寒假作业3-5.doc

第1课时 动量守恒定律及其应用
1．动量
(1)表达式：p＝
(2)动量的性质
①矢量性：方向与 速度方向相同．
②瞬时性：动量是描述物体运动状态的量，是针对某一 （时刻，时间间隔）而言的．
③相对性：大小与参考系的选取 (有关，无关），通常情况是指相对地面的动量．
(3)动量、动能、动量的变化量的关系
①动量的变化量：Δp＝
②动能和动量的关系：Ek＝ .
2．动量守恒定律
(1)守恒条件
①理想守恒：系统 外力或所受外力的合力为零，则系统动量守恒．
②近似守恒：系统受到的合力不为零，但当 远大于外力时，系统的动量可近似看成守恒．
③分方向守恒：系统在某个方向上所受合力为零时，系统在该方向上动量 ．
(2)动量守恒定律的表达式
m1v1＋m2v2＝ .
或 .
1．[对动量、动量变化量的理解]下列说法正确的是 (　　)
A．速度大的物体，它的动量一定也大
B．动量大的物体，它的速度一定也大
C．只要物体的运动速度大小不变，物体的动量也保持不变
D．物体的动量变化越大则该物体的速度变化一定越大
2．[动量守恒的判断]把一支弹簧枪水平固定在小车上，小车放在光滑水平地面上，枪射出一颗子弹时，关于枪、弹、车，下列说法正确的是 (　　)
A．枪和弹组成的系统动量守恒
B．枪和车组成的系统动量守恒
C．枪弹和枪筒之间的摩擦力很小，可以忽略不计，故二者组成的系统动量近似守恒
D．枪、弹、车三者组成的系统动量守恒
3．[动量守恒定律的简单应用]在光滑水平面上，一质量为m、速度大小为v的A球与质量为2m、静止的B球碰撞后，A球的速度方向与碰撞前相反．则碰撞后B球的速度大小可能是 (　　)
A．0.6v B．0.4v
C．0.3v D．0.2v
4.一颗子弹水平射入置于光滑水平面上的木块A并留在其中，A、B用一根弹性良好的轻质弹簧连在一起，如图1所示．则在子弹打击木块A及弹簧被压缩的过程中，对子弹、两木块和弹簧组成的系统 (　　)
A．动量守恒，机械能守恒
B．动量不守恒，机械能守恒
C．动量守恒，机械能不守恒
D．无法判定动量、机械能是否守恒
5.(2013·福建理综·30(2))将静置在地面上，质量为M(含燃料)的火箭模型点火升空，在极短时间内以相对地面的速度v0竖直向下喷出质量为m的炽热气体．忽略喷气过程重力和空气阻力的影响，则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是________．(填选项前的字母)
A.v0 B.v0
C.v0 D.v0
(2013·江苏·12(3))如图8所示，进行太空行走的宇航员A和B的质量分别为80 kg和100 kg，他们携手远离空间站，相对空间站的速度为0.1 m/s.A将B向空间站方向轻推后，A的速度变为0.2 m/s，求此时B的速度大小和方向．

第2课时 光电效应 波粒二象性
一、黑体辐射与能量子
1．黑体与黑体辐射
(1)黑体：是指能够完全 电磁波而不发生 的物体．
(2)黑体辐射的实验规律
①一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关．
②黑体辐射电磁波的强度按 有关．
a．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都
b．随着温度的升高，辐射强度的极大值向 的方向移动．
2．能量子
(1)定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个 值的整数倍．即能量的辐射或者吸收只能是 的．这个不可再分的最小能量值ε叫做 ．
(2)能量子的大小： ，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量．
h＝6.63×10－34 J·s.
二、光电效应
1．光电效应现象
光电效应： ，叫做光电效应，发射出来的电子叫做
2．光电效应规律
(1)每种金属都有一个
(2)光子的最大初动能与入射光的 无关，只随入射光的 增大而增大．
(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是 的．
(4)光电流的强度与入射光的 成正比．
3．爱因斯坦光电效应方程
(1)光子说： ．光子的能量为ε＝ ，其中h是普朗克常量，其值为6.63×10－34 J·s.
(2)光电效应方程：
其中hν为 ，Ek为光电子的 ，W0是金属的 ．
4．遏止电压与截止频率
(1)遏止电压：
(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的 频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)．不同的金属对应着 极限频率．
(3)逸出功：电子从金属中逸出所需做功的 ，叫做该金属的逸出功．
三、光的波粒二象性与物质波
1．光的波粒二象性
(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有 性．
(2)光电效应说明光具有 性．
(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的 性．
2．物质波
(1)概率波
光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率 的地方，暗条纹是光子到达概率 的地方，因此光波又叫概率波．
(2)物质波
任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长λ＝ ，p为运动物体的动量，h为普朗克常量.
1．[黑体辐射和能量子的理解]下列说法正确的是 (　　)
A．一般物体辐射电磁波的情况与温度无关，只与材料的种类及表面情况有关
B．黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波，不反射
C．带电微粒辐射和吸收的能量，只能是某一最小能量值的整数倍
D．普朗克最先提出了能量子的概念
2．[光电效应规律的理解]关于光电效应的规律，下列说法中正确的是 (　　)
A．只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能产生
B．光电子的最大初动能跟入射光强度成正比
C．发生光电效应的反应时间一般都大于10－7 s
D．发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数目与入射光强度成正比
3．[光的波粒二象性的理解]下列说法正确的是 (　　)
A．光电效应反映了光的粒子性
B．大量光子产生的效果往往显示出粒子性，个别光子产生的效果往往显示出波动性
C．光的干涉、衍射、偏振现象证明了光具有波动性
D．只有运动着的小物体才有一种波和它相对应，大的物体运动是没有波和它对应的
考点一　对光电效应实验规律的理解
光电效应实验规律可理解为
1．放不放光电子，看入射光的最低频率．
2．放多少光电子，看光的强度．
3．光电子的最大初动能大小，看入射光的频率．
4．要放光电子，瞬时放．
例1　1905年是爱因斯坦的“奇迹”之年，这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文，其中关于光量子的理论成功的解释了光电效应现象．关于光电效应，下列说法正确的是(　　)
A．当入射光的频率低于极限频率时，不能发生光电效应
B．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
C．光电子的最大初动能与入射光的强度成正比
D．某单色光照射一金属时不发生光电效应，改用波长较短的光照射该金属可能发生光电效应
考点二　对光电效应方程的应用和Ek－ν图象的考查
1．爱因斯坦光电效应方程
Ek＝hν－W0
hν：光电子的能量
W0：逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功．
Ek：光电子的最大初动能．
2． 由Ek－ν图象(如图1)可以得到的信息
(1)极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc.
(2)逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值E＝W0.
(3)普朗克常量：图线的斜率k＝h.
例2　如图2所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标为4.27，与纵轴交点坐标为0.5)．由图可知 (　　)
A．该金属的截止频率为4.27×1014 Hz
B．该金属的截止频率为5.5×1014 Hz
C．该图线的斜率表示普朗克常量
D．该金属的逸出功为0.5 eV
考点三　对光的波粒二象性、物质波的考查
光既具有波动性，又具有粒子性，两者不是孤立的，而是有机的统一体，其表现规律为：
(1)个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性．
(2)频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，越不容易看到光的干涉和衍射现象，而贯穿本领越强．
(3)光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时，往往表现为粒子性．
例3　关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是 (　　)
A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性
B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道
C．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的
D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性
(2010·江苏单科·12C(1))研究光电效应的电路如图5所示．用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图象中，正确的是________．

第3课时 原子与原子核 氢原子光谱
一、原子的核式结构
1．α粒子散射实验的结果
绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了大角度偏转， α粒子的偏转超过了90°，有的甚至被撞了回来，如图所示．
2．卢瑟福的原子核式结构模型
在原子的中心有一个很小的核，叫 ，原子的所有正电荷和几乎 都集中在原子核里，带负电的 在核外绕核旋转．
二、玻尔理论
1．定态：

2．跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它 或 一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的 决定，即hν＝ (h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s)
3．轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是 ．
4．氢原子的能级、能级公式
(1)氢原子的能级图(如图所示)
(2)氢原子的能级
氢原子的能级公式：En＝ (n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为
E1＝－13.6 eV.
三、天然放射现象、原子核的组成
1．天然放射现象
(1)天然放射现象
元素 地放出射线的现象，首先由贝克勒尔发现．天然放射现象的发现，说明 还具有复杂的结构．
(2)放射性和放射性元素
物质发射射线的性质叫 ．具有放射性的元素叫 ．
2．原子核
(1)原子核的组成
①原子核由 和 组成，质子和中子统称为
②原子核的核电荷数＝ 数，原子核的质量数＝
③X元素原子核的符号为X，其中A表示 ，Z表示
(2)同位素：具有相同 、不同 的原子核，因为在元素周期表中的 相同，同位素具有相同的 性质．
3．三种射线的比较
种类
α射线
β射线
γ射线
组成
高速氦核流
高速电子流
光子流(高频
电磁波)
带电荷量

质量
4mp
(mp＝1.67×
10－27 kg)

静止质量为零
符号

速度
0.1c
0.99c
c
在电磁
场中

贯穿本领

对空气的
电离作用

四、原子核的衰变和半衰期
1．原子核的衰变
(1)原子核 称为原子核的衰变．
(2)分类
α衰变： β衰变：
2． 半衰期：放射性元素的原子核有 发生衰变所需的时间．半衰期由
的因素决定，跟原子所处的 无关．
1．[原子核式结构模型的理解]下列说法正确的是 (　　)
A．汤姆孙首先发现了电子，并测定了电子电荷量，且提出了“枣糕”式原子模型
B．卢瑟福做α粒子散射实验时发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，只有少数α粒子发生大角度偏转
C．α粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上
D．卢瑟福提出了原子核式结构模型，并解释了α粒子发生大角度偏转的原因
2．[玻尔原子结构模型的理解]根据玻尔理论，下列说法正确的是 (　　)
A．电子绕核运动有加速度，就要向外辐射电磁波
B．处于定态的原子，其电子绕核运动，但它并不向外辐射能量
C．原子内电子的可能轨道是不连续的
D．原子能级跃迁时，辐射或吸收光子的能量取决于两个轨道的能量差
3．[光谱与光谱分析]对于原子光谱，下列说法正确的是 (　　)
A．原子光谱是不连续的
B．由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的原子光谱是相同的
C．各种原子的原子结构不同，所以各种原子的原子光谱也不相同
D．分析物质发光的光谱，可以鉴别物质中含哪些元素
4．[原子核衰变的理解]下列说法正确的是 (　　)
A．原子核在衰变时能够放出α射线或β射线
B.Th经过一系列α和β衰变，成为Pb，铅核比钍核少12个中子
C．原子核的半衰期与物质的质量有关，质量大，半衰期长
D．对物质加热或加压可以缩短原子核的半衰期
考点一　氢原子能级及能级跃迁
对原子跃迁条件的理解
(1)原子从低能级向高能级跃迁，吸收一定能量的光子．只有当一个光子的能量满足hν＝
E末－E初时，才能被某一个原子吸收，使原子从低能级E初向高能级E末跃迁，而当光子能量hν大于或小于E末－E初时都不能被原子吸收．
(2)原子从高能级向低能级跃迁，以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差．
关于能级跃迁的说明
(1)当光子能量大于或等于13.6 eV时，也可以被处于基态的氢原子吸收，使氢原子电离；当处于基态的氢原子吸收的光子能量大于13.6 eV，氢原子电离后，电子具有一定的初动能．
(2)当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能减小，电子动能增大，原子能量减小．反之，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，原子能量增大．
例1　如图3所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光，下列说法正确的是 (　　)
A．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光
B．由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的光频率最小
C．由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光最容易表现出衍射现象
D．用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应
突破训练1　已知金属钙的逸出功为2.7 eV，氢原子的能级图如图4所示，一群氢原子处于量子数n＝4能级状态，则(　　)
A．氢原子可能辐射6种频率的光子 B．氢原子可能辐射5种频率的光子
C．有3种频率的辐射光子能使钙发生光电效应
D．有4种频率的辐射光子能使钙发生光电效应
(2013·江苏单科·12C(2))根据玻尔原子结构理论，氦离子(He＋)的能级图如图5所示．电子处在n＝3轨道上比处在n＝5轨道上离氦核的距离________(选填“近”或“远”)．当大量He＋处在n＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有________条．

考点二　原子核和原子核的衰变
1．衰变规律及实质
(1)两种衰变的比较
衰变类型
α衰变
β衰变
衰变方程
X→Y＋He
X→ AZ＋1Y＋e
衰变实质
2个质子和2个中子结合成一个整体射出
中子转化为质子和电子
2H＋2n→He
n→H＋e
衰变规律
质量数守恒、电荷数守恒
(2)γ射线：γ射线经常是伴随着α衰变或β衰变同时产生的．其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变的过程中，产生的新核由于具有过多的能量(核处于激发态)而辐射出光子．
2．原子核的人工转变
用高能粒子轰击靶核，产生另一种新核的反应过程．
(1)卢瑟福发现质子的核反应方程为：N＋He→O＋H.
(2)查德威克发现中子的核反应方程为：Be＋He→C＋n.
(3)居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程为：
Al＋He→P＋n.
P→Si＋e.
3．确定衰变次数的方法
因为β衰变对质量数无影响，先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数．
例2　(1)Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变，变成Pb(铅)．以下说法中正确的是
(　　)
A．铅核比钍核少8个质子
B．铅核比钍核少16个中子
C．共经过4次α衰变和6次β衰变
D．共经过6次α衰变和4次β衰变
(2)约里奥·居里夫妇因发现人工放射性元素而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素P衰变成Si的同时放出另一种粒子，这种粒子是________．
突破训练2　核电站泄漏的污染物中含有碘131和铯137.碘131的半衰期约为8天，会释放β射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射γ射线．下列说法正确的是 (　　)
A．碘131释放的β射线由氦核组成
B．铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量
C．与铯137相比，碘131衰变更慢
D．铯133和铯137含有相同的质子数
(2013·山东理综·38(1))恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应，当温度达到108 K时，可以发生“氦燃烧”．
①完成“氦燃烧”的核反应方程：He＋________→Be＋γ.
②Be是一种不稳定的粒子，其半衰期为2.6×10－16 s．一定质量的Be，经7.8×10－16 s后所剩Be占开始时的________________．

考点三　核反应类型及核反应方程的书写
类型
可控性
核反应方程典例
衰
变
α衰变
自发
U→Th＋He
β衰变
自发
Th→Pa＋e
人工转变
人工控制
N＋He→O＋H.
(卢瑟福发现质子)
He＋Be→C＋n
(查德威克发现中子)
Al＋He→P＋n
约里奥·居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子
P→Si＋e
重核裂变
比较容易
进行人工
控制
U＋n→Ba＋Kr＋3n
U＋n→Xe＋Sr＋10n
轻核聚变
除氢弹外
无法控制
H＋H→He＋n
例3　(1)现有三个核反应方程：
①Na→Mg＋　e；
②U＋n→Ba＋Kr＋3n；
③H＋H→He＋n.
下列说法正确的是 (　　)
A．①是裂变，②是β衰变，③是聚变
B．①是聚变，②是裂变，③是β衰变
C．①是β衰变，②是裂变，③是聚变
D．①是β衰变，②是聚变，③是裂变
(2)现有四个核反应：
A.H＋H→He＋n
B.U＋n→X＋Kr＋3n
C.Na→Mg＋e
D.He＋Be→C＋n
①________是发现中子的核反应方程，______是研究原子弹的基本核反应方程，______是研究氢弹的基本核反应方程．
②求B中X的质量数和中子数．
突破训练3　关于下列核反应或核衰变方程，说法正确的是 (　　)
A.Be＋He→C＋X，符号“X”表示中子
B.N＋He→O＋X，符号“X”表示中子
C.Na→Mg＋e是裂变
D.U＋n→Xe＋Sr＋2n是聚变
考点四　关于核能的计算
1．应用质能方程解题的流程图

(1)根据ΔE＝Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”．
(2)根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”．
2．利用质能方程计算核能时，不能用质量数代替质量进行计算．
例4　(2012·新课标全国·35(1))氘核和氚核可发生热核聚变而释放出巨大的能量，该反应方程为：H＋H→He＋x，式中x是某种粒子．已知：H、H、He和粒子x的质量分别为2.014 1 u、3.016 1 u、4.002 6 u和1.008 7 u；1 u＝931.5 MeV/c2，c是真空中的光速．由上述反应方程和数据可知，粒子x是____________，该反应释放出的能量为________MeV(结果保留3位有效数字)．
突破训练4　已知氦原子的质量为MHe u，电子的质量为me u，质子的质量为mp u，中子的质量为mn u，u为原子质量单位，且由爱因斯坦质能方程E＝mc2可知：1 u对应于931.5 MeV的能量，若取光速c＝3×108 m/s，则两个质子和两个中子聚变成一个氦核，释放的能量为 (　　)
A．[2(mp＋mn)－MHe]×931.5 MeV
B．[2(mp＋mn＋me)－MHe]×931.5 MeV
C．[2(mp＋mn＋me)－MHe]·c2 J
D．[2(mp＋mn)－MHe]·c2 J