高三大一轮复习教师用书全书可编辑WORD文档基础案第13章.docx
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高三大一轮复习教师用书全书可编辑WORD文档基础案第13章
第1节 动量定理 动量守恒定律
[精题对点诊断]
1.[冲量、动量的理解]从同一高度以相同的速率抛出质量相同的三个小球,a球竖直上抛,b球竖直下抛,c球水平抛出,不计空气阻力,则( )
A.三球落地时的动量相同
B.三球落地时的动量大小相同
C.从抛出到落地过程中,三球受到的冲量相同
D.从抛出到落地过程中,三球受到的冲量大小相同
【解析】 根据机械能守恒定律可知,三球落地时,速度大小相等,但c球速度方向与a、b球的速度方向不同.从抛出到落地过程中,三球均仅受重力作用,但三球在空中运动的时间不同.故本题选B.
【答案】 B
2.[用动量定理解释现象]篮球运动员通常要伸出两臂迎接传来的篮球.接球时,两臂随球迅速收缩至胸前.这样做可以( )
A.减小球对手的冲量
B.减小球对人的冲击力
C.减小球的动量变化量
D.减小球的动能变化量
【解析】 根据动量定理得F合Δt=Δp,接球时,两臂随球迅速收缩至胸前,因动量的改变量不变,则增长了时间,所以球对人的冲击力减小,故选项B是正确的.
【答案】 B
3.[动量守恒的判断]
(多选)木块a和b用一根轻弹簧连接起来,放在光滑水平面上,a紧靠在墙壁上,在b上施加向左的水平力使弹簧压缩,如图13-1-1所示,当撤去外力后,下列说法中正确的是( )
图13-1-1
A.a尚未离开墙壁前,a和b组成的系统动量守恒
B.a尚未离开墙壁前,a和b组成的系统动量不守恒
C.a离开墙壁后,a和b组成的系统动量守恒
D.a离开墙壁后,a和b组成的系统动量不守恒
【解析】 动量守恒定律的适用条件是不受外力或所受合外力为零.a尚未离开墙壁前,a和b组成的系统受到墙壁对它们的作用力,不满足动量守恒条件;a离开墙壁后,系统所受合外力为零,动量守恒.
【答案】 BC
[基础知识回顾]
一、冲量和动量定理
1.冲量
(1)定义:
力F与力的作用时间t的乘积.
(2)定义式:
I=Ft.
(3)单位:
N·s
(4)方向:
恒力作用时,与力的方向相同.
(5)物理意义:
是一个过程量,表示力在时间上积累的作用效果.
2.动量定理
(1)内容:
物体所受合力的冲量等于物体的动量变化.
(2)表达式:
二、动量和动量守恒定律
1.动量
(1)定义:
运动物体的质量和速度的乘积叫做物体的动量,通常用p来表示.
(2)表达式:
p=mv.
(3)单位:
kg·m/s.
(4)标矢性:
动量是矢量,其方向和速度方向相同.
2.动量守恒定律
(1)内容:
如果一个系统不受外力,或者所受外力的矢量和为0,这个系统的总动量保持不变,这就是动量守恒定律.
(2)表达式
m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′,即相互作用的两个物体组成的系统,作用前的动量和等于作用后的动量和.
3.动量守恒定律的适用条件
(1)理想守恒:
系统不受外力或所受外力的合力为零.
(2)近似守恒:
系统内各物体间相互作用的内力远大于它所受到的外力.
动量是否守恒
机械能是否守恒
弹性碰撞
守恒
守恒
非完全弹性碰撞
守恒
有损失
完全非弹性碰撞
守恒
损失最大
三、碰撞、反冲和爆炸问题
1.弹性碰撞和非弹性碰撞
2.反冲现象
在某些情况下,原来系统内物体具有相同的速度,发生相互作用后各部分的末速度不再相同而分开.这类问题相互作用的过程中系统的动能增大,且常伴有其他形式能向动能的转化.
3.爆炸问题
爆炸与碰撞类似,物体间的相互作用力很大,且远大于系统所受的外力,所以系统动量守恒,爆炸过程中位移很小,可忽略不计,作用后从相互作用前的位置以新的动量开始运动.
[基本能力提升]
一、判断题
(1)质量大的物体动量一定大.(×)
(2)两物体动能相等,动量一定相等.(×)
(3)运用动量守恒定律解题时,所列方程中的速度必须是相对同一参考系的速度.(√)
(4)系统的动量守恒时,机械能也一定守恒.(×)
(5)质量相等的两个物体发生碰撞时,一定交换速度.(×)
(6)碰撞过程中若系统所受合外力不等于零,也可以应用动量守恒定律对系统进行分析.(√)
二、选择题
如图13-1-2所示两辆质量相同的小车静止于光滑的水平面上,有一人静止在小车A上.当这个人从A车上跳到B车上,接着又从B车跳回并与A车保持相对静止时,A车的速率( )
图13-1-2
A.等于零 B.小于B车速率
C.大于B车速率D.等于B车速率
【解析】 由系统动量守恒得(MA+m)vA=MBvB,由于MA+m>MB,故vA 【答案】 B 第2节 光电效应 氢原子光谱 [精题对点诊断] 1.[认识光电效应现象](多选)光电效应实验的装置如图13-2-1所示,则下面说法中正确的是( ) 图13-2-1 A.用紫外光照射锌板,验电器指针会发生偏转 B.用红色光照射锌板,验电器指针会发生偏转 C.锌板带的是负电荷 D.使验电器指针发生偏转的是正电荷 【解析】 紫外线的频率大于锌板的极限频率,而红色光的频率小于锌板的极限频率.当锌板发生光电效应时,锌板向空气中发射电子,所以锌板带正电,验电器指针也带正电. 【答案】 AD 2.[光电效应现象的规律]光照射到金属表面上能够发生光电效应,下列关于光电效应的叙述中.正确的是( ) A.金属电子逸出功与入射光的频率成正比 B.单位时间内逸出的光电子数与入射光强度无关 C.逸出的光电子的初动能与光强度有关 D.单位时间内逸出的光电子数与光强度有关 【解析】 由爱因斯坦的光电效应理论及光电方程,产生不产生光电子、最大初动能由光的频率决定,产生的光电子数由光强决定,金属电子逸出功只与金属本身有关,与入射光无关,很容易得出正确结论,所以D选项正确. 【答案】 D 3.[氢原子能级的跃迁](多选))如图13-2-2所示,是类氢结构的氦离子能级图.已知基态的氦离子能量为E1=-54.4eV.在具有下列能量的光子中,能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是( ) 图13-2-2 A.40.8eV B.41.0eV C.43.2eVD.54.4eV 【解析】 若是在两个能级间跃迁,光子的能量必须等于某一激发态与基态的能级差,若是电离则必须大于等于电离能.故选A、D. 【答案】 AD [基础知识回顾] 一、光电效应现象 1.光电效应的实验规律 (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发生光电效应. (2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关,其随入射光频率的增大而增大. (3)光电流强度(反映单位时间内发射出的光电子数的多少)与入射光强度成正比. (4)光电效应的发生几乎是瞬时的,一般不超过10-9s. 2.光子说 爱因斯坦提出: 空间传播的光不是连续的,而是一份一份的,每一份称为一个光子,光子具有的能量与光的频率成正比,即: ε=hν,其中h=6.63×10-34J·s. 3.光电效应方程 (1)表达式: hν=Ek+W0或Ek=hν-W0. (2)物理意义: 金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν,这些能量的一部分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Ek= mv2. (3)任何一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发生光电效应,低于这个极限频率则不能发生光电效应. 二、α粒子散射实验与核式结构模型 1.卢瑟福的α粒子散射实验装置(如图13-2-3所示) 图13-2-3 2.α粒子散射实验的现象 绝大多数α粒子穿过金箔后,基本上仍沿原来的方向前进,但少数α粒子发生了大角度偏转,极少数α粒子甚至被撞了回来.如图13-2-4所示. α粒子散射实验的分析图 图13-2-4 3.卢瑟福的原子核式结构模型 在原子的中心有一个很小的核,叫原子核,原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里,带负电的电子在核外绕核旋转. 三、氢原子光谱和玻尔理论 1.光谱 (1)光谱: 用光栅或棱镜可以把光按波长展开,获得光的波长(频率)和强度分布的记录,即光谱. (2)光谱分类 有些光谱是一条条的亮线,这样的光谱叫做线状谱. 有的光谱是连在一起的光带,这样的光谱叫做连续谱. (3)氢原子光谱的实验规律 巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线,其波长公式 =R (n=3,4,5,…),R是里德伯常量,R=1.10×107m-1,n为量子数. 2.玻尔理论 (1)轨道: 原子中的电子在库仑引力的作用下,绕原子核做圆周运动,电子绕核运动的轨道是不连续的. (2)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. (3)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=Em-En.(h是普朗克常量,h=6.63×10-34J·s) 3.氢原子的能级和轨道半径 (1)氢原子的能级公式: En= E1(n=1,2,3,…),其中E1为基态能量,其数值为E1=-13.6_eV. (2)氢原子的半径公式: rn=n2r1(n=1,2,3,…),其中r1为基态半径,又称玻尔半径,其数值为r1=0.53×10-10m. [基本能力提升] 一、判断题 (1)只要光照射的时间足够长,任何金属都能产生光电效应.(×) (2)光电子就是光子.(×) (3)入射光的强度相同,则入射光的频率一定相同.(×) (4)极限频率越大的金属材料逸出功越大.(√) (5)氢原子吸收光子后,将从高能级向低能级跃迁.(×) (6)根据玻尔模型,原子中电子绕核运转的半径可以取任意值.(×) (7)原子的能量量子化的现象是指原子的能量状态是不连续的.(√) 二、选择题 氢原子的能级是氢原子处于各个状态时的能量值,它包括氢原子系统的电势能和电子在轨道上运动的动能.氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时( ) A.氢原子的能量减小,电子的动能增加 B.氢原子的能量增加,电子的动能增加 C.氢原子的能量减小,电子的动能减小 D.氢原子的能量增加,电子的动能减小 【解析】 电子绕核做匀速圆周运动,库仑力提供向心力: k =m ,动能Ek= mv2= ,可见r减小,动能增加,同时对外发光,使氢原子的能量减小.所以本题正确的选项是A. 【答案】 A 第3节 核反应和核能 [精题对点诊断] 1.[核反应方程的书写]以下几个原子核反应式中(X代表α粒子),哪个是正确的( ) A. He+ Be→ C+X B. Th→ Pa+X C. H+ H→ n+X D. P→ Si+X 【解析】 根据在核反应中质量数守恒和核电荷数守恒可知: A中X为中子 n;B中X为电子 e;C中X为α粒子 He;D中X为正电子 e.所以C正确. 【答案】 C 2.[半衰期有关计算]氡222衰变为钋218的半衰期为3.8天.20克氡222经7.6天后还剩下( ) A.10gB.5g C.2.5gD.1.25g 【解析】 设发生衰变的原子的质量为m0,经过t时间后,剩余的质量为m,则 m=m0 m=m0 =20× =5g,故B正确. 【答案】 B 3.[质能方程的理解](多选)关于质能方程,下列方法中正确的是( ) A.质量减少,能量就会增加,在一定条件下质量转化为能量 B.物体获得一定的能量,它的质量也相应地增加一定值 C.物体一定有质量,但不一定有能量,所以质能方程仅是某种特殊条件下的数量关系 D.某一定量的质量总是与一定量的能量相联系的 【解析】 质能方程E=mc2表明某一定量的质量与一定量的能量是相联系的,当物体获得一定的能量,即能量增加某一定值时,它的质量也相应增加一定值,并可根据ΔE=Δmc2计算,所以B、D正确. 【答案】 BD [基础知识回顾] 一、天然放射现象和衰变 1.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. 2.原子核的衰变 (1)原子核放出α粒子或β粒子,变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变. (2)分类 α衰变: X→ Y+ He β衰变: X→ Y+ e (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,跟原子所处的物理、化学状态无关. 二、核反应和核能 1.核反应 在核物理学中,原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程.在核反应中,质量数守恒,电荷数守恒. 2.核力 核子间的作用力.核力是短程力,作用范围在1.5×10-15m之内,只在相邻的核子间发生作用. 3.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. 4.质能方程、质量亏损 爱因斯坦质能方程E=mc2,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=Δmc2. [基本能力提升] 一、判断题 (1)β射线是光子流.(×) (2)原子核是由质子和电子组成的.(×) (3)人造放射性同位素被广泛地应用.(√) (4)发生β衰变时,新核的核电荷数不变.(×) (5)核力是弱相互作用,作用力很小.(×) (6)爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量,它们之间可以相互转化.(×) 二、选择题 (多选)关于核衰变和核反应的类型,下列表述正确的有 ( ) A. U→ Th+ He 是α衰变 B. N+ He→ O+ H是β衰变 C. H+ H→ He+ n是轻核聚变 D. Se→ Kr+2 e是重核裂变 【解析】 衰变是原子核自发地放出α或β粒子的核反应,衰变方程的特点是箭头的左边只有一个原子核,箭头的右边出现α或β粒子;聚变反应的特点是箭头的左边是两个轻核,箭头的右边是较大质量的原子核,裂变方程的特点是箭头的左边是重核与中子反应,箭头右边是中等质量的原子核.综上所述,A、C正确. 【答案】 AC
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