江苏省2018版高考物理二轮复习 专题十二 选考部分教学案 选修3-5

专题十二选修35考情分析201520162017选修35T12C(1)：光的波粒二象性T12C(2)：衰变方程T12C(3)：结合能与质量亏损T12C(1)：衰变方程T12C(2)：光子的动量及动量改变量T12C(3)：光子的能量、光电效应方程T12C(1)：比结合能曲线T12C(2)：动量、德布罗意波T12C(3)：动量守恒定律命题解读本专题13个考点，皆为要求。从三年命题情况看，命题特点为：(1)注重基础。如2013年的“德布罗意波长”、2014年的“光电效应”、2015年的“波粒二象性”、2016年的“核反应方程”、2017年的“比结合能”等较好的考查了学生的理解能力。(2)强调综合。如2016年的“光电效应”计算、“动量守恒定律与原子核衰变”综合、2017年的“动量与德布罗意波”综合等。 整体难度中等，命题指数，复习目标是达B必会。1(2016江苏高考)(1)贝克勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用。下列属于放射性衰变的是()A.CNeB.UnIY2nC.HHHenD.HeAlPn(2)已知光速为c，普朗克常数为h，则频率为的光子的动量为_，用该频率的光垂直照射平面镜，光被镜面全部垂直反射回去，则光子在反射前后动量改变量的大小为_。(3)几种金属的逸出功W0见下表：金属钨钙钠钾铷W0(1019 J)7.265.123.663.603.41用一束可见光照射上述金属的表面，请通过计算说明哪些能发生光电效应。已知该可见光的波长的范围为4.01077.6107 m，普朗克常数h6.631034 Js。解析(1)A属于衰变，B属于裂变，C属于聚变，D属于原子核的人工转变，故选A项。(2)光子的动量pmcc选光被镜面反射回去的方向为正方向，则pp，动量的变化量ppp。(3)光子的能量E取4.0107 m，则E5.01019 J根据EW0判断钠、钾、铷能发生光电效应。答案(1)A(2)(3)钠、钾、铷2(2017江苏高考)原子核的比结合能曲线如图1所示。根据该曲线，下列判断正确的有_。图1A.He核的结合能约为14 MeVB.He核比Li核更稳定C两个H核结合成He核时释放能量D.92U核中核子的平均结合能比Kr核中的大(2)质子(H)和粒子(He)被加速到相同动能时，质子的动量_(选填“大于”“小于”或“等于”)粒子的动量，质子和粒子的德布罗意波波长之比为_。(3)甲、乙两运动员在做花样滑冰表演，沿同一直线相向运动，速度大小都是1 m/s。甲、乙相遇时用力推对方，此后都沿各自原方向的反方向运动，速度大小分别为1 m/s和2 m/s。求甲、乙两运动员的质量之比。解析(1)由图象可知He核的结合能约为28 MeV，A项错误；He核比Li核的比结合能大，故He核比Li核稳定，B项正确；两个H核结合成He核时比结合能增大，释放能量，C项正确；U的平均结合能比Kr核中的小，D项错误。(2)由动量与动能的关系p和EkHEk，知pHp，且p2pH。由知，HppH21。(3)动量守恒m1v1m2v2m2v2m1v1解得代入数据得答案(1)BC(2)小于21(3)321动量守恒定律(1)条件：系统不受外力或系统所受外力的矢量和为零。(2)表达式：m1v1m2v2m1v1m2v2。2玻尔理论的基本内容能级假设：氢原子En，n为量子数跃迁假设：hE末E初轨道量子化假设：氢原子rnn2r1，n为量子数3解决氢原子能级跃迁问题的技巧(1)原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差。(2)原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值。(3)一群原子和一个原子不同，它们的核外电子向基态跃迁时发射光子的种类NC。4爱因斯坦光电效应方程及图象表示(1)EkhW0(2)用图象表示光电效应方程极限频率：图线与轴交点的横坐标0逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0E普朗克常量：图线的斜率kh5光的波粒二象性(1)光既有波动性，又有粒子性，无法只用其中的一种性质去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性。(2)光的干涉、衍射、偏振现象说明了光的波动性。黑体辐射、光电效应、康普顿效应说明了光的粒子性，光的波长越长，频率越小，波动性越显著；光的波长越短，频率越大，粒子性越显著。少量光子产生的效果往往显示出粒子性(一份一份的)，大量光子产生的效果往往显示出波动性。6天然放射现象及核反应方程7黑体辐射规律：辐射强度与温度有关，与波长有关。(1)随温度升高，辐射强度的峰值向波长较短的方向移动，故室温时电磁波的波长较长；高温时电磁波的波长较短。(2)温度一定时，辐射强度随波长增大而先增大后减小。(3)对应同一波长，温度越高辐射强度越大。8核能的计算(1)Emc2，其中m为核反应方程中的质量亏损。(2)Em931.5 MeV，其中质量亏损m以原子质量单位u为单位。1(2017江苏泰州中学模拟)(1)下列说法正确的是()A普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一B玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了各种原子光谱的实验规律C一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的光强太小D德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的猜想，而电子的衍射实验证实了他的猜想(2)在实验室内较精准地测量到的双衰变事例是在1987年公布的，在进行了7 960小时的实验中，以68%的置信度认出Se发生的36个双衰变事例，已知静止的Se发生双衰变时，将释放出两个电子和两个中微子(中微子的质量数和电荷数都为零)，同时转变成一个新核X，则X核的中子数为_；若衰变过程释放的核能是E，真空中的光速为c，则衰变过程的质量亏损是_。(3)质量为m的小球A在光滑水平面上以速度v0与质量为2m的静止小球B发生正碰后以v0的速率反弹，试通过计算判断发生的是不是弹性碰撞。解析(1)普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，A项正确；玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律，B项错误；一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为这束光的频率太小，故C项错误；德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的猜想，而电子的衍射实验证实了他的猜想，D项正确。(2)静止的Se发生双衰变时，将释放出两个电子和两个中微子(中微子的质量数和电荷数都为零)，同时转变成一个新核X，根据电荷数守恒、质量数守恒，知X核的电荷数为36，质量数为82，质量数等于电荷数与中子数之和，则中子数为46，根据爱因斯坦质能方程得Emc2，解得质量亏损m。(3)以两球组成的系统为研究对象，取碰撞前A球的速度方向为正方向。由动量守恒定律得mv0m2mvB，则vBv0碰后总动能Em2mmv，故为弹性碰撞。答案(1)AD(2)46(3)弹性碰撞2(2015江苏高考)(1)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(2)核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，U是核电站常用的核燃料。U受一个中子轰击后裂变成Ba和Kr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。(3)取质子的质量mp1.672 61027 kg，中子的质量mn1.674 91027 kg，粒子的质量m6.646 71027 kg，光速c3.0108 m/s。请计算粒子的结合能。(计算结果保留两位有效数字)解析(1)光电效应说明光的粒子性，所以A项正确；热中子束在晶体上产生衍射图样，即运动的实物粒子具有波的特性，即说明中子具有波动性，所以B项正确；黑体辐射的实验规律说明电磁辐射具有量子化，即黑体辐射是不连续的、一份一份的，所以黑体辐射用光的粒子性解释，即C项错误；根据德布罗意波长公式，p22mEk，又质子的质量大于电子的质量，所以动能相等的质子和电子，质子的德布罗意波较短，所以D项错误。(2)由质量数和电荷数守恒可知UnBaKr3n，可见产生了3个中子，链式反应的一个条件是铀燃料的体积必须大于或等于临界体积。(3)根据爱因斯坦质能方程Emc2，可求：E(2mp2mnm)c24.31012 J。答案(1)AB(2)3大于(3)4.31012 J3(2017江苏仪征中学高三期初考)(1)钍Th具有放射性，它能放出一个新的粒子而变为镤Pa，同时伴随有射线产生，其方程为ThPax，钍的半衰期为24天。则下列说法中正确的是()Ax为质子Bx是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的C射线是镤原子核外电子跃迁放出的D1 g钍Th经过120天后还剩0.2 g钍(2)某金属的截止极限频率恰好等于氢原子量子数n4能级跃迁到n2能级所发出光的频率。氢原子辐射光子后能量_(选填“增大”、“不变”或“减小”)。现用氢原子由n2能级跃迁到n1能级所发出的光照射该金属，则逸出光电子的最大初动能是_(已知氢原子n1、2、4能级的能量值分别为E1、E2、E4)。(3)如图2所示，A和B两小车静止在光滑的水平面上，质量分别为m1、m2，A车上有一质量为m0的人，以速度v0向右跳上B车，并与B车相对静止。求：图2人跳离A车后，A车的速度大小和方向；人跳上B车后，A、B两车的速度大小之比。解析(1)根据电荷数和质量数守恒知钍核衰变过程中放出了一个电子，即x为电子，故A项错误；衰变的实质：衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子同时产生的，故B项正确； 射线是镤原子核放出的，故C错误；钍的半衰期为24天，1 g钍Th经过120天后，发生5个半衰期，1 g钍经过120天后还剩0.031 25 g，故D项错误。(2)氢原子辐射光子后，能量减小，某金属的截止极限频率恰好等于氢原子量子数n4能级跃迁到n2能级所发出光的频率，可知该金属的逸出功W0E4E2，由n2能级跃迁到n1能级所发出的光子能量EE2E1，根据光电效应方程得，光电子的最大初动能。EkmEW0E2E1E4E22E2E1E4。(3)设人跳离A车后，A车的速度为vA，研究A车和人组成的系统，以向右为正方向，由动量守恒定律有m1vAm0v00，解得vAv0，负号表示A车的速度方向向左研究人和B车，由动量守恒定律有m0v0(m0m2)vB，解得。答案(1)B(2)减小2E2E1E4(3)v0方向向左4(2017江苏省徐州、宿迁、连云港、淮安四市联考)(1)下列说法正确的有()A结合能越大的原子核越稳定B光电效应揭示了光具有粒子性C动量相同的质子和电子，它们的德布罗意波的波长相等 D黑体辐射电磁波的强度按波长的分布规律与黑体的温度无关(2)静止的Li核俘获一个中子发生核反应，放出粒子同时生成一个_核，该核反应过程放出能量为E，已知真空中光速为c，则该核反应质量亏损为_。(3)氢原子能级图如图3所示，氢原子从n2的激发态跃迁到基态。图3求氢原子辐射的光子能量；氢原子辐射的光子照射逸出功为3.34 eV的锌板时，求逸出光电子的最大初动能。解析(1)比结合能越大的原子核越稳定，选项A错误；光电效应揭示了光具有粒子性，选项B正确；根据可知，动量相同的质子和电子，它们的德布罗意波的波长相等，选项C正确；黑体辐射电磁波的强度按波长的分布规律与黑体的温度有关，选项D错误。(2)根据质量数守恒和电荷数守恒的原则，静止的Li核俘获一个中子发生核反应，放出粒子同时生成一个H核，该核反应过程放出能量为E，已知真空中光速为c，根据Emc2，则该核反应质量亏损为m。(3)hE2E110.2 eVEkmhW06.86 eV答案(1)BC(2)H(氚)(2)10.2 eV6.86 eV5(2017无锡一模)(1)下列说法中正确的是()A对黑体辐射的研究表明：随着温度的升高，辐射强度的最大值向波长较长的方向移动B放射性物质的温度升高，则半衰期减小C在光电效应实验中，用频率为的光照射光电管阴极，发生了光电效应，若改用频率大于的光照射，光电子的最大初动能变大D氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子(2)已知氢原子的基态能量为E1(E1E2E3B(E3E2)(E2E1)Cb光的波长最长Dc光的频率最高 (2)如图5所示，x为放射源，L为一纸板，纸板与计数器之间有强磁场B。当强磁场移开时，计数器的计数率不变，说明放射源中没有_(选填“”、“”或“”)粒子；将纸板L移开，计数器计数率大幅度上升，这表明放射源中有_(选填“”“”或“”)粒子。图5(3)铝的极限频率为1.11015 Hz，现用频率为1.51015 Hz的光照射铝的表面，有光电子逸出。已知普朗克常量为h6.61034 Js。求光电子的最大初动能。解析(1)结合能级图判断E1E2E3，A项错误；在能级图中越往上，能级差越小，所以(E3E2)(E2 E1)，B项错误；能级差越小，电子跃迁时原子释放的能量越小，对应的频率越小，波长越长，所以a光的波长最长，c光的频率最高，C项错误，D项正确。(2)将强磁场移开后，计数器所得计数率保持不变，说明穿过纸板的粒子中无带电粒子，故没有射线；将薄纸板L移开，计数率大幅上升，说明射线中有穿透力很弱的粒子，因此放射源有。(3)hWEkmEkmhh02.641019J。答案(1)D(2)(3)2.641019 J4(2017宿迁市高三摸底)(1)关于下列四幅图的说法正确的是()A甲图为放射源放出的三种射线在磁场中运动的轨迹，射线1为射线B乙图中，用紫外光灯照射与验电器相连的锌板，发现原来闭合的验电器指针张开，此时锌板和验电器均带正电C丙图为粒子散射实验示意图，卢瑟福根据此实验提出了原子的核式结构模型D丁图为核反应堆示意图，它是利用了铀核聚变反应所释放的能量(2)在水平放置的气垫导轨上，质量为0.4 kg、速度为0.5 m/s的滑块甲与质量为0.6 kg，速度为0.1 m/s的滑块乙迎面相撞，碰撞后滑块乙的速度大小变为0.2 m/s，此时滑块甲的速度大小为_m/s，方向与它原来速度方向_。(3)一静止的铀核U(原子质量为232.037 2 u)放出一个带电粒子(原子质量为4.002 6 u)后衰变成钍核Th(原子质量为228.028 7 u)。该过程的衰变方程为_；求该衰变过程中放出的核能(1 u相当于931 MeV，结果保留2位有效数字)。解析(1)由三种射线的特征和左手定则知甲图中的射线1为射线，选项A错误；紫外线照射锌板后，有光电子逸出，则锌板和验电器均带正电，选项B正确；卢瑟福根据粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，选项C正确；核反应堆利用的是铀核裂变反应释放的能量，选项D错误。(2)选滑块甲开始运动的方向为正方向，碰撞后滑块乙的方向反向，由动量守恒定律m甲v甲m乙v乙m甲v甲m乙v乙，解得v甲0.05 m/s。方向与它原来的方向相同。(3)UHeThm232.037 2 u4.002 6 u228.028 7 u0.005 9 uEmc20.005 9931 MeV5.5 MeV。答案(1)BC(2)0.05相同(3)UHeTh5.5 MeV14