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1、2016年高考物理专题精解15.动量和原子物理 重要考点重要考点考题预测考题预测1.1.动量、动量定理、动量守恒定律动量、动量定理、动量守恒定律及其应用及其应用.().()2.2.弹性碰撞和非弹性碰撞弹性碰撞和非弹性碰撞.().()3.3.氢原子的能级结构、能级公氢原子的能级结构、能级公式式.().()4.4.原子核的组成、放射性、原子核原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期的衰变、半衰期.().()5.5.结合能、质量亏损结合能、质量亏损.().()6.6.核力、核反应方程核力、核反应方程.().()7.7.光电效应光电效应.().()8.8.爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效应方程.(
2、).()动量守恒定律、光电效应、玻尔理动量守恒定律、光电效应、玻尔理论、质能方程和核反应方程是命题论、质能方程和核反应方程是命题的热点的热点. .20162016年高考对光电效应、氢原子的年高考对光电效应、氢原子的能级及其跃迁的考查以选择题形式能级及其跃迁的考查以选择题形式命题的可能性较大命题的可能性较大, ,对动量守恒定对动量守恒定律、核反应方程及核能的计算的考律、核反应方程及核能的计算的考查以计算题形式命题的可能性很大查以计算题形式命题的可能性很大. .一、光电效应1.掌握两条线索,明确各概念间的对应关系2.Ek-曲线(如图)的应用(1)截止频率(或极限频率):图线与轴交点的横坐标c.(2
3、)逸出功:图线与Ek轴交点的纵坐标绝对值W0=E.(3)普朗克常量:图线的斜率k=h.考点一衰变、核反应方程与核能思路探究 (1)核反应方程应遵循什么规律?答案:质量数守恒和电荷数守恒.答案:(1)见解析(2)质量亏损为kg.思路探究(2)质能方程中质量和能量的单位是如何对应的?如何列方程?答案:若m用kg做单位,则E用J做单位,方程为E=mc2,c为光速.若m用u做单位,则E用eV做单位,方程为E=m931.5 MeV.1.原子核的衰变如图中曲线a,b,c,d为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹,气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里.以下判断可能正确的是.A.a,b为粒子的径迹B.
4、a,b为粒子的径迹C.c,d为粒子的径迹D.c,d为粒子的径迹解析:由左手定则可知,a,b为带正电的粒子的径迹,c,d为带负电的粒子的径迹,又粒子带正电,粒子带负电,粒子不带电,所以D项正确.答案:D答案:B答案:正电子56天 衰变次数的确定及核能计算方法(1)衰变与衰变次数的确定方法因为衰变对质量数无影响,可先由质量数的改变确定衰变的次数,然后再根据衰变规律确定衰变的次数.(2)解决核反应方程与核能计算问题的方法熟记常见的基本粒子的符号,如质子、中子、粒子等.掌握核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒的规律.进行核能计算时注意单位的对应,若m用kg做单位,则E用J做单位;若m用u做单位,则E用
5、eV做单位,且1 u对应931.5 MeV.考点二氢原子能级跃迁、光电效应典例如图所示为氢原子的能级图.现有大量处于n=3激发态的氢原子向低能级跃迁.下列说法正确的是.A.这些氢原子总共可辐射出三种不同频率的光B.氢原子由n=3跃迁到n=2产生的光频率最大C.这些氢原子跃迁时辐射出光子能量的最大值为10.2eVD.氢原子由n=3跃迁到n=1产生的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应E.氢原子由n=3跃迁到n=1产生的光波长最短思路探究 (1)大量处于n激发态的氢原子,可辐射出的光谱线条数如何计算?(2)辐射出的光子的能量(或频率)由何决定.答案:由氢原子跃迁的两能级决定,h=Em-
6、En.(3)能发生光电效应的条件是什么?答案:入射光的频率大于或等于相应金属的极限频率,即入射光的能量大于或等于该金属的逸出功.解析:大量处于n=3激发态的氢原子向低能级跃迁,总共可辐射出三种不同频率的光,氢原子由n=3跃迁到n=2产生的光频率最小,跃迁到n=1产生的光频率最大,波长最短,选项A,E正确,B错误;当从n=3能级跃迁到n=1能级时辐射出光子能量最大,这些氢原子跃迁时辐射出光子能量的最大值为(-1.51 eV)-(-13.6 eV)=12.09 eV,照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应,选项C错误,D正确.答案:ADE(2)只有光子能量恰好等于跃迁所需的能量(h=Em
7、-En)时,光子才被吸收.(3)入射光子能量大于电离能(h=E-En)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.1.对光电效应的理解如图所示是研究光电效应的电路,阴极K和阳极A是密封在真空玻璃容器内的两个电极,K在受到光照时能够发射光电子.阳极A吸收阴极K发出的光电子,在电路中形成光电流.如果用单色光a照射阴极K,电流表的指针发生偏转;用单色光b照射阴极K时,电流表的指针不发生偏转.下列说法正确的是.A.a光的波长一定小于b光的波长B.只增加a光的强度可能使通过电流表的电流增大C.只增加a光的强度可使逸出的电子最大初动能增大D.阴极材料的逸出功与入射光的频率有关E.用单色光
8、a照射阴极K,当电源的正负极对调时,电流表的读数可能减为零答案:ABE答案:BDE3.对玻尔原子结构模型的理解关于玻尔的原子结构模型下列说法中正确的是.A.原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在很小的区域B.原子中的电子绕原子核做圆周运动时,原子一定辐射能量C.原子中的电子从一个可能轨道跃迁到另一个可能轨道时,原子会辐射或者吸收能量D.原子中的电子只能在特定的轨道上运动E.电子跃迁时辐射光子的频率等于电子绕核运动的频率解析:原子中的电子绕原子核做圆周运动时,处于稳定状态,不产生电磁辐射,不向外辐射能量,故B错误;电子跃迁时辐射光子的频率由跃迁前后两个能级的能量差决定,即h=Em-En,与电子绕
9、核运动的频率无关,故E错误.根据玻尔理论的假设条件可知选项A,C,D正确.答案:ACD考点三动量定理的应用典例 一质量为0.5kg的小物块放在水平地面上的A点,距离A点5m的位置B处是一面墙,如图所示.物块以v0=9m/s的初速度从A点沿AB方向运动,在与墙壁碰撞前瞬间的速度为7m/s,碰后以6m/s的速度反向运动直至静止.g取10m/s2.(1)求物块与地面间的动摩擦因数;思路探究 (1)求首先要想到什么物理量?答案:滑动摩擦力.(2)动量是矢量还是标量?应用动量定理时要特别注意什么问题?答案:动量是矢量;应用动量定理时要注意力和速度的方向.答案:(1)0.32(2)若碰撞时间为0.05s,
10、求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小F;(3)求物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功W.答案:(2)130N(3)9J动量定理的应用步骤(1)明确研究对象、研究过程并确定正方向;(2)分析研究对象在研究过程中的受力情况,求出合外力的冲量;(3)同时分析研究对象的运动情况,确定物体在运动过程中始末状态的动量,找出动量的变化;解析:对飞船和空间站由动量定理得Ft=(m船+m站)v代入数据得m站=8.5103 kg故选项B正确.答案:B2.动量与能量的综合问题如图所示,质量为m=1kg的滑块,以v0=5m/s的水平初速度滑上静止在光滑水平面上的平板小车,若小车质量M=4kg,平板小车足够长,滑块
11、在平板小车上滑动1s后相对小车静止.重力加速度g取10m/s2,不计滑块的大小.求:(1)滑块与平板小车之间的动摩擦因数;(2)欲使滑块不从平板车上滑落,平板车至少应多长?解析:(1)设m滑上平板小车与平板小车相对静止时速度为v,据动量守恒定律mv0=(m+M)v对m据动量定理-mgt=mv-mv0代入数据解得=0.4;答案:(1)0.4(2)2.5m考点四动量守恒定律的应用(含实验:验证动量守恒定律)动量守恒定律与能量的综合问题分析方法(1)对于过程比较复杂的问题,要根据情况将过程分为几个不同的阶段,然后对各个阶段进行分析、判断动量是否守恒,机械能是否守恒.(2)两物体相互碰撞的问题,若不说
12、明是弹性碰撞,则碰撞中动能一般都有损失,而两物体碰后粘在一起的情况,碰撞中动能损失最多.(3)含有弹簧模型的动量守恒问题,从本质上看,属于一种时间较长的弹性碰撞.在作用的过程中,当弹簧被压缩最短或拉伸最长时,系统内各个物体具有共同的速度,而此时弹簧的弹性势能最大,动能最小.系统内各个物体除弹簧的弹力外所受的合力为零(例如光滑水平面上的连接体问题),当弹簧为自然伸长状态时,系统内的某个物体此时将具有最大的速度.(4)对于同一系统而言,动量守恒时机械能不一定守恒,机械能守恒时,动量不一定守恒.答案:见解析2.利用动能定理及动量守恒定律求变力做功如图所示,质量均为m的小车与木箱紧挨着静止在光滑的水平冰面上,质量为2m的工人站在小车上用力向右迅速推出木箱后,木箱相对于冰面运动的速度大小为v,木箱与右侧竖直墙壁发生弹性碰撞,反弹后被工人接住,求整个过程中工人对木箱做的功.3.能量守恒、动量守恒及动量定理的综合应用如图所示,在光滑的水平面上,质量为2m的物体A以初速度v0向右开始运动,质量为m的物体B静置在光滑水平面上,其左侧连接一轻质弹簧;当物体A压缩轻质弹簧至物体A,B刚好相对静止时,物体B碰在右侧竖直墙上,并与墙粘合.求:(1)轻质弹簧在整个过程中具有的最大弹性势能;(2)物体A在全过程中,弹簧弹力对A的冲量大小.
