物理选修35.docx
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物理选修35
物理选修3—52013年高考预测题
一、模块3-5考纲
主题
内容
要求
说明
碰撞与动量守恒
动量、动量守恒定律及其应用
弹性碰撞和非弹性碰撞
Ⅱ
Ⅰ
只限于一维
原子结构
氢原子光谱
氢原子的能级结构、能级公式
Ⅰ
Ⅰ
原子核
原子核的组成、放射性、原子核衰变、半衰期
放射性同位素
核力、核反应方程
结合能、质量亏损
裂变反应和聚变反应、裂变反应堆
射线的危害和防护
Ⅰ
Ⅰ
Ⅰ
Ⅰ
Ⅰ
Ⅰ
波粒二象性
光电效应
爱因斯坦光电效应方程
Ⅰ
Ⅰ
实验
验证动量守恒定律
二、近三年选考题所考知识点情况
年份
题号
选修模块
分值
知识内容
10年
33
3-3
5
晶体和非晶体
10
气体压强的计算和玻意耳定律
34
3-4
5
折射定律和全反射原理
10
波的干涉规律
35
3-5
5
能级跃迁规律
10
动量定理和动量守恒定律
11年
33
3-3
5
理想气体相关量的变化
10
气体压强的计算和玻意耳定律
34
3-4
5
振动和波的关系
10
折射定律
35
3-5
5
光电效应
10
动量守恒和机械能守恒定律
12年
33
3-3
5
热力学第一、二定律
10
气体体积压强的计算
34
3-4
5
简谐运动、波的规律理解
10
折射率、全反射、临界角
35
3-5
5
核反应方程、质能关系
10
碰撞、动量、机械能守恒定律
三、近三年选考题部分命题特点的分析
1.对选修知识的考查有一定的规律，也侧重于主干知识的考查，如3-3侧重考查气体压强的计算和玻意耳定律，3-4侧重考查机械振动机械波，光的折射全反射；3-5侧重考查动量守恒。
2.选考模块题难度有所降低。
3.选考模块题难度难于均衡，学生选择无所适从。
3—3系列较易，3-5系列的难度明显较其它系列难度偏大.
4.由于超量给题、限量做题，导致阅读量加大。
5.三选一部分放置选择题不太合适，选择题已经48分了。
中学学习阶段重要的在于对运动过程的把握，选择题不能完整地让考生展示其对题目细节的理解和分析。
四、试题模式
1、选修3—5两道试题，选择题或填空题（5分或者6分新课标最初几年是3分）计算题（9分或者10分）
2、选择题涉及内容：
（1）氢原子能级结构能级跃迁
（2）量子力学初步：
波粒二项性光电效应
（3）原子核物理
3、计算题：
动量守恒定律、动量定理
五、知识点解读
（一）氢原子能级结构能级跃迁：
玻尔的原子理论：
1、原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然做加速运动，但不向外辐射电磁波。
2、原子从一种定态（能量为E2）跃迁到另一种定态（能量为E1）时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即
3、电子绕核运动的动量矩是量子化的，轨道半径跟动量的乘积等于h/2π的整数倍，即mv·r=n，n=1、2、3……式中n为量子数，这种现象叫轨道的量子化。
在正常情况下，原子处于最低能级，离核最近的轨道上运动，这种定态叫基态，若物体加热或被照射，某些原子将吸收一定的能量从基态跃迁到较高的能级上，这时电子离核较远，这些状态叫激发态。
4、玻尔理论的成功与局限：
根据玻尔理论成功推导了氢原子和类氢原子的能级公式，计算与实验观察明线光谱非常接近，是玻尔首先指出经典的物理概念和规律不能完全地适用于原子内部，提出了微观体系特有的量子化概念和规律，局限是在解释比氢复杂一些的原子光谱遇到很大困难，其原因在于未完全摆脱经典物理概念的影响。
（二）量子力学初步：
1、量子理论的建立：
1900年德国物理学家普朗克提出振动着的带电微粒的能量只能是某个最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的能量值ε叫做能量子ε=hν。
h为普朗克常数（6.63×10-34J.S）
2、黑体：
如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。
3、黑体辐射：
黑体辐射的规律为：
温度越高各种波长的辐射强度都增加，同时，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。
（普朗克的能量子理论很好的解释了这一现象）
4、光电效应（表明光子具有能量）
（1）光的电磁说使光的波动理论发展到相当完美的地步，但是它并不能解释光电效应的现象。
在光（包括不可见光）的照射下从物体发射出电子的现象叫做光电效应，发射出来的电子叫光电子。
（2）光电效应的研究结果：
①存在饱和电流，这表明入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多；②存在遏止电压：
；③截止频率：
光电子的能量与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关，当入射光的频率低于截止频率时不能发生光电效应；
④效应具有瞬时性：
光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9s。
5、光子说：
光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为
这些能量子被成为光子。
（说明光具有量子性）
6、光电效应方程：
（掌握Ek/Uc—ν图象的物理意义）同时，（Ek是光电子的最大初动能；W是逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功。
）、康普顿效应（表明光子具有动量）
7、1918-1922年康普顿（美）在研究石墨对X射线的散射时发现：
光子在介质中和物质微粒相互作用，可以使光的传播方向发生改变，这种现象叫光的散射。
在光的散射过程中，有些散射光的波长比入射光的波长略大，这种现象叫康普顿效应。
（说明光具有量子性）
8、光子的动量：
p=h/λ
9、光的波粒二象性物质波概率波不确定关系
（1）光的波粒二象性：
干涉、衍射和偏振以无可辩驳的事实表明光是一种波；光电效应和康普顿效应又用无可辩驳的事实表明光是一种粒子，由于光既有波动性，又有粒子性，只能认为光具有波粒二象性。
但不可把光当成宏观观念中的波，也不可把光当成宏观观念中的粒子。
少量的光子表现出粒子性，大量光子运动表现为波动性；光在传播时显示波动性，与物质发生作用时，往往显示粒子性；频率小波长大的波动性显著，频率大波长小的粒子性显著。
（P41电子干涉条纹对概率波的验证）
（2）光子的能量E=hν，光子的动量p=h/λ表示式也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：
表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ。
由以上两式和波速公式c=λν还可以得出：
E=pc。
（3）物质波：
1924年德布罗意（法）提出，实物粒子和光子一样具有波动性，任何一个运动着的物体都有一种与之对应的波，波长λ=h/p，这种波叫物质波，也叫德布罗意波。
（P38电子的衍射图样；电子显微镜的分辨率为何远远高于光学显微镜）
（4）概率波：
从光子的概念上看，光波是一种概率波。
（5）、不确定关系：
，△x表示粒子位置的不确定量，△p表示粒子在x方向上的动量的不确定量。
（为何粒子位置的不确定量△x越小，粒子动量的不确定量△p越大，）
（三）原子核结构
1、1897年汤姆生（英）发现了电子，提出原子的枣糕模型，揭开了研究原子结构的序幕。
（谁发现了阴极射线？
）
2、1909年起英国物理学家卢瑟福做了α粒子轰击金箔的实验，即α粒子散射实验（实验装置见必修本P257）得到出乎意料的结果：
绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，少数α粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数α粒子偏转角超过了90°，有的甚至被弹回，偏转角几乎达到180°。
（P53图）
3、卢瑟福在1911年提出原子的核式结构学说：
在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转。
按照这个学说，可很好地解释α粒子散射实验结果，α粒子散射实验的数据还可以估计原子核的大小（数量级为10-15m）和原子核的正电荷数。
原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数。
4、原子核的组成
（1）1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现质子即氢原子核。
核反应方程______________。
（2）卢瑟福预想到原子内存在质量跟质子相等的不带电的中性粒子，即中子。
查德威克经过研究，证明：
用天α射线轰击铍时，会产生一种看不见的贯穿能力很强（10-20厘米的铅板）的不带电粒子，用其轰击石蜡时，竟能从石蜡中打出质子，此贯穿能力极强的射线即为设想中的中子。
核反应方程___ ______________。
（3）质子和中子统称核子，原子核的电荷数等于其质子数，原子核的质量数等于其质子数与中子数的和。
具有相同质子数的原子属于同一种元素；具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称同位素。
5、天然放射现象
（1）人类认识原子核有复杂结构和它的变化规律，是从天然放射现象开始的。
（2）1896年贝克勒耳发现放射性，在他的建议下，玛丽·居里和皮埃尔·居里经过研究发现了新元素钋和镭。
（3）用磁场来研究放射线的性质（图见3-5第74页）：
①α射线带正电，偏转较小，α粒子就是氦原子核，贯穿本领很小，电离作用很强，使底片感光作用很强；②β射线带负电，偏转较大，是高速电子流，贯穿本领很强（几毫米的铝板），电离作用较弱；③γ射线中电中性的，无偏转，是波长极短的电磁波，贯穿本领最强（几厘米的铅板），电离作用很小。
5、原子衰变合半衰期
（1）原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变。
在衰变中电荷数和质量数都是守恒的（注意：
质量并不守恒。
）。
γ射线是伴随α射线或β射线产生的，没有单独的γ衰变（γ衰变：
原子核处于较高能级，辐射光子后跃迁到低能级。
）。
α衰变举例 ；β衰变举例 。
（2）半衰期：
放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间。
放射性元素衰变的快慢是由核内部本身的因素决定，与原子所处的物理状态或化学状态无关，它是对大量原子的统计规律。
N= ，m= 。
6、放射性的应用与防护放射性同位素
（1）放射性同位素的应用：
a、利用它的射线（贯穿本领、电离作用、物理和化学效应）；b、做示踪原子。
（2）放射性同位素的防护：
过量的射线对人体组织有破坏作用，这些破坏往往是对细胞核的破坏，因此，在使用放射性同位素时，必须注意人身安全，同时要放射性物质对空气、水源等的破坏。
7、核力与结合能质量亏损
（1）、由于核子间存在着强大的核力（核子之间的引力，特点：
①核力与核子是否带电无关②短程力，其作用范围为
，只有相邻的核子间才发生作用），所以核子结合成原子核（例_______________________）或原子核分解为核子（例_______ _____）时，都伴随着巨大的能量变化。
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原子核的结合能，亦称核能。
（2）、我们把核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些，这种现象叫做质量亏损。
爱因斯坦在相对论中得出物体的质量和能量间的关系式_________________，就是著名的质能联系方程，简称质能方程。
1u=_____________kg 相当于____________MeV（此结论在计算中可直接应用）。
8、原子核的人工转变
原子核在其他粒子的轰击下产生新核的过程，称为核反应（原子核的人工转变）。
在核反应中电荷数和质量数都是守恒的。
举例：
（1）如α粒子轰击氮原子核发现质子；
（2）1934年，约里奥·居里和伊丽芙·居里夫妇在用α粒子轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探测到了正电子。
核反应方程______ ___________________这是第一次用人工方法得到放射性同位素。
9、重核的裂变 轻核的聚变
（1）、凡是释放核能的核反应都有质量亏损。
核子组成不同的原子核时，平均每个核子的质量亏损是不同的，所以各种原子核中核子的平均质量不同。
核子平均质量小的，每个核子平均放的能多。
铁原子核中核子的平均质量最小，所以铁原子核最稳定。
凡是由平均质量大的核，生成平均质量小的核的核反应都是释放核能的。
（2）、1938年德国化学家哈恩和斯特拉斯曼发现重核裂变，即一个重核在俘获一个中子后，分裂成几个中等质量的核的反应过程,这发现为核能的利用开辟了道路。
铀核裂变的核反应方程
（3）、由于中子的增殖使裂变反应能持续地进行的过程称为链式反应。
为使其容易发生，最好使用纯铀235。
因为原子核非常小，如果铀块的体积不够大，中子从铀块中通过时，可能还没有碰到铀核就跑到铀块外面去了，因此存在能够发生链式反应的铀块的最小体积，即临界体积。
发生链式反应的条件是裂变物的体积大于临界体积，并有中子进入。
应用有原子弹、核反应堆。
（4）、轻核结合成质量较大的核叫聚变。
（例：
________）发生聚变的条件是：
超高温（几百万度以上），因此聚变又叫热核反应。
太阳的能量产生于热核反应。
可以用原子弹来引起热核反应。
应用有氢弹、可控热核反应。
3—5模拟试题
模拟1、关于对下列四幅图的说法，正确的是：
_________
A．根据玻尔理论，原子中的电子绕原子核高速运转轨道的半径是任意的
B．根据玻尔理论，氢原子的核外电子由外层轨道跃迁到内层轨道后原子的能量减小
C．光电效应实验证明了光具有波动性
D．电子束通过铝箔时的衍射图样证实了电子具有波动性
E．α粒子散射实验发现少数α粒子发生了较大偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围
2、如图所示，在光滑水平面上放着A、B、C三个物块，A、B、C的质量依次是m、2m、3m。
现让A物块以初速度v0向B运动，A、B相碰后不再分开，共同向C运动；它们和C相碰后也不再分开，ABC共同向右运动。
求：
①ABC共同向右运动的速度v的大小；
②A、B碰撞过程中的动能损失ΔEk。
模拟2、关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是 。
（选对一个给3分，选对两个给4分，选对3个给6分。
每选错一个扣3分，最低得分为0分）
A．普朗克曾经大胆假设：
振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子
B．德布罗意提出：
实物粒子也具有波动性，而且粒子的能量ε和动量p跟它对所应的波的频率ν和波长λ之间，遵从关系
和
C．卢瑟福认为，原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中
D．按照爱因斯坦的理论，在光电效应中，金属中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逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek
E．玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了所有原子光谱的实验规律
2、如图所示，光滑水平面上滑块A、C质量均为m=1kg，B质量为M=3kg．开始时A、B静止，现将C以初速度v0=2m/s的速度滑向A，与A碰后粘在一起向右运动与B发生碰撞，碰后B的速度vB=0.8m/s，B与墙发生碰撞后以原速率弹回．（水平面足够长）
①求A与C碰撞后的共同速度大小；
②分析判断B反弹后能否与AC再次碰撞？
模拟3、下列说法正确的是
A．卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型
B．宏观物体的物质波波长非常小，极易观察到它的波动性
C．β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的
D．爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说
E．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应
F．根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能增大，核外电子的运动加速度增大
2、如图所示，两块长度均为d＝0．2m的木块A、B，紧靠着放在光滑水平面上，其质量均为M＝0．9kg。
一颗质量为m＝0．02kg的子弹（可视为质点且不计重力）以速度v0＝500m／s水平向右射入木块A，当子弹恰水平穿出A时，测得木块的速度为v＝2m／s，子弹最终停留在木块B中。
求：
①子弹离开木块A时的速度大小及子弹在木块A中所受的阻力大小；
②子弹和木块B的最终速度大小。
模拟4、下列说法正确的有
A．如果用紫光照射某种金属发生光电效应，改用绿光照射这种金属不一定发生光电效应
B．α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转，这是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据之一
C．由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能减小，电势能增大
D．原子核发生α衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了4
E．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此，光子散射后波长变长
2、一质量为
的物体P静止于光滑水平地面上，其截面如图所示。
图中
为粗糙的水平面，长度为L；
为一光滑斜面，斜面和水平面通过与
和
均相切的长度可忽略的光滑圆弧连接。
现有一质量为
的木块以大小为
的水平初速度从
点向左运动，在斜面上上升的最大高度为
，返回后在到达
点前与物体P相对静止。
重力加速度为g。
求
（1）木块在
段受到的摩擦力
；
（2）木块最后距
点的距离
。
模拟5、氢原子的能级如图所示，设各能级的能量值分别为
，且
，n为量子数。
有一群处于n=4能级的氢原子，当它们向低能级跃迁时，最多可发出 种频率的光子。
若n=4能级的氢原子向n=2能级跃迁时，发出的光子照射到某金属时恰能产生光电效应现象，则该金属的极限频率为 （用
，普朗克常量
表示结果），上述各种频率的光子中还能使该金属产生光
电效应的光子有 种。
2、如图所示，质量为M=10kg的小车静止在光滑的水平地面上，其AB部分为半径R=0.5m的光滑
圆孤，BC部分水平粗糙，BC长为L=2m。
一可看做质点的小物块从A点由静止释放，滑到C点刚好停止。
已知小物块质量m=6kg，g取10m/s2
求：
（1）小物块与小车BC部分间的动摩擦因数；
（2）小物块从A滑到C的过程中，小车获得的最大速度.
模拟6、2013年2月12日朝鲜进行了第三次核试验,韩美情报部门通过氙（Xe）和氪（Kr）等放射性气体，判断出朝鲜使用的核原料是铀（U）还是钚（Pu），若核实验的核原料是
，则
①完成核反应方程式
②本次核试验释放的能量大约相当于7000吨TNT当量，已知铀核的质量为235.0439u，中子质量为1.0087u，锶（Sr）核的质量为89.9077u，氙（Xe）核的质量为135.9072u，1u相当于931.5MeV的能量，求一个
原子裂变释放的能量
．
2、 （2013北京朝阳区期末）如图所示，LMN是竖直平面内固定的光滑绝缘轨道，MN水平且足够长，LM下端与MN相切。
质量为m的的带正电小球B静止在水平轨道上，质量为2m的带正电小球A从LM上距水平轨道高为h处由静止释放，在A球进入水平轨道之前，由于A、B两球相距较远，相互作用力可认为是零，A球进入水平轨道后，A、B两球间相互作用视为静电作用。
带电小球均可视为质点。
已知A、B两球始终没有接触。
重力加速度为g。
求：
（1）A、B两球相距最近时，A球的速度v；
（2）A、B两球相距最近时，A、B两球系统的电势能EP；
（3）A、B两球最终的速度vA、vB的大小。
模拟8、3、
发生衰变有多种可能性．其中的一种可能是，
先衰变成
，再经一次衰变变成
（X代表某种元素），或再经一次衰变变成
和
最后都衰变成
，衰变路径如图所示，则由图可知：
①②③④四个过程中＿＿＿＿＿＿＿＿是α衰变；＿＿＿＿＿＿是β衰变．
2、（2013贵州省四校联考）如图所示，木块A的质量mA=1kg，足够长的木板B的质量mB=4kg，质量为mC=2kg，的木块C置于木板B上，水平面光滑，B、C之间有摩擦，现使A以vo=10m/s的
初速度向右运动，与B碰撞后以立即以4m/s的速度弹回。
求
①B运动过程中的最大速度；
②若B、C间的动摩擦因数为0.6，则C在B上滑动的距离。
模拟9、历史上第一次利用加速器实现的核反应，是用加速后动能为0.5MeV的质子
轰击静止的
，生成两个动能均为8.9MeV的
.（1MeV＝1.6×10－13J），写出核反应方程为_________________________．质量亏损为________kg.
2、如图所示，可视为质点的小木块A、B的质量均为m，放在一段粗糙程度相同的水平地面上，木块A、B间夹有一小块炸药（炸药的质量可以忽略不计）.让A、B以初速度v0一起从O点滑出，滑行一段距离后到达P点，速度变为v0/2，此时炸药爆炸使木块A、B脱离，发现木块B立即停在原位置，木块A继续沿水平方向前进.已知O、P两
点间的距离为s，炸药爆炸时释放的化学能均全部转化为木块的动能，爆炸时间很短可以忽略不计，
求：
①木块与水平地面的动摩擦因数μ； ②炸药爆炸时释放的化学能.
模拟10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24100年，其衰变方程为
Pu→X+
He+γ，下列有关说法正确的是（ ）
A、X原子核中含有92个中子。
B、100个
Pu经过24100年后一定还剩余50个。
C、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
放射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力。
2、如图所示，在固定的光滑水平杆（杆足够长）上，套有一个质量为m=0.5kg的光滑金属圆环，轻绳一端拴在环上，另一端系着一个质量为M=1.98kg的木块，现有一质量为m0=20g的子弹以v0=100m/s的水平速度射入木块并留在木块中（不计空气阻力和子弹与木块作用的时间，g=10m/s2），求：
①圆环、木块和子弹这个系统损失的机械能；
②木块所能达到的最大高度．
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