動量原子物理-課件完整版

專題七動量原子物理熱點追蹤

(難度中等，命題指數(shù)★★★★★。復(fù)習目標：保本必會)

201820192020選修3－5T12C：(1)半衰期(2)光電效應(yīng)(3)動量定理的應(yīng)用T12：(1)動量守恒定律的應(yīng)用(2)核反應(yīng)方程(3)光子能量和光子數(shù)目的相關(guān)計算T12：(1)黑體輻射(2)能級躍遷(3)動量守恒定律的應(yīng)用重要考點原子結(jié)構(gòu)、原子核、波粒二象性、動量定理、動量守恒定律重要方法圖象法、類比法、估算法、模型法、守恒思想要點再現(xiàn)1.(2020·江蘇卷)“測溫槍”(學名“紅外線輻射測溫儀”)具有響應(yīng)快、非接觸和操作方便等優(yōu)點。它是根據(jù)黑體輻射規(guī)律設(shè)計出來的，能將接收到的人體熱輻射轉(zhuǎn)換成溫度顯示。若人體溫度升高，則人體熱輻射強度I及其極大值對應(yīng)的波長λ的變化情況是(

) A.I增大，λ增大

B.I增大，λ減小

C.I減小，λ增大

D.I減小，λ減小

解析根據(jù)黑體輻射規(guī)律，可知隨溫度升高，各種波長的輻射強度都增大，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動，故人體熱輻射強度I隨人體溫度的升高而增大，其極大值對應(yīng)的波長減小，B項正確。

答案

B解析由題意知：小孩和滑板動量守恒，則Mv＋mv′＝0答案B3.(2018·江蘇卷)如圖1所示，懸掛于豎直彈簧下端的小球質(zhì)量為m，運動速度的大小為v，方向向下。經(jīng)過時間t，小球的速度大小為v，方向變?yōu)橄蛏?。忽略空氣阻力，重力加速度為g，求該運動過程中，小球所受彈簧彈力沖量的大小。解析取向上為正方向，圖1動量定理I＝Δp，I＝mv－(－mv)＝2mv答案2mv＋mgt4.(2019·江蘇卷)在“焊接”視網(wǎng)膜的眼科手術(shù)中，所用激光的波長λ＝6.4×10－7m，每個激光脈沖的能量E＝1.5×10－2J。求每個脈沖中的光子數(shù)目。(已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3×108m/s。計算結(jié)果保留1位有效數(shù)字)答案5×1016個動量定理的理解與應(yīng)用【例1】

(多選)(2020·江蘇海門中學第二次調(diào)研)人們對手機的依賴性越來越強，有些人喜歡躺著看手機，經(jīng)常出現(xiàn)手機砸到眼睛的情況。若手機質(zhì)量為150g，從離人眼約20cm的高度無初速掉落，砸到眼睛后經(jīng)0.1s手機停止運動，取重力加速度g＝10m/s2，下列分析正確的是(

)圖2A.手機對眼睛的作用力大小約為4.5NB.手機對眼睛的作用力大小約為3.0NC.全過程手機重力的沖量大小約為0.30N·sD.全過程手機重力的沖量大小約為0.45N·s答案AD【變式1】

(2020·南京市、鹽城市第二次模擬)2019年12月27日晚，“實踐二十號”衛(wèi)星被成功送入預(yù)定軌道。運載這一衛(wèi)星的長征五號運載火箭在海南文昌航天發(fā)射場進行多次調(diào)試，在某次實驗中該發(fā)動機向后噴射的氣體速度約為3000m/s，產(chǎn)生的推力約為4.8×106N，則它在1s時間內(nèi)噴射的氣體質(zhì)量約為多少千克？解析設(shè)它在1s時間內(nèi)噴射的氣體質(zhì)量為m，由動量定理可得FΔt＝Δm·v答案1.6×103kg動量守恒定律的理解1.動量守恒定律 (1)條件：系統(tǒng)不受外力或系統(tǒng)所受外力的矢量和為零。 (2)表達式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′。2.碰撞

彈性碰撞的規(guī)律：兩球發(fā)生彈性碰撞時應(yīng)滿足動量守恒和機械能守恒。

非彈性碰撞的規(guī)律：兩球發(fā)生碰撞時應(yīng)滿足動量守恒，但是機械能不守恒?！纠?】

(2020·南通市、泰州市第一次調(diào)研)如圖3所示，光滑水平面上有一輕質(zhì)彈簧，彈簧左端固定在墻壁上，滑塊A以v0＝12m/s的水平速度撞上靜止的滑塊B并粘在一起向左運動，與彈簧作用后原速率彈回，已知A、B的質(zhì)量分別為m1＝0.5kg、m2＝1.5kg。求：圖3(1)A與B撞擊結(jié)束時的速度大小v；(2)在整個過程中，彈簧對A、B系統(tǒng)的沖量大小I。解析

(1)A、B碰撞過程系統(tǒng)動量守恒，以向左為正方向由動量守恒定律得m1v0＝(m1＋m2)v代入數(shù)據(jù)解得v＝3m/s(2)以向左為正方向，A、B與彈簧作用過程由動量定理得I＝(m1＋m2)(－v)－(m1＋m2)v代入數(shù)據(jù)解得I＝－12N·s，負號表示沖量方向向右。答案

(1)3m/s

(2)12N·s【變式2】

(2020·海安市高三質(zhì)監(jiān))如圖4是用氣墊導軌驗證動量守恒的裝置，帶有等寬遮光條的滑塊A和B，質(zhì)量分別為mA、mB，在A、B間用細線水平拉住一輕彈簧，將其置于氣墊導軌上，調(diào)節(jié)已連接氣源的導軌，使滑塊A、B恰好靜止在導軌上，表明此時導軌處于________，燒斷細線，滑塊A、B被彈簧彈開，光電門C、D記錄下兩遮光條通過的時間分別為tA和tB，若滿足關(guān)系式________________，說明兩滑塊動量守恒。圖4【變式3】

(2020·江蘇卷)一只質(zhì)量為1.4kg的烏賊吸入0.1kg的水，靜止在水中。遇到危險時，它在極短時間內(nèi)把吸入的水向后全部噴出，以2m/s的速度向前逃竄。求該烏賊噴出的水的速度大小v。答案28m/s波粒二象性1.黑體輻射規(guī)律：輻射強度與溫度有關(guān)，與波長有關(guān)圖5(1)隨溫度升高，輻射強度的峰值向波長較短的方向移動，故室溫時電磁波的波長較長；高溫時電磁波的波長較短。(2)溫度一定時，輻射強度隨波長增大而先增大后減小。(3)對應(yīng)同一波長，溫度越高輻射強度越大。2.光電效應(yīng)(1)分析光電效應(yīng)的兩條線索(2)光電效應(yīng)四類圖象極限頻率νc→橫軸截距；逸出功W0→縱軸截距的絕對值；普朗克常量h→圖線的斜率遏止電壓Uc→圖線與橫軸的交點；飽和光電流Im→光電流的最大值；最大初動能→Ekm＝eUc遏止電壓Uc1、Uc2→圖線與橫軸的交點；飽和光電流；最大初動能→Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2截止頻率νc→圖線與橫軸的交點；遏止電壓Uc→隨入射光頻率的增大而增大；普朗克常量h→等于圖線的斜率與電子電量的乘積，即h＝ke3.光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象表現(xiàn)出光的波動性。黑體輻射、光電效應(yīng)表現(xiàn)光的粒子性。光的波長越長，頻率越小，波動性越顯著；光的波長越短，頻率越大，粒子性越顯著。少量光子產(chǎn)生的效果往往顯示粒子性(一份一份)，大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示波動性?！纠?】

(2020·常州市教育學會學業(yè)水平監(jiān)測)如圖6甲所示為氫原子的能級圖，大量處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷時，發(fā)出頻率不同的大量光子，其中頻率最高的光子照射到圖乙電路陰極K上時，電路中電流隨電壓變化的圖象如圖丙，則金屬的逸出功W＝________eV；將上述各種頻率的光分別照射到電路陰極K上，共有________種頻率的光能產(chǎn)生光電流。圖6解析大量處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷時，發(fā)出頻率最高的光子是對應(yīng)著從n＝4到n＝1的躍遷，頻率最高光子的能量為hνm＝E4－E1＝12.75eV，由圖可知遏止電壓Uc＝6V，由Ekm＝eUc得，輻射光電子的最大初動能為6eV，根據(jù)Ekm＝hν－W逸出功可知金屬的逸出功W＝12.75eV－6eV＝6.75eV。從n＝4到低能級的躍遷中能輻射出6種不同頻率的光子，其中光子能量大于6.75eV的躍遷有：n＝2到n＝1的躍遷，輻射光子的能量為(－3.4)eV－(－13.6)eV＝10.2eV；n＝3到n＝1的躍遷，輻射光子的能量為(－1.51)eV－(－13.6)eV＝12.09eV；n＝4到n＝1的躍遷，輻射光子的能量為(－0.85)eV－(－13.6)eV＝12.75eV；其余躍遷光子能量小于6.75eV：n＝4到n＝2的躍遷，輻射光子的能量為(－0.85)eV－(－3.4)eV＝2.55eV；所以各種頻率的光分別照射到電路陰極K上，共有3種頻率的光能產(chǎn)生光電流。答案

6.75

3【變式4】

(2019·南通市模擬)我國自行研制的一種大型激光器，能發(fā)出頻率為ν、功率為P0的高純度和高亮度激光。如圖7所示，光電管的陰極K用某金屬制成，閉合開關(guān)S，當該激光射向陰極，產(chǎn)生了光電流。移動變阻器的滑片P，當光電流恰為零時，電壓表的示數(shù)為Uc，已知普朗克常量為h，電子電荷量為e，真空中的光速為c。求： ①激光器發(fā)出的光子的動量p； ②光電管陰極K的截止頻率νc。圖7②由eUc＝Ekm，又Ekm＝hν－W0，解得W0＝hν－eUc氫原子的能級躍遷1.躍遷：當光子的能量滿足hν＝E末－E初時，才能在激發(fā)態(tài)之間躍遷。2.電離：當光子能量大于等于原子所處的能級的能量值的絕對值時，也可以被氫原子吸收，使氫原子電離，多余的能量作為電子的初動能?！纠?】

(2020·揚州市第二次階段性檢測)某金屬的逸出功為3.50eV，用光子能量為5.0eV的一束光照到該金屬上，光電子的最大初動能為________eV。氫原子的能級如圖8所示，現(xiàn)有一群處于n＝3能級的氫原子向低能級躍遷，在輻射出的各種頻率的光子中，能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)的頻率共有________種。圖8答案1.5

2【變式5】

(2020·江蘇卷