选修3－5　动量　近代物理初步

选修35 动量近代物理初步 (1)从近三年高考试题考点分布能够看出，高考对本章内容的考查重点有动量、动量守恒定律、弹性碰撞与非弹性碰撞、原子的核式结构、玻尔理论、氢原子的能级和光谱、天然放射性现象及核能的计算等。(2)出题的形式多为选择题、填空题，对动量守恒定律及其应用的考查，以计算题形式出现的情况较多。2015高考考向前瞻(1)动量守恒定律及其应用、原子核式结构、玻尔理论、原子核的衰变、核反应方程的书写及质能方程的应用是本章高考考查的热点。(2)原子结构与原子核局部高考命题难度不大，大多直接考查理解和记忆，考查细节等，表达时代气息，用新名词包装试题；动量作为选考的地区，以实验和计算题出现的可能性较大，动量作为必考的地区，在高考中会出现一些综合计算题，但难度不会太大。第1节动量守恒定律及其应用 动量动量定理动量守恒定律记一记1动量(1)定义：物体的质量与速度的乘积。(2)公式：pmv。(3)单位：千克米/秒。符号：kgm/s。(4)意义：动量是描绘物体运动状态的物理量，是矢量，其方向与速度的方向相同。2动量变化(1)定义：物体的末动量p与初动量p的差。(2)定义式：ppp。(3)矢量性：动量变化是矢量，其方向与物体的速度变化的方向相同。3动量守恒定律(1)内容：假如系统不受外力，或者所受外力的合力为零，这个系统的总动量保持不变。(2)常用的四种表达形式：pp：即系统相互作用前的总动量p和相互作用后的总动量p大小相等，方向相同。ppp0：即系统总动量的增量为零。p1p2：即相互作用的系统内的两局部物体，其中一局部动量的增加量等于另一局部动量的减少量。m1v1m2v2m1v1m2v2，即相互作用前后系统内各物体的动量都在同一直线上时，作用前总动量与作用后总动量相等。(3)常见的几种守恒形式及成立条件：理想守恒：系统不受外力或所受外力的合力为零。近似守恒：系统所受外力虽不为零，但内力远大于外力。分动量守恒：系统所受外力虽不为零，但在某方向上合力为零，系统在该方向上动量守恒。试一试1把一支弹簧枪水平固定在小车上，小车放在光滑水平地面上，枪射出一颗子弹时，关于枪、弹、车，以下说法准确的是_。A枪和弹组成的系统动量守恒B枪和车组成的系统动量守恒C枪弹和枪筒之间的摩擦力很小，能够忽略不计，故二者组成的系统动量近似守恒D枪、弹、车三者组成的系统动量守恒解析：选D内力、外力取决于系统的划分。以枪和弹组成系统，车对枪的作用力是外力，系统动量不守恒。枪和车组成的系统受到系统外子弹弹力对枪的作用力，系统动量不守恒。枪弹和枪筒之间的摩擦力属于内力，但枪筒受到车的作用力，属于外力，故二者组成的系统动量不守恒。枪、弹、车组成的系统所受合外力为零，系统的动量守恒，故D准确。 碰撞、爆炸与反冲记一记1碰撞(1)碰撞现象：两个或两个以上的物体在相遇的极短时间内产生非常大的相互作用的过程。(2)碰撞特征：作用时间短。作用力变化快。内力远大于外力。满足动量守恒。(3)碰撞的分类及特点：弹性碰撞：动量守恒，机械能守恒。非弹性碰撞：动量守恒，机械能不守恒。完全非弹性碰撞：动量守恒，机械能损失最多。2爆炸现象爆炸过程中内力远大于外力，爆炸的各局部组成的系统总动量守恒。3反冲运动(1)物体的不同局部在内力作用下向相反方向运动的现象。(2)反冲运动中，相互作用力一般较大，通常能够用动量守恒定律来处理。试一试2(2013安徽省教学研究会联考)甲、乙两名滑冰运动员沿同一直线相向运动，速度大小分别为3 m/s和1 m/s，迎面碰撞后(正碰)甲、乙两人反向运动，速度大小均为2 m/s。则甲、乙两人质量之比为_。图11A23B25C35 D53解析：选C由动量守恒定律，m1v1m2v2m2v2m1v1，解得m1m235，选项C准确。考点一动量守恒定律的应用1动量守恒的“四性”(1)矢量性：表达式中初、末动量都是矢量，需要首先选择正方向，分清各物体初末动量的正、负。(2)瞬时性：动量是状态量，动量守恒指对应每一时刻的总动量都和初时刻的总动量相等。(3)同一性：速度的大小跟参考系的选择相关，应用动量守恒定律，各物体的速度必须是相对同一参考系的速度。一般选地面为参考系。(4)普适性：它不但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；不但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。2应用动量守恒定律解题的步骤例1(2013山东高考)如图12所示，光滑水平轨道上放置长木板A(上表面粗糙)和滑块C，滑块B置于A的左端，三者质量分别为mA2 kg、mB1 kg、mC2 kg。开始时C静止，A、B一起以v05 m/s的速度匀速向右运动，A与C发生碰撞(时间极短)后C向右运动，经过一段时间，A、B再次达到共同速度一起向右运动，且恰好不再与C碰撞。求A与C发生碰撞后瞬间A的速度大小。图12思路点拨(1)A与C发生碰撞的时间极短，滑块B的速度在此段时间内变化吗？提示：不变化。(2)木板A恰好不再与C发生碰撞，那么A、B、C最终的速度大小有什么关系？提示：A、B、C最终的速度相同。解析木板A与滑块C处于光滑水平面上，两者碰撞时间极短，碰撞过程中滑块B与木板A间的摩擦力能够忽略不计，木板A与滑块C组成的系统，在碰撞过程中动量守恒，则mAv0mAvAmCvC碰撞后，木板A与滑块B组成的系统，在两者达到同速之前系统所受合外力为零，系统动量守恒，mAvAmBv0(mAmB)vA和B达到共同速度后，恰好不再与滑块C碰撞，则最后三者速度相等，vCv联立以上各式，代入数值解得：vA2 m/s答案2 m/s(1)在同一物理过程中，系统的动量是否守恒与系统的选择密切相关，所以应用动量守恒解决问题时，一定要明确哪些物体组成的系统在哪个过程中动量是守恒的。(2)注意挖掘题目中的隐含条件，这是解题的关键，如本例中，恰好不再与C碰撞的含义是碰后A、B、C的速度相同。考点二碰撞问题分析1分析碰撞问题的三个依据(1)动量守恒，即p1p2p1p2。(2)动能不增加，即Ek1Ek2Ek1Ek2或。(3)速度要合理。碰前两物体同向，则v后v前；碰后，原来在前的物体速度一定增大，且v前v后。两物体相向运动，碰后两物体的运动方向不可能都不改变。2弹性碰撞的规律两球发生弹性碰撞时应满足动量守恒和机械能守恒。以质量为m1、速度为v1的小球与质量为m2的静止小球发生正面弹性碰撞为例，则有m1v1m1v1m2v2m1vm1v12m2v22由得v1v2结论：(1)当m1m2时，v10，v2v1，两球碰撞后交换了速度。(2)当m1m2时，v10，v20，碰撞后两球都向前运动。(3)当m1m2时，v10，碰撞后质量小的球被反弹回来。例2(2013新课标全国卷)如图13，光滑水平直轨道上有三个质量均为m的物块A、B、C。 B的左侧固定一轻弹簧(弹簧左侧的挡板质量不计)。设A以速度v0朝B运动，压缩弹簧；当A、B速度相等时，B与C恰好相碰并粘接在一起，然后继续运动。假设B和C碰撞过程时间极短。求从A开始压缩弹簧直至与弹簧分离的过程中：图13(1)整个系统损失的机械能；(2)弹簧被压缩到最短时的弹性势能。审题指导第一步：抓关键点关键点获取信息光滑水平直轨道A与B相互作用过程、B与C相互碰撞瞬间系统动量均守恒B与C恰好相碰并粘接在一起B与C相碰后速度相同，且以后速度均相同B和C碰撞过程时间极短B与C相碰撞瞬间，A的速度不变第二步：找突破口整个系统损失的机械能发生在B与C相碰撞的过程中，弹簧被压缩到最短时的弹性势能对应B与C碰撞结束后与A相互作用，三者达到相同速度的状态。解析(1)从A压缩弹簧到A与B具有相同速度v1时，对A、B与弹簧组成的系统，动量守恒，有mv02mv1此时B与C发生完全非弹性碰撞，设碰撞后的瞬时速度为v2，损失的机械能为E，对B、C组成的系统，由动量守恒和能量守恒得mv12mv2mvE(2m)v联立式，得Emv(2)由式可知，v2mb BmambCmamb D无法判断解析：选B由动量守恒定律得mavamavambvb，因为vamb，则b球的动能将会大于a球最初的动能，违背能量守恒定律，则必然满足mamb，应选项B准确。9如图111所示，光滑水平面上有大小相同的A、B两球在同一直线上运动。两球质量关系为mB2mA，规定向右为正方向，A、B两球的动量均为6 kgm/s，运动中两球发生碰撞，碰撞后A球的动量增量为4 kgm/s，则_。图111A左方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为25B左方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为110C右方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为25D右方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为110解析：选A两球碰前均向右运动，前球为被碰小球，动量一定增加，后球动量减小，故左方为A球，由动量守恒定律可知，碰后mAvA(64)kgm/s2 kgm/s，mBvB10 kgm/s，又mB2mA，故vAvB25，A准确。10在静水中一条长l的小船，质量为M，船上有一个质量为m的人。当他从船头走到船尾时，若不计水对船的阻力，则船移动的位移大小为_。A.l B.lC.l D.l解析：选B设船移动的位移大小为x1，人相对地面的位移大小为x2，因为人和船组成的系统动量始终守恒，故有mx2Mx1，又x1x2l，解得x1，B准确。11(2014北京海淀期中)如图112所示，轻弹簧的一端固定在竖直墙上，质量为m的光滑弧形槽静止放在光滑水平面上，弧形槽底端与水平面相切，一个质量也为m的小物块从槽高h处开始自由下滑，以下说法准确的是_。图112A在下滑过程中，物块的机械能守恒B在下滑过程中，物块和槽的动量守恒C物块被弹簧反弹后，做匀速直线运动D物块被弹簧反弹后，能回到槽高h处解析：选C在下滑过程中，物块和光滑弧形槽组成的系统机械能守恒，物块的机械能减小，选项A错误；在下滑过程中，物块和光滑弧形槽组成的系统水平方向不受力，水平方向动量守恒；而竖直方向系统所受重力大于支持力，合外力不为零，系统动量不守恒，选项B错误；物块被弹簧反弹后，做匀速直线运动，不能回到槽高h处，选项C准确D错误。12(2014北京四中摸底)质量为m的炮弹沿水平方向飞行，其动能为Ek，突然在空中爆炸成质量相同的两块，其中一块向后飞去，动能为，另一块向前飞去，则向前的这块的动能为_。A. B.EkC.Ek D.Ek解析：选B设另一块动能为Ek1，则另一块动量p，炮弹在空中爆炸，动量守恒，解得Ek1Ek，选项B准确。二、非选择题13(2013海南高考)如图113，光滑水平地面上有三个物块A、B和C，它们具有相同的质量，且位于同一直线上。开始时，三个物块均静止。先让A以一定速度与B碰撞，碰后它们粘在一起，然后又一起与C碰撞并粘在一起。求前后两次碰撞中损失的动能之比。图113解析：设三个物块A、B和C的质量均为m，A与B碰撞前A的速度为v，碰撞后的速度为v1，A、B与C碰撞后的共同速度为v2。由动量守恒定律得mv2mv1mv3mv2设第一次碰撞中的动能损失为E1，第二次碰撞中的动能损失为E2，由能量守恒定律得mv2(2m)vE1(2m)v(3m)vE2联立以上四式解得E1E231答案：3114(2013新课标全国卷)在粗糙的水平桌面上有两个静止的木块A和B，两者相距为d。现给A一初速度，使A与B发生弹性正碰，碰撞时间极短。当两木块都停止运动后，相距仍然为d。已知两木块与桌面之间的动摩擦因数均为，B的质量为A的2倍，重力加速度大小为g。求A的初速度的大小。解析：设在发生碰撞前的瞬间，木块A的速度大小为v；在碰撞后的瞬间，A和B的速度分别为v1和v2。在碰撞过程中，由能量和动量守恒定律，得mv2mv(2m)vmvmv1(2m)v2式中，以碰撞前木块A的速度方向为正。由式得v1设碰撞后A和B运动的距离分别为d1和d2，由动能定理得mgd1mv(2m)gd2(2m)v按题意有dd1d2设A的初速度大小为v0，由动能定理得mgdmvmv2联立至式，得v0答案： 第2节波粒二象性 光电效应及其规律记一记1光电效应现象在光的照射下，金属中的电子从表面逸出的现象，发射出来的电子叫光电子。2光电效应的产生条件入射光的频率大于金属的极限频率。3用光电管研究光电效应(1)电路如图21所示。图21(2)光电流与饱和光电流：入射光强度：指单位时间内入射到金属表面单位面积上的能量。能够理解为频率一定时，光强越大，光子数越多。光电流：指光电子在电路中形成的电流。光电流有最大值，未达到最大值以前，其大小和光强、电压都相关，达到最大值以后，光电流和光强成正比。饱和光电流：指在一定频率与强度的光照射下的最大光电流，饱和光电流不随电路中电压的增大而增大。4光电效应规律(1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能产生光电效应。(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大。(3)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过109 s。(4)当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成正比。试一试1关于光电效应的规律，以下说法中准确的是_。A只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能产生B光电子的最大初动能跟入射光强度成正比C发生光电效应的反应时间一般都大于107 sD发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数目与入射光强度成正比解析：选D由hh知，当入射光波长小于极限波长时，发生光电效应，故A错。由EkhW知，最大初动能由入射光频率决定，与光强度无关，故B错。发生光电效应的时间一般不超过109 s，故C错。 爱因斯坦光电效应方程记一记1光子说在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量h。2光电效应方程(1)表达式：hEkW0或EkhW0(2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是h，这些能量的一局部用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能Ekmv2。物理学史链接背背就能捞分(1)1900年，德国物理学家普朗克为解释物体热辐射规律提出了量子假说，获得1918年诺贝尔物理学奖。(2)1905年爱因斯坦提出了光子说，并成功地解释了光电效应规律，所以获得1921年诺贝尔物理学奖。 试一试2某金属的逸出功为2.3 eV，这意味着_。A这种金属内部的电子克服原子核引力做2.3 eV的功即可脱离表面B这种金属表层的电子克服原子核引力做2.3 eV的功即可脱离表面C要使这种金属有电子逸出，入射光子的能量必须大于2.3 eVD这种金属受到光照时若有电子逸出，则电子离开金属表面时的动能至少等于2.3 eV解析：选BC逸出功是指原子的外层电子脱离原子核克服引力所做的功，B对；由发生光电效应的条件知C对。 光的波粒二象性记一记(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性。(2)光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性。(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性。物理学史链接背背就能捞分(1)1922年，美国物理学家康普顿在研究石墨中的电子对X射线的散射时康普顿效应，证实了光的粒子性，获得1927年诺贝尔物理学奖。(2)1924年，法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子在一定条件下会表现出波动性。试一试3以下实验中，能证实光具有粒子性的是_。A光电效应实验B光的双缝干涉实验C光的圆孔衍射实验 D泊松亮斑实验解析：选A光电效应现象说明光具有粒子性，A准确；光的干涉和衍射现象均说明光具有波动性，B、C、D均错误。考点一对光电效应规律的理解1光电效应的研究思路(1)两条线索：(2)两条对应关系：光强大光子数目多发射光电子多光电流大；光子频率高光子能量大光电子的最大初动能大。2对光电效应规律的解释对应规律对规律的产生的解释光电子的最大初动能随着入射光频率的增大而增大，与入射光强度无关电子吸收光子能量后，一局部克服防碍作用做功，剩余局部转化为光电子的初动能，只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能，对于确定的金属，W0是一定的，故光电子的最大初动能只随入射光的频率增大而增大光电效应具有瞬时性光照射金属时，电子吸收一个光子的能量后，动能立即增大，不需要能量积累的过程光较强时饱和电流大光较强时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和电流较大例1(2014徐州模拟)入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，则_。A从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B逸出的光电子的最大初动能将减小C单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少D有可能不发生光电效应思路点拨(1)电子吸收光子的能量，需要一定的时间积累吗？提示：不需要积累吸收能量的时间。(2)光电子的最大初动能与入射光的强度相关吗？提示：无关。(3)产生光电效应的条件是什么？提示：入射光的频率大于极限频率。解析选C光照射到金属表面上到光电子逸出并不需要一定时间的积累，它们几乎是同时发生的，A错误；光电子的最大初动能与入射光的强度无关，而与入射光的频率相关，故B错误；只要入射光频率不变，光电效应一定能发生，D错误；入射光的强度减弱，单位时间入射到金属表面的光子数目减少，所以逸出的光电子数目也减少，C准确。光电效应实质及发生条件(1)光电效应的实质是金属中的电子获得能量后逸出金属表面，从而使金属带上正电。(2)能否发生光电效应，不取决于光的强度，而是取决于光的频率。只要照射光的频率大于该金属的极限频率，无论照射光强弱，均能发生光电效应。考点二光电效应方程的应用1Ek 曲线如图22甲所示的是光电子最大初动能Ek随入射光频率的变化曲线。由EkhW0可知，横轴上的截距是金属的截止频率或极限频率，纵轴上的截距是金属的逸出功的负值，斜率为普朗克常量。图222I U曲线如图乙所示的是光电流强度I随光电管两极板间电压U的变化曲线，图中Im为饱和光电流，Uc为遏止电压。3利用光电效应分析问题，应把握的三个关系(1)爱因斯坦光电效应方程EkhW0。(2)光电子的最大初动能Ek能够利用光电管用实验的方法测得，即EkeUc，其中Uc是遏止电压。(3)光电效应方程中的W0为逸出功，它与极限频率c的关系是W0hc。例2(2013北京高考)以往我们理解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理解，用强激光照射金属，因为其光子密度极大，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如图23。用频率为的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应。换用同样频率的强激光照射阴极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KA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可能是以下的(其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电荷量) _。图23AUBUCU2hW DU思路点拨(1)一般光照射金属与强激光照射金属时所遵循的规律有何不同？光电效应方程还适用吗？提示：强激光照射时单位时间内光子到达金属表面数目多；光电效应方程同样适用。(2)反向遏止电压U与光电子的哪个物理量相对应？请写出具体的关系式。提示：最大初动能，EkeU解析选B由题意可知一个电子吸收多个光子仍然遵守光电效应方程，设电子吸收了n个光子，则逸出的光电子的最大初动能为EknhW(n2,3,4)，逸出的光电子在遏止电压下运动时应有EkeU，由以上两式联立得U，若取n2，则B准确。(1)只有在强激光照射下才可出现入射光频率低于金属的极限频率也发生光电效应。(2)遏止电压大小与光电子的最大初动能相对应，有UeEkm。考点三对光的波粒二象性的理解例3用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到能够认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存有，如图24所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片。这些照片说明_。图24A光只有粒子性没有波动性B光只有波动性没有粒子性C少量光子的运动显示波动性，大量光子的运动显示粒子性D少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性解析选D少量光子落在胶片上，落点位置不确定，说明少量光子的运动显示粒子性，大量光子落在胶片上，出现了干涉条纹，表现出波动性规律，说明大量光子的运动显示波动性，但不能说光只具有粒子性或只具有波动性，故只有D准确。(1)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)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)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)由光子的能量h，光子的动量p表达式也能够看出，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和波长。由以上两式和波速公式c还能够得出：pc。一、选择题1以下描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中(如图25)，符合黑体辐射实验规律的是_。图25解析：选A黑体辐射的强度随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都增加，另一方面辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动，所以A准确。2(2013汕头模拟)如图26所示，用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是_。图26A有光子从锌板逸出B有电子从锌板逸出C验电器指针张开一个角度D锌板带负电解析：选BC用紫外线照射锌板是能够发生光电效应的，锌板上的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出，称之为光电子，故A错误、B准确；锌板与验电器相连，带有相同电性的电荷，锌板失去电子应该带正电，且失去电子越多，带正电的电荷量越多，验电器指针张角越大，故C准确、D错误。3(2012上海高考)根据爱因斯坦的“光子说”可知_。A“光子说”本质就是牛顿的“微粒说”B光的波长越大，光子的能量越小C一束单色光的能量能够连续变化D只有光子数很多时，光才具有粒子性解析：选B光子并非实物粒子，其能量是一份一份的，不连续变化，每个光子的能量hh，光的波长越大，光子能量越小，所以选项A、C错误，B准确。光子数很少时，光表现出粒子性越明显，选项D错误。4.如图27所示，一验电器与锌板相连，现用一弧光灯照射锌板，关灯后指针仍保持一定偏角，以下判断中准确的是_。图27A用一带负电(带电量较少)的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将增大B用一带负电(带电量较少)的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将减小C使验电器指针回到零后，改用强度更大的弧光灯照射锌板，验电器指针偏角将比原来大D使验电器指针回到零后，改用强度更大的红外线灯照射锌板，验电器指针一定偏转解析：选BC根据光电效应的原理可知锌板带正电，用带负电的小球与锌板接触会中和一局部锌板上的电荷，使锌板上的电荷量减少，同时验电器上的电荷量也减少，所以验电器指针偏角将减小，B准确、A错误；使验电器的指针回到零后，改用强度更大的弧光灯照射锌板，会有更多的电子从锌板逸出，锌板带的电荷量更多，验电器指针偏角将比原来大，C准确；用红外线照射锌板，不发生光电效应，验电器指针不偏转，D错误。5(2014连云港摸底)某金属在光的照射下产生光电效应，其遏止电压Uc与入射光频率的关系图像如图28所示。则由图像可知_。图28A该金属的逸出功等于h0B遏止电压是确定的，与照射光的频率无关C若已知电子电量e，就能够求出普朗克常量hD入射光的频率为20时，产生的光电子的最大初动能为h0解析：选ACD由光电效应方程，EkhW，eUcEk，联立解得Uc。由此可知，该金属的逸出功Wh0，若已知电子电量e，根据图像斜率等于，就能够求出普朗克常量h，选项A、C准确；遏止电压随照射光的频率增大而增大，选项B错误；入射光的频率为20时，根据光电效应方程可知，产生的光电子的最大初动能为h0，选项D准确。6(2013常州模拟)用强度相同的红光和蓝光分别照射同一种金属，均能使该金属发生光电效应。以下判断准确的是_。A用红光照射时，该金属的逸出功小，用蓝光照射时，该金属的逸出功大B用红光照射时，该金属的截止频率低，用蓝光照射时，该金属的截止频率高C用红光照射时，逸出光电子所需时间长，用蓝光照射时，逸出光电子所需时间短D用红光照射时，逸出的光电子最大初动能小，用蓝光照射时，逸出的光电子最大初动能大解析：选D由hWEkm，红Ekm红，D准确；金属的逸出功和截止频率与入射光频率无关，A、B均错误；只要能发生光电效应，逸出光电子所需时间与光的频率无关，C错误。7用波长为和2的光照射同一种金属，分别产生的速度最快的光电子速度之比为21，普朗克常量和真空中光速分别用h和c表示，那么以下说法准确的有_。A该种金属的逸出功为hc/3B该种金属的逸出功为hc/C波长超过2的光都不能使该金属发生光电效应D波长超过4的光都不能使该金属发生光电效应解析：选AD由hWEk知hWmv，hWmv，又v12v2，所以W。光的波长小于或等于3时方能发生光电效应，故A、D项准确。8如图29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4.27，与纵轴交点坐标0.5)。由图可知_。图29A该金属的截止频率为 4.271014HzB该金属的截止频率为5.51014HzC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 解析：选AC图线在横轴上的截距为截止频率，A准确、B错误；由光电效应方程EkhW0，可知图线的斜率为普朗克常量，C准确；金属的逸出功为：W0h0 eV1.77 eV，D错误。图2109如图210所示是光电管的原理图，已知当有波长为0的光照射到阴极K上时，电路中有光电流，则_。A若换用波长为1(10)的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流B若换用波长为2(2乙丙，则_。A用入射光甲照射金属b，可能发生光电效应B用入射光丙照射金属b，一定发生光电效应C用入射光甲和乙同时照射金属c，可能发生光电效应D用入射光乙和丙同时照射金属a，一定发生光电效应解析：选BD由，甲乙丙可知，甲乙丙。用入射光甲、乙、丙照射金属a、b、c均恰好发生光电效应，说明a金属极限频率最小，c金属的极限频率最大，结合光电效应发生条件可知，A、C错误，B、D准确。11现有a、b、c三束单色光，其波长关系为abc123。当用a光束照射某种金属板时能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为Ek，若改用b光束照射该金属板，飞出的光电子最大动能为Ek，当改用c光束照射该金属板时_。A能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为EkB能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为EkC能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为EkD因为c光束光子能量较小，该金属板不会发生光电效应解析：选B对a、b、c三束光由光电效应方程有：WEk，WEk，由以上两式可得Ek，WEk。当改用c光束照射该金属板时WEkEkEk，故B准确。12(2014扬州检测)某光波射到一逸出功为W的光电材料表面，所产生的光电子在垂直于磁感应强度为B的匀强磁场中做圆周运动的最大半径为r，设电子的质量为m，带电量为e，普朗克常量为h，则该光波的频率为_。A.B.CW/h DW/h解析：选C由evBmv2/r可得所产生的光电子的最大初动能Ekmv2。由爱因斯坦光电效应方程，EkhW，解得W/h，选项C准确。二、非选择题13(2014淮安模拟)从1907年起，美国物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量。他通过如图211所示的实验装置测量某金属的遏止电压Uc与入射光频率，作出Uc的图像，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射测出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的准确性。图中频率1、2，遏止电压Uc1、Uc2及电子的电荷量e均为已知，求：图211(1)普朗克常量h；(2)该金属的截止频率0。解析：根据爱因斯坦光电效应方程EkhW0及动能定理eUcEk得Uc0结合图像知k普朗克常量h，0答案：(1)(2)14德布罗意认为，任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应，波长是，式中p是运动物体的动量，h是普朗克常量。已知某种紫光的波长是440 nm，若将电子加速，使它的德布罗意波长是这种紫光波长的104倍。求：(1)电子的动量大小。(2)试推导加速电压跟德布罗意波长的关系，并计算加速电压的大小。电子质量m9.11031 kg，电子电荷量e1.61019 C，普朗克常量h6.61034 Js，加速电压的计算结果取一位有效数字。解析：(1)由得p kgm/s1.51023 kgm/s；(2)eUEk，又联立解得U，代入数据解得U8102 V。答案：(1)1.51023 kgm/s(2)U8102 V第3节原子结构和原子核 原子结构记一记1原子的核式结构(1)19091911年，英国物理学家卢瑟福实行了粒子散射实验，提出了核式结构模型。(2)粒子散射实验：实验装置：如图31所示。图31实验结果：粒子穿过金箔后，绝绝大局部沿原方向前进，少数发生较大角度偏转，极少数偏转角度大于90，甚至被弹回。(3)核式结构模型：原子中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。2氢原子光谱氢原子光谱线是最早发现、研究的光谱线，这些光谱线可用一个统一的公式表示：R()n3,4,53玻尔的原子模型(1)玻尔理论：轨道假设：原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做圆周运动，电子绕核运动的可能轨道是不连续的。定态假设：电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，因而具有不同的能量，即原子的能量是不连续的。这些具有确定能量的稳定状态称为定态，在各个定态中，原子是稳定的，不向外辐射能量。跃迁假设：原子从一个能量状态向另一个能量状态跃迁时要放出或吸收一定频率的光子，光子的能量等于两个状态的能量差，即hEmEn。(2)几个概念：能级：在玻尔理论中，原子各个状态的能量值。基态：原子能量最低的状态。激发态：在原子能量状态中除基态之外的其他较高的状态。量子数：原子的状态是不连续的，用于表示原子状态的正整数。(3)氢原子的能级和轨道半径：氢原子的半径公式：rnn2r1(n1,2,3)，其中r1为基态半径，r10.531010 m。氢原子的能级公式：EnE1(n1,2,3)，其中E1为基态能量，E113.6 eV。物理学史链接背背就能捞分(1)英国物理学家汤姆孙利用阴极射线管发现电子，并指出阴极射线是高速电子流，所以获得1906年诺贝尔物理学奖。(2)汤姆孙提出原子的“枣糕模型”，英籍物理学家卢瑟福和助手们实行了粒子散射实验，推翻了“枣糕模型”，提出了原子的核式结构模型。(3)丹麦物理学家玻尔提出了原子能量、电子轨道不连续的观点，成功地解释了氢原子光谱，并得出氢原子能级表达式，获得1922年诺贝尔物理学奖。试一试1(2013福建高考)在卢瑟福粒子散射实验中，金箔中的原子核能够看作静止不动，以下各图画出的是其中两个粒子经历金箔散射过程的径迹，其中准确的是_。图32解析：选C粒子与原子核相互排挤，A、D错；运动轨迹与原子核越近，力越大，运动方向变化越明显，B错，C对。 原子核记一记1四个概念(1)放射性：物质放射出射线的性质。(2)放射性元素：具有放射性的元素。(3)同位素：具有相同质子数和不同中子数的原子核。(4)放射性同位素：具有放射性的同位素。2原子核的组成(1)原子核：由质子和中子组成，质子和中子统称为核子。(2)核电荷数(Z)：等于核内质子数，也等于核外电子数，还等于元素周期表中的原子序数。(3)核质量数(A)：等于核内的核子数，即质子数与中子数之和。3原子核的衰变(1)三种射线的比较：种类射线射线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2ee0质量4mp(mp1.671027 kg)静止质量为零符号Hee速度0.1c0.99cc在电磁场中偏转与射线反向偏转不偏转贯穿本领最弱，用纸能挡住较强，穿透几毫米的铝板最强，穿透几厘米的铅板对空气的电离作用很强较弱很弱(2)半衰期：定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。衰变规律：NN0()t/、mm0()t/影响因素：由原子核内部因素决定，跟原子所处的物理化学状态无关。4核力与核能(1)核力：含义：原子核里的核子间存有互相作用的核力，核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核。特点：a核力是强相互作用的一种表现。b核力是短程力，作用范围在1.51015m之内。c每个核子只跟邻近的核子发生核力作用。(2)核能