考前第2天 选修3－5 动量 原子物理高频考点解读1．碰撞与动量守恒高频考点1 动量、动量守恒定律及其应用(Ⅱ)(1)动量：运动物体的质量与速度的乘积，p＝mv.动量是矢量，动量的方向与物体速度的方向相同．(2)动量守恒定律的表达式①p′＝p，其中p′、p分别表示系统的末动量和初动量．②m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′③Δp1＝－Δp2，此式表明：当两个相互作用的物体组成的系统动量守恒时，系统内两个物体动量的变化必定大小相等，方向相反(或者说，一个物体动量的增加量等于另一个物体动量的减少量)．(3)动量守恒定律成立的条件①系统不受外力或系统所受外力的矢量和为零．②系统所受的外力的合力虽不为零，但系统外力比内力小得多，如碰撞问题中的摩擦力，爆炸过程中的重力等．外力比相互作用的内力小得多，可以忽略不计．③系统所受外力的合力虽不为零，但在某个方向上的分量为零，则在该方向上系统总动量的分量保持不变．高频考点2 弹性碰撞和非弹性碰撞(Ⅰ)(1)碰撞问题的分类①弹性碰撞：动量守恒、机械能守恒．②非弹性碰撞：动量守恒，机械能有损失．③完全非弹性碰撞：动量守恒，机械能损失最大．(2)碰撞问题应同时遵守三条原则①动量守恒：即p1＋p2＝p1′＋p2′②动能不增加：即Ek1＋Ek2≥Ek1′＋Ek2′或m1v＋m2v≥m1v1′2＋m2v2′2③速度要符合物理情景a．碰撞前两物体同向，则v后>v前；碰后，原来在前的物体速度一定增大，且v前≥v后；b.两物体相向运动，碰后两物体的运动方向不可能都不改变.8\n2．原子结构高频考点3 氢原子光谱(Ⅰ)(1)氢原子光谱线是最早发现并进行研究的光谱线，这些光谱线可用一个统一的公式表示：＝R(－)式中：m＝1,2,3，…对每一个m，有n＝m＋1，m＋2，m＋3……构成一个谱线系．R＝1.10×107m－1(里德伯常量)．(2)巴耳末系：巴耳末系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式：＝R(－)(n＝3,4，…)．高频考点4 氢原子的能级结构、能级公式(Ⅰ)(1)原子核式结构模型原子的中心有一个原子核，它集中了全部正电荷和原子的几乎全部质量，该学说的实验基础是α粒子散射实验：用α粒子轰击金箔，发现大多数α粒子仍沿原来方向前进，少数发生偏转，极少数发生大角度偏转，个别的发生反弹．(2)玻尔理论①轨道量子化：电子绕核运动的轨道是不连续的．②能量量子化：原子只能处于一系列不连续的能量状态中．能量最低的状态叫基态，其他状态叫激发态．③跃迁假说：原子从一种定态跃迁到另一种定态要辐射(或吸收)一定频率的光子，即hν＝Em－En(m>n)．(3)氢原子的能级和轨道半径①氢原子的能级公式：En＝E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，E1＝－13.6eV.②氢原子的半径公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，r1＝0.53×10－10m.③氢原子的能级图，如图1所示．8\n图13．原子核高频考点5 原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期(Ⅰ)(1)原子核的组成：由质子和中子组成，原子核的电荷数等于核内的质子数，原子核直径的数量级为10－15m.(2)放射性物质放出的射线有：α射线、β射线、γ射线．①α射线是高速氦核流，电离本领强，贯穿本领弱，一张纸就可将其挡住．②β射线是高速电子流，电离本领弱，贯穿本领强，可穿透几毫米厚的铝板；③γ射线是波长极短的电磁波，电离作用很弱，贯穿本领很强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土．(3)半衰期是表征放射性元素大量原子核衰变快慢的物理量，是一种统计规律．半衰期对于少量原子核是无意义的．用T表示半衰期，m表示某时刻放射性元素的质量，则经过时间t，剩下的放射性元素的质量m余＝m()t/T.(4)α衰变：X→Y＋Heβ衰变：X→Y＋e高频考点6 放射性同位素(Ⅰ)高频考点7 核力、核反应方程(Ⅰ)(1)人工转变的典型方程：①卢瑟福发现质子N＋He→O＋H②查德威克发现中子He＋Be→C＋n③约里奥·居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子．Al＋He→P＋n P→Si＋e(2)衰变典型方程：8\nU→Th＋HeTh→Pa＋e(3)核力：原子核内部，核子间所特有的相互作用力．核力的特点：①核力是强相互作用力，在它的作用范围内核力比库仑力大得多．②核力是短程力，作用范围在1.5×10－15m之内．③每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性．无论是质子间、中子间、质子和中子间均存在核力．高频考点8 结合能、质量亏损(Ⅰ)(1)结合能：由于核力的存在，核子结合成原子核时要放出一定的能量，原子核分解成核子时，要吸收同样多的能量，这就是原子核的结合能．(2)质量亏损：组成原子核的核子的质量与原子核的质量之差叫核的质量亏损．(3)质能方程：E＝mc2；ΔE＝Δmc2.高频考点9 裂变反应和聚变反应、裂变反应堆(Ⅰ)高频考点10 射线的危害与防护(Ⅰ)(1)重核的裂变：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成质量数较小的原子核的过程．如铀235的裂变反应U＋n→Kr＋Ba＋3n.(2)轻核的聚变：某些轻核能够结合在一起，生成一个较大的原子核的核反应．如一个氘核和氚核结合成一个氦核(同时放出一个中子)的聚变反应：H＋H→He＋n.由于轻核的聚变需在几百万摄氏度的高温下进行，因此聚变反应又叫热核反应．4．波粒二象性高频考点11 光电效应(Ⅰ)高频考点12 爱因斯坦光电效应方程(Ⅰ)(1)光子说：爱因斯坦提出空间传播的光是一份一份的，每一份叫一个光子，一个光子的能量与频率成正比，即E＝hν.说明光具有粒子性．(2)光电效应的规律①任何一种金属都有一个极限频率νc，入射光的频率必须大于或者等于νc，才能发生光电效应；②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．③光电效应几乎是瞬时的，发生的时间一般不超过10－9s；8\n④发生光电效应时，光电流与入射光强度成正比．(3)爱因斯坦的光电效应方程mv2＝hν－W0或Ek＝hν－W0；其中h为普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s.考前保温训练1．(2022·贵州七校第一次联考)下列几幅图的有关说法中正确的是( )A．原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径不是任意的B．发现少数α粒子发生了较大偏转，因为原子的质量绝大部分集中在很小的空间范围C．光电效应实验和康普顿效应实验说明了光具有粒子性D．射线甲由α粒子组成，每个粒子带两个单位正电荷E．链式反应属于重核的裂变2．(2022·临川区第一中学最后一模)下列关于近代物理知识的说法正确的是( )A．汤姆孙发现了电子，表明原子具有核式结构B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应C．光照到某金属上不能发生光电效应，是因为该光波长太长D．按照玻尔理论，氢原子辐射光子时，核外电子的动能增加E．β衰变的实质是原子核内的中子转化成了质子和电子3．(2022·天津和平区二模)氢原子的能级图如图2所示，当氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时，辐射出光子a，当氢原子从n＝3的能级跃迁到n＝1的能级时，辐射出光子8\nb，则下列判断正确的是( )图2A．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．若a为可见光，则b有可能为紫外线E．根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，电子的动能增大，电势能减小4．(2022·南通市二模)1995年科学家“制成”了反氢原子，它是由一个反质子和一个围绕它运动的正电子组成．反质子和质子有相同的质量，带有等量异种电荷．反氢原子和氢原子有相同的能级分布，氢原子能级如图3所示．下列说法中正确的是( )图3A．反氢原子光谱与氢原子光谱不相同B．基态反氢原子的电离能是13.6eVC．基态反氢原子能吸收11eV的光子发生跃迁D．在反氢原子谱线中，从n＝2能级跃迁到基态辐射光子的波长最长E．一群处于n＝3能级的反氢原子向基态跃迁时，能放出3种不同频率的光5．(2022·揭阳一模)下列说法正确的是( )A.U→Th＋He是核裂变反应方程B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变C．一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子放出光子，原子的电势能增加D．将放射性元素掺杂到其他稳定元素中，并降低其温度，它的半衰期会发生改变E．电子的衍射现象说明实物粒子也具有波动性8\n6．(2022·南京、盐城二模)下列说法正确的是( )A．放射性元素的半衰期随温度升高而减小B．光和电子都具有波粒二象性C．α粒子散射实验可以估算出原子核直径的数量级为10－10mD．原子核的结合能越大，原子核越稳定E．原子核内部一个质子转化成一个中子时，会同时释放出一个电子7．(2022·南昌十校二模)如图4所示，平板小车C上固定有两个完全相同的弹射装置，在弹射装置中分别压装上两个光滑小球A、B，将它们停放在光滑水平地面上．先打开球A所在的装置，将球A发射出去，球A获得vA＝8m/s的速度．已知球A的质量mA＝1kg，小车C和球B的总质量M＝4kg.则：图4(1)发射球A时，弹射装置释放的能量为多少？(2)将球A发射出去后，要使小车C停止，必须以多大的速度将质量为kg的球B发射出去？ 8．(2022·淄博市二模)如图5所示，一轻质弹簧两端连着物体A和B，放在光滑的水平面上，物体A被水平速度为v0的子弹射中并且嵌入其中．已知物体B的质量为m，物体A的质量是物体B的质量的，子弹的质量是物体B的质量的，求：图5(1)弹簧压缩到最短时物体B的速度；(2)弹簧的最大弹性势能．8\n学生用书答案精析考前第2天 选修3－5 动量原子物理考前保温训练1．ACE 2.CDE 3.DE 4.BE 5.BE 6.B7．(1)40J (2)12m/s解析 (1)发射球A时，球A、B和车C组成的系统动量守恒有：mAvA＝Mv1可得B、C组成的系统获得的速度v1＝＝m/s＝2m/s据能量守恒知，弹射系统释放的能量转化为系统的动能，有：E＝mAv＋Mv代入数据可解得：释放的能量E＝40J.(2)发射球B时，球B与小车组成的系统动量守恒，设将球B发射出去的速度为vB，有mBvB＝Mv1解得：vB＝v1＝×2m/s＝12m/s.8．(1)v0 (2)mv解析 (1)对物体A、B及子弹，由动量守恒有mv0＝(m＋m＋m)v得v＝v0(2)对物体A及子弹，由动量守恒有mv0＝(m＋m)v1得v1＝v0由能量守恒有Ep＝(m＋m)v－(m＋m＋m)v2＝mv.8
