（江苏专用）2017高考物理一轮复习 动量守恒定律 波粒二象性 原子结构（课件+试题）（打包6套）（选修3-5）.zip

1基础课时 3 光电效应 波粒二象性1.关于光电效应，下列说法中正确的是________。A．光电子的最大初动能随着入射光强度的增大而增大B．只要入射光的强度足够强，照射时间足够长，就一定能产生光电效应C．在光电效应中，饱和光电流的大小与入射光的频率无关D．任何一种金属都有一个极限频率，低于这个频率的光照射都不能发生光电效应解析 由爱因斯坦光电效应方程易知选项 A、B 错误，D 正确；针对选项 C 的说法，正确的理解是这样的，饱和光电流的大小与光强有关，但不等于说与入射光频率无关，饱和光电流与光强成正比的结论应是在入射光频率一定的条件下才成立。若入射光强度一定，入射光的光子数便取决于光子的能量了，根据光子说可知 ε ＝ hν ，频率越大的光子能量越大，则光子数目越少，入射光子数便越少，打出的光电子数就少，饱和光电流便小了，所以在光强一定时，入射光的频率越大，饱和光电流越小。答案 D2．(2016·河北衡水模拟)现有 a、 b、 c 三束单色光，其波长关系为λ a∶ λ b∶ λ c＝1∶2∶3。当用 a 光束照射某种金属板时能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为 Ek，若改用 b 光束照射该金属板，飞出的光电子最大动能为 Ek，当改用 c 光束13照射该金属板时________。A．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为 Ek16B．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为 Ek19C．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为 Ek112D．由于 c 光束光子能量较小，该金属板不会发生光电效应答案 B3.爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得 1921 年诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能 Ekm与入射光频率 ν 的关系如图 1 所示，其中 ν 0为极限频率。从图中可以确定的是________。2图 1A．逸出功与 ν 有关B． Ekm与入射光强度成正比C．当 ν ν 0时，会逸出光电子D．图中直线的斜率与普朗克常量有关解析 由爱因斯坦光电效应方程 Ek＝ hν － W0和 W0＝ hν 0(W0为金属的逸出功)可得，Ek＝ hν － hν 0，可见图象的斜率表示普朗克常量，D 正确；只有 ν ≥ ν 0时才会发生光电效应，C 错误；金属的逸出功只与金属的极限频率有关，与入射光的频率无关，A 错误；最大初动能取决于入射光的频率，而与入射光的强度无关，B 错误。答案 D4.研究光电效应的电路如图 2 所示，用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极 K)，钠极板发射出的光电子被阳极 A 吸收，在电路中形成光电流。下列光电流I 与 A、K 之间的电压 UAK的关系图象中，正确的是________。图 2解析 光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与光照强度无关，因此在入射光频率相同的情况下，遏止电压相同，在能发生光电效应的前提下，光电流随着光照强度增大而增大，C 正确。答案 C35．下列说法中正确的是________。A．普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论B．大量的电子通过双缝后在屏上能形成明暗相间的条纹，这表明所有的电子都落在明条纹处C．电子和其他微观粒子，都具有波粒二象性D．光波是一种概率波，光的波动性是由于光子之间的相互作用引起的，这是光子自身的固有性质解析 普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论，A 正确；不可能所有的电子都落在明条纹处，B 错误；所有粒子都具有波粒二象性，C 正确；波粒二象性是光的根本属性，与光子之间的相互作用无关，D 错误。答案 AC6.如图 3 为用光照射锌板产生光电效应的装置示意图。光电子的最大初动能用 Ek表示、入射光的强度用 C 表示、入射光的波长用 λ 表示、入射光的照射时间用 t 表示、入射光的频率用 ν 表示。则下列说法正确的是________。图 3A． Ek与 C 无关 B． Ek与 λ 成反比C． Ek与 t 成正比 D． Ek与 ν 成线性关系解析 由 Ek＝ hν － W0知， Ek与照射光的强度及照射时间无关，与 ν 成线性关系，A、D 正确，C 错误；由 Ek＝ － W0可知， Ek与 λ 不成反比，B 错误。hcλ答案 AD7．在探究光电效应现象时，某小组的同学分别用波长为 λ 、2 λ 的单色光照射某金属，逸出的光电子最大速度之比为 2∶1，普朗克常量用 h 表示，光在真空中的速度用 c 表示。则________。A．光电子的最大初动能之比为 2∶1B．该金属的截止频率为cλ4C．用波长为 λ 的单色光照射该金属时能发生光电效应52D．用波长为 4λ 的单色光照射该金属时不能发生光电效应解析 由于两种单色光照射下，逸出的光电子的最大速度之比为 2∶1，由 Ek＝ mv2可知，12光电子的最大初动能之比为 4∶1，A 错误；又由 hν ＝ W＋ Ek知，h ＝ W＋ mv ， h ＝ W＋ mv ，又 v1＝2 v2，解得 W＝ h ，则该金属的截止频率为 ，cλ 12 21 c2λ 12 2 c3λ c3λB 错误；光的波长小于或等于 3λ 时才能发生光电效应，C、D 正确。答案 CD8．(2016·黑龙江哈尔滨期末)在光电效应实验中，某同学用同一种材料在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图 4 所示。则可判断出( )图 4A．甲光的频率大于乙光的频率B．乙光的波长大于丙光的波长C．甲光、乙光波长相等D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光对应的光电子最大初动能解析 由 eUc＝ mv ＝ hν － W，入射光的频率越高，对应的遏止电压 Uc越大。甲光、乙光12 2m的遏止电压相等，所以甲光、乙光的频率相等，则用甲光与用乙光照射而逸出的光电子的最大初动能相等，A 错误；丙光的遏止电压大于乙光的遏止电压，所以丙光的频率大于乙光的频率，则乙光的波长大于丙光的波长，B 正确；甲光、乙光的频率相等，则甲光、乙光波长相等，C 正确；丙光的遏止电压大于甲光的遏止电压，所以甲光对应的光电子最大初动能小于丙光对应的光电子最大初动能，D 错误。答案 BC9.按如图 5 的方式连接电路，当用某种紫光照射阴极 K 时，电路中的微安表有示数。则下列叙述正确的是( )5图 5A．如果仅将紫光换成黄光，则微安表一定没有示数B．如果仅将紫光换成紫外线，则微安表一定有示数C．仅将滑动变阻器的触头向右滑动，则微安表的示数一定增大D．仅将电源的正、负极对调，则微安表仍可能有示数解析 当换用黄光后，入射光的频率减小，但入射光的频率可能仍大于金属的极限频率，发生光电效应，电路中可能有光电流，A 错误；当换用紫外线后，入射光的频率增大，一定能产生光电效应现象，则微安表一定有示数，B 正确；滑动变阻器的触头向右滑动，则光电管两极间的电压增大，电路中的光电流可能已经达到饱和值，保持不变，C 错误；将电源的正、负极对调，电子做减速运动，光电子可能到达阳极 A，则微安表仍可能有示数，D 正确。答案 BD10．用波长比为 4∶3 的两种单色光 A、 B 分别照射锌板时，逸出的光电子的最大初动能分别为 EkA、 EkB。由此可知 A、 B 光子的能量的比为________，锌板的逸出功为________。解析 A、 B 两种光子的波长之比为 4∶3，根据 ν ＝ 及 E＝ hν ，显然 A、 B 两种光子的能cλ量之比为 EA∶ EB＝ λ B∶ λ A＝3∶4；设此金属的逸出功为 W，根据爱因斯坦光电效应方程，当用 A 单色光照射时： EkA＝ － W，当用 B 单色光照射时： EkB＝ － W，联立解得：hcλ A hcλ BW＝3 EkB－4 EkA。答案 3∶4 3 EkB－4 EkA11.如图 6 为测定光电流强度的示意图，其中加在光电管两端的电压能对光电子加速。电源的________(填“左”或“右”)端为正极，太阳光应照射到光电管的________(填“ A”或“B”)极，如果微安表的示数为 10 μA，则 1 s 内从阴极发出的光电子数的最小值为________个。(已知 e＝1.6×10 －19 C)6图 6解析 电源左端为正极，右端为负极；入射光应照射到阴极板上，即题图中的 B 极；1 s内发出的光电子的电荷量为 q＝ It＝10×10 －6 ×1 C＝10 － 5 C，而 n＝ ，所以 1 s 内阴极至qe少发出 6.25×1013个光电子。答案 左 B 6.25×10 1312．小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意如图 7 甲所示。已知普朗克常量 h＝6.63×10 －34 J·s。图 7(1)图甲中电极 A 为光电管的________(填“阴极”或“阳极”)；(2)实验中测得铷的遏止电压 Uc与入射光频率 ν 之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率ν c＝________Hz，逸出功 W0＝________J；(3)如果实验中入射光的频率 ν ＝7.00×10 14Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek＝________J。解析 (1)由光电管的结构知，A 为阳极。(2)Uc－ ν 图象中横轴的截距表示截止频率 ν c＝5.14×10 14 Hz，逸出功W0＝ hν c＝3.41×10 －19 J。(3)由爱因斯坦的光电效应方程得 Ek＝ hν － W0＝1.23×10 －19 J。答案 (1)阳极 (2)5.14(5.12～5.16)×10 143．41(3.39～3.42)×10 －19 (3)1.23(1.22～1.25)×10 －1913．用不同频率的光照射某金属产生光电效应，测量金属的遏止电压 Uc与入射光频率 ν ，得到 Uc­ν 图象如图 8 所示，根据图象求出该金属的截止频率 ν c＝________Hz，普朗克常量 h＝________J·s。(已知电子电荷量 e＝1.6×10 －19 C)7图 8解析 由题图线可知 ν c＝5.0×10 14Hz，又 eUc＝ hν － W0，所以 Uc＝ ν － 。结合图线可得he W0ek＝ ＝ V/Hz，he 2.05.0×1014h＝ J·s＝6.4×10 －34 J·s。2.0×1.6×10－ 195.0×1014答案 5.0×10 14 6.4×10 －3414.如图 9 所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于 n＝3 的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，并用这些光照射逸出功为 2.49 eV 的金属钠。图 9(1)这群氢原子能发出________种不同频率的光，其中有________种频率的光能使金属钠发生光电效应。(2)金属钠发出的光电子的最大初动能为________ eV。解析 (1)有 3 种跃迁方式，如图所示第 3 激发态→第 1 激发态，放出光子的能量为Δ E＝ E3－ E1＝(－1.51 eV)－(－13.6 eV)＝12.09 eV＞2.49 eV第 3 激发态→第 2 激发态，放出光子的能量为Δ E＝ E3－ E2＝(－1.51 eV)－(－3.4 eV)＝1.89 eV＜2.49 eV第 2 激发态→第 1 激发态，放出光子的能量为Δ E＝ E2－ E1＝(－3.4 eV)－(－13.6 eV)＝10.2 eV＞2.49 eV8光子能量大于逸出功的会发生光电效应，故有 2 种频率的光能使金属钠发生光电效应。(2)根据爱因斯坦光电效应方程，有Ekm＝ hν － W0＝12.09 eV－2.49 eV＝9.60 eV。答案 (1)3 2 (2)9.60 1基础课时 2 原子结构 原子核1．原子核 U经放射性衰变①变为原子核 Th，继而经放射性衰变②变为原子核23892 23490Pa，再经放射性衰变③变为原子核 U。放射性衰变①、②和③依次为________。23491 23492A．α 衰变、β 衰变和 β 衰变B．β 衰变、α 衰变和 β 衰变C．β 衰变、β 衰变和 α 衰变D．α 衰变、β 衰变和 α 衰变解析 U Th，质量数少 4，电荷数少 2，说明①为 α 衰变。23892― ― →① 23490Th Pa，质子数加 1，质量数不变，说明②为 β 衰变。中子转化成质子，23490 ― ― →② 23491Pa U，质子数加 1，质量数不变，说明③为 β 衰变，中子转化成质子。选项23491 ― ― →③ 23492A正确。答案 A2．(2014·重庆理综，1)碘 131的半衰期约为 8天，若某药物含有质量为 m的碘 131，经过 32天后，该药物中碘 131的含量大约还有________。A. B. C. D.m4 m8 m16 m32解析 由半衰期公式 m′＝ m( ) 可知， m′＝ m( ) ＝ m，故选项 C正确。12tτ 12328 116答案 C3．核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设。核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高罹患癌症的风险。已知钚的一种同位素 Pu的半衰期为 24 100年，其衰变方程为23994Pu→X＋ He＋γ，下列说法中正确的是________。23994 42A．X 原子核中含有 92个中子B．100 个 Pu经过 24 100年后一定还剩余 50个23994C．由于衰变时释放巨大能量，根据 E＝ mc2，衰变过程总质量增加D．衰变发出的 γ 射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力解析 根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒可得，X 原子核中含有 92个质子，235个核子，则中子数为 235－92＝143(个)，选项 A错误；半衰期是大量原子核衰变时的统计2规律，100 个 Pu经过 24 100年后不一定还剩余 50个，选项 B错误；由于衰变时释放23994巨大能量，衰变过程总质量减少，选项 C错误；衰变发出的 γ 射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力，选项 D正确。答案 D4.卢瑟福和他的学生用 α 粒子轰击不同的金属，并同时进行观测，经过大量的实验，最终确定了原子的核式结构。如图 1为该实验的装置，其中荧光屏能随显微镜在图中的圆面内转动。当用 α 粒子轰击金箔时，在不同位置进行观测，如果观测的时间相同，则下列说法正确的是________。图 1A．2 处的闪光次数比 4处多B．3 和 4处没有闪光C．4 处有闪光但次数极少D．如果从 4处将显微镜顺时针转过一个小角度，观察到的闪光将消失解析 卢瑟福和他的学生做 α 粒子散射实验时，得到以下结论：绝大多数 α 粒子直接穿过金箔，少数发生偏转，极少数发生大角度的偏转，偏转的角度甚至大于 90°，A、C 正确。答案 AC5．[2014·新课标全国卷Ⅱ，35(1)] 在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。下列说法符合历史事实的是________。A．密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值B．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核 C．居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素D．卢瑟福通过 α 粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子解析 密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值为 1.6×10－19 C，选项 A正确；贝克勒尔通过对天然放射性研究发现了放射性元素，选项 B错误；居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素，选项 C正确；卢瑟福通过 α 粒子散射实验，得出了原子的3核式结构理论，选项 D错误。答案 AC6．下列核反应方程及其表述中正确的是________。A. He＋ H→ He＋ H是原子核的 α 衰变32 21 42 1B. He＋ Al→ P＋ n是原子核的人工转变42 2713 3015 10C. Na→ Mg＋ e是原子核的人工转变2411 2412 0－ 1D. U＋ n→ Kr＋ Ba＋3 n是重核的裂变反应23592 10 9236 14156 10解析 He＋ H→ He＋ H是聚变，不是原子核的 α 衰变，A 错误； He＋ Al→ P＋ n32 21 42 1 42 2713 3015 10为 α 粒子撞击铝核，是原子核的人工转变，B 正确； Na→ Mg＋ e，生成电子，是2411 2412 0－ 1原子核的 β 衰变，C 错误； 92U＋ n→ Kr＋ 56Ba＋3 n是铀核的裂变反应，D 正确。235 10 9236 141 10答案 BD7．如图 2所示是某原子的能级图， a、 b、 c为原子跃迁所发出的三种波长的光。在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是________。图 2解析 根据玻尔的原子跃迁公式 h ＝ Em－ En可知，两个能级间的能量差值越大，辐射光cλ的波长越短，从图中可看出，能量差值最大的是 E3－ E1，辐射光 a的波长最短，能量差值最小的是 E3－ E2，辐射光 b的波长最长，所以谱线从左向右的波长依次增大的是a、 c、 b，C 正确。答案 C48．氘核、氚核、中子、氦核的质量分别是 m1、 m2、 m3和 m4，如果氘核和氚核结合生成氦核，则下列说法中正确的是________。A．核反应方程式为 H＋ H→ He＋ n21 31 42 10B．这是一个裂变反应C．核反应过程中的质量亏损 Δ m＝ m1＋ m2－ m3D．核反应过程中释放的核能 Δ E＝( m1＋ m2－ m3－ m4)c2解析 由氘核和氚核的结合生成氦核以及电荷数、质量数守恒可知选项 A正确；该核反应为聚变反应，选项 B错误；核反应过程中的质量亏损为 Δ m＝ m1＋ m2－ m3－ m4，选项 C错误；由爱因斯坦质能方程可知核反应过程中释放的核能 Δ E＝Δ mc2，可知选项 D正确。答案 AD9．下列说法正确的是________。A．卢瑟福通过实验发现质子的核反应方程为He＋ 7N→ O＋ H42 14 178 1B．铀核裂变的核反应方程为 U→ Ba＋ Kr＋2 n23592 14156 9236 10C．设质子、中子、α 粒子的质量分别为 m1、 m2、 m3，两个质子和两个中子聚合成一个 α粒子，释放的能量是( m1＋ m2－ m3)c2D．原子在 a、 b两个能级的能量分别为 Ea、 Eb，且 Ea＞ Eb，当原子从 a能级跃迁到 b能级时，发射光子的波长 λ ＝ (其中 c为真空中的光速， h为普朗克常量)hcEa－ Eb解析 卢瑟福通过实验发现质子的核反应方程为 He＋ 7N→ O＋ H，选项 A正确；铀核42 14 178 1裂变的核反应方程为 U＋ n→ Ba＋ Kr＋3 n，方程式两边的中子不能约去，23592 10 14156 9236 10选项 B错误；两个质子和两个中子聚合成一个 α 粒子，根据爱因斯坦质能方程得Δ E＝(2 m1＋2 m2－ m3)c2，选项 C错误；根据 Ea－ Eb＝ h ，可得辐射的光子的波长为 λ ＝cλ，选项 D正确。hcEa－ Eb答案 AD10.根据玻尔原子结构理论，氦离子(He ＋ )的能级图如图 3所示。电子处在 n＝3 轨道上比处在 n＝5 轨道上离氦核的距离________(选填“近”或“远”)。当大量 He＋ 处在 n＝4 的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有________条。5图 3解析 根据玻尔原子理论，量子数 n越小，轨道越靠近原子核，所以 n＝3 比 n＝5 的轨道离原子核近，大量处于 n＝4 激发态的原子跃迁一共有 6种情形，即产生 6条谱线。答案 近 611．[2014·江苏单科，12C(2)]氡 222是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤。它是世界卫生组织公布 的主要环境致癌物质之一。其衰变方程是Rn― → Po＋________。已知 Rn的半衰期约为 3.8天， 则约经过________天，16 22286 21884 22286g的 Rn衰变后还剩 1 g。22286解析 根据质量数、电荷数守恒得衰变方程为 Ra→ Po＋ He。根据衰变规律 m＝ m0( ) ，22286 21884 4212tτ代入数值解得 t＝15.2 天。答案 He 15.24212．已知氘核( H)质量为 2.013 6 u，中子( n)质量为 1.008 7 u，氦核( He)质量为21 10 323.015 0 u，1 u 相当于 931.5 MeV。(1)写出两个氘核聚变成 He的核反应方程；32(2)计算上述核反应中释放的核能(保留三位有效数字)；(3)若两个氘核以相同的动能 0.35 MeV做对心碰撞即可发生上述反应，且释放的核能全部转化为机械能，则反应后生成的氦核( H)和中子( n)的速度大小之比是多少？32 10解析 (1)根据题中条件，可知核反应方程为H＋ H→ He＋ n。21 21 32 10(2)质量亏损 Δ m＝2 mH－( mHe＋ mn)＝2.013 6 u×2－(3.015 0 u＋1.008 7 u)＝0.003 5 u。由于 1 u的质量与 931.5 MeV的能量相对应，所以核反应中释放的核能为Δ E＝0.003 5×931.5 MeV＝3.26 MeV。(3)由动量守恒定律有 0＝ mHevHe－ mnvn，得 vHe∶ vn＝1∶3。6答案 (1)见解析 (2)3.26 MeV (3)1∶3 1基础课时 1 动量守恒定律及其应用1.滑雪运动是人们酷爱的户外体育活动，现有质量为 m 的人站立于雪橇上，如图 1 所示。人与雪橇的总质量为 M，人与雪橇以速度 v1在水平面上由北向南运动(雪橇所受阻力不计)。当人相对于雪橇以速度 v2竖直跳起时，雪橇向南的速度大小为 。图 1A. B. Mv1－ Mv2M－ m Mv1M－ mC. D． v1Mv1＋ Mv2M－ m解析 根据动量守恒条件可知人与雪橇系统水平方向动量守恒，人跳起后水平方向速度不变，雪橇的速度仍为 v1。答案 D2. (2016·福建福州模拟)半径相等的两个小球甲和乙，在光滑的水平面上沿同一直线相向运动，若甲球质量大于乙球质量，发生碰撞前，两球的动能相等，则碰撞后两球的状态可能是 。图 2A．两球的速度方向均与原方向相反，但它们的动能仍相等B．两球的速度方向相同，而且它们的动能仍相等C．甲、乙两球的动量相同D．甲球的动量不为零，乙球的动量为零解析 根据动量与动能的关系 Ek＝ 可知 p 甲 ＞ p 乙 ，根据动量守恒可知，碰撞后的总动量p22m沿甲原来的方向，故甲继续沿原来的方向运动，乙被弹回，所以选项 A 错误；碰撞后，甲的动能减小，若为弹性碰撞，则乙的动能增大，故两者动能不相等；若为完全非弹性碰撞，碰撞后速度相等，动能不等，所以选项 B 错误；两球碰撞过程中动量守恒，碰撞后动量可能相等，所以选项 C 正确；因碰撞后，甲、乙都沿甲原来的方向运动，故乙的动量不为零，所以选项 D 错误。2答案 C3. (2016·江苏泰州检测)如图 3 所示，质量分别为 m1和 m2的小球 A、 B 在光滑水平面上分别以速度 v1、 v2同向运动，并发生对心碰撞，碰后 B 被右侧墙壁原速率弹回，又与 A 碰撞，再一次碰撞后两球都静止，则第一次碰后 A 速度的大小为( )图 3A. B.m1v1＋ m2v2m1＋ m2 m1v1－ m2v2m1＋ m2C. D.m1v1＋ m2v22m1 m1v1＋ m2v22m2解析 设小球 A、 B 第一次碰后速度的大小分别为 v1′和 v2′，由动量守恒定律得m1v1＋ m2v2＝ m1v1′＋ m2v2′，两个小球再一次碰撞时 m1v1′－ m2v2′＝0，得 v1′＝，C 正确。m1v1＋ m2v22m1答案 C4．下列相互作用的过程中，可以认为系统动量守恒的是 。解析 动量守恒的条件是相互作用的物体系统不受外力或所受外力的合力为零，而相互作用过程中内力远大于外力时也可认为动量守恒。图 A 中，滑轮男孩推滑轮女孩的过程中，内力远大于外力，因此系统的动量可认为守恒；图 B 和图 D 中，在两物体相互作用的过程中，没有满足内力远大于外力的条件，系统的动量不守恒；图 C 中，太空中无空气阻力作用，太空人和子弹在相互作用过程中动量守恒。答案 AC5. (2016·江西九校联考)如图 4 所示，质量相等的两个滑块位于光滑水平桌面上。其中，弹簧两端分别与静止的滑块 N 和挡板 P 相连接，弹簧与挡板的质量均不计；滑块 M 以初速度 v0向右运动，它与挡板 P 碰撞(不粘接)后开始压缩弹簧，最后，滑块 N 以速度 v0向右运3动。在此过程中 。图 4A． M 的速度等于 0 时，弹簧的弹性势能最大B． M 与 N 具有相同的速度时，两滑块动能之和最小C． M 的速度为 时，弹簧的长度最长v02D． M 的速度为 时，弹簧的长度最短v02解析 弹性势能最大时，弹簧的长度最短，故两滑块速度相等，A 错误，B 正确；而分离时弹簧为原长，没有拉伸状态，故 C 错误，D 正确。答案 BD6.光滑水平地面上， A、 B 两物体质量都为 m， A 以速度 v 向右运动， B 原来静止，左端有一轻弹簧，如图 5 所示，当 A 撞上弹簧，弹簧被压缩最短时 。图 5A． A、 B 系统总动量仍然为 mvB． A 的动量变为零C． B 的动量达到最大值D． A、 B 的速度相等解析 系统水平方向动量守恒，A 正确；弹簧被压缩到最短时 A、 B 两物体具有相同的速度，D 正确、B 错误；但此时 B 的速度并不是最大的，因为弹簧还会弹开，故 B 物体会进一步加速， A 物体会进一步减速，C 错误。答案 AD7．气垫导轨上有 A、 B 两个滑块，开始时两个滑块静止，它们之间有一根被压缩的轻质弹簧，滑块间用绳子连接(如图 6 甲所示)，绳子烧断后，两个滑块向相反方向运动，图乙为它们运动过程的频闪照片，频闪的频率为 10 Hz，由图可知：4图 6(1)A、 B 离开弹簧后，应该做 运动，已知滑块 A、 B 的质量分别为 200 g、300 g，根据照片记录的信息，从图中可以看出闪光照片有明显与事实不相符合的地方是 。(2)若不计此失误，分开后， A 的动量大小为 kg·m/s， B 的动量的大小为 kg·m/s。本实验中得出“在实验误差允许范围内，两滑块组成的系统动量守恒”这一结论的依据是 。解析 (1) A、 B 离开弹簧后因水平方向不再受外力作用，所以均做匀速直线运动，在离开弹簧前 A、 B 均做加速运动， A、 B 两滑块的第一个间隔都应该比后面匀速时相邻间隔的长度小。(2)周期 T＝ ＝0.1 s， v＝ ，由题图知 A、 B 匀速时速度分别为 vA＝0.09 m/s， vB＝0.06 1f xtm/s，分开后 A、 B 的动量大小均为 pA＝0.018 kg·m/s，方向相反，满足动量守恒，系统的总动量为 0。答案 (1)匀速直线 A、 B 两滑块的第一个间隔(2)0.018 0.018 A、 B 两滑块作用前后总动量不变，均为 08.如图 7 所示，质量均为 m 的小车与木箱紧挨着静止在光滑的水平冰面上，质量为 2m 的小明站在小车上用力向右迅速推出木箱，木箱相对于冰面的速度为 v，接着木箱与右侧竖直墙壁发生弹性碰撞，反弹后被小明接住，求小明接住木箱后三者共同速度的大小。图 7解析 取向左为正方向，根据动量守恒定律得推出木箱的过程有 0＝( m＋2 m)v1－ mv接住木箱的过程有 mv＋( m＋2 m)v1＝( m＋ m＋2 m)v2解得共同速度 v2＝v25答案 v29.如图 8 所示，光滑水平直轨道上两滑块 A、 B 用橡皮筋连接， A 的质量为 m。开始时橡皮筋松弛， B 静止，给 A 向左的初速度 v0。一段时间后， B 与 A 同向运动发生碰撞并粘在一起。碰撞后的共同速度是碰撞前瞬间 A 的速度的两倍，也是碰撞前瞬间 B 的速度的一半。求 B 的质量。图 8解析 以初速度 v0的方向为正方向，设 B 的质量为 mB， A、 B 碰撞后的共同速度为 v，由题意可知：碰撞前瞬间 A 的速度为 ，碰撞前瞬间 B 的速度为 2v，由动量守恒定律得v2m ＋2 mBv＝( m＋ mB)v①v2由①式得 mB＝ ②m2答案 m210.如图 9 所示，两块厚度相同的木块 A、 B，紧靠着放在光滑的桌面上，其质量分别为 2.0 kg、0.9 kg，它们的下表面光滑，上表面粗糙，另有质量为 0.10 kg 的铅块 C(大小可以忽略)以 10 m/s 的速度恰好水平地滑到 A 的上表面，由于摩擦，铅块 C 最后停在木块 B 上，此时 B、 C 的共同速度 v＝0.5 m/s。求木块 A 的最终速度和铅块 C 刚滑到 B 上时的速度。图 9解析 铅块 C 在 A 上滑行时，木块一起向右运动，铅块 C 刚离开 A 时的速度设为 vC， A 和B 的共同速度为 vA，在铅块 C 滑过 A 的过程中， A、 B、 C 所组成的系统动量守恒，有mCv0＝( mA＋ mB)vA＋ mCvC在铅块 C 滑上 B 后，由于 B 继续加速，所以 A、 B 分离， A 以 vA匀速运动，在铅块 C 在 B 上滑行的过程中， B、 C 组成的系统动量守恒，有 mBvA＋ mCvC＝( mB＋ mC)v代入数据解得 vA＝0.25 m/s， vC＝2.75 m/s。答案 0.25 m/s 2.75 m/s11．如图 10 所示，光滑水平面上有 A、 B 两个物体， A 物体的质量 mA＝1 kg， B 物体的质量 mB＝4 kg， A、 B 两个物体分别与一个轻弹簧拴接， B 物体的左端紧靠竖直固定墙壁，开6始时弹簧处于自然长度， A、 B 两物体均处于静止状态，现用大小为 F＝10 N 的水平恒力向左推 A，将弹簧压缩了 20 cm 时， A 的速度恰好为 0，然后撤去水平恒力，求：图 10(1)运动过程中 A 物体的最大速度；(2)运动过程中 B 物体的最大速度。解析 (1)恒力做的功为： W＝ Fx＝2 J弹簧具有的最大弹性势能为： Ep＝ W＝2 J弹簧完全弹开达到原长时， A 速度达到最大，设为 vAm，则：Ep＝ mAv ，可得 vAm＝ ＝2 m/s。12 2Am 2EpmA(2)当弹簧再次达到原长时， B 物体的速度最大，设为 vBmmAvAm＝ mAvA′＋ mBvBmmAv ＝ mAvA′ 2＋ mBv12 2Am 12 12 2Bm解得 vBm＝0.8 m/s。答案 (1)2 m/s (2)0.8 m/s基 础课时 3 光 电 效 应 波粒二象性[知 识 梳理 ]知 识 点一、黑体和黑体 辐 射 普朗克能量子假 说1.黑体与黑体 辐 射(1)黑体：是指能 够 完全吸收入射的各种波 长 的 电 磁波而不 发生反射的物体。(2)黑体 辐 射的 实验规 律① 一般材料的物体， 辐 射的 电 磁波除与温度有关外， 还 与材料的种 类 及表面状况有关。② 黑体 辐 射 电 磁波的 强 度按波 长 的分布只与黑体的温度有关。a.随着温度的升高，各种波 长 的 辐 射 强 度都 ______。b.随着温度的升高， 辐 射 强 度的极大 值 向波 长较 短的方向移 动。增加2.能量子(1)定 义 ：普朗克 认为 ， 带电 微粒 辐 射或者吸收能量 时 ，只能辐 射或吸收某个 _________值 的整数倍。即能量的 辐 射或者吸收只能是一份一份的。 这 个不可再分的最小能量 值 ε叫做能量子。(2)能量子的大小： ε＝ hν，其中 ν是 电 磁波的 频 率， h称 为 普朗克常量。 h＝ 6.63× 10－ 34 J·s。最小能量知 识 点 二 、光 电 效 应1.定 义照射到金属表面的光，能使金属中的 _____从表面逸出的 现 象。2.光 电 子_________中 发 射出来的 电 子。3.研究光 电 效 应 的 电 路 图 (如 图 1)：光 电 效 应电 子图 1其中 A是 _____。 K是 _____。4.光 电 效 应规 律(1)每种金属都有一个极限 频 率，入射光的 频 率必 须 _____这个极限 频 率才能 产 生光 电 效 应 。低于 这 个 频 率的光不能 产 生光 电 效 应 。(2)光 电 子的最大初 动 能与入射光的 _____无关，只随入射光频 率的增大而 _____。(3)光 电 效 应 的 发 生 _________的，一般不超 过 10－ 9s。(4)当入射光的 频 率大于极限 频 率 时 ， 饱 和光 电 流的 强 度与入射光的 强 度成 _____阳极 阴极大于强 度增大几乎瞬 时正比知 识 点 三 、 爱 因斯坦光 电 效 应 方程1.光子 说在空 间传 播的光是不 连续 的，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子， 简 称光子，光子的能量 ε＝ __。其中 h＝6.63× 10－ 34J·s。 (称 为 普朗克常量 )2.逸出功 W0使 电 子脱离某种金属所做功的 _______。3.最大初 动 能发 生光 电 效 应时 ，金属表面上的 _____吸收光子后克服原子核的引力逸出 时 所具有的 动 能的最大 值 。hν最小 值电 子4.遏止 电压 与截止 频 率(1)遏止 电压 ：使光 电 流减小到零的反向 电压 Uc。(2)截止 频 率：能使某种金属 发 生光 电 效 应 的 _____频 率叫做 该种金属的截止 频 率 (又叫极限 频 率 )。不同的金属 对应 着不同的极限 频 率。5.爱 因斯坦光 电 效 应 方程(1)表达式： Ek＝ hν－ ___。(2)物理意 义 ：金属表面的 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 __________，剩下的表 现为 逸出后光 电 子的最大初 动 能 Ek＝ _______。最小逸出功 W0W0知 识 点 四 、光的波粒二象性与物 质 波1.光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振 现 象 证 明光具有 _____性。(2)光 电 效 应说 明光具有 _____性。(3)光既具有波 动 性，又具有粒子性，称 为 光的 ___________。2.物 质 波(1)概率波光的干涉 现 象是大量光子的运 动 遵守波 动规 律的表 现 ，亮条 纹是光子到达概率 __的地方，暗条 纹 是光子到达概率 ___的地方，因此光波又叫概率波。(2)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＝ ___， p为 运 动 物体的 动 量， h为 普朗克常量。波 动粒子波粒二象性大 小[思考 ]下列 说 法是否正确，正确的画 “√ ” ， 错误 的画 “×” 。(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)极限 频 率越大的金属材料逸出功越大。 ( )(4)从金属表面出来的光 电 子的最大初 动 能越大， 这 种金属的逸出功越小。 ( )(5)入射光的 频 率越大，逸出功越大。 ( )答案 (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)×[诊 断自 测 ] 1.如 图 2所示，用 导线 把 验电 器与 锌 板相 连 接，当用紫外 线 照射锌 板 时 ， 发 生的 现 象是 _______。图 2A.有光子从 锌 板逸出 B.有 电 子从 锌 板逸出C.验电 器指 针张 开一个角度 D.锌 板 带负电解析 用紫外线照射锌板是能够发生光电效应的，锌板上的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出，称之为光电子，故 A错误， B正确；锌板与验电器相连，带有相同电性的电荷，锌板失去电子应该带正电，且失去电子越多，带正电的电荷量越多，验电器指针张角越大，故 C正确， D错误。答案 BC2.在光 电 效 应实验 中，用 单 色光照射某种金属表面，有光 电 子逸出， 则 光 电 子的最大初 动 能取决于入射光的 ______。A.频 率 B.强 度C.照射 时间 D.光子数目答案 A3.关于光 电 效 应 的 产 生以及 现 象，下列描述正确的是 ______。A.逸出的光 电 子的最大初 动 能随入射光 频 率的增大而增大B.对 某金属来 说 ，入射光波 长 必 须 大于一极限 值 ，才能 产 生光 电 效 应C.产 生光 电 效 应时 从金属表面逸出的所有光 电 子的 动 能都相同D.一束光照射到某种金属上不能 发 生光 电 效 应 ，一定是入射光的光子能量太小解析 根据爱因斯坦光电效应方程 Ekm＝ hν－ W0可知，逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大， A正确；由光电效应方程可知入射光波长必须小于一极限值，才能产生光电效应， B错误；光电子的动能与入射光的频率和金属的种类以及逸出的方式有关，因此光电子的动能不一定都相同， C错误；能否发生光电效应与入射光的强度无关，与入射光的光子频率、光子能量有关， D正确。答案 AD4.有关光的本性，下列 说 法正确的是 _______。A.光既具有波 动 性，又具有粒子性，两种性 质 是不相容的B.光的波 动 性 类 似于机械波，光的粒子性 类 似于 质 点C.大量光子才具有波 动 性，个 别 光子只具有粒子性D.由于光既具有波 动 性，又具有粒子性，无法只用其中一种性 质 去 说 明光的一切行 为 ，只能 认为 光具有波粒二象性解析 光既具有波动性，又具有粒子性，但它又不同于宏观观念中的机械波和粒子。波动性和粒子性是光在不同情况下的不同表现，是同一客体的两个不同侧面、不同属性，我们无法用其中的一种性质去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性。答案 D5.关于光 电 效 应 的 规 律，下列 说 法中正确的是 _____。A.只有入射光的波 长 大于 该 金属的极限波 长 ，光 电 效 应 才能 产 生B.光 电 子的最大初 动 能跟入射光 强 度成正比C.发 生光 电 效 应 的反 应时间 一般都大于 10－ 7sD.发 生光 电 效 应时 ， 单 位 时间 内从金属内逸出的光 电 子数目与入射光 强 度成正比答案 D考点一 光 电 效 应现 象和光 电 效 应 方程的 应 用1.对 光 电 效 应 的四点提醒(1)能否 发 生光 电 效 应 ，不取决于光的 强 度而取决于光的 频 率。(2)光 电 效 应 中的 “ 光 ” 不是特指可 见 光，也包括不可 见 光。(3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关。(4)光 电 子不是光子，而是 电 子。2.两条 对应 关系(1)光 强 大 → 光子数目多 → 发 射光 电 子多 → 光 电 流大；(2)光子 频 率高 → 光子能量大 → 光 电 子的最大初 动 能大。3.定量分析 时应 抓住三个关系式(1)爱 因斯坦光 电 效 应 方程： Ek＝ hν－ W0。(2)最大初 动 能与遏止 电压 的关系： Ek＝ eUc。(3)逸出功与极限 频 率的关系： W0＝ hν0。【例 1】 (2014·广 东 理 综 ， 18)在光 电 效 应实验 中，用 频 率 为ν的光照射光 电 管阴极， 发 生了光 电 效 应 ，下列 说 法正确的是_______。A.增大入射光的 强 度，光 电 流增大B.减小入射光的 强 度，光 电 效 应现 象消失 C.改用 频 率小于 ν的光照射，一定不 发 生光 电 效 应D.改用 频 率大于 ν的光照射，光 电 子的最大初 动 能 变 大答案 AD易 错 提醒(1)误认为 入射光的 强 度只由光的 频 率决定，入射光的 强 度增大 时 ，光 电 流不 变 而漏 选 A项 。(2)误认为频 率 ν是极限 频 率，只要入射光的 频 率减小就一定不发 生光 电 效 应 而 错选 C项 ， 实际 上，入射光的 频 率 变 小后，只要入射光的 频 率大于金属的极限 频 率，仍能 发 生光 电 效 应 。【拓展延伸】在 【例 1】 中， 现 改 为频 率 为 ν′的另一 单 色光照射 该 金属表面，下面 说 法正确的是 ______。A.如果 ν′＞ ν，能 够发 生光 电 效 应B.如果 ν′＜ ν，不能 够发 生光 电 效 应C.如果 ν′＞ ν，逸出功不 变D.如果 ν′＞ ν，逸出光 电 子的最大初 动 能不受影响答案 AC【 变 式 训练 】1.在光 电 效 应实验 中，某金属的截止 频 率相 应 的波 长为 λ0， 该金属的逸出功 为 ________。若用波 长为 λ(λ＜ λ0)的 单 色光做 该实验 ， 则 其遏止 电压为 ________。已知 电 子的 电 荷量、真空中的光速和普朗克常量分 别为 e、 c和 h。考点二 光 电 效 应 的 图 象分析图 象名称 图线 形状 由 图线 直接 (间 接 )得到的物理量最大初 动 能 Ek与入射光 频 率 ν的关系 图线① 极限 频 率： 图线 与 ν轴 交点的横坐 标 νc② 逸出功： 图线 与 Ek轴 交点的 纵 坐 标 的 值W0＝ |－ E|＝ E③ 普朗克常量： 图线 的斜率 k＝ h颜 色相同、 强度不同的光，光 电 流与 电压的关系① 遏止 电压 Uc： 图线 与横 轴 的交点② 饱 和光 电 流 Im： 电 流的最大 值③ 最大初 动 能： Ekm＝ eUc颜 色不同 时 ，光 电 流与 电压的关系① 遏止 电压 Uc1、 Uc2② 饱 和光 电 流③ 最大初 动 能 Ek1＝ eUc1， Ek2＝ eUc2遏止 电压 Uc与入射光 频 率 ν的关系 图线① 截止 频 率 νc： 图线 与横 轴 的交点② 遏止 电压 Uc：随入射光 频 率的增大而增大③ 普朗克常量 h：等于 图线 的斜率与 电 子 电 量的乘 积 ，即 h＝ ke。 (注：此 时 两极之 间 接反向电压 )【例 2】 [2015·新 课标 全国卷 Ⅰ ， 35(1)]在某次光 电 效 应实验中，得到的遏止 电压 Uc与入射光的 频 率 ν的关系如 图 3所示。若 该 直 线 的斜率和截距分 别为 k和 b， 电 子 电 荷量的 绝对值为 e， 则 普朗克常量可表示 为 ________，所用材料的逸出功可表示 为 ________。图 3答案 ek － eb【 变 式 训练 】2.用不同 频 率的紫外 线 分 别 照射 钨 和 锌 的表面而 产 生光 电 效 应 ，可得到光 电 子最大初 动 能 Ek随入射光 频 率 ν变 化的 Ek－ ν图 象。已知 钨 的逸出功是 3.28 eV， 锌 的逸出功是 3.34 eV，若将二者的 图线 画在同一个 Ek－ ν坐 标 系中，如 图 所示，用 实线 表示 钨，虚 线 表示 锌 ， 则 正确反映 这 一 过 程的是 _______。答案 A考点三 光的波粒二象性、物 质 波光既具有波 动 性，又具有粒子性，两者不是孤立的，而是有机的 统 一体，其表 现规 律 为 ：(1)个 别 光子的作用效果往往表 现为 粒子性；大量光子的作用效果往往表 现为 波 动 性。(2)频 率越低波 动 性越 显 著，越容易看到光的干涉和衍射 现 象； 频 率越高粒子性越 显 著，越不容易看到光的干涉和衍射 现 象，而 贯 穿本 领 越 强 。(3)光在 传 播 过 程中往往表 现 出波 动 性；在与物 质发 生作用 时，往往表 现为 粒子性。