高中物理二轮专题复习：10-动量和原子物理(选修3-5)(新人教版)

倒数第3天选修3－5 动量原子物理1．动量守恒的条件有三种理解，请你叙述之．答案 (1)系统不受外力或系统所受外力的矢量和为零．(2)系统所受的外力的矢量和虽不为零，但外力比起相互作用的内力小得多，可以忽略不计，如碰撞问题中的摩擦力、爆炸过程中的重力等．(3)系统所受外力的矢量和虽不为零，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． 2．动量守恒定律在应用时应注意“四性”，应如何理解它的四个性质呢？ 答案 (1)矢量性：动量守恒定律表达式是矢量方程，在解题时应规定正方向．(2)参考系的同一性：动量守恒定律表达式中的速度应相对同一参考系，一般以地面为参考系．(3)瞬时性：动量守恒定律中的初态动量是相互作用前同一时刻的瞬时值，末态动量对应相互作用后同一时刻的瞬时值．(4)普适性：它不仅适用于两个物体所组成的系统，也适用于多个物体组成的系统；不仅适用于宏观物体组成的系统，也适用于微观粒子组成的系统．3．碰撞有三种类型，它们满足的规律有何区别呢？ 答案4.答案 (1)p ＝p′(系统相互作用前总动量p 等于相互作用后总动量p′)； (2)Δp ＝0(系统总动量的增量等于零)；(3)Δp 1＝－Δp 2(两个物体组成的系统中，各自动量增量大小相等、方向相反)． 5．碰撞现象满足的规律有哪些？ 答案 (1)动量守恒． (2)机械能不增加．(3)速度要合理：①若碰前两物体同向运动，则应有v 后>v 前，碰后原来在前的物体速度一定增大，若碰后两物体同向运动，则应有v 前′≥v 后′.②碰前两物体相向运动，碰后两物体的运动方向不可能都不改变． 6．请写出光电效应现象中的两个决定关系．答案 (1)入射光频率――→决定能否发生光电效应发生光电效应时光电子的最大初动能 (2)入射光强度――→决定单位时间内发射出来的光电子数．7．α粒子散射实验的现象如何？请你叙述卢瑟福的原子结构模型． 答案 (1)现象α粒子散射实验：绝大多数α粒子穿过金箔后不偏转，少数发生较大偏转，极少数偏转角度超过90°，有的甚至接近180°. (2)原子核式结构模型α粒子散射实验说明原子的中心有一个很小的核叫原子核，它集中了所有的正电荷和几乎全部的质量． 8．下面两表格是原子核两种衰变类型的比较以及三种射线性质的比较，请你完成横线上的有关内容． (1)原子核的衰变答案 42He 1－1说明 ①衰变过程中一般会发生质量变化，但仍然遵循质量数守恒． ②α衰变和β衰变次数的确定方法先由质量数守恒确定α衰变次数，再由电荷数守恒确定β衰变次数． (2)三种射线答案 说明 半衰期由放射性元素的原子核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理状态(如压强、温度等)或化学状态(如单质或化合物)无关．9．玻尔原子模型的内容可以概括为三点假设，请叙述，此理论成功之处和局限性分别是怎样的？答案 (1)玻尔的原子结构提出了三点假设，可简单地概括为：①能量量子化；②跃迁条件：h ν＝E m －E n (m ＞n)；③轨道量子化．(2)玻尔理论解释氢光谱之所以成功，是因为引入了量子论的观点，其之所以有局限性，是因为仍过多地保留了经典理论的内容，要解释说明微观粒子的运动规律，只能用另一新的理论——量子力学． 10．如何理解氢原子的能级？写出能级公式和半径公式． 答案 (1)能级图如图所示．在玻尔模型中，原子的能量状态是不连续的，即原子处于不同的能级． (2)E n ＝E 1n 2；r n ＝n 2r 1(n ＝1,2,3，…)其中E 1＝－13.6 eV ，r 1＝0.53×10－10m ，分别对应基态的能量和轨道半径．11．书写核反应方程应遵循什么原则？关于核反应应注意哪些问题？ 答案 (1)书写原则反应前后的质量数守恒、电荷数守恒． (2)注意事项①书写核反应方程时要以事实为依据．②核反应通常不可逆，方程中要用“→”连接，不能用“＝”连接． ③质量数守恒并不意味着反应前后粒子的总质量相等．④无光子辐射时，核反应中释放的核能转化为生成的新核和新粒子的动能，在此情况下可应用力学规律(动量守恒和能量守恒)来计算核能．12．请叙述核能和质量亏损的定义，质量和能量之间具有怎样的关系？如何计算核能？答案(1)核能：核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能．(2)质量亏损：组成原子核的核子质量之和与原子核质量之差叫原子核的质量亏损．(3)质能方程爱因斯坦在相对论中得出的质量和能量的关系式称质能方程．其表达式为E＝mc2，它表明：物体的能量跟其质量成正比，物体质量增加，物体能量就增加，反之，亦成立．(4)核能的计算的两种方法若Δm以kg为单位，则ΔE＝Δmc2，ΔE单位为焦耳．若Δm以原子质量单位u为单位，则ΔE＝Δm×931.5 MeV.。

人教版高中物理选修3—5知识点总结第十六章动量守恒定律动16.1实验探究碰撞中的不变量碰撞的特点:1、相互作用时间极短。

2.相互作用力极大，即内力远大于外力。

3、速度都发生变化。

一、实验的基本思路1、一维碰撞：我们只研究最简单的情况——两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿同一直线运动。

2、猜想与假设：一个物体的质量与它的速度的乘积是不是不变量?3、碰撞可能有很多情形。

例如两个物体可能碰后分开，也可能粘在一起不再分开。

二、需要考虑的问题①如何保证碰撞是一维的？即两个物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿同一直线运动。

在固定的轨道上做实验——气垫导轨。

②怎样测量物体的质？用天平测量。

③怎样测量两个物体在磁撞前后的速度?速度的测量：可以充分利用所学的运动学知识，如利用匀速运动、平抛运动，并借助于斜槽、气垫导轨、打点计时器和纸带等来达到实验目的和控制实验条件。

④数据处理：列表。

参考案例一气垫导轨和光电门研究碰撞。

参考案例二利用单摆研究碰撞参考案例三利用打点计时器研究碰撞参考案例四利用平抛运动研究碰撞研究能量损失较小的碰撞时，可以选用参考案例二;研究碰撞后两个物体结合在一起的情况时，可以选用参考案例三。

参考案例四测出小球落点的水平距离可根据平抛运动的规律计算出小球的水平初速度。

实验设计思想巧妙之处在于用长度测量代替速度测量。

16.2动量定理一、动量1、定义：把物体的质量m和速度ʋ的乘积叫做物体的动量p，用公式表示为p = mʋ2、单位：在国际单位制中，动量的单位是千克米每秒，符号是kg•m/s3、动量是矢量：方向由速度方向决定，动量的方向与该时刻速度的方向相同。

4、注意：物体的动量，总是指物体在某一时刻的动量，即具有瞬时性，故在计算时相应的速度应取这一时刻的瞬时速度。

5、动量的变∆p①某段运动过程（或时间间隔）末状态的动量p'，跟初状态的动量p的矢量差，称为动量的变化（或动量的增量），即p = p' - p。

第14讲动量守恒定律原子结构和原子核(选修3－5)1．(1)如图6－14－8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6－14－8可知()．图6－14－8A．该金属的截止频率为4.27×1014 HzB．该金属的截止频率为5.5×1014 HzC．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(2)如图6－14－9所示，光滑水平面上有质量均为2m的木块A、B，A静止，B以速度v06水平向左运动，质量为m的子弹以水平向右的速度v0射入木块A，穿出A后，又射入木块B而未穿出，A、B最终以相同的速度向右运动．若B 与A始终未相碰，求子弹穿出A时的速度．图6－14－9解析(1)图线在横轴上的截距为截止频率，A正确，B错误；由光电效应方程E k＝hν－W0，可知图线的斜率为普朗克常量，C正确；金属的逸出功为：W0＝hνc＝6.63×10－34×4.27×10141.6×10－19eV＝1.77 eV，D错误．(2)以子弹、木块A组成的系统为研究对象，由动量守恒定律得m v0＝2m v A＋m v以子弹及木块A、B组成的系统为研究对象，由动量守恒定律得m v0－2m×v06＝5m v A，解得v＝1115v0.答案(1)AC(2)11 15 v02．(1)铀核裂变的一种方式是：23592U＋10n→14360Nd＋9040Zr＋310n＋8X，该反应的质量亏损是3.2×10－34 kg.①X代表的粒子符号(要标出质量数和电荷数)是________．②该反应放出的能量是________J(结果保留3位有效数字)．(2)如图6－14－10所示，一砂袋用无弹性轻细绳悬于O点．开始时砂袋处于静止状态，此后用弹丸以水平速度击中砂袋后均未穿出．第一次弹丸的速度为v0，打入砂袋后二者共同摆动的最大摆角为θ(θ<90°)，当其第一次返回图示位置时，第二粒弹丸以另一水平速度v又击中砂袋，使砂袋向右摆动且最大摆角仍为θ.若弹丸质量均为m，砂袋质量为4m，弹丸和砂袋形状大小忽略不计，求：两粒弹丸的水平速度之比v0v为多少？图6－14－10解析(2)第一次子弹射入砂袋后速度为v1，根据机械能守恒定律可得1 2×5m v21＝5mgl(1－cos θ)子弹射入砂袋的过程中动量守恒，则m v 0＝(m ＋4m )v 1解得v 0＝52gl (1－cos θ)第二次子弹射入砂袋时，由机械能守恒定律可知，砂袋的速度大小仍为v 1，而且进入砂袋后，砂袋的速度大小还是v 1，根据动量守恒定律得m v －5m v 1＝6m v 1解得v ＝11v 1＝112gl (1－cos θ)所以两粒子弹的速度大小之比为v 0v ＝511.答案 (1) 0－1e 2.88×10－17 (2)5113．(1)下列说法正确的是________．A ．根据E ＝mc 2可知物体所具有的能量和它的质量之间存在着简单的正比关系B ．在单缝衍射实验中，假设只让一个光子通过单缝，则该光子不可能落在暗条纹处C ．一群氢原子从n ＝3的激发态向较低能级跃迁，最多可放出两种频率的光子D ．已知能使某金属发生光电效应的极限频率为ν0，则当频率为2ν0的单色光照射该金属时，光电子的最大初动能为2hν0(2)如图6－14－11，车厢的质量为M ，长度为L ，静止在光滑水平面上，质量为m 的木块(可看成质点)以速度v 0无摩擦地在车厢底板上向右运动，木块与前车壁碰撞后以速度v 02向左运动，则再经过多长时间，木块将与后车壁相碰？图6－14－11解析 (1)根据E ＝mc 2可知物体所具有的能量和它的质量之间存在着正比关系，A 对；在单缝衍射实验中，假设只让一个光子通过单缝，则该光子落在的位置是不确定的，B 错；一群氢原子从n ＝3的激发态向较低能级跃迁，最多可放出3种频率的光子，C 错；能使某金属发生光电效应的极限频率为ν0，则当频率为2ν0的单色光照射该金属时，光电子的最大初动能为E km ＝2hν0－hν0＝hν0，D 错．(2)木块和车厢组成的系统动量守恒，设向右为正方向，碰后车厢的速度为v ′m v 0＝M v ′－m v 02，得v ′＝3m v 02M ，方向向右，设t 时间后木块将与后车壁相碰，则：v ′t ＋v 02t ＝Lt ＝L v 02＋3m v 02M＝2ML (M ＋3m )v 0. 答案 (1)A (2)2ML (M ＋3m )v 0 4．(1)从物理学的角度来看，以下说法正确的是( )．A ．福岛核电站的爆炸是高温高压作用下产生的氢气发生了核聚变B ．核污染主要是指核反应过程中会放出一些放射性同位素能长时期存在于周围环境中C ．核辐射主要是指核反应过程中所释放出的α射线、β射线和γ射线D ．防化人员所穿的防化服主要是防止β射线、γ射线对人体的伤害(2)如图6－14－12所示，木板A 的质量m A ＝1 kg ，足够长的木板B 质量m B ＝4 kg ，质量m C ＝4 kg 的木块C 置于木板B 上，水平面光滑，B 、C 之间有摩擦．现使A 以v 0＝12 m/s 的初速度向右运动，与B 碰撞后以4 m/s 的速度弹回．(取g ＝10 m/s 2)图6－14－12①求B运动过程中的最大速度大小；②碰撞后C在B上滑行了2 m，求B、C之间的动摩擦因数．解析(1)氢气爆炸是化学反应，不是核反应，A错误；核污染主要是放射性污染，其产生的α射线、β射线、γ射线对人体都有伤害，B、C正确；防化服主要是防止危险性化学物品和腐蚀性物质对人体的伤害，D错误．(2)①A与B碰后瞬间，B的速度最大．取A、B组成的系统为研究对象，A、B系统动量守恒(取向右为正方向)，有：m A v0＋0＝－m A v A＋m B v B代入数据得：v B＝4 m/s.②设B、C最终以共同速度v运动，取B、C系统为研究对象，B、C系统动量守恒，有：m B v B＋0＝(m B＋m C)v代入数据得：v＝2 m/s又μm C gl＝1v2B－12(m B＋m C)v22m B得μ＝0.2.答案(1)BC(2)①4 m/s②0.25．(1)下列说法中正确的是________．A．核反应方程：42He＋147N→178O＋x，其中x一定是质子B．铀核裂变的核反应是23592U→14156Ba＋9236Kr＋210nC．原子核经过一次α衰变，中子减少2个D．重核裂变过程会发生质量亏损，轻核聚变过程总质量会增加E．某金属在频率为ν的单色光束照射下发出光电子，其最大初动能可以等于hν(2)如图6－14－13所示，质量m A＝2 kg的木块A静止在光滑水平面上．质量m B＝1 kg的木块B以某一初速度v0＝5 m/s向右运动，与A碰撞后两者均向右运动．木块A向右运动，与挡板碰撞反弹(与挡板碰撞无机械能损失)．后来与B发生二次碰撞，碰后A、B同向运动，速度分别为0.9 m/s、1.2 m/s.求：图6－14－13①第一次A、B碰撞后A的速度；②第二次碰撞过程中，A对B做的功．解析(1)根据电荷数、质量数守恒的原则，可判断x的电荷数、质量数均为1，x为质子，A对；铀核裂变的核反应是链式反应，为23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr ＋310n，消去10n，核反应就不能发生，B错；发生一次α衰变，电荷数减小2，中子数减小2，质量数减小4，C对；重核裂变和轻核聚变都放出能量，都存在质量亏损，D错；发生光电效应时，根据爱因斯坦光电效应方程hν＝W0＋E km，可知E错．(2)①设A、B第一次碰撞后的速度大小分别为v A1、v B1，由动量守恒定律得：m B v0＝m A v A1＋m B v B1①A与挡板碰撞反弹，则第二次A、B碰撞前瞬间的速度分别为v A1、v B1，依题意易知第二次碰撞后A、B均向左运动，设碰撞后的速度大小分别为v A2、v B2，由动量守恒定律得：m A v A1－m B v B1＝m A v A2＋m B v B2②由m A＝2 kg，m B＝1 kg，v0＝5 m/s，v A2＝0.9 m/s，v B2＝1.2 m/s联立解得：v A1＝2 m/s v B1＝1 m/s③②设第二次碰撞过程中，A对B做的功为W，根据动能定理得W＝1v2B2－122m Bm B v2B1＝0.22 J④答案(1)AC(2)①2 m/s②0.22 J。

物理人教版高中选修3-5物理选修3-5_知识点总结提纲_精华版-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN高中物理选修3-5知识点梳理一、动量动量守恒定律1、动量：可以从两个侧面对动量进行定义或解释：①物体的质量跟其速度的乘积，叫做物体的动量。

②动量是物体机械运动的一种量度。

动量的表达式P = mv。

单位是skg .动量是矢量，其方向就是瞬时速度的方向。

因为速度是相对的，所以m动量也是相对的。

2、动量守恒定律：当系统不受外力作用或所受合外力为零，则系统的总动量守恒。

动量守恒定律根据实际情况有多种表达式，一般常用等号左右分别表示系统作用前后的总动量。

运用动量守恒定律要注意以下几个问题：①动量守恒定律一般是针对物体系的，对单个物体谈动量守恒没有意义。

②对于某些特定的问题, 例如碰撞、爆炸等，系统在一个非常短的时间内，系统内部各物体相互作用力，远比它们所受到外界作用力大，就可以把这些物体看作一个所受合外力为零的系统处理, 在这一短暂时间内遵循动量守恒定律。

③计算动量时要涉及速度，这时一个物体系内各物体的速度必须是相对于同一惯性参照系的，一般取地面为参照物。

④动量是矢量，因此“系统总动量”是指系统中所有物体动量的矢量和，而不是代数和。

⑤动量守恒定律也可以应用于分动量守恒的情况。

有时虽然系统所受合外力不等于零，但只要在某一方面上的合外力分量为零，那么在这个方向上系统总动量的分量是守恒的。

⑥动量守恒定律有广泛的应用范围。

只要系统不受外力或所受的合外力为零，那么系统内部各物体的相互作用，不论是万有引力、弹力、摩擦力，还是电力、磁力，动量守恒定律都适用。

系统内部各物体相互作用时，不论具有相同或相反的运动方向；在相互作用时不论是否直接接触；在相互作用后不论是粘在一起，还是分裂成碎块，动量守恒定律也都适用。

3、动量与动能、动量守恒定律与机械能守恒定律的比较。

动量与动能的比较：①动量是矢量, 动能是标量。

10 动量和原子物理(选修3 5)（新人教版）10动量和原子物理(选修3-5)（新人教版）主题10动量与原子物理（选修3-5）知识梳理一、动量、冲量和动量守恒定律1。

动量P=MV的方向与速度2的方向相同。

冲量I=ft.的方向与恒力3的方向一致。

动量守恒定律的三个表达式（1）P=P'（2）δp1=－δp2（3）m1vl＋m2v2＝m1vl＋m2v2二、波尔理论1.氢原子的能级和轨道半径（1）能级公式：en？（2）半径公式：//1e1(e1??13.6ev)2n2rn?nr1(r1?0.53a)?（3）过渡规则：H？？易珠？E终端III.核衰变、半衰期和核能四、光电效应及其方程1、光电效应规律（1）任何金属都有一个极限频率，入射光必须大于该极限频率才能产生光电效应。

（2）光电子的最大初始动能与入射光的强度（个数）无关，但随入射光频率的增加而增加。

（3）当入射光的频率大于极限频率时，保持频率不变，光电流强度与入射光强度成正相关比．（4）从光照到光电流产生的时间不超过109s，几乎是瞬间的―2.光电效应方程-1-（1）爱因斯坦光电效应方程：EK=hγ-w(ek是光电子的最大初动能；w是逸出功：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，也称电离能)（2）极限频率：主题测试1.(5分)（2021全国卷1第18题）.已知氢原子的基态能量为e，激发态能量en?e1/n2，其中n=2,3?。

用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速。

能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为()A.4hc4hc2hc9hcb.?c.?d.?e13e1e1e1b、 X射线的发现D.氢原子光谱的发现2.(5分)（2021天津卷第1题）．下列能揭示原子具有核式结构的实验是（）a．光电效应实验c．α粒子散射实验3（5点）（上海卷2022，问题17）进行双狭缝干涉实验，可见光很弱。

随着时间的增加，它将出现在屏幕上先后出现如图(a)、(b)、(c)所示的图像，则()a.图像(a)表明光具有粒子性b.图像(c)表明光具有波动性c.用紫外光观察不到类似的图像d.实验表明光是一种概率波在光电效应实验中，以下陈述是正确的：（a）照明时间越长，光电流越大b.入射光足够强就可以有光电流c.遏止电压与入射光的频率有关d、只有当入射光的频率大于极限频率时，才能产生光电子5.(8分)(1)氢原子从能级a跃迁到能级b吸收频率为ν1的光子，从能级a跃迁到能级c释放频率为ν2的光子，若ν2＞ν1，则当它从能级b跃迁到能级c时，将________(填选项前的字母)a、释放频率为ν2－ν1光子B。

物理二轮专题复习（八）《选修3-5动量和原子物理》2019年05月11日一．二．1.本专题内容是新课标地区高考的选考内容，题型大多为选择题和非选择题各一，难度相对较低，分值一般为15 分．2．高考对本专题知识的考查，主要集中在动量守恒定律的应用，原子的能级跃迁，原子核的衰变规律，α、β、γ射线的性质，核反应方程的书写以及核能的计算，有时将动量守恒定律与粒子碰撞、核反应及核能计算相结合来考查综合分析问题的能力.三．知识要点回顾：1.动量守恒定律：2.原子物理：三．例题分析：类型一：动量守恒定律的运用 例题1：（广东卷）35.（18分）如图15所示，一条轨道固定在竖直平面内，粗糙的ab 段水平，bcde 段光滑，cde 段是以O 为圆心、R 为半径的一小段圆弧。

可视为质点的物块A 和B 紧靠在一起，静止于b 处，A 的质量是B 的3倍。

两物块在足够大的内力作用下突然分离，分别向左、右始终沿轨道运动。

B 到b 点时速度沿水平方向，此时轨道对B 的支持力大小等于B 所受重力的34，A 与ab 段的动摩擦因数为μ，重力加速度g ，求：（1）物块B 在d 点的速度大小； （2）物块A 滑行的距离s 。

变式1：（山东卷）38． [物理—物理3-5] （4分）（2）如图所示，滑块A 、C 质量均为m ，滑块B 质量为32m 。

开始时A 、B 分别以12v v 、的速度沿光滑水平轨道向固定在右侧的挡板运动，现将C 无初速地放在A 上，并与A 粘合不再分开，此时A 与B 相距较近，B 与挡板相距足够远。

若B 与挡板碰撞将以原速率反弹，A 与B 碰撞将粘合在一起。

为使B 能与挡板碰撞两次，12v v 、应满足什么关系？变1：1v ＞232v训练1：（2019·新课标·34(2)）(10分)如图所示，光滑的水平地面上有一木板，其左端放有一重物，右方有一竖直的墙.重物质量为木板质量的2倍，重物与木板间的动摩擦因数为 .使木板与重物以共同的速度0v向右运动，某时刻木板与墙发生弹性碰撞，碰撞时间极短.求木板从第一次与墙碰撞到再次碰撞所经历的时间.设木板足够长，重物始终在木板上.重力加速度为g.类型二：氢原子能及结构及能级跃迁例题2：3．根据玻尔理论，氢原子的电子由外层轨道跃迁到内 层轨道后 A ．原子的能量增加，电子的动能减少B ．原子的能量增加，电子的动能增加C ．原子的能量减少，电子的动能减少D ．原子的能量减少，电子的动能增加变式2：4．如图为氢原子n =1，2，3，4的各个能级示意图。