【三維設(shè)計】2015高考物理大一輪復(fù)習(xí) 動量 近代物理初步(含近三年考點分布及15年考向前瞻)

1、.動量近代物理初步 (1)從近三年高考試題考點分布可以看出，高考對本章內(nèi)容的考查重點有動量、動量守恒定律、彈性碰撞與非彈性碰撞、原子的核式結(jié)構(gòu)、玻爾理論、氫原子的能級和光譜、天然放射性現(xiàn)象及核能的計算等。(2)出題的形式多為選擇題、填空題，對動量守恒定律及其應(yīng)用的考查，以計算題形式出現(xiàn)的情況較多。2015高考考向前瞻(1)動量守恒定律及其應(yīng)用、原子核式結(jié)構(gòu)、玻爾理論、原子核的衰變、核反應(yīng)方程的書寫及質(zhì)能方程的應(yīng)用是本章高考考查的熱點。(2)原子結(jié)構(gòu)與原子核部分高考命題難度不大，大多直接考查理解和記憶，考查細(xì)節(jié)等，體現(xiàn)時代氣息，用新名詞包裝試題；動量作為選考的地區(qū)，以實驗和計算題出現(xiàn)的可能性較大

2、，動量作為必考的地區(qū)，在高考中會出現(xiàn)一些綜合計算題，但難度不會太大。第1節(jié)動量守恒定律及其應(yīng)用 動量動量定理動量守恒定律記一記1動量(1)定義：物體的質(zhì)量與速度的乘積。(2)公式：pmv。(3)單位：千克米/秒。符號：kgm/s。(4)意義：動量是描述物體運(yùn)動狀態(tài)的物理量，是矢量，其方向與速度的方向相同。2動量變化(1)定義：物體的末動量p與初動量p的差。(2)定義式：ppp。(3)矢量性：動量變化是矢量，其方向與物體的速度變化的方向相同。3動量守恒定律(1)內(nèi)容：如果系統(tǒng)不受外力，或者所受外力的合力為零，這個系統(tǒng)的總動量保持不變。(2)常用的四種表達(dá)形式：pp：即系統(tǒng)相互作用前的總動量p和相

3、互作用后的總動量p大小相等，方向相同。ppp0：即系統(tǒng)總動量的增量為零。p1p2：即相互作用的系統(tǒng)內(nèi)的兩部分物體，其中一部分動量的增加量等于另一部分動量的減少量。m1v1m2v2m1v1m2v2，即相互作用前后系統(tǒng)內(nèi)各物體的動量都在同一直線上時，作用前總動量與作用后總動量相等。(3)常見的幾種守恒形式及成立條件：理想守恒：系統(tǒng)不受外力或所受外力的合力為零。近似守恒：系統(tǒng)所受外力雖不為零，但內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力。分動量守恒：系統(tǒng)所受外力雖不為零，但在某方向上合力為零，系統(tǒng)在該方向上動量守恒。試一試1把一支彈簧槍水平固定在小車上，小車放在光滑水平地面上，槍射出一顆子彈時，關(guān)于槍、彈、車，下列說法正確的是

4、_。A槍和彈組成的系統(tǒng)動量守恒B槍和車組成的系統(tǒng)動量守恒C槍彈和槍筒之間的摩擦力很小，可以忽略不計，故二者組成的系統(tǒng)動量近似守恒D槍、彈、車三者組成的系統(tǒng)動量守恒解析：選D內(nèi)力、外力取決于系統(tǒng)的劃分。以槍和彈組成系統(tǒng)，車對槍的作用力是外力，系統(tǒng)動量不守恒。槍和車組成的系統(tǒng)受到系統(tǒng)外子彈彈力對槍的作用力，系統(tǒng)動量不守恒。槍彈和槍筒之間的摩擦力屬于內(nèi)力，但槍筒受到車的作用力，屬于外力，故二者組成的系統(tǒng)動量不守恒。槍、彈、車組成的系統(tǒng)所受合外力為零，系統(tǒng)的動量守恒，故D正確。 碰撞、爆炸與反沖記一記1碰撞(1)碰撞現(xiàn)象：兩個或兩個以上的物體在相遇的極短時間內(nèi)產(chǎn)生非常大的相互作用的過程。(2)碰撞特征

5、：作用時間短。作用力變化快。內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力。滿足動量守恒。(3)碰撞的分類及特點：彈性碰撞：動量守恒，機(jī)械能守恒。非彈性碰撞：動量守恒，機(jī)械能不守恒。完全非彈性碰撞：動量守恒，機(jī)械能損失最多。2爆炸現(xiàn)象爆炸過程中內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，爆炸的各部分組成的系統(tǒng)總動量守恒。3反沖運(yùn)動(1)物體的不同部分在內(nèi)力作用下向相反方向運(yùn)動的現(xiàn)象。(2)反沖運(yùn)動中，相互作用力一般較大，通?？梢杂脛恿渴睾愣蓙硖幚?。試一試2(2013安徽省教學(xué)研究會聯(lián)考)甲、乙兩名滑冰運(yùn)動員沿同一直線相向運(yùn)動，速度大小分別為3 m/s和1 m/s，迎面碰撞后(正碰)甲、乙兩人反向運(yùn)動，速度大小均為2 m/s。則甲、乙兩人質(zhì)量之比為_。

6、圖11A23B25C35 D53解析：選C由動量守恒定律，m1v1m2v2m2v2m1v1，解得m1m235，選項C正確?？键c一動量守恒定律的應(yīng)用1動量守恒的“四性”(1)矢量性：表達(dá)式中初、末動量都是矢量，需要首先選取正方向，分清各物體初末動量的正、負(fù)。(2)瞬時性：動量是狀態(tài)量，動量守恒指對應(yīng)每一時刻的總動量都和初時刻的總動量相等。(3)同一性：速度的大小跟參考系的選取有關(guān)，應(yīng)用動量守恒定律，各物體的速度必須是相對同一參考系的速度。一般選地面為參考系。(4)普適性：它不僅適用于兩個物體所組成的系統(tǒng)，也適用于多個物體組成的系統(tǒng)；不僅適用于宏觀物體組成的系統(tǒng)，也適用于微觀粒子組成的系統(tǒng)。2應(yīng)用

7、動量守恒定律解題的步驟例1(2013山東高考)如圖12所示，光滑水平軌道上放置長木板A(上表面粗糙)和滑塊C，滑塊B置于A的左端，三者質(zhì)量分別為mA2 kg、mB1 kg、mC2 kg。開始時C靜止，A、B一起以v05 m/s的速度勻速向右運(yùn)動，A與C發(fā)生碰撞(時間極短)后C向右運(yùn)動，經(jīng)過一段時間，A、B再次達(dá)到共同速度一起向右運(yùn)動，且恰好不再與C碰撞。求A與C發(fā)生碰撞后瞬間A的速度大小。圖12思路點撥(1)A與C發(fā)生碰撞的時間極短，滑塊B的速度在此段時間內(nèi)變化嗎？提示：不變化。(2)木板A恰好不再與C發(fā)生碰撞，那么A、B、C最終的速度大小有什么關(guān)系？提示：A、B、C最終的速度相同。解析木板A

8、與滑塊C處于光滑水平面上，兩者碰撞時間極短，碰撞過程中滑塊B與木板A間的摩擦力可以忽略不計，木板A與滑塊C組成的系統(tǒng)，在碰撞過程中動量守恒，則mAv0mAvAmCvC碰撞后，木板A與滑塊B組成的系統(tǒng)，在兩者達(dá)到同速之前系統(tǒng)所受合外力為零，系統(tǒng)動量守恒，mAvAmBv0(mAmB)vA和B達(dá)到共同速度后，恰好不再與滑塊C碰撞，則最后三者速度相等，vCv聯(lián)立以上各式，代入數(shù)值解得：vA2 m/s答案2 m/s(1)在同一物理過程中，系統(tǒng)的動量是否守恒與系統(tǒng)的選取密切相關(guān)，因此應(yīng)用動量守恒解決問題時，一定要明確哪些物體組成的系統(tǒng)在哪個過程中動量是守恒的。(2)注意挖掘題目中的隱含條件，這是解題的關(guān)鍵

9、，如本例中，恰好不再與C碰撞的含義是碰后A、B、C的速度相同。考點二碰撞問題分析1分析碰撞問題的三個依據(jù)(1)動量守恒，即p1p2p1p2。(2)動能不增加，即Ek1Ek2Ek1Ek2或。(3)速度要合理。碰前兩物體同向，則v后v前；碰后，原來在前的物體速度一定增大，且v前v后。兩物體相向運(yùn)動，碰后兩物體的運(yùn)動方向不可能都不改變。2彈性碰撞的規(guī)律兩球發(fā)生彈性碰撞時應(yīng)滿足動量守恒和機(jī)械能守恒。以質(zhì)量為m1、速度為v1的小球與質(zhì)量為m2的靜止小球發(fā)生正面彈性碰撞為例，則有m1v1m1v1m2v2m1vm1v12m2v22由得v1v2結(jié)論：(1)當(dāng)m1m2時，v10，v2v1，兩球碰撞后交換了速度。

10、(2)當(dāng)m1m2時，v10，v20，碰撞后兩球都向前運(yùn)動。(3)當(dāng)m1m2時，v10，碰撞后質(zhì)量小的球被反彈回來。例2(2013新課標(biāo)全國卷)如圖13，光滑水平直軌道上有三個質(zhì)量均為m的物塊A、B、C。 B的左側(cè)固定一輕彈簧(彈簧左側(cè)的擋板質(zhì)量不計)。設(shè)A以速度v0朝B運(yùn)動，壓縮彈簧；當(dāng)A、B速度相等時，B與C恰好相碰并粘接在一起，然后繼續(xù)運(yùn)動。假設(shè)B和C碰撞過程時間極短。求從A開始壓縮彈簧直至與彈簧分離的過程中：圖13(1)整個系統(tǒng)損失的機(jī)械能；(2)彈簧被壓縮到最短時的彈性勢能。審題指導(dǎo)第一步：抓關(guān)鍵點關(guān)鍵點獲取信息光滑水平直軌道A與B相互作用過程、B與C相互碰撞瞬間系統(tǒng)動量均守恒B與C恰

11、好相碰并粘接在一起B(yǎng)與C相碰后速度相同，且以后速度均相同B和C碰撞過程時間極短B與C相碰撞瞬間，A的速度不變第二步：找突破口整個系統(tǒng)損失的機(jī)械能發(fā)生在B與C相碰撞的過程中，彈簧被壓縮到最短時的彈性勢能對應(yīng)B與C碰撞結(jié)束后與A相互作用，三者達(dá)到相同速度的狀態(tài)。解析(1)從A壓縮彈簧到A與B具有相同速度v1時，對A、B與彈簧組成的系統(tǒng)，動量守恒，有mv02mv1此時B與C發(fā)生完全非彈性碰撞，設(shè)碰撞后的瞬時速度為v2，損失的機(jī)械能為E，對B、C組成的系統(tǒng)，由動量守恒和能量守恒得mv12mv2mvE(2m)v聯(lián)立式，得Emv(2)由式可知，v2mb BmambCmamb D無法判斷解析：選B由動量守恒

12、定律得mavamavambvb，由于vamb，則b球的動能將會大于a球最初的動能，違背能量守恒定律，則必然滿足mamb，故選項B正確。9如圖111所示，光滑水平面上有大小相同的A、B兩球在同一直線上運(yùn)動。兩球質(zhì)量關(guān)系為mB2mA，規(guī)定向右為正方向，A、B兩球的動量均為6 kgm/s，運(yùn)動中兩球發(fā)生碰撞，碰撞后A球的動量增量為4 kgm/s，則_。圖111A左方是A球，碰撞后A、B兩球速度大小之比為25B左方是A球，碰撞后A、B兩球速度大小之比為110C右方是A球，碰撞后A、B兩球速度大小之比為25D右方是A球，碰撞后A、B兩球速度大小之比為110解析：選A兩球碰前均向右運(yùn)動，前球為被碰小球，動

13、量一定增加，后球動量減小，故左方為A球，由動量守恒定律可知，碰后mAvA(64)kgm/s2 kgm/s，mBvB10 kgm/s，又mB2mA，故vAvB25，A正確。10在靜水中一條長l的小船，質(zhì)量為M，船上有一個質(zhì)量為m的人。當(dāng)他從船頭走到船尾時，若不計水對船的阻力，則船移動的位移大小為_。A.l B.lC.l D.l解析：選B設(shè)船移動的位移大小為x1，人相對地面的位移大小為x2，由于人和船組成的系統(tǒng)動量始終守恒，故有mx2Mx1，又x1x2l，解得x1，B正確。11(2014北京海淀期中)如圖112所示，輕彈簧的一端固定在豎直墻上，質(zhì)量為m的光滑弧形槽靜止放在光滑水平面上，弧形槽底端與

14、水平面相切，一個質(zhì)量也為m的小物塊從槽高h(yuǎn)處開始自由下滑，下列說法正確的是_。圖112A在下滑過程中，物塊的機(jī)械能守恒B在下滑過程中，物塊和槽的動量守恒C物塊被彈簧反彈后，做勻速直線運(yùn)動D物塊被彈簧反彈后，能回到槽高h(yuǎn)處解析：選C在下滑過程中，物塊和光滑弧形槽組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，物塊的機(jī)械能減小，選項A錯誤；在下滑過程中，物塊和光滑弧形槽組成的系統(tǒng)水平方向不受力，水平方向動量守恒；而豎直方向系統(tǒng)所受重力大于支持力，合外力不為零，系統(tǒng)動量不守恒，選項B錯誤；物塊被彈簧反彈后，做勻速直線運(yùn)動，不能回到槽高h(yuǎn)處，選項C正確D錯誤。12(2014北京四中摸底)質(zhì)量為m的炮彈沿水平方向飛行，其動能為E

15、k，突然在空中爆炸成質(zhì)量相同的兩塊，其中一塊向后飛去，動能為，另一塊向前飛去，則向前的這塊的動能為_。A. B.EkC.Ek D.Ek解析：選B設(shè)另一塊動能為Ek1，則另一塊動量p，炮彈在空中爆炸，動量守恒，解得Ek1Ek，選項B正確。二、非選擇題13(2013海南高考)如圖113，光滑水平地面上有三個物塊A、B和C，它們具有相同的質(zhì)量，且位于同一直線上。開始時，三個物塊均靜止。先讓A以一定速度與B碰撞，碰后它們粘在一起，然后又一起與C碰撞并粘在一起。求前后兩次碰撞中損失的動能之比。圖113解析：設(shè)三個物塊A、B和C的質(zhì)量均為m，A與B碰撞前A的速度為v，碰撞后的速度為v1，A、B與C碰撞后的

16、共同速度為v2。由動量守恒定律得mv2mv1mv3mv2設(shè)第一次碰撞中的動能損失為E1，第二次碰撞中的動能損失為E2，由能量守恒定律得mv2(2m)vE1(2m)v(3m)vE2聯(lián)立以上四式解得E1E231答案：3114(2013新課標(biāo)全國卷)在粗糙的水平桌面上有兩個靜止的木塊A和B，兩者相距為d?，F(xiàn)給A一初速度，使A與B發(fā)生彈性正碰，碰撞時間極短。當(dāng)兩木塊都停止運(yùn)動后，相距仍然為d。已知兩木塊與桌面之間的動摩擦因數(shù)均為，B的質(zhì)量為A的2倍，重力加速度大小為g。求A的初速度的大小。解析：設(shè)在發(fā)生碰撞前的瞬間，木塊A的速度大小為v；在碰撞后的瞬間，A和B的速度分別為v1和v2。在碰撞過程中，由能

17、量和動量守恒定律，得mv2mv(2m)vmvmv1(2m)v2式中，以碰撞前木塊A的速度方向為正。由式得v1設(shè)碰撞后A和B運(yùn)動的距離分別為d1和d2，由動能定理得mgd1mv(2m)gd2(2m)v按題意有dd1d2設(shè)A的初速度大小為v0，由動能定理得mgdmvmv2聯(lián)立至式，得v0答案： 第2節(jié)波粒二象性 光電效應(yīng)及其規(guī)律記一記1光電效應(yīng)現(xiàn)象在光的照射下，金屬中的電子從表面逸出的現(xiàn)象，發(fā)射出來的電子叫光電子。2光電效應(yīng)的產(chǎn)生條件入射光的頻率大于金屬的極限頻率。3用光電管研究光電效應(yīng)(1)電路如圖21所示。圖21(2)光電流與飽和光電流：入射光強(qiáng)度：指單位時間內(nèi)入射到金屬表面單位面積上的能量。

18、可以理解為頻率一定時，光強(qiáng)越大，光子數(shù)越多。光電流：指光電子在電路中形成的電流。光電流有最大值，未達(dá)到最大值以前，其大小和光強(qiáng)、電壓都有關(guān)，達(dá)到最大值以后，光電流和光強(qiáng)成正比。飽和光電流：指在一定頻率與強(qiáng)度的光照射下的最大光電流，飽和光電流不隨電路中電壓的增大而增大。4光電效應(yīng)規(guī)律(1)每種金屬都有一個極限頻率，入射光的頻率必須大于這個極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng)。(2)光電子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨入射光頻率的增大而增大。(3)光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時的，一般不超過109 s。(4)當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時，飽和光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比。試一試1關(guān)于光電效應(yīng)的規(guī)律，下列說

19、法中正確的是_。A只有入射光的波長大于該金屬的極限波長，光電效應(yīng)才能產(chǎn)生B光電子的最大初動能跟入射光強(qiáng)度成正比C發(fā)生光電效應(yīng)的反應(yīng)時間一般都大于107 sD發(fā)生光電效應(yīng)時，單位時間內(nèi)從金屬內(nèi)逸出的光電子數(shù)目與入射光強(qiáng)度成正比解析：選D由hh知，當(dāng)入射光波長小于極限波長時，發(fā)生光電效應(yīng)，故A錯。由EkhW知，最大初動能由入射光頻率決定，與光強(qiáng)度無關(guān)，故B錯。發(fā)生光電效應(yīng)的時間一般不超過109 s，故C錯。 愛因斯坦光電效應(yīng)方程記一記1光子說在空間傳播的光不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個光子，光子的能量h。2光電效應(yīng)方程(1)表達(dá)式：hEkW0或EkhW0(2)物理意義：金屬表面的電子吸

20、收一個光子獲得的能量是h，這些能量的一部分用來克服金屬的逸出功W0，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的最大初動能Ekmv2。物理學(xué)史鏈接背背就能撈分(1)1900年，德國物理學(xué)家普朗克為解釋物體熱輻射規(guī)律提出了量子假說，獲得1918年諾貝爾物理學(xué)獎。(2)1905年愛因斯坦提出了光子說，并成功地解釋了光電效應(yīng)規(guī)律，因此獲得1921年諾貝爾物理學(xué)獎。 試一試2某金屬的逸出功為2.3 eV，這意味著_。A這種金屬內(nèi)部的電子克服原子核引力做2.3 eV的功即可脫離表面B這種金屬表層的電子克服原子核引力做2.3 eV的功即可脫離表面C要使這種金屬有電子逸出，入射光子的能量必須大于2.3 eVD這種金屬受到光照時

21、若有電子逸出，則電子離開金屬表面時的動能至少等于2.3 eV解析：選BC逸出功是指原子的外層電子脫離原子核克服引力所做的功，B對；由發(fā)生光電效應(yīng)的條件知C對。 光的波粒二象性記一記(1)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有波動性。(2)光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性。(3)光既具有波動性，又具有粒子性，稱為光的波粒二象性。物理學(xué)史鏈接背背就能撈分(1)1922年，美國物理學(xué)家康普頓在研究石墨中的電子對X射線的散射時康普頓效應(yīng)，證實了光的粒子性，獲得1927年諾貝爾物理學(xué)獎。(2)1924年，法國物理學(xué)家德布羅意大膽預(yù)言了實物粒子在一定條件下會表現(xiàn)出波動性。試一試3下列實驗中，能證實光具有粒

22、子性的是_。A光電效應(yīng)實驗B光的雙縫干涉實驗C光的圓孔衍射實驗 D泊松亮斑實驗解析：選A光電效應(yīng)現(xiàn)象說明光具有粒子性，A正確；光的干涉和衍射現(xiàn)象均說明光具有波動性，B、C、D均錯誤?？键c一對光電效應(yīng)規(guī)律的理解1光電效應(yīng)的研究思路(1)兩條線索：(2)兩條對應(yīng)關(guān)系：光強(qiáng)大光子數(shù)目多發(fā)射光電子多光電流大；光子頻率高光子能量大光電子的最大初動能大。2對光電效應(yīng)規(guī)律的解釋對應(yīng)規(guī)律對規(guī)律的產(chǎn)生的解釋光電子的最大初動能隨著入射光頻率的增大而增大，與入射光強(qiáng)度無關(guān)電子吸收光子能量后，一部分克服阻礙作用做功，剩余部分轉(zhuǎn)化為光電子的初動能，只有直接從金屬表面飛出的光電子才具有最大初動能，對于確定的金屬，W0是一

23、定的，故光電子的最大初動能只隨入射光的頻率增大而增大光電效應(yīng)具有瞬時性光照射金屬時，電子吸收一個光子的能量后，動能立即增大，不需要能量積累的過程光較強(qiáng)時飽和電流大光較強(qiáng)時，包含的光子數(shù)較多，照射金屬時產(chǎn)生的光電子較多，因而飽和電流較大例1(2014徐州模擬)入射光照射到某金屬表面上發(fā)生光電效應(yīng)，若入射光的強(qiáng)度減弱，而頻率保持不變，則_。A從光照至金屬表面上到發(fā)射出光電子之間的時間間隔將明顯增加B逸出的光電子的最大初動能將減小C單位時間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減少D有可能不發(fā)生光電效應(yīng)思路點撥(1)電子吸收光子的能量，需要一定的時間積累嗎？提示：不需要積累吸收能量的時間。(2)光電子的最大

24、初動能與入射光的強(qiáng)度有關(guān)嗎？提示：無關(guān)。(3)產(chǎn)生光電效應(yīng)的條件是什么？提示：入射光的頻率大于極限頻率。解析選C光照射到金屬表面上到光電子逸出并不需要一定時間的積累，它們幾乎是同時發(fā)生的，A錯誤；光電子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，而與入射光的頻率有關(guān)，故B錯誤；只要入射光頻率不變，光電效應(yīng)一定能發(fā)生，D錯誤；入射光的強(qiáng)度減弱，單位時間入射到金屬表面的光子數(shù)目減少，因此逸出的光電子數(shù)目也減少，C正確。光電效應(yīng)實質(zhì)及發(fā)生條件(1)光電效應(yīng)的實質(zhì)是金屬中的電子獲得能量后逸出金屬表面，從而使金屬帶上正電。(2)能否發(fā)生光電效應(yīng)，不取決于光的強(qiáng)度，而是取決于光的頻率。只要照射光的頻率大于該金屬的極限

25、頻率，無論照射光強(qiáng)弱，均能發(fā)生光電效應(yīng)?？键c二光電效應(yīng)方程的應(yīng)用1Ek 曲線如圖22甲所示的是光電子最大初動能Ek隨入射光頻率的變化曲線。由EkhW0可知，橫軸上的截距是金屬的截止頻率或極限頻率，縱軸上的截距是金屬的逸出功的負(fù)值，斜率為普朗克常量。圖222I U曲線如圖乙所示的是光電流強(qiáng)度I隨光電管兩極板間電壓U的變化曲線，圖中Im為飽和光電流，Uc為遏止電壓。3利用光電效應(yīng)分析問題，應(yīng)把握的三個關(guān)系(1)愛因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW0。(2)光電子的最大初動能Ek可以利用光電管用實驗的方法測得，即EkeUc，其中Uc是遏止電壓。(3)光電效應(yīng)方程中的W0為逸出功，它與極限頻率c的關(guān)系是W0h

26、c。例2(2013北京高考)以往我們認(rèn)識的光電效應(yīng)是單光子光電效應(yīng)，即一個電子在極短時間內(nèi)只能吸收到一個光子而從金屬表面逸出。強(qiáng)激光的出現(xiàn)豐富了人們對于光電效應(yīng)的認(rèn)識，用強(qiáng)激光照射金屬，由于其光子密度極大，一個電子在極短時間內(nèi)吸收多個光子成為可能，從而形成多光子光電效應(yīng)，這已被實驗證實。光電效應(yīng)實驗裝置示意如圖23。用頻率為的普通光源照射陰極K，沒有發(fā)生光電效應(yīng)。換用同樣頻率的強(qiáng)激光照射陰極K，則發(fā)生了光電效應(yīng)；此時，若加上反向電壓U，即將陰極K接電源正極，陽極A接電源負(fù)極，在KA之間就形成了使光電子減速的電場，逐漸增大U，光電流會逐漸減?。划?dāng)光電流恰好減小到零時，所加反向電壓U可能是下列的(

27、其中W為逸出功，h為普朗克常量，e為電子電荷量) _。圖23AUBUCU2hW DU思路點撥(1)一般光照射金屬與強(qiáng)激光照射金屬時所遵循的規(guī)律有何不同？光電效應(yīng)方程還適用嗎？提示：強(qiáng)激光照射時單位時間內(nèi)光子到達(dá)金屬表面數(shù)目多；光電效應(yīng)方程同樣適用。(2)反向遏止電壓U與光電子的哪個物理量相對應(yīng)？請寫出具體的關(guān)系式。提示：最大初動能，EkeU解析選B由題意可知一個電子吸收多個光子仍然遵守光電效應(yīng)方程，設(shè)電子吸收了n個光子，則逸出的光電子的最大初動能為EknhW(n2,3,4)，逸出的光電子在遏止電壓下運(yùn)動時應(yīng)有EkeU，由以上兩式聯(lián)立得U，若取n2，則B正確。(1)只有在強(qiáng)激光照射下才可出現(xiàn)入射

28、光頻率低于金屬的極限頻率也發(fā)生光電效應(yīng)。(2)遏止電壓大小與光電子的最大初動能相對應(yīng)，有UeEkm。考點三對光的波粒二象性的理解例3用很弱的光做雙縫干涉實驗，把入射光減弱到可以認(rèn)為光源和感光膠片之間不可能同時有兩個光子存在，如圖24所示是不同數(shù)量的光子照射到感光膠片上得到的照片。這些照片說明_。圖24A光只有粒子性沒有波動性B光只有波動性沒有粒子性C少量光子的運(yùn)動顯示波動性，大量光子的運(yùn)動顯示粒子性D少量光子的運(yùn)動顯示粒子性，大量光子的運(yùn)動顯示波動性解析選D少量光子落在膠片上，落點位置不確定，說明少量光子的運(yùn)動顯示粒子性，大量光子落在膠片上，出現(xiàn)了干涉條紋，呈現(xiàn)出波動性規(guī)律，說明大量光子的運(yùn)動

29、顯示波動性，但不能說光只具有粒子性或只具有波動性，故只有D正確。(1)個別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性；大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動性。(2)頻率越低波動性越顯著，越容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象；頻率越高粒子性越顯著，越不容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象，貫穿本領(lǐng)越強(qiáng)。(3)光在傳播過程中往往表現(xiàn)出波動性；在與物質(zhì)發(fā)生作用時往往表現(xiàn)為粒子性。(4)由光子的能量h，光子的動量p表達(dá)式也可以看出，光的波動性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和動量的計算式中都含有表示波的特征的物理量頻率和波長。由以上兩式和波速公式c還可以得出：pc。一、選擇題1下列描繪兩種溫度下黑體輻射強(qiáng)度與波長關(guān)系的圖中(如圖

30、25)，符合黑體輻射實驗規(guī)律的是_。圖25解析：選A黑體輻射的強(qiáng)度隨著溫度的升高，一方面各種波長的輻射強(qiáng)度都增加，另一方面輻射強(qiáng)度的極大值向著波長較短的方向移動，所以A正確。2(2013汕頭模擬)如圖26所示，用導(dǎo)線把驗電器與鋅板相連接，當(dāng)用紫外線照射鋅板時，發(fā)生的現(xiàn)象是_。圖26A有光子從鋅板逸出B有電子從鋅板逸出C驗電器指針張開一個角度D鋅板帶負(fù)電解析：選BC用紫外線照射鋅板是能夠發(fā)生光電效應(yīng)的，鋅板上的電子吸收紫外線的能量從鋅板表面逸出，稱之為光電子，故A錯誤、B正確；鋅板與驗電器相連，帶有相同電性的電荷，鋅板失去電子應(yīng)該帶正電，且失去電子越多，帶正電的電荷量越多，驗電器指針張角越大，故

31、C正確、D錯誤。3(2012上海高考)根據(jù)愛因斯坦的“光子說”可知_。A“光子說”本質(zhì)就是牛頓的“微粒說”B光的波長越大，光子的能量越小C一束單色光的能量可以連續(xù)變化D只有光子數(shù)很多時，光才具有粒子性解析：選B光子并非實物粒子，其能量是一份一份的，不連續(xù)變化，每個光子的能量hh，光的波長越大，光子能量越小，所以選項A、C錯誤，B正確。光子數(shù)很少時，光表現(xiàn)出粒子性越明顯，選項D錯誤。4.如圖27所示，一驗電器與鋅板相連，現(xiàn)用一弧光燈照射鋅板，關(guān)燈后指針仍保持一定偏角，下列判斷中正確的是_。圖27A用一帶負(fù)電(帶電量較少)的金屬小球與鋅板接觸，則驗電器指針偏角將增大B用一帶負(fù)電(帶電量較少)的金屬

32、小球與鋅板接觸，則驗電器指針偏角將減小C使驗電器指針回到零后，改用強(qiáng)度更大的弧光燈照射鋅板，驗電器指針偏角將比原來大D使驗電器指針回到零后，改用強(qiáng)度更大的紅外線燈照射鋅板，驗電器指針一定偏轉(zhuǎn)解析：選BC根據(jù)光電效應(yīng)的原理可知鋅板帶正電，用帶負(fù)電的小球與鋅板接觸會中和一部分鋅板上的電荷，使鋅板上的電荷量減少，同時驗電器上的電荷量也減少，所以驗電器指針偏角將減小，B正確、A錯誤；使驗電器的指針回到零后，改用強(qiáng)度更大的弧光燈照射鋅板，會有更多的電子從鋅板逸出，鋅板帶的電荷量更多，驗電器指針偏角將比原來大，C正確；用紅外線照射鋅板，不發(fā)生光電效應(yīng)，驗電器指針不偏轉(zhuǎn)，D錯誤。5(2014連云港摸底)某金

33、屬在光的照射下產(chǎn)生光電效應(yīng)，其遏止電壓Uc與入射光頻率的關(guān)系圖像如圖28所示。則由圖像可知_。圖28A該金屬的逸出功等于h0B遏止電壓是確定的，與照射光的頻率無關(guān)C若已知電子電量e，就可以求出普朗克常量hD入射光的頻率為20時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為h0解析：選ACD由光電效應(yīng)方程，EkhW，eUcEk，聯(lián)立解得Uc。由此可知，該金屬的逸出功Wh0，若已知電子電量e，根據(jù)圖像斜率等于，就可以求出普朗克常量h，選項A、C正確；遏止電壓隨照射光的頻率增大而增大，選項B錯誤；入射光的頻率為20時，根據(jù)光電效應(yīng)方程可知，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為h0，選項D正確。6(2013常州模擬)用強(qiáng)度相同的

34、紅光和藍(lán)光分別照射同一種金屬，均能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)。下列判斷正確的是_。A用紅光照射時，該金屬的逸出功小，用藍(lán)光照射時，該金屬的逸出功大B用紅光照射時，該金屬的截止頻率低，用藍(lán)光照射時，該金屬的截止頻率高C用紅光照射時，逸出光電子所需時間長，用藍(lán)光照射時，逸出光電子所需時間短D用紅光照射時，逸出的光電子最大初動能小，用藍(lán)光照射時，逸出的光電子最大初動能大解析：選D由hWEkm，紅Ekm紅，D正確；金屬的逸出功和截止頻率與入射光頻率無關(guān)，A、B均錯誤；只要能發(fā)生光電效應(yīng)，逸出光電子所需時間與光的頻率無關(guān)，C錯誤。7用波長為和2的光照射同一種金屬，分別產(chǎn)生的速度最快的光電子速度之比為21，普朗

35、克常量和真空中光速分別用h和c表示，那么下列說法正確的有_。A該種金屬的逸出功為hc/3B該種金屬的逸出功為hc/C波長超過2的光都不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)D波長超過4的光都不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)解析：選AD由hWEk知hWmv，hWmv，又v12v2，所以W。光的波長小于或等于3時方能發(fā)生光電效應(yīng)，故A、D項正確。8如圖29所示是用光照射某種金屬時逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率的變化圖線(直線與橫軸的交點坐標(biāo)4.27，與縱軸交點坐標(biāo)0.5)。由圖可知_。圖29A該金屬的截止頻率為 4.271014HzB該金屬的截止頻率為5.51014HzC該圖線的斜率表示普朗克常量D該金屬的逸出功為

36、 0.5 eV 解析：選AC圖線在橫軸上的截距為截止頻率，A正確、B錯誤；由光電效應(yīng)方程EkhW0，可知圖線的斜率為普朗克常量，C正確；金屬的逸出功為：W0h0 eV1.77 eV，D錯誤。圖2109如圖210所示是光電管的原理圖，已知當(dāng)有波長為0的光照射到陰極K上時，電路中有光電流，則_。A若換用波長為1(10)的光照射陰極K時，電路中一定沒有光電流B若換用波長為2(2乙丙，則_。A用入射光甲照射金屬b，可能發(fā)生光電效應(yīng)B用入射光丙照射金屬b，一定發(fā)生光電效應(yīng)C用入射光甲和乙同時照射金屬c，可能發(fā)生光電效應(yīng)D用入射光乙和丙同時照射金屬a，一定發(fā)生光電效應(yīng)解析：選BD由，甲乙丙可知，甲乙丙。用

37、入射光甲、乙、丙照射金屬a、b、c均恰好發(fā)生光電效應(yīng)，說明a金屬極限頻率最小，c金屬的極限頻率最大，結(jié)合光電效應(yīng)發(fā)生條件可知，A、C錯誤，B、D正確。11現(xiàn)有a、b、c三束單色光，其波長關(guān)系為abc123。當(dāng)用a光束照射某種金屬板時能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子最大動能為Ek，若改用b光束照射該金屬板，飛出的光電子最大動能為Ek，當(dāng)改用c光束照射該金屬板時_。A能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子最大動能為EkB能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子最大動能為EkC能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子最大動能為EkD由于c光束光子能量較小，該金屬板不會發(fā)生光電效應(yīng)解析：選B對a、b、c三束光由光電效應(yīng)方程有：WEk，WE

38、k，由以上兩式可得Ek，WEk。當(dāng)改用c光束照射該金屬板時WEkEkEk，故B正確。12(2014揚(yáng)州檢測)某光波射到一逸出功為W的光電材料表面，所產(chǎn)生的光電子在垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中做圓周運(yùn)動的最大半徑為r，設(shè)電子的質(zhì)量為m，帶電量為e，普朗克常量為h，則該光波的頻率為_。A.B.CW/h DW/h解析：選C由evBmv2/r可得所產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ekmv2。由愛因斯坦光電效應(yīng)方程，EkhW，解得W/h，選項C正確。二、非選擇題13(2014淮安模擬)從1907年起，美國物理學(xué)家密立根開始以精湛的技術(shù)測量光電效應(yīng)中幾個重要的物理量。他通過如圖211所示的實驗裝置測量某金屬的

39、遏止電壓Uc與入射光頻率，作出Uc的圖像，由此算出普朗克常量h，并與普朗克根據(jù)黑體輻射測出的h相比較，以檢驗愛因斯坦光電效應(yīng)方程的正確性。圖中頻率1、2，遏止電壓Uc1、Uc2及電子的電荷量e均為已知，求：圖211(1)普朗克常量h；(2)該金屬的截止頻率0。解析：根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW0及動能定理eUcEk得Uc0結(jié)合圖像知k普朗克常量h，0答案：(1)(2)14德布羅意認(rèn)為，任何一個運(yùn)動著的物體，都有一種波與它對應(yīng)，波長是，式中p是運(yùn)動物體的動量，h是普朗克常量。已知某種紫光的波長是440 nm，若將電子加速，使它的德布羅意波長是這種紫光波長的104倍。求：(1)電子的動量大小。

40、(2)試推導(dǎo)加速電壓跟德布羅意波長的關(guān)系，并計算加速電壓的大小。電子質(zhì)量m9.11031 kg，電子電荷量e1.61019 C，普朗克常量h6.61034 Js，加速電壓的計算結(jié)果取一位有效數(shù)字。解析：(1)由得p kgm/s1.51023 kgm/s；(2)eUEk，又聯(lián)立解得U，代入數(shù)據(jù)解得U8102 V。答案：(1)1.51023 kgm/s(2)U8102 V第3節(jié)原子結(jié)構(gòu)和原子核 原子結(jié)構(gòu)記一記1原子的核式結(jié)構(gòu)(1)19091911年，英國物理學(xué)家盧瑟福進(jìn)行了粒子散射實驗，提出了核式結(jié)構(gòu)模型。(2)粒子散射實驗：實驗裝置：如圖31所示。圖31實驗結(jié)果：粒子穿過金箔后，絕大多數(shù)沿原方向前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生較大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)角度大于90，甚至被彈回。(3)核式結(jié)構(gòu)模型：原子中心有一個很小的核，叫做原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。2氫原子光譜氫原子光譜線是最早發(fā)現(xiàn)、研究的光譜線，