【物理】2020届二轮复习十四、选修5板块学案（江苏专用） 9页

‎　十四、选修3-5板块 基础回扣 一　动量、波粒二象性 ‎　　1.动量 ‎(1)表达式:p=mv,单位:kg·m/s。‎ ‎(2)方向:与速度方向相同。‎ ‎2.动量守恒定律 ‎(1)守恒条件 ‎①理想守恒:系统不受外力或所受外力的合力为零,则系统动量守恒。‎ ‎②近似守恒:系统受到的合力不为零,但当内力远大于外力时,系统的动量可近似看成守恒。‎ ‎③分方向守恒:系统在某个方向上所受合力为零时,系统在该方向上动量守恒。‎ ‎(2)表达式: p=p'(系统相互作用前的总动量p等于相互作用后的总动量p')。‎ ‎3.碰撞的种类及特点 分类标准 种类 特点 机械能是 否守恒 弹性碰撞 动量守恒,机械能守恒 非弹性碰撞 动量守恒,机械能有损失 完全非弹性碰撞 动量守恒,机械能损失最大 碰撞前后动 量是否共线 对心碰撞(正碰)‎ 碰撞前后速度共线 非对心碰撞(斜碰)‎ 碰撞前后速度不共线 微观粒子的碰撞 散射 粒子相互接近时并不发生直接接触 说明:碰撞现象满足的规律:(1)动量守恒定律;(2)机械能不增加;(3)速度要合理。‎ ‎4.光电效应 ‎(1)规律:任何金属都存在极限频率,用高于极限频率的光照射金属时,会发生光电效应;在入射光的频率大于金属的极限频率的情况下,从光照射到金属上到金属逸出光电子的过程,几乎是瞬时的;光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大,与光的强度无关;单位时间内逸出的光电子数与入射光的强度成正比。‎ ‎(2)光子具有的能量与光的频率成正比,即E=hν,其中h=6.63×10-34 J·s。‎ ‎(3)光电效应方程:Ek=hν-W0。‎ ‎(4)用图像表示光电效应方程 ‎①极限频率:图线与ν轴交点的横坐标ν0。‎ ‎②逸出功:图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0=E。‎ ‎③普朗克常量:图线的斜率k=h。‎ ‎5.泊松亮斑:当光照到不透光的小圆板上时,在圆板的阴影中心出现的亮斑 (在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环)。这是光的衍射现象。‎ ‎6.牛顿环:用一个曲率半径很大的凸透镜的凸面和一平面玻璃接触,在日光下或用白光照射时,可以看到接触点为一暗点,其周围为一些明暗相间的彩色圆环;而用单色光照射时,则表现为一些明暗相间的单色圆环。这些圆环间的距离不等,随离中心点的距离的增加而逐渐变窄。这是光的干涉现象。‎ ‎7.光的波粒二象性:光的干涉、衍射现象说明光具有波动性,光电效应表明光具有粒子性,因此光具有波粒二象性。‎ ‎8.物质波:任何一个运动着的物体,小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应,其波长λ=hp,p为运动物体的动量,h为普朗克常量。‎ 二　原子物理 ‎　　1.玻尔理论的基本内容 ‎(1)能级假设:氢原子的能级公式En=E‎1‎n‎2‎,n为量子数。‎ ‎(2)跃迁假设:hν=E末-E初。‎ ‎(3)轨道量子化假设:氢原子轨道半径公式rn=n2r1,n为量子数。‎ ‎(4)氢原子跃迁时电子动能、电势能与原子能量的变化 ‎①原子能量:En=Ekn+Epn=E‎1‎n‎2‎,随n增大而增大,其中E1=-13.6 eV。‎ ‎②电子动能:电子绕氢原子核运动时库仑力提供向心力,即ke‎2‎r‎2‎=mv‎2‎r,所以Ekn=ke‎2‎‎2‎rn,随r增大而减小。‎ ‎③电势能:通过库仑力做功判断电势能的增减。‎ 当轨道半径减小时,库仑力做正功,电势能减小;反之,轨道半径增大时,库仑力做负功,电势能增加。‎ ‎(5)记住一些结论 ‎①一群氢原子处于量子数为n的激发态时可能辐射的光谱线条数为N=n(n-1)‎‎2‎。‎ ‎②只有光子能量恰好等于跃迁所需的能量(hν=Em-En)时,光子才被吸收。‎ ‎③入射光子能量大于电离能(hν=E∞-En)时,光子一定能被原子吸收并使之电离,剩余能量为自由电子提供动能。‎ ‎2.三种射线 射线 α射线 β射线 γ射线 物质微粒 氦核 ‎ ‎‎2‎‎4‎He 电子‎ ‎‎-1‎‎0‎e 光子 带电情况 带正电(2e)‎ 带负电(-e)‎ 不带电 速度 约为0.1c ‎0.99c c 贯穿本领 最弱(纸能挡住)‎ 较强(穿透几毫米 厚的铝板)‎ 最强(穿透几厘米 厚的铅板)‎ 电离作用 很强 较弱 很弱 ‎3.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 衰变类型 α衰变 β衰变 衰变方程 ‎ ‎ZAX‎→‎Z-2‎A-4‎Y‎+‎‎2‎‎4‎He ‎ ‎ZAX‎→‎Z+1‎AY‎+‎‎-1‎‎0‎e 衰变实质 ‎2个质子和2个中子结 合成一个氦核射出 中子转化为 质子和电子 ‎2‎‎1‎‎1‎H+‎2‎‎0‎‎1‎n ‎ ‎‎2‎‎4‎He ‎ ‎‎0‎‎1‎nH‎+‎‎-1‎‎0‎e 匀强磁场中轨迹 α粒子半径大 β粒子半径大 衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒 ‎(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。半衰期由核内部本身的因素决定,跟原子所处的化学状态和外部条件无关。‎ ‎4.放射性同位素及应用 ‎(1)同位素:具有相同质子数而中子数不同的原子核,在元素周期表中处于同一位置,互称同位素。‎ ‎(2)放射性同位素的应用 ‎①放射性同位素放出的射线应用于工业、农业、医疗等。‎ ‎②作为示踪原子。‎ ‎5.核力:把核子紧紧地束缚在核内的核子间的作用力。核力是短程强力,作用范围在1.5×10-15 m之内,只在相邻的核子间发生作用。‎ ‎6.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。‎ ‎7.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。‎ ‎8.裂变反应和聚变反应 ‎(1)重核裂变:重核分裂成几个中等质量的核的反应过程。如‎:‎‎92‎‎235‎U‎+‎‎0‎‎1‎n‎→‎‎56‎‎144‎Ba‎+‎‎36‎‎89‎Kr+3‎ ‎‎0‎‎1‎n。‎ 由重核裂变产生的中子使裂变反应能持续进行的过程称为链式反应,发生链式反应的条件是:裂变物质的体积大于等于临界体积。‎ 裂变的应用:原子弹、核反应堆。‎ ‎(2)轻核聚变:两个轻核结合成质量较大的核的反应过程。如‎:‎‎1‎‎3‎H‎+‎‎1‎‎2‎H‎→‎‎2‎‎4‎He+‎ ‎‎0‎‎1‎n+17.6 MeV。‎ 使核发生聚变需要几百万开尔文以上的高温,因此聚变又叫热核反应。‎ ‎9.核反应的四种类型 类型 可控性 核反应方程典例 α衰变 自发 ‎ ‎‎92‎‎238‎U‎→‎‎90‎‎234‎Th‎+‎‎2‎‎4‎He β衰变 自发 ‎ ‎‎90‎‎234‎Th‎→‎‎91‎‎234‎Pa‎+‎‎-1‎‎0‎e 人工转变 人工控制 ‎ ‎‎7‎‎14‎N‎+‎‎2‎‎4‎He‎→‎‎8‎‎17‎O‎+‎‎1‎‎1‎H ‎(卢瑟福发现质子)‎ ‎ ‎‎2‎‎4‎He‎+‎‎4‎‎9‎Be‎→‎‎6‎‎12‎C‎+‎‎0‎‎1‎n ‎(查德威克发现中子)‎ ‎ ‎‎13‎‎27‎Al‎+‎‎2‎‎4‎He‎→‎‎15‎‎30‎P‎+‎‎0‎‎1‎n 约里奥-居里夫妇发现放射性同位素,同时发现正电子 ‎ ‎‎15‎‎30‎P‎→‎‎14‎‎30‎Si‎+‎‎1‎‎0‎e 重核裂变 比较容易进行人工控制 ‎ ‎‎92‎‎235‎U‎+‎‎0‎‎1‎n‎→‎‎56‎‎144‎Ba‎+‎‎36‎‎89‎Kr+‎3‎‎0‎‎1‎n ‎ ‎‎92‎‎235‎U‎+‎‎0‎‎1‎n‎→‎‎54‎‎136‎Xe‎+‎‎38‎‎90‎Sr+1‎0‎‎0‎‎1‎n 轻核聚变 除氢弹外 无法控制 ‎ ‎‎1‎‎2‎H‎+‎‎1‎‎3‎H‎→‎‎2‎‎4‎He‎+‎‎0‎‎1‎n 回归小练 ‎1.(多选)(2018江苏南京、盐城一模)下面四幅示意图中能正确反映核反应过程的是(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　 ‎ 答案　AD　A项中符合质量数守恒和电荷数守恒,故A项正确;B项中质量数守恒,但电荷数不守恒,故B项错误;C项中质量数守恒,但电荷数不守恒,故C项错误;D项中符合质量数守恒和电荷数守恒,故D项正确。‎ ‎2.(多选)(2018江苏南通三模)中微子是一种不带电、质量很小的粒子。早在1942年我国物理学家王淦昌首先提出证实中微子存在的实验方案。静止的铍核(‎4‎‎7‎Be)可能从很靠近它的核外电子中俘获一个电子(动能忽略不计)形成一个新核并放出中微子,新核处于激发态,放出γ光子后回到基态。通过测量新核和γ光子的能量,可间接证明中微子的存在。则(　　)‎ A.产生的新核是锂核(‎3‎‎7‎Li)‎ B.反应过程吸收能量 ‎ C.中微子的动量与处于激发态新核的动量大小相等 D.中微子的动能与处于激发态新核的动能相等 答案　AC　铍核(‎4‎‎7‎Be)俘获一个电子后,电荷数减少1,变为锂核(‎3‎‎7‎Li),A正确;反应过程放出光子,即释放能量,B错误;根据动量守恒可知,中微子的动量与处于激发态新核的动量大小相等,方向相反,C正确;由Ek=p‎2‎‎2m可知D错误。‎ ‎3.(多选)(2018江苏盐城三模)如图所示是氢原子的能级图。下列判断正确的是(　　)‎ A.E1>E2 B.E10,则m1v1-m2v2>0,代入数据解得v2