2021版高考物理人教版江蘇專用二輪學(xué)案專題五-動量-近代物理-含解析

高考資源網(wǎng)（）您身邊的高考專家PAGE1-版權(quán)所有@高考資源網(wǎng)專題五動量近代物理回歸教材·必備知識一、動量動量公式:p=mv。動量是矢量,方向與速度方向相同。二、沖量1.表達(dá)式:I=Ft。單位:N·s。2.標(biāo)矢性:沖量是矢量,它的方向由力的方向決定。三、動量定理1.表達(dá)式:p'-p=F合t或mv'-mv=F合t(矢量式,注意正方向的選取)2.意義:合外力的沖量是引起物體動量變化的原因。四、動量守恒定律1.動量守恒定律的適用條件(1)系統(tǒng)不受外力或所受外力的合力為零——理想守恒。(2)系統(tǒng)所受外力遠(yuǎn)小于內(nèi)力,如碰撞、爆炸,外力可以忽略不計(jì)——近似守恒。(3)系統(tǒng)某一方向不受外力或所受外力的合力為零,或外力遠(yuǎn)小于內(nèi)力,則該方向動量守恒——分方向守恒。2.幾種常見的表述及表達(dá)式(1)p=p',即系統(tǒng)相互作用前的總動量p等于相互作用后的總動量p'。(2)Δp=p'-p=0,即系統(tǒng)總動量的增量為0。(3)Δp1=-Δp2,即兩個物體組成的系統(tǒng)中,一部分動量的增量與另一部分動量的增量大小相等、方向相反。五、波粒二象性1.光電效應(yīng)(1)任何一種金屬都有一個截止頻率,若入射光頻率低于這個截止頻率,則金屬不能發(fā)生光電效應(yīng)。(2)光電子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān),隨入射光頻率的增大而增大。(3)光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時的。(4)大于截止頻率的光照射金屬時,光電流大小與入射光強(qiáng)度成正比。2.光子說:在空間傳播的光是不連續(xù)的。光子的能量為E=hν,h為普朗克常量,h=6.63×10-34J·s。每個光子的能量只取決于光的頻率。3.光電效應(yīng)方程:(1)最大初動能與入射光子頻率的關(guān)系:Ek=hν-W0。(2)若入射光子的能量恰等于金屬的逸出功W0,則光電子的最大初動能為零,入射光的頻率就是金屬的截止頻率。此時有hνc=W0,即νc=W0h4.光的波粒二象性光的特性實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)表現(xiàn)光的波動性干涉和衍射①光是概率波,即光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的概率可用波動規(guī)律來描述;②足夠數(shù)量的光子在傳播時,表現(xiàn)出波的性質(zhì)。說明:光的波動性不同于宏觀概念的波光的粒子性光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)①當(dāng)光同物質(zhì)發(fā)生作用時,這種作用是“一份一份”進(jìn)行的,表現(xiàn)出粒子的性質(zhì);②少量或個別光子顯示出光的粒子性。說明:光子不同于宏觀概念的粒子波動性和粒子性的對立與統(tǒng)一①大量光子易顯示出波動性,而少量光子易顯示出粒子性;②波長長(頻率低)的光波動性強(qiáng),而波長短(頻率高)的光粒子性強(qiáng);③光子說并未否定波動性,光子能量E=hν=hcλ中,ν和λ就是與波有關(guān)的物理量④波和粒子在宏觀世界是不能統(tǒng)一的,而在微觀世界卻是統(tǒng)一的5.物質(zhì)波(德布羅意波):任何一個運(yùn)動著的物體都有一種波與它對應(yīng),該波的波長λ=hp六、原子的結(jié)構(gòu)玻爾的原子模型(1)玻爾假說的內(nèi)容①軌道量子化:原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓軌道繞核運(yùn)動相對應(yīng)。原子的定態(tài)是不連續(xù)的,因此電子的軌道也是不連續(xù)的。②能量狀態(tài)量子化:原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中,在這些能量狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的,電子雖然繞核運(yùn)動,但并不向外輻射能量。③躍遷假說:原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時,它輻射或吸收一定頻率的光子,光子的能量由這兩個定態(tài)的能量差決定,即hν=Em-En。(2)氫原子的能級結(jié)構(gòu)及能級公式原子各定態(tài)的能量值叫原子的能級。對于氫原子,其能級公式為En=E1n2,對應(yīng)的軌道半徑公式為rn=n2r1。其中,n為量子數(shù),只能取正整數(shù);E1=-13.6eV,r1=0.53×10七、核反應(yīng)1.α衰變和β衰變的比較衰變種類α衰變β衰變衰變方程

ZAX→Z

ZAX→Z+1典例

92238U→90

90234Th→91衰變實(shí)質(zhì)211H+20

01n→1衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒,質(zhì)量數(shù)守恒注意:γ射線是伴隨α衰變或β衰變產(chǎn)生的,不改變原子核的核電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù),其實(shí)質(zhì)是產(chǎn)生的某些新核由于具有過多的能量而輻射出的光子。2.半衰期(1)半衰期:放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間。半衰期由原子核內(nèi)部的因素決定,跟原子所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)。(2)半衰期公式:N余=N原12t/τ,m余=m原12t/τ。式中N原、m原表示衰變前放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量,N余、m3.核反應(yīng)類型核反應(yīng)有4種類型,即衰變、人工核轉(zhuǎn)變、聚變及裂變。4種核反應(yīng)類型對比如下:類型可控性核反應(yīng)方程典例α衰變自發(fā)

92238U→90β衰變自發(fā)

90234Th→91人工核轉(zhuǎn)變?nèi)斯た刂?/p>

714N+24He(盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子)

24He+49Be(查德威克發(fā)現(xiàn)中子)

1327Al+24He約里奧-居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素,同時發(fā)現(xiàn)正電子

1530P→14重核裂變比較容易進(jìn)行人工控制

92235U+01n→56

92235U+01n→54136輕核聚變除氫彈外無法控制

12H+13H注意:4種核反應(yīng)都遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒的規(guī)律。八、核能1.核力的特點(diǎn)(1)核力是強(qiáng)相互作用(強(qiáng)力)的一種表現(xiàn),在它的作用范圍內(nèi),核力比庫侖力大得多。(2)核力是短程力,作用范圍在1.5×10-15m之內(nèi)。(3)每個核子只跟相鄰的核子發(fā)生核力作用,這也稱為核力的飽和性。2.結(jié)合能(1)結(jié)合能:克服核力束縛,使原子核分解為單個核子時需要的能量,或若干個核子在核力作用下結(jié)合成原子核時放出的能量。(2)比結(jié)合能:原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比,也叫平均結(jié)合能。比結(jié)合能越大,表示原子核、核子結(jié)合得越牢固,原子核越穩(wěn)定。3.質(zhì)量虧損(1)愛因斯坦質(zhì)能方程:E=mc2。(2)質(zhì)量虧損:原子核的質(zhì)量小于組成它的核子的質(zhì)量之和的現(xiàn)象。4.裂變與聚變(1)重核裂變:重核俘獲一個中子后分裂成為兩個中等質(zhì)量的核的反應(yīng)過程。為了使鈾235裂變時發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng),鈾塊的體積應(yīng)大于它的臨界體積。裂變的應(yīng)用:原子彈、原子反應(yīng)堆。(2)輕核聚變:兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的反應(yīng)過程,反應(yīng)時釋放出大量的核能。要想使氘核和氚核合成氦核,必須達(dá)到幾百萬開爾文以上的高溫,因此聚變反應(yīng)又叫熱核反應(yīng)。聚變的應(yīng)用:氫彈。高考演練·明確方向1.[2018江蘇單科,12C(1)]已知A和B兩種放射性元素的半衰期分別為T和2T,則相同質(zhì)量的A和B經(jīng)過2T后,剩有的A和B質(zhì)量之比為。

A.1∶4 B.1∶2 C.2∶1 D.4∶1答案B根據(jù)半衰期公式m=m012tτ,經(jīng)過2T,A剩有的質(zhì)量為mA=m0122=m04,B剩有的質(zhì)量為mB=m0121=m02,2.[2020江蘇單科,12(1)]“測溫槍”(學(xué)名“紅外線輻射測溫儀”)具有響應(yīng)快、非接觸和操作方便等優(yōu)點(diǎn)。它是根據(jù)黑體輻射規(guī)律設(shè)計(jì)出來的,能將接收到的人體熱輻射轉(zhuǎn)換成溫度顯示。若人體溫度升高,則人體熱輻射強(qiáng)度I及其極大值對應(yīng)的波長λ的變化情況是 ()A.I增大,λ增大 B.I增大,λ減小C.I減小,λ增大 D.I減小,λ減小答案B黑體輻射規(guī)律為:溫度升高,輻射強(qiáng)度I增大,I的極大值向波長短的方向偏移,故B選項(xiàng)正確。3.[2020江蘇單科,12(3)]一只質(zhì)量為1.4kg的烏賊吸入0.1kg的水,靜止在水中。遇到危險時,它在極短時間內(nèi)把吸入的水向后全部噴出,以2m/s的速度向前逃竄。求該烏賊噴出的水的速度大小v。答案28m/s解析由動量守恒得mv-Mv'=0解得v=Mv'm,代入數(shù)據(jù)得4.[2019江蘇單科,12(3)]在“焊接”視網(wǎng)膜的眼科手術(shù)中,所用激光的波長λ=6.4×10-7m,每個激光脈沖的能量E=1.5×10-2J。求每個脈沖中的光子數(shù)目。(已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s,光速c=3×108m/s。計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字)答案5×1016解析每個光子的能量為ε=hcλ則每個脈沖中的光子數(shù)目n=E聯(lián)立解得n=5×1016201820192020動量及近代物理T12:動量守恒定律應(yīng)用、核反應(yīng)、光電效應(yīng)T12:動量守恒定律、核反應(yīng)方程、光子能量T12:黑體輻射、能級躍遷、動量守恒定律的應(yīng)用考向解讀1.注重基礎(chǔ)。如選擇題以利用波粒二象性、衰變方程、結(jié)合能等為題,考查了學(xué)生的理解能力。2.強(qiáng)調(diào)綜合。如光電效應(yīng)計(jì)算、動量守恒定律與原子核衰變綜合、能級躍遷與光電效應(yīng)綜合、力電等問題綜合,考查學(xué)生的分析綜合能力?？枷蛲黄啤りP(guān)鍵能力一、動量定理及應(yīng)用1.應(yīng)用動量定理的主要流程:確定研究對象?受力分析?抓住過程的初、末狀態(tài),選好正方向?根據(jù)動量定理列方程2.對過程較復(fù)雜的運(yùn)動,可分段用動量定理,也可對整個過程用動量定理。典例1(2020江蘇南京、鹽城第二次模擬)2019年12月27日晚,“實(shí)踐二十號”衛(wèi)星被成功送入預(yù)定軌道。運(yùn)載這一衛(wèi)星的長征五號運(yùn)載火箭在海南文昌航天發(fā)射場進(jìn)行多次調(diào)試,在某次實(shí)驗(yàn)中該發(fā)動機(jī)向后噴射的氣體速度約為3000m/s,產(chǎn)生的推力約為4.8×106N,則它在1s時間內(nèi)噴射的氣體質(zhì)量約為多少千克?答案1.6×103kg解析設(shè)發(fā)動機(jī)在1s時間內(nèi)噴射的氣體質(zhì)量為m,由動量定理可得F·Δt=Δm·v解得Δm=F·Δtv=4.8×11(2020江蘇鹽城第三次模擬)如圖所示是一則安全警示廣告,描述了高空墜物對人傷害的嚴(yán)重性。小王同學(xué)用下面的實(shí)例來檢驗(yàn)廣告詞的科學(xué)性:用一個雞蛋從8樓的窗戶自由下落到地面。經(jīng)測量雞蛋質(zhì)量約50g,下落到地面的瞬時速度約為20m/s,與地面接觸時間約為0.02s。不計(jì)空氣阻力,重力加速度g=10m/s2。求雞蛋:(1)下落到地面時動量的大小;(2)對地面平均作用力的大小。答案(1)1kg·m/s(2)50.5N解析(1)雞蛋下落到地面時動量的大小為p=mv=50×10-3×20kg·m/s=1kg·m/s(2)設(shè)豎直向上為正方向,根據(jù)動量定理可知(F-mg)Δt=0-(-mv)解得地面對雞蛋的平均作用力的大小F=mvΔt+mg=10.02根據(jù)牛頓第三定律可知雞蛋對地面的平均作用力的大小為F'=F=50.5N二、動量守恒定律及應(yīng)用應(yīng)用動量守恒定律解題的基本步驟典例2(2020江蘇南京六校聯(lián)合體聯(lián)考)質(zhì)量為4kg的物體B靜止在光滑水平面上,一質(zhì)量為1kg的物體A以2.0m/s的水平速度和B發(fā)生正碰,碰撞后A以0.2m/s的速度反彈,則碰撞后物體B的速度大小為;此過程中系統(tǒng)損失的機(jī)械能等于。

答案0.55m/s1.375J解析以物體A的初速度方向?yàn)檎较?設(shè)物體A質(zhì)量為m1,物體B質(zhì)量為m2,A初速度為v1,碰撞后v'1。該過程動量守恒,因此有m1v1+0=m1v1'+m2v2代入數(shù)據(jù)解得v2=0.55m/s根據(jù)動能定理可得ΔE=12m1v1代入數(shù)據(jù)可得ΔE=1.375J2(2020江蘇揚(yáng)州大橋高級中學(xué)學(xué)情調(diào)研)將總質(zhì)量為1.05kg的模型火箭點(diǎn)火升空,在0.02s時間內(nèi)有50g燃?xì)庖源笮?00m/s的速度從火箭尾部噴出。在燃?xì)鈬姵鲞^程,火箭獲得的平均推力為N,在燃?xì)鈬姵龊蟮乃查g,火箭的速度大小為m/s(燃?xì)鈬姵鲞^程中重力和空氣阻力可忽略)。

答案50010解析在燃?xì)鈬姵鲞^程,以燃?xì)鉃檠芯繉ο?規(guī)定火箭的速度方向?yàn)檎较?根據(jù)動能定理可得:-FΔt=-m氣v氣-0,解得F=m氣v氣Δt=500N,根據(jù)牛頓第三定律可得火箭獲得的平均推力為500N;噴射前后系統(tǒng)的動量守恒,根據(jù)動量守恒定律得0=(M-m氣)v箭-m氣v氣,解得火箭的速度大小v箭三、氫原子能級躍遷1.解決氫原子能級躍遷問題的技巧(1)原子躍遷時,所吸收或釋放的光子能量只能等于兩能級之間的能量差。(2)原子電離時,所吸收的能量可以大于或等于某一能級能量的絕對值。(3)一群原子和一個原子不同。一個氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為(n-1);一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)N=Cn2=n(n2.受激躍遷:低能級→高能級,吸收能量(1)光照(吸收光子):光子的能量必須恰好等于兩能級之間的能量差,hν=ΔE。(2)碰撞、加熱等:只要入射粒子能量大于或等于兩能級之間的能量差即可,E外≥ΔE。(3)大于電離能的光子可被吸收將原子電離。典例3(2020北京,2,3分)氫原子能級示意如圖?，F(xiàn)有大量氫原子處于n=3能級上,下列說法正確的是 ()A.這些原子躍遷過程中最多可輻射出2種頻率的光子B.從n=3能級躍遷到n=1能級比躍遷到n=2能級輻射的光子頻率低C.從n=3能級躍遷到n=4能級需吸收0.66eV的能量D.n=3能級的氫原子電離至少需要吸收13.6eV的能量答案C大量氫原子處于n=3能級躍遷到n=1能級最多可輻射出C32=3種不同頻率的光子,故A錯誤;根據(jù)能級圖可知從n=3能級躍遷到n=1能級輻射的光子能量為hν1=13.6eV-1.51eV=12.09eV,從n=3能級躍遷到n=2能級輻射的光子能量為hν2=3.4eV-1.51eV=1.89eV,比較可知從n=3能級躍遷到n=1能級比躍遷到n=2能級輻射的光子頻率高,故B錯誤;根據(jù)能級圖可知從n=3能級躍遷到n=4能級,需要吸收的能量為E=1.51eV-0.85eV=0.66eV,故C正確;根據(jù)能級圖可知?dú)湓犹幱趎=3能級的能量為-1.51eV,故要使其電離至少需要吸收1.51eV的能量,故D3[2020江蘇單科,12(2)]大量處于某激發(fā)態(tài)的氫原子輻射出多條譜線,其中最長和最短波長分別為λ1和λ2,則該激發(fā)態(tài)與基態(tài)的能量差為,波長為λ1的光子的動量為。(已知普朗克常量為h,光速為c)

答案hcλ2解析氫原子從激發(fā)態(tài)直接躍遷到基態(tài)時輻射光子的能量最大,波長最短,故En-E1=hcλ2。波長為λ1的光子的動量p=h四、核反應(yīng)方程、核能1.書寫核反應(yīng)方程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒的規(guī)律。2.半衰期公式:半衰期是一個統(tǒng)計(jì)規(guī)律,半衰期是由原子核內(nèi)部的因素決定,只與元素的種類有關(guān),跟元素所處的物理或化學(xué)狀態(tài)無關(guān)。3.核能的計(jì)算:①ΔE=Δmc2,其中Δm為核反應(yīng)方程中的質(zhì)量虧損;②ΔE=Δm×931.5MeV,其中質(zhì)量虧損Δm以原子質(zhì)量單位u為單位。典例4(2020江蘇泰州5月模擬)一靜止的氡核

86222Rn衰變?yōu)獒暫?/p>

84218Po和α粒子,其中

80222Rn、84218Po、α粒子的質(zhì)量分別為m1、m(1)寫出衰變方程式;

(2)求α粒子的動能。

答案86222Rn→84218Po+24He或

86222Rn→84218Po+αm2m2解析(1)核反應(yīng)方程滿足質(zhì)量數(shù)守恒與電荷數(shù)守恒,則衰變方程為

86222Rn→84218Po+24(2)核反應(yīng)過程中釋放的核能為ΔE=(m1-m2-m3)c2=EkPo+Ekα衰變過程中動量守恒pPo=pα根據(jù)p=2mEkPoE則α粒子的動能為Ekα=m2m2+m3·ΔE=m2m2+m34(2020江蘇南京金陵中學(xué)、海安高級中學(xué)、南京外國語學(xué)校第四次模擬)質(zhì)子與中子發(fā)生核反應(yīng)生成氘核,放出能量,其核反應(yīng)方程為;已知中子的質(zhì)量mn=1.6749×10-27kg,質(zhì)子的質(zhì)量mp=1.6726×10-27kg,氘核的質(zhì)量mD=3.3436×10-27kg,真空中的光速為3.00×108m/s,則氘核的比結(jié)合能為(保留兩位有效數(shù)字)。

答案(1)11H+01n→12H解析核反應(yīng)方程為:11H+01n→12H。氘核是由1個質(zhì)子、1個中子構(gòu)成,其核子與原子核的質(zhì)量差為Δm=mp+mn-mD=1.6726×10-27kg+1.6749×10-27kg-3.3436×10-27kg=0.0039×10-27kg,氘核的結(jié)合能為ΔE=Δmc2,代入數(shù)據(jù)解得ΔE=3.51×10-13J,則氘核的比結(jié)合能為ΔE五、光電效應(yīng)1.分析光電效應(yīng)的兩條線索2.光電效應(yīng)四類圖像極限頻率νc→橫軸截距;逸出功W0→縱軸截距的絕對值;普朗克常量h→圖線的斜率遏止電壓Uc→圖線與橫軸的交點(diǎn);飽和光電流Im→電流的最大值;最大初動能→Ek=eUc遏止電壓Uc1、Uc2→圖線與橫軸的交點(diǎn);飽和光電流Im→電流的最大值;最大初動能→Ek1=eUc1,Ek2=eUc2截止頻率νc→圖線與橫軸的交點(diǎn);遏止電壓Uc→隨入射光頻率的增大而增大;普朗克常量h→等于圖線的斜率與電子電荷量的乘積,即h=ke典例5(2020江蘇宿遷沭陽5月聯(lián)考)用圖1裝置研究光電效應(yīng),分別用a光、b光、c光照射陰極K得到圖2中a、b、c三條光電流I與A、K間的電壓UAK的關(guān)系曲線,則下列說法正確的是 ()圖1圖2A.開關(guān)S扳向1時測得的數(shù)據(jù)得到的是I軸左側(cè)的圖線B.c光的光子能量大于a光的光子能量C.用a光照射陰極K時陰極的逸出功大于用b光照射陰極K時陰極的逸出功D.b光照射陰極K時逸出的光電子最大初動能小于a光照射陰極時逸出的光電子最大初動能答案B當(dāng)光電流恰為零時,光電管兩端加的電壓為截止電壓,當(dāng)開關(guān)S扳向1時,光電子在光電管加速,則所加的電壓是正向電壓,因此測得的數(shù)據(jù)得到的并不是I軸左側(cè)的圖線,故A項(xiàng)錯誤;根據(jù)eU截=12mvm2=hν-W知,入射光的頻率越高,對應(yīng)的截止電壓U截越大;由題圖可知,c光的截止電壓大于a光的截止電壓,所以c光的頻率大于a光的頻率,依據(jù)E=hν可知,c光的光子能量大于a光的光子能量,B項(xiàng)正確;同一陰極的逸出功總是相等,與入射光的能量大小無關(guān),C錯誤;b光的截止電壓等于a光的截止電壓,根據(jù)eU截=12mvm2=hν-W得,所以b5(2019江蘇四校聯(lián)考)如圖甲所示是研究光電效應(yīng)現(xiàn)象的裝置,某同學(xué)用該裝置探究遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關(guān)系,得到如圖乙所示的Uc-ν圖像。圖中電源端為正極(填“左”或“右”),該裝置陰極K的逸出功為J。已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

甲乙答案右3.38×10-19解析因?yàn)槭茄芯慷糁闺妷篣c的裝置,所以所加電壓應(yīng)為反向電壓,阻止光電子到達(dá)A極板形成光電流,所以A極板接電源負(fù)極,K極板接電源正極,電源右端為正極;根據(jù)題圖乙可知,當(dāng)入射光頻率為5.1×1014Hz時,所需遏止電壓為零,說明此時對應(yīng)頻率為截止頻率νc,所以逸出功W0=hνc=6.63×10-34×5.1×1014J=3.38×10-19J。六、波粒二象性1.黑體輻射規(guī)律:輻射強(qiáng)度與溫度有關(guān),與波長有關(guān)。(1)隨溫度升高,輻射強(qiáng)度的峰值向波長較短的方向移動。(2)溫度一定時,輻射強(qiáng)度隨波長增大而先增大后減小。(3)對應(yīng)同一波長,溫度越高輻射強(qiáng)度越大。2.物質(zhì)波(德布羅意波):任何一個運(yùn)動著的物體都有一種波與它對應(yīng),該波的波長λ=hp3.光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象表現(xiàn)出光的波動性。黑體輻射、光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)表現(xiàn)出光的粒子性。光的波長越長,頻率越小,波動性越顯著;光的波長越短,頻率越大,粒子性越顯著。少量光子產(chǎn)生的效果往往顯示粒子性,大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示波動性。典例6(2020江蘇泰州5月模擬)按照玻爾理論,氫原子處于高能級時,電子繞核運(yùn)動的動能(選填“較大”或“較小”),若電子質(zhì)量為m,動能為Ek,其對應(yīng)的德布羅意波長為(普朗克常量為h)。

答案較小h2解析電子繞核運(yùn)動時,庫侖力提供向心力ke2r2解得Ek=k氫原子處于高能級,r較大,動能較小。德布羅意波長為λ=hp=6(2020江蘇揚(yáng)州中學(xué)4月測試)已知光速為c,普朗克常量為h,則頻率為ν的光子的動量為。用N個該頻率的光子垂直照射平面鏡,光被鏡面全部垂直反射回去,則在光照射的過程中,平面鏡受到的沖量大小為。

答案hνc2Nhν解析根據(jù)德布羅意波長公式,則光子的動量為p=hλ=hc取入射方向?yàn)檎较?根據(jù)動量定理I=N(p末-p初)=N(-p-p)=-2Nhν所以平面鏡受到的沖量大小為2Nhνc一、單項(xiàng)選擇題1.(2020江蘇南京金陵中學(xué)、海安高級中學(xué)、南京外國語學(xué)校第四次模擬)下列說法中正確的是 ()A.在光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中,隨著入射光的頻率變高,飽和光電流變大B.動能相等的質(zhì)子和電子,它們的德布羅意波長也相等C.一個氫原子從n=3的能級躍遷回基態(tài),可能輻射三個光子D.維系原子核穩(wěn)定的力是核力,核力是短程力答案D在光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中,因?yàn)轱柡凸怆娏髋c入射光的強(qiáng)度成正比,入射光的頻率變高,飽和光電流不一定變大,故A錯誤;動能相等的質(zhì)子和電子,因質(zhì)子質(zhì)量比電子質(zhì)量大得多,根據(jù)動能Ek=p22m可知質(zhì)子和電子動量不相等,再根據(jù)德布羅意波長公式λ=hp可知一個電子的德布羅意波長和一個質(zhì)子的波長不相等,故B錯誤;一個氫原子從n=3的能級躍遷到基態(tài),最多釋放兩個光子,即從n=3到n=2、從n=2到n=1,故C錯誤;核力是強(qiáng)相互作用的一種表現(xiàn),在原子核內(nèi)核力比庫侖力大得多,原子核中的中子與其他核子間無庫侖斥力,但有相互吸引的核力,有助于維系原子核的穩(wěn)定;根據(jù)核力的性質(zhì)可知,核力是短程力,2.(2020課標(biāo)Ⅰ,14,6分)行駛中的汽車如果發(fā)生劇烈碰撞,車內(nèi)的安全氣囊會被彈出并瞬間充滿氣體。若碰撞后汽車的速度在很短時間內(nèi)減小為零,關(guān)于安全氣囊在此過程中的作用,下列說法正確的是 ()A.增加了司機(jī)單位面積的受力大小B.減少了碰撞前后司機(jī)動量的變化量C.將司機(jī)的動能全部轉(zhuǎn)換成汽車的動能D.延長了司機(jī)的受力時間并增大了司機(jī)的受力面積答案D若汽車發(fā)生劇烈碰撞,車內(nèi)的安全氣囊會被彈出并充氣,對司機(jī)的頭部、頸部等部位起保護(hù)作用,增大了司機(jī)的受力面積,減小了司機(jī)單位面積的受力大小,故A項(xiàng)錯誤。有無安全氣囊,司機(jī)的速度都是從碰撞前的速度減為零,動量變化量相同,故B項(xiàng)錯誤。當(dāng)司機(jī)與安全氣囊發(fā)生作用時,安全氣囊的作用并沒有將司機(jī)的動能全部轉(zhuǎn)化為汽車的動能,故C項(xiàng)錯誤。安全氣囊起緩沖作用,延長了司機(jī)的受力時間,從而減少了司機(jī)的受力大小,D項(xiàng)正確。3.[2019江蘇單科,12(1)]質(zhì)量為M的小孩站在質(zhì)量為m的滑板上,小孩和滑板均處于靜止?fàn)顟B(tài),忽略滑板與地面間的摩擦。小孩沿水平方向躍離滑板,離開滑板時的速度大小為v,此時滑板的速度大小為 ()A.mMv B.MC.mm+Mv D答案B忽略滑板與地面間摩擦?xí)r,小孩與滑板在水平方向上動量守恒:0=Mv+mv',解得v'=-Mmv,其中“-”表示v'與v方向相反,故B正確。4.(2020江蘇鹽城第三次模擬)如圖所示為α、β、γ三種射線的示意圖,下列說法中正確的是 ()A.γ射線是電磁波,它的電離作用最強(qiáng)B.γ射線一般伴隨著α或β射線產(chǎn)生,它的貫穿能力最強(qiáng)C.α射線是原子核自發(fā)射出的氦核,它的電離作用最弱D.β射線是原子核外電子電離形成的電子流,它具有中等的貫穿能力答案Bγ射線是電磁波,它的電離作用最弱,穿透本領(lǐng)最強(qiáng),選項(xiàng)A錯誤;γ射線一般伴隨著α或β射線產(chǎn)生,它的貫穿能力最強(qiáng),選項(xiàng)B正確;α射線是原子核自發(fā)射出的氦核,它的電離作用最強(qiáng),選項(xiàng)C錯誤;β射線是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時放出的電子,它具有中等的貫穿能力,選項(xiàng)D錯誤。5.(2020江蘇揚(yáng)州5月調(diào)研)下列現(xiàn)象中,與原子核內(nèi)部變化有關(guān)的是 ()A.α粒子散射現(xiàn)象 B.天然放射現(xiàn)象C.光電效應(yīng)現(xiàn)象 D.原子發(fā)光現(xiàn)象答案Bα粒子散射實(shí)驗(yàn)表明了原子內(nèi)部有一個很小的核,并沒有涉及核內(nèi)部的變化,故A項(xiàng)錯誤;天然放射現(xiàn)象是原子核內(nèi)部發(fā)生變化自發(fā)地放射出α粒子或電子,從而發(fā)生α衰變或β衰變,故B項(xiàng)正確;光電效應(yīng)是原子核外層電子脫離原子核的束縛而逸出,沒有涉及原子核的變化,故C項(xiàng)錯誤;原子發(fā)光現(xiàn)象是原子躍遷形成的,也沒有涉及原子核的變化,故D項(xiàng)錯誤。6.(2020江蘇揚(yáng)州中學(xué)4月測試)如圖所示為氫原子能級的示意圖,下列有關(guān)說法正確的是 ()A.處于基態(tài)的氫原子吸收10.5eV的光子后能躍遷至n=2能級B.大量處于n=4能級的氫原子向低能級躍遷時,最多可輻射出3種不同頻率的光C.若用從n=3能級躍遷到n=2能級輻射出的光,照射某金屬時恰好發(fā)生光電效應(yīng),則用從n=4能級躍遷到n=3能級輻射出的光,照射該金屬時一定能發(fā)生光電效應(yīng)D.用n=4能級躍遷到n=1能級輻射出的光,照射逸出功為6.34eV的金屬鉑產(chǎn)生的光電子的最大初動能為6.41eV答案D處于基態(tài)的氫原子要躍遷至n=2能級必須吸收10.2eV的光子,不能吸收10.5eV的光子,故A項(xiàng)錯誤;大量處于n=4能級的氫原子,最多可以輻射出C42=6種不同頻率的光,故B項(xiàng)錯誤;從n=3能級躍遷到n=2能級輻射出的光的能量值大于從n=4能級躍遷到n=3能級輻射出的光的能量值,用從n=3能級躍遷到n=2能級輻射出的光,照射某金屬時恰好發(fā)生光電效應(yīng),則用從n=4能級躍遷到n=3能級輻射出的光,照射該金屬時不一定能發(fā)生光電效應(yīng),故C錯誤;處于n=4能級的氫原子躍遷到n=1能級輻射出的光的能量為:E=E4-E1=-0.85-(-13.6)=12.75eV,根據(jù)光電效應(yīng)方程,照射逸出功為6.34eV的金屬鉑產(chǎn)生的光電子的最大初動能為:Ekm=E-W=12.75eV-6.34eV=6.41eV,故D二、多項(xiàng)選擇題7.(2020課標(biāo)Ⅰ,19,6分)下列核反應(yīng)方程中,X1、X2、X3、X4代表α粒子的有 ()A.12H+12H→01n+X1 B.C.92235U+01n→56144Ba+3689Kr+3X3 答案BD核反應(yīng)方程中,反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)守恒,電荷數(shù)守恒,則A項(xiàng)中X1應(yīng)為

23He;B項(xiàng)中X2為

24He;C項(xiàng)中X3應(yīng)為

01n;D項(xiàng)中X4應(yīng)為

28.(2020江蘇南京六校聯(lián)合體聯(lián)考)下列關(guān)于四幅圖說法中,正確的是 ()原子中的電子繞原子核高速運(yùn)轉(zhuǎn)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)電子束通過鋁箔時的衍射圖樣α粒子散射實(shí)驗(yàn)A.玻爾原子理論的基本假設(shè)認(rèn)為,電子繞核運(yùn)行軌道的半徑是任意的B.光電效應(yīng)產(chǎn)生的條件為:入射光的頻率大于極限頻率C.電子束通過鋁箔時的衍射圖樣證實(shí)了運(yùn)動電子具有波動性D.發(fā)現(xiàn)少數(shù)α粒子發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn),說明金原子質(zhì)量大而且很堅(jiān)硬答案BC根據(jù)玻爾原子理論可知,電子的軌道不是任意的,電子有確定的軌道,且軌道是量子化的,故A項(xiàng)錯誤;發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光頻率大于金屬的極限頻率,故B項(xiàng)正確;衍射是波的特有現(xiàn)象,電子束通過鋁箔時的衍射圖樣驗(yàn)證了電子具有波動性,故C項(xiàng)正確;發(fā)現(xiàn)少量α粒子發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn),說明原子的質(zhì)量絕大部分集中在很小的空間范圍,故D項(xiàng)錯誤。9.(2020江蘇連云港老六所四星高中模擬)下列對物理知識的理解正確的有 ()A.α射線的穿透能力較弱,用厚紙板就能擋住B.動能相等的質(zhì)子和電子,它們的德布羅意波長也相等C.放射性元素釙的半衰期為138天,100g的釙經(jīng)276天,已發(fā)生衰變的質(zhì)量為75gD.質(zhì)子、中子、α粒子的質(zhì)量分別為m1、m2、m3,兩個質(zhì)子和兩個中子結(jié)合成一個α粒子,釋放的能量是(m1+m2-m3)c2答案ACα射線在空氣中的射程只有幾厘米,只要一張紙就能擋住,A項(xiàng)正確;根據(jù)德