江苏省高考物理选修3-5知识点梳理[1]

选修 3-5 知识点梳理动量 动量守恒定律例 1在某次短道速滑接力赛中，运动员甲以 7 m/s 的速度在前面滑行，运动员乙以 8 m/s的速度从后面追上，并迅速将甲向前推出，完成接力过程。设甲、乙两运动员的质量均为50 kg，推后运动员乙的速度变为 5 m/s，方向向前，若甲、乙接力前后在同一直线上运动，求接力后甲的速度大小。波粒二象性一、量子论内容：普朗克认为物质的辐射能量并不是无限可分的，其最小的、不可分的能量单元即“能量子”或称“量子”，也就是说组成能量的单元是量子。二、黑体和黑体辐射1热辐射现象一切物体都在以电磁波的形式向外辐射能量（称为热辐射） ，热辐射不仅跟温度有关，还跟材料的种类及表面状况有关。2黑体及黑体辐射黑体是能够全部吸收外来电磁波而不发生反射。黑体辐射的实验规律：1）随着温度的升高，各种波长的的辐射强度都有增加；2）随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动。三、光电效应 光子说 光电效应方程1光电效应（1）基本概念定义：光电效应在光（包括不可见光）的照射下，从物体发射出电子的现象称为光电效应。饱和电流：在光照条件不变的情况下，随着所加电压增大，光电流趋于一个饱和值。实验表明，入射光越强，饱和电流越大。这表明入射光越强，_。遏止电压：当所加电压 U 为零时，电流 I 并不为零。只有施加反向电压，也就是阴极接电源正极、阳极接电源负极，在光电管两极间形成使电子减速的电场，电流才有可能为零。使光电流减小到零的反向电压 Uc 称为_。它的存在说明了光电子具有_。 _21emv（2）光电效应的实验规律：任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能发生光电效应。光电子的最大初动能与入射光的强度无关，随入射光频率的增大而增大。大于极限频率的光照射金属时，光电流强度（反映单位时间发射出的光电子数的多少） ，与入射光强度成正比。 金属受到光照，光电子的发射一般不超过 109 秒光电效应具有瞬时性2光子说1905 年受因斯坦提出：空间传播的光也是不连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比。即：E=hv 3光子说对光电效应的解释光电效应方程（金属的截止频率 0=W0/h； ， 为遏制电压）0WhEKm cKmeUE例 2下列说法中正确的是 ( )A电子的衍射图样证实了实物粒子具有波动性B为了解释黑体辐射的规律，普朗克提出了能量量子化的观点C氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时将放出光子D光电效应现象中存在极限频率，导致含有光电管的电路存在饱和电流例 3如图所示，当开关 S 断开时，用光子能量为 2.5 eV 的一束光照射阴极 K发现电流表读数不为零。合上开关，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于 0.60 V 时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于 0.60 V 时，电流表读数为零。(1)求此时光电子的最大初动能；(2)求该阴极材料的逸出功。(3)若电压表读数等于 0.2 V，求光电子到达阳极时的动能。4光的波粒二象性 物质波 概率波大量光子的行为表现出波动性，少量光子的行为表现出粒子性；频率高的光子表现出的粒子性强，频率低的光子表现出的波动性强光既具有波动性，又具有粒子性。实物粒子也具有波粒二象性 （与实物粒子相对应的波称为德布罗意波，也叫物质波）hp光波是一种概率波原子结构1电子的发现和汤姆生的原子模型：（1）电子的发现：1897 年英国物理学家汤姆生，对阴极射线进行了一系列的研究，从而发现了电子。（2）汤姆生的原子模型：“枣糕模型”2 粒子散射实验和原子核结构模型（1） 粒子散射实验：1909 年，卢瑟福及助手盖革等完成装置： 现象：a. 绝大多数 粒子穿过金箔后，仍沿原来方向运动，不发生偏转。b. 有少数 粒子发生较大角度的偏转c. 有极少数 粒子的偏转角超过了 90 度，有的几乎达到 180 度，即被反向弹回。（2）卢瑟福的原子核式结构模型：在原子中心存在一个很小的核，称为原子核，原子核集中了原子所有正电荷和几乎全部的质量，带负电荷的电子在核外空间绕核旋转。原子核直径的数量级 10-15m，原子直径的数量级 10-10m。（3）原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾（两方面）a. 电子绕核作圆周运动是加速运动，按照经典理论，加速运动的电荷，要不断地向周围发射电磁波，电子的能量就要不断减少，最后电子要落到原子核上，这与原子通常是稳定的事实相矛盾。b. 电子绕核旋转时辐射电磁波的频率应随着旋转轨道的连续变小，电子辐射的电磁波的频率也应是连续变化，因此按照这种推理原子光谱应是连续光谱，这种原子光谱是线状光谱事实相矛盾。3玻尔的原子结构模型定态假设：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，但并不向外在辐射能量，这些状态叫定态。跃迁假设：原子从一个定态（设能量为 E2）跃迁到另一定态（设能量为 E1）时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即 hv=E2-E1轨道量子化假设：原子的不同能量状态，跟电子不同的运行轨道相对应。原子的能量不连续因而电子可能轨道的分布也是不连续的。玻尔的氢子模型： 氢原子的能级公式和轨道半径公式：氢原子中电子在第几条可能轨道上运动时，氢原子的能量 En，和电子轨道半径 rn分别为： 、3212nrEn其中 E1=13.6ev, r 1=0.53×10-10m(以电子距原子核无穷远时电势能为零计算)氢原子的能级图：氢原子的各个定态的能量值，叫氢原子的能级其中 n=1 的定态称为基态。n=2 以上的定态，称为激发态。例 4如图所示是氢原子的能级图，对于一群处于 n=4 能级的氢原子，下列说法正确的是 ( )A这群氢原子能够吸收任意能量的光子后向更高能级跃迁B这群氢原子能够发出 6 种不同频率的光C这群氢原子发出的光子中，能量最大为 10.2 eVD从 n=4 能级跃迁到 n=3 能级发出的光的波长最长原子核的组成原子核1、天然放射现象（1）天然放射现象的发现：1896 年法国物理学，贝克勒耳发现铀或铀矿石能放射出某种人眼看不见的射线。这种射线可穿透黑纸而使照相底片感光。放射性：物质能发射出上述射线的性质称放射性放射性元素：具有放射性的元素称放射性元素天然放射现象：某种元素自发地放射射线的现象，叫天然放射现象天然放射现象：表明原子核是可以再分的（2）放射线的成份和性质：可以用用电场和磁场来研究放射性元素射出的射线，在电场中轨迹，见课本。性 质成 份 组 成电离作用 贯穿能力射 线 氦核组成的粒子流 很 强 很 弱射 线 高速电子流 较 强 较 强射 线 高频光子 很 弱 很 强2、原子核的组成原子核是由质子和中子组成，质子和中子统称为核子在原子核中：质子数等于电荷数 核子数等于质量数 中子数等于质量数减电荷数原子核的衰变 半衰期（1）衰变：原子核由于放出某种粒子而转变成新核的变化称为衰变在原子核的衰变过程中，电荷数和质量数守恒类 型 衰变方程 规 律衰 变 新 核衰 变 新核 质 量 数 不 变电 荷 数 增 加 1射线是伴随 衰变放射出来的高频光子流在 衰变中新核质子数多一个，而质量数不变是由于反应中有一个中子变为一个质子和一个电子，即：（2）半衰期：放射性元素的原子核的半数发生衰变所需要的时间，称该元素的半衰期。一放射性元素，测得质量为 m,半衰期为 T，经时间 t 后，剩余未衰变的放射性元素的质量为 m 。 半衰期是一个统计规律，只对大量原子核有意义。t)21(0放射性的应用与防护 放射性同位素人工放射性同位素：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素与天然的放射性物质相比，人工放射性同位素的优点：1、放射强度容易控制2、可以制成各种需要的形状3、半衰期更短4、放射性废料容易处理放射性同位素的应用一、利用它的射线A、由于 射线贯穿本领强，可以用来检查金属内部有没有砂眼或裂纹，所用的设备叫 射线探伤仪B、利用 射线的穿透本领与物质厚度与密度的关系，来检查各种产品的厚度和密封容器中液体的高度等，从而实现自动控制C、利用 射线使空气电离而把空气变成导电气体，以消除化纤、纺织品上的静电D、利用 射线照射植物，引起植物变异而培育良种，也可以利用它杀菌、治病等二、作为示踪原子：用于工业、农业及生物研究等.棉花在结桃、开花的时候需要较多的磷肥，把磷肥喷在棉花叶子上，磷肥也能被吸收但是，什么时候的吸收率最高、磷在作物体内能存留多长时间、磷在作物体内的分布情况等，用通常的方法很难研究如果用磷的放射性同位素制成肥料喷在棉花叶面上，然后每隔一定时间用探测器测量棉株各部位的放射性强度，上面的问题就很容易解决放射性的防护（1）在核电站的核反应堆外层用厚厚的水泥来防止放射线的外泄（2）用过的核废料要放在很厚很厚的重金属箱内，并埋在深海里（3）在生活中要有防范意识，尽可能远离放射源核力与结合能 质量亏损核力：能够把核中的各种核子联系在一起的强大的力叫做核力1. 核力是四种相互作用中的强相互作用（强力）的一种表现。2. 核力是短程力。约在 10-15m 量级时起作用，距离大于 0.8×10-15m 时为引力, 距离为 10×10-15m 时核力几乎消失，距离小于 0.8×10-15m 时为斥力。3. 核力具有饱和性。核子只对相邻的少数核子产生较强的引力，而不是与核内所有核子发生作用。4. 核力具有电荷无关性。对给定的相对运动状态，核力与核子电荷无关。结合能；由于核子间存在着强大的核力，所以核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能量变化 当核子结合成原子核时要放出一定能量；原子核分解成核子时，要吸收同样的能量这个能量叫做原子核的结合能比结合能：结合能与核子数之比，称做为比结合能。也叫平均结合能。比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。质量亏损：核子结合成原子核时，质量减少。原子核的质量小于组成原子核的核子的质量之和，叫做质量亏损爱因斯坦质能方程 E=mc2 式中 c 是真空中的光速， m 是物体的质量，E 是物体的能量。核子在结合成原子核时出现的质量亏损 m ，正表明它们在互相结合过程中放出了能量E=m·c 2常用单位: m 用“u(原子质量单位)” 1u=1.660566×10-27kg E 用“uc 2” 1uc2=931.5MeV (表示 1u 的质量变化相当于 931.5Me V 的能量改变)核反应方程1.熟记一些实验事实的核反应方程式。（1）卢瑟福用 粒子轰击氮核打出质子： 1417728NHeO（2）贝克勒耳和玛丽 居里夫人发现天然放射现象：g 衰变 238234990UTh 衰变 401Pae（3） 查德威克用 粒子轰击铍核打出中子 9412260BHeCn（4） 轻核聚变 1201nH（5） 重核聚变 2353619540UXen2.熟记一些粒子的符号 粒子（ ） 、质子（ ） 、中子（ ） 、电子（ ） 、氘核（ ） 、氚核（ ）42e11001e21H31正电子（ ）013.注意在核反应方程式中，质量数和电荷数是守恒的。重核裂变 核聚变释放核能的途径裂变和聚变（1）裂变反应：裂变：重核在一定条件下转变成两个中等质量的核的反应，叫做原子核的裂变反应。例如：链式反应：在裂变反应用产生的中子，再被其他铀核浮