高中物理選修3-5復(fù)習(xí)課件

專題八選考部分

（3-3、3-4、3-5）專題八選考部分高考題型1光電效應(yīng)與光的粒子性高考題型2原子結(jié)構(gòu)和能級(jí)躍遷高考題型3核反應(yīng)和核能的計(jì)算高考題型4動(dòng)量和能量觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用欄目索引第3講原子物理和動(dòng)量高考題型1光電效應(yīng)與光的粒子性高考題型2原子結(jié)構(gòu)和能級(jí)躍高考題型1光電效應(yīng)與光的粒子性解題方略1．處理光電效應(yīng)問題的兩條線索一是光的頻率，二是光的強(qiáng)度，兩條線索對(duì)應(yīng)的關(guān)系是：(1)光強(qiáng)→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子數(shù)多→光電流大．(2)光子頻率高→光子能量大→產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能大．高考題型1光電效應(yīng)與光的粒子性解題方略1．處理光電效應(yīng)問題2.愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0的研究對(duì)象是金屬表面的電子，意義是說，光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的增大而增大(如圖1所示)，直線的斜率為h，直線與ν軸的交點(diǎn)的物理意義是極限頻率νc，直線與Ek軸交點(diǎn)的物理意義是逸出功的負(fù)值．圖12.愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0的研究對(duì)象是金屬表例1某中學(xué)的實(shí)驗(yàn)小組利用如圖2所示的裝置研究光電效應(yīng)規(guī)律，用理想電壓表和理想電流表分別測(cè)量光電管的電壓以及光電管的電流．當(dāng)開關(guān)打開時(shí)，用光子能量為2.5eV的光照射光電管的陰極K，理想電流表有示數(shù)，閉合開關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的觸頭，當(dāng)電壓表的示數(shù)小于0.6V時(shí)，理想電流表仍有示數(shù)，當(dāng)理想電流表的示數(shù)剛好為零時(shí)，電壓表的示數(shù)剛好為0.6V．則陰極K的逸出功為________，逸出的光電子的最大初動(dòng)能為________．圖2例1某中學(xué)的實(shí)驗(yàn)小組利用如圖2所示的裝置研究圖2解析設(shè)用光子能量為2.5eV的光照射時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能為Ekm，陰極材料逸出功為W0，當(dāng)反向電壓達(dá)到U＝0.6V以后，具有最大初動(dòng)能的光電子也達(dá)不到陽極，因此eU＝Ekm，由光電效應(yīng)方程：Ekm＝hν－W0，由以上二式得：Ekm＝0.6eV，W0＝1.9eV.所以此時(shí)最大初動(dòng)能為0.6eV，該材料的逸出功為1.9eV.答案1.9eV

0.6eV解析設(shè)用光子能量為2.5eV的光照射時(shí)，光電子的最大初動(dòng)預(yù)測(cè)1

以下說法符合物理學(xué)史的是(

)A．普朗克引入能量子的概念，得出黑體輻射的強(qiáng)度按波長分布的公式，與實(shí)驗(yàn)符合得非常好，并由此開創(chuàng)了物理學(xué)的新紀(jì)元B．康普頓效應(yīng)表明光子只具有能量C．德布羅意把光的波粒二象性推廣到實(shí)物粒子，認(rèn)為實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性D．湯姆孫通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)，提出了原子具有核式結(jié)構(gòu)E．為了解釋黑體輻射規(guī)律，普朗克提出電磁輻射的能量是量子化的預(yù)測(cè)1以下說法符合物理學(xué)史的是()解析普朗克引入能量子的概念，得出黑體輻射的強(qiáng)度按波長分布的公式，與實(shí)驗(yàn)符合得非常好，并由此開創(chuàng)了物理學(xué)的新紀(jì)元，故A正確；康普頓效應(yīng)不僅表明了光子具有能量，還表明了光子具有動(dòng)量，故B錯(cuò)誤；德布羅意把光的波粒二象性推廣到實(shí)物粒子，認(rèn)為實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性，故C正確；解析普朗克引入能量子的概念，得出黑體輻射的強(qiáng)度按波長分布的盧瑟福在用α粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，提出原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說，故D錯(cuò)誤；為了解釋黑體輻射規(guī)律，普朗克提出電磁輻射的能量是量子化的，故E正確．答案ACE盧瑟福在用α粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，提出原子核式結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)2

如圖3所示，兩平行金屬板A、B板間電壓恒為U，一束波長為λ的入射光射到金屬板B上，使B板發(fā)生了光電效應(yīng)，已知該金屬板的逸出功為W，電子的質(zhì)量為m.電荷量為e，已知普朗克常量為h，真空中光速為c，下列說法中正確的是(

)圖3預(yù)測(cè)2如圖3所示，兩平行金屬板A、B板間電壓恒為U，一束波能不能發(fā)生光電效應(yīng)，取決于入射光的頻率，與板間電壓無關(guān)，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；能不能發(fā)生光電效應(yīng)，取決于入射光的頻率，與板間電壓無關(guān)，C選若減小入射光的波長，入射光頻率增大，大于金屬的極限頻率，可以發(fā)生光電效應(yīng)，D選項(xiàng)正確；若增大入射光的頻率，金屬板的逸出功不變，E選項(xiàng)錯(cuò)誤．答案ABD若減小入射光的波長，入射光頻率增大，大于金屬的極限頻率，可以高考題型2原子結(jié)構(gòu)和能級(jí)躍遷解題方略1．湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子，密立根測(cè)出了電子的電荷量，盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)構(gòu)建了原子核式結(jié)構(gòu)模型．玻爾提出的原子模型很好地解釋了氫原子光譜的規(guī)律．盧瑟福用α粒子轟擊氮核實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，查德威克用α粒子轟擊鈹核發(fā)現(xiàn)了中子．貝可勒爾發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，揭示了原子核是有結(jié)構(gòu)的．小居里夫婦首次發(fā)現(xiàn)了放射性同位素．高考題型2原子結(jié)構(gòu)和能級(jí)躍遷解題方略1．湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子，密2．原子的核式結(jié)構(gòu)模型：(1)在原子的中心有一個(gè)體積很小、帶正電荷的核，叫做原子核，而電子在核外繞核運(yùn)動(dòng)；(2)原子的全部正電荷和幾乎全部的質(zhì)量都集中在原子核上，帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)．3．能級(jí)和能級(jí)躍遷(1)軌道量子化核外電子只能在一些分立的軌道上運(yùn)動(dòng)rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)2．原子的核式結(jié)構(gòu)模型：(2)能量量子化(3)吸收或輻射能量量子化原子在兩個(gè)能級(jí)之間躍遷時(shí)只能吸收或發(fā)射一定頻率的光子，該光子的能量由前后兩個(gè)能級(jí)的能量差決定，即hν＝Em－En(m>n)．(2)能量量子化例2以下關(guān)于玻爾原子理論的說法正確的是(

)A．電子繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑不是任意的B．電子在繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，穩(wěn)定地產(chǎn)生電磁輻射C．電子從量子數(shù)為2的能級(jí)躍遷到量子數(shù)為3的能級(jí)時(shí)要輻射光子D．不同頻率的光照射處于基態(tài)的氫原子時(shí)，只有某些頻率的光可以被氫原子吸收E．氫原子光譜有很多不同的亮線，說明氫原子能發(fā)出很多不同頻率的光，但它的光譜不是連續(xù)譜例2以下關(guān)于玻爾原子理論的說法正確的是()電子在繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生電磁輻射，只有躍遷時(shí)才會(huì)出現(xiàn)，故B錯(cuò)誤；電子在繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生電磁輻射，只有躍遷時(shí)才會(huì)氫原子光譜有很多不同的亮線，說明氫原子能發(fā)出很多不同頻率的光，是特征譜線，但它的光譜不是連續(xù)譜，故E正確．答案ADE氫原子光譜有很多不同的亮線，說明氫原子能發(fā)出很多不同頻率的光預(yù)測(cè)3

關(guān)于原子結(jié)構(gòu)及原子核的知識(shí)，下列判斷正確的是(

)A．每一種原子都有自己的特征譜線B．處于n＝3的一個(gè)氫原子回到基態(tài)時(shí)一定會(huì)輻射三種頻率的光子C．α射線的穿透能力比γ射線弱D．β衰變中的電子來自原子的內(nèi)層電子E．放射性元素的半衰期與壓力、溫度無關(guān)解析由于每種原子都有自己的特征譜線，故可以根據(jù)原子光譜來鑒別物質(zhì)，故A正確；預(yù)測(cè)3關(guān)于原子結(jié)構(gòu)及原子核的知識(shí)，下列判斷正確的是()α射線的穿透能力比γ射線的穿透能力弱，故C正確；原子核發(fā)生β衰變放出的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子而釋放的電子，故D錯(cuò)誤；放射性元素的半衰期與壓力、溫度無關(guān)，只與自身有關(guān)，E正確．答案ACEα射線的穿透能力比γ射線的穿透能力弱，故C正確；預(yù)測(cè)4

已知金屬銫的逸出功為1.88eV，氫原子能級(jí)圖如圖4所示，下列說法正確的是(

)A．大量處于n＝4能級(jí)的氫原子躍遷到基態(tài)的過程中最多可釋放出6種頻率的光子B．一個(gè)處于n＝3能級(jí)的氫原子躍遷到基態(tài)的過程中最多可釋放出3種頻率的光子C．氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)過程中輻射出的光子能使金屬銫發(fā)生光電效應(yīng)圖4預(yù)測(cè)4已知金屬銫的逸出功為1.88eV，氫原子能級(jí)圖如圖D．大量處于n＝2能級(jí)的氫原子躍遷到基態(tài)過程中發(fā)出的光照射金屬銫，產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能為8.32eVE．用光子能量為11eV的紫外線照射大量處于基態(tài)的氫原子，會(huì)有氫原子躍遷到n＝2能級(jí)一個(gè)處于n＝3能級(jí)的氫原子最多可以輻射出兩種不同頻率的光子，故B錯(cuò)誤；D．大量處于n＝2能級(jí)的氫原子躍遷到基態(tài)過程中發(fā)出的光照射金從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)過程中輻射出的光子能量ΔE＝(3.4－1.51)eV＝1.89eV，而金屬銫的逸出功為1.88eV，符合光電效應(yīng)發(fā)生條件，故C正確；根據(jù)輻射的光子能量等于兩能級(jí)間的能級(jí)差可知，n＝2能級(jí)的氫原子躍遷到基態(tài)過程中發(fā)出的光能量為ΔE′＝(13.6－3.4)eV＝10.2eV，再根據(jù)Ekm＝hν－W0，則有產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能為Ekm＝(10.2－1.88)eV＝8.32eV，故D正確；從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)過程中輻射出的光子能量ΔE＝(3由于氫原子的能級(jí)中基態(tài)的氫原子為能級(jí)為－13.6eV，而n＝2能級(jí)的氫原子躍遷到基態(tài)過程中發(fā)出的光能量為ΔE′＝(13.6－3.4)eV＝10.2eV，因此光子能量為11eV的紫外線照射大量處于基態(tài)的氫原子不可能出現(xiàn)躍遷現(xiàn)象，故E錯(cuò)誤．答案ACD由于氫原子的能級(jí)中基態(tài)的氫原子為能級(jí)為－13.6eV，而n高考題型3核反應(yīng)和核能的計(jì)算解題方略高考題型3核反應(yīng)和核能的計(jì)算解題方略2.α射線、β射線、γ射線之間的區(qū)別2.α射線、β射線、γ射線之間的區(qū)別3.核反應(yīng)、核能、裂變、輕核的聚變(1)在物理學(xué)中，原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程，稱為核反應(yīng)．核反應(yīng)方程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒的規(guī)律．(2)質(zhì)能方程：一定的能量和一定的質(zhì)量相聯(lián)系，物體的總能量和它的質(zhì)量成正比，即E＝mc2或ΔE＝Δmc2.(3)把重核分裂成質(zhì)量較小的核，釋放出核能的反應(yīng)，稱為裂變；把輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，釋放出核能的反應(yīng)，稱為聚變．3.核反應(yīng)、核能、裂變、輕核的聚變(4)核能的計(jì)算：①ΔE＝Δmc2，其中Δm為核反應(yīng)方程中的質(zhì)量虧損；②ΔE＝Δm×931.5MeV，其中質(zhì)量虧損Δm以原子質(zhì)量單位u為單位．(4)核能的計(jì)算：①ΔE＝Δmc2，其中Δm為核反應(yīng)方程中的圖5圖5高中物理選修3-5復(fù)習(xí)ppt課件高中物理選修3-5復(fù)習(xí)ppt課件解析輕核聚變是把輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，釋放出核能的反應(yīng)，故A正確；放射性元素的半衰期是由核內(nèi)自身的因素決定的，與原子所處的化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，故C正確；解析輕核聚變是把輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，釋放出核能的反應(yīng)，答案

ACE答案ACE預(yù)測(cè)6

一個(gè)氘核和一個(gè)氚核聚變結(jié)合成一個(gè)氦核，同時(shí)放出一個(gè)中子，并釋放核能．已知氘核、氚核、氦核、中子的質(zhì)量分別為m1、m2、m3、m4，真空中的光速為c.下列說法正確的是(

)B．聚變反應(yīng)中的質(zhì)量虧損Δm＝m1＋m2－m3－m4C．釋放的能量ΔE＝(m3－m4－m1－m2)c2D．太陽輻射的能量主要來自其內(nèi)部發(fā)生的核聚變反應(yīng)E．氘核的比結(jié)合能大于氦核的比結(jié)合能預(yù)測(cè)6一個(gè)氘核和一個(gè)氚核聚變結(jié)合成一個(gè)氦核，同時(shí)放出一個(gè)中聚變反應(yīng)中的質(zhì)量虧損Δm＝m1＋m2－m3－m4，故B正確；聚變反應(yīng)中虧損的質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量以光子的形式放出，故光子能量為E＝(m1＋m2－m3－m4)c2，故C錯(cuò)誤；太陽輻射的能量主要來自其內(nèi)部發(fā)生的核聚變反應(yīng)，故D正確；氘核的比結(jié)合能小于氦核的比結(jié)合能，故E錯(cuò)誤．答案ABD聚變反應(yīng)中的質(zhì)量虧損Δm＝m1＋m2－m3－m4，故B正確；高考題型4動(dòng)量和能量觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用1．動(dòng)量守恒定律(1)表達(dá)式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′；或p＝p′(系統(tǒng)相互作用前的總動(dòng)量p等于系統(tǒng)相互作用后的總動(dòng)量p′)；或Δp＝0(系統(tǒng)總動(dòng)量的增量為零)；或Δp1＝－Δp2(相互作用的兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)，兩物體動(dòng)量的增量大小相等、方向相反)．解題方略高考題型4動(dòng)量和能量觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用1．動(dòng)量守恒定律解題方略(2)動(dòng)量守恒定律的適用條件①系統(tǒng)不受外力或系統(tǒng)雖受外力但所受外力的合力為零．②系統(tǒng)所受合力不為零，但在某一方向上系統(tǒng)所受外力的合力為零，則在該方向上系統(tǒng)動(dòng)量守恒．③系統(tǒng)雖受外力，但外力遠(yuǎn)小于內(nèi)力且作用時(shí)間極短，如碰撞、爆炸過程．(2)動(dòng)量守恒定律的適用條件2．彈性碰撞與非彈性碰撞碰撞過程遵從動(dòng)量守恒定律．如果碰撞過程中機(jī)械能守恒，這樣的碰撞叫做彈性碰撞；如果碰撞過程中機(jī)械能不守恒，這樣的碰撞叫做非彈性碰撞．3．利用動(dòng)量和能量觀點(diǎn)解題的技巧(1)若研究對(duì)象為一個(gè)系統(tǒng)，應(yīng)優(yōu)先考慮應(yīng)用動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律．2．彈性碰撞與非彈性碰撞(2)動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律都只考查一個(gè)物理過程的初、末兩個(gè)狀態(tài)，對(duì)過程的細(xì)節(jié)不予追究．(3)注意挖掘隱含條件，根據(jù)選取的對(duì)象和過程判斷動(dòng)量和能量是否守恒．(2)動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律都只考查一個(gè)物理過程的初、末例4

(2015·新課標(biāo)全國Ⅱ·35)兩滑塊a、b沿水平面上同一條直線運(yùn)動(dòng)，并發(fā)生碰撞；碰撞后兩者粘在一起運(yùn)動(dòng)；經(jīng)過一段時(shí)間后，從光滑路段進(jìn)入粗糙路段．兩者的位置x隨時(shí)間t變化的圖象如圖6所示．求：圖6例4(2015·新課標(biāo)全國Ⅱ·35)兩滑塊a、b沿水平面上(1)滑塊a、b的質(zhì)量之比；解析設(shè)a、b的質(zhì)量分別為m1、m2，a、b碰撞前的速度為v1、v2.由題給圖象得v1＝－2m/s ①v2＝1m/s ②a、b發(fā)生完全非彈性碰撞，碰撞后兩滑塊的共同速度為v.由題給圖象得(1)滑塊a、b的質(zhì)量之比；由動(dòng)量守恒定律得m1v1＋m2v2＝(m1＋m2)v ④聯(lián)立①②③④式得m1∶m2＝1∶8 ⑤答案1∶8

由動(dòng)量守恒定律得(2)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，兩滑塊克服摩擦力做的功與因碰撞而損失的機(jī)械能之比．解析由能量守恒定律得，兩滑塊因碰撞而損失的機(jī)械能為由圖象可知，兩滑塊最后停止運(yùn)動(dòng)．由動(dòng)能定理得，兩滑塊克服摩擦力所做的功為(2)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，兩滑塊克服摩擦力做的功與因碰撞而損失的聯(lián)立⑥⑦式，并代入題給數(shù)據(jù)得W∶ΔE＝1∶2答案1∶2聯(lián)立⑥⑦式，并代入題給數(shù)據(jù)得預(yù)測(cè)7

如圖7所示，光滑水平地面上，人與滑板A一起以v0＝0.5m/s的速度前進(jìn)，正前方不遠(yuǎn)處有一橫桿，橫桿另一側(cè)有一靜止滑板B，當(dāng)人與A行至橫桿前，人相對(duì)滑板豎直向上跳起越過橫桿，A從橫桿下方通過并與B發(fā)生彈性碰撞，之后人剛好落到B上．不計(jì)空氣阻力，求最終人與B共同速度