高中物理选修3-5复习剖析

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1、专题八 选考部分 （3-3、3-4、3-5 ） 高考题型1 光电效应与光的粒子性 高考题型2 原子结构和能级跃迁 高考题型3 核反应和核能的计算 高考题型4 动量和能量观点的综合应用 栏目索引 第第3 3讲 原子物理和动量讲 原子物理和动量 高考题型1 光电效应与光的粒子性 解题方略 1处理光电效应问题的两条线索 一是光的频率，二是光的强度，两条线索对应的关系是： (1)光强光子数目多发射光电子数多光电流大 (2)光子频率高光子能量大产生光电子的最大初动能大 2. 爱因斯坦光电效应方程EkhW0的研究对象是金属表面的 电子，意义是说，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增 大(如图1所示)，

2、直线的斜率为h，直线与轴的交点的物理意义 是极限频率c，直线与Ek轴交点的物理意义是逸出功的负值 图1 例1 某中学的实验小组利用如图2所示的装置研究 光电效应规律，用理想电压表和理想电流表分别测 量光电管的电压以及光电管的电流当开关打开时， 用光子能量为2.5 eV的光照射光电管的阴极K，理想 电流表有示数，闭合开关，移动滑动变阻器的触头，当电压表 的示数小于0.6 V时，理想电流表仍有示数，当理想电流表的示 数刚好为零时，电压表的示数刚好为0.6 V则阴极K的逸出功 为_，逸出的光电子的最大初动能为_ 图2 解析 设用光子能量为2.5 eV的光照射时，光电子的最大初动能 为Ekm，阴极材料

3、逸出功为W0，当反向电压达到U0.6 V以后， 具有最大初动能的光电子也达不到阳极，因此eUEkm， 由光电效应方程：EkmhW0， 由以上二式得：Ekm0.6 eV，W01.9 eV. 所以此时最大初动能为0.6 eV， 该材料的逸出功为1.9 eV. 答案 1.9 eV 0.6 eV 预测1 以下说法符合物理学史的是( ) A普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布 的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元 B康普顿效应表明光子只具有能量 C德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，认为实物粒子 也具有波动性 D汤姆孙通过粒子散射实验，提出了原子具有核式结构 E为了

4、解释黑体辐射规律，普朗克提出电磁辐射的能量是量子 化的 解析 普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长 分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新 纪元，故A正确； 康普顿效应不仅表明了光子具有能量，还表明了光子具有动量 ，故B错误； 德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，认为实物粒子也 具有波动性，故C正确； 卢瑟福在用粒子轰击金箔的实验中发现了质子，提出原子核式 结构学说，故D错误； 为了解释黑体辐射规律，普朗克提出电磁辐射的能量是量子化 的，故E正确 答案 ACE 预测2 如图3所示，两平行金属板A、B板间电压恒为U，一束 波长为的入射光射到金属板B上，使B板发生了

5、光电效应，已知 该金属板的逸出功为W，电子的质量为m.电荷量为e，已知普朗 克常量为h，真空中光速为c，下列说法中正确的是( ) 图3 能不能发生光电效应，取决于入射光的频率，与板间电压无关 ，C选项错误； 若减小入射光的波长，入射光频率增大，大于金属的极限频率 ，可以发生光电效应，D选项正确； 若增大入射光的频率，金属板的逸出功不变，E选项错误 答案 ABD 高考题型2 原子结构和能级跃迁 解题方略 1汤姆孙发现电子，密立根测出了电子的电荷量，卢瑟福根据 粒子散射实验构建了原子核式结构模型玻尔提出的原子模型 很好地解释了氢原子光谱的规律卢瑟福用粒子轰击氮核实验 发现了质子，查德威克用粒子轰击

6、铍核发现了中子贝可勒尔 发现了天然放射现象，揭示了原子核是有结构的小居里夫妇首 次发现了放射性同位素 2原子的核式结构模型： (1)在原子的中心有一个体积很小、带正电荷的核，叫做原子核 ，而电子在核外绕核运动； (2)原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核上，带 负电的电子在核外空间绕核旋转 3能级和能级跃迁 (1)轨道量子化 核外电子只能在一些分立的轨道上运动 rnn2r1(n1,2,3，) (2)能量量子化 (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hEmEn(mn) 例2 以下关于玻尔原子理论的说

7、法正确的是( ) A电子绕原子核做圆周运动的轨道半径不是任意的 B电子在绕原子核做圆周运动时，稳定地产生电磁辐射 C电子从量子数为2的能级跃迁到量子数为3的能级时要辐射光子 D不同频率的光照射处于基态的氢原子时，只有某些频率的光可 以被氢原子吸收 E氢原子光谱有很多不同的亮线，说明氢原子能发出很多不同频 率的光，但它的光谱不是连续谱 电子在绕原子核做圆周运动时，不会产生电磁辐射，只有跃迁时 才会出现，故B错误； 氢原子光谱有很多不同的亮线，说明氢原子能发出很多不同频率 的光，是特征谱线，但它的光谱不是连续谱，故E正确 答案 ADE 预测3 关于原子结构及原子核的知识，下列判断正确的是( ) A

8、每一种原子都有自己的特征谱线 B处于n3的一个氢原子回到基态时一定会辐射三种频率的光子 C射线的穿透能力比射线弱 D衰变中的电子来自原子的内层电子 E放射性元素的半衰期与压力、温度无关 解析 由于每种原子都有自己的特征谱线，故可以根据原子光谱 来鉴别物质，故A正确； 射线的穿透能力比射线的穿透能力弱，故C正确； 原子核发生衰变放出的电子是原子核内的中子转化为质子而释放 的电子，故D错误； 放射性元素的半衰期与压力、温度无关，只与自身有关，E正确 答案 ACE 预测4 已知金属铯的逸出功为1.88 eV，氢原子 能级图如图4所示，下列说法正确的是( ) A大量处于n4能级的氢原子跃迁到基态的过

9、程中最多可释放出6种频率的光子 B一个处于n3能级的氢原子跃迁到基态的过 程中最多可释放出3种频率的光子 C氢原子从n3能级跃迁到n2能级过程中辐 射出的光子能使金属铯发生光电效应 图4 D大量处于n2能级的氢原子跃迁到基态过程中发出的光照射金 属铯，产生的光电子最大初动能为8.32 eV E用光子能量为11 eV的紫外线照射大量处于基态的氢原子，会 有氢原子跃迁到n2能级 一个处于n3能级的氢原子最多可以辐射出两种不同频率的光子 ，故B错误； 从n3能级跃迁到n2能级过程中辐射出的光子能量E(3.4 1.51) eV1.89 eV，而金属铯的逸出功为1.88 eV，符合光电效应发 生条件，故

10、C正确； 根据辐射的光子能量等于两能级间的能级差可知，n2能级的氢 原子跃迁到基态过程中发出的光能量为E(13.63.4) eV 10.2 eV，再根据EkmhW0，则有产生的光电子最大初动能为 Ekm(10.21.88) eV8.32 eV，故D正确； 由于氢原子的能级中基态的氢原子为能级为13.6 eV，而n2 能级的氢原子跃迁到基态过程中发出的光能量为E(13.6 3.4) eV10.2 eV，因此光子能量为11 eV的紫外线照射大量处于 基态的氢原子不可能出现跃迁现象，故E错误 答案 ACD 高考题型3 核反应和核能的计算 解题方略 2.射线、射线、射线之间的区别 3.核反应、核能、裂

11、变、轻核的聚变 (1)在物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程 ，称为核反应核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒的规律 (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Emc2或Emc2. (3)把重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应，称为裂变； 把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应，称为聚变 (4)核能的计算：Emc2，其中m为核反应方程中的质量亏 损；Em931.5 MeV，其中质量亏损m以原子质量单位u 为单位 图5 解析 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A正确； 放射性元素的半衰期是由核内自身的因素决定的

12、，与原子所处 的化学状态无关，故C正确； 答案 ACE 预测6 一个氘核和一个氚核聚变结合成一个氦核，同时放出一个 中子，并释放核能已知氘核、氚核、氦核、中子的质量分别为 m1、m2、m3、m4，真空中的光速为c.下列说法正确的是( ) B聚变反应中的质量亏损mm1m2m3m4 C释放的能量E(m3m4m1m2)c2 D太阳辐射的能量主要来自其内部发生的核聚变反应 E氘核的比结合能大于氦核的比结合能 聚变反应中的质量亏损mm1m2m3m4，故B正确； 聚变反应中亏损的质量转化为能量以光子的形式放出，故光子能 量为E(m1m2m3m4)c2，故C错误； 太阳辐射的能量主要来自其内部发生的核聚变反

13、应，故D正确； 氘核的比结合能小于氦核的比结合能，故E错误 答案 ABD 高考题型4 动量和能量观点的综合应用 1动量守恒定律 (1)表达式：m1v1m2v2m1v1m2v2； 或pp(系统相互作用前的总动量p等于系统相互作用后的总动 量p)； 或p0(系统总动量的增量为零)； 或p1p2(相互作用的两个物体组成的系统，两物体动量的增 量大小相等、方向相反) 解题方略 (2)动量守恒定律的适用条件 系统不受外力或系统虽受外力但所受外力的合力为零 系统所受合力不为零，但在某一方向上系统所受外力的合力为 零，则在该方向上系统动量守恒 系统虽受外力，但外力远小于内力且作用时间极短，如碰撞、 爆炸过程

14、 2弹性碰撞与非弹性碰撞 碰撞过程遵从动量守恒定律如果碰撞过程中机械能守恒，这样 的碰撞叫做弹性碰撞；如果碰撞过程中机械能不守恒，这样的碰 撞叫做非弹性碰撞 3利用动量和能量观点解题的技巧 (1)若研究对象为一个系统，应优先考虑应用动量守恒定律和能量 守恒定律 (2)动量守恒定律和能量守恒定律都只考查一个物理过程的初、末 两个状态，对过程的细节不予追究 (3)注意挖掘隐含条件，根据选取的对象和过程判断动量和能量是 否守恒 例4 (2015新课标全国35)两滑块a、b沿水平面上同一条直线 运动，并发生碰撞；碰撞后两者粘在一起运动；经过一段时间后 ，从光滑路段进入粗糙路段两者的位置x随时间t变化的

15、图象如 图6所示求： 图6 (1)滑块a、b的质量之比； 解析 设a、b的质量分别为m1、m2，a、b碰撞前的速度为v1、v2. 由题给图象得 v12 m/s v21 m/s a、b发生完全非弹性碰撞，碰撞后两滑块的共同速度为v.由题给 图象得 由动量守恒定律得 m1v1m2v2(m1m2)v 联立式得 m1m218 答案 18 (2)整个运动过程中，两滑块克服摩擦力做的功与因碰撞而损失的 机械能之比 解析 由能量守恒定律得，两滑块因碰撞而损失的机械能为 由图象可知，两滑块最后停止运动由动能定理得，两滑块克服 摩擦力所做的功为 联立式，并代入题给数据得 WE12 答案 12 预测7 如图7所示，光滑水平地面上，人 与滑板A一起以v00.5 m/s的速度前进， 正前方不远处有一横杆，横杆另一侧有一静 止滑板B，当人与A行至横杆前，人相对滑板 竖直向上跳起越过横杆，A从横杆下方通过并与B发生弹性碰撞， 之后人刚好落到B上不计空气阻力，求最终人与B共同速度是多 少？已知m人40 kg，mA5 kg，mB10 kg. 图7 解析 人跳起后A与B碰撞前后动量守恒，机械能守恒，设碰后A 的速度为v1，B的速度为v2.mAv0mAv1mBv2 人下落与B作用前后，水平方向动量守恒，设共同速度为v3. m人v0mB