全品复习方案2018高考物理大一轮复习第12单元原子物理听课手册

高三物理一轮复习全套教案完整版一、教学内容本节课为高三物理一轮复习，教材选用人民教育出版社的《高中物理》。

复习内容为第五章“动量守恒定律”，具体包括：5.1动量守恒定律，5.2动量守恒定律的应用。

二、教学目标1. 让学生掌握动量守恒定律的定义、表达式及适用条件。

2. 培养学生运用动量守恒定律解决实际问题的能力。

3. 通过对动量守恒定律的复习，提高学生对物理概念的理解和运用能力。

三、教学难点与重点重点：动量守恒定律的定义、表达式及适用条件。

难点：动量守恒定律在实际问题中的应用。

四、教具与学具准备教具：多媒体课件、黑板、粉笔。

学具：教材、笔记本、练习册。

五、教学过程1. 实践情景引入：讲述一个关于动量守恒的日常生活实例，如碰撞现象，引导学生关注动量守恒在实际生活中的应用。

2. 知识回顾：复习动量的定义、表达式，回顾动量守恒定律的发现过程，引导学生理解动量守恒定律的意义。

3. 教材内容梳理：讲解动量守恒定律的定义、表达式及适用条件，通过示例让学生了解动量守恒定律在实际问题中的应用。

4. 例题讲解：选取典型例题，讲解动量守恒定律的运用方法，引导学生学会分析问题、解决问题。

5. 随堂练习：布置随堂练习题，让学生运用动量守恒定律解决问题，及时巩固所学知识。

6. 板书设计：板书动量守恒定律的定义、表达式及适用条件，突出重点，便于学生复习。

7. 作业设计：布置作业题，让学生运用动量守恒定律解决实际问题，提高学生的应用能力。

作业题目：1. 一辆质量为m的小车以速度v1与质量为M的大车以速度v2相碰撞，求碰撞后两车的速度。

答案：2. 课后反思及拓展延伸：六、教学内容拓展动量守恒定律在现代物理学中的应用，如粒子物理学、宇宙学等。

引导学生关注动量守恒定律在其他领域的应用，提高学生的学科素养。

七、课后作业布置1. 复习动量守恒定律的定义、表达式及适用条件。

2. 完成课后练习题，运用动量守恒定律解决问题。

3. 查阅相关资料，了解动量守恒定律在实际应用中的更多例子。

教师详解(作业手册)课时作业(三十)1.B[解析]一群处于n=3激发态的氢原子向较低能级跃迁,可能放出三种不同频率的光子,故选项A错误;每种原子都有自己的特征谱线,故可以根据原子光谱来鉴别物质,故选项B正确;原子中的电子没有确定的轨道,在空间各处出现的概率是不一定的,故选项C错误.α粒子散射实验揭示了原子的核式结构模型,认为电子绕核旋转,故选项D错误.2.AC[解析]光是一种概率波,少量光子的行为易显示出粒子性,而大量光子的行为往往显示出波动性,A正确,B错误;光的波动性不是由于光子之间的相互作用引起的,而是光的一种属性,C正确;粒子性和波动性是光同时具备的两种属性,D错误.3.D[解析]增大照射光的频率,若其不大于金属材料的极限频率,还是不会发生光电效应,选项A错误;光电效应是否产生与照射光频率有关,而与照射光强度无关,选项B错误;光电效应是否产生与照射光照射时间无关,选项C错误;只要照射光的频率大于该金属材料的极限频率,就能发生光电效应,选项D正确.4.BD[解析]根据爱因斯坦的光电效应方程,hν=W+m v2,最大初动能随照射光频率的增大而增大,随照射光频率的减小而减小,选项A错误,B正确;减小金属的逸出功,也能增大最大初动能,选项C错误,D正确.5.A[解析]由E=h可知,波长大,光子能量小,故Hα光子能量最小,Hδ光子能量最大,再由h=E n-E2可知,Hα对应的轨道量子数最小,A错误.6.BC[解析]发生光电效应的条件是照射光频率大于截止频率,并不是光足够强就能发生光电效应,故A错误;金属的逸出功W0=hν,得ν=,故B正确;一定强度的照射光照射某金属发生光电效应时,照射光的频率越高,单个光子的能量值越大,光子的个数越少,单位时间内逸出的光电子数就越少,故C正确;氢原子由低能级向高能级跃迁时,吸收光子的能量等于两能级间能量差,故D错误.7.BD[解析]若仅增大该单色光照射的强度,由于每个光子的能量不变,因此光电子的最大初动能不变,但单位时间内射出的光电子数增多,因此光电流增大,故选项A错误;逸出功由金属材料自身决定,与是否有光照无关,故B正确;发生光电效应不需要时间积累,只要照射光的频率大于极限频率即可,故选项C错误;若滑动变阻器滑片左移,则电压表示数减小,因为电压是反向电压,所以电压减小时,光电子更容易到达A极形成电流,电流表示数增大,故选项D正确.8.B[解析]以从阴极K逸出的且具有最大初动能的光电子为研究对象,由动能定理得-Ue=0-,由光电效应方程得nhν=+W(n=2,3,4,…),联立解得U=(n=2,3,4,…),故选项B正确. 9.D[解析]用一定频率的a单色光照射光电管时,电流计指针会发生偏转,知νa>νc,a光的波长小于b光的波长,A错误;发生光电效应的条件是ν>νc,增加b光的强度不能使电流计G的指针发生偏转,B错误;发生光电效应时,电子从光电管左端运动到右端,而电流的方向与电子定向移动的方向相反,所以流过电流计G的电流方向是由c到d,C错误;增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大,D正确.10.BC[解析]一个处于量子数n=5激发态的氢原子向低能级跃迁时,最多可产生4种不同频率的光子,选项A错误;当n=3时,氢原子的能量E3=-1.51 eV,所以处于n=3激发态的氢原子的电离能是1.51 eV,当该氢原子吸收具有1.87 eV能量的光子后被电离,选项B正确;根据玻尔理论,处于基态的氢原子不可能吸收该光子,所以氢原子仍处于基态,选项C正确;电子从高能级到低能级跃迁时,动能增大,电势能减小,选项D错误.11.ABC[解析]由爱因斯坦光电效应方程E k=hν-W0知,当ν=0时,-W0=E k,故W0=E,A正确;而E k=0时,hν=W0,即W0=hν0,B正确;照射光的频率为2ν0时产生的光电子的最大初动能E km=2hν0-hν0=hν0=E,C正确;照射光的频率为时,不会发生光电效应,D错误.12.AB[解析]已知从n=4到n=1能级辐射的电磁波的波长为λ1,从n=4到n=2能级辐射的电磁波的波长为λ2,从n=2到n=1能级辐射的电磁波的波长为λ3,则λ1、λ2、λ3的关系为h,即,λ1<λ3,,λ3<λ2,又h,即,则,选项A、B正确.13.BC[解析]氢原子从高能级向低能级跃迁时放出的光子的能量等于前、后两个能级的能量之差,当氢原子从高能级直接跃迁到基态时放出的光子的能量最小值为-3.4 eV-(-13.6 eV)=10.2 eV,大于3.34 eV,所以一定能使逸出功为3.34 eV的金属发生光电效应,A错误;大量处于n=4能级的氢原子向基态跃迁时,辐射光子的种数为=6,B正确;大量处于n=3能级的氢原子向n=1能级跃迁时,辐射出的光子能量最大为-1.51 eV-(-13.6 eV)=12.09 eV,用此光子照射逸出功为3.34 eV 的金属,由爱因斯坦光电效应方程可得光电子的最大初动能为12.09 eV-3.34 eV=8.75 eV,C正确;当氢原子由低能级向高能级跃迁时,氢原子吸收的光子能量一定等于两能级之间的能量差,而由氢原子的能级图可知n=1能级与任何能级间的能量差都不等于10.3 eV,因此不能使n=1能级的氢原子跃迁到较高的能级,D错误.14.AB[解析]能得到电子的衍射图样,说明电子具有波动性,A正确;由德布罗意波长公式λ=,可得λ=,B正确;由λ=可知,加速电压越大,电子的波长越小,衍射现象就越不明显,C错误;用相同动能的质子替代电子,质子的波长变小,衍射现象与电子相比更不明显,故D错误.15.(1)不能(2)27.2 eV[解析](1)设运动氢原子的速度为v0,发生完全非弹性碰撞后两者的速度为v,损失的动能ΔE被静止氢原子吸收.若ΔE=10.2 eV,则静止氢原子可由n=1能级跃迁到n=2能级.由动量守恒定律和能量守恒定律有m v0=2m vm v2+ΔE=E k=13.6 eV联立解得ΔE==6.8 eV因为ΔE=6.8 eV<10.2 eV,所以不能使静止氢原子发生跃迁.(2)若要使静止氢原子电离,则ΔE≥13.6 eV联立解得E k≥27.2 eV.课时作业(三十一)1.B[解析]核反应前后质量数守恒,电荷数也守恒,A错误;半衰期是宏观统计概念,C错误;核聚变释放能量,D错误.2. C[解析]同位素的核外电子数量相同,所以一种元素的各种同位素都具有相同的化学性质,A错误;原子核内相邻的质子和中子之间均存在核力,B错误;核子数越多其结合能也越大,所以Kr都大,但Kr都小,C正确;α射线、β射线都是带电粒子流,而γ射线是电磁波,不带电,故D错误.3.AB[解析]放射性元素的半衰期只与原子核自身有关,与温度、压强无关,故A正确;玻尔理论认为原子只能处在能量不连续的一系列状态,故B正确;通过卢瑟福α粒子散射实验判定的是原子具有核式结构,并未判定原子由电子和带正电的物质组成,故C错误Pb时,质量数减小24,而质子数减小8,因β衰变时质量数不变,质子数增加1,而α衰变时质量数减小4,质子数减小2,所以要经过6次α衰变和4次β衰变,故D错误.4.C[解析] A是聚变反应,反应剧烈,至今可控聚变反应还处于实验研究阶段;B是裂变反应,虽然实现了人工控制,但因反应剧烈,防护要求高,还不能小型化;C是人工放射性同位素的衰变反应,是小型核能电池主要采用的反应方式;D是人工核反应,需要高能α粒子.5.AD[解析]根据比结合能越大,越稳定,则核燃料总是利用比结合能小的核,故A正确.核反应中γ光子的能量就是质量亏损对应的能量,故B错误Pu更稳定,说明U的比结合能大,所以Pu衰变时,会释放巨大能量,故C错误,D正确.6.C[解析]钚239Pu)和铀239U)质量数相同,质子数和中子数均不同,选项A、B错误Pu多两个中子,少两个质子Pu,选项C正确.7.B[解析]X,质量数没有发生变化,故①为β衰变Pb,质量数减少4,故③为α衰变Ti,电荷数减少2,故②为α衰变,过程④的电荷数增加1,为β衰变,故A、C、D错误,B正确.8.C[解析]该反应方程为e→2γ,由于光子的静止质量为零,所以质量亏损为Δm=2m,由质能方程,对应的能量为ΔE=2mc2,根据能量守恒定律可知2hν=2E+ΔE,即有=2E+2mc2,所以光子在真空中的波长λ=,C正确.9.BC[解析]核反应中质量数守恒、电荷数守恒,则知n,a=3,故A错误,B正确.由ΔE=Δmc2可得,ΔE=(m U+m X-m Ba-m Kr-3m X)c2=(m U-m Ba-m Kr-2m X)c2,故C正确,D错误.10.AD[解析]根据核反应方程He+X,X的质量数m1=2+3-4=1,核电荷数z1=1+1-2=0,所以X是中子,故A正确;根据核反应方程X+Y H,X是中子,所以Y的质量数m2=4+3-1=6,核电荷数z2=2+1-0=3,所以Y的质子数是3,中子数是3,故B错误;根据两个核反应方程可知,都有大量的能量释放出来,所以一定都有质量亏损,故C 错误;氘和氚的核反应过程中是质量较小的核生成质量较大的新核,所以是核聚变反应,故D正确.11.CD[解析]原子核A发生α衰变,设原子核B和α粒子的速度分别为v B和vα,由动量守恒定律有0=m B v B-mαvα,则,,A、B错误.由质能方程知原子核B和α粒子的动能之和为ΔE=Δmc2=(m A-m B-mα)c2,C正确.由质量数守恒和电荷数守恒知,A比B质子数多2,中子数多2,D正确.12.CD[解析]由核反应过程中的质量数守恒和电荷数守恒可知n,则新粒子为中子n,A错误;核反应过程中有质量亏损,释放能量,仍然满足能量守恒定律,B错误;由题意可知ΔE=(2.014 1 u×2-3.016 0 u-1.008 7 u)×931 MeV/u=3.3MeV,根据核反应中系统的能量守恒有E kHe+E kn=2E0+ΔE,根据核反应中系统的动量守恒有p He-p n=0,由E k=,可知,解得E kHe=·(2E0+ΔE)≈1 MeV,E kn=(2E0+ΔE)≈3 MeV,C、D正确.13.(1He(2)v(3)[解析](1)由电荷数守恒和质量数守恒可得衰变方程为He.(2)设Th核的反冲速度为v0,由动量守恒定律得0=m v0-m v解得v0=v.(3)由能量守恒定律有+hν=Δmc2解得Δm=.14.(1He(2)(3) [解析](1He(2)由动量守恒定律得m n v=-m H v1+m He v2由题意得v1∶v2=7∶8解得v1=,v2=(3)氚核和α粒子的动能之和为E k=m v2释放的核能为ΔE=E k-E kn=m v2由爱因斯坦质能方程得,质量亏损为Δm=。

高三物理一轮复习全套教案完整版一、教学内容1. 力学：牛顿运动定律、曲线运动、万有引力、动量守恒。

2. 电磁学：电场、磁场、电磁感应、交流电。

3. 光学：光的传播、光的反射、光的折射、光的波动。

4. 热学：内能、热力学第一定律、热力学第二定律、气体动理论。

5. 原子物理：原子结构、原子光谱、量子力学初步、核物理。

二、教学目标1. 理解和掌握物理基本概念、基本定律，形成完整的知识体系。

2. 培养学生的科学思维、问题解决能力和创新意识。

3. 提高学生运用物理知识解决实际问题的能力，为高考做好充分准备。

三、教学难点与重点教学难点：电磁学、光学、量子力学初步。

教学重点：力学、热学、原子物理。

四、教具与学具准备1. 教具：多媒体设备、实验器材、模型。

2. 学具：笔记本、教材、练习册。

五、教学过程1. 引入：通过生活实例、实验现象、问题探讨等方式引入新课。

2. 知识回顾：对上节课的内容进行回顾，巩固基础知识。

3. 新课讲解：详细讲解各章节知识点，结合例题进行分析。

4. 随堂练习：布置相关练习题，巩固所学知识。

6. 答疑解惑：解答学生在学习过程中遇到的问题。

7. 课后作业：布置课后作业，加强学生对知识点的掌握。

六、板书设计1. 知识点。

2. 重点、难点提示。

3. 例题及解题步骤。

4. 课堂小结。

七、作业设计1. 作业题目：（1）力学：计算题、选择题、填空题。

（2）电磁学：计算题、选择题、填空题。

（3）光学：选择题、填空题。

（4）热学：计算题、选择题、填空题。

（5）原子物理：选择题、填空题。

八、课后反思及拓展延伸2. 拓展延伸：（1）推荐相关书籍、文章，拓展学生知识面。

（2）布置研究性学习任务，培养学生的探究能力。

（3）组织物理竞赛、讲座等活动，激发学生学习兴趣。

重点和难点解析1. 教学内容的章节和详细内容；2. 教学目标的具体制定；3. 教学难点与重点的划分；4. 教学过程中的新课讲解和随堂练习；5. 作业设计中的题目和答案；6. 课后反思及拓展延伸的实施。

1.原子的核式结构模型(1)电子的发现:英国物理学家汤姆孙发现了电子。

(2)α粒子散射实验:1909~1911年,英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验,实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进,但有少数α粒子发生了大角度偏转,几乎被“撞”了回来。

(3)卢瑟福提出原子的核式结构模型:在原子中心有一个很小的核,原子几乎全部质量都集中在核里,带负电的电子在核外空间绕核旋转。

2.氢原子的能级结构(1)玻尔理论①定态:原子只能处于一系列不连续的能量状态中,在这些能量状态中原子是稳定的,电子虽然绕核运动,但并不向外辐射能量。

②跃迁:原子从一种定态跃迁到另一种定态时,它辐射或吸收一定频率的光子,光子的能量由这两个定态的能量差决定,即hν=E m-E n。

(h是普朗克常量,h=6.626×10-34J·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不连续的。

(2)基态和激发态:原子能量最低的状态叫基态,其他能量较高的状态叫激发态。

3.原子核的组成(1)原子核由质子和中子组成,它们统称为核子。

(2)原子核的核电荷数=质子数,原子核的质量数=质子数+中子数。

(3)同位素:具有相同质子数、不同中子数的原子。

同位素在元素周期表中的位置相同。

4.天然放射现象(1)天然放射现象:元素自发地放出射线的现象,首先由贝可勒尔发现。

天然放射现象的发现,说明原子核还具有复杂的结构。

(2)三种射线放射性元素放射出的射线共有三种,分别是α射线、β射线、γ射线。

其中α射线是高速运动的氦核,β射线是高速运动的电子流,γ射线是光子。

(3)半衰期①定义:放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。

②影响因素:放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的,跟原子所处的物理状态(如温度、压强)及化学状态(如单质、化合物)无关。

(4)α衰变和β衰变的实质α衰变:核内两个中子和两个质子作为一个整体从较大的原子核内抛射出来。

第十二单元选修3­5 原子物理高考纵览第30讲光电效应原子的跃迁教材知识梳理一、光电效应1．光电效应现象在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫作光电效应，发射出来的电子叫作________．2．光电效应规律(1)每种金属都有一个________．(2)光电子的最大初动能与照射光的________无关，只随照射光的________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)光电流的强度与照射光的________成正比．3．爱因斯坦光电效应方程(1)光子说：空间传播的光的能量是不连续的，是一份一份的，每一份叫作一个光子．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为照射光的能量，E k为光电子的最大初动能，W0是金属的逸出功．二、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．光电效应和康普顿效应说明光具有________性．3．光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的________性．三、玻尔理论(1)定态：原子只能处于一系列________的能量状态中，在这些能量状态中原子是________的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量．(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝________．(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·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________的，因此电子的可能轨道也是________的．【思维辨析】(1)电子枪发射电子的现象就是光电效应．( ) (2)不同的金属对应着相同的极限频率．( )(3)核外电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量．( ) (4)核外电子可以吸收或放出任意频率的光子．( ) 【思维拓展】玻尔的氢原子能级理论成功解释了氢原子光谱不连续的特点，解释了当时出现的“紫外灾难”．该理论也可解释其他原子光谱现象吗？考点互动探究考点一 对光电效应的理解1.光电效应的实质光子照射到金属表面，某个电子吸收光子的能量后动能变大，当电子的动能增大到足以克服原子核的引力时，便飞出金属表面成为光电子．光电效应现象中，每个电子只能吸收一个光子的能量．2．对光电效应规律的解释(1)光照射金属时，电子吸收一个光子(形成光电子)的能量后，动能立即增大，不需要积累能量的过程．(2)电子从金属表面逸出，首先需克服金属表面原子核的引力做功(逸出功W 0)．要使照射光子的能量不小于W 0，对应频率νc ＝W 0h为极限频率．(3)光电子的最大初动能只随照射光频率的增大而增大．(4)照射光越强，单位时间内照射到金属表面的光子数越多，产生的光电子越多，射出的光电子做定向移动时形成的光电流越大．3．概念辨析4．用图像表示光电效应方程(1)最大初动能E k 与入射光频率ν的关系图线如图12­30­1所示．图12­30­1(2)由图线可以得到的物理量：①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc.②逸出功：图线与E k轴交点的纵坐标的绝对值W0＝|－E|＝E.③普朗克常量：图线的斜率k＝h.多选)[2016·全国卷Ⅰ改编] 现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光照射时，有光电流产生．下列说法正确的是( )A．保持照射光的频率不变，增大照射光的强度，饱和光电流变大B．照射光的频率变高，光电子的最大初动能变大C．保持照射光的强度不变，不断减小照射光的频率，始终有光电流产生D．遏止电压的大小与照射光的频率有关，与照射光的强度无关用频率为ν的光照射光电管阴极时，产生的光电流随阳极与阴极间所加电压的变化规律如图12­30­2所示，U c为遏止电压．已知电子电荷量为－e，普朗克常量为h，求：(1)光电子的最大初动能E km；(2)该光电管发生光电效应的极限频率ν0.图12­30­2考点二波粒二象性1.对光的波粒二象性的理解光既有波动性，又有粒子性，两者不是孤立的，而是有机的统一体，其表现规律为：(1)从数量上看：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)从频率上看：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，贯穿本领越强．(3)从传播与作用上看：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．(4)波动性与粒子性的统一：由光子的能量E＝hν，光子的动量p＝hλ表达式也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ.(5)理解光的波粒二象性时不可把光当成宏观概念中的波，也不可把光当成微观概念中的粒子．2．概率波与物质波 (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大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波是一种概率波．(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＝hp，p 为运动物体的动量，h 为普朗克常量．] 实物粒子和光都具有波粒二象性，下列事实中不能突出体现波动性的是( )A ．电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样B ．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C ．人们利用中子衍射来研究晶体的结构D ．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构(多选)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有( ) A ．光电效应现象揭示了光的粒子性B ．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C ．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D ．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等 考点三 能级的分析与计算1.氢原子的能级和轨道半径(1)氢原子的能级公式：E n ＝1n 2E 1(n ＝1，2，3，…)，其中E 1为基态能量，其数值为E 1＝－13.6 eV.(2)氢原子的半径公式：r n ＝n 2r 1(n ＝1，2，3，…)，其中r 1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r 1＝0.53×10－10m.(3)氢原子的能级图：如图12­30­3所示．图12­30­32．氢原子跃迁条件原子跃迁条件h ν＝E m －E n 只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况．对于光子和原子作用而使氢原子电离时，只要入射光的能量E≥13.6 eV ，氢原子就能吸收光子的能量，对于实物粒子与原子作用使氢原子激发时，实物粒子的能量大于或等于能级差即可．3．氢原子跃迁时能量的变化(1)原子能量：E n ＝E kn ＋E pn ＝E 1n2，随n 增大而增大，其中E 1＝－13.6 eV.(2)电子动能：电子绕氢原子核运动时静电力提供向心力，即k e 2r 2＝m v 2r ，所以E k ＝ke22r 随r增大而减小．(3)电势能：通过库仑力做功判断电势能的增减．当轨道半径减小时，库仑力做正功，电势能减小；反之，电势能增加．4．光谱线条数(1)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数为N ＝C 2n ＝n （n －1）2.(2)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n －1)．氢原子基态的能量为E 1＝－13.6 eV.大量氢原子处于某一激发态，由这些氢原子可能发出的所有的光子中，频率最大的光子能量为－0.96E 1，频率最小的光子的能量为________eV(保留两位有效数字)，这些光子可具有________种不同的频率．氢原子的能级图如图12­30­4所示．氢原子从n ＝3能级向n ＝1能级跃迁所放出的光子，恰能使某种金属产生光电效应，则该金属的截止频率为________ Hz ；用一群处于n ＝4能级的氢原子向低能级跃迁时所发出的光照射该金属，产生的光电子最大初动能为________ eV(普朗克常量h ＝6.63×10－34J ·s ，结果均保留2位有效数字)．图12­30­4第31讲核反应、核能教材知识梳理一、原子核与衰变1．原子核的组成：原子核是由________和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的________．2．天然放射现象(1)天然放射现象元素________地放出射线的现象，首先由贝可勒尔发现．天然放射现象的发现，说明________具有复杂的结构．(2)放射性和放射性元素物质发射某种看不见的射线的性质叫________．具有放射性的元素叫放射性元素．(3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是________、β射线、γ射线．(4)放射性同位素：有________放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同．3．原子核的衰变(1)衰变：原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种________的变化称为原子核的衰变．(2)分类α衰变：A Z X―→A－4Z－2Y＋________；β衰变：A Z X―→A Z＋1Y＋________．(3)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的________、________状态无关．二、核力与核能1．核力核子间的作用力．核力是________力，作用范围在1.5×10－15 m之内，只在相邻的核子间发生作用．2．核能(1)结合能：核子结合为原子核时________的能量或原子核分解为核子时________的能量，叫作原子核的结合能，亦称核能．(2)比结合能：①定义：原子核的结合能与________之比，称作比结合能，也叫平均结合能．②特点：不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核________．3．质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E＝________，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm，这就是质量亏损．由质量亏损可求出释放的核能ΔE＝________．三、裂变与聚变1．重核裂变(1)定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程．(2)链式反应条件：裂变物质的体积________临界体积．(3)典型的裂变方程：235 92U＋10n―→136 54Xe＋9038Sr＋________10n.(4)裂变的应用：原子弹、核反应堆．2．轻核聚变(1)定义：两个轻核结合成质量较大的原子核的反应过程．(2)条件：使核发生聚变需要几百万度以上的高温，因此聚变又叫________．(3)典型的聚变方程：21H＋31H―→________＋10n.(4)聚变的应用：氢弹．【思维辨析】(1)天然放射现象说明原子是可分的．( )(2)人们认识原子核具有复杂结构是从卢瑟福发现质子开始的．( )(3)如果某放射性元素的原子核有100个，经过一个半衰期后还剩50个．( )(4)质能方程表明在一定条件下，质量可以转化为能量．( )【思维拓展】核能的计算是原子物理的重点知识和高考的热点问题，都有哪些方法求核反应中的能量呢？[物理学史]1896年法国物理学家贝可勒尔用铀盐样品进行实验时发现了天然放射性1897年英国物理学家汤姆孙从阴极射线的研究中证实了电子的存在．1898年居里夫妇证明含有铀元素的化合物都具有放射性，并由此发现了“镭”1911年卢瑟福公开α粒子散射实验结论，建立原子核式结构模型．1919年卢瑟福首次实现人工核反应，用α粒子轰击氮核结果打出了质子．1932年英国物理学家查德威克从α粒子轰击铍的核反应过程中发现了“中子”．考点互动探究考点一核反应方程2.关于核反应的三点说明(1)核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接．(2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程．(3)核反应遵循电荷数守恒和质量数守恒(而不是质量守恒)，核反应过程中反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)且释放出核能．下列核反应方程中，属于衰变的是( )A. 14 7N＋42He―→17 8O＋11HB. 238 92U―→234 90Th＋42HeC. 21H＋31H―→42He＋10nD. 235 92U＋10n―→136 54Xe＋9038Sr＋1010n下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是( )A．γ射线是高速运动的电子流B．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大C．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变D. 210 83Bi的半衰期是5天，100克210 83Bi经过10天后还剩下50克考点二对天然放射现象的理解2.三种射线的比较说明：γ射线是伴随着α衰变或β衰变产生的，γ射线不改变原子核的电荷数和质量数，其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变时，产生的某些新核由于具有过多的能量(核处于激发态)而辐射出光子．多选)14C发生放射性衰变成为14N，半衰期约5700年．已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减少．现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一．下列说法正确的是( ) A．该古木的年代距今约5700年B. 12C、13C、14C具有相同的中子数C. 14C衰变为14N的过程中放出β射线D．增加样品测量环境的压强对14C的衰变无影响实验观察到，静止在匀强磁场中A点的原子核发生β衰变，衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意图如图12­31­1所示，则轨迹1为________的轨迹，轨迹2是________的轨迹，磁场方向为________．图12­31­1考点三核能的计算1.对质能方程的理解(1)质能方程E＝mc2给出了物体的能量和质量之间的关系，质量为m的物体具有的总能量为mc2，质量和能量不能互相转化．(2)“质量与能量间存在着简单的正比关系”，即物体的质量(这里指动质量)越大，能量越多，反之物体的质量越小，能量也越少；当物体放出能量时，满足ΔE＝Δmc2.2．求核能的三种方法：(1)根据ΔE＝Δmc2计算．若Δm的单位是kg，计算时，c的单位是m/s，ΔE的单位是J；若Δm的单位是原子质量单位u，利用1 u相当于931.5 MeV，用ΔE＝Δm×931.5 MeV进行计算，ΔE的单位是 MeV，1 MeV＝1.6×10－13 J.(2)根据比结合能计算．原子核的结合能＝比结合能×核子数．(3)结合动量守恒定律和能量守恒定律进行分析计算，此时要注意动量、动能关系式p2＝2mE k的应用．[温馨提示] 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．[2015·江苏卷] 取质子的质量m p＝1.672 6×10－27kg，中子的质量m n＝1.674 9×10－27 kg，光速c＝3.0×108 m/s.请计算α粒子的结合－27 kg，α粒子的质量mα＝6.646 7×10能．(计算结果保留两位有效数字)太阳内部持续不断地发生着4个质子聚变为一个氦核的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源．(m p＝1.007 3 u，mα＝4.001 5 u，m e＝0.000 55 u，太阳的质量为2×1030 kg)(1)这一核反应能释放出多少能量？(2)已知太阳每秒释放能量为3.8×1026 J，则太阳每秒减小的质量为多少？(3)若太阳质量减小万分之三时热核反应不能继续进行，则太阳还能存在多少年？考点四核反应中的动量守恒问题1.核反应过程遵循能量守恒定律：在无光子辐射的情况下，核反应中释放的核能将转化为生成的新核和新粒子的动能；有光子辐射的情况下，核反应中释放的核能将转化为生成的新核和新粒子的动能及光子的能量．一般认为核反应放出的能量与反应前原子核的动能之和等于反应后原子核的总动能．2．核反应过程遵循动量守恒定律：即反应前原子核的总动量等于反应后原子核的总动量．3．解决核反应与动量及能量守恒定律综合的问题时，首先应用质能方程求出核反应释放出的核能，其次根据动量守恒定律和能量守恒定律列出相应的方程，最后联立求解．] 运动的原子核A Z X放出α粒子后变成静止的原子核Y.已知X、Y和α粒子的质量分别是M、m1和m2，真空中的光速为c，α粒子的速度远小于光速．求反应后与反应前的总动能之差以及α粒子的动能．海水中含有丰富的氘，完全可充当未来的主要能源．两个氘核的核反应为21H＋21H―→32He＋10n，其中氘核的质量为2.013 0 u，氦核的质量为3.015 0 u，中子的质量为1.008 7 u．(1 u相当于931.5 MeV)(1)求核反应中释放的核能．(2)在两个氘核以相等的动能0.35 MeV进行对心碰撞并且核能全部转化为机械能的情况下，求反应中产生的中子和氦核的动能．参考答案（听课手册）第十二单元 选修3­5 原子物理 第30讲 光电效应 原子的跃迁【教材知识梳理】 核心填空一、1.光电子 2.(1)极限频率 (2)强度 频率 (3)瞬时 (4)强度 3．(1)h ν (2)E k ＝h ν－W 0二、1.波动 2.粒子 3.波粒二象三、(1)不连续 稳定 (2)E m －E n (3)不连续 不连续 思维辨析(1)(×) (2)(×) (3)(√) (4)(×) 思维拓展玻尔的氢原子能级理论本身是以经典理论为基础，其理论又与经典理论相抵触．它只能解释氢原子以及类氢原子光谱的规律，在解释其他原子的光谱上就遇到了困难，如把理论用于其他原子时，理论结果与实验不符，且不能求出谱线的强度及相邻谱线之间的宽度．这些缺陷主要是由于把微观粒子(电子、原子等)看作是经典力学中的质点，从而把经典力学规律强加于微观粒子上(如轨道概念)而导致的．【考点互动探究】考点一例 1 ABD [解析] 根据光电效应实验得出的结论：保持照射光的频率不变，照射光的强度变大，饱和光电流变大，故A 正确；根据爱因斯坦光电效应方程得，照射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，故B 正确；遏止电压的大小与照射光的频率有关，与照射光的强度无关，保持照射光的强度不变，不断减小照射光的频率，若低于截止频率，则没有光电流产生，故C 错误，D 正确．变式题 (1)eU c (2)ν－eU ch[解析] (1)光电子在光电管内减速，由动能定理有 －eU c ＝－E km光电子的最大初动能E km ＝eU c . (2)由光电效应方程得E km ＝h ν－W 0 其中逸出功W 0＝h ν0 解得ν0＝ν－eU ch. 考点二例 2 B [解析] 干涉、衍射是波的特有现象；β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹不能反映波动性；电子显微镜利用了电子束波长短的特性，减轻衍射影响，提高分辨能力．故选B.变式题 AB [解析] 黑体辐射的实验规律只能用光的粒子性解释，普朗克用能量子理论分析，结果与事实完全相符，选项C 错误；由于E k ＝12mv 2，p ＝mv ，因此p ＝2mE k ，质子和电子动能相等，但质量不等，故动量p 也不等，再根据德布罗意波的波长λ＝h p可知，德布罗意波的波长λ不同，选项D 错误．考点三例3 0.31 10[解析] 量子数为n 的能级的能量E n ＝E 1n2，频率最大的光子是从最高能级直接跃迁到基态，则E n －E 1＝－0.96E 1，联立得n ＝5，频率最小的光子是从能级n ＝5跃迁到n ＝4放出的，则E 5－E 4＝E 152－E 142＝0.306 eV ≈0.31 eV ；大量氢原子从最高能级n ＝5向低能级跃迁，可以放出C 25＝10种不同频率的光子．变式题 2.9×10150.66[解析] 能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差，原子从能级n ＝3向n ＝1跃迁辐射出的光子的能量为E ＝E 3－E 1＝12.09 eV ，因所放出的光子恰能使某种金属产生光电效应，则有h ν0＝12.09 eV ，解得ν0＝2.9×1015Hz.当光子能量等于金属的逸出功时，恰好发生光电效应，所以逸出功W 0＝12.09 eV.氢原子从n ＝4能级向低能级跃迁所放出的光子能量最大为h ν＝E 4－E 1＝12.75 eV ，根据光电效应方程得最大初动能E km ＝h ν－W 0＝12.75 eV －12.09 eV ＝0.66 eV.【教师备用习题】1．(多选)氢原子能级图如图所示，当氢原子从n ＝3能级跃迁到n ＝2的能级时，辐射光的波长为656 nm.以下判断正确的是( )A ．氢原子从n ＝2能级跃迁到n ＝1的能级时，辐射光的波长小于656 nmB ．用波长为325 nm 的光照射，可使氢原子从n ＝1能级跃迁到n ＝2的能级C ．一群处于n ＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线D ．用波长为633 nm 的光照射，不能使氢原子从n ＝2能级跃迁到n ＝3的能级 [解析] ACD 根据氢原子的能级图和能级跃迁规律，h ν＝E m －E n ＝hcλ，当氢原子从n＝2能级跃迁到n ＝1的能级时，辐射光的波长为121.6 nm ，小于656 nm ，A 选项正确；根据氢原子发生跃迁时只能吸收或辐射一定频率的光子，可知B 选项错误，D 选项正确；一群处于n ＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时可以产生3种频率的光子，C 选项正确．2．(多选)如图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，向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光，下列说法错误的是( )A ．这些氢原子最多可辐射出3种不同频率的光B ．氢原子由n ＝2能级跃迁到n ＝1能级产生的光频率最小C ．氢原子由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 ．氢原子由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[解析] ABC 这些氢原子向低能级跃迁时可辐射出C 24＝4×32＝6种光子，选项A 错误；氢原子由n ＝4能级跃迁到n ＝3能级产生的光子能量最小，所以频率最小，选项B 错误；氢原子由n ＝4能级跃迁到n ＝1能级产生的光子能量最大，频率最大，波长最小，最不容易表现出衍射现象，选项C 错误；氢原子由n ＝2能级跃迁到n ＝1能级辐射出的光子能量为10.20 eV>6.34 eV ，所以能使金属铂发生光电效应，选项D 正确．第31讲 核反应、核能【教材知识梳理】 核心填空一、1.质子 质子数2．(1)自发 原子核 (2)放射性 (3)α射线 (4)天然3．(1)原子核 (2)42He 0－1e (3)物理 化学 二、1.短程2．(1)释放 吸收 (2)①核子数 ②越稳定3．mc 2 Δmc 2三、1.(2)大于或等于 (3)10 2.(2)热核反应 (3)42He 思维辨析(1)(×)[解析] 天然放射现象说明原子核是可分的． (2)(×) (3)(×) (4)(×) 思维拓展1．根据质能方程ΔE ＝Δmc 2，注意：这里质量单位要用 kg ，能量单位用J.2．利用原子质量单位u 和电子伏特计算，1 u ＝1.656×10－27 kg ，1 eV ＝1.6×10－19J ，1 u 相当于931.5 MeV.3．根据能量守恒定律和动量守恒定律计算核能． 【考点互动探究】考点一例1 B [解析] 选项B 属于衰变，选项A 属于人工转变，选项C 属于轻核聚变，选项D 属于重核裂变，所以选项B 正确．变式题 B [解析] γ射线是光子流，选项A 错误；氢原子从高能级跃迁到低能级，辐射光子，电子轨道半径减小，速度增大，B 正确；太阳辐射能量主要来源于核聚变，选项C 错误；100 g 的21083Bi 经10天后剩下的质量为100×122 g ＝25 g ，选项D 错误．考点二例2 ACD [解析] 由半衰期公式N ＝N 012t T 得t ＝5700年.12C 、13C 、14C 质子数相同，质量数不同，说明中子数不同.14C 衰变成14N 过程放出电子，所以属于β衰变．半衰期与环境压强无关．A 、C 、D 正确，B 错误．变式题 电子 新核 垂直于纸面向里[解析] 带电粒子在磁场中只受洛伦兹力做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，即qvB＝m v 2R ，则半径R ＝mvqB.β衰变过程动量守恒，而e <q 新，则R e >R 新，所以轨迹1为电子的轨迹，轨迹2是新核的轨迹．又由左手定则可以判断，磁场方向垂直于纸面向里．考点三3 4.3×10－12J[解析] 组成α粒子的核子与α粒子的质量差 Δm ＝(2m p ＋2m n )－m α结合能ΔE ＝Δmc 2代入数据得ΔE ＝4.3×10－12J.变式题 (1)24.78 MeV (2)4.2×109kg(3)4.4×109年[解析] (1)太阳内部的核反应方程为411H ―→42He ＋201e 这一核反应的质量亏损Δm ＝4m p －m α－2m e ＝0.026 6 u释放的能量ΔE ＝Δmc 2＝0.026 6×931.5 MeV ≈24.78 MeV.(2)由ΔE ＝Δmc 2得，太阳每秒减少的质量 Δm ＝ΔE c 2＝ 3.8×1026（3.0×108）2 kg ≈4.2×109kg.(3)太阳的质量为2×1030 kg ，太阳还能存在的时间 t ＝ΔM Δm ＝2×1030×3×10－44.2×109s ≈1.4×1017 s ＝4.4×109年． 考点四例4 (M －m 1－m 2)c 2M （M －m 1－m 2）c 2M －m 2[解析] 设运动的原子核AZ Χ的速度为v 1，放出的α 粒子速度为v 2，由质量亏损可得 12m 2v 22－12Mv 21＝(M －m 1－m 2)c 2 由动量守恒定律得 Mv 1＝m 2v 2联立以上两式得E k ＝12m 2v 22＝M （M －m 1－m 2）c 2M －m 2. 变式题 (1)2.14 MeV (2)2.13 MeV 0.71 MeV [解析] (1)核反应中的质量亏损为Δm ＝2m H －m He －m n由ΔE ＝Δmc 2可知释放的核能ΔE ＝(2m H －m He －m n )c 2＝2.14 MeV. (2)把两个氘核作为一个系统，碰撞过程系统的动量守恒，由于碰撞前两氘核的动能相等，其动量等大反向，因此反应后系统的总动量为零，即m He v He －m n v n ＝0；反应前后系统的总能量守恒，即12m He v 2He ＋12m n v 2n ＝ΔE ＋2E kH ，又因为m He ∶m n ＝3∶1，所以v He ∶v n ＝1∶3，由以上各式代入已知数据得E kHe ＝0.71 MeV ，E kn ＝2.13 MeV. 【教师备用习题】1．[2015·江苏卷] 核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，23592U 是核电站常用的核燃料.235 92U 受一个中子轰击后裂变成144 56Ba 和8936Kr 两部分，并产生________个中子．要使链式反应发生，裂变物质的体积要________(选填“大于”或“小于”)它的临界体积．[答案] 3 大于[解析] 该核反应方程为235 92U ＋10n ―→144 56Ba ＋8936Kr ＋310n ；只有当铀块足够大时，裂变产生的中子才有足够的概率打中某个铀核，使链式反应不断进行下去．2．[2015·重庆卷改编] 图中曲线a 、b 、c 、d 为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里．则可判断径迹为a 、b 的粒子带________(选填“正”或“负”)电，径迹为c 、d 的粒子带________(选填“正”或“负”)。

全品复习方案2018高考物理大一...预览说明:预览图片所展示的格式为文档的源格式展示,下载源文件没有水印,内容可编辑和复制分子动理论内能用油膜法估测分子的大小基础巩固1．下列叙述正确的是________．A．扩散现象说明了分子在不停地做无规则运动B．布朗运动就是液体分子的运动C．分子间距离增大，分子间的引力和斥力一定都减小D．物体的温度越高，分子运动越激烈，每个分子的动能一定都越大E．两个铅块压紧后能连在一起，说明分子间有引力2．下列说法中正确的是________．A．液体分子的无规则运动称为布朗运动B．液体中悬浮微粒越小，布朗运动越显著C．布朗运动是液体分子热运动的反映D．分子间的引力总是大于斥力E．分子间同时存在引力和斥力3．[2016·海阳一中模拟] 已知下列物理量，不能算出氢气密度的是________．A．氢气的摩尔质量和阿伏伽德罗常数B．氢气分子的体积和氢气分子的质量C．氢气的摩尔质量和氢气的摩尔体积D．氢气分子的质量和氢气的摩尔体积及阿伏伽德罗常数E．氢气的摩尔体积和阿伏伽德罗常数4．[2016·重庆九龙坡区期中] 如图K32-1所示为布朗运动实验的观测记录，关于布朗运动的实验，下列说法正确的是________．图K32-1A．图中记录的是分子无规则运动的情况B．图中记录的是微粒做布朗运动的情况C．实验中可以看到，悬浮微粒越大，布朗运动越明显D．实验中可以看到，温度越高，布朗运动越激烈E．布朗运动既能在液体中发生，也可在气体中发生5．[2016·辽宁实验中学三校联考] 关于分子间相互作用力与分子间势能，下列说法正确的是________．A．若分子间距离为r0时，分子间作用力为零，则在10r0距离范围内，分子间总存在着相互作用的引力B．分子间作用力为零时，分子间的势能一定是零C．当分子间作用力表现为引力时，分子间的距离越大，分子势能越小D．分子间距离越大，分子间的斥力越小E．两个分子间的距离变大的过程中，分子间引力变化总是比斥力变化慢技能提升6．图K32-2为两分子系统的分子势能E p 与两分子间距离r 的关系曲线．下列说法正确的是________．图K32-2A ．当r 大于r 1时，分子间的作用力表现为引力B ．当r 小于r 1时，分子间的作用力表现为斥力C ．当r 等于r 1时，分子间势能E p 最小D ．在r 由r 1变到r 2的过程中，分子间的作用力做正功E ．当r 大于10r 2时，分子间的作用力可忽略不计7．钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具的主要材料，设钻石的密度为ρ(单位为kg/m 3)，摩尔质量为M (单位为g /mol)，阿伏伽德罗常数为N A .已知1克拉＝0.2克，则________．A ．a 克拉钻石所含有的分子数为0.2aN AMB ．a 克拉钻石所含有的分子数为aN AMC ．每个钻石分子直径的表达式为36M ×10－3N A ρπ(单位为m)D ．每个钻石分子直径的表达式为6MN A ρπ(单位为m) E ．每个钻石分子的质量为M N A8．[2016·宁夏石嘴山三中期末] 关于分子间的作用力，下列说法正确的是________． A ．分子之间的斥力和引力同时存在B ．分子之间的斥力和引力大小都随分子间距离的增大而减小C ．分子之间的距离减小时，分子力一直做正功D ．分子之间的距离减小时，分子力一直做负功E ．分子之间的距离增加时，可能存在分子势能相等的两个点9．[2016·南昌二中、临川一中联考] 下列说法中正确的是________． A ．温度高的物体不一定比温度低的物体的内能多B ．温度高的物体比温度低的物体分子热运动的平均速率大C ．物体的温度越高，分子热运动越剧烈，分子平均动能越大D ．处于热平衡的两物体的内能一定相等E ．物体运动得越快，内能不一定越大10．在“用油膜法估测分子大小”的实验中，油酸酒精溶液的浓度为每1000 mL 油酸酒精溶液中有油酸0.6 mL ，现用滴管向量筒内滴加50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了1 mL ，把一滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大的盛水浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成的油膜形状如图K32-3所示．若每一小方格的边长为25 mm ，则图中油酸膜的面积为________m 2；每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积是________m 3；根据上述数据，估测出油酸分子的直径是________m ．(计算结果均保留两位有效数字)图K32-311．已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3 kg/m3和2.1 kg/m3，空气的摩尔质量为0.029 kg/mol，阿伏伽德罗常数N A＝6.02×1023 mol－1.若潜水员呼吸一次吸入2 L 空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数．(结果保留一位有效数字)挑战自我12．[2016·郑州模拟] 很多轿车为了改善夜间行驶时的照明问题，在车灯的设计上选择了氙气灯，这是因为氙气灯灯光的亮度是普通灯灯光亮度的3倍，且使用寿命是普通灯的5倍，但是耗电量仅是普通灯的一半．若氙气充入灯头后的体积V＝1.6 L，氙气密度ρ＝6.0 kg/m3.已知氙气的摩尔质量M＝0.131 kg/mol，阿伏伽德罗常数N A ＝6×1023mol－1.试估算：(结果均保留一位有效数字)(1)灯头中氙气分子的总个数；(2)灯头中氙气分子间的平均距离．课时作业(三十二)1．ACE [解析] 扩散现象说明了分子在不停地做无规则运动，选项A 正确；布朗运动是液体分子无规则运动的反映，不是液体分子的运动，选项B 错误；分子之间同时存在着相互作用的引力和斥力，分子间距增大时，引力和斥力均减小，选项C 正确；物体的温度越高，分子运动越激烈，分子平均动能越大，并非每个分子的动能都一定越大，选项D 错误；两个铅块压紧后，由于分子间存在引力，所以能连在一起，选项E 正确．2．BCE [解析] 布朗运动是由于悬浮的微粒受到来自各个方向液体分子的不平衡撞击而形成的，故布朗运动是液体分子热运动的反映，悬浮微粒越小，布朗运动越明显，选项A 错误，选项B 、C 正确；分子间的引力可以大于斥力，也可以小于斥力，选项D 错误；分子间同时存在引力和斥力，选项E 正确．3．ABE [解析] 已知氢气的摩尔质量，只有知道氢气的摩尔体积，才能计算出氢气的密度；由氢气分子的质量除以氢气分子的体积求出的是氢气分子的平均密度，不是氢气的密度；由氢气分子的质量及阿伏伽德罗常数可得氢气的摩尔质量，又已知氢气的摩尔体积，可计算出氢气的密度．综上所述选项A 、B 、E 符合题意．4．BDE [解析] 布朗运动不是分子的无规则运动，是悬浮在液体中的微粒做的无规则的运动，而微粒是由成千上万个微粒分子组成，不是单个分子在运动，故布朗运动记录的是微粒的运动情况．故A 错误，B 正确．微粒越小、温度越高，布朗运动越明显，故C 错误，D 正确．布朗运动既能在液体中发生也可在气体中发生，故E 正确．5．ADE [解析] 分子间同时存在引力和斥力，当分子间距离小于平衡距离时表现为斥力，当分子间距离大于平衡距离时表现为引力，在10r 0距离范围内，分子间总存在相互作用的引力，故A 正确．设分子平衡距离为r 0，分子间距离为r ，当r >r 0时，分子力表现为引力，分子间距离越大，分子势能越大；当r <="" 错误，c="" 错误．分子间同时存在引力和斥力，两个分子间的距离变大的过程中，分子斥力与分子引力都减小，分子间引力变化总是比斥力变化慢，故d="" ＝r=""> 6．BDE [解析] 由图像可知分子间距离为r 2时分子势能最小，r 2是分子的平衡距离，当0＜r ＜r 2时，分子力表现为斥力，当r ＞r 2时分子力表现为引力，选项A 错误；当r <="" 正确；当r="" 由r="" 错误；在r="" ＝r="">7．ACE [解析] a 克拉钻石的物质的量(摩尔数)为n ＝0.2aM，所含分子数为N ＝nN A ＝0.2aN A M ，选项A 正确；钻石的摩尔体积V ＝M ×10－3ρ(单位为m 3/mol)，每个钻石分子体积为V 0＝V N A ＝M ×10－3N A ρ(单位为m 3)，设钻石分子直径为d ，则V 0＝43πd 23，联立解得d ＝36M ×10－3N A ρπ(单位为m)，选项C 正确；根据阿伏伽德罗常数的意义知，每个钻石分子的质量m ＝M N A，选项E 正确．8．ABE [解析] 分子间既存在引力，也存在斥力，只是当分子间距离大于平衡距离时表现为引力，小于平衡距离时表现斥力，故A 正确．分子间存在引力和斥力，引力和斥力都随分子间距离的增加而减小，故B 正确．当两分子之间的距离大于r 0时，分子力为引力，相互靠近时分子力做正功；当分子间距小于r 0，分子力为斥力，相互靠近时，分子力做负功，故C 、D 错误．当两分子之间的距离等于r 0时，分子势能最小；从该位置起增加或减小分子间距离，分子力都做负功，分子势能增加，故分子之间的距离增大时，可能存在分子势能相等的两个点，故E 正确．9．ACE [解析] 物体的内能与物体的温度、体积、状态及物质的量都有关系，故温度高的物体不一定比温度低的物体的内能多，选项A 正确；温度高的物体比温度低的物体分子热运动的平均动能大，但是平均速率不一定大，选项B 错误；物体的温度越高，分子热运动越剧烈，分子平均动能越大，选项C 正确；处于热平衡的两物体的温度相同，但是内能不一定相等，选项D 错误，物体的内能跟物体的机械能没有关系，选项E 正确．10．4.4×10－2 1.2×10－11 2.7×10－10[解析] 轮廓包围约71个方格，则油酸膜的面积 S ＝71×(2.5×10－2)2 m 2＝4.4×10－2 m 2. 每滴溶液中含纯油酸的体积V ＝1×10－650×6104 m 3＝1.2×10－11 m 3.油酸分子直径d ＝V S ＝1.2×10－114.4×10－2 m ＝2.7×10－10m. 11．3×1022(个)[解析] 潜水员在岸上呼吸一次吸入空气的质量m 1＝ρ1V 在海底呼吸一次吸入空气的质量m 2＝ρ2V 质量之差Δm ＝m 2－m 1＝(ρ2－ρ1)V 设空气的摩尔质量为M ，则物质的量之差Δn ＝Δm M ＝（ρ2－ρ1）VM分子数之差ΔN ＝ΔnN A ＝（ρ2－ρ1）VN A M 代入数据解得ΔN ＝3×1022(个)．12．(1)4×1022 (个) (2)3×10－9m[解析] (1)设氙气的物质的量为n ，则n ＝ρVM氙气分子的总数N ＝nN A ＝ρV MN A ≈4×1022(个)．(2)设分子间平均距离为a ，则有V 0＝a 3V ＝NV 0 解得a ＝3VN≈3×10－9m.。

2 3 4 1 1H＋1H―→2He＋0n
人工转变
人工控制
重核裂变 轻核聚变
比较容易进 行人工控制 除氢弹外无 法控制
考点互动探究
2. 关于核反应的三点说明 (1)核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能 用等号连接． (2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来 写核反应方程． (3)核反应遵循电荷数守恒和质量数守恒(而不是质量守恒)，核反应过程中反应前后的总 质量一般会发生变化(质量亏损)且释放出核能．
教材知识梳理
3．原子核的衰变 原子核 的变化称为原子核的衰变． (1)衰变：原子核放出 α 粒子或 β 粒子，变成另一种________ (2)分类 4 A A－4 2He α 衰变：Z X―→Z－2 Y＋________ ； 0 A A －1e β 衰变：Z X―→Z＋1 Y＋________ ． (3)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．半衰期由原子核内部的因 化学 状态无关． 素决定，跟原子所处的________ 物理 、________ 二、核力与核能 1．核力 －15 短程 力，作用范围在 1.5×10 m 之内，只在相邻的核子间 核子间的作用力．核力是________ 发生作用． 2．核能 释放 的能量或原子核分解为核子时________ 吸收 的能量， (1)结合能：核子结合为原子核时________ 叫作原子核的结合能，亦称核能．
教材知识梳理
2．轻核聚变 (1)定义：两个轻核结合成质量较大的原子核的反应过程． 热核反应 ． (2)条件：使核发生聚变需要几百万度以上的高温，因此聚变又叫___________ 4 2 3 1 (3)典型的聚变方程：1H＋1H―→________ ＋0n. 2He (4)聚变的应用：氢弹．

教师详解(听课手册)第十二单元原子物理第30讲波粒二象性氢原子能级结构【教材知识梳理】核心填空一、1.光电子2.(1)hν(2)E k=hν-W0二、1.波动2.粒子3.波粒二象三、1.(1)不连续稳定(2)E m-E n(3)不连续不连续2.(1)-13.6(2)n2r1思维辨析(1)(×)(2)(×)(3)(√)(4)(×)思维拓展玻尔的氢原子能级理论本身是以经典理论为基础,其理论又与经典理论相抵触.它只能解释氢原子的光谱,在解决其他原子的光谱上就遇到了困难,如把理论用于非氢原子时,理论结果与实验不符,且不能求出谱线的强度及相邻谱线之间的宽度.这些缺陷主要是由于把微观粒子(电子、原子等)看作是经典力学中的质点,从而把经典力学规律强加于微观粒子上(如轨道概念)而导致的.【考点互动探究】考点一例1BC[解析]由光电效应方程可知E k=hν-W0,该动能又会在遏止电压下恰好减为零,则eU=hν-W0,其中W0为逸出功,同种金属的W0相同.若νa>νb,则U a>U b,故A错误;若νa>νb,根据E k=hν-W0,可得E k a>E k b,故B正确;若U a<U b,根据E k=eU,可得E k a<E k b,故C正确;若νa>νb,根据E k=hν-W0可知hν-E k=W0,由于是照射到同种金属上,逸出功W0相同,故D错误.变式题ABC[解析]不同的材料有不同的逸出功,所以遏止电压U c不同,选项A正确;由爱因斯坦光电效应方程得hν=W0+E k,故选项B正确;在照射光的频率大于极限频率的情况下,发射出的光电子数与照射光的强度成正比,光强不确定,所以单位时间逸出的光电子数可能相同,饱和光电流也可能相同,选项C正确;由E k=hν-hν0=eU c,可得U c=(ν-ν0),故图线的斜率为相同的常数,选项D错误.考点二例2D[解析]光的干涉、光的衍射和光的折射现象证明了光的波动性,光电效应和康普顿效应证明了光的粒子性.变式题AB[解析]黑体辐射的实验规律只能用光的粒子性解释,普朗克用能量子理论分析,结果与事实完全相符,选项C错误;由于E k=m v2,p=m v,因此p=,质子和电子动能相等,但质量不等,故动量p也不等,根据德布罗意波长λ=可知,二者的德布罗意波长不同,选项D错误.考点三例3B[解析]氢原子跃迁时,辐射或吸收一定频率的光子,选项A错误;用能量为12.09 eV的光子照射时,n=1能级与n=3能级能量之差为-1.51 eV-(-13.6 eV)=12.09 eV,所以能发生跃迁,选项B正确;氢原子从高能级跃迁到低能级时放出光子,选项C错误;氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光子的能量E=E2-E1=-3.4 eV-(-13.6 eV)=10.2 eV>6.34 eV,而使金属发生光电效应的条件是光子的能量大于电子的逸出功,故可以发生光电效应,选项D错误.变式题1AC[解析]由于E3=-1.51 eV,紫外线的能量大于可见光的光子的能量,即E紫>E∞-E3=1.51 eV,故可以使处于n=3能级的氢原子电离,A正确;大量氢原子从高能级向n=3能级跃迁时,辐射出的光子能量最大为1.51 eV,小于可见光的光子的能量,B错误;大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时发出=6种不同频率的光,C正确;一个处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时最多能发出(3-1)=2种不同频率的光,D错误.变式题22.9×10150.66[解析]氢原子在能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能量差,氢原子从n=3能级直接向n=1能级跃迁辐射出的光子的能量为E=E3-E1=12.09 eV,因所放出的光子恰能使某种金属产生光电效应,则有hν0=12.09 eV,解得ν0=2.9×1015 Hz.当光子能量等于金属的逸出功时,恰好发生光电效应,所以该金属的逸出功W0=12.09 eV,氢原子从n=4能级向低能级跃迁所放出的光子能量最大为hνm=13.60 eV-0.85 eV=12.75 eV,根据光电效应方程得光电子的最大初动能E km=hνm-W0=12.75 eV-12.09 eV=0.66 eV.1.(多选)现用某一光电管进行光电效应实验,当用某一频率的光照射时,有光电流产生.下列说法正确的是()A.保持照射光的频率不变,照射光的强度变大,饱和光电流变大B.照射光的频率变高,饱和光电流变大C.照射光的频率变高,光电子的最大初动能变大D.保持照射光的光强不变,不断减小照射光的频率,始终有光电流产生[解析] AC根据光电效应实验得出的结论,保持照射光的频率不变,照射光的强度变大,饱和光电流变大;照射光的频率变高,饱和光电流不变,故A正确,B错误.根据爱因斯坦光电效应方程得,照射光的频率变高,光电子的最大初动能变大,故C正确.不断减小照射光的频率,若其低于截止频率,则没有光电流产生,故D错误.2.(多选)实物粒子和光都具有波粒二象性,下列事实中突出体现波动性的是()A.电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样B.β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C.人们利用中子衍射来研究晶体的结构D.人们利用电子显微镜观测物质的微观结构[解析] ACD干涉、衍射是波的特有现象,选项A、C正确;β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹不能反映波动性,选项B错误;电子显微镜利用了电子束波长短的特性,选项D正确.3.(多选)氢原子能级图如图所示,当氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时,辐射光的波长为656 nm.以下判断正确的是()A.氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级时,辐射光的波长小于656 nmB.用波长为325 nm的光照射,可使氢原子从n=1能级跃迁到n=2能级C.一群处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线D.用波长为633 nm的光照射,不能使氢原子从n=2能级跃迁到n=3能级[解析] ACD根据氢原子的能级图和能级跃迁规律,当氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级时,释放的能量为=[-3.4-(-13.6)]×1.6×10-19 J,解得辐射光的波长λ=122 nm<656 nm,因此选项A正确;根据发生跃迁时只能吸收或辐射一定频率的光子,可知选项B错误,选项D正确;一群处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时可以产生3种不同频率的光子,所以选项C正确.4.如图甲所示,合上开关,用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极K,发现电流表读数不为零.调节滑动变阻器,发现当电压表读数小于0.60 V时,电流表读数仍不为零,当电压表读数大于或等于0.60 V时,电流表读数为零.把电路改为图乙,当电压表读数为2 V时,逸出功及电子到达阳极时的最大动能分别为()A.1.5 eV,0.6 eVB.1.7 eV,1.9 eVC.1.9 eV,2.6 eVD.3.1 eV,4.5 eV[解析] C对图甲,用光子能量hν=2.5 eV的光照射阴极,电流表读数不为零,则说明能发生光电效应,当电压表读数大于或等于0.60 V时,电流表读数为零,则说明电子不能到达阳极,由动能定理知,最大初动能E k=eU=0.6 eV,由光电效应方程hν=E k+W0,知W0=1.9 eV;对图乙,当电压表读数为2 V时,电子到达阳极的最大动能E k'=E k+eU'=0.6 eV+2 eV=2.6 eV,故C正确.5.1927年戴维孙和汤姆孙分别完成了电子衍射实验,该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一.如图所示的是该实验装置的简化图,下列说法错误的是()A.亮条纹是电子到达概率大的地方B.该实验说明物质波理论是正确的C.该实验再次说明光子具有波动性D.该实验说明实物粒子具有波动性[解析] C亮条纹是电子到达概率大的地方,该实验说明物质波理论是正确的,说明实物粒子具有波动性,但该实验不能说明光子具有波动性,选项C错误,A、B、D正确.6.用频率为ν的光照射光电管阴极时,产生的光电流随阳极与阴极间所加电压的变化规律如图所示,U c为遏止电压.已知电子电荷量为-e,普朗克常量为h,求:(1)光电子的最大初动能E km;(2)该光电管发生光电效应的极限频率νc.[答案](1)eU c(2)ν-[解析](1)光电子在光电管内减速,由动能定理有-eU c=-E km光电子的最大初动能E km=eU c.(2)由光电效应方程得E km=hν-W其中逸出功W=hνc解得νc=ν-.第31讲核反应、核能【教材知识梳理】核心填空一、1.质子质子数2.(1)自发原子核(2)放射性(3)α射线(4)天然3.(1)原子核(2e(3)物理化学二、1.短程2.(1)释放吸收(2)①核子数②越稳定3.mc2Δmc2三、1.(2)大于或等于(3)102.(2)热核反应(3He思维辨析(1)(×)(2)(×)(3)(×)(4)(×)思维拓展1.根据质能方程ΔE=Δmc2,注意:这里质量单位要用 kg,能量单位用J.2.利用原子质量单位u和电子伏特计算,1 u=1.660×10-27 kg,1 eV=1.6×10-19 J,1 u相当于931.5 MeV.3.根据能量守恒定律和动量守恒定律计算核能.【考点互动探究】考点一例1A[解析]n是核聚变反应方程,A正确H是原子核的人工转变反应方程,B错误n是居里夫妇发现人工放射性的核反应方程,C错误;n是铀核裂变的反应方程,D错误.变式题B[解析]γ射线是光子流,选项A错误;太阳辐射能量主要来源于核聚变,选项C错误;100 gg=25 g,选项D错误.考点二例2B[解析]衰变过程动量守恒,生成的钍核的动量与α粒子的动量等大反向,根据E k=,可知衰变后钍核的动能小于α粒子的动能,所以B正确,A错误;半衰期是一半数量的铀核衰变需要的时间,C错误;衰变过程放出能量,质量发生亏损,D错误.变式题电子新核垂直于纸面向里[解析]带电粒子在磁场中只受洛伦兹力,洛伦兹力充当向心力,即q v B=m,则半径R=.β衰变过程动量守恒,而qβ<q新,则Rβ>R新,所以轨迹1为电子的轨迹,轨迹2是新核的轨迹.由左手定则可以判断,磁场方向垂直于纸面向里.考点三例3B[解析]氘核聚变反应的质量亏损Δm=2.013 6 u×2-3.015 0 u-1.008 7 u=0.003 5 u,由爱因斯坦质能方程可得释放的核能E=0.003 5×931 MeV≈3.3 MeV,选项B正确.变式题(1)24.78 MeV(2)4.2×109 kg(3)4.4×109年[解析](1)太阳内部的核反应方程为 e这一核反应的质量亏损Δm=4m p-mα-2m e=0.026 6 u释放的能量ΔE=Δmc2=0.026 6×931.5 MeV≈24.78 MeV.(2)由E=mc2得,太阳每秒减少的质量m= kg≈4.2×109 kg.(3)太阳的质量为2×1030 kg,太阳上的热核反应还能发生的时间t= s≈1.4×1017s=4.4×109年.考点四例4(1He(2)(3)[解析](2)设α粒子的速度大小为v,由q v B=m,T=,得α粒子在磁场中运动周期T=环形电流大小I=(3)由q v B=m,得v=设衰变后新核Y的速度大小为v',系统动量守恒,得M v'-m v=0则v'=由Δmc2=m v2得Δm=说明:若利用M=m解答,亦可.变式题1(1)2.14 MeV(2)2.13 MeV0.71 MeV[解析](1)核反应中的质量亏损为Δm=2m H-m He-m n由ΔE=Δmc2可知释放的核能ΔE=(2m H-m He-m n)c2=2.14 MeV.(2)把两个氘核作为一个系统,碰撞过程系统的动量守恒,由于碰撞前两氘核的动能相等,其动量等大反向,因此反应后系统的总动量为零,即m He v He+m n v n=0反应前后系统的总能量守恒,即=ΔE+2E kH又因为m He∶m n=3∶1所以v He∶v n=1∶3解得E kHe=0.71 MeV,E kn=2.13 MeV.变式题2ACD[解析]轨迹呈现外切,所以放射出的粒子带正电,即发生α衰变,B错误;因为两圆的半径之比R1∶R2=42∶1,R=,又衰变过程动量守恒,可得新原子核B的核电荷数为84,所以A正确;由R1=,得vα==2.4×107 m/s,所以C正确;根据E=hν可得,光子的能量为E光=7.92×10-19 J,钨的逸出功为W逸=4.54×1.6×10-19 J≈7.26×10-19 J,光子能量大于钨的逸出功,故钨能发生光电效应,所以D正确.1.下列核反应方程中,属于衰变的是()A.HB.HeC.nD.n[解析] B选项B属于衰变,选项A属于人工转变,选项C属于轻核聚变,选项D属于重核裂变,所以选项B正确.2.(多选)[2017·江苏卷]原子核的比结合能曲线如图所示.根据该曲线,下列判断正确的有()A.He核的结合能约为14 MeVB.Li核更稳定C.两个He核时释放能量D.Kr核中的大[解析] BC结合能等于比结合能乘以核子数,故He核的结合能约为28 MeV,A错误;由图像可知Li核的比结合能,故B正确;两个He核,结合能增加,故一定存在质量亏损,故要释放能量,C正确Kr核中的,故D错误.3.[2017·湖北武汉五月模拟]下列说法正确的是()A.普朗克在研究黑体辐射问题时提出了光子说B.康普顿在研究石墨中的电子对X射线的散射时发现,有些散射波的波长比入射波的波长略大C.由H可知,在密闭的容器中混合存放一定比例的氦气和氮气,几天后将有氧气生成D.由H H+2.2 MeV可知,用能量等于2.2 MeV的光子照射静止氘核时,氘核将分解为一个质子和一个中子[解析] B普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说,选项A错误;核反应不同于化学反应,选项C错误;核反应方程不可逆,选项D错误.4.图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹,气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里,则可判断径迹为a、b的粒子带电,径迹为c、d的粒子带电,所以径迹为a、b的是粒子,径迹为c、d的是粒子.[答案]正负αβ[解析]磁感应强度方向垂直于纸面向里,根据左手定则推知,径迹为a、b的粒子带正电,径迹为c、d的粒子带负电,而α粒子带正电,β粒子带负电.5.[2015·海南卷]运动的原子核X放出α粒子后变成静止的原子核Y.已知X、Y和α粒子的质量分别是M、m1和m2,真空中的光速为c,α粒子的速度远小于光速.求反应后与反应前的总动能之差以及α粒子的动能.[答案](M-m1-m2)c2[解析]设运动的原子核Χ的速度为v1,放出的α粒子速度为v2,由质量亏损可得=(M-m1-m2)c2由动量守恒定律得M v1=m2v2联立解得E k=。

H单元热学H1 分子动理论20．H1[2016·北京卷] 雾霾天气对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述，是特定气候条件与人类活动相互作用的结果．雾霾中，各种悬浮颗粒物形状不规则，但可视为密度相同、直径不同的球体，并用PM10、PM2.5分别表示球体直径小于或等于10 μm、2.5 μm 的颗粒物(PM是颗粒物的英文缩写)．某科研机构对北京地区的检测结果表明，在静稳的雾霾天气中，近地面高度百米的范围内，PM10的浓度随高度的增加略有减小，大于PM10的大悬浮颗粒物的浓度随高度的增加明显减小，且两种浓度分布基本不随时间变化．据此材料，以下叙述正确的是( )A．PM10表示直径小于或等于1.0×10－6 m的悬浮颗粒物B．PM10受到的空气分子作用力的合力始终大于其受到的重力C．PM10和大悬浮颗粒物都在做布朗运动D．PM2.5浓度随高度的增加逐渐增大20．C [解析] 10 μm＝1.0×10－5 m，选项A不正确．题目的信息PM10的浓度随高度的增加而略有减小，这表明PM10的分布具有任意性，也就是说受分子力和重力的大小关系具有任意性，选项B不正确．PM10和大悬浮颗粒肉眼均不可见，而且受气体分子的撞击的影响较大，其运动具有很强的无规则性，可以认为是布朗运动，选项C正确．PM2.5与PM10相比，密度相同，颗粒更小，那么PM2.5做布朗运动更明显，而分布应该更加均匀，不会高度越高浓度越大，选项D不正确．12．[2016·江苏卷]A．[选修3­3]H1 (2)如图1­甲所示，在斯特林循环的p­V图像中，一定质量理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，整个过程由两个等温和两个等容过程组成，B→C的过程中，单位体积中的气体分子数目________(选填“增大”“减小”或“不变”)，状态A和状态D的气体分子热运动速率的统计分布图像如图乙所示，则状态A对应的是________(选填“①”或“②”).图1­12．A.（2）[答案]不变①[解析] B→C过程中由于气体分子总数不变，体积也不变，因此单位体积中的气体分子数目也不变．根据理想气体状态方程可得T A<T D，而温度又是分子平均动能的标志，由图像可看出，图线①表示速率较小的分子数目多，也就是分子平均动能较小，所以图线①对应状态A.17．H1[2016·上海卷] 某气体的摩尔质量为M，分子质量为m.若1摩尔该气体的体积为V m，密度为ρ，则该气体单位体积分子数为(阿伏伽德罗常数为N A)( )A.N AV mB.MmV mC.ρN A MD.ρN A m17．ABC [解析] 因为体积为V m 的气体含有N A 个分子，所以N AV m是单位体积分子数，A 正确；M m ＝N A ，B 正确；ρM ＝1V m，C 正确，D 错误． H2 固体、液体、气体的性质33．[2016·全国卷Ⅰ] [物理——选修3­3]H2(2)在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强，两压强差Δp 与气泡半径r之间的关系为Δp ＝2σr，其中σ＝0.070 N/m.现让水下10 m 处一半径为0.50 cm 的气泡缓慢上升，已知大气压强p 0＝1.0×105 Pa ，水的密度ρ＝1.0×103 kg/m 3，重力加速度大小g取10 m/s 2.(i)求在水下10 m 处气泡内外的压强差；(ii)忽略水温随水深的变化，在气泡上升到十分接近水面时，求气泡的半径与其原来半径之比的近似值．33.（2）[答案] (i)28 Pa (ii)1.3[解析] (i)当气泡在水下h ＝10 m 处时，设其半径为r 1，气泡内外压强差为Δp 1，则Δp 1＝2σr 1① 代入题给数据得Δp 1＝28 Pa ②(ii)设气泡在水下10 m 处时，气泡内空气的压强为p 1，气泡体积为V 1；气泡到达水面附近时，气泡内空气的压强为p 2，内外压强差为Δp 2，其体积为V 2，半径为r 2.气泡上升过程中温度不变，根据玻意耳定律有p 1V 1＝p 2V 2 ③由力学平衡条件有p 1＝p 0＋ρgh ＋Δp 1 ④p 2＝p 0＋Δp 2 ⑤气泡体积V 1和V 2分别为V 1＝43πr 31 ⑥V 2＝43πr 32 ⑦联立③④⑤⑥⑦式得⎝ ⎛⎭⎪⎫r 1r 23＝p 0＋Δp 2ρgh ＋p 0＋Δp 1⑧ 由②式知，Δp 1≪p 0，i ＝1，2，故可略去⑧式中的Δp 1项，代入题给数据得 r 2r 1＝32≈1.3 ⑨ 33．[2016·全国卷Ⅱ] [物理——选修3­3]H2(2)(10分)一氧气瓶的容积为0.08 m 3，开始时瓶中氧气的压强为20个大气压．某实验室每天消耗1个大气压的氧气0.36 m 3.当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时，需重新充气．若氧气的温度保持不变，求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天．33.（2）[答案] 4天[解析]设氧气开始时的压强为p 1，体积为V 1，压强变为p 2(2个大气压)时，体积为V 2.根据玻意耳定律得p 1V 1＝p 2V 2 ①重新充气前，用去的氧气在p 2压强下的体积为V 3＝V 2－V 1 ②设用去的氧气在p 0(1个大气压)压强下的体积为V 0，则有p 2V 3＝p 0V 0 ③设实验室每天用去的氧气在p 0下的体积为ΔV ，则氧气可用的天数为 N ＝V 0ΔV④ 联立①②③④式，并代入数据得N ＝4(天) ⑤33． [2016·全国卷Ⅲ] [物理——选修3­3]H2 (2)一U 形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞．初始时，管内汞柱及空气柱长度如图所示．用力向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时为止．求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离．已知玻璃管的横截面积处处相同；在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏；大气压强p 0＝75.0 cmHg.环境温度不变．图1­33.（2）[答案] 144 cmHg 9.42 cm[解析]设初始时，右管中空气柱的压强为p 1，长度为l 1；左管中空气柱的压强为p 2＝p 0，长度为l 2.活塞被下推h 后，右管中空气柱的压强为p ′1，长度为l ′1；左管中空气柱的压强为p ′2，长度为l ′2.以cmHg 为压强单位．由题给条件得p 1＝p 0＋(20.0－5.00) cmHg ①l ′1＝⎝ ⎛⎭⎪⎫20.0－20.0－5.002 cm ② 由玻意耳定律得p 1l 1＝p ′1l ′1 ③联立①②③式和题给条件得p ′1＝144 cmHg ④依题意p ′2＝p ′1 ⑤l ′2＝4.00 cm ＋20.0－5.002cm －h ⑥ 由玻意耳定律得p 2l 2＝ p ′2l ′2 ⑦联立④⑤⑥⑦式和题给条件得h ＝9.42 cm ⑧12．[2016·江苏卷]A ．[选修3­3]H2(1)在高原地区烧水需要使用高压锅，水烧开后，锅内水面上方充满饱和汽，停止加热，高压锅在密封状态下缓慢冷却，在冷却过程中，锅内水蒸气的变化情况为________．A ．压强变小B ．压强不变C ．一直是饱和汽D ．变为未饱和汽12．A.（1）[答案]AC12．H2[2016·上海卷] 如图1­所示，粗细均匀的玻璃管A 和B 由一橡皮管连接，一定质量的空气被水银柱封闭在A 管内，初始时两管水银面等高，B 管上方与大气相通．若固定A 管，将B 管沿竖直方向缓慢下移一小段距离H ，A 管内的水银面高度相应变化h ，则( )图1­A ．h ＝HB ．h <H 2C ．h ＝H 2 D.H 2<h <H 12．B [解析] 若A 管上端也是开口的，则当B 管沿竖直方向缓慢下移一小段距离H 后，两侧液面仍然等高，A 管内的水银面高度相应变化h ＝12H ，但实际上，A 管上端是封闭的，故A 管内水银面下移过程中A 管内封闭气体的压强变小，故两侧液面不再平齐，A 管内水银面应升高，所以h <H 2，B 正确． 30．H2[2016·上海卷] 如图1­所示，两端封闭的直玻璃管竖直放置，一段水银将管内气体分隔为上下两部分A 和B ，上下两部分气体初始温度相等，且体积V A ＞V B .图1­(1)若A 、B 两部分气体同时升高相同的温度，水银柱将如何移动？某同学解答如下：设两部分气体压强不变，由V 1T 1＝V 2T 2，…，ΔV ＝ΔT TV ，…，所以水银柱将向下移动． 上述解答是否正确？若正确，请写出完整的解答；若不正确，请说明理由并给出正确的解答．(2)在上下两部分气体升高相同温度的过程中，水银柱位置发生变化，最后稳定在新的平衡位置，A 、B 两部分气体始末状态压强的变化量分别为Δp A 和Δp B ，分析并比较二者的大小关系．30．[答案] (1)不正确 见解析 (2)Δp A ＝Δp B[解析] (1)不正确．水银柱移动的原因是升温后，由于压强变化造成受力平衡被破坏，因此应该假设气体体积不变，由压强变化判断移动方向．正确解法：设升温后上下部分气体体积不变，则由查理定律可得p T ＝p ′T ＋ΔTΔp ＝p ′－p ＝ΔT Tp 因为ΔT >0，p A <p B ，可知Δp A <Δp B ，所示水银柱向上移动．(2)升温前有p B ＝p A ＋p h (p h 为汞柱压强)升温后同样有p ′B ＝p ′A ＋p h两式相减可得Δp A ＝Δp B .H3 内能 热力学定律33．[2016·全国卷Ⅰ] [物理——选修3­3]H3(1)关于热力学定律，下列说法正确的是________．A ．气体吸热后温度一定升高B ．对气体做功可以改变其内能C ．理想气体等压膨胀过程一定放热D ．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体E ．如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡33.（1）BDE [解析]气体吸热，若同时对外做功，则温度一可能降低，故A 错误；改变气体的内能的方式有两种：做功和热传递，故B 正确；理想气体等压膨胀过程是吸热过程，故C 错误；根据热力学第二定律，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，故D 正确；如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也一定达到热平衡，否则就不会与第三个系统达到热平衡，故E 正确．33．H2 H3[2016·全国卷Ⅱ] [物理——选修3­3]H2、H3(1)一定量的理想气体从状态a 开始，经历等温或等压过程ab 、bc 、cd 、da 回到原状态，其p ­T 图像如图所示，其中对角线ac 的延长线过原点O .下列判断正确的是________．图1­A ．气体在a 、c 两状态的体积相等B ．气体在状态a 时的内能大于它在状态c 时的内能C ．在过程cd 中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功D ．在过程da 中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功E ．在过程bc 中外界对气体做的功等于在过程da 中气体对外界做的功33.（1）ABE [解析]由pV T ＝C 得p ＝C V ·T (C 为常量)，因对角线ac 的延长线过原点O ，即p ＝kT ，故体积V 不变，即V a ＝V c ，选项A 正确；一定量的理想气体的内能由温度T 决定，而T a >T c ，故E a >E c ，选项B 正确；cd 过程为等温加压过程，外界对系统做正功，但系统内能不变，故系统要对外放热，放出热量Q ＝W 外，选项C 错误；da 过程为等压升温过程，体积增加，对外界做功，系统内能增加，故系统要从外界吸热，且吸收热量Q ＝W 外＋ΔE 内>W 外，选项D 错误；bc 过程为等压降温过程，由V 1T 1＝V 2T 2可知，气体体积会减小，W ＝p ΔV ＝C ΔT bc ；同理da 过程中，W ′＝p ′ΔV ′＝C ΔT da ，因为|ΔT bc |＝|ΔT da |，故|W |＝|W ′|，选项E 正确．33． [2016·全国卷Ⅲ] [物理——选修3­3]H3 (1)关于气体的内能，下列说法正确的是________．A ．质量和温度都相同的气体，内能一定相同B ．气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大C ．气体被压缩时，内能可能不变D ．一定量的某种理想气体的内能只与温度有关E ．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加33.（1）CDE [解析]温度相同，分子平均动能相同，若摩尔质量不同，则相同质量的气体有不同的分子数，分子总动能不同，假若都是理想气体，因为只考虑分子动能，所以内能不同，A 错误；气体内能取决于气体分子的平均动能和分子势能，而与宏观上整体的动能无关，B 错误；若外界对气体做的功等于气体向外界放出的热，则气体的内能不变，C 正确；理想气体的内能取决于气体分子的平均动能，而分子平均动能取决于温度，D 正确；理想气体等压膨胀过程中，p 一定，V 增加，由pV T＝C 可知T 升高，故内能增加，E 正确．12．[2016·江苏卷]A ．[选修3­3]H3 (3)如图甲所示，在A →B 和D →A 的过程中，气体放出的热量分别为4 J 和20 J ．在B →C 和C →D 的过程中，气体吸收的热量分别为20 J 和12 J ．求气体完成一次循环对外界所做的功．12．A.（3）[答案] 8 J[解析]完成一次循环气体内能不变，则ΔU ＝0，吸收的热量Q ＝(20＋12－4－20) J ＝8 J ，由热力学第一定律ΔU ＝Q ＋W 得，W ＝－8 J ，气体对外做功8 J.15． [2016·海南卷] [选修3­3]H3 (1)一定量的理想气体从状态M 可以经历过程1或者过程2到达状态N ，其p ­V 图像如图1­所示．在过程1中，气体始终与外界无热量交换；在过程2中，气体先经历等容变化再经历等压变化．对于这两个过程，下列说法正确的是________． 图1­A ．气体经历过程1，其温度降低B ．气体经历过程1，其内能减小C ．气体在过程2中一直对外放热D ．气体在过程2中一直对外做功E ．.气体经历过程1的内能改变量与经历过程2的相同15．(1) [答案] ABE[解析]过程1，气体体积增大，气体对外界做功，因不存在热交换，故根据热力学第二定律，气体内能减小，温度降低，故A 、B 正确．过程2，气体先等容减压后等压膨胀，故先放热后吸热，先不对外做功，后对外做功，故C 、D 错误．两个过程的初、末状态均相同，所以内能改变量相同，故E 正确．H4 实验：用油膜法估测分子的大小H5 热学综合15． [2016·海南卷] [选修3­3]H5 (2)如图1­所示，密闭气缸两侧与一U 形管的两端相连，气缸壁导热；U 形管内盛有密度为ρ＝7.5×102 kg/m 3的液体．一活塞将气缸分成左、右两个气室，开始时，左气室的体积是右气室的体积的一半，气体的压强均为p 0＝4.5×103 Pa.外界温度保持不变．缓慢向右拉活塞使U 形管两侧液面的高度差h ＝40 cm ，求此时左、右两气室的体积之比．重力加速度大小g 取10 m/s 2，U 形管中气体的体积和活塞拉杆的体积忽略不计．图1­15．(2) [答案] 1∶1[解析]设初始状态时气缸左气室的体积为V 01，右气室的体积为V 02；当活塞至气缸中某位置时，左、右气室的压强分别为p 1、p 2，体积分别为V 1、V 2，由玻意耳定律得p 0V 01＝p 1V 1 ①p 0V 02＝p 2V 2 ②依题意有V 01＋V 02＝V 1＋V 2 ③由力的平衡条件有p 2－p 1＝ρgh ④联立①②③④式，并代入题给数据得2V 21＋3V 01V 1－9V 201＝0 ⑤由此解得V 1＝32V 01(另一解不合题意，舍去) ⑥由③⑥式和题给条件得V 1∶V 2＝1∶1 ⑦29．H5[2016·上海卷] 某同学制作了一个结构如图1­(a)所示的温度计．一端封闭的轻质细管可绕封闭端O 自由转动，管长0.5 m ．将一量程足够大的力传感器调零，细管的开口端通过细线挂于力传感器挂钩上，使细管保持水平、细线沿竖直方向．在气体温度为270 K 时，用一段水银将长度为0.3 m 的气柱封闭在管内．实验时改变气体温度，测得封闭气柱长度l 和力传感器读数F 之间的关系如图(b)所示(实验中大气压强不变)．图1­(1)管内水银柱长度为________m ，为保证水银不溢出，该温度计能测得的最高温度为________K.(2)若气柱初始长度大于0.3 m ，该温度计能测量的最高温度将________(选填“增大”“不变”或“减小”)．(3)若实验中大气压强略有升高，则用该温度计测出的温度将________(选填“偏高”“不变”或“偏低”)．29．[答案] (1)0.1 360 (2)减小 (3)偏低[解析] (1)由于轻质细管可以绕O 点转动，通过力矩关系有：设水银柱长度的一半为x ，封闭气体长度为l ，细管横截面积为S ，细管长度为L ，则FL ＝2ρgSx (l ＋x )，研究气柱长度为0.3 m 和0.36 m 两个位置，可以计算出水银柱长度为2x ＝0.1 m ；为保证水银不溢出，水银刚好到达管口时封闭气体长度为l ＝0.4 m ，则根据V 0T 0＝V T ，可以算出此时温度为T ＝360 K ．(2)由V 0T 0＝V T 可知，当l 0(V 0)增大时，能够测量的最高温度将会减小．(3)若实验过程中大气压强略有升高，则封闭气体的初始体积V 0的实际值变小，但如果仍用V 0T 0＝V T计算，会出现温度的测量值偏低．1. (多选)[2016·昆明一中一轮复习检测] 下列说法正确的是( )A ．在围绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船中，自由漂浮的水滴呈球形，这是液体表面张力作用的结果B ．布朗运动指的是悬浮在液体里的花粉中的分子的运动C ．对气体而言，尽管大量分子做无规则运动，速率有大有小，但分子的速率是按一定的规律分布的D ．一定质量的理想气体，在等温膨胀的过程中，对外界做功，但内能不变E ．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零1．ACD [解析] 由于液体表面张力的作用，宇宙飞船中自由漂浮的水滴呈球形，选项A 正确；布朗运动是指液体里花粉微粒的运动，选项B 错误；大量分子在做无规则运动的时候，速率是按一定规律分布的，选项C 正确；等温膨胀过程中，气体会对外做功，温度不变，则气体要吸收热量，内能是不变的，选项D 正确；气体的压强是分子热运动频繁碰撞容器壁产生的，在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强不为零，选项E 错误．4．(多选)[2015·哈尔滨六中期末考试] 下列说法中正确的是( )A ．做功和热传递在改变物体内能上是等效的B ．温度和质量都相同的水、冰和水蒸气，它们的内能相等C ．热的物体把温度传递给冷的物体，最终达到温度相同D．压缩气体不一定能使气体的温度升高E．气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的4．ADE [解析] 做功和热传递在改变物体内能上是等效的，选项A正确；温度和质量都相同的水、冰和水蒸气，它们的内能不相同，水蒸气的内能最大，冰的内能最小，选项B错误；由热平衡知识可知，热的物体把热量传递给冷的物体，最终达到温度相同，选项C错误；根据热力学第一定律可知，压缩气体，若气体对外放热，则也可能使气体的温度降低，选项D正确；气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的，选项E正确．2．(多选)[2016·皖南八校第二次联考] 下列说法正确的是( )A．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和汽压，水蒸发越慢B．分子间同时存在着引力和斥力，当引力和斥力相等时，分子势能最大C．液晶具有液体的流动性，同时具有晶体的各向异性特征D．液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动E．液体表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部2．ACD [解析] 空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和汽压，水蒸发越慢，故A正确；分子间同时存在着引力和斥力，当引力和斥力相等时，分子势能最小，B错误；液晶具有液体的流动性，同时具有晶体的各向异性特征，故C正确；液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动，故D正确；由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，分子间表现为引力，液体表面存在张力，它的方向平行于液体表面，而非与液面垂直，故E错误．3．[2016·贵阳一中第三次月考] 如图K46­1甲所示为“⊥”形上端开口的玻璃管，管内有一部分水银封住密闭气体，上管足够长，图中粗、细部分截面积分别为S1＝2 cm2、S2＝1 cm2.封闭气体初始温度为57 ℃，气体长度为L＝22 cm，图乙为对封闭气体缓慢加热过程中气体压强随体积变化的图线．(摄氏温度t与热力学温度T的关系是T＝t＋273 K)(1)求封闭气体初始状态的压强；(2)若缓慢升高气体温度，升高至多少方可将所有水银全部压入细管内？(3)当温度升高至492 K时，求液柱下端离开粗、细接口处的距离．图K46­13．(1) 80 cmHg (2)369 K (3)16 cm[解析] (1)初始状态封闭的气体温度T1＝273 K＋57 K＝330 K，体积为：V1＝LS1＝44 cm3，由图像可知，此时气体压强：p1＝80 cmHg.(2)当水银全部进入细管后，气体将做等压变化，故从图乙可知当所有水银全部进入细管内时，其封闭的气体压强：p2＝82 cmHg，体积：V2＝48 cm3由理想气体状态方程得：p1V1T1＝p2V2T2代入数据解得：T2＝369 K.(3)当温度升高至T 3＝492 K 时，水银已经全部在细管内，封闭气体做等压变化，设此时气体的体积为V 3，由盖·吕萨克定律得：V 2T 2＝V 3T 3解得：V 3＝64 cm 3气体体积：V 3＝V 2＋S 2h x代入数据解得：h x ＝16 cm.5．[2016·石家庄期末调研] 在一端封闭、内径均匀的光滑直玻璃管内，有一段长为l ＝16 cm 的水银柱封闭着一定质量的理想气体．当玻璃管水平放置达到平衡时如图K46­3甲所示，被封闭气柱的长度l 1＝23 cm ；当管口向上竖直放置时，如图乙所示，被封闭气柱的长度l 2＝19 cm.已知重力加速度g 取10 m/s 2，不计温度的变化．求：(1)大气压强p 0(用cmHg 表示)；(2)当玻璃管开口向上以a ＝5 m/s 2的加速度匀加速上升，水银柱和玻璃管相对静止时被封闭气柱的长度． 图K46­35．(1)76 cmHg (2)17.48 cm[解析] (1)由玻意耳定律可得：p 0l 1S ＝(p 0＋ρgh )l 2S解得：p 0＝76 cmHg.(2)当玻璃管加速上升时，设封闭气体的压强为p ，气柱的长度为l 3，对液柱，设液柱质量为m ，由牛顿第二定律可得：pS －p 0S －mg ＝ma解得：p ＝p 0＋mg ＋ma S＝100 cmHg 由玻意耳定律可得：p 0l 1S ＝pl 3S解得：l 3＝17.48 cm.。

第十二单元波粒二象性和原子物理第 30 讲光电效应波粒二象性【教材知识梳理】一、 1.电子光电子 2.大于或等于 3.(1)大于或等于(2)强度增大(4)正比二、 1.h ν2.最小值 3.电子 4.(1)h ν -W(2)最大初动能三、 1.(1)颠簸 (2)粒子 (3)波粒二象 2.(1)大小鉴别明理(1)(×) (2)(×) (3)(√) (4)(×)(5)(√)(6)(×) (7)(√)(8)(√)【考点互动研究】考点一1.BC [分析 ]用紫外线照耀锌板是能够发生光电效应的,锌板上的电子汲取紫外线的能量后从锌板表面逸出 ,称之为光电子 ,应选项 A 错误 ,B 正确 ;锌板与验电器相连 ,带有同种电荷 ,锌板失掉电子 ,应当带正电 ,且失掉电子越多 ,带的电荷量越多 ,验电器指针张角越大 ,应选项 C 正确 ,D 错误 .2.AD [分析 ] 增大入射光强度 ,单位时间内照耀到单位面积上的光子数增添,则光电流将增大 ,应选项 A 正确 ;光电效应能否发生取决于入射光的频次,而与入射光强度没关 ,应选项 B 错误 ;用频次为ν的光照耀光电管阴极 ,发生光电效应 ,用频次小于ν的光照射时 ,若光的频次仍大于极限频次 ,则仍会发生光电效应 ,选项 C 错误 ;依据 hν-W0=E k可知,增大入射光频次 ,光电子的最大初动能也增大 ,应选项 D 正确 .3.BC [分析 ] 由光电效应方程可知 E k=hν -W0,则,该动能又会在制止电压下恰巧减为零eU=hν -W为逸出功 ,同种金属的 W 同样 .若ν>ν>U>ν此中 W0ab a b00 a b则 U故 A 错误 ;若ν依据 Ek =h ν -W 0ka >E kb ,故 B 正确;若 Ua <U bk =eU,可得 E ka <E kb,故 C 正确;若,可得 E ,依据 E可知 h ν-E,逸出功 W 0 同样,故 D 错νa >νb ,依据 E k =h ν -W 0k=W0,因为是照耀到同种金属上误.4.C [分析 ] 光子能量 h ν=2.5 eV 的光照耀阴极 ,电流表读数不为零 ,则能发生光电效应 ,当电压表读数大于或等于 0.6 V 时,电流表读数为零 ,则电子不可以抵达阳极 ,由动能定理eU=E k 知,最大初动能 E k =eU=0.6 eV,由光电效应方程 h ν =E k +W 0 知 W 0=1.9 eV,对图乙 ,当电压表读数为2 V 时,电子抵达阳极的最大动能E k '=E k +eU'=0.6 eV+2 eV=2.6 eV,应选项C 正确.考点二例 1 A [分析 ] 由图像可知 ,a 、 c 的制止电压同样 ,依据光电效应方程可知 ,单色光 a和 c 的频次同样 ,但 a 产生的光电流大 ,说明 a 光的强度大 ,选项 A 正确 ,B 错误 ;b 的制止电压大于 a 、 c 的制止电压 ,所以单色光 b 的频次大于 a 的频次 ,选项 C 错误 ;只需光的频次不变 ,改变电源的极性 ,仍可能有光电流产生 ,选项 D 错误 .变式题 1 AC [分析 ] 图线与横轴交点的的横坐标表示截止频次,A 正确 ,B 错误 ;由光电效应方程 E =h ν -Wk 0,可知图线的斜率为普朗克常量 ,C 正确 ;该金属的逸出功为6.63 ×10 - 34 ×4.27 ×1014W 0=h νc =1.6 ×10- 19eV ≈1.77 eV,D 错误 .变式题 2ABC [分析 ] 不一样的资料有不一样的逸出功 ,所以制止电压 U c 不一样 ,选项 A 正确;由爱因斯坦光电效应方程得 h ν=W 0+E k ,应选项 B 正确 ;在照耀光的频次大于极限频次的状况下 ,发射出的光电子数与照耀光的强度成正比 ,光强不确立 ,所以单位时间内逸出的光电子数可能同样 ,饱和光电流也可能同样 ,选项 C 正确 ;由 E k =h ν -h 0=eU νc ,可得???νU = (ν -错误 .c0 ),故图线的斜率为同样的常数 ,选项 D考点三???例 2 A [分析 ] 依据德布罗意波长公式λ=,质子的质量大于电子的质量 ,同样速度的质子比同样速度的电子动量大 ,则质子的德布罗意波长小 ,分辨率高 ,其最高分辨率将小于 0.2 nm,故 A 正确 ,B、C、D 错误 .变式题 1B变式题 2AB [分析 ] 黑体辐射的实验规律只好用光的粒子性解说,普朗克用能量子1????理论剖析,结果与事实完整符合 ,选项 C 错误 ;因为 E 2 22??k= mv,p=mv,所以 p=,质子和???电子动能相等 ,但质量不等 ,故动量 p 也不等 ,依据德布罗意波长λ=可知 ,两者的德布罗意波长不一样 ,选项 D 错误 .变式题 3ABD变式题 4 D [分析 ] 依据爱因斯坦的“光子说”可知 ,单个光子表现为粒子性 ,而大批光子表现为颠簸性 ,所以曝光时间不太长时 ,底片上只好出现一些不规则的点 ,说明了单个光子表现为粒子性,故 A 错误 ;光子的粒子性并不是宏观实物粒子的粒子性,故单个光子经过双缝后的落点没法展望,故 B 错误 ;假如曝光时间足够长 ,底片上就会出现规则的干预条纹 ,说了然大批光子表现为颠簸性,故 C 错误 ;光子抵达概率大的地区表现为亮条纹 ,而光子抵达概率小的地区表现为暗条纹,故 D 正确 .1.对于带电微粒辐射和汲取能量时的特色,以下说法错误的选项是()A.以某一个最小能量值一份一份地辐射B.辐射和汲取的能量是某一最小值的整数倍C.辐射和汲取的能量是量子化的D.汲取的能量能够是连续的[分析 ] D依据量子化的理论,带电微粒辐射和汲取的能量,只好是某一最小能量值的整数倍 ,故 A 、 B 正确 .带电粒子辐射和汲取的能量不是连续的 ,是量子化的 ,故 C 正确 ,D 错误 .2. [2018· 浙江奉化高中模拟 ] 人眼对绿光最为敏感 ,正常人的眼睛接收到波长为 530nm 的绿光时 ,只需每秒有 6 个绿光的光子射入瞳孔 ,眼睛就能觉察 ,普朗克常量为6. 63×10-34J ·s,光速为 3.0×108m/s,则人眼能觉察到绿光时所接收到的最小功率是 ()×10-18 W B. 3.8×10-19 WC. 7.0×10-48 WD. 1.2×10-48 W???6.63 ×10 - 34 ×3.0 ×108?? 530 ×10 - 9 -19J,每秒钟最罕有 6 [分析 ] A 绿光光子能量 E=h ν==3.8×10 6 ?? 6 × × - 19 3.8 10??-18个绿光的光子射入瞳孔 ,才能被觉察 ,所以 P=1= 1W,故A 正W=2.3×10 确.3.以下对于光的波粒二象性的理解正确的选项是 ()A.大批光子的行为常常表现出颠簸性 ,个别光子的行为常常表现出粒子性B.光在流传时是波 ,而与物质互相作用时就转变为粒子C.光在流传时粒子性明显 ,而与物质互相作用时颠簸性明显D.高频光是粒子 ,低频光是波[分析 ] A 大批光子的行为常常表现出颠簸性 ,个别光子的行为常常表现出粒子性 ,故A 正确 ;光在流传时颠簸性明显 ,而与物质互相作用时粒子性明显 ,故B 、C 错误 ;高频光波长小 ,光的粒子性明显 ,低频光波长大 ,光的颠簸性明显 ,故 D 错误 .4.在某次光电效应实验中 ,获得的制止电压 U c 与入射光的频次 ν的关系如图 30-1 所示 .若 该直线的斜率和纵截距分别为 k 和 b,电子电荷量的绝对值为 e,则普朗克常量可表示为,所用资料的逸出功可表示为.图 30-1[答案 ] ek -eb[分析 ] 光电效应中 ,入射光子能量为 h ν,战胜逸出功 W 0 后剩余的能量转变为电子最大? ??0 ?c =h ν -W 0?? ????c=ν- ,斜率即=k,所以普朗克常量 h=ek,纵截距为 b,即初动能 ,eU ,整理得 Ueb=-W 0 ,所以逸出功 W 0=-eb.5.(多项选择 )图 30-2 是某金属在光的照耀下逸出的光电子的最大初动能 E k 与入射光频次 ν的关系图像 .由图像可知()图 30-2A.该金属的逸出功等于 EB.该金属的逸出功等于h ν0C.入射光的频次为 2ν0时 ,逸出的光电子的最大初动能为 E????D.入射光的频次为 2时 ,逸出的光电子的最大初动能为2[答案 ] ABC第 31 讲 原子和原子核【教材知识梳理】??1卢瑟福线状 n 2r 1 2电子 质子核内?? 质子????11N 0(2)??m 0(2)??重核 轻核鉴别明理(1)(√) (2)(√) (3)(√) (4)(×) (5)(×)(6)(√)(7)(×) (8)(×) (9)(×)【考点互动研究】考点一例 1 A [分析 ] 卢瑟福依据 α粒子散射实验 ,提出了原子核式构造模型 ,选项 A 正确 ; 卢瑟福提出了原子核式构造模型的假定 ,进而否认了汤姆孙原子模型的正确性 ,B 错误 ;电子质量太小 ,对 α粒子的影响不大 ,选项 C 错误 ;绝大部分 α粒子穿过金箔后 ,几乎仍沿原方向行进 ,D 错误 .变式题 1 D [分析 ] 在 α粒子散射实验中 ,因为电子的质量太小 ,电子的质量只有α1粒子的7300,它对 α粒子速度的大小和方向的影响就像尘埃对枪弹的影响 ,完整能够忽略,故 D 正确 ,A 、B 、C 错误 .变式题 2 C [分析 ] 第一明确 α粒子和重金属原子核均带正电荷 ,互相排挤 ,且作使劲在两者连线上 ,再由牛顿第二定律知 ,被散射的 α粒子的加快度由重金属原子核的斥力产生 ,所以图中加快度方向标示正确的仅有P 点 ,故 C 正确 .考点二2例 2 AC [分析]依据??3 种不一样频次的光子 ,故 A 正确 ;3=3 知,这群氢原子能够发出 由 n=3 能级跃迁到 n=1 能级辐射的光子能量最大 , E=(13.6-1.51) eV=12.09 eV,故 B 错误;从 n=3 能级跃迁到 n=2 能级辐射的光子能量最小 ,频次最小 ,则波长最大 ,故 C 正确 ;一群处于 n=3 能级的氢原子向更高能级跃迁,汲取的能量一定等于两能级之差,故 D 错误.变式题 1 D [分析 ]由谱线a的光子的波长大于谱线 b 的光子的波长 ,可知谱线 a 的光子频次小于谱线 b 的光子频次 ,所以谱线 a 的光子能量小于n=5 和 n=2 间的能级差,选项 D 正确 ,选项 A、B、C错误 .变式题 2 BCD[分析 ]依据跃迁理论 ,处于基态的氢原子被某外来单色光激发后跃迁到 n=5 能级 ,需要汲取的能量为E=E5-E1=[-0.54-(-13.6)]eV=13.06eV,A 错误 ;波长最??长的谱线来自第 5 能级向第 4 能级的跃迁 ,依据??E=h =E5-E4nm,B 正确 ;,解得λ=4000??波长最短的谱线来自第 5 能级向第 1 能级的跃迁??=9.5×10-8 ,依据 h min=E -E,解得λ5 1min???-27kg·m/s,C 正确 ;依据爱因斯坦光电效应方程得m,依据λ = ,解得 p=6.97×10min?????hν =W0+E k,解得E kmax= min -W0=9.72 eV,D 正确 .考点三例 3 B[分析 ] 衰变过程动量守恒 ,生成的钍核的动量与α粒子的动量等大反向 ,根2????据 E2,可知衰变后钍核的动能小于α粒子的动能 ,所以 B 正确 ,A 错误 ;半衰期是一k=多半量的铀核衰变需要的时间 ,C 错误 ;衰变过程放出能量 ,质量发生损失 ,D 错误 .变式题 B [分析 ] 由动量守恒定律可知 ,静止的铀核发生α衰变后 ,生成的均带正电的α粒子和钍核的动量大小相等 ,但方向相反 ,由左手定章可知它们的运动轨迹应为??????1??????????钍<Rα“外切”圆,又 R= = ,在 p 和 B 大小相等的状况下 ,R∝ ,因 q 钍>qα,则 R,故 B 正确 .例 4 A [分析 ]α射线穿透能力最弱,电离作用强,简单被物体汲取,故A正确;β射线的速度约是光速的99%,故 B 错误 ;γ射线是一种波长很短的电磁波 ,电离能力极弱 ,故C 错误 ;β射线 (高速电子束 )带负电 ,是由一此中子转变为一个质子后开释的 ,故D 错误 .4变式题 D [分析 ] α射线是高速 2He 核流 ,β射线是高速电子流 ,γ射线是能量很高的电磁波 ,A 错误 .在 α、 β、 γ三种射线中 ,α射线的电离能力最强 ,γ射线的电离能力最弱 ,B 错误 .半衰期是对大批原子核的衰变行为作出的统计规律 ,对于少量原子核无心义 ,C 错误 .考点四例 5 C AB E F [分析 ]α衰变是原子核自觉地放射出 α粒子的核衰变过程 ,选C;β衰变是原子核自觉地放射出 β粒子的核衰变过程 ,选 A 、B;重核裂变选 E;轻核聚变选 F.变式题 A [分析 ]2+3 →4+ 1; 14+ 4 →17 1H 1H2Hen 是核聚变反响方程 ,A 正确7N2He8O14 27301+1H 是原子核的人工转变反响方程 ,B 错误 ;2He+13Al→15P+0n 是居里夫妻发现人工235 1144???? 8931放射性的核反响方程 ,C 错误 ; 92U+ 0n → 56+ 36Kr+ 0n 是铀核裂变的反响方程 ,D 错误.例 6 B [分析 ] 氘核聚变反响的质量损失m=2.013 6 u ×2-3.015 0 u -1.008 7 u=0.0035 u,由爱因斯坦质能方程可得开释的核能 E=0.003 5×931 MeV ≈3.3 MeV,选项 B 正确 .4变式题 1BC [分析 ]联合能等于比联合能乘以核子数,故 2He 核的联合能约为 28462MeV,A 错误 ;由图像可知 2He 核的比联合能大于 3Li 核的比联合能 ,故 B 正确 ;两个 1H4235核联合成一个 2He 核,联合能增添 ,故必定存在质量损失 ,故要开释能量 ,C 正确;92U 核89中核子的均匀联合能小于36Kr 核中的 ,故 D 错误 .变式题 2 (1)汲取能量 1.20 MeV (2)1.8×106m/s[分析 ] (1) m=m N+m He-m O-m p=-0.001 29 uE= mc 2≈-1.20 MeV故这一核反响是汲取能量的反响,汲取的能量为 1.20 MeV(2)由动量守恒定律得m He v0=m p v p+m O v O又因为 v O∶v H=1∶50解得v6m/sO≈1.8×101.依据图 31-1 所给图片 ,联合课真有关知识 ,以下说法正确的选项是()图 31-1A.图甲是电子束穿过铝箔后的衍射图样,证明电子拥有粒子性B.图乙是利用不一样气体系成的五彩缤纷的霓虹灯 ,原由是各样气体原子的能级不一样,跃迁时发射光子的能量不一样,光子的频次不一样C.图丙是工业上使用的用射线检测金属板厚度的装置 ,在α、β、γ三种射线中 ,最有可能使用的射线是β射线D.图丁是原子核的比联合能与质量数 A 的关系图像 ,由图可知中等大小的核的比联合能最大 ,即(核反响中 )均匀每个核子的质量损失最小[分析 ] B 图甲是电子束穿过铝箔后的衍射图样,证明电子拥有颠簸性 ,选项 A 错误 ;图乙是利用不一样气体系成的五彩缤纷的霓虹灯 ,原由是各样气体原子的能级不一样 ,跃迁时发射光子的能量不一样 ,光子的频次不一样 ,选项 B 正确 ;图丙是工业上使用的用射线检测金属板厚度的装置 ,在 α、β、γ三种射线中 ,因为 γ射线穿透能力最强 ,最有可能使用的射线是 γ射线 ,选项 C 错误 ;图丁是原子核的比联合能与质量数 A 的关系图像 ,可知中等大小的核的比联合能最大 ,即在核子联合成原子核时均匀每个核子开释的能量最大,均匀每个核子的质量损失最大 ,选项 D 错误 .2.据《世界网络日报》报导 ,在埃及古城艾赫米姆不远处,考古队发掘出埃及第十九王朝拉美西斯二世大神殿 .经过剖析发现 ,殿内古代木头中的 14C 的含量约为自然界含量2的 2 ,已知植物死后其体内的 14C 会渐渐减少 ,14C 的半衰期为 5730 年,则由此可推测拉 美西斯神殿距今约为()A. 4000 年B. 3000 年C. 2000 年D. 1000 年??2 ??573011[分析 ] B衰变后的质量 m=M (2)??,此中 t 是时间 ,T 是半衰期 ,由 2 =(2)??,解得 t=2 年=2865 年 ,故 B 正确 .3. [2018· 浙江义乌模拟 ] 核能作为一种新能源在现代社会中已不行缺乏 ,我国在完美核电安全基础大将加大核电站建设 .核泄露中的钚 (Pu)是一种拥有放射性的超铀元素 ,它可损坏细胞基因 ,提升罹患癌症的风险 .已知钚的一种同位素23994 Pu 的半衰期为 242394100 年,其衰变方程为 94Pu →X +2He+γ,以下有关说法正确的 ()A. X 原子核中含有 143 此中子239B.100 个 94 Pu 经过 24 100 年后必定还节余 50 个C.因为衰变时开释巨大能量 ,依据 E=mc 2,衰变过程总质量增添D.衰变发出的 γ射线是波长很长的光子 ,穿透能力较弱[分析 ] A 依据电荷数守恒、质量数守恒知 ,X 的电荷数为 92,质量数为 235,则中子数为 143,故 A 正确 ;半衰期拥有统计规律 ,对大批的原子核合用 ,故 B 错误 ;因为衰变时释2放巨大能量 ,依据 E=mc,衰变过程总质量减小 ,故 C 错误 ;衰变发出的 γ射线是波长很短的光子 ,穿透能力很强 ,故 D 错误 .2414.一种高温扩散云室探测射线的原理是 :在上盖透明的密封容器内 ,放射源镅95 Am 衰237变为镎93 Np 的过程中 ,放射线穿过洁净空气并使其电离 ,沿射线径迹产生一连串的凝241结核 ,容器内就出现 “云雾 ” ,这样就能够看到射线的径迹 .已知 95 Am 的半衰期为 432.6年,则以下说法正确的选项是( )A.放射线是核外电子电离形成的B.经过该云室看到的是 α射线的径迹241C. 0.4 g 的 95 Am 经过 865 年大概衰变了 0.1 gD.若云室的温度高升,24195Am 的半衰期会变短241 → 237 4 [分析] B依据题意可知核反响方程为 9593Np+ 2AmHe,则放射线是原子核的衰变241放出的 α粒子 ,经过该云室看到的是 α射线的径迹 ,选项 A 错误 ,B 正确 ;0.4g 的 95 Am经过 865 年大概经过了两个半衰期 ,则还剩下 0.1 g,选项 C 错误 ;半衰期与外界环境无关,选项 D 错误 .5.铀原子核既可发生衰变 ,也可发生裂变 .其衰变方程为23823423592U→90Th+X,裂变方程为 92 U189 1 235189+0n → Y +、、36Kr+30n,此中 92U 0n 、Y36Kr 的质量分别为 m 1、m 2、m 3、 m 4,光在真空中的流传速度为 c.以下表达正确的选项是()238A.92U 发生的是 β衰变B.Y 原子核中含有 56 此中子 238C.若提升温度 ,92U 的半衰期将会变小D.裂变时开释的能量为 (??1- 2??2- ??3- ??4)c2238[分析 ] D 依据质量数守恒和电荷数守恒可知 ,X 为氦原子核,92U 发生的是α衰变 ,故 A错误 ;依据质量数守恒和电荷数守恒可知 ,Y 的质量数 A=235+1-89-3=144,电荷数Z=92-36=56,由原子核的构成特色可知,Y 原子核中含有 56 个质子 ,中子数为 144-56=88个,故 B 错误 ;半衰期与温度、压强等外界要素没关,故 C 错误 ;因为核裂变的过程中释放能量 ,依据爱因斯坦质能方程得E= mc2=(m1-2m2-m3-m4)c2,故 D 正确 .6.(多项选择 )如图 31-2 所示是氢原子的能级图 ,一群氢原子处于 n=3 能级 ,以下说法中正确的是()图 31-2A.这群氢原子跃迁时能够发出 3 种不一样频次的光子B.这群氢原子发出的光子中,能量最大为 10.2 eVC.从 n=3 能级跃迁到 n=2 能级时发出的光波长最长D.这群氢原子能够汲取随意光子的能量而向更高能级跃迁2?? 3 种不一样频次的光子 ,故 A 正确 ;由n=3[分析 ] AC 依据3=3 知,这群氢原子能够发出能级跃迁到 n=1 能级 ,辐射的光子能量最大 ,E=(13.6-1.51)eV=12.09 eV,故 B 错误 ;从n=3 能级跃迁到 n=2 能级辐射的光子能量最小,频次最小 ,则波长最长 ,故 C 正确 ;一群处于 n=3 能级的氢原子汲取光子能量发生跃迁,汲取的能量一定等于两能级的能级差 ,故 D错误.7.如图 31-3 所示为氢原子的能级表示图,现有大批的氢原子处于n=4 的激发态 ,当原子向低能级跃迁时辐射出若干不一样频次的光.对于这些光 ,以下说法正确的选项是 ()图 31-3A.最简单发生显然衍射现象的光是氢原子由n=4 能级跃迁到 n=1 能级产生的B.频次最小的光是氢原子由n=2 能级跃迁到 n=1 能级产生的C.这些氢原子总合可辐射出 3 种不一样频次的光D.用氢原子从 n=2 能级跃迁到 n=1 能级辐射出的光去照耀逸出功为 6.34 eV 的金属铂能发生光电效应[分析 ] D氢原子由n=4能级跃迁到n=3能级产生的光,能量最小,波长最长,所以最容易发生显然的衍射现象 ,故 A 错误 ;由能级差可知能量最小的光频次最小 ,是氢原子由n=4 能级跃迁到 n=3 能级产生的 ,故 B 错误 ;大批处于 n=4 能级的氢原子能发射??(??- 1)2=6 种频次的光 ,故 C 错误 ;由 n=2 能级跃迁到 n=1 能级辐射出的光的能量为E=-3.4 eV-(-13.6) eV=10.2 eV,大于 6.34 eV,能使该金属发生光电效应,故 D 正确 .。

原子物理高考热点统计要求2014年2015年2016年2017年高考基础要求及冷点统计ⅠⅡⅠⅡⅠⅡⅢⅠⅡⅢ光电效应Ⅰ35(1)35(1)35(1)19氢原子光谱(Ⅰ)氢原子的能级结构、能级公式(Ⅰ)放射性同位素(Ⅰ)射线的危害与防护(Ⅰ)氢原子光谱、放射性同位素、射线的危害与防护属于了解类知识,一般不会单独出题;氢原子的能级结构和能级公式属于难点、冷点.爱因斯坦光电效应方程Ⅰ35(1)35(1)35(1)19原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期Ⅰ35(1)35(1)35(1)35(1)15核力、核反应方程Ⅰ35(1)35(1)结合能、质量亏损Ⅰ35(1)1715裂变反应和聚变反应、裂变反应堆Ⅰ35(1)35(1)17考情分析1.从近几年高考试题来看,高考对本章内容的考查涉及的考点较多,具有不确定性.考题可能根据某一考点命题,也可以同时涉及多个考点,题型为选择题的几率很高,很少出现计算题.2.从整体命题趋势上看,高考对本部分的命题基本会保持原有命题思路,仍将以光电效应、能级跃迁、核反应方程、核能的分析与计算为命题重点,在2019届高考复习中应多加关注.第30讲波粒二象性氢原子能级结构一、光电效应1.光电效应在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象,叫作光电效应,发射出来的电子叫作.2.爱因斯坦光电效应方程(1)光子说:空间传播的光的能量是不连续的,是一份一份的,每一份叫作一个光子.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为入射光的能量,E k为光电子的最大初动能,W0是金属的逸出功.二、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.光电效应和康普顿效应说明光具有性.3.光既具有波动性,又具有粒子性,称为光的性.三、玻尔理论与氢原子的能级1.玻尔理论(1)定态:原子只能处于一系列的能量状态中,在这些能量状态中原子是的,电子虽然绕核运动,但并不向外辐射能量.(2)跃迁:原子从一种定态跃迁到另一种定态时,它辐射或吸收一定频率的光子,光子的能量由这两个定态的能量差决定,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轨道绕核运动相对应.原子的定态是的,因此电子的可能轨道也是的.2.氢原子的能级和轨道半径(1)氢原子的能级公式:E n=E1(n=1,2,3,…),其中E1为基态能量,其数值为E1=eV.(2)氢原子的半径公式:r n=(n=1,2,3,…),其中r1为基态半径,又称玻尔半径,其数值为r1=0.53×10-10 m.(3)氢原子的能级图:能级图如图30-1所示.图30-1【思维辨析】(1)电子枪发射电子的现象就是光电效应.()(2)不同的金属对应着相同的极限频率.()(3)核外电子虽然绕核运动,但并不向外辐射能量.()(4)核外电子可以吸收或放出任意频率的光子.()【思维拓展】玻尔的氢原子能级理论成功解释了氢原子光谱不连续的特点,解释了当时出现的“紫外灾难”.该理论也可解释其他原子光谱现象吗?考点一对光电效应的理解1.光电效应的实质光子照射到金属表面,某个电子吸收光子的能量后动能变大,当电子的动能增大到足以克服原子核的引力时,便飞出金属表面成为光电子.光电效应现象中,每个电子只能吸收一个光子的能量.2.对光电效应规律的解释(1)光照射金属时,电子吸收一个光子(形成光电子)的能量后,动能立即增大,不需要积累能量的过程.(2)电子从金属表面逸出,首先需克服金属表面原子核的引力做功(逸出功W).要使入射光子的能量不小于W,对应频率νc=为极限频率.(3)光电子的最大初动能只随入射光频率的增大而增大.(4)入射光越强,单位时间内入射到金属表面的光子数越多,产生的光电子数越多,射出的光电子做定向移动时形成的光电流越大.3.概念辨析4.用图像表示光电效应方程(1)最大初动能E k与入射光频率ν的关系图线如图30-2所示.图30-2(2)由图线可以得到的物理量:①极限频率:图线与ν轴交点的横坐标νc.②逸出功:图线与E k轴交点的纵坐标的绝对值W0=|-E|=E.③普朗克常量:图线的斜率k=h.1(多选)[2017·全国卷Ⅲ]在光电效应实验中,分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上,测得相应的遏止电压分别为U a和U b、光电子的最大初动能分别为E k a和E k b.h为普朗克常量.下列说法正确的是()A.若νa>νb,则一定有U a<U bB.若νa>νb,则一定有E k a>E k bC.若U a<U b,则一定有E k a<E k bD.若νa>νb,则一定有hνa-E k a>hνb-E k b式题(多选)[2017·湖北八校一联]如图30-3甲所示,在“光电效应”实验中,某同学用相同频率的单色光,分别照射阴极材料为锌和铜的两个不同的光电管,结果都能发生光电效应.图乙为其中一个光电管的遏止电压U c随照射光频率ν变化的函数关系图像.对于这两个光电管,下列判断正确的是()图30-3A.因为不同材料的逸出功不同,所以遏止电压U c不同B.光电子的最大初动能不同C.因为光强不确定,所以单位时间逸出的光电子数可能相同,饱和光电流也可能相同D.两个光电管的U c-ν图像的斜率可能不同■要点总结分析光电效应问题抓住两条对应关系和三个关系式(1)两条对应关系①光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大.②光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大.(2)三个关系式①爱因斯坦光电效应方程:E k=hν-W0.②最大初动能与遏止电压的关系:E k=eU c.③逸出功与极限频率的关系:W0=hν0.考点二光的波粒二象性1.对光的波粒二象性的理解光既有波动性,又有粒子性,两者不是孤立的,而是有机的统一体,其表现规律为:(1)从数量上看: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)从频率上看:频率越低波动性越显著,越容易看到光的干涉和明显的衍射现象;频率越高粒子性越显著,越不容易看到光的干涉和明显的衍射现象,贯穿本领越强.(3)从传播与作用上看: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出粒子性.(4)波动性与粒子性的统一:由光子的能量E=hν,光子的动量p=表达式也可以看出,光的波动性和粒子性并不矛盾,表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ.(5)理解光的波粒二象性时不可把光当成宏观概念中的波,也不可把光当成微观概念中的粒子.2.概率波与物质波(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大的地方,暗条纹是光子到达概率小的地方,因此光波是一种概率波.(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.2能够证明光具有波粒二象性的现象是()A.光电效应和康普顿效应B.光的衍射和光的色散C.光的折射和透镜成像D.光的干涉和康普顿效应式题(多选)波粒二象性是微观世界的基本特征,以下说法正确的有()A.光电效应现象揭示了光的粒子性B.热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C.黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D.动能相等的质子和电子,它们的德布罗意波长也相等考点三能级的分析与计算1.氢原子跃迁条件氢原子跃迁条件hν=E m-E n只适用于光子和氢原子作用而使氢原子在各定态之间跃迁的情况.对于光子和氢原子作用而使氢原子电离时,只要入射光的能量E≥13.6 eV,氢原子就能吸收光子的能量,对于实物粒子与原子作用使氢原子激发时,实物粒子的能量大于或等于能级差即可.2.氢原子跃迁时能量的变化(1)氢原子能量:E n=E k n+E p n=,随n增大而增大,其中E1=-13.6 eV.(2)电子动能:电子绕氢原子核运动时库仑力提供向心力,即k,所以E k=随r增大而减小.(3)电势能:通过库仑力做功判断电势能的增减.当轨道半径减小时,库仑力做正功,电势能减小;反之,轨道半径增大时,电势能增加.3.光谱线条数(1)一群氢原子跃迁可能发出的光谱线条数为N=.(2)一个氢原子跃迁可能发出的光谱线条数最多为(n-1).3如图30-4所示为氢原子的能级图,以下判断正确的是()图30-4A.处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的光子B.欲使处于基态的氢原子被激发,可用能量为12.09 eV的光子照射C.当氢原子从n=5能级跃迁到n=3能级时,要吸收光子D.用氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射金属铂(逸出功为6.34 eV)时不能发生光电效应式题1(多选)[2017·山西太原模拟]氢原子的能级图如图30-5所示,已知可见光的光子能量范围约为1.62~3.11 eV.下列说法正确的是()图30-5A.处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线,并发生电离B.大量氢原子从高能级向n=3能级跃迁时,可能发出可见光C.大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时,可能发出6种不同频率的光D.一个处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时,最多能发出3种不同频率的光式题2氢原子的能级图如图30-6所示.氢原子从n=3能级直接向n=1能级跃迁所放出的光子,恰能使某种金属产生光电效应,则该金属的截止频率为Hz;用一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时所发出的光照射该金属,产生的光电子最大初动能为eV.(普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,结果均保留2位有效数字)图30-6第31讲核反应、核能一、原子核与衰变1.原子核的组成:原子核是由和中子组成的,原子核的电荷数等于核内的.2.天然放射现象(1)天然放射现象元素地放出射线的现象,首先由贝可勒尔发现.天然放射现象的发现,说明具有复杂的结构.(2)放射性和放射性元素物质发射某种看不见的射线的性质叫.具有放射性的元素叫放射性元素.(3)三种射线:放射性元素放射出的射线共有三种,分别是、β射线、γ射线.(4)放射性同位素:有放射性同位素和人工放射性同位素两类,放射性同位素的化学性质相同.3.原子核的衰变(1)衰变:原子核放出α粒子或β粒子,变成另一种的变化称为原子核的衰变.(2)分类α衰变X Y+.β衰变X Y+.(3)半衰期:放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间.半衰期由原子核内部的因素决定,跟原子所处的、状态无关.二、核力与核能1.核力核子间的作用力.核力是力,作用范围在1.5×10-15 m之内,只在相邻的核子间发生作用.2.核能(1)结合能:核子结合为原子核时的能量或原子核分解为核子时的能量,叫作原子核的结合能,亦称核能.(2)比结合能:①定义:原子核的结合能与之比,称作比结合能,也叫平均结合能.②特点:不同原子核的比结合能不同,原子核的比结合能越大,表示原子核中核子结合得越牢固,原子核.3.质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E=,原子核的质量比组成它的核子的质量和小Δm,这就是质量亏损.由质量亏损可求出释放的核能ΔE=.三、裂变与聚变1.重核裂变(1)定义:质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程.(2)链式反应条件:裂变物质的体积临界体积.(3)典型的裂变方程n.(4)裂变的应用:原子弹、核反应堆.2.轻核聚变(1)定义:两个轻核结合成质量数较大的原子核的反应过程.(2)条件:使核发生聚变需要几百万度以上的高温,因此聚变又叫.(3)典型的聚变方程n.(4)聚变的应用:氢弹.【思维辨析】(1)天然放射现象说明原子是可分的.()(2)人们认识原子核具有复杂结构是从卢瑟福发现质子开始的.()(3)如果某放射性元素的原子核有100个,经过一个半衰期后还剩50个.()(4)质能方程表明在一定条件下,质量可以转化为能量.()【思维拓展】核能的计算是原子物理的重点知识和高考的热点问题,都有哪些方法可以求核反应中的能量呢?【物理学史】1896年,法国物理学家贝可勒尔用铀盐样品进行实验时发现了天然放射现象.1897年,英国物理学家汤姆孙从阴极射线的研究中证实了电子的存在.1898年,居里夫妇证明含有铀元素的化合物都具有放射性,并由此发现了“镭”.1911年,卢瑟福公开α粒子散射实验结论,建立原子核式结构模型.1919年,卢瑟福首次实现人工核反应,用α粒子轰击氮核,结果打出了“质子”.1932年,英国物理学家查德威克从α粒子轰击铍的核反应过程中发现了“中子”.考点一核反应方程1.核反应的四种类型类型可控性核反应方程典例衰变α衰变自发He β衰变自发e人工转变人工控制H(卢瑟福发现质子)n(查德威克发现中子)n约里奥—居里夫妇发现放射性同位素及正电子e重核裂变比较容易进行人工控制nn轻核聚变除氢弹外无法控制n2.关于核反应的三点说明(1)核反应过程一般都是不可逆的,所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向,不能用等号连接.(2)核反应的生成物一定要以实验为基础,不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程.(3)核反应遵循电荷数守恒和质量数守恒(而不是质量守恒),核反应过程中反应前后的总质量一般会发生变化.1[2017·天津卷]我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证,这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献.下列核反应方程中属于聚变反应的是()图31-1A.nB.HC.nD.n式题下列有关原子结构和原子核的认识,正确的是()A.γ射线是高速运动的电子流B.氢原子辐射光子后,其绕核运动的电子动能增大C.太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变D.Bi的半衰期是5天,100克Bi经过10天后还剩下50克考点二对天然放射现象的理解1.α衰变、β衰变的比较衰变类型α衰变β衰变衰变方程Hee衰变实质2个质子和2个中子结合成氦核n He1个中子转化为1个质子和1个电子e匀强磁场中轨迹形状衰变规律电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒2.三种射线的比较射线名称比较项目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2e-e0质量4m p静止质量为零符号He eγ速度0.1c0.99c c垂直进入电场或磁场的偏转情况偏转偏转不偏转贯穿本领最弱较强最强对空气的电离作用很强较弱很弱[说明]γ射线是伴随着α衰变或β衰变产生的,γ射线不改变原子核的电荷数和质量数,其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变时,产生的某些新核由于具有过多的能量(核处于激发态)而辐射出的光子.2[2017·全国卷Ⅱ]一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核,衰变方程为He.下列说法正确的是()A.衰变后钍核的动能等于α粒子的动能B.衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小C.铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间D.衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量式题实验观察到,静止在匀强磁场中A点的原子核发生β衰变,衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动,运动方向和轨迹示意图如图31-2所示,则轨迹1为的轨迹,轨迹2是的轨迹,磁场方向.图31-2考点三核能的计算1.对质能方程的理解(1)质能方程E=mc2给出了物体的能量和质量之间的关系,质量为m的物体具有的总能量为mc2,质量和能量不能互相转化.(2)“质量与能量间存在着简单的正比关系”,即物体的质量(这里指动质量)越大,能量越多,反之物体的质量越小,能量也越少;当物体放出能量时,满足ΔE=Δmc2.2.求核能的三种方法:(1)根据ΔE=Δmc2计算.若Δm的单位是 kg,计算时,c的单位是 m/s,ΔE的单位是J;若Δm的单位是原子质量单位u,利用1 u相当于931.5 MeV,用ΔE=Δm×931.5 MeV进行计算,ΔE的单位是MeV,1 MeV=1.6×10-13 J.(2)根据比结合能计算.原子核的结合能=比结合能×核子数.(3)结合动量守恒定律和能量守恒定律进行分析计算,此时要注意动量与动能关系式p2=2mE k的应用.[温馨提示]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.3[2017·全国卷Ⅰ]大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电.氘核聚变反应方程是H的质量为2.013 6u,n的质量为1.008 7 u,1 u=931 MeV/c2.氘核聚变反应中释放的核能约为()A.3.7 MeVB.3.3 MeVC.2.7 MeVD.0.93 MeV式题太阳内部持续不断地发生着4个质子聚变为一个氦核的热核反应,这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源.(m p=1.007 3 u,mα=4.001 5 u,m e=0.000 55 u,太阳的质量为2×1030 kg)(1)这一核反应能释放出多少能量?(2)已知太阳每秒释放能量为3.8×1026 J,则太阳每秒减小的质量为多少?(3)若太阳质量减小万分之三时热核反应不能继续进行,则太阳上的热核反应还能发生多少年?考点四核反应中的动量守恒问题(1)核反应过程遵循能量守恒定律:在无光子辐射的情况下,核反应中释放的核能将转化为生成的新核和新粒子的动能;有光子辐射的情况下,核反应中释放的核能将转化为生成的新核和新粒子的动能及光子的能量.一般认为核反应放出的能量与反应前原子核的动能之和等于反应后原子核的总动能.(2)核反应过程遵循动量守恒定律:即反应前原子核的总动量等于反应后原子核的总动量.(3)解决核反应与动量及能量综合的问题时,首先应用质能方程求出核反应释放出的核能,其次根据动量守恒定律和能量守恒定律列出相应的方程,最后联立求解.4[2017·北京卷]在磁感应强度为B的匀强磁场中,一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变.放射出的α粒子He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动,其轨道半径为R.用m、q分别表示α粒子的质量和电荷量.(1)放射性原子核用X表示,新核的元素符号用Y表示,写出该α衰变的核反应方程.(2)α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流,求圆周运动的周期和环形电流大小.(3)设该衰变过程释放的核能都转为α粒子和新核的动能,新核的质量为M,求衰变过程的质量亏损Δm.式题1海水中含有丰富的氘,完全可充当未来的主要能源.两个氘核的核反应方程为n,其中氘核的质量为2.013 0 u,氦核的质量为3.015 0 u,中子的质量为1.008 7 u.(1 u相当于931.5 MeV)(1)求核反应中释放的核能.(2)在两个氘核以相等的动能0.35 MeV进行对心碰撞并且核能全部转化为机械能的情况下,求反应中产生的中子和氦核的动能.式题2(多选)[2018·武汉一中月考]云室能显示射线的径迹,把云室放在磁场中,从带电粒子运动轨迹的弯曲方向和半径大小就能判断粒子的属性.放射性元素的原子核A静止放在磁感应强度B=2.5 T的匀强磁场中,该原子核发生衰变,放射出粒子并变成新原子核B,放射出的粒子与新核运动轨迹如图31-3所示,测得两圆的半径之比R1∶R2=42∶1,且R1=0.2 m.已知α粒子质量mα=6.64×10-27 kg,β粒子质量mβ=9.1×10-31 kg,普朗克常量h取6.6×10-34 J·s,下列说法正确的是()图31-3A.新原子核B的核电荷数为84B.原子核A发生的是β衰变C.衰变放出的粒子的速度大小为2.4×107 m/sD.如果原子核A衰变时释放出一种频率为1.2×1015 Hz的光子,那么这种光子能使逸出功为4.54 eV的金属钨发生光电效应。

全品高考复习方案物理北京师范大学附属中学赵正明制作教师手册第一部分基础复习第1章力物体的平衡第1课时力、重力、弹力第2课时摩擦力第3课时力的合成与分解第4课时共点力作用下物体的平衡教师手册第一部分基础复习第2章质点的运动第1课时质点运动的基本概念第2课时匀变速直线运动第3课时匀变速直线运动规律应用第4课时自由落体运动、竖直上抛运动第5课时匀变速直线运动的图像教师手册第一部分基础复习第3章牛顿运动定律第1课时牛顿第一定律牛顿第三定律第2课时牛顿第二定律第3课时牛顿第二定律的应用（一）第4课时牛顿第二定律的应用（二）教师手册第一部分基础复习第4章曲线运动万有引力定律第1课时物体做曲线运动的条件运动的合成与分解第2课时平抛运动规律及应用第3课时匀速圆周运动第4课时变速圆周运动第5课时万有引力定律天体运动教师手册第一部分基础复习第5章动量第1课时动量、冲量、动量定理第2课时动量守恒定律第3课时动量守恒定律应用第4课时爆炸、碰撞及反冲现象教师手册第一部分基础复习第6章功和能第1课时功第2课时功率第3课时动能、动能定理第4课时机械能守恒定律第5课时功能问题的综合应用教师手册第一部分基础复习教师手册第7章机械振动机械波第1课时简谐运动、表征振动的物理量第2课时单摆、简谐运动的图像第3课时振动的能量受迫振动与共振第4课时机械波的基本概念第5课时波的图像的应用第6课时波特有的现象第7课时本章实验第一部分基础复习第8章分子动理论热和功气体的状态参量第1课时分子动理论第2课时物体的内能能的转化和守恒定律第3课时气体的状态参量第4课时本章实验教师手册第一部分基础复习第9章电场第1课时库仑定律电场强度第2课时电场能的性质第3课时静电屏蔽电容第4课时带电粒子在匀强电场中的运动第5课时本章实验教师手册第一部分基础复习第10章恒定电流第1课时电阻定律欧姆定律第2课时电功电功率串并联电路第3课时闭合电路欧姆定律第4课时演示实验电阻的测量第5课时电流表的改装测定电源电动势和内阻教师手册第一部分基础复习教师手册第11章磁场第1课时磁场第2课时磁场对电流的作用第3课时磁场对运动电荷的作用第4课时洛伦兹力作用下的圆周运动专题练习第5课时带电粒子在复合场中运动第6课时复合场中的物理模型专题练习第7课时场中力学与能量专题第一部分基础复习教师手册第12章电磁感应第1课时电磁感应现象第2课时感应电流的方向第3课时法拉第电磁感应定律第4课时电磁感应与电路第5课时电磁感应的图像问题第6课时电磁感应中的动力学与能量专题第7课时电磁感应与实际模型的运用专题第8课时自感第一部分基础复习第13章交变电流第1课时交流电的产生和变化规律第2课时交流电的图像第3课时变压器第4课时交变电流应用教师手册第一部分基础复习第14章电磁场和电磁波第1课时电磁场与电磁波教师手册第一部分基础复习第15章光的反射和折射第1课时光的直线传播光速第2课时光的反射平面镜第3课时光的折射第4课时全反射与色散教师手册第一部分基础复习第16章光的波动性和粒子性第1课时光的波动性第2课时光的粒子性教师手册第一部分基础复习第17章原子和原子核第1课时原子的核式结构与玻尔理论第2课时原子核的组成第3课时核能教师手册第二部分专题复习专题复习专题一力与运动（上）专题一力与运动（下）专题二动量与能量（上）专题二动量与能量（下）教师手册第二部分专题复习专题复习专题三带电粒子在场中的运动（上）专题三带电粒子在场中的运动（下）专题四电磁感应与电路（上）专题四电磁感应与电路（中）专题四电磁感应与电路（下）教师手册第二部分专题复习专题复习专题五演示实验和设计实验第一部分演示实验第二部分实验设计（上）第二部分实验设计（下）专题六物理思想与物理方法（上）专题六物理思想与物理方法（下）教师手册。

课时作业(三十)第30讲波粒二象性氢原子能级结构时间 / 40分钟基础巩固1.[2017·湖南岳阳二模]关于原子物理问题,下列说法中正确的是()A.一群处于n=3激发态的氢原子向较低能级跃迁,最多可放出两种不同频率的光子B.由于每种原子都有自己的特征谱线,故可以根据原子光谱来鉴别物质C.实际上,原子中的电子没有确定的轨道,在空间各处出现的概率是一定的D.α粒子散射实验揭示了原子的可能能量状态是不连续的2.(多选)对光的认识,下列说法正确的是()A.个别光子的行为表现出粒子性B.大量光子的行为表现出粒子性C.光的波动性是光子本身的一种属性,不是光子之间的相互作用引起的D.光表现出波动性时,就不具有粒子性了,光表现出粒子性时,就不再具有波动性了3.[2017·安徽黄山模拟]在“光电效应”实验中,用某一单色光照到某金属表面时,没有光电子从金属表面逸出,下列说法中正确的是()图K30-1A.增大照射光的频率,就一定发生光电效应B.增大照射光的强度,就一定发生光电效应C.延长照射光照射时间,就一定发生光电效应D.若照射光的频率大于该金属材料的极限频率,则能发生光电效应4.(多选)[2017·成都二诊]光伏发电是利用光电效应原理来工作的.目前,人类提高光伏发电效率的途径主要有两个方面:一是改变光源体发光谱带的频率,从而改变产生光电效应的光谱宽度;二是改变被照射金属材料的成分,从而改变其逸出功.下列提高光伏发电效率的途径正确的是()A.减小光源体发光谱带的频率B.增大光源体发光谱带的频率C.增大金属材料的逸出功D.减小金属材料的逸出功5.氢光谱在可见光的区域内有4条谱线,按照在真空中波长由长到短的顺序,这4条谱线分别是Hα、Hβ、Hγ和Hδ,它们都是氢原子的电子从量子数大于2的可能轨道上跃迁到量子数为2的轨道时所发出的光.下列判断错误的是()A.电子处于激发态时,Hα所对应的轨道量子数大B.Hγ的光子能量大于Hβ的光子能量C.对于同一种玻璃,4种光的折射率以Hα为最小D.对同一种金属,若Hα能使它发生光电效应,则Hβ、Hγ、Hδ都可以使它发生光电效应6.(多选)[2017·太原模拟] 20世纪初,爱因斯坦提出光子理论,使得光电效应现象得以完美解释.玻尔的氢原子模型也是在光子概念的启发下提出的.关于光电效应和氢原子模型,下列说法正确的是()A.光电效应实验中,照射光足够强就可以有光电流B.若某金属的逸出功为W0,则该金属的截止频率为C.保持照射光强度不变,增大照射光频率,在单位时间内逸出的光电子数将减少D.氢原子由低能级向高能级跃迁时,吸收光子的能量可以稍大于两能级间能量差技能提升7.(多选)[2018·河北衡水中学月考]如图K30-2所示为研究光电效应的实验装置示意图,闭合开关,滑片P处于滑动变阻器中央位置,当一束单色光照到此装置的金属表面K时,电流表有示数.下列说法正确的是()图K30-2A.若仅增大该单色光照射的强度,则光电子的最大初动能增大,电流表示数也增大B.无论增大照射光的频率还是增加照射光的强度,金属的逸出功都不变C.保持照射光频率不变,当强度减弱时,发射光电子的时间将明显增加D.若滑动变阻器滑片左移,则电压表示数减小,电流表示数增大8.[2017·长沙模拟]以往我们认识的光电效应是单光子光电效应,即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出.强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识,用强激光照射金属,由于其光子密度极大,一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能,从而形成多光子光电效应,这已被实验证实.光电效应实验装置示意图如图K30-3所示.用频率为ν的普通光源照射阴极K,没有发生光电效应,换用同样频率为ν的强激光照射阴极K,则发生了光电效应;此时,若加上反向电压U,即将阴极K接电源正极,阳极A接电源负极,在K、A之间就形成了使光电子减速的电场.逐渐增大U,光电流会逐渐减小;当光电流恰好减小到零时,所加反向电压U可能是(其中W为逸出功,h 为普朗克常量,e为电子电荷量)()图K30-3A.U=C.U=2hν-WD.U=9.[2017·湖北武昌调研]用如图K30-4所示的光电管研究光电效应,用某种频率的单色光a照射光电管阴极K,电流计G的指针发生偏转,而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时,电流计G的指针不发生偏转,那么()图K30-4A.a光的波长一定大于b光的波长B.增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转C.用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由d到cD.只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大10.(多选)[2017·太原模拟]图K30-5为氢原子的能级示意图.关于氢原子跃迁,下列说法中正确的是()图K30-5A.一个处于量子数n=5激发态的氢原子,它向低能级跃迁时,最多可产生10种不同频率的光子B.处于n=3激发态的氢原子吸收具有1.87 eV能量的光子后被电离C.用12 eV的光子照射处于基态的氢原子,氢原子仍处于基态D.氢原子从高能级向低能级跃迁时,动能增大,电势能增大11.(多选)[2017·济南模拟]如图K30-6所示是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能E k与照射光频率ν的关系图像.由图像可知()图K30-6A.该金属的逸出功等于EB.该金属的逸出功等于hν0C.照射光的频率为2ν0时,产生的光电子的最大初动能为ED.照射光的频率为时,产生的光电子的最大初动能为12.(多选)[2017·东北三校一联]如图K30-7所示为氢原子的能级示意图.氢原子可在下列各能级间发生跃迁,设从n=4能级跃迁到n=1能级辐射的电磁波的波长为λ1,从n=4能级跃迁到n=2能级辐射的电磁波的波长为λ2,从n=2能级跃迁到n=1能级辐射的电磁波的波长为λ3,则下列关系式中正确的是()图K30-7A.λ1<λ3B.λ3<λ2C.λ3>λ2D.13.(多选)图K30-8为氢原子的能级示意图,则下列对氢原子跃迁的理解正确的是()图K30-8A.由高能级向低能级跃迁时辐射出来的光子一定不能使逸出功为3.34 eV的金属发生光电效应B.大量处于n=4能级的氢原子向n=1能级跃迁时,向外辐射6种不同频率的光子C.大量处于n=3能级的氢原子向n=1能级跃迁时,用发出的光照射逸出功为3.34 eV的金属,从金属表面逸出的光电子的最大初动能为8.75 eVD.如果用光子能量为10.3 eV的光照射处于n=1能级的氢原子,则该能级的氢原子能够跃迁到较高能级14.(多选)利用金属晶格(大小约10-10 m)作为障碍物观察电子的衍射图样,方法是让电子束通过电场加速后,照射到金属晶格上,从而得到电子的衍射图样.已知电子质量为m,电荷量为e,初速度为0,加速电压为U,普朗克常量为h.下列说法中正确的是()A.该实验说明了电子具有波动性B.实验中电子束的德布罗意波长为λ=C.加速电压U越大,电子的衍射现象越明显D.若用相同动能的质子替代电子,衍射现象将更加明显挑战自我15.原子可以从原子间的碰撞中获得能量,从而发生能级跃迁(在碰撞中,动能损失最大的是完全非弹性碰撞).一个具有13.6 eV动能、处于基态的氢原子与另一个静止的、也处于基态的氢原子发生对心正碰.(1)能否使静止氢原子发生能级跃迁?(氢原子能级图如图K30-9所示)(2)若上述碰撞中可以使静止氢原子发生电离,则运动氢原子的初动能至少为多少?图K30-9课时作业(三十一)第31讲核反应、核能时间 / 40分钟基础巩固1.[2017·青岛模拟]下列说法正确的是()A.在核反应过程的前后,反应体系的质量数守恒,但电荷数不守恒B.用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能改变放射性原子核的半衰期C.18个放射性元素的原子核经一个半衰期一定有9个发生了衰变D.由两种元素的原子核结合成一种新元素的原子核时,一定吸收能量2.[2017·石家庄二中模拟]下列说法正确的是()A.12C与14C是同位素,它们的化学性质并不相同B.核力是原子核内质子与质子之间的力,中子和中子之间并不存在核力C.在裂变反应Kr都大,但比结合能没有Kr 大D.α、β、γ三种射线都是带电粒子流3.(多选)下列说法中正确的是()A.放射性元素的半衰期与温度、压强无关B.玻尔理论认为,原子中的核外电子轨道是量子化的C.“原子由电子和带正电的物质组成”是通过卢瑟福α粒子散射实验判定的D.天然放射性元素Th(钍)共经过4次α衰变和6次β衰变成为Pb(铅)4.[2017·太原模拟]我国科学家为解决“玉兔号”月球车长时间处于黑夜工作的需要,研制了一种小型核能电池,将核反应释放的核能转变为电能,需要的功率并不大,但要便于防护其产生的核辐射.请据此猜测“玉兔号”所用核能电池有可能采纳的核反应方程是()A.nB.nC. eD.n5.(多选)[2018·黑龙江牡丹江一中月考] Pu衰变时释放巨大能量,如图K31-1所示,其衰变反应方程为He,并伴随γ光子辐射,则下列说法中正确的是()图K31-1A.核燃料总是利用比结合能小的核B.核反应中γ光子的能量就是Pu的结合能C.Pu核更稳定,说明U的结合能大D.由于U的比结合能小,所以衰变时释放巨大能量6.钚239Pu)可由铀239U)经过衰变而产生.下列说法正确的是()A.U的核内具有相同的中子数B.U的核内具有相同的质子数C.PuD.Pu技能提升7.[2017·广州二模] U的衰变有多种途径,其中一种途径是先衰成为Bi,然后可以经一次衰变成为X(X代表某种元素),也可以经一次衰变成为Ti,最后都变成Pb,衰变路径如图K31-2所示,下列说法中正确的是()图K31-2A.过程①是β衰变,过程③是α衰变;过程②是β衰变,过程④是α衰变B.过程①是β衰变,过程③是α衰变;过程②是α衰变,过程④是β衰变C.过程①是α衰变,过程③是β衰变;过程②是β衰变,过程④是α衰变D.过程①是α衰变,过程③是β衰变;过程②是α衰变,过程④是β衰变8.[2018·西安铁一中月考]在正、负电子对撞机中,一个电子和一个正电子对撞发生湮灭而转化为一对光子.设正、负电子的质量在对撞前均为m,对撞前的动能均为E,光在真空中的传播速度为c,普朗克常量为h,则对撞后转化成光子的波长等于()A.C.9.(多选)[2017·湖南十校联考]核反应堆是利用中子轰击重核发生裂变反应,释放出大量核能Kr+a X是反应堆中发生的许多核反应中的一种,X是某种粒子,a是X粒子的个数,用m U、m Ba、m Kr分别表示Kr核的质量,m X表示X粒子的质量,c为真空中的光速,以下说法正确的是()A.X为中子,a=2B.X为中子,a=3C.上述核反应中放出的核能ΔE=(m U-m Ba-m Kr-2m X)c2D.上述核反应中放出的核能ΔE=(m U-m Ba-m Kr-3m X)c210.(多选)[2018·山西大学附中月考]科学家利用核反应获取氚,再利用氘和氚的核反应获得能量,核反应方程分别为:X+YHe+X+17.6 MeV.下列表述正确的是()A.X是中子B.Y的质子数是3,中子数是6C.两个核反应都没有出现质量亏损D.氘和氚的核反应是核聚变反应11.(多选)一静止的原子核A发生α衰变后变成原子核B,已知原子核A、原子核B和α粒子的质量分别为m A、m B 和mα,光速为c,反应释放的核能全部转化为粒子的动能,则()A.原子核B与α粒子的速度之比为m B∶mαB.原子核B与α粒子的动能之比为m B∶mαC.原子核B与α粒子的动能之和为(m A-m B-mα)c2D.原子核A比原子核B的中子数多2,质子数多212.(多选)[2018·武汉华师一附中月考]现有两动能均为E0=0.35 MeV的H核在一条直线上相向运动,两个H 核发生对撞后能发生核反应,得到He核和新粒子,且在核反应过程中释放的能量完全转化为He核的质量为3.016 0 u,新粒子的质量为1.008 7 u,核反应时质量亏损1 u释放的核能约为931 MeV.下列说法正确的是(如果涉及计算,结果保留整数)()A.核反应方程为HB.核反应前后不满足能量守恒定律C.新粒子的动能约为3 MeVD.He核的动能约为1 MeV挑战自我13.静止的铀238U)经历一次α衰变成为Th原子核,同时放出一个γ光子(频率为ν),已知α粒子的质量为m.(普朗克常量为h,光速为c)(1)写出衰变方程.(2)若衰变后,α粒子的速度为v,而Th原子核的运动方向恰好与α粒子的速度方向相反,不考虑γ光子的动量,那么Th原子核的速度为多大?(3)如果核反应放出的能量全部转化为粒子的动能和γ光子的能量,那么该衰变发生的质量亏损Δm为多大?14.[2017·湖北黄石模拟]用速度大小为v的中子轰击静止的锂核Li),发生核反应后生成氚核和α粒子.生成的氚核速度方向与中子的速度方向相反,氚核与α粒子的速度之比为7∶8,已知中子的质量为m,质子的质量可近似看作m,光速为c.(1)写出核反应方程;(2)求氚核和α粒子的速度大小;(3)若核反应过程中放出的核能全部转化为α粒子和氚核的动能,求质量亏损.。

参考答案第一单元 直线运动第1讲 描述直线运动的基本概念【教材知识梳理】 核心填空一、1.质量 2.形状 大小 二、1.假定不动 2.地面 三、1.一个点 2.一段线段 四、1.标 2.矢五、1.运动位移 2.ΔxΔt 3.位移六、1.速度的变化量 2.ΔvΔt3.Δv F 合易错判断(1)(×)参考系是假定不动的物体，运动物体(对地)也可以作参考系．(2)(×)做单方向直线运动的物体，其位移大小等于路程；对于往返直线运动，其位移大小小于路程．(3)(√)根据平均速度定义可知平均速度的方向与位移方向相同，二者都是矢量．(4)(√)根据瞬时速度定义可知瞬时速度的方向就是物体在该时刻或该位置的运动方向． (5)(√)加速度是矢量，正负表示方向，绝对值表示大小．(6)(√)无论物体加速度是增大还是减小，只要加速度与速度同向，物体速度就增大，反向速度就减小．【考点互动探究】考点一 对质点、参考系、位移、路程的理解 1．D [解析] 金星通过太阳和地球之间时，我们才会看到金星没有被太阳照亮的一面呈黑色，选项A 错误；因为太阳的大小对所研究问题起着至关重要的作用，所以观测“金星凌日”不能将太阳看成质点，选项B 错误；9：30：41为凌甚时刻，选项C 错误；金星相对于太阳的空间位置发生了变化，所以以太阳为参考系，金星是运动的，选项D 正确． 2．AC [解析] 在O 处的观察员看来，小船最终离自己的距离为32＋42km ＝5 km ，方向为东偏北θ，满足sin θ＝35，即θ＝37°，运动的路程为7 km ，选项A 、C 正确；由运动的相对性可知B 错误；若湖岸上的观察员运行速度大小、方向均与小船一样，则小船相对其而言是静止的，选项D 错误．3．C [解析] 物体的位移是由A 到C 的有向线段，故其方向是由A 指向C ，选项D 错误；其大小为 （3R ）2＋R 2＝10R ，选项A 、B 错误；对于物体由A 到C 的路程，应该是AB ＋BC ＝πR ＋34×2πR ＝5π2R ，选项C 正确．考点二 对速度、平均速度、瞬时速度的理解 运动方向 平均速度例1 A [解析] 宽度越窄，平均速度越接近通过光电门时的瞬时速度，故选项A 正确．提高测量遮光条宽度的精确度，只是提高测量速度的精度，故选项B 错误．改变滑块的释放点到光电门的距离，只是改变测量速度的大小，故选项C 错误．改变气垫导轨与水平面的夹角，只是改变测量速度的大小，故选项D 错误．变式题 BC [解析] 由v ＝x t可得该人在第2 s 内的平均速度为2 m/s ，选项B 正确；前4 s 内的平均速度为v ＝1＋2＋3＋44 m/s ＝2.5 m/s ，C 正确；因该人的运动不是匀变速直线运动，故无法确定其瞬时速度大小，选项A 、D 均错误．考点三 对加速度及速度与加速度关系的理解1．ABD [解析] 加速度的正、负表示方向，绝对值表示大小，甲、乙加速度大小相等，选项A 正确；甲的加速度与速度同向，所以做加速运动，乙的加速度与速度方向相反，所以做减速运动，选项B 正确；加速度大小表示速度变化的快慢，甲、乙速度变化一样快，选项C 错误；由Δv ＝a Δt 可知每经过1 s ，甲的速度增加4 m/s ，D 正确．2．A [解析] 遮光板通过第一个光电门的速度v 1＝d Δt 1＝0.030.30m/s ＝0.10 m/s ，遮光板通过第二个光电门的速度v 2＝d Δt 2＝0.030.10 m/s ＝0.30 m/s ，故滑块的加速度a ＝v 2－v 1Δt≈0.067 m/s 2.3．AD [解析] 由加速度的定义可知，速度变化的方向为正，加速度的方向为正，选项A 正确；物体做减速运动时，物体加速度增大，速度反而越来越小，选项B 错误；若物体做加速度逐渐减小的加速运动，速度越来越大，加速度反而越来越小，选项C 错误；在曲线运动中，加速度既不与速度同向，也不与速度反向，可以与速度方向垂直，选项D 正确．考点四 对匀速直线运动规律的理解和应用 例2 (1)17 m (2)17.9 m/s[解析] (1)设p 1、n 1、p 2、n 2对应的时刻分别为t 1、t 2、t 3、t 4，t 1～t 2的中间时刻(汽车与超声波第一次相遇的时刻)为t 5，t 3～t 4的中间时刻(汽车与超声波第二次相遇的时刻)为t 6.从题目所给条件得，标尺上每小格表示的时间为130s ．则有超声波第一次与汽车相遇的位移为s 1＝t 2－t 12v超声波第二次与汽车相遇的位移为s 2＝t 4－t 32v汽车的位移为s 1－s 2＝17 m(2)汽车的运动时间为Δt ′＝t 6－t 5 汽车的速度为v ′＝s 1－s 2t 6－t 5，从标尺上读出数据代入得 v ′＝17.9 m/s.[点评] 解决本题的关键是搞清汽车与超声波两次相遇的时刻，找时间关系，从超声波的运动过程反映汽车的位移关系．变式题 B [解析] 根据匀速直线运动位移公式x ＝vt 可得曝光时间(数量级)等于子弹影像前后错开的距离(模型建立的关键点)除以子弹速度，所以，必须知道子弹影像前后错开距离和子弹速度的数量级，根据题意，子弹长度一般不超过10 cm ，所以弹头长度的数量级为10－2m ；再根据题意“子弹影像前后错开的距离约为子弹长度的1%～2%” 可得“子弹影像前后错开的距离”的数量级应该是10－4 m ，而弹头速度500 m/s 的数量级为102m/s ，所以曝光时间最接近的数量级为10－6s.【教师备用习题】 1．有一个方法可以用来快速估测闪电处至观察者之间的直线距离(如图)：只要数出自观察到闪光起至听到雷声的时间——t秒，就能估算出以千米为单位的闪电处至观察者之间的直线距离x.已知空气中的声速约为340 m/s，则x约为( )A．t kmB.t2kmC.t3kmD.t4km[解析] C 忽略光传播的时间，则声音从闪电处到观察者用时t秒，声速约为v＝340 m/s＝13km/s，所以s＝vt＝t3km，选项C正确．2．(多选)一身高为H的田径运动员正在参加百米国际比赛，在终点处，有一站在跑道终点旁的摄影记者用照相机给他拍摄冲线过程，摄影记者使用的照相机的光圈(控制进光量的多少)是16，快门(曝光时间)是160s，得到照片后测得照片中运动员的高度为h，胸前号码布上模糊部分宽度是ΔL.由以上数据可以知道运动员的( )A．百米成绩B．冲线速度C．百米内的平均速度D．冲线时160s内的位移[解析] BD 由于无法知道运动员跑100 m经历的时间，故无法确定其平均速度和成绩，选项A、C错误；由题意可求出冲线时160 s内运动员跑过的距离Δx＝HhΔL，进一步求得160s内的平均速度v ＝Δx160s ，由于时间极短，可把这段时间内的平均速度近似看成是冲线时的瞬时速度，选项B 、D 正确．3．一辆客车在某高速公路上行驶，在经过某直线路段时，司机驾车做匀速直线运动．司机发现其正要通过正前方高山悬崖下的隧道，于是鸣笛，5 s 后听到回声，听到回声后又行驶10 s 司机第二次鸣笛，3 s 后听到回声．请根据以上数据计算一下客车的速度，看客车是否超速行驶．已知此高速公路的最高限速为120 km/h ，声音在空气中的传播速度为340 m/s.[答案] 未超速[解析] 设客车行驶速度为v 1，声速为v 2，客车第一次鸣笛时与悬崖的距离为L ，由题意知：2L －v 1×5 s ＝v 2×5 s ①当客车第二次鸣笛时，客车距悬崖为L ′，则 2L ′－v 1×3 s ＝v 2×3 s 又因为L ′＝L －v 1×15 s则2(L －v 1×15 s)－v 1×3 s ＝v 2×3 s ② 由①②联立解得v 1＝v 214≈87.43 km/h ＜120 km/h故客车未超速．4．爆炸性的加速度往往是跑车的卖点．某款跑车由静止加速至100 km/h 只需4.2 s. (1)求这款跑车的平均加速度．(2)假设普通私家车的平均加速度为 3 m/s 2，它们需要多长时间才能由静止加速至100 km/h?[答案] (1)6.61 m/s 2(2)9.26 s[解析] (1)末速度v t ＝100 km/h ＝1003.6 m/s ≈27.78 m/s ，平均加速度a ＝v t －v 0t ＝27.78－04.2 m/s 2≈6.61 m/s 2. (2)所需时间t ′＝v t －v 0a ′＝27.78－03s ＝9.26 s. 5．如图，某同学为了测定汽车的运动速度，将测速传感器B 固定在马路正中央，测速传感器B 是一个能发射超声波的小盒子，工作时B 向正前方运动的汽车A 发出短暂的超声波脉冲，脉冲经汽车A 反射后又被B 接收，从B 第1次发射超声波开始计时，当超声波脉冲到达汽车时完成位移为x 1，在t 1时刻接收到超声波，在T 时刻第2次发射超声波脉冲，在t 2时刻接收到超声波．(1)求超声波的速度v 1；(2)若第2次超声波脉冲到达汽车时完成位移为x 2，汽车的运动速度v 2是多少？[答案] (1)2x 1t 1 (2)2（x 2－x 1）t 2－t 1＋T[解析] (1)对第1次发射的超声波，经时间t 12超声波脉冲到达汽车时完成的位移为x 1，超声波的速度v 1＝2x 1t 1(2)汽车第1次接收脉冲到第2次接收脉冲的位移 x ＝x 2－x 1 运动的时间t ＝t 2－T2＋T －t 12汽车的运动速度v 2＝x 2－x 1t ＝2（x 2－x 1）t 2－t 1＋T第2讲 匀变速直线运动的规律及应用【教材知识梳理】核心填空一、1.(1)v ＝v 0＋at (2)x ＝v 0t ＋12at 2(3)v 2－v 20＝2ax 2.(1)v 0＋v2(2) aT 2二、1.(1)零 (2)匀加速 2.(1)v ＝gt (2)h ＝12gt 2(3)v 2＝2gh 易错判断 (1)(√)(2)(×)一物体做匀变速直线运动，某时刻速度为6 m/s ，1 s 后速度为反向10 m/s ，加速度大小为14 m/s 2.(3)(×)一个做初速度为零的匀加速直线运动的物体，它在第1 s 末，第2 s 末，第3 s 末的瞬时速度之比为1∶2∶3.(4)(×)某物体从静止开始做匀加速直线运动，速度由0到v 运动距离是由v 到2v 运动距离的13.(5)(×) 只有匀变速直线运动和匀速直线运动，其中间时刻的瞬时速度才一定等于其平均速度．(6)(√) 根据推论Δx ＝aT 2可知该说法正确． 【考点互动探究】考点一 匀变速直线运动规律的基本应用v ＝v 0＋at x ＝v 0t ＋12at 2 v 2－v 20＝2ax x ＝v ＋v 02t 例1 (1)0.5 s 2 m/s 2(2)6.5 m[解析] (1)汽车从O 到标志杆B 的过程中：L OA ＋ΔL ＝v 0Δt ＋v 0(t B －Δt )－12a (t B －Δt )2汽车从O 到标志杆C 的过程中：L OA ＋2ΔL ＝v 0Δt ＋v 0(t C －Δt )－12a (t C －Δt )2联立方程组得v 0＝16 m/s ，a ＝2 m/s 2，Δt ＝0.5 s (2)汽车从开始到停下运动的距离x ＝v 0Δt ＋v 202a可得x ＝72 m因此汽车停止运动时车头在C 、D 之间离DL OA ＋3ΔL －Δs －x ＝(44＋36－1.5－72) m ＝6.5 m 变式题 B [解析] 由题意可知，x 起飞＝3000 m ，x 着陆＝2000 m ，v 起飞＝1.5v 0，v 着陆＝v 0，由x ＝v 2t 可得：t 起飞＝2x 起飞v 起飞＝6000 m 1.5v 0＝4000 m v 0；t 着陆＝4000 m v 0，选项B 正确．考点二 研究匀变速直线运动的特殊方法 1．B [解析] 利用“逆向思维法”，把物体的运动看成逆向的初速度为零的匀加速直线运动，则做匀减速直线运动的物体在每1 s 内的位移之比为7∶5∶3∶1，所以71＝14 m x 1，x 1＝2 m ，选项B 正确．2．A [解析] 设物体的加速度为a ，由于物体做初速度为0的匀加速直线运动，根据v ＝v 0＋at 可得：物体在第(n －1)秒末的速度为v 1＝(n －1)a ，物体在第n 秒末的速度为v 2＝na ，则在第n 秒内的平均速度v ＝na ＋（n －1）a 2＝（2n －1）a2，根据s ＝vt ，知物体在第n秒内的位移s ＝2n －12a ×1，故物体的加速度a ＝2s 2n －1，选项A 正确．3．C [解析] 设相等的时间为t ，加速度为a ，由Δs ＝at 2可得加速度为a ＝Δst 2＝4 m －3 m t 2＝1 m t 2，物块在Q 点的速度为PN 段的平均速度，v Q ＝v PN ＝4 m ＋3 m 2t ＝7 m2t，则O 、Q间的距离s OQ ＝v 2Q2a ＝498 m ，则OP 长度为s OP ＝s OQ －s PQ ＝498 m －3 m ＝258m ，选项C 正确．4．这辆轿车的紧急制动性能符合设计要求[解析] 解法一：(利用中间时刻瞬时速度等于平均速度)该款小轿车设计的紧急制动加速度为a 0＝v 202s①代入数据解得a 0＝8 m/s 2②设测得的加速度为a ，轿车在制动的最初t 1＝1 s 内的平均速度v ＝x t 1③ 平均速度v 等于t 1中间时刻的瞬时速度，从中间时刻到轿车停止运动时间为t 2＝1 s ，因此有a ＝v t 2④ 联立③④并代入数据解得a ＝8.2 m/s 2⑤a >a 0，表明这辆轿车的紧急制动性能符合设计要求． 解法二：①②式同解法一设测得的加速度为a ，轿车的初速度为v 0，在制动的最初t 1＝1 s 内x 1＝v 0t 1－12at 21从小轿车开始制动到停止过程有0＝v 0－at解得a ＝8.2 m/s 2a >a 0，表明这辆轿车的紧急制动性能符合设计要求．解法三：设测得的加速度为a ，轿车的初速度为v 0，在制动的最初t 1＝1 s 内x 1＝v 0t 1－12at 21 从小轿车开始制动到停止过程有0＝v 0－at解得a ＝8.2 m/s 2若该轿车以20 m/s 的初速度开始刹车，则刹车距离由x ＝v 202a得 x ＝24.4 mx ＜25 m ，表明这辆轿车的紧急制动性能符合设计要求．考点三 抛体运动中的直线运动v 0－gt v 0t －12gt 2 －2gh例2 7 s 60 m/s[解析] 解法一：全程法取全过程为一整体进行研究，从重物自气球上掉落开始计时，经时间t 落地，规定初速度方向为正方向，画出运动草图，如图所示．重物在时间t 内的位移h ＝－175 m将h ＝－175 m ，v 0＝10 m/s 代入位移公式h ＝v 0t －12gt 2解得t ＝7 s 或t ＝－5 s(舍去) 所以重物落地速度为v ＝v 0－gt ＝10 m/s －10×7 m/s＝－60 m/s其中负号表示方向竖直向下，与初速度方向相反． 解法二：分段法设重物离开气球后，经过t 1时间上升到最高点，则t 1＝v 0g ＝1010s ＝1 s上升的最大高度h 1＝v 202g ＝1022×10m ＝5 m故重物离地面的最大高度为 H ＝h 1＋h ＝5 m ＋175 m ＝180 m重物从最高处自由下落，落地时间和落地速度分别为t 2＝2Hg＝2×18010s ＝6 s v ＝gt 2＝10×6 m/s ＝60 m/s ，方向竖直向下所以重物从气球上掉落至落地共历时t ＝t 1＋t 2＝7 s.变式题1 C [解析] 知道石子的落地速度，根据v 2＝2gh 可求出楼的高度，故①正确；知道石子下落的时间，根据h ＝12gt 2可求出楼的高度，故②正确；石子最初1 s 内的位移可以通过h ＝12gt 2求出，不能求出落地速度或落地时间，故③错误；知道石子最后1 s 内的位移，根据x ＝v 0t ＋12gt 2可以求出最后1 s 内的初速度，根据速度时间公式求出落地速度，再根据v 2＝2gh 求出楼的高度，故④正确．综上分析，可知选项C 正确．变式题2 BD [解析] t ＝2 s 时甲上升的高度h ＝30＋102×2 m ＝40 m ，由于甲、乙抛出点间的距离未知，因此不能确定两球此时的高度差，选项A 错误；t ＝4 s 时，甲球的运动时间为4 s ，乙球的运动时间为2 s ，由图像可知，这时甲、乙相对各自抛出点的位移相等，选项B 正确；由于两球抛出点不在同一高度，因此两球从抛出至落到地面的时间间隔不能确定，选项C 错误；两球抛出时初速度相等，因此从抛出至达到最高点的时间间隔相同，均为3 s ，选项D 正确．变式题3 A [解析] 向上抛出的小球做竖直上抛运动，有h ＝－vt 1＋12gt 21；向下抛出的小球做竖直下抛运动，有h ＝vt 2＋12gt 22，由以上两式解得t 1－t 2＝2vg，选项A 正确．考点四 多阶段匀变速直线运动问题例3 C [解析] 该同学从关卡1出发做初速度为零的匀加速直线运动，由v ＝at 1＝2 m/s ，易知t 1＝1 s ，在这1 s 内他跑了x ＝12at 21＝1 m ，从1 s 末起，他将做匀速直线运动，此时离关卡关闭还剩4 s ，他能跑2 m/s ×4 s ＝8 m ，因此，他能顺利通过关卡2，选项A 错误；而7 s 末时他跑了1 m ＋2 m/s×6 s＝13 m ，还未到关卡3，而12 s 末时他跑了1 m ＋2 m/s×11 s ＝23 m ，还未到关卡4，离关卡4还有1 m ，仅需0.5 s<2 s ，到达关卡4时关卡4处于关闭状态，故不能通过关卡4，选项C 正确，B 、D 错误．变式题 (1)8 m/s (2)不能挑战成功[解析] (1)列车从静止加速至最大速度过程，所用时间为：t 1＝v m a＝20 s运动位移为：x 1＝v 2m2a＝200 m故列车加速至最大速度后立即做减速运动，列车在两站间运动总时间为t 车＝2t 1＝40 s 运动员在地面道路奔跑的最长时间为：t ＝2t a ＋2t 1－t b ＝50 s 最小平均速度为：v ＝x t＝8 m/s(2)列车在郑州地铁这两站间运动总时间为：t ′车＝2t 1＋x ′－xv m＝70 s运动员在地面道路奔跑的时间为： t ′＝2t ′a ＋t ′车－t ′b ＝100 s 能赶上列车的平均速度为v ′＝x ′t ′＝10 m/s 因v ′＞v ，故不能挑战成功． 【教师备用习题】1．[2015·河南濮阳期中]汽车以10 m/s 的速度行驶，刹车时加速度大小为2 m/s 2，刹车后8 s 通过的位移是( )A ．16 mB ．25 mC ．75 mD ．144 m[解析] B 根据匀变速直线运动速度公式v ＝v 0＋at 可得汽车速度减为零所需的时间t ＝v －v 0a ＝0－10－2 s ＝5 s ，所以刹车后8 s 内的位移等于刹车后5 s 内的位移，则x ＝v 02t ＝25 m ，选项B 正确． 2．高铁专家正设想一种“遇站不停式匀速循环运行”列车，如襄阳→随州→武汉→仙桃→潜江→荆州→荆门→襄阳，构成7站铁路圈，建两条靠近的铁路环线．列车A 以恒定速率360 km/h 运行在一条铁路上，另一条铁路上有“伴驳列车”B ，如某乘客甲想从襄阳站上车到潜江站，先在襄阳站登上B 车，当A 车快到襄阳站且距襄阳站的路程为s 处时，B 车从静止开始做匀加速运动，当速度达到360 km/h 时恰好遇到A 车，两车连锁并打开乘客双向通道，A 、B 列车交换部分乘客，并连体运动一段时间再解锁分离，B 车匀减速运动后停在随州站并卸客，A 车上的乘客甲可以中途不停站直达潜江站．则( )A ．无论B 车匀加速的加速度值为多少，s 是相同的 B ．乘客甲节约了五个站的减速、停车、加速时间C ．若B 车匀加速的时间为1 min ，则s 为4 kmD ．若B 车匀减速的加速度大小为5 m/s 2，则当B 车停下时A 车距随州站的路程为1 km[解析] D 当B 车开始匀加速时，A 、B 两车之间的距离为s ＝vt －0＋v2t ，又v ＝at ，若B 车的加速度越大，则时间t 越短，因而s 越小，选项A 错误；由题意可知乘客甲从襄阳到潜江节约了3个站的减速、停车、加速时间，选项B 错误；若B 车匀加速的时间为1 min ，则s ＝3000 m ，选项C 错误；若B 车匀减速的加速度大小为5 m/s 2，则t ′＝v a ′＝20 s ，因而当B 车停下时A 车距随州站的距离为s ′＝vt ′－0＋v2t ′＝1000 m ，选项D 正确．3．十字路口一侧停车线后已经停有20辆汽车且排成一列，平均每辆汽车有效占道路的长度为5 m ，绿灯亮起后，假设每辆汽车都同时以加速度0.8 m/s 2启动，速度达到4 m/s 改为匀速行驶，如果十字路口马路的宽度为70 m ，那么这一次绿灯亮多长时间才能让全部停着的车辆都通过马路？[答案] 45 s[解析] 研究最后一辆汽车，其通过马路所行驶的距离为 s ＝20×5 m ＋70 m ＝170 m设汽车从启动到速度v ＝4 m/s 所通过的位移为x 1，所用时间为t 1，则有v 2＝2ax 1解得x 1＝v 22a ＝422×0.8m ＝10 m<s ＝170 m即汽车达到v ＝4 m/s 时未通过马路又v ＝at 1，所以t 1＝v a ＝40.8s ＝5 s设汽车匀速通过马路的时间为t 2，所通过的位移为x 2，则有 x 2＝s －x 1＝170 m －10 m ＝160 m 又x 2＝vt 2解得t 2＝x 2v ＝1604s ＝40 s因此绿灯亮的时间为t ＝t 1＋t 2＝(5＋40) s ＝45 s专题1 运动图像 追及相遇问题【热点题型探究】热点一 准确解读图像信息1．B [解析] 在位移—时间图像中，斜率表示速度，0.2～0.5 h 内，甲的s ­t 图线的斜率大于乙的s ­t 图线的斜率，故甲的速度大于乙的速度，B 正确；0.2～0.5 h 内甲、乙均做匀速直线运动，故加速度都为零，A 错误；由图像可看出，0.6～0.8 h 内，甲的位移大于乙的位移，C 错误；在0～0.8 h 内甲、乙的位移相等，路程不相等，D 错误．2．(1)1.5 m/s 2 (2)20 m/s[解析] (1)加速度a ＝v t －v 0t由v ­t 图像并代入数据得a ＝1.5 m/s 2.(2)设20 s 时速度为v m ，0～20 s 的位移s 1＝0＋v m 2t 1 20～45 s 的位移s 2＝v m t 245～75 s 的位移s 3＝v m ＋02t 3 0～75 s 这段时间的总位移s ＝s 1＋s 2＋s 30～75 s 这段时间的平均速度v ＝s t 1＋t 2＋t 3代入数据得v ＝20 m/s.3．C [解析] 选项A 中的位移图像的纵坐标代表位移，其值有时取正值，有时取负值，这说明物体围绕起点做往返运动，选项A 不符合题意；v ­t 图像的纵坐标代表速度，速度的符号代表方向，速度取正值时代表速度方向与规定的正方向相同，取负值时代表物体的速度方向与正方向相反，可见选项B 不符合题意；根据选项C 、D 中的a ­t 图像作出对应的v ­t 图像，参考选项B 的分析可知，选项C 符合题意，D 不符合题意．热点二 利用图像解决运动问题例1 不会相撞[解析] 方法一(解析法)：令a 1＝－10 m/s 2，a 2＝5 m/s 2，a 3＝－5 m/s 2.在t 1＝3 s 末，甲车速度v 1＝v 0＋a 1t 1＝0；设之后再经过t 2时间甲、乙两车速度相等，此时乙车与甲车的位移之差最大．由 a 2t 2＝v 0＋a 3t 2解得t 2＝3 s此时甲车总位移x 甲＝v 02t 1＋12a 2t 22＝67.5 m 乙车总位移x 乙＝v 0t 1＋v 0t 2＋12a 3t 22＝157.5 m 因x 乙－x 甲＝90 m<100 m ，故此过程两车不会相撞．此后甲车速度增大，乙车速度减小，两车距离增大，故0～9 s 内两车不会相撞． 方法二(图像法)：由加速度图像可画出两车的速度图像由图像可知，t ＝6 s 时两车速度相等，此时乙车与甲车的位移之差最大，图中阴影部分面积为0～6 s 内两车位移之差，Δx ＝12×30×3 m ＋12×30×(6－3) m ＝90 m<100 m. 故不会相撞．变式题1 D [解析] 依据x ＝v 0t －12gt 2作x ­t 图，如图所示．显然，两条图线相交表示A 、B 相遇．由图可直接看出，当Δt 满足关系式2v 0g ＜Δt ＜4v 0g时，A 、B 可在空中相遇，选项D 正确．变式题2 8.5 s[解析] 物体在奇数秒内做匀加速直线运动，加速度大小为 2 m/s 2；在偶数秒内做匀速直线运动；直观地描述物体的运动可以借助v ­t 图像，如图所示，物体在第1 s 内的位移为1 m ，第2 s 内的位移为2 m ，第3 s 内的位移为3 m ，由此规律可得，物体在n s(n 为整数)内的位移s ＝n （n ＋1）2 m ．令s ＜40.25 m ，得n ＜9，物体在8 s 内的位移为36 m ，余下的4.25 m 将在第9 s 的部分时间内完成，8 s 末物体的速度为8 m/s ，由4.25 m ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫8t ＋12×2t 2 m ，解得t ＝0.5 s ，所以物体总共用时8.5 s.热点三 对相遇、追及问题的分析例2 (1)1∶3 (2)4.0 m[解析] (1)由图像可知，a 甲＝40－10t 1m/s 2 a 乙＝10－0t 1m/s 2 由题知，甲车的质量与其加速度大小的乘积等于乙车的质量与其加速度大小的乘积，即 m 甲a 甲＝m 乙a 乙解得m 甲m 乙＝13. (2)在t 1时刻，甲、乙两车的速度相等，均为v ＝10 m/s ，此时两车相距最近对乙车有v ＝a 乙t 1对甲车有v ＝a 甲(0.4 s －t 1)解得t 1＝0.3 s车的位移等于v ­t 图线与坐标轴所围面积，有x 甲＝（40＋10）t 12 m ＝7.5 m x 乙＝10t 12m ＝1.5 m 两车相距最近时的距离为x min ＝x 0＋x 乙－x 甲＝4.0 m.变式题1 AD [解析] 作出汽车甲、乙的速度—时间图线如图所示．当汽车乙追上汽车甲时，两车位移相等，从图像上可以看出，当甲、乙位移相等时，两图像与时间轴所围的“面积”相等，则乙车追上甲车时，乙车的速度为2v 0.但从图像上无法知道乙车追上甲车所用的时间，故A 、D 正确，B 、C 错误．变式题2 AB [解析] 由图读出t ＝6 s 时，小王通过的位移为：x 1＝6＋122×6 m ＝54 m ，小张通过的位移为：x 2＝0＋122×6 m ＝36 m ，两者位移之差：Δx ＝x 1－x 2＝18 m ．若x 0＝18 m ＝Δx ，两车在t ＝6 s 时刻相遇，此刻以后小张的速度大于小王的速度，两车不可能再相遇．选项A 正确；若x 0＜18 m ＝Δx ，说明t ＝6 s 前，小王已追上小张相遇一次，相遇时，小王的速度大于小张的速度，后来由于小王速度大，小王在小张的前面，两车距离增大，在t ＝6 s 后，小张的速度大于小王的速度，两车距离减小，可以再次相遇，相遇后小张的速度大于小王的速度，不可能再相遇．所以两车相遇2次．选项B 正确；若x 0＝36 m 和54 m ，两车速度相等时，小王还没有追上小张，则两车不可能相遇．选项C 、D 错误．变式题3 B [解析] 由题图可知：虽然A 车的加速度先增大后减小，但速度一直在增大，所以A 车一直在做加速运动，选项A 错误；由v ­t 图像不难判断，在2t 0时刻，A 、B 两车位移相同，又由于两车从同地出发，故两车此时第一次相遇，选项C 、D 错误；由v ­t 图像可知v 2＝2v 1，又由a ­t 图像与时间轴所围面积等于速度的改变量，可得a 2＝2a 1，选项B 正确．【高考模拟演练】1．A [解析] v ­t 图像中图线与横轴围成的面积代表位移，可知甲的位移大于乙的位移，而时间相同，故甲的平均速度比乙的大，A 正确，C 错误；匀变速直线运动的平均速度可以用v 1＋v 22来表示，乙的运动不是匀变速直线运动，B 错误；图像的斜率的绝对值代表加速度的大小，则甲、乙的加速度均减小，D 错误．2．D [解析] 解答本题的突破口是T ～2T 时间内的加速度跟0～T 2时间内的加速度大小相等，方向相反，从而排除选项A 、B 、C ，选项D 正确．3．C [解析] 在t 2时刻之前，A 的速度小于B 的速度，B 在A 的前方，两者距离不断增大；在t 2时刻之后，A 的速度大于B 的速度，B 在A 的前方，两者距离不断减小，所以在t 2时刻，两者距离最远．选项A 、B 错误．速度图线的斜率等于加速度，斜率越大，加速度越大，可知在0～t1时间内质点B比质点A加速度大，选项C正确．两个质点在t2时刻之后位移相等时相遇一次，之后由于A的速度大于B的速度，不可能再相遇，选项D错误．4．AB [解析] 吴敏霞跳水过程分为入水前的竖直上抛运动和入水后的匀减速两个过程，t1时刻，吴敏霞速度为零，到达最高点，选项A正确；t2时刻，吴敏霞的加速度发生改变，说明受力发生变化，即t2时刻开始受到水的作用力，进入水面，选项B正确，C错误；t3时刻，吴敏霞向下匀减速到速度为零，到达水中最深处，选项D错误．【教师备用习题】1．(多选)[2013·四川卷]甲、乙两物体在t＝0时刻经过同一位置沿x轴运动，其v­t 图像如图所示，则( )A．甲、乙在t＝0到t＝1 s之间沿同一方向运动B．乙在t＝0到t＝7 s之间的位移为零C．甲在t＝0到t＝4 s之间做往复运动D．甲、乙在t＝6 s时的加速度方向相同[解析] BD 0～1 s内，甲的速度为正值，沿正方向运动，乙的速度由负值变为正值，先沿负方向运动后沿正方向运动，A错误；0～7 s内，乙的图像与坐标轴所围的面积为0，故位移为0，B正确；甲在0～1 s内沿正方向做匀加速运动，在1～2 s内沿正方向做匀减速运动，在2～3 s内沿正方向做匀加速运动，在3～4 s内沿正方向做匀减速运动，故甲在0～4 s内沿正方向做单方向上的直线运动，C错误；在t＝6 s时甲、乙的图像斜率均小于0，故其加速度方向都为负，D正确．2．[2014·江苏卷]一汽车从静止开始做匀加速直线运动，然后刹车做匀减速直线运动，直到停止. 下列速度v和位移x的关系图像中，能描述该过程的是( )A B C D[解析] A 设汽车做匀加速直线运动时的加速度为a1，则由运动学公式得2a1x＝v2，由此可知选项C、D错误；设刹车时汽车的位移为x0，速度为v0，其后做减速运动的加速度为a2，则减速过程有v2－v20＝2a2(x－x0)，这里的v20＝2a1x0，x>x0，则v2＝2a1x0＋2a2(x－x0)＝2(a1－a2)x0＋2a2x，即v＝2（a1－a2）x0＋2a2x(x>x0，a2<0)．综上所述，只有选项A正确．3．如图所示，小球甲从倾角θ＝30°的光滑斜面上高h＝5 cm的A点由静止释放，同时小球乙自C点以速度v0沿光滑水平面向左匀速运动，C点与斜面底端B处的距离L＝0.4 m，甲滑下后能沿斜面底部的光滑小圆弧平稳地朝乙追去，甲释放后经过t＝1 s刚好追上乙，求乙的速度v0(g取10 m/s2)．[答案] 0.4 m/s ，方向水平向左[解析] 设小球甲在光滑斜面上运动的加速度为a ，运动时间为t 1，运动到B 处时的速度为v 1，从B 处到追上小球乙所用时间为t 2，则a ＝g sin 30°＝5 m/s 2由h sin 30°＝12at 21得t 1＝4h a＝0.2 s ，t 2＝t －t 1＝0.8 s ，v 1＝at 1＝1 m/s 甲刚好追上乙时，v 0t ＋L ＝v 1t 2，代入数据解得：v 0＝0.4 m/s ，方向水平向左．实验1 研究匀变速直线运动 【实验器材】小车 纸带 0.02 s 0.02 s【考点互动探究】考点一 实验原理与实验操作1．(1)匀速直线 匀变速直线 (2)x 1＋x 22T (3)①Δx T 2 ②Δv Δt2．(1)没有滑轮 (3)接通电源 放开小车 关闭电源例1 (1)交流 0.02 (2)A (3)相邻相等时间内的位移差相等 0.53 1.13[解析] (1)电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，当电源频率为50 Hz 时，它每隔0.02 s 打一次点；(2)在使用打点计时器时，应先接通电源，待打点稳定后再释放纸带，A 正确；(3)当相邻相等时间内的位移之差都相等时，小车做匀加速直线运动．v C ＝x 2＋x 32T ，T ＝0.1 s ，可求得v C ＝0.53 m/s ，由Δx ＝x 2－x 1＝x 3－x 2＝aT 2可得：a ＝1.13 m/s 2.变式题 (1)CD (2)39.0(3)逐渐增大到39.8 cm/s 逐渐增大到等于重力(4)为了说明磁铁在塑料管中几乎不受阻尼作用．磁铁在铜管中受到的阻尼作用主要是电磁阻尼作用．[解析] (1)C 选项应用手提着穿过限位孔的纸带且让磁铁靠近打点计时器从静止释放纸带，D 选项应先接通电源后释放纸带．(2)v 4＝5.60－4.040.02×2cm/s ＝39.0 cm/s. (3)磁铁速度逐渐增大到39.8 cm/s ，加速度逐渐减小到零．说明电磁阻力逐渐增大到等于重力．考点二 数据处理与误差分析1．(1)0.1 (2)0.1 (4)①（x 4＋x 5＋x 6）－（x 1＋x 2＋x 3）9T 2 ②x n ＋x n ＋12T斜率 例2 (1)靠近 接通电源 释放纸带(2)b 纸带与打点计时器间的摩擦力[解析] (1)重物靠近打点计时器时，打点计时器才能在纸带上打下足够多的点，以便获取相关的数据，使得实验数据更加可靠；实验时，要先接通电源后释放纸带，以保证打下的第一个点速度为零；(2)纸带b 中相邻两点之间的距离是均匀增大的，而纸带c 相邻两点之间的距离则是先增大后减小，故要选择纸带b 计算重力加速度；在实验操作和数据处理都正确的情况下，得到的结果仍小于当地的重力加速度，这是由于重物下落过程中受到空气阻力和纸带与打点计时器间有摩擦阻力．变式题 (1)4.30(填“4.29”或“4.31”同样给分) (2)物块加速度小于g hs＝5.88。

图 S126
考点互动探究
[答案] (1)如图甲所示 乙所示 光敏电阻的阻值随照度的增大非线性减小 (2)如图
[解析] (1)光敏电阻的阻值随照度变化的曲线如图甲所示，阻值随照度变化的特点：光敏电 阻的阻值随照度的增大非线性减小；
RP (2)电源电动势为 3 V，当光敏电阻阻值为 20 kΩ 时，其两端电压为 2 V，则 U＝ · E， RP＋R 解得 R＝10 kΩ，故选择电阻 R1，实验电路如图乙所示．
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(2)在测量过程中，随着倒入烧杯中的开水增多，热敏电阻的温度升高到 80 ℃时，甲同学 发现电流表、电压表的示数几乎都不随滑动变阻器 R2 的阻值的变化而改变(电路保持安全 完好)，这说明该热敏电阻的阻值随温度升高而________．(选填“增大”或“减小”) (3)学习小组的同学根据甲同学的实验， 建议他在测量较高温度热敏电阻的阻值时重新设计 电路，更换器材．请你在如图 S124 所示的虚线框内完成测量温度 80 ℃时热敏电阻阻值 的实验电路图．
图 S125
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(2)如图 S126 所示，当 1、2 两端所加电压上升至 2 V 时，控制开关自动启动照明系统．请 利用下列器材设计一个简单电路，给 1、2 两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至 1.0 lx 时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图．(不考虑控制开关对所设计电路的影响) 提供的器材如下：光敏电阻 RP(符号 )；直流电源 E(电动势 3 V，内阻不计)；定值电阻： R1＝10 kΩ，R2＝20 kΩ，R3＝40 kΩ(限选其中之一并在图中标出)；开关 S 及导线若干．
实验十二
传感器的简单应用
考点互动探究│教师备用习题│课时巩固训练
一、实验目的 1．认识热敏电阻、光敏电阻的特性． 2．了解传感器在技术上的简单应用． 二、实验器材 热敏电阻、光敏电阻、烧杯、温度计、铁架台(带铁夹)、冷水、热水、 多用电表、小灯泡、学生电源、滑动变阻器、开关、导线等．