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1、专题17选修3-5,第一部分知识专题复习,网络构建,考题二氢原子光谱与能级,考题三核反应与核能,栏目索引,考题一光电效应与光子说,考题四动量和能量的综合应用,考题一光电效应与光子说,1.爱因斯坦光电效应方程 EkhW0. 2.用图象表示光电效应方程，如图1所示 (1)极限频率：图线与轴的交点的横坐标0. (2)逸出功：图线与Ek交点的纵坐标的值W0 (3)普朗克常量：图线的斜率kh 3.处理光电效应问题的两条线索：光强和光的频率 (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,知识精讲,图1,解析答案,例1一光电管的阴极K用截止频率为的金属铯制成
2、，光电管阳极A和阴极K之间的正向电压为U.用波长为的单色光射向阴极，产生了光电流.已知普朗克常量为h，电子电荷量为e，真空中的光速为c.求： (1)金属铯的逸出功W0； 解析由题知，金属铯的逸出功W0h 答案h,典例剖析,(2)光电子到达阳极的最大动能Ek.,解析答案,根据动能定理得：eUEkEkm,1.下表给出了一些金属材料的逸出功，现用波长为400 nm的单色光照射上述材料，能产生光电效应的材料有几种？(普朗克常量h6.631034 Js，光速c3.0108 m/s)() A.2种 B.3种 C.4种 D.5种,解析,变式训练,1,2,3,4,由题中表格可知，入射光子的能量大于铯和钙的逸出
3、功，而小于镁、铍、钛的逸出功.故发生光电效应的金属只有铯和钙两种，A正确.,1,2,3,4,2.如图2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”).,答案,图2,4.5 eV,
4、为零,解析,1,2,3,4,解析由题知，当电流计的电流为0时，U6.0 V，则光电子的最大初动能为6.0 eV.由光电效应方程EkmhW0，得W0hEkm4.5 eV.光电子的最大初动能与入射光的强度无关，与入射光的频率有关，故增大入射光的强度，电流计的读数仍为零.,1,2,3,4,3.小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置如图3甲所示.已知普朗克常量h6.631034 Js. (1)图甲中电极A为光电 管的_(填“阴极” 或“阳极”)； 解析光电子从金属板 上射出后被电场加速， 由此可知A板为阳极.,图3,阳极,解析答案,1,2,3,4,(2)实验中测得铷的遏止电压Uc与入射
5、光频率之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率c_Hz，逸出功W0_J.,5.151014,3.411019,解析答案,1,2,3,4,解析由EkmhW0和eUcEkm，得eU chW0，因此当遏制电压为零时，hcW0，根据图象可知，铷的截止频率c5.151014Hz，根据hcW0，则可求出该金属逸出功W06.6310345.151014 J3.411019 J.,4.用同一实验装置(如图4甲)研究光电效应现象，分别用A、B、C三束光照射光电管阴极，得到光电管两端电压与相应的光电流的关系如图乙所示，其中A、C两束光照射时对应的截止电压相同，均为Uc1，下列论述正确的是() A.B光束光子的能量最小
6、 B.A、C两束光的波长相同，且比B光 的波长长 C.三个光束中B光束照射时单位时间 内产生的光电子数量最多 D.三个光束中B光束照射时光电管发出的光电子最大初动能最大,解析,返回,图4,1,2,3,4,返回,解析当光电流为零时光电管两端的电压为截止电压，对应光的频率为截止频率，由eUc hW0知，入射光的频率越高，对应的截止电压Uc越大，A光、C光的截止电压相等，故A光、C光的频率相等，它们的最大初动能也相等，而B光的频率最大，能量最大，故最大初动能也最大，对应的波长最小，故A错误，B、D正确； 由图可知，A的饱和电流最大，因此A光照射时单位时间内产生的光电子数量最多，故C错误.,1,2,3
7、,4,考题二氢原子光谱与能级,知识精讲,例2如图5所示为氢原子的能级图.用光子能量为13.06 eV的光照射一群处于基态的氢原子，可能观测到氢原子发射的不同波长的光有_种，其中最短波长为_m(已知普朗克常量h6.631034 Js).,答案,典例剖析,图5,10,9.5108,5.如图6所示是氢原子的能级图，大量处于n4激发态的氢原子向低能级跃迁时，一共可以辐射出6种不同频率的光子，其中巴耳末系是指 氢原子由高能级向n2能级跃迁时释放的光子，则() A.6种光子中有2种属于巴耳末系 B.6种光子中波长最长的是n4激发态跃迁到基态时 产生的 C.使n4能级的氢原子电离至少要0.85 eV的能量
8、D.若从n2能级跃迁到基态释放的光子能使某金属板发生光电效应，则从 n3能级跃迁到n2能级释放的光子也一定能使该金属板发生光电效应,解析,5,6,变式训练,7,图6,解析巴耳末系是指氢原子由高能级向n2能级跃迁时释放的光子，大量处于n4激发态的氢原子向低能级跃迁时，可以从n4跃迁到n2，可以从n3跃迁到n2，可知产生的6种光子中有2种属于巴耳末系，故A正确； 从n4跃迁到基态时，辐射的光子能量最大，波长最短，故B错误； n4能级，氢原子具有的能量为0.85 eV，可知使n4能级的氢原子电离至少要0.85 eV的能量，故C正确； 从n3跃迁到n2能级释放的光子能量小于从n2能级跃迁到基态释放的光
9、子能量，可知从n2能级跃迁到基态释放的光子能使某金属板发生光电效应，从n3能级跃迁到n2能级释放的光子不一定能使该金属板发生光电效应，故D错误.,5,6,7,故选A、C.,6.如图7所示为氢原子的能级图，当氢原子从n4能级跃迁到n2能级时，辐射出光子a；当氢原子从n3能级跃迁到n1能级时，辐射出光子b，则下列说法中正确的是() A.光子a的能量大于光子b的能量 B.光子a的波长小于光子b的波长 C.b光比a光更容易发生衍射现象 D.在同种介质中，a光子的传播 速度大于b光子的传播速度,解析,图7,5,6,7,解析氢原子从n4能级跃迁到n2能级的能级差小于从n3能级跃迁到n1能级时的能级差，根据
10、EmEnh，知光子a的能量小于光子b的能量，故A错误； 光子a的频率小于光子b的频率，所以b的频率大，波长小，所以a光更容易发生衍射，故B、C错误； 光子a的频率小，则折射率小，根据v 知，光子a在介质中的传播速度大于光子b在同种介质中的传播速度，故D正确.,5,6,7,7.如图8所示为氢原子光谱中的三条谱线， 对这三条谱线的描述中正确的是() A.乙谱线光子能量最大 B.甲谱线是电子由基态向激发态跃迁发出的 C.丙谱线可能是电子在两个激发态间跃迁发出的 D.每条谱线对应核外电子绕核旋转的一条轨道，任一谱线的频率等于 电子做圆周运动的频率,解析,返回,图8,5,6,7,解析根据Eh ，故甲谱线
11、光子能量最大，故A错误； 谱线是电子由激发态向基态跃迁发出的，而电子由基态向激发态跃迁需要吸收光子的，故B错误； 丙谱线可以是电子在两个激发态间跃迁发出的，故C正确； 电子跃迁时辐射的光子的频率等于能级差值，与电子绕核做圆周运动的频率无关，故D错误.,返回,5,6,7,故选C.,考题三核反应与核能,知识精讲,1.核反应方程的书写要求 (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会发生质量亏损且释放能量. (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而凭空杜撰出生成物.,典例剖析,例3
12、静止的原子核X，自发发生反应XYZ，分裂成运动的新核Y和Z，同时产生一对彼此向相反方向运动的光子，光子的能量均为E.已知X、Y、Z的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c，求： (1)反应放出的核能E； 解析由题知，质量亏损mm1m2m3 由爱因斯坦质能方程：Emc2， 得：释放的核能E(m1m2m3)c2 答案(m1m2m3)c2,解析答案,解析答案,(2)新核Y的动能EkY. 解析由动量守恒定律知，初状态总动量为零 则末状态两个新核的动量大小相等，方向相反，有：,由能量守恒得：新核Y的动能,8,9,变式训练,10,144,解析答案,11 460,解析答案,8,9,10,(1)求m、n
13、的值； 解析根据质量数和电荷数守恒，则有： 932mn83,4m237209，解得：m7，n4. 答案m7，n4,解析答案,8,9,10,返回,解析答案,有mPavPamv0 代入数据解得v2.33107 m/s 答案2.33107 m/s,8,9,10,考题四动量和能量的综合应用,方法指导,应用动量守恒定律的解题步骤： (1)选取研究系统和研究过程，确定正方向. (2)分析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. 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. 系统所受内力远大于外力时，可以认为系统动量守恒. 系统在某一方向上不受外力或所受合外力的矢量和为零，在该方向上
14、系统动量守恒. (3)根据动量守恒定律和能量守恒定律分别列方程求解.,典例剖析,例4如图9所示，光滑水平轨道右边与墙壁连接，木块A、B和半径为0.5 m的 光滑圆轨道C静置于光滑水平轨道上，A、B、C质量分别为1.5 kg、0.5 kg、4 kg.现让A以6 m/s的速度水平向右运动，之后与墙壁碰撞，碰撞时间为0.3 s，碰后速度大小变为4 m/s.当A与B碰撞后会立即粘在 一起运动，已知g10 m/s2，求： (1)A与墙壁碰撞过程中，墙壁对小球平均作用力的大小； 解析A与墙碰撞过程，规定水平向左为正方向，对A由动量定理有FtmAv2mA(v1) 解得F50 N,图9,答案50 N,解析答案
15、,(2)A、B第一次滑上圆轨道所能到达的最大高度h. 解析A与B碰撞过程，对A、B系统水平方向动量守恒有： mAv2(mBmA)v3 A、B第一次滑上圆轨道到最大高度的过程，对A、B、C系统水平方向动量守恒有： (mBmA)v3(mBmAmC)v4,解析答案,得h0.3 m. 答案0.3 m,11. A、B两物体在光滑水平面上沿同一直线运动，并发生碰撞，发生碰撞前后的vt图线如图10所示，求： (1)A、B两物体的质量之比； 解析由图知，碰撞前：vA6 m/s，vB1 m/s 碰撞后：vA2 m/s，vB7 m/s 根据动量守恒定律：mAvAmBvAmAvAmBvB； 代入数据解得：mAmB3
16、2 答案32,解析答案,11,12,变式训练,13,图10,(2)通过计算判断该碰撞是否为弹性碰撞.,解析答案,代入数据，可知EkEk 可见作用前后总动能不变，所以是弹性碰撞. 答案是,11,12,13,解析答案,12.在气垫导轨上，一个质量为600 g的滑块以15 cm/s的速度与另一个质量为400 g、速度为10 cm/s并沿相反方向运动的滑块迎面相碰，碰撞后两个滑块粘在一起，求碰撞后滑块速度的大小. 解析15 cm/s0.15 m/s，10 cm/s0.1 m/s， 两滑块碰撞过程系统动量守恒，以600 g的滑块初速度方向为正方向，由动量守恒定律得： m1v1m2v2(m1m2)v 代入数据解得：v0.05 m/s. 答案0.05 m/s,11,12,13,13.如图11所示，在水平光滑直导轨上，静止着三个质量为m1 kg的相同的小球A、B、C.现让A球以v02 m/s的速度向B球运动，A、B两球碰
