1、专题九选修35第一部分专题复习高考领航 自主探究 明确考向知识整合 回忆知识 构建体系能力提升 精讲精练 重点突破内容索引NEIRONGSUOYIN高考领航自主探究 明确考向01考向一动量守恒定律、核反应、光子能量1.(2019江苏卷12(1)质量为M的小孩站在质量为m的滑板上，小孩和滑板均处于静止状态，忽略滑板与地面间的摩擦.小孩沿水平方向跃离滑板，离开滑板时的速度大小为v，此时滑板的速度大小为_.123B4解析以小孩运动方向为正方向，对小孩和滑板组成的系统，由动量守恒定律有0Mvmv，解得滑板的速度大小v .567892.(2018江苏卷12C(3)如图1所示，悬挂于竖直弹簧下端的小球质量
2、为m，运动速度的大小为v，方向向下.经过时间t，小球的速度大小为v，方向变为向上.忽略空气阻力，重力加速度为g，求该运动过程中，小球所受弹簧弹力冲量的大小.图图1答案2mvmgt1234567893.(2017江苏卷12C(3)甲、乙两运动员在做花样滑冰表演，沿同一直线相向运动，速度大小都是1 m/s.甲、乙相遇时用力推对方，此后都沿各自原方向的反方向运动，速度大小分别为1 m/s和2 m/s.求甲、乙两运动员的质量之比.答案32解析取甲运动员原运动方向为正方向，由动量守恒m1v1m2v2m2v2m1v1123456789考向二光电效应、物质波4.(2019江苏卷12(3)在“焊接”视网膜的眼
3、科手术中，所用激光的波长6.4107m，每个激光脉冲的能量E1.5102J.求每个脉冲中的光子数目.(已知普朗克常量h6.631034Js，光速c3108 m/s.计算结果保留一位有效数字)答案51016代入数据得n51016.1234567895.(2018江苏卷12C(2)光电效应实验中，用波长为0的单色光A照射某金属板时，刚好有光电子从金属表面逸出.当波长为 的单色光B照射该金属板时，光电子的最大初动能为_，A、B两种光子的动量之比为_.(已知普朗克常量为h、光速为c)121234567896.(2017江苏卷12C(2)质子()和粒子()被加速到相同动能时，质子的动量_(选填“大于”“
4、小于”或“等于”)粒子的动量，质子和粒子的德布罗意波波长之比为_.21小于123456789考向三核反应与核能7.(2019江苏卷12(2)100年前，卢瑟福用粒子轰击氮核打出了质子.后来，人们用粒子轰击 核也打出了质子：，该反应中X是_(选填“电子”“正电子”或“中子”).此后，对原子核反应的持续研究为核能利用提供了可能.目前人类获得核能的主要方式是_(选填“核衰变”“核裂变”或“核聚变”).核裂变中子解析根据核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒，可得X的质量数为1，核电荷数为零，所以X是中子.目前人类获得核能的主要方式是核裂变.1234567898.(2018江苏卷12C(1)已知A和B两
5、种放射性元素的半衰期分别为T和2T，则相同质量的A和B经过2T后，剩有的A和B质量之比为_.A.14 B.12C.21 D.41B1234567899.(2017江苏卷12C(1)原子核的比结合能曲线如图2所示.根据该曲线，下列判断正确的有_.图图2BC123456789123456789知识整合 回忆知识 构建体系021.动量、动量定理(1)动量p_动量变化量p_与动能关系Ek_m(v2v1)mv(2)冲量I_Ft(3)动量定理表达式：_牛顿第二定律的第二种形式F_注意F为 ；应用动量定理列方程时必须 .Ftp选取正方向合外力2.动量守恒定律(1)条件理想守恒：_近似守恒：_单方向守恒：_(
6、2)表达式：_F合0外力远小于内力某方向合外力为0m1v1m2v2m1v1m2v2(3)三类碰撞的特点弹性碰撞动量守恒，机械能守恒非弹性碰撞动量守恒，机械能有损失完全非弹性碰撞动量守恒，机械能损失最多3.光电效应波粒二象性(1)三个关系式爱因斯坦光电效应方程：_最大初动能与遏止电压：Ek_逸出功与截止频率：W0_(2)两个图象光电流与电压的关系图象，如图3所示a.Im为饱和电流，由 决定.b.Uc为遏止电压，对应光电子的最大初动能，由 决定.图图3EkhW0eUchc光照强度光的频率用图象表示光电效应方程，如图4所示a.截止频率：图线与轴的交点的横坐标c.b.逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的
7、绝对值W0.c.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：光照强度和光的频率.a.光照强度大光子数目多发射光电子数多光电流大.b.光子频率高光子能量大产生光电子的最大初动能大.(4)物质波频率 ，波长 .图图44.玻尔氢原子模型(1)玻尔理论的基本内容能级假设：氢原子En (n为量子数).跃迁假设：吸收或释放的能量h (mn).轨道假设：氢原子rnn2r1(n为量子数).(2)解决氢原子能级跃迁问题的四点技巧原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差.原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级的绝对值.一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射光子的
8、种类 .计算能级能量时应注意：因一般取无穷远处为零电势参考面，故各个能级的能量值均为负值.EmEn5.核反应与核能(1)半衰期公式N余N原 ，m余m原 (t表示衰变时间，表示半衰期)，半衰期长短由核内部自身因素决定，与它所处的物理、化学状态无关.(2)核反应的两个守恒：质量数守恒、电荷数守恒.(3)原子核的结合能：克服核力做功，使原子核分解为单个核子时 的能量，或若干单个核子在核力的作用下结合成原子核时 的能量.吸收放出(4)核能的计算方法根据爱因斯坦质能方程，用核反应亏损的质量乘真空中光速c的平方，即E (J).根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)能量，用核反应的质量亏
9、损的原子质量单位数乘931.5 MeV，即E (MeV).如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现的，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能.mc2m931.5能力提升 精讲精练 重点突破03高考题型1 动量定理的应用高考题型2 动量守恒定律及动量综合问题高考题型3 光电效应高考题型4 氢电子模型与能级跃迁高考题型5 核反应与核能高考题型1 动量定理的应用例1(2019南京、盐城一模)一只质量为5.4 kg的保龄球，撞上一只原来静止、质量为1.7 kg的球瓶.此后球瓶以3.0 m/s的速度向前飞出，而保龄球以1.8 m/s的速度继续向前运动，假设它们相互作用的时间为0.05 s.求：(1)碰
10、撞后保龄球的动量大小；答案9.72 kgm/s解析碰撞后对保龄球p1Mv15.41.8 kgm/s9.72 kgm/s.(2)碰撞时保龄球与球瓶间的相互作用力的大小.答案102 N解析设初速度方向为正方向，对球瓶，pmv01.73.0 kgm/s5.1 kgm/s.由动量定理得Ftp，代入数据求得F102 N.拓展训练1质量为m1 kg的小球由高h0.45 m处自由下落，落到水平地面后，以vt2 m/s的速度向上反弹，已知小球与地面接触的时间为t0.1 s，取g10 m/s2.求：(1)小球落地前速度v的大小；答案3 m/s解析小球做自由落体运动，有v22gh，代入数据得v3 m/s(2)小球
11、撞击地面过程中，地面对小球平均作用力F的大小.答案60 N解析小球触地反弹，取向上为正方向，由动量定理得Ftmgtmvt(mv)，代入数据得F60 N高考题型2 动量守恒定律及动量综合问题例2(2019南京、盐城二模)在光滑水平面上，质量均为m的三个物块排成直线，如图5所示.第1个物块以动量p0向右运动，依次与其余两个静止物块发生碰撞，并粘在一起，求：(1)物块的最终速度大小；图图5解析以向右为正方向，依据动量守恒定律p03mv(2)碰撞过程中损失的总动能.拓展训练2(2019南通市一模)如图6所示，质量为M的木块位于光滑水平面上，木块与墙间用水平轻弹簧连接，开始时木块静止在A位置.现有一质量
12、为m的子弹以水平速度v0射向木块并嵌入其中，经过一段时间，木块第一次回到A 位置，弹簧在弹性限度内.求：(1)木块第一次回到A位置时速度大小v；图图6解析子弹射入木块过程，由于时间极短，子弹与木块间的内力远大于系统外力，以v0方向为正方向，由动量守恒定律得：mv0(Mm)v子弹和木块组成的系统在弹簧弹力的作用下先做减速运动，后做加速运动，回到A位置时速度大小不变，(2)此过程中墙对弹簧冲量I的大小.解析子弹、木块和弹簧组成的系统受到的合力即为墙对弹簧的作用力，根据动量定理得：I(Mm)vmv02mv0，所以墙对弹簧的冲量I的大小为2mv0.答案2mv0拓展训练3(2019扬州中学下学期学考)如
13、图7所示，一质量为m的木块下端通过一细线悬挂一质量为M的金属小球，在水中以速率v0匀速下降.某一时刻细线突然断裂，此后经过时间t木块的速度减为0.已知重力加速度为g，水足够深，求：(1)时间t末时刻金属小球的速度大小；图图7(2)t时间内浮力对金属小球的冲量的大小和方向.答案Mgtmv0方向竖直向上解析以向上为正方向，对金属小球由动量定理有：I浮 Mgt Mv(Mv0)，得：I浮MvMv0Mgtmv0 Mgt，即：浮力对金属小球的冲量大小为Mgtmv0，方向竖直向上.拓展训练4(2019苏北三市期末)一枚在空中飞行的炮弹，质量M6 kg，在最高点时的速度v0900 m/s，炮弹在该点突然炸裂成
14、A、B两块，其中质量m2 kg的B做自由落体运动.求：(1)爆炸后A的速度大小；答案1 350 m/s解析炮弹爆炸过程系统动量守恒，以炮弹的初速度方向为正方向根据动量守恒定律有：Mv0(Mm)vA，解得vA1 350 m/s，方向与初速度方向相同；(2)爆炸过程中A受到的冲量大小.答案1 800 Ns解析根据动量定理可知A受到的冲量为：Ip(Mm)vA(Mm)v0(Mm)(vAv0)1 800 Ns，方向与初速度方向相同.高考题型3 光电效应例3(2019南通市一模)真空中有不带电的金属铂板和钾板，其极限波长分别为1和2，用波长为(12)的单色光持续照射两板面，则带上正电的金属板是_(选填“铂
15、板”或“钾板”).已知真空中光速为c，普朗克常量为h，从金属板表面飞出的电子的最大初动能为_.钾板拓展训练5(2019南京、盐城一模)如图8所示，用导线将验电器与洁净的锌板连接，触摸锌板使验电器箔片不张开.用紫外线灯照射锌板，验电器箔片张开，移走紫外线灯，用带负电的橡胶棒接触锌板，发现验电器箔片张角减小；改用红外线灯照射锌板，结果发现验电器箔片不张开.则说明_.A.用紫外线灯照射后锌板带正电B.用红外线灯照射后锌板带负电C.红外线的频率小于锌的极限频率D.紫外线的频率小于锌的极限频率图图8AC解析橡胶棒带负电，当其接触锌板时发现验电器箔片张角减小，这说明锌板带电荷量减小，故锌板一定带正电，部分
16、电荷量被橡胶棒所带负电中和，则A正确；若用红外线灯照射锌板，发现验电器箔片不张开，这说明没有发生光电效应，故金属锌的极限频率大于红外线的极限频率，则B错误，C正确；因紫外线灯照射锌板，验电器箔片张开，发生了光电效应，则紫外线的频率大于锌的极限频率，故D错误.拓展训练6(2019扬州市一模)在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的表面，都能产生光电效应.对于这两个过程，可能相同的物理量是_.A.遏止电压 B.饱和光电流C.光电子的最大初动能 D.逸出功解析同一束光照射不同的金属，由h可知，一定相同的是入射光的光子能量，不同的金属，逸出功W0不同，根据光电效应方程EkhW0知，光电子的最
17、大初动能不同，则遏止电压不同；同一束光照射，光中的光子数目相等，所以饱和光电流可能是相同的，故A、C、D错误，B正确.B拓展训练7(2019南京、盐城二模)利用如图9所示的电路做光电效应实验，当光照射到光电管的金属材料上时，灵敏电流计中没有电流通过.经检查实验电路完好.则发生这种现象的原因可能有_和_.解析当光照射到光电管的金属材料上时，灵敏电流计中没有电流通过，则说明可能没有发生光电效应，即入射光的频率小于极限频率，也可能是所加反向电压大于遏止电压.入射光的频率小于极限频率 所加反向电压大于遏止电压图图9高考题型4 氢电子模型与能级跃迁例4(2019苏北三市期末)氢原子的能级图如图10所示，
18、静止的电子经电场加速后，撞击氢原子使其由基态跃迁到激发态，电子的加速电压至少为_ V；用大量处于n4能级的氢原子向低能级跃迁释放的光子，照射某种金属，有两种频率的光子能使该金属发生光电效应，则该金属的逸出功W0一定小于_ eV.图图1010.212.09解析使处于n1的氢原子跃迁到n2激发态，所需要的能量最小，即：Ue3.40 eV(13.6 eV)10.2 eV则电子的加速电压至少为：U10.2 V；根据光电效应规律可知，从n4跃迁到n1和从n3跃迁到n1时释放的两种频率的光子能产生光电效应，则从n3跃迁到n1时释放出光子的能量为：E12.09 eV，则可知该金属的逸出功W0一定小于12.0
19、9 eV.拓展训练8(2019扬州中学下学期开学考)氢原子的能级图如图11所示.一群处于n4能级的氢原子向低能级跃迁时能发出_种不同频率的光.这些光照射到逸出功等于2.5 eV的金属上，产生的光电子的最大初动能等于_ eV.图图11610.25解析一群处于n4能级的氢原子向基态跃迁时，能发出 6种不同频率的光；从n4跃迁到n1的能级差最大，则辐射的光子能量最大为0.85 eV13.6 eV12.75 eV，根据光电效应方程知，光电子的最大初动能EkhW012.75 eV2.5 eV10.25 eV.高考题型5 核反应与核能例5(2019南通泰扬徐淮宿连七市二模)(1)2019年1月，中国散裂中
20、子源加速器打靶束流功率超过50 kW，技术水平达到世界前列，散裂中子源是由加速器提供高能质子轰击重金属靶而产生中子的装置，一能量为109 eV的质子打到汞、钨等重核后，导致重核不稳定而放出2030个中子，大大提高了中子的产生效率.关于质子和中子，下列说法中正确的有A.中子和质子的质量相等B.原子核由质子和中子组成，稳定的原子核内，中子数一定大于质子数C.原子核的衰变，实质是原子核外电子跃迁所放出的光子D.中子不带电，比质子更容易打入重核内解析根据原子结构可知，原子中绝大部分质量集中在原子核中，在原子核中质量主要集中在质子和中子上，但中子质量和质子质量并不相等，故A错误；根据原子核内部质量数与质
21、子数及中子数的关系可知，质子数和中子数的关系只与元素的种类有关，即中子数不一定大于质子数，故B错误；衰变的实质是原子核内的中子转变为质子时放出的电子，故C错误；因为在原子核中所有的正电荷集中在原子核，在重核内部，原子核所带的正电荷量较大，对质子的库仑斥力较大，而中子不带电，核对中子没有库仑力，因此中子比质子更容易打入重核内部，故D正确.(2)汞原子能级图如图12所示，大量的汞原子从n4的能级向低能级跃迁时辐射出光子，其中辐射光子能量的最小值是_ eV；用辐射光照射金属钨为阴极的光电管，已知钨的逸出功为4.54 eV，使光电流为零的反向电压至少为_ V.图图121.14.26解析根据跃迁理论可知
22、，当汞原子从n4能级跃迁到n3能级时释放的光子能量最小，最小能量为EE4E31.6 eV(2.7 eV)1.1 eV.根据光电效应方程为：EkhW0，EkeU，解得：U4.26 V.(3)一个高能质子的动量为p0，打到质量为M、原来静止的钨核内，形成瞬时的复合核，然后再散裂出若干中子，已知质子质量为m，普朗克常量为h.求复合核的速度v；解析质子打到钨核上过程系统动量守恒，以质子的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：p0(Mm)v，设复合核释放的某个中子的动量为p，求此中子的物质波波长.拓展训练9铀核裂变的一种方程为 ，已知原子核的比结合能与质量数的关系如图13所示，下列说法正确的有_.A.X粒子是中子B.X粒子是质子AC解析根据质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1，核电荷数为0，为中子，选项A正确，B错误；28动量拓展训练11(2019扬州市模拟)假设两个氘核在一直线上相碰发生聚变反应生成氦的同位素和中子，已知氘核的质量是m1，中子的质量是m2，氦核同位素的质量是m3，光在真空中速度为c.(1)写出核聚变反应的方程式；(2)求核聚变反应中释放出的能量E.答案(2m1m2m3)c2解析核反应过程中的质量亏损：m2m1(m2m3)氘核聚变时放出的能量：Emc2(2m1m2m3)c2.本课结束
