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1、第3讲动量守恒定律原子结构和原子核(2)已已知知光光速速为c，普普朗朗克克常常数数为h，则频率率为的的光光子子的的动量量为_，用用该频率率的的光光垂垂直直照照射射平平面面镜，光光被被镜面面全全部部垂垂直直反反射回去，射回去，则光子在反射前后光子在反射前后动量改量改变量的大小量的大小为_。(3)几种金属的逸出功几种金属的逸出功W0见下表：下表：金属钨钙钠钾铷W0(10-19 J)7.265.123.663.603.41用用一一束束可可见光光照照射射上上述述金金属属的的表表面面，请通通过计算算说明明哪哪些些能能发生生光光电效效应。已已知知该可可见光光的的波波长的的范范围为4.010-77.610-
2、7 m，普朗克常数普朗克常数h6.6310-34 Js。2.(2015江江苏苏单单科科，12C)(1)波波粒粒二二象象性性是是微微观世世界界的的基基本本特特征征，以下以下说法正确的有法正确的有_。A.光光电效效应现象揭示了光的粒子性象揭示了光的粒子性B.热中子束射到晶体上中子束射到晶体上产生衍射生衍射图样说明中子具有波明中子具有波动性性C.黑体黑体辐射的射的实验规律可用光的波律可用光的波动性解性解释D.动能相等的能相等的质子和子和电子，它子，它们的德布的德布罗意波意波长也相等也相等答案答案(1)AB(2)3大于大于(3)4.310-12 J(3)牛牛顿的的自自然然哲哲学学的的数数学学原原理理中
3、中记载，A、B两两个个玻玻璃璃球球相相碰碰，碰碰撞撞后后的的分分离离速速度度和和它它们碰碰撞撞前前的的接接近近速速度度之之比比总是是约为1516。分分离离速速度度是是指指碰碰撞撞后后B对A的的速速度度，接接近近速速度度是是指指碰碰撞撞前前A对B的的速速度度。若若上上述述过程程是是质量量为2m的的玻玻璃璃球球A以以速速度度v0碰碰撞撞质量量为m的的静静止止玻玻璃璃球球B，且且为对心心碰碰撞撞，求求碰碰撞撞后后A、B的的速度大小。速度大小。考考 情情 分分 析析201421052016T12C(1)：光电效应T12C(1)：光的波粒二象性T12C(1)：衰变方程T12C(2)：核反应方程；原子核的
4、衰变；半衰期T12C(2)：衰变方程T12C(2)：光子的动量及动量改变量T12C(3)：动量；动量守恒定律T12C(3)：结合能与质量亏损T12C(3)：光子的能量、光电效应方程动量量、动量量守守恒恒定定律律、核核反反应方方程程和和光光电效效应是是每每年年必必考考的的内内容容：原原子子能能级、结合合能能的的计算算、光光的的波波粒粒二二象象性性等等也也是是考考查的的重重点点。其他如半衰期、放射性同位素、黑体其他如半衰期、放射性同位素、黑体辐射等也需注意。射等也需注意。知知 识 必必 备1.动量守恒定律动量守恒定律(1)条件：系条件：系统不受外力或系不受外力或系统所受外力的矢量和所受外力的矢量和
5、为零。零。(2)表达式：表达式：m1v1m2v2m1v1m2v2。3.爱因斯坦光电效应方程及图象表示爱因斯坦光电效应方程及图象表示图图1(1)EkhW0(2)用用图象表示光象表示光电效效应方程方程极限极限频率：率：图线与与轴交点的横坐交点的横坐标0逸出功：逸出功：图线与与Ek轴交点的交点的纵坐坐标的的值W0E普朗克常量：普朗克常量：图线的斜率的斜率kh4.光的波粒二象性光的波粒二象性(1)光光既既有有波波动性性，又又有有粒粒子子性性，无无法法只只用用其其中中的的一一种种性性质去去说明光的一切行明光的一切行为，只能，只能认为光具有波粒二象性。光具有波粒二象性。(2)光光的的干干涉涉、衍衍射射、偏
6、偏振振现象象说明明了了光光的的波波动性性。黑黑体体辐射射、光光电效效应、康康普普顿效效应说明明了了光光的的粒粒子子性性，光光的的波波长越越长，频率率越越小小，波波动性性越越显著著；光光的的波波长越越短短，频率率越越大大，粒粒子子性性越越显著著。少少量量光光子子产生生的的效效果果往往往往显示示出出粒粒子子性性(一一份份一一份份的的)，大量光子大量光子产生的效果往往生的效果往往显示出波示出波动性。性。5.6.黑体黑体辐射射规律：律：辐射射强强度与温度有关，与波度与温度有关，与波长有关。有关。图图2(1)随随温温度度升升高高，辐射射强强度度的的峰峰值向向波波长较短短的的方方向向移移动，故故室温室温时
7、电磁波的波磁波的波长较长；高温；高温时电磁波的波磁波的波长较短。短。(2)温度一定温度一定时，辐射射强强度随波度随波长增大而先增大后减小。增大而先增大后减小。(3)对应同一波同一波长，温度越高，温度越高辐射射强强度越大。度越大。1.(2016南南京京市市、盐盐城城市市模模拟拟) (1)如如图3所所示示，某某原原子子的的三三个个能能级的的能能量量分分别为E1、E2和和E3。a、b、c为原原子子跃迁迁所所发出出的的三三种种波波长的光，下列判断正确的是的光，下列判断正确的是()精精 典典 题 组图图3A.E1E2E3B.(E3-E2)(E2-E1)C.b光的波光的波长最最长D.c光的光的频率最高率最
8、高(2)如如图4所所示示，x为放放射射源源，L为一一纸板板，纸板板与与计数数器器之之间有有强强磁磁场B。当当强强磁磁场移移开开时，计数数器器的的计数数率率不不变，说明明放放射射源源中中没没有有_(选填填“”“”“”或或“”)粒粒子子；将将纸板板L移移开开，计数数器器计数数率率大大幅幅度度上上升升，这表表明明放放射射源源中中有有_(选填填“”“”“”或或“”)粒子。粒子。图图4(3)铝的的极极限限频率率为1.11015 Hz，现用用频率率为1.51015 Hz的的光光照照射射铝的的表表面面，有有光光电子子逸逸出出。已已知知普普朗朗克克常常量量为h6.610-34Js。求光求光电子的最大初子的最大
9、初动能。能。解析解析(3)hWEkmEkmh-h02.6410-19 J答案答案(1)D(2)(3)2.6410-19 J2.(2016海海安安、南南外外、金金陵陵三三校校联联考考)(1)下下列列说法法中中正正确确的的是是()A.氢原子从激原子从激发态向基向基态跃迁只能迁只能辐射特定射特定频率的光子率的光子B.原子核所含核子原子核所含核子单独存在独存在时的的总质量小于量小于该原子核的原子核的质量量C.一个一个动量量为p的的电子子对应的物的物质波波波波长为hp(h为普朗克常量普朗克常量)D.在在研研究究光光电效效应实验中中所所测得得的的遏遏止止电压与与入入射射光光的的强强度度有有关关(3)A、B
10、两两个个小小球球半半径径相相同同，质量量不不同同，并并排排悬挂挂在在同同样长度度的的绳子子上上，彼彼此此相相互互接接触触。把把质量量为m0的的A球球拉拉开开后后由由静静止止释放放，当当A球与球与B球相碰前其速度球相碰前其速度为v0，碰撞后两个小球的，碰撞后两个小球的动量相等。量相等。则：求碰撞后求碰撞后A球的速度；球的速度；若碰撞若碰撞为弹性碰撞，求碰撞后性碰撞，求碰撞后B球的球的动能。能。图图53.(2016十三大市模考重组改编十三大市模考重组改编)(1)下列关于原子下列关于原子结构和原子核的构和原子核的说法中，法中，错误的是的是()图图6A.卢瑟福在瑟福在粒子散射粒子散射实验的基的基础上提
11、出了原子的核式上提出了原子的核式结构模型构模型B.天天然然放放射射性性元元素素在在衰衰变过程程中中核核电荷荷数数和和质量量数数守守恒恒，其其放放射射线在磁在磁场中不偏中不偏转的是的是射射线C.由由图可知，原子核可知，原子核A裂裂变成原子核成原子核B和和C要放出核能要放出核能D.由由图可知，原子核可知，原子核D和和E聚聚变成原子核成原子核F要吸收能量要吸收能量(3)一一枚枚火火箭箭搭搭载着着卫星星以以速速率率v0进入入太太空空预定定位位置置。由由控控制制系系统使使箭箭体体与与卫星星分分离离。已已知知前前部部分分的的卫星星质量量为m1，后后部部分分的的箭箭体体质量量为m2，分分离离后后箭箭体体以以
12、速速率率v2沿沿火火箭箭原原方方向向飞行行，若若忽忽略略空空气气阻阻力力及及分分离离前前后后系系统质量量的的变化化，则分分离离后后卫星星的的速速率率v1是是多多大大？图图74.(2016江江苏苏常常州州二二模模)(1)1996年年，物物理理学学家家利利用用加加速速器器“制制成成”反反氢原原子子。反反氢原原子子是是由由一一个个反反质子子和和一一个个绕它它运运动的的正正电子子组成成。反反质子子与与质子子质量量相相同同，电荷荷量量为-e。关关于于氢原原子子和和反反氢原子，下列原子，下列说法中正确的是法中正确的是()A.它它们的原子能的原子能级不同不同B.它它们的原子光的原子光谱相同相同C.反反氢原子
13、中正原子中正电子子绕反反质子的运子的运动具有确定的具有确定的轨道道D.氢原原子子和和反反氢原原子子以以大大小小相相等等的的速速度度对心心碰碰撞撞发生生湮湮灭，只只能能放出一个光子放出一个光子图图8光光电子的最大初子的最大初动能能Ekm；该光光电管管发生光生光电效效应的极限的极限频率率0。解解析析(1)反反质质子子与与质质子子、正正电电子子与与电电子子的的质质量量大大小小、电电荷荷量量大大小小均均相相等等，故故反反氢氢原原子子核核外外的的正正电电子子与与氢氢原原子子核核外外的的电电子子做做圆圆周周运运动动的的轨轨道道半半径径相相同同，则则它它们们的的原原子子能能级级相相同同，能能级级差差也也相相
14、同同，故故它它们们的的原原子子光光谱谱相相同同，选选项项A错错误误，B正正确确；当当原原子子处处于于不不同同状状态态时时，正正电电子子在在各各处处出出现现的的概概率率是是不不一一样样的的，故故反反氢氢原原子子中中正正电电子子的的坐坐标标没没有有确确定定值值，绕绕反反质质子子运运动动也也没没有有确确定定的的轨轨道道，选选项项C错错误误；氢氢原原子子和和反反氢氢原原子子以以大大小小相相等等的的速速率率对对心心碰碰撞撞发发生生湮湮灭灭，若若只只放放出出一一个个光光子子，则则违违反反了了动动量量守守恒恒定定律律，选项选项D错误。错误。反思总结反思总结1.应用动量守恒定律解题的步骤应用动量守恒定律解题的
15、步骤(1)选取研究系取研究系统和研究和研究过程。程。(2)分析系分析系统的受力情况，判断系的受力情况，判断系统动量是否守恒。量是否守恒。系系统不受外力或所受合外力的矢量和不受外力或所受合外力的矢量和为零零时，系，系统动量守恒；量守恒；系系统所受内力所受内力远大于外力大于外力时，可，可认为系系统动量守恒；量守恒；系系统在在某某一一方方向向上上不不受受外外力力或或所所受受合合外外力力的的矢矢量量和和为零零，在在该方向上系方向上系统动量守恒。量守恒。(3)规定正方向，确定系定正方向，确定系统的初、末状的初、末状态的的动量的大小和方向。量的大小和方向。(4)根据根据动量守恒定律列方程量守恒定律列方程(m1v1m2v2m1v1m2v2)求解。求解。3.核能的计算核能的计算(1)Emc2，其其中中m为核核反反应方方程程中中的的质量量亏亏损；(2)Em931.5 MeV，其中，其中质量量亏亏损m以原子以原子质量量单位位u为单位。位。
