2020届二轮复习专题六　选修5课件（30张）（江苏专用） 30页

专题六　选修 3-5 一、能级跃迁 1.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。一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多 为( n -1);一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数 N =   =   (还可以利用能 级图求解)。 2.受激跃迁:低能级→高能级,吸收能量 (1)光照(吸收光子):光子的能量必恰等于两能级之间的能量差, hν =Δ E 。 (2)碰撞、加热等:只要入射粒子能量大于或等于两能级之间的能量差即可, E 外 ≥ Δ E 。 (3)大于电离能的光子可被吸收将原子电离。 例1     (2019江苏苏、锡、常、镇四市二调)(1)在氢原子光谱中,赖曼线系是氢 原子从较高能级( n =2、3、4 … )跃迁到基态时辐射的光谱线系。类似的,有巴 耳末系、帕邢系、布喇开系等线系,如图所示。下列说法正确的是 　　         。   A.该图说明氢原子光谱是分立的 B.赖曼线系中从 n =2跃迁到基态放出的光子频率最大 C.巴耳末系中从 n = ∞ 跃迁到 n =2放出的光子波长最大 D.若巴耳末系的某种光能使一金属发生光电效应,则赖曼系的都能使该金属 发生光电效应 (2)原子物理中,质子数和中子数互换的原子核称为镜像核   Li的镜像核是      　　     (镜像核的元素符号可以用X表示)   Li的比结合能是 　　　     。(设   Li 质量为 m Li ,中子质量为 m n ,质子质量为 m p ,真空中光速为 c ) (3)如图所示,光滑水平桌面上,质量为 m 的小球甲以速度 v 与质量为2 m 的静止 小球乙发生对心正碰,碰后甲以速率   反弹,碰撞时间为 t ,不计空气阻力。   ①求碰撞过程中甲、乙的平均作用力大小。 ②通过计算判断该碰撞是否为弹性碰撞。 答案     (1)AD　(2   X(或   Be)       (4 m n +3 m p - m Li ) c 2     (3)①   　②是弹性碰撞 解析 　(1)从题中氢原子光谱图可知,氢原子光谱是分立的,故A正确;赖曼线 系中从 n = ∞ 跃迁到基态放出的光子频率最大,故B错误;巴耳末线系中从 n = ∞ 跃迁到 n =2放出的光子频率最大,波长最短,故C错误;从题中氢原子光谱图可 知,赖曼系放出的任一光子频率均大于巴耳末系放出的光子频率,因此若巴耳 末系的某种光能使一金属发生光电效应,则赖曼系的都能使该金属发生光电 效应,故D正确。 (2)核   Li中有3个质子,4个中子,根据镜像核的特点,质子数和中子数互换,但质 量数不变,故镜像核是   X(或   Be)。根据 E =Δ mc 2 ,可知   Li的比结合能为   (4 m n + 3 m p - m Li ) c 2 。 (3)①以向右为正方向,对甲由动量定理有   t = m ·   - mv 可得   =-   故两球间平均作用力大小为   ②设碰后乙球速度为 v 1 ,碰撞过程动量守恒 mv = m ·   +2 mv 1 解得 v 1 =   v 碰前系统动能 E 1 =   mv 2 ,碰后系统动能 E 2 =   · m ·   +   × 2 m ·   =   mv 2 = E 1 说明该碰撞为弹性碰撞 二、核反应方程、光电效应 1.原子核   2.书写核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒的规律。 3.半衰期公式: N 余 = N 原   , m 余 = m 原   。半衰期是一个统计规律,半衰期由原 子核内部的因素决定,只与元素的种类有关,跟元素所处的物理或化学状态无 关。 4.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。 (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。 5.光电效应 (1)分析光电效应的两条线索           极限频率 ν c →横轴截距;逸出功 W 0 →纵轴截距的绝对值;普朗克常量 h →图线的斜率 遏止电压 U c →图线与横轴的交点;饱和光电流 I m →电流的最大值;最大初动能→ E k = eU c 遏止电压 U c1 、 U c2 →图线与横轴的交点;饱和光电流;最大初动能→ E k1 = eU c1 , E k2 = eU c2 截止频率 ν c →图线与横轴的交点;遏止电压 U c →随入射光频率的增大而增大;普朗克常量 h →等于图线的斜率与电子电荷量的乘积,即 h = ke (2)光电效应四类图像 例2     (2019江苏盐城三模)(1)下列说法正确的是 　　　     。 A.氘和氚聚变反应中产生的氦核具有放射性 B.核反应堆中的石墨是将快中子减速为慢中子 C.核反应堆中的镉是调节中子数目控制反应速度 D.裂变反应后的平均结合能比反应前的平均结合能小 (2)在光电效应实验中,某金属的截止频率相应的波长为 λ 0 ,该金属的逸出功为 　　　     。若用波长为 λ ( λ < λ 0 )的单色光做实验,则其截止电压为 　　　     (已 知电子的电荷量 e ,真空中的光速 c 和普朗克常量 h )。 (3)如图所示,质量为 m 的木块位于动摩擦因数为 μ 的水平面上,木块与墙之间 用轻弹簧连接,开始时木块静止在 A 位置。开始木块以大小为 v 1 的速度水平向 左运动,经过时间 t 1 木块第一次到达最左端,再经过时间 t 2 第一次回到 A 时的速 度大小为 v 2 ,整个过程弹簧在弹性限度内。取水平向左为正方向,重力加速度 为 g 。求:   ①木块在时间 t 1 过程中动量的变化量; ②木块在整个过程中所受弹力的冲量。 答案 　(1)BC　(2) h        hc   (3)①- mv 1 　② μmg ( t 1 - t 2 )- m ( v 2 + v 1 ) 解析 　(1)氘和氚聚变反应中产生的氦核不具有放射性,故A错误;核反应堆中 的石墨是将快中子减速为慢中子,故B正确;核反应堆可通过控制镉棒插入核 反应堆的深度来调节中子数目从而控制链式反应的速度,故C正确;平均结合 能越大的核子越稳定,故裂变反应后的平均结合能比反应前的平均结合能大, 故D错误。 (2)金属的逸出功 W 0 = hν = h   ;根据光电效应方程 E k = hν - W 0 , eU c = E k ,解得 U c = hc   。 (3)①动量的变化量Δ p =0- mv 1 =- mv 1 ②根据动量定理 I =Δ p ,有 I 弹 - μmgt 1 + μmgt 2 =- mv 2 - mv 1 解得 I 弹 = μmg ( t 1 - t 2 )- m ( v 2 + v 1 ) 三、波粒二象性、核能 1.物质波(德布罗意波):任何一个运动着的物体都有一种波与它对应,该波的 波长 λ =   。 2.光的干涉、衍射、偏振现象表现出光的波动性。黑体辐射、光电效应、 康普顿效应表现出光的粒子性。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粒子 性,大量光子产生的效果往往显示波动性。 3.核能的计算 (1)Δ E =Δ mc 2 ,其中Δ m 为核反应方程中的质量亏损; (2)Δ E =Δ m × 931.5 MeV,其中质量亏损Δ m 以原子质量单位u为单位。 例3     (2017江苏单科,12C,12分)(1)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 MeV B   He核比   Li核更稳定 C.两个   H核结合成   He核时释放能量 D   U核中核子的平均结合能比   Kr核中的大 (2)质子   H)和α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”)α粒子的动量,质子和α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。 答案 　(1)BC　(2)小于　2∶1　(3)见解析 解析 　(1)由题中图像可知   He的比结合能约为7 MeV,其结合能约为28 MeV, 故A错误。比结合能较大的核较稳定,故B正确。比结合能较小的核结合成 比结合能较大的核时释放能量,故C正确。比结合能就是平均结合能,故由题 图可知D错误。 (2)由动量与动能的关系 p =   可知, E k 相同时,质量小的动量也较小,故质 子的动量小于α粒子的动量。德布罗意波长 λ =   ,而 p ∝   ,故 λ ∝   ,则 λ H ∶ λ α =   ∶   =2∶1。 (3)由动量守恒定律有 m 1 v 1 - m 2 v 2 = m 2 v 2 '- m 1 v 1 ' 解得   =   四、动量定理　动量守恒定律及应用 1.动量定理   2.动量守恒定律及应用 (1)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: m 1 v 1 + m 2 v 2 = m 1 v 1 '+ m 2 v 2 '。 (2)碰撞 弹性碰撞的规律:两物体发生弹性碰撞时应满足动量守恒定律和能量守恒定 律。 非弹性碰撞的规律:两物体发生非弹性碰撞时动量守恒,但是动能不守恒。 (3)可熟记一些公式,例如“一动一静”模型中,两物体发生弹性正碰后的速 度满足: v 1 =   v 0 、 v 2 =   v 0 。能熟记弹性正碰的一些结论更好,例如,当 两球质量相等时,两球碰撞后交换速度。当 m 1 ≫ m 2 ,且 v 20 =0时,碰后质量大的 速率不变,质量小的速率为2 v ;当 m 1 ≪ m 2 ,且 v 20 =0时,碰后质量小的球原速率反 弹。 例4     (2018江苏单科,12C,12分)(1)已知 A 和 B 两种放射性元素的半衰期分别 为 T 和2 T ,则相同质量的 A 和 B 经过2 T 后,剩有的 A 和 B 质量之比为 　　　     。 A.1∶4　    B.1∶2 C.2∶1　    D.4∶1 (2)光电效应实验中,用波长为 λ 0 的单色光 A 照射某金属板时,刚好有光电子从 金属表面逸出。当波长为   的单色光 B 照射该金属板时,光电子的最大初动 能为 　　　     , A 、 B 两种光子的动量之比为 　　　     。(已知普朗克常量 为 h 、光速为 c ) (3)如图所示,悬挂于竖直弹簧下端的小球质量为 m ,运动速度的大小为 v ,方向 向下。经过时间 t ,小球的速度大小为 v ,方向变为向上。忽略空气阻力,重力加 速度为 g ,求该运动过程中,小球所受弹簧弹力冲量的大小。   答案 　(1)B　(2)   　1∶2　(3)2 mv + mgt 解析 　(1)根据半衰期公式 m = m 0   ,经过2 T , A 剩有的质量为 m A = m 0   , B 剩 有的质量为 m B = m 0   ,故 m A ∶ m B =1∶2,选项B正确。 (2)由爱因斯坦光电效应方程可知 E k A = h   - W 0 =0 得 W 0 = h   E k B = h   - h   =   A 种光子的动量 p A =   B 种光子的动量 p B =   =   得 p A ∶ p B =1∶2 (3)取向上为正方向,根据动量定理有 mv -(- mv )= I ,且 I =(   - mg ) t ,解得 I F =   t =2 mv + mgt 。