最不容易表现出衍射现象，选项C 错误；从n ＝2能级跃迁到n ＝1能级辐射出的光子能量为10.20 eV>6.34 eV ，所以能使金属铂发生光电效应，选项D 正确． 答案 D 方法提炼1.一个原子和一群原子的区别：一个氢原子只有一个电子，在某个时刻电子只能在某一个可能的轨道上，当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道上时，可能情况有多种C 2n＝n n －12，但产生的跃迁只有一种．而如果是大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会出现所有的可能情况．2．入射光子和入射电子的区别：若是在光子的激发下引起原子跃迁，则要求光子的能量必须等于原子的某两个能级差；若是在电子的碰撞下引起的跃迁，则要求电子的能量必须大于或等于原子的某两个能级差．两种情况有所区别．突破训练1 某光电管的阴极为金属钾制成的，它的逸出功为2.21 eV ，如图4是氢原子的能级图，一群处于n ＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射的光照射到该光电管的阴极上，这束光中能使金属钾发生光电效应的光谱线条数是 ( ) A ．2条 B ．4条 C ．5条 D ．6条 答案 B考点二 原子核和原子核的衰变 图41． 衰变规律及实质 (1)(2)γα衰变或β衰变的过程中，产生的新核由于具有过多的能量(核处于激发态)而辐射出光子． 2． 原子核的人工转变用高能粒子轰击靶核，产生另一种新核的反应过程． 典型核反应：(1)卢瑟福发现质子的核反应方程为：14 7N ＋42He→17 8O ＋11H. (2)查德威克发现中子的核反应方程为： 94Be ＋42He→12 6C ＋10n.(3)居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程为： 2713Al ＋42He→3015P ＋10n. 3015P→3014Si ＋0＋1e.3． 确定衰变次数的方法(1)设放射性元素A Z X 经过n 次α衰变和m 次β衰变后，变成稳定的新元素A ′Z ′Y ，则表示该核反应的方程为A Z X→A ′Z ′Y ＋n 42He ＋m 0－1e根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程 A ＝A ′＋4n ，Z ＝Z ′＋2n －m(2)确定衰变次数，因为β衰变对质量数无影响，先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数． 4． 半衰期(1)公式：N 余＝N 原(12)t /τ，m 余＝m 原(12)t /τ式中N 原、m 原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N 余、m 余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，t 表示衰变时间，τ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． 例2 (2011·海南·19(1))2011年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站严重的核泄漏事故．在泄漏的污染物中含有131I 和137Cs 两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射．在下列四个式子中，有两个能分别反映131I 和137Cs 的衰变过程，它们分别是________和________(填入正确选项前的字母).131I 和137Cs 原子核中的中子数分别是________和________． A ．X 1―→13756Ba ＋10nB ．X 2―→131 54Xe ＋0－1eC ．X 3―→137 56Ba ＋0－1eD ．X 4―→13154Xe ＋11p解析 根据核反应方程的质量数、电荷数守恒知，131I 的衰变为选项B,137Cs 的衰变为选项C,131I 的中子数为131－53＝78,137Cs 的中子数为137－55＝82. 答案 B C 78 82例3 (1)关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的有 ( ) A ．是原子核质量减少一半所需的时间 B ．是原子核有半数发生衰变所需的时间C ．把放射性元素放在密封的容器中，可以减小放射性元素的半衰期D ．可以用来测定地质年代、生物年代等(2)某考古队发现一古生物骸骨．考古专家根据骸骨中14 6C 的含量推断出了该生物死亡的年代．已知。
高考物理-历年高考真题分类汇编2015O单元 近代物理初步
O 单元 近代物理初步O1 量子论初步 光的粒子性24．E1，J2，O1[2015·北京卷] 真空中放置的平行金属板可以用作光电转换装置，如图1-10所示．光照前两板都不带电．以光照射A 板，则板中的电子可能吸收光的能量而逸出．假设所有逸出的电子都垂直于A 板向B 板运动，忽略电子之间的相互作用．保持光照条件不变．a 和b 为接线柱．已知单位时间内从A 板逸出的电子数为N ，电子逸出时的最大动能为E km ，元电荷为e .(1)求A 板和B 板之间的最大电势差U m ，以及将a 、b 短接时回路中的电流I 短．(2)图示装置可看作直流电源，求其电动势E 和内阻r .(3)在a 和b 之间连接一个外电阻时，该电阻两端 的电压为U ，外电阻上消耗的电功率设为P ；单位时间内到达B 板的电子，在从A 板运动到B 板的过程中损失的动能之和设为ΔE k .请推导证明P ＝ΔE k .(注意：解题过程中需要用到、但题目中没有给出的物理量，要在解题中做必要的说明)图1-1024．(1)E km e Ne (2)E km e E km Ne 2(3)略 [解析] (1)由动能定理，有E km ＝eU m ，可得U m ＝E km e短路时所有逸出电子都到达B 板，故短路电流I 短＝Ne .(2)电源的电动势等于断路时的路端电压，即上面求出的U m ，所以E ＝U m ＝E km e电源内阻r ＝E I 短＝E km Ne 2.(3)外电阻两端的电压为U ，则电源两端的电压也是U .由动能定理，一个电子经电源内部电场后损失的动能ΔE k e ＝eU设单位时间内有N ′个电子到达B 板，则损失的动能之和ΔE k ＝N ′eU根据电流的定义，此时电源内部的电流I ＝N ′e此时流过外电阻的电流也是I ＝N ′e ，外电阻上消耗的电功率P ＝IU ＝N ′eU所以P ＝ΔE k .17．[2015·海南卷] O1O3模块3－5试题(1)氢原子基态的能量为E 1＝－13.6 eV .大量氢原子处于某一激发态，由这些氢原子可能发出的所有的光子中，频率最大的光子能量为－0.96E 1，频率最小的光子的能量为________eV(保留两位有效数字)，这些光子可具有________种不同的频率．(2)运动的原子核A Z X 放出α粒子后变成静止的原子核Y.己知X 、Y 和α粒子的质量分别是M 、m 1和m 2，真空中的光速为c ，α粒子的速度远小于光速．求反应后与反应前的总动能之差以及α粒子的动能．[答案] (1)0.31 eV 10 (2)(M －m 1－m 2)C 2M （M －m 1－m 2）C 2M －m 2[解析] (1)量子数为n 的能级的能量E n ＝E 1n 2频率最大的光子是从最高能级直接跃迁到基态，则E n －E 1＝－0.96E 1，联立得n ＝5，频率最小的光子是从能级n ＝5跃迁到n ＝4放出的，则E 5－E 4＝E 152－E 142＝0.306 eV ≈0.31 eV ；大量氢原子从最高能级n ＝5向低能级跃迁，可以放出C 25＝10种光子．(2)设运动的原子核A Z Χ的速度为V 1，放出的α 粒子速度为V 2，由质量亏损可得12m 2V 22－12MV 21＝(M －m 1－m 2)C 2 ①由动量守恒定律得MV 1＝m 2V 2②联立①②式得Εk ＝12m 2V 22＝M （M －m 1－m 2）C 2M －m 212．[2015·江苏卷] C. [选修3—5](1)O1波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有________．A ．光电效应现象揭示了光的粒子性B ．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C ．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D ．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等(1)AB[解析] (1)黑体辐射的实验规律只能用光的粒子性解释，普朗克用能量子理论分析，结果与事实完全相符，故选项C 错误；由于E k ＝12m v 2，p ＝m v ，因此p ＝2mE k ，质子和电子动能相等，但质量不等，故动量p 也不等，再根据德布罗意波的波长λ＝h p可知，德布罗意波的波长λ也不同，故选项D 错误．35．[2015·全国卷Ⅱ] [物理选修3－5](1)O1实物粒子和光都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是________．A ．电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样B ．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C ．人们利用中子衍射来研究晶体的结构D ．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构E ．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关[答案] ACD35．[物理—选修3－5][2015·全国卷Ⅰ] (1)O1在某次光电效应实验中，得到的遏止电压U c 与入射光的频率ν的关系如图1-13所示．若该直线的斜率和截距分别为k 和b ，电子电荷量的绝对值为e ，则普朗克常量可表示为__________________，所用材料的逸出功可表示为________________．图1-1335．(1)ek －eb[解析] 在光电效应现象中，入射光子能量为hν，这些能量的一部分用于克服逸出功W 0，多余的能量转化为电子的最大初动能，由动能定理得eU c ＝h ν－W 0，整理得U c ＝h e ν－W 0e.图线斜率k ＝h e，所以普朗克常量h ＝ek ；截距为b ，即eb ＝－W 0，所以逸出功W 0＝－eb . 14．[2015·浙江卷] 【自选3－5】O1O2(1)以下说法正确的是( )A ．所有原子核中的质子数和中子数都相等B ．在核反应中，质量数守恒、电荷数守恒C ．氢原子从高能级向低能级跃迁时能辐射出γ射线D ．只要光照射金属电极的时间足够长，就能发生光电效应[解析] B 原子核中的质子数和中子数是不一定相同的，例如一种元素可能有多种同位素，即质子数相同，但中子数不同，选项A 错误．在核反应中，虽然有质量亏损，但质量数、电荷数仍然守恒，B 正确．γ射线是原子核反应中伴随着α或β射线产生的，选项C 错误．光电效应能否发生只与照射光的频率有关，与照射时间无关，D 错误．O2 原子核14．O2[2015·北京卷] 下列核反应方程中，属于α衰变的是( )A. 14 7N ＋42He →17 8O ＋11HB. 238 92U →234 90Th ＋42HeC. 21H ＋31H →42He ＋10nD. 234 90Th →234 91Pa ＋ 0－1e14．B [解析] 当原子核放出一个α粒子就说它发生了一次α衰变，新核的质量数比原来核的质量数减少了4，而电荷数减少了2，新核在元素周期表中的位置前移两位，所以选项B 正确．选项A 是发现质子的人工核转变方程，所以不正确．选项C 是聚变方程，所以不正确．选项D 是β衰变方程，所以不正确．30．[2015·福建卷] O2〔物理一选修3－5](1)下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是________．(填选项前的字母)A ．γ射线是高速运动的电子流B ．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大C ．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变D. 210 83Bi 的半衰期是5天，100克210 83Bi 经过10天后还剩下50克[答案] B[解析] γ射线是光子流，A 错；太阳辐射能量主要来源于核聚变，C 错；100 g 210 83Bi 经10天后剩下的质量为100×⎝⎛⎭⎫122g ＝25 g ，D 错．18．[2015·广东卷] O2科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：X ＋Y →42He ＋31H ＋4.9 MeV 和21H ＋31H →42He ＋X ＋17.6 MeV ，下列表述正确的有( )A ．X 是中子B ．Y 的质子数是3，中子数是6C ．两个核反应都没有质量亏损D ．氘和氚的核反应是核聚变反应[解析] AD 首先由第二个核反应方程，根据核反应中的质量数守恒和电荷数守恒知，X 的电荷数为0，质量数为1，故X 为中子(10n)，A 正确；再分析第一个核反应方程知，Y 的电荷数为3，质量数为6，中子数为3，即63Li 核，B 错误；氘核和氚核的反应生成了一个较重的核，反应为核聚变反应，D 正确；由于两个反应都释放能量，故均有质量亏损，C 错误．12．[2015·江苏卷] C. [选修3—5](2)O2核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，235 92U 是核电站常用的核燃料.235 92U 受一个中子轰击后裂变成144 56Ba 和8936Kr 两部分，并产生________个中子．要使链式反应发生，裂变物质的体积要________(选填“大于”或“小于”)它的临界体积．(3)O2取质子的质量m p ＝1.672 6×10－27 kg ，中子的质量m n ＝1.674 9×10－27 kg ，α粒子的质量m α＝6.646 7×10－27 kg ，光速c ＝3.0×108 m/s.请计算α粒子的结合能．(计算结果保留两位有效数字)(2)3 大于 (3)4.3×10－12 J[解析] (2)该核反应方程为235 92U ＋10n →144 56Ba ＋8936Kr ＋310n ；只有当铀块足够大时，裂变产生的中子才有足够的概率打中某个铀核，使链式反应不断进行下去．(3)组成α粒子的核子与α粒子的质量差Δm ＝(2m p ＋2m n )－m α结合能ΔE ＝Δmc 2代入数据得ΔE ＝4.3×10－12 J.39．[2015·山东卷] O2【物理—物理3－5】(1)14C 发生放射性衰变成为14N ，半衰期约5700年．已知植物存活期间，其体内14C 与12C 的比例不变；生命活动结束后，14C 的比例持续减少．现通过测量得知，某古木样品中14C 的比例正好是现代植物所制样品的二分之一．下列说法正确的是________．(双选，填正确答案标号)a ．该古木的年代距今约5700年b. 12C 、13C 、14C 具有相同的中子数c. 14C 衰变为14N 的过程中放出β射线d ．增加样品测量环境的压强将加速14C 的衰变[解析] ac 由半衰期公式N ＝N 0⎝⎛⎭⎫12t T 得t ＝5700年.12C 、13C 、14C 质量数不同，说明中子数不同.14C 衰变成14N 过程放出电子，所以属于β衰变．半衰期与环境压强无关．a 、c 正确．1．O2，O3[2015·天津卷] 物理学重视逻辑，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上．下列说法正确的是( )A ．天然放射现象说明原子核内部是有结构的B ．电子的发现使人们认识到原子具有核式结构C ．α粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的D ．密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的1．A [解析] 天然放射现象是原子核由于放出某种粒子而转变成新核的现象，说明原子核内部是有结构的，A 正确，α粒子的散射实验发现了原子的核式结构，B 、C 错误，密立根油滴实验表明电荷所带的电荷量是某一最小电荷量的整数倍，D 错误．14．[2015·浙江卷] 【自选3－5】O1O2(1)以下说法正确的是( )A ．所有原子核中的质子数和中子数都相等B ．在核反应中，质量数守恒、电荷数守恒C ．氢原子从高能级向低能级跃迁时能辐射出γ射线D ．只要光照射金属电极的时间足够长，就能发生光电效应[解析] B 原子核中的质子数和中子数是不一定相同的，例如一种元素可能有多种同位素，即质子数相同，但中子数不同，选项A 错误．在核反应中，虽然有质量亏损，但质量数、电荷数仍然守恒，B 正确．γ射线是原子核反应中伴随着α或β射线产生的，选项C 错误．光电效应能否发生只与照射光的频率有关，与照射时间无关，D 错误．O3 近代物理初步综合17．[2015·海南卷] O1O3模块3－5试题(1)氢原子基态的能量为E 1＝－13.6 eV .大量氢原子处于某一激发态，由这些氢原子可能发出的所有的光子中，频率最大的光子能量为－0.96E 1，频率最小的光子的能量为________eV(保留两位有效数字)，这些光子可具有________种不同的频率．(2)运动的原子核A Z X 放出α粒子后变成静止的原子核Y.己知X 、Y 和α粒子的质量分别是M 、m 1和m 2，真空中的光速为c ，α粒子的速度远小于光速．求反应后与反应前的总动能之差以及α粒子的动能．[答案] (1)0.31 eV 10 (2)(M －m 1－m 2)C 2M （M －m 1－m 2）C 2M －m 2[解析] (1)量子数为n 的能级的能量E n ＝E 1n 2频率最大的光子是从最高能级直接跃迁到基态，则E n －E 1＝－0.96E 1，联立得n ＝5，频率最小的光子是从能级n ＝5跃迁到n ＝4放出的，则E 5－E 4＝E 152－E 142＝0.306 eV ≈0.31 eV ；大量氢原子从最高能级n ＝5向低能级跃迁，可以放出C 25＝10种光子．(2)设运动的原子核A Z Χ的速度为V 1，放出的α 粒子速度为V 2，由质量亏损可得12m 2V 22－12MV 21＝(M －m 1－m 2)C 2 ①由动量守恒定律得MV 1＝m 2V 2②联立①②式得Εk ＝12m 2V 22＝M （M －m 1－m 2）C 2M －m 21．O2，O3[2015·天津卷] 物理学重视逻辑，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上．下列说法正确的是( )A ．天然放射现象说明原子核内部是有结构的B ．电子的发现使人们认识到原子具有核式结构C ．α粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的D ．密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的1．A [解析] 天然放射现象是原子核由于放出某种粒子而转变成新核的现象，说明原子核内部是有结构的，A 正确，α粒子的散射实验发现了原子的核式结构，B 、C 错误，密立根油滴实验表明电荷所带的电荷量是某一最小电荷量的整数倍，D 错误．4．[2015·陕西省渭南市高三一模] 关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有( )A. 15 7N ＋11H →12 6C ＋42He 是α衰变，放出氦原子核B. 11H ＋21H →32He ＋γ是核聚变反应方程C. 238 92U →234 90Th ＋42He 是核裂变反应方程D. 42He ＋2713Al →3015P ＋10n 是原子核的人工转变方程E. 234 91Pa →234 92U ＋ 0－1e 是β衰变方程4．BDE [解析] 15 7N ＋11H →12 6C ＋42He 是人工核转变，不是α衰变，故A 错误；轻核聚变是把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应，故B 正确；238 92U →234 90Th ＋42He 是α衰变，故C 错误；42He ＋2713Al →3015P ＋10n 是原子核的人工转变方程，故D 正确；234 91Pa →234 92U ＋ 0－1e 是β衰变，放出电子，故E 正确．5．[2015·云南省部分名校12月统考] 下列说法正确的是________A ．卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型B ．宏观物体的物质波波长非常小，极易观察到它的波动性C ．β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的D ．爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说E ．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应F ．根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能增大，核外电子的运动加速度增大5．ADE [解析] 由α粒子散射实验可知是卢瑟福通过该实验建立了原子核式结构模型，A 正确；宏观物体的物质波波长非常小，很难观察到它的波动性，B 错误；根据β衰变中产生β射线的机理可知C 错误；受普朗克量子论的启发，爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说，D 正确；根据光电效应规律可知入射光的频率高于该金属的极限频率(入射光的波长必须小于该金属的“最大波长”)才能发生光电效应，E 正确；根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能将减小，核外电子的加速度增大，F 错误．6．[2015·陕西省西安铁一中国际合作学校高三上期末] 太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少．太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026 J ，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近( )A ．1036 kgB ．1018 kgC ．1013 kgD ．109 kg6．D [解析] 根据爱因斯坦的质能方程ΔE ＝Δmc 2可得，Δm ＝ΔE c 2＝4×1026（3×108）2 kg ＝4.4×109kg ，选项D 正确．7．(多选)[2015·焦作质检] 下列说法中正确的是( )图K501A ．卢瑟福通过实验发现质子的核反应方程为42He ＋14 7N →17 8O ＋11HB ．放射性元素的半衰期随温度的升高而增加C ．一个动量为p 的电子对应的物质波波长为hp (h 为普朗克常量)D ．从能级图中可知，氢原子从n ＝2能级跃迁到n ＝1能级释放出的光子能量高于从n ＝4能级跃迁到n ＝2能级所释放出的光子能量7．AD [解析] 卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子，A 正确；放射性元素的半衰期是由原子核内部的因素决定的，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，B 错误；由德布罗意波长λ＝h p 可知一个动量为p 的电子对应的物质波波长λ＝h p (h 为普朗克常量)，C 错误；从能级图中可知，氢原子从n ＝2能级跃迁到n ＝1能级释放出的光子能量为10.2 eV ，从n ＝4能级跃迁到n ＝2能级释放出的光子能量为2.55 eV ，D 正确．。
【备战2015】全国2015届高考物理试题汇编(第四期)O近代物理初步(含解析)
O 单元 近代物理初步O2 原子核【题文】〔理综卷·2015届广东省广州市海珠区高三摸底考试〔2014.08〕〕19．关于核反响的类型，如下表述正确的有A ．238234492902U Th+He →是α衰变B ．1441717281N+He O+H →是β衰变C ．23411120H+H He+n →是聚变D ．828203436-1Se Kr+2e →是裂变【知识点】裂变反响和聚变反响；原子核衰变与半衰期、衰变速度．O2【答案解析】 AC 解析：A 、α衰变放出氦原子核．故A 正确．B 、β衰变放出电子．故B 错误．C 、轻核聚变是把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反响称聚变反响，故C 正确；D 、重核裂变是粒子轰击原子核，产生中等核．故D 错误．应当选AC ．【思路点拨】解答此题需要掌握：正确应用质量数和电荷数守恒正确书写核反响方程；明确裂变和聚变反响特点，知道α、β衰变现象，并能正确书写其衰变方程．对于原子物理中核反响方程、裂变、聚变等根本知识要熟练掌握和应用．【题文】〔理综卷·2015届宁夏银川一中高三上学期第一次月考〔2014.08〕〕35.【物理——选修3—5】(15分)(1)〔6分〕关于天然放射性，如下说法正确的答案是________．(填正确答案标号。
选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分。
每选错1个扣3分，最低得分为0分)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 ．α、β和γ三种射线中，γ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α、β和γ三种射线【知识点】天然放射现象．O2【答案解析】 BCD 解析：A 、有些原子核不稳定，可以自发地衰变，但不是所有元素都可能发生衰变，故A 错误；B 、放射性元素的半衰期由原子核决定，与外界的温度无关，故B 正确；C 、放射性元素的放射性与核外电子无关，故放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性，故C 正确；D 、α、β和γ三种射线，γ射线的穿透力最强，电离能力最弱，故D 正确．E 、一个原子核在一次衰变中只能放出α、β和γ三种射线中的一种，故E 错误；应当选：BCD ．【思路点拨】自然界中有些原子核是不稳定的，可以自发地发生衰变，衰变的快慢用半衰期表示，与元素的物理、化学状态无关．此题关键是明确原子核衰变的特征、种类、快慢，熟悉三种射线的特征，根底问题．【题文】〔物理卷·2015届江苏省扬州中学高三8月开学考试〔2014.08〕〕(3)约里奥·居里夫妇因发现人工放射性而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素P 3015衰变成i S 3014的同时放出另一种粒子，这种粒子是．P 3215是P 3015的同位素，被广泛应用于生物示踪技术．1mg P 3215随时间衰变的关系如下列图，请估算4 mg 的P 3215经天的衰变后还剩0.25 mg 。
高考物理一轮复习：第十五章 近代物理初步
(2)光谱的分类
(3)光谱分析 利用原子的 特征谱线 分析和确定物质的组成成分的方法．
3．玻尔理论、能级 (1)玻尔原子模型 ①轨道假设：原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核 做圆周运动，电子绕核运动的可能轨道 是量子化的．
②定态假设：电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的 状态，因而具有不同的能量，即 原子的能量 是量子化的．这些 具有确定能量的稳定状态称为定态，在各个定态中，原子是稳定 的，不向外辐射能量．
第十五章 近代物理初步
复习目标定位
1.氢原子光谱(Ⅰ) 2．氢原子的能级结构、能级公式(Ⅰ) 3．原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期 (Ⅰ) 4．放射性同位素(Ⅰ) 5．核力、核反应方程(Ⅰ) 6．结核能、变反应堆(Ⅰ) 8．放射线的危害和防护(Ⅰ) 9．波粒二象性(Ⅰ) 10．光电效应(Ⅰ) 11．爱因斯坦光电效应方程 (Ⅰ)
(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)入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一 般不超过10－9 s.
(4)当入射光的频率大于极限频率时，光电流强度与入射光 的强度成正比 ．
特别提醒 (1)照射光的频率决定着能否发生光电效应和光电子的最大 初动能． (2)光电子是金属表面受光照射逸出的电子，光电子也是电 子，并非光子．
下的表现为逸出后光电子的最大初动能Ek＝ 12mev2 .
[基础自测] 1．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生光电子
解析：要产生光电效应，入射光的频率必须大于最小频率， 即极限频率，当入射光的频率小于极限频率时，不管光的强度多 大，都不会产生光电效应，与光照时间无关，故选项D正确，选 项A、B错误；对同一种金属，入射光的频率越大，光电子的最 大初动能越大，需要的遏止电压越大，C正确．
高中物理一轮复习教案：15.2 近代物理初步
考点二 近代物理初步基础点知识点1 光电效应、波粒二象性 1．光电效应 (1)定义照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象。
(2)光电子光电效应中发射出来的电子。
(3)光电效应规律①每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能产生光电效应。
低于这个频率的光不能产生光电效应。
②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大。
③光电效应的发生几乎瞬时的，一般不超过10－9s 。
④当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成正比。
2．爱因斯坦光电效应方程(1)光子说：在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫作一个光的能量子，简称光子，光子的能量ε＝hν。
其中h ＝6.63×10－34 J·s 。
(称为普朗克常量)(2)逸出功W 0：使电子脱离某种金属所做功的最小值。
(3)最大初动能：发生光电效应时，金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值。
(4)遏止电压与截止频率①遏止电压：使光电流减小到零的反向电压U c 。
②截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫作该种金属的截止频率(又叫极限频率)。
不同的金属对应着不同的极限频率。
(5)爱因斯坦光电效应方程 ①表达式：E k ＝hν－W 0。
②物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W 0，剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能E k ＝12m e v 2c 。
3．光的波粒二象性与物质波 (1)光的波粒二象性①光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性。
②光电效应说明光具有粒子性。
③光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性。
(2)物质波 ①概率波光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波。
【优化方案】2015届高考物理二轮复习综合讲义：专题十四+碰撞与动量守恒 近代物理初步导学导练,含详解
碰撞与动量守恒近代物理初步热点视角备考对策本讲考查的重点和热点：①动量守恒定律及其应用；②原子的能级跃迁；③原子核的衰变规律；④核反应方程的书写；⑤质量亏损和核能的计算；⑥三种射线的特点及应用；⑦光电效应问题的规律及应用等.由于本讲涉及的知识点多，且与科技相关，题目新颖，但难度不大，因此，备考中应加强对基本概念和规律的理解，抓住动量守恒定律和原子核反应两条主线，注意综合题目的分析思路、强化典题的训练.一、动量守恒定律1．动量守恒的条件(1)系统不受外力或系统所受合外力为零．(2)系统所受的合外力虽不为零，但比系统内力小得多，可以忽略不计，如碰撞问题中的摩擦力，爆炸过程中的重力等．(3)系统某一方向不受外力或所受外力的矢量和为零，或外力远小于内力，则系统在该方向动量守恒．2．三种表达式(1)p＝p′.(2)m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′.(3)Δp1＝－Δp2.3．碰撞的种类及特点种类特点弹性碰撞(1)动量守恒(2)碰撞前后总动能相等非弹性碰撞(1)动量守恒(2)动能有损失完全非弹性碰撞(1)碰后两物体合为一体(2)动量守恒(3)动能损失最大1．光电效应的规律(1)任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于此频率，才能产生光电效应．(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大．(3)入射光照射到金属板上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不大于10－9 s.(4)当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比．2．光电效应方程(1)表达式：hν＝E k＋W0或E k＝hν－W0.(2)hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能．三、能级跃迁1．玻尔理论(1)轨道量子化：核外电子只能在一些分立的轨道上运动r n＝n2r1(n＝1,2,3…)．(2)能量量子化：原子只能处于一系列不连续的能量状态E n ＝E 1n2(n ＝1,2,3…)．(3)吸收或辐射能量量子化原子在两个能级之间跃迁时只能吸收或发射一定频率的光子，该光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hν＝E m －E n . 2．氢原子能级 能级图如图所示3．跃迁分析(1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量． (2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量．①光照(吸收光子)：光子的能量等于能级差hν＝ΔE .②碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可．E 外≥ΔE . ③大于电离能的光子可被吸收将原子电离．(3)一群氢原子处于量子数为n 的激发态时，可能辐射出光谱线条数：N ＝C 2n . 四、原子核的衰变、核能2．α射线、3.(1)核反应方程遵循的规律：电荷数守恒和质量数守恒．(2)质能方程：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E ＝mc 2.(3)核能的计算①根据爱因斯坦的质能方程，释放的核能ΔE ＝Δmc 2.②根据1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV 能量，释放的核能ΔE ＝Δm ×931.5 MeV.Δm 的单位为原子质量单位．热点一 动量守恒定律的应用 命题规律：动量守恒定律是近几年高考中的必考知识点，高考对此知识点的考查主要以计算题的形式出现，题目难度中等，考查的题目有以下几种情况： (1)考查两个物体相互作用或碰撞的动量守恒问题． (2)考查三个物体相互作用的动量守恒问题． (3)考查碰撞过程的动量守恒与机械能问题．1.如图所示，光滑水平面上滑块A 、C 质量均为m ＝1 kg ，B 质量为M ＝3 kg.开始时A 、B 静止，现将C 以初速度v 0＝2 m/s 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v B ＝0.8 m/s ，B 与墙发生碰撞后以原速率弹回．(水平面足够长)(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v 1，与B 碰后的速度为v 2，A 、C 碰撞过程中动量守恒 有m v 0＝2m v 1代入数据得v 1＝1 m/s.(2)AC 与B 碰撞过程动量守恒，有 2m v 1＝2m v 2＋M v B代入数据得：v 2＝－0.2 m/sv B 大于v 2，故能发生第二次碰撞． [答案] (1)1 m/s (2)能2.(2014·贵阳一模)如图所示，用不可伸长的轻质细线将A 、B 两木球(可视为质点)悬挂起来，A 、B 之间的距离l ＝3.2 m ，其中木球A 的质量m A ＝90 g ，木球B 的质量m B ＝100 g ．现用打钉枪将一颗质量为m 0＝10 g 的钉子以竖直向上的初速度v 0＝100 m/s 打入并且停留在木球A 中，木球A 沿细线向上与木球B 正碰后粘在一起竖直向上运动，恰好能够达到悬点O 处．若钉子打入木球和A 、B 两球碰撞的时间都极短，不计空气阻力，g 取10 m/s 2，求：(1)钉子打入木球A 的过程中系统损失的机械能； (2)木球B 到悬点O 的距离．[解析] (1)规定向上为正方向，设钉子打入木球后的瞬间木球A 的速度为v ，由动量守恒定律得：m 0v 0＝(m A ＋m 0)v根据能量守恒定律可知，钉子打入木球的过程中系统损失的机械能ΔE ＝12m 0v 20－12(m A ＋m 0)v 2代入数据联立解得：ΔE ＝45 J.(2)设木球A 与木球B 碰撞前瞬间速度大小为v 1，由运动学知识得：v 21－v 2＝－2gl 解得：v 1＝6 m/s设木球A 与木球B 碰撞后的速度大小为v 2，根据动量守恒定律有： (m A ＋m 0)v 1＝(m A ＋m 0＋m B )v 2设木球B 到悬点O 的距离为h ，由运动学知识得： －v 22＝－2gh代入数据联立解得：h ＝0.45 m. [答案] (1)45 J (2)0.45 m 3.(2014·高考天津卷)如图所示，水平地面上静止放置一辆小车A ，质量m A ＝4 kg ，上表面光滑，小车与地面间的摩擦力极小，可以忽略不计．可视为质点的物块B 置于A 的最右端，B 的质量m B ＝2 kg.现对A 施加一个水平向右的恒力F ＝10 N ，A 运动一段时间后，小车左端固定的挡板与B 发生碰撞，碰撞时间极短，碰后A 、B 粘合在一起，共同在F 的作用下继续运动，碰撞后经时间t ＝0.6 s ，二者的速度达到v t ＝2 m/s.求：(1)A 开始运动时加速度a 的大小；(2)A 、B 碰撞后瞬间的共同速度v 的大小； (3)A 的上表面长度l .[解析] (1)以A 为研究对象，由牛顿第二定律有 F ＝m A a ①代入数据解得a ＝2.5 m/s 2.②(2)对A 、B 碰撞后共同运动t ＝0.6 s 的过程，由动量定理得Ft ＝(m A ＋m B )v t －(m A ＋m B )v ③ 代入数据解得v ＝1 m/s.④(3)设A 、B 发生碰撞前，A 的速度为v A ，对A 、B 发生碰撞的过程，由动量守恒定律有 m A v A ＝(m A ＋m B )v ⑤A 从开始运动到与B 发生碰撞前，由动能定理有Fl ＝12m A v 2A ⑥ 由④⑤⑥式，代入数据解得l ＝0.45 m. [答案] (1)2.5 m/s 2 (2)1 m/s (3)0.45 m [方法技巧] 应用动量守恒定律解题的步骤(1)选取研究系统和研究过程.(2)分析系统的受力情况，判断系统动量是否守恒.(3)规定正方向，确定系统的初、末状态的动量的大小和方向.(4)根据动量守恒定律列方程求解.(5)对求解的结果加以分析、验证和说明.热点二 能级跃迁与光电效应命题规律：该知识点在近几年高考中频繁出现，题型为选择题或填空题．分析近几年的高考试题，涉及该知识点的命题有以下特点： (1)考查氢原子结构和能级公式． (2)考查光电效应、极限频率等概念．1.(2014·高考江苏卷)已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014 Hz 和5.44×1014 Hz ，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] 根据爱因斯坦光电效应方程12m v 2m ＝hν－W .由题知W 钙>W 钾，所以钙逸出的光电子的最大初动能较小．根据p ＝2mE k 及p ＝hλ和c ＝λν知，钙逸出的光电子的特点是：动量较小、波长较长、频率较小．选项A 正确，选项B 、C 、D 错误． [答案] A 2.(2014·贵阳二模)如图是氢原子的能级图，对于一群处于n ＝4的氢原子，下列说法中正确的是( )A ．这群氢原子能够吸收任意能量的光子后向更高能级跃迁B ．这群氢原子能够发出6种不同频率的光C ．这群氢原子发出的光子中，能量最大为10.2 eVD ．如果发出的光子中有两种能使某金属产生光电效应，其中一种一定是由n ＝3能级跃迁到n ＝1能级发出的E ．从n ＝4能级跃迁到n ＝3能级发出的光的波长最长[解析] 氢原子由低能级向高能级跃迁时只能吸收特定频率的光子，选项A 错误；处于n ＝4激发态的大量氢原子跃迁时，最多发出的光子种数为C 24＝6，选项B 正确；这群氢原子发出的光子中，由n ＝4能级跃迁到n ＝1能级产生的光子能量最大，能量最大为12.75 eV ，选项C 错误；如果发出的光子中有两种能使某金属产生光电效应，一定是由n ＝4能级跃迁到n ＝1能级和由n ＝3能级跃迁到n ＝1能级发出的，选项D 正确；由n ＝4能级跃迁到n ＝3能级产生的光子能量最小，所以频率最小，波长最长，选项E 正确． [答案] BDE 3.(2014·高考浙江自选模块)玻尔氢原子模型成功解释了氢原子光谱的实验规律，氢原子能级图如图所示．当氢原子从n ＝4的能级跃迁到n ＝2的能级时，辐射出频率为________Hz 的光子．用该频率的光照射逸出功为 2.25 eV 的钾表面，产生的光电子的最大初动能为________eV.(电子电量e ＝1.60×10－19 C ，普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s)[解析] 氢原子从n ＝4的能级跃迁到n ＝2的能级时，释放出光子的能量为E ＝－0.85 eV －(－3.40 eV)＝2.55 eV ，由hν＝E 解得光子的频率ν＝6.2×1014Hz.用此光照射逸出功为2.25 eV 的钾时，由光电效应方程知，产生光电子的最大初动能为E k ＝hν－W ＝(2.55－2.25) eV ＝0.30 eV . [答案] 6.2×1014 0.30[总结提升] 关于原子跃迁要注意以下四方面(1)一群氢原子处于量子数为n 的激发态时，可能辐射的光谱条数N ＝n (n －1)2.(2)只有光子能量恰好等于跃迁所需的能量(hν＝E m －E n )时，光子才被吸收.(3)“直接跃迁”只能对应一个能级差，发射一种频率的光子.“间接跃迁”能对应多个能级差，发射多种频率的光子.(4)入射光子能量大于电离能(hν＝E ∞－E n )时，光子一定能被原子吸收并使之电离，剩余能量为自由电子的动能.)热点三 核反应和核能 命题规律：对核反应及核能的考查在近几年高考中出现的频率较高，分析近几年的高考试题，关于涉及该知识点的命题有以下特点：(1)考查三种射线、核反应方程的填写、有关半衰期的计算、有关核能的计算． (2)题型主要以选择题形式出现，难度较低，考查较细．1.(2014·高考重庆卷)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.m 4 B.m 8 C.m 16 D.m 32[解析] 经过n 个半衰期剩余碘131的含量m ′＝m ⎝⎛⎭⎫12n.因32天为碘131的4个半衰期，故剩余碘131含量：m ′＝m ⎝⎛⎭⎫124＝m16，选项C 正确． [答案] C 2.(2014·高考北京卷)质子、中子和氘核的质量分别为m 1、m 2和m 3，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 ．(m 1＋m 2－m 3)c B ．(m 1－m 2 －m 3)c C ．(m 1＋m 2 －m 3)c 2 D ．(m 1－m 2 －m 3)c 2[解析] 由质能方程ΔE ＝Δmc 2，其中Δm ＝m 1＋m 2－m 3，可得ΔE ＝(m 1＋m 2－m 3)c 2，选项C 正确． [答案] C 3.(2014·青岛模拟)若核实验的核原料是235 92U ，则 (1)完成核反应方程式 235 92U ＋10n →9038Sr ＋13654Xe ＋________.(2)已知铀核的质量为235.043 9 u ，中子质量为1.008 7 u ，锶(Sr)核的质量为89.907 7 u ，氙(Xe)核的质量为135.907 2 u,1 u 相当于931.5 MeV 的能量，求一个235 92U 原子核裂变释放的能量为________MeV .[解析] (1)根据电荷数守恒和质量数守恒可得：1010n. (2)该反应的质量亏损是：Δm ＝235.043 9 u ＋1.008 7 u －89.907 7 u －135.907 2 u －10×1.008 7 u ＝0.150 7 u 根据爱因斯坦质能方程ΔE ＝Δmc 2＝0.150 7×931.5 MeV ＝140.4 MeV . [答案] (1)1010n (2)140.4[总结提升] (1)衰变规律的理解,衰变的快慢由原子核内部因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关；半衰期是统计规律，对个别、少数原子核无意义. (2)核反应方程的书写①核反应过程一般不可逆，所以核反应方程中用“→”表示方向而不能用等号代替.②核反应方程遵循质量数、电荷数守恒，但核反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)且释放出核能.③核反应的生成物一定要以实验为基础，不能只依据两个守恒规律凭空杜撰出核反应方程.)动量守恒在核反应中的应用命题规律：该类问题不单可以考查动量守恒定律，还可以综合考查核反应方程的书写及质能方程等，根据选考题命题“突出重点、兼顾面广、难度不大”的特点，预计核反应中的动量守恒将成为2015年高考的命题热点．[解析] 反应中产生的质量亏损 Δm ＝m U －(m Th ＋m α)＝0.005 9 u ， 反应中释放的核能ΔE ＝Δm ×931.5 MeV ＝5.5 MeV . 23292U 核衰变过程中动量守恒、能量守恒，则 0＝m αv α－m Th v Th ①ΔE ＝12m αv 2α＋12m Th v 2Th ② 解①②两式得ΔE ＝(m αv α)22m α＋(m Th v Th )22m Th＝(m αv α)2m Th ＋m α2m αm Th.则α粒子的动能E α＝12m αv 2α＝m Th m Th ＋m αΔE ＝228228＋4×5.5 MeV ＝5.41 MeV . [答案] 5.41 MeV[特别提醒] 在不考虑核反应中放出的光子动量和能量时反应前后动量守恒；反应前的动能与反应中放出的结合能之和等于反应后的总动能；在列动量守恒和能量守恒方程时，不考虑质量亏损，即用质量数表示其质量关系.)最新预测1 海水中含有丰富的氘，完全可充当未来的主要能源．两个氘核的核反应为：21H ＋21H →32He ＋10n ，其中氘核的质量为2.013 0 u ，氦核的质量为3.015 0 u ，中子的质量为1.008 7 u ．(1 u 相当于931.5 MeV)，求： (1)核反应中释放的核能；(2)在两个氘核以相等的动能0.35 MeV 进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，求反应中产生的中子和氦核的动能．解析：(1)核反应中的质量亏损Δm ＝2m H －m He －m n 由ΔE ＝Δmc 2可知释放的核能ΔE ＝(2m H －m He －m n )c 2＝2.14 MeV(2)把两个氘核作为一个系统，碰撞过程系统的动量守恒，由于碰撞前两氘核的动能相等，其动量等大反向，因此反应前后系统的总动量为零，设碰撞后瞬间氦核、中子的速度分别为v He 、v n ，动能分别为E kHe 、E kn ，碰撞前氘核的动能ΔE kH ＝0.35 MeV ，则 m He v He ＋m n v n ＝0反应前后系统的总能量守恒，则 12m He v 2He ＋12m n v 2n ＝ΔE ＋2ΔE kH 又有m He ∶m n ＝3∶1E kHe ＝12m He v 2He ，E kn ＝12m n v 2n ， 解得E kHe ＝0.71 MeV ，E kn ＝2.13 MeV .答案：(1)2.14 MeV (2)2.13 MeV 0.71 MeV最新预测2 (2014·南京二模)(1)下列说法正确的是________． A ．汤姆孙发现了电子，并提出了原子的枣糕模型 B ．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应C ．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的强度小D ．将放射性元素掺杂到其他稳定元素中，并降低其温度，该元素的半衰期将增大(2)某光电管的阴极K 用截止频率为ν0的金属钠制成，光电管阳极A 和阴极K 之间的正向电压为U ，普朗克常量为h ，电子的电荷量为e .用频率为ν的紫外线照射阴极，有光电子逸出，光电子到达阳极的最大动能是________；若在光电管阳极A 和阴极K 之间加反向电压，要使光电子都不能到达阳极，反向电压至少为________．(3)1928年，德国物理学家玻特用α粒子(42He)轰击轻金属铍(94Be)时，发现有一种贯穿能力很强的中性射线．查德威克对该粒子进行研究，进而发现了新的粒子——中子． ①写出α粒子轰击轻金属铍的核反应方程；②若中子以速度v 0再与一质量为m N 的静止氮核发生碰撞，测得中子反向弹回的速率为v 1，氮核碰后的速率为v 2，则中子的质量m 等于多少？解析：(1)一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的频率小于金属的极限频率，选项C 错误；元素的半衰期是由元素本身性质决定的，与外界的物理、化学性质无关，选项D 错误，A 、B 正确．(2)根据爱因斯坦光电效应方程和动能定理可知eU ＝E km －(hν－hν0)，即E km ＝eU ＋hν－hν0；在光电管阳极A 和阴极K 之间加反向电压，要使光电子都不能到达阳极，反向电压至少为U ＝hν－hν0e .(3)①94Be ＋42He →12 6C ＋10n ②由动量守恒得 m v 0＝－m v 1＋m N v 2m ＝v 2v 0＋v 1m N.答案：(1)AB (2)eU ＋hν－hν0 hν－hν0e(3)①94Be ＋42He →12 6C ＋10n ②v 2v 0＋v 1m N1．(2014·高考“北约”卷)下列说法中正确的是( )A ．卢瑟福实验中发现许多α粒子被金箔大角度散射，这表明α粒子很难进入金箔原子内部B ．β衰变中产生的β射线是原子核外电子挣脱原子核束缚之后形成的电子束C ．通过化学反应无法改变放射性元素的半衰期D ．较小比结合能的原子不稳定，容易发生裂变解析：选C.卢瑟福实验中大角度散射的粒子数量很少；β衰变中的电子由原子核放出；比结合能较小的核将会向比结合能大的转化，转化方法有聚变(轻核)或者裂变(重核)．选C. 2．(2014·高考广东卷)在光电效应实验中，用频率为ν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ν的光照射，一定不发生光电效应D ．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大解析：选AD.增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积的光电子数增加，则光电流将增大，故选项A 正确；光电效应是否发生取决于照射光的频率，而与照射光的强度无关，故选项B 错误．用频率为ν的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率较小的光照射时，若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，选项C 错误；根据hν－W 逸＝12m v 2可知，增加照射光频率，光电子的最大初动能也增大，故选项D 正确． 3．(2014·高考新课标全国卷Ⅱ)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α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：选ACE.密立根通过油滴实验，验证了物体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α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． 4．(2014·高考福建卷)如图，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是( )A ．①表示γ射线，③表示α射线B ．②表示β射线，③表示α射线C ．④表示α射线，⑤表示γ射线D ．⑤表示β射线，⑥表示α射线解析：选C.根据三种射线的偏转轨迹可知①⑥表示β射线，②⑤表示γ射线，③④表示α射线，选项C 正确． 5．(2014·高考福建卷)一枚火箭搭载着卫星以速率v 0进入太空预定位置，由控制系统使箭体与卫星分离．已知前部分的卫星质量为m 1，后部分的箭体质量为m 2，分离后箭体以速率v 2沿火箭原方向飞行，若忽略空气阻力及分离前后系统质量的变化，则分离后卫星的速率v 1为( )A ．v 0－v 2B ．v 0＋v 2C ．v 0－m 2m 1v 2D ．v 0＋m 2m 1(v 0－v 2)解析：选D.对火箭和卫星由动量守恒定律得 (m 1＋m 2)v 0＝m 2v 2＋m 1v 1解得v 1＝(m 1＋m 2)v 0－m 2v 2m 1＝v 0＋m 2m 1(v 0－v 2)．故选D. 6．(2014·高考大纲全国卷)一中子与一质量数为A (A >1)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.A ＋1A －1 B.A －1A ＋1C.4A(A ＋1)2 D.(A ＋1)2(A －1)2解析：选A.设中子的质量为m ，则被碰原子核的质量为Am ，两者发生弹性碰撞，据动量守恒，有m v 0＝m v 1＋Am v ′，据动能守恒，有12m v 20＝12m v 21＋12Am v ′2.解以上两式得v 1＝1－A 1＋A v 0.若只考虑速度大小，则中子的速率为v ′1＝A －1A ＋1v 0，故中子前、后速率之比为A ＋1A －1.7．(2014·高考山东卷)(1)氢原子能级如图，当氢原子从n ＝3跃迁到n ＝2的能级时，辐射光的波长为656 nm.以下判断正确的是________． a ．氢原子从n ＝2跃迁到n ＝1的能级时，辐射光的波长大于656 nm b ．用波长为325 nm 的光照射，可使氢原子从n ＝1跃迁到n ＝2的能级 c ．一群处于n ＝3能级上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n ＝2跃迁到n ＝3的能级(2)如图，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v 0.一段时间后，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 的速度的两倍，也是碰撞前瞬间B 的速度的一半．求： ①B 的质量；②碰撞过程中A 、B 系统机械能的损失．解析：(2)①以初速度v 0的方向为正方向，设B 的质量为m B ，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v 2，碰撞前瞬间B 的速度为2v ，由动量守恒定律得m v2＋2m B v ＝(m ＋m B )v ①由①式得m B ＝m2.②②从开始到碰后的全过程，由动量守恒定律得 m v 0＝(m ＋m B )v ③设碰撞过程A 、B 系统机械能的损失为ΔE ，则ΔE ＝12m ⎝⎛⎭⎫v 22＋12m B (2v )2－12(m ＋m B )v 2④联立②③④式得ΔE ＝16m v 20.答案：(1)cd (2)①12m ②16m v 208.(1)人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数有如图所示的关系．下列关于原子结构和核反应的说法正确的是________．A ．由图可知，原子核D 和E 聚变成原子核F 时会有质量亏损，要吸收能量B ．由图可知，原子核A 裂变成原子核B 和C 时会有质量亏损，要放出核能C ．已知原子核A 裂变成原子核B 和C 时放出的γ射线能使某金属板逸出光电子，若增加γ射线强度，则逸出光电子的最大初动能增大D ．在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度E ．在核反应堆的外面修建很厚的水泥层能防止放射线和放射性物质的泄漏(2)质量分别为m1＝1 kg ，m 2＝3 kg 的小车A 和B 静止在水平面上，小车A 的右端水平连接一根轻弹簧，小车B 以水平向左的初速度v 0向A 驶来，与轻弹簧相碰之后，小车A 获得的最大速度为v ＝6 m/s ，如果不计摩擦，也不计相互作用过程中机械能损失，求：①小车B 的初速度v 0；②A 和B 相互作用过程中，弹簧获得的最大弹性势能．解析：(1)原子核D 、E 聚变成原子核F ，放出能量，A 错；A 裂变成B 、C ，放出能量，B 对；增加入射光强度，光电子的最大初动能不变，C 错；镉棒能吸收中子，可控制核反应速度，D 正确；修建很厚的水泥层能防止放射线和放射性物质的泄漏，E 正确．(2)①由题意可得，当A 、B 相互作用弹簧恢复到原长时A 的速度达到最大，设此时B 的速度为v 2，由动量守恒定律可得：m 2v 0＝m 1v ＋m 2v 2相互作用前后系统的总动能不变：12m 2v 20＝12m 1v 2＋12m 2v 22 解得：v 0＝4 m/s.②第一次弹簧压缩到最短时，弹簧的弹性势能最大，设此时A 、B 有相同的速度v ′，根据动量守恒定律有：m 2v 0＝(m 1＋m 2)v ′此时弹簧的弹性势能最大，等于系统动能的减少量：ΔE ＝12m 2v 20－12(m 1＋m 2)v ′2 解得ΔE ＝6 J.答案：(1)BDE (2)①4 m/s ②6 J9．(1)氡222是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤．它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一．其衰变方程是222 86Rn →218 84Po ＋________.已知222 86Rn的半衰期约为 3.8 天，则约经过________天，16 g 的222 86Rn 衰变后还剩 1 g.(2)如图所示，一水平面上P 点左侧光滑，右侧粗糙，质量为m 的劈A在水平面上静止，上表面光滑，A 轨道右端与水平面平滑连接，质量为M 的物块B 恰好放在水平面上P 点，物块B 与水平面的动摩擦因数为μ＝0.2.一质量为m 的小球C 位于劈A 的斜面上，距水平面的高度为h ＝0.9 m ．小球C 从静止开始滑下，然后与B 发生正碰(碰撞时间极短，且无机械能损失)．已知M ＝2m ，g ＝10 m/s 2，求：①小球C 与劈A 分离时，C 的速度大小v 0；②小球C 与物块B 碰后的速度v C 和物块B 的运动时间．解析：(1)根据质量数、电荷数守恒得衰变方程为222 86Rn →218 84Po ＋42He.根据衰变规律m ＝m 0⎝⎛⎭⎫12t τ，代入数值解得t ＝15.2 天．(2)①球C 与劈A 组成的系统在水平方向动量守恒、能量守恒，有0＝m v 0－m v Amgh ＝12m v 20＋12m v 2A解得v 0＝3 m/s.②小球C 与B 发生正碰后速度分别为v C 和v B ，规定向右为正方向，由动量守恒定律得m v 0＝m v C ＋M v B机械能不损失，有12m v 20＝12m v 2C ＋12M v 2B代入M ＝2m ，得v B ＝23gh ＝2 m/s v C ＝－13gh ＝－1 m/s(负号说明小球C 最后向左运动) 物块B 减速至停止运动的时间设为t ，由动量定理－μMgt ＝0－M v B得t ＝2gh 3μg＝1 s. 答案：(1)42He 15.2 (2)①3 m/s ②1 m/s ，方向向左1 s10．(2014·高考新课标全国卷Ⅰ)(1)关于天然放射性，下列说法正确的是________．A ．所有元素都有可能发生衰变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 ．α、β和γ三种射线中，γ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α、β和γ三种射线(2)如图，质量分别为m A 、m B 的两个弹性小球A 、B 静止在地面上方，B 球距离地面的高度h ＝0.8 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．当A 球下落t ＝0.3 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 球的速度恰好为零．已知m B ＝3m A ，重力加速度大小g ＝10 m/s 2，忽略空气阻力及碰撞中的动能损失．求：①B 球第一次到达地面时的速度；②P 点距离地面的高度．解析：(1)自然界中绝大部分元素没有放射现象，选项A 错误；放射性元素的半衰期只与原子核结构有关，与其他因素无关，选项B 、C 正确；α、β和γ三种射线电离能力依次减弱，穿透能力依次增强，选项D 正确；原子核发生衰变时，不能同时发生α和β衰变，γ射线伴随这两种衰变产生，故选项E 错误．(2)由于两球碰撞时间极短，并且没有能量损失，所以在碰撞过程中动量守恒，碰撞前后总动能相等，分别列方程求解．①设B 球第一次到达地面时的速度大小为v B ，由运动学公式有v B ＝2gh ①将h ＝0.8 m 代入上式，得v B ＝4 m/s.②②设两球相碰前后，A 球的速度大小分别为v 1和v ′1(v ′1＝0)，B 球的速度分别为v 2和v ′2. 由运动学规律可得v 1＝gt ③由于碰撞时间极短，重力的作用可以忽略，两球相撞前后的动量守恒，总动能保持不变．规定向下的方向为正，有m A v 1＋m B v 2＝m B v ′2④12m A v 21＋12m B v 22＝12m B v ′22⑤ 设B 球与地面相碰后的速度大小为v ′B ，由运动学及碰撞的规律可得v ′B ＝v B ⑥ 设P 点距地面的高度为h ′，由运动学规律可得h ′＝v ′2B －v 222g⑦。
高中物理：近代物理初步知识点
高中物理：近代物理初步知识点一、波粒二象性1.1900年普朗克能量子假说，电磁波的发射和吸收是不连续的，而是一份一份的E=hv2.赫兹发现了光电效应，1905年，爱因斯坦解释了光电效应，提出光子说及光电效应方程3.光电效应①每种金属都有对应的vC和W0，入射光的频率必须大于这种金属极限频率才能发生光电效应。
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（），即最大初动能Ekm与入射光频率成线性关系。
③入射光频率一定时，光电流强度与入射光强度成正比。
④光电子的发射时间一般不超过10-9秒，与频率和光强度无关。
4.光电效应和康普顿效应说明光的粒子性，干涉（波的叠加，又分单缝干涉、双缝干涉、薄膜干涉）、衍射（波绕过障碍物继续传播的现象）、偏振说明光的波动性。
石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变大，这个现象称为康普顿效应，康普顿效应不仅表明光具有能量，还具有动量。
5.光电效应方程 nc=W0/h6.光的波粒二象性物质波概率波不确定性关系①大量光子表现出的波动性强，少量光子表现出的粒子性强；频率高的光子表现出的粒子性强，频率低的光子表现出的波动性强．②实物粒子也具有波动性这种波称为德布罗意波，也叫物质波。
③从光子的概念上看，光波是一种概率波④不确定性关系：二、原子核式结构模型1.1897年英国物理学家汤姆生，对阴极射线进行了一系列的研究，从而发现了电子（负电子：0-1e）。
2.粒子散射实验和原子核结构模型（1）粒子散射实验：1909年，卢瑟福①装置：②现象：a.绝大多数ɑ粒子穿过金箔后，仍沿原来方向运动，不发生偏转。
b.有少数ɑ粒子发生较大角度的偏转c.有极少数ɑ粒子的偏转角超过了90度，有的几乎达到180度，即被反向弹回。
3.几个考点①卢瑟福的ɑ粒子散射，说明了原子具有核式结构。
②汤姆孙发现电子，说明了原子可再分或原子有复杂结构③放射性现象，说明了原子核具有复杂结构4.玻尔理论（1）经典电磁理论不适用原子系统，玻尔从光谱学成就得到启发，利用普朗克的能量量了化的概念，提了三个假设：①定态假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的②跃迁假设：电子跃迁辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由Em-En =hv严格决定③轨道量子化假设，原子的不同能量状态，跟电子不同的运行轨道相对应。
高考物理复习资料-近代物理初步
2015届高考物理复习资料-近代物理初步（1）1． (2013·高考新课标全国卷Ⅰ，35题)(1)一质子束入射到静止靶核2713Al 上，产生如下核反应：p ＋2713Al →X ＋n 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________．2．(2013·高考新课标全国卷Ⅱ，35题)(1)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α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能C ．铯原子核(133 55Cs)的结合能小于铅原子核(208 82Pb)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3．(2013·高考大纲全国卷，16题) 放射性元素氡(222 86Rn)经α衰变成为钋(222 86Po)，半衰期约为3.8天；但勘测表明，经过漫长的地质年代后，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素222 86R n 的矿石，其原因是( )A ．目前地壳中的.222 86Rn 主要来自于其他放射性元素的衰变B ．在地球形成的初期，地壳中元素.222 86Rn 的含量足够高C ．当衰变产物.222 86Po 积累到一定量以后，218 84 Po 的增加会减慢222 86Rn 的衰变进程D.222 86 Rn 主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力改变了它的半衰期4．(2013·高考北京卷，20题)以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出．强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实．光电效应实验装置示意图如图所示．用频率为ν的普通光源照射阴极K ，没有发生光电效应，换用同样频率为ν的强激光照射阴极K ，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U ，即将阴极K 接电源正极，阳极A 接电源负极，在KA 之间就形成了使光电子减速的电场．逐渐增大U ，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U 可能是下列的(其中W 为逸出功，h 为普朗克常量，e 为电子电量)( )A ．U ＝h νe －W eB ．U ＝2h νe －W eC ．U ＝2h ν－WD ．U ＝5h ν2e －W e5．(2013·高考天津卷，1题)下列说法正确的是( )A ．原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律B ．α射线、β射线、γ射线都是高速运动的带电粒子流C ．氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子D ．发生光电效应时光电子的动能只与入射光的强度有关6．(2013·高考重庆卷，2题)铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应： 23592U ＋10n ―→a ＋b ＋210n ，则a ＋b 可能是( )A.140 54Xe ＋9336KrB.141 56Ba ＋9236Kr C.141 56Ba ＋9338Sr D.140 54Xe ＋9438Sr 7．(2013·高考山东卷，38题) (1)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：42He ＋________→84Be ＋γ.②84Be 是一种不稳定的粒子，其半衰期为2.6×10－16 s ．一定质量的84Be ，经7.8×10－16 s 后所剩84Be 占开始时的________．8．(2013·高考广东卷，17题)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应式是235 92U ＋10n →144 56Ba ＋8936Kr ＋310n.下列说法正确的有( )A ．上述裂变反应中伴随着中子放出B ．铀块体积对链式反应的发生无影响C ．铀核的链式反应可人工控制D ．铀核的半衰期会受到环境温度的影响9．(2013·高考江苏卷，12题C)(1)如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的________也相等．A ．速度B ．动能C ．动量D ．总能量(2)根据玻尔原子结构理论，氦离子(He ＋)的能级图如图所示．电子处在n ＝3轨道上比处在n ＝5轨道上离氦核的距离________(选填“近”或“远”)．当大量He ＋处在n ＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有________条．10．(2013·高考浙江自选模块，14题)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甲所示。
鉴睛市睡睬学校高考物理二轮复习 第一六 自选模块 第2讲 碰
督龄州鉴睛市睡睬学校碰撞与动量守恒近代物理初步1．(1)(2015·高考浙江自选模块)以下说法正确的是(单选)( )A．所有原子核中的质子数和中子数都相等B．在核反应中，质量数守恒、电荷数守恒C．氢原子从高能级向低能级跃迁时能辐射出γ射线D．只要光照射金属电极的时间足够长，就能发生光电效应(2)如图所示，进行太空行走的宇航员A和B的质量分别为80 kg和100 kg，他们携手远离空间站，相对空间站的速度为0.1 m/s.A将B向空间站方向轻推后，A的速度变为0.2 m/s，求此时B的速度大小和方向．解析：(1)有些原子核中质子数与中子数相等，但大部分原子核内的质子数与中子数并不相等，故选项A错误．在核反应中，质量数守恒，电荷数也守恒，选项B正确．氢原子从高能级向低能级跃迁时辐射出光子，并不辐射γ射线，故选项C错误．如果照射光的频率低于该金属的极限频率，无论照射时间多长，都不能发生光电效应，选项D错误．(2)根据动量守恒定律，(m A＋m B)v0＝m A v A＋m B v B，代入数值解得v B＝0.02 m/s，离开空间站方向．答案：(1)B (2)0.02 m/s 离开空间站的方向2．(1)以下有关近代物理内容的若干叙述不正确的是(单选)( )A．紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大B．比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定C．根据玻尔理论，一个氢原子由n＝4能级跃迁到较低能级时，最多能释放3种不同频率的光子D ．14C 是放射性同位素，能够自发地进行β衰变，在考古中可利用14C 的含量测定古生物年代 (2)如图所示，在光滑的水平面上有两个物块A 、B ，质量分别为m A ＝3 kg ，m B＝6 kg ，它们之间由一根不可伸长的轻绳相连，开始时绳子完全松弛，两物块紧靠在一起．现用3 N 的水平恒力F 拉B ，使B 先运动，当轻绳瞬间绷直后再拉A 、B 共同前进，在B 总共前进0.75 m 时，两物块共同向前运动的速度为23 m/s ，求连接两物块的绳长L . 解析：(1)紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能不变，选项A 错误．比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，选项B 正确．根据玻尔理论，当一个氢原子从n ＝4能级向低能级跃迁时，最多放出3种不同频率的光子，分别是n ＝4跃迁到n ＝3，n ＝3跃迁到n ＝2，n ＝2跃迁到n ＝1所释放的光子，选项C 正确．自然界中含有少量的14C ，14C 具有放射性，能够自发地进行β衰变，其半衰期恒定，因此在考古中可利用14C 来测定年代，选项D 正确．(2)当B 前进距离L 时，由动能定理FL ＝12m B v 2B ，得v B ＝2FL m B，此后A 、B 以共同速度运动，由动量守恒m B v B ＝(m A ＋m B )v AB ，然后A 、B 一起匀加速运动，由牛顿第二定律和运动学公式，可得：v ′2AB －v 2AB ＝2Fm A ＋m Bx ，x ＝0.75－L ，解得：L ＝0.25 m.答案：(1)A (2)0.25 m3.(2015·杭州模拟)(1)氢原子的能级图如图所示．有一群处于n ＝4能级的氢原子，若原子从n ＝4向n ＝2跃迁时所发出的光正好使某种金属产生光电效应，则：①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效应；②从n ＝4向n ＝1跃迁时发出的光照射该金属，所产生的光电子的最大初动能为________eV.(2)如图所示，质量为2m 的小滑块P 和质量为m 的小滑块Q 都可看做质点，与轻质弹簧相连的Q 静止在光滑水平面上．P 以某一初速度v 向Q 运动并与弹簧发生碰撞，求：①弹簧的弹性势能最大时，P 、Q 的速度大小；②弹簧的最大弹性势能．解析：(1)①n ＝4向n ＝2跃迁时所发出的光正好使某种金属产生光电效应，E 4－E 2＝2.55 eV ，所以该金属逸出功W 0＝2.55 eV.氢原子跃迁时，共发出6种频率的光，光子能量分别为E 2－E 1＝10.2 eV ，E 3－E 1＝12.09 eV ，E 4－E 1＝12.75 eV ，E 4－E 3＝0.66 eV ，E 4－E 2＝2.55 eV ，E 3－E 2＝1.89 eV ，其中大于或等于2.55 eV 的有4种．②n ＝4向n ＝1跃迁时发出的光子能量为12.75 eV ，根据光电效应方程hν＝E k ＋W 0，可得E k ＝10.2 eV.(2)①当弹簧的弹性势能最大时，P 、Q 速度相等，设为v 1，由动量守恒定律：2mv ＋0＝(2m ＋m )v 1解得：v 1＝23v . ②设弹簧的最大弹性势能为E m ，由能量守恒定律得：12·2m ·v 2＝12(2m ＋m )v 21＋E m 解得：E m ＝13mv 2. 答案：(1)①4 ②10.2 (2)①均为23v ②13mv 2 4．(1)某光电管的阴极K 用截止频率为ν0的金属钠制成，光电管阳极A 和阴极K 之间的正向电压为U ，普朗克常量为h ，电子的电荷量为e .用频率为ν的紫外线照射阴极，有光电子逸出，光电子到达阳极的最大动能是________；若在光电管阳极A 和阴极K 之间加反向电压，要使光电子都不能到达阳极，反向电压至少为________．(2)1928年，德国物理学家玻特用α粒子(42He)轰击轻金属铍(94Be)时，发现有一种贯穿能力很强的中性射线．查德威克对该粒子进行研究，进而发现了新的粒子——中子．①写出α粒子轰击轻金属铍的核反应方程；②若中子以速度v 0再与一质量为m N 的静止氮核发生碰撞，测得中子反向弹回的速率为v 1，氮核碰后的速率为v 2，则中子的质量m 等于多少？解析：(1)根据爱因斯坦光电效应方程和动能定理可知eU＝E km－(hν－hν0)，即E km＝eU＋hν－hν0；在光电管阳极A和阴极K之间加反向电压，要使光电子都不能到达阳极，反向电压至少为U＝hν－hν0e.(2)①94Be＋42He→126C＋10n.②由动量守恒得mv0＝－mv1＋m N v2m＝v2v0＋v1m N.答案：(1)eU＋hν－hν0hν－hν0e(2)①94Be＋42He→126C＋10n ②v2v0＋v1m N5．(1)关于天然放射性，下列说法正确的是(单选)( )A．所有元素都有可能发生衰变B．放射性元素的半衰期与外界的温度有关C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线(2)如图，质量分别为m A、m B的两个弹性小球A、B静止在地面上方，B球距地面的高度h＝0.8 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．当A球下落t＝0.3 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球的速度恰好为零．已知m B＝3m A，重力加速度大小g＝10 m/s2，忽略空气阻力及碰撞中的动能损失．求：①B球第一次到达地面时的速度；②P点距离地面的高度．解析：(1)自然界中绝大部分元素没有放射现象，选项A错误；放射性元素的半衰期只与原子核结构有关，与其他因素无关，选项B错误、C正确；原子核发生衰变时，不能同时发生α和β衰变，γ射线伴随这两种衰变产生，故选项D错误．(2)由于两球碰撞时间极短，并且没有能量损失，所以在碰撞过程中动量守恒，碰撞前后总动能相等，分别列方程求解．①设B球第一次到达地面时的速度大小为v B，由运动学公式有v B＝2gh①将h＝0.8 m代入上式，得v B＝4 m/s.②②设两球相碰前后，A球的速度大小分别为v1和v′1(v′1＝0)，B球的速度分别为v2和v′2.由运动学规律可得v1＝gt③由于碰撞时间极短，重力的作用可以忽略，两球相撞前后的动量守恒，总动能保持不变．规定向下的方向为正，有m A v1＋m B v2＝m B v′2④1 2m A v21＋12m B v22＝12m B v′22⑤设B球与地面相碰后的速度大小为v′B，由运动学及碰撞的规律可得v′B＝v B⑥设P点距地面的高度为h′，由运动学规律可得h′＝v′2B－v222g⑦联立②③④⑤⑥⑦式，并代入已知条件可得h′＝0.75 m.答案：(1)C (2)①4 m/s ②0.75 m6.(1)人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数有如图所示的关系．下列关于原子结构和核反应的说法不正确的是(单选)( )A．由图可知，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能B．已知原子核A裂变成原子核B和C时放出的γ射线能使某金属板逸出光电子，若增加γ射线强度，则逸出光电子的最大初动能增大C．在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度D．在核反应堆的外面修建很厚的水泥层能防止放射线和放射性物质的泄漏(2)质量分别为m1＝1 kg，m2＝3 kg的小车A和B静止在水平面上，小车A的右端水平连接一根轻弹簧，小车B以水平向左的初速度v0向A驶来，与轻弹簧相碰之后，小车A获得的最大速度为v＝6 m/s，如果不计摩擦，也不计相互作用过程中机械能损失，求：①小车B的初速度v0；②A和B相互作用过程中，弹簧获得的最大弹性势能．解析：(1)A裂变成B、C，放出能量，A对；增加入射光强度，光电子的最大初动能不变，B错；镉棒能吸收中子，可控制核反应速度，C对；修建很厚的水泥层能防止放射线和放射性物质的泄漏，D对．(2)①由题意可得，当A、B相互作用弹簧恢复到原长时A的速度达到最大，设此时B的速度为v2，由动量守恒定律可得：m2v0＝m1v＋m2v2相互作用前后系统的总动能不变：1 2m2v20＝12m1v2＋12m2v22解得：v0＝4 m/s.②第一次弹簧压缩到最短时，弹簧的弹性势能最大，设此时A、B有相同的速度v′，根据动量守恒定律有：m2v0＝(m1＋m2)v′此时弹簧的弹性势能最大，等于系统动能的减少量：ΔE＝12m2v20－12(m1＋m2)v′2解得ΔE＝6 J.答案：(1)B (2)①4 m/s ②6 J7．(1)(2015·浙北三校联考)下列说法正确的是(单选)( )A ．根据玻尔理论，氢原子在辐射光子的同时，轨道也在连续地减小B ．放射性物质的温度升高，则半衰期减小C ．某放射性原子核经过2次α衰变和一次β衰变，核内质子数减少3个D ．根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能减小，电势能增大(2)如图所示，光滑的杆MN 水平固定，物块A 穿在杆上，可沿杆无摩擦滑动，A通过长度为L 的轻质细绳与物块B 相连，A 、B 质量均为m 且可视为质点．一质量也为m 的子弹水平射入物块B 后未穿出，若杆足够长，此后运动过程中绳子偏离竖直方向的最大夹角为60°.求子弹刚要射入物块B 时的速度大小．解析：(1)根据玻尔理论，原子轨道是量子化的，是不连续的，A 错；放射性物质的半衰期由其本身决定，与外界环境无关，B 错；据α衰变和β衰变的实质，2次α衰变放出2个42He ，一次β衰变放出一个0－1e ，可知C 正确；据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，由高能级到低能级，电势能减小，动能增大，D 错误．(2)子弹射入物块B 的过程，子弹和物块B 组成的系统水平方向动量守恒，则 mv 0＝2mv 1子弹开始射入物块B 到绳子偏离竖直方向夹角最大的过程，系统水平方向动量守恒mv 0＝3mv 2据能量关系可得：2mgL (1－cos 60°)＝12×2mv 21－12×3mv 22 解得：v 0＝23gL .答案：(1)C (2)23gL8．(2014·高考江苏卷)(1)已知钙和钾的截止频率分别为7.73 ×1014 Hz 和5.44×1014Hz ，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(单选)( )A ．波长B ．频率C ．能量D ．动量 (2)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 15∶16.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 v 0 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：(1)根据爱因斯坦光电效应方程12mv 2m ＝hν－W .由题知W 钙>W 钾，所以钙逸出的光电子的最大初动能较小．根据p ＝2mE k 及p ＝h λ和c ＝λν知，钙逸出的光电子的特点是：动量较小、波长较长、频率较小．选项A 正确，选项B 、C 、D 错误．(2)设A 、B 球碰撞后速度分别为v 1和v 2由动量守恒定律知：2mv 0＝2mv 1＋mv 2，且由题意知v 2－v 1v 0＝1516 解得v 1＝1748v 0，v 2＝3124v 0. 答案：(1)A (2)1748v 0 3124v 0。
【三维设计】2015高考物理大一轮复习 动量 近代物理初步(含近三年考点分布及15年考向前瞻)
动量近代物理初步(1)从近三年高考试题考点分布可以看出，高考对本章内容的考查重点有动量、动量守恒定律、弹性碰撞与非弹性碰撞、原子的核式结构、玻尔理论、氢原子的能级和光谱、天然放射性现象及核能的计算等。
(2)出题的形式多为选择题、填空题，对动量守恒定律及其应用的考查，以计算题形式出现的情况较多。
2015高考考向前瞻| (1)动量守恒定律及其应用、原子核式结构、玻尔理论、原子核的衰变、核反应方程的书写及质能方程的应用是本章高考考查的热点。
(2)原子结构与原子核部分高考命题难度不大，大多直接考查理解和记忆，考查细节等，体现时代气息，用新名词包装试题；动量作为选考的地区，以实验和计算题出现的可能性较大，动量作为必考的地区，在高考中会出现一些综合计算题，但难度不会太大。
第1节动量守恒定律及其应用动量动量定理动量守恒定律[记一记]1．动量(1)定义：物体的质量与速度的乘积。
(2)公式：p＝mv。
(3)单位：千克·米/秒。
符号：kg·m/s。
(4)意义：动量是描述物体运动状态的物理量，是矢量，其方向与速度的方向相同。
2．动量变化(1)定义：物体的末动量p′与初动量p的差。
(2)定义式：Δp＝p′－p。
(3)矢量性：动量变化是矢量，其方向与物体的速度变化的方向相同。
3．动量守恒定律(1)内容：如果系统不受外力，或者所受外力的合力为零，这个系统的总动量保持不变。
(2)常用的四种表达形式：①p＝p′：即系统相互作用前的总动量p和相互作用后的总动量p′大小相等，方向相同。
②Δp＝p′－p＝0：即系统总动量的增量为零。
③Δp1＝－Δp2：即相互作用的系统内的两部分物体，其中一部分动量的增加量等于另一部分动量的减少量。
④m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′，即相互作用前后系统内各物体的动量都在同一直线上时，作用前总动量与作用后总动量相等。
(3)常见的几种守恒形式及成立条件：①理想守恒：系统不受外力或所受外力的合力为零。
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2015届高考物理复习资料-近代物理初步（2）
1.[2014·天津卷] 下列说法正确的是()
A．玻尔对氢原子光谱的研究导致原子的核式结构模型的建立
B．可利用某些物质在紫外线照射下发出荧光来设计防伪措施
C．天然放射现象中产生的射线都能在电场或磁场中发生偏转
D．观察者与波源互相远离时接收到波的频率与波源频率不同
2．[2014·广东卷] 在光电效应实验中，用频率为ν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ν的光照射，一定不发生光电效应
D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大
3．（2014·荆州二检）已知能使某种金属发生光电效应的光子的最小频率为ν0.一群氢原子处于量子数n＝3的激发态，这些氢原子能够自发地跃迁到较低的能量状态，并向外辐射多种频率的光．下列说法正确的是()
A．当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，一定能产生光电子
B．当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hν0
C．当照射光的频率ν大于ν0时，若ν增大，则逸出功增大
D．当照射光的频率ν大于ν0时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍4．（2014·洛阳名校月考）图X30-1为氢原子的能级图，已知可见光的光子的能量范围为1.62～3.11 eV，锌板的电子逸出功为3.34 eV，那么对氢原子在能级跃迁的过程中辐射或吸收光子的特征认识正确的是________．
A．用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板，一定不能产
生光电效应现象
B．用能量为11.0 eV的自由电子轰击，可使处于基态的氢原子跃迁到
激发态
C．处于n＝2能级的氢原子能吸收任意频率的紫外线
D．处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离
E．用波长为60 nm的伦琴射线照射，可使处于基态的氢原子电离出自由电子
5．（2014·菏泽一模）根据玻尔理论，某原子的电子从能量为E 的轨道跃迁到能量为E ′的轨道，辐射出波长为λ的光，以h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，则E ′等于( )
A ．E －h λc
B ．E ＋h λc
C ．E －h c λ
D ．
E ＋h c λ
6．（2014·南通一模）某同学采用如图所示的实验装置来研究光电效应现象．当用某单色光照射光电管的阴极K 时，会发生光电效应现象．闭合开关S ，在阳极A 和阴极K 之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中的电流恰好为零，此时电压表的电压值U 称为反向截止电压，根据反向截止电压可以计算出光电子的最大初动能E km .现分别用频率为ν1和ν2的单色光照射阴极K ，测量到反向截止电
压分别为U 1和U 2，设电子的质量为m ，带电荷量为e ，则下列关系式
中不正确的是( )
A ．频率为ν1的光照射时光电子的最大初速度v ＝
2eU 1m
B ．阴极K 金属的逸出功W 0＝hν1－eU 1
C ．阴极K 金属的极限频率ν0＝U 2ν1－U 1ν2U 1－U 2
D ．普朗克常量h ＝e （U 1－U 2）ν1－ν2
7．[2014·重庆卷] 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.m 4
B.m 8
C.m 16
D.m 32
8．[物理——选修3－5][2014·新课标全国卷Ⅰ] (1)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 ．α、β和γ三种射线中，γ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α、β和γ三种射线
9．[2014·北京卷] 质子、中子和氘核的质量分别为m 1、m 2和m 3.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 ．(m 1＋m 2－m 3)c
B ．(m 1－m 2－m 3)c
C ．(m 1＋m 2－m 3)c 2
D ．(m 1－m 2－m 3)c 2
10. （2014·上海13校联考）下列核反应方程及其表述中错误．．
的是( ) A.32He ＋21H→42He ＋11H 是原子核的α衰变
B. 42He ＋2713Al→3015P ＋10n 是原子核的人工转变
C. 2411Na →2412Mg ＋
0－1e 是原子核的β衰变 D. 235 92U ＋10n →9236Kr ＋141 56Ba ＋310n 是重核的裂变反应
11．（2014·咸阳二模）下列四幅图的有关说法中，正确的是( )
A B
C D
A ．若两球质量相等，碰后m 2的速度一定为v
B ．射线甲是粒子流，具有很强的穿透能力
C ．在光颜色保持不变的情况下，人射光越强，饱和光电流越大
D ．链式反应属于重核的裂变
12．（2014·重庆名校联考）太阳内部持续不断地发生着4个质子(11H)聚变为1个氦核(42He)的
热核反应，核反应方程是411H→42He ＋2X ，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m 1、m 2、m 3，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(10n)
B ．方程中的X 表示正电子(01e)
C ．这个核反应中质量亏损Δm ＝4m 1－m 2
D ．这个核反应中释放的核能Δ
E ＝(4m 1－m 2－m 3)c 2
13．（2014·西安五校联考）下列说法正确的是( )
A ．原子的核式结构模型是汤姆孙最早提出的
B ．铀核(238 92U)衰变为铅核(206 82Pb)的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变
C ．一个氢原子从量子数n ＝3的激发态跃迁到基态时最多可辐射2种不同频率的光子
D ．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能因为这束光的强度太小
E ．考古专家发现某一骸骨中14 6C 的含量为活着的生物体中14 6C 的14
，已知14 6C 的半衰期为
5730年，则确定该生物死亡时距今约为11 460年
14．（2014·烟台月考）2011年3月11日日本福岛核电站发生核泄漏事故，其中铯137(13755Cs)对核辐射的影响最大，其半衰期约为30年.
(1)请写出铯137(13755Cs)发生β衰变的核反应方程________________________[已知53号元素是碘(I)，56号元素是钡(Ba)]．
(2)若在该反应过程中释放的核能为E，则该反应过程中的质量亏损为________(真空中的光速为c)．
(3)泄漏出的铯137要到约公元________年才会有87.5%的原子核发生衰变．15．（2014·北京海淀期中）下列表示重核裂变的方程是()
A. 21H＋31H→42He＋10n
B. 3015P→3014Si＋01e
C. 147N＋42He→178O＋11H
D. 23592U＋10n→9038Sr＋13654Xe＋1010n
16．（2014·洛阳重点中学联考）两个动能均为1 MeV的氘核发生正面碰撞，引起如下反应：
2
H＋21H→31H＋11H.已知氘核的质量为2.013 6 u，氚核的质量为3.015 6 u，氕核的质量为1.007 1
3 u，1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV.
(1)此核反应中放出的能量ΔE为多少兆电子伏特？
(2)若放出的能量全部变为新生核的动能，则新生的氕核所具有的动能为多少兆电子伏特？16．[2014·福建卷Ⅰ] (1)如图所示，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是________．(填选项前的字母) A．①表示γ射线，③表示α射线
B．②表示β射线，③表示α射线
C．④表示α射线，⑤表示γ射线
D．⑤表示β射线，⑥表示α射线
17．（2014·武汉重点中学联考）某些建筑材料可产生放射性气体
——氡，氡可以发生α或β衰变，如果人长期生活在氡浓度过高的环境中，那么氡会经过人的呼吸道沉积在肺部，并放出大量的射线，从而危害人体健康．原来静止的氡核(22286Rn)发生一次α衰变生成新核钋(Po)，并放出一个能量E0＝0.09 MeV的光子．已知放出的α粒子动能Eα＝5.55 MeV；忽略放出光子的动量，但考虑其能量；1 u相当于931.5 MeV .
(1)写出衰变的核反应方程．
(2)衰变过程中总的质量亏损为多少？(结果保留三位有效数字)。