物理选修3-5知识总结(公式)
最新人教版高中物理选修3-5：19.2 放射性元素的衰变 知识点总结及课时练习
2 放射性元素的衰变记一记放射性元素的衰变知识体系1个概念——半衰期2种衰变——α衰变，β衰变辨一辨1.原子核在衰变时，它在元素周期表中的位置不变．(×)2．发生β衰变是原子核中的电子发射到核外．(×)3．γ射线经常是伴随α射线和β射线产生的．(√)4．半衰期是原子核有半数发生衰变需要的时间，经过两个半衰期原子核就全部发生衰变．(×)5．根据半衰期的计算，我们可以知道一个特定的原子核何时发生衰变．(×)6．半衰期与原子所处的化学状态和外部条件都无关．(√)想一想1.半衰期与哪些因素有关？适用条件是什么？半衰期公式是什么？提示：半衰期只与物质的种类有关，与物质的物理性质、化学性质无关．适用条件为统计规律下的大量原子核，不适用于单个原子核．半衰期公式为N 余＝N 原⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ，m 余＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ. 2．当原子核发生α衰变时，原子核的质子数和中子数如何变化？为什么？当发生β衰变时，新核的核电荷数相对原来的原子核变化了多少？新核在元素周期表中的位置怎样变化？提示：当原子核发生α衰变时，原子核的质子数减小2，中子数减小2，因为α衰变的实质是2个质子和2个中子结合在一起从原子核中被抛射出来．β粒子为0－1e，发生β衰变时核电荷数增加1，所以原子序数增加1.思考感悟：练一练1.某放射性元素的原子核发生2次α衰变和6次β衰变，关于它的原子核的变化，下列说法中正确的是()A．中子数减少8 B．质子数减少2C．质子数增加2 D．核子数减少10解析：发生2次α衰变质量数减少8，电荷数减少4，发生6次β衰变质量数不变，电荷数增加6，最终质量数减少8，电荷数增加2，所以核子数减少8，质子数增加2，中子数减少10.选项C 正确．答案：C2．[2019·山东济南一模]下列观点正确的是()A．α射线、β射线、γ射线都是高速带电粒子流B．原子核发生衰变时要遵守电荷数守恒和质量守恒C．大量原子核发生衰变时一定同时放出α射线、β射线、γ射线D．原子核发生衰变时产生的α射线、β射线、γ射线都是从原子核内部释放出来的解析：α射线、β射线都是高速带电粒子流，γ射线不带电，是光子流，A错误；原子核发生衰变时遵守电荷数守恒和质量数守恒，但质量不守恒，B错误；α衰变的实质是原子核中的两个质子和两个中子结合成一个氦核从原子核中辐射出来，β衰变的实质是原子核中的一个中子变成一个质子和一个电子，γ射线伴随α衰变或β衰变的产生而产生，所以这三种射线都是从原子核内部释放出来的，大量原子核发生衰变时不一定同时放出α射线、β射线、γ射线，C错误，D正确．答案：D3．(多选)对天然放射现象，下列说法中正确的是()A．α粒子带正电，所以α射线一定是从原子核中射出的B．β粒子带负电，所以β射线有可能是核外电子C ．γ射线是光子流，所以γ射线有可能是原子发光产生的D ．α射线、β射线、γ射线都是从原子核内部释放出来的 解析：α衰变的实质是原子核中的两个质子和两个中子结合在一起形成一个氦核发射出来的，β衰变的实质是原子核内的一个中子变成一个质子和一个电子，然后释放出电子，γ射线伴随α衰变和β衰变的产生而产生．所以这三种射线都是从原子核内部释放出来的，答案：AD4．天然放射性铀(238 92U)发生衰变后产生钍(234 90Th)和另一个原子核．(1)请写出衰变方程．(2)若衰变前铀(238 92U)核的速度为v ，衰变产生的钍(234 90Th)核速度为v 2，且与铀核速度方向相同，求产生的另一种新核的速度．解析：(1)238 92U →234 90Th ＋42He ，(2)设另一新核的速度为v ′，铀核质量为238m ，钍核质量为234m ，由动量守恒定律得238m v ＝234m v 2＋4m v ′，得v ′＝1214v .答案：(1)238 92U →234 90Th ＋42He (2)1214v要点一 原子核的衰变规律与衰变方程1.[2019·广东茂名一模]放射性元素钋(210 84Po)发生衰变时，会产生42He 和一种未知粒子，并放出γ射线，其衰变方程为210 84Po → y 82X ＋42He.下列说法正确的是( )A.42He 组成的α射线的穿透能力比γ射线强B ．y ＝ 214C ．X 核的中子数为124D ．这种衰变是β衰变解析：42He 组成的α射线的穿透能力比γ射线弱，A 错误；根据衰变过程质量数守恒，得y ＝210－4＝206，B 错误；X 核的中子数为206－82＝124，C 正确；因为衰变过程中放出的是α粒子，所以该衰变是α衰变，D 错误．答案：C2．14C 的半衰期为5 730年，具有放射性．若考古工作者探测某古树中14C 的含量为原来的14，则该古树死亡时间距今大约为( )A ．22 920年B ．11 460年C ．5 730年D ．2 865年解析：由m m 0＝⎝ ⎛⎭⎪⎫12t T ＝14，得t ＝2T ＝11 460年． 答案：B3．[2019·广东佛山期中](多选)目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些材料都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性知识的说法中正确的是( )A ．氡的半衰期为3.8天，若有4 kg 氡原子核，经过7.6天后就只剩下1 kg 氡原子核B ．氡的半衰期为3.8天，若有4个氡原子核，经过7.6天后就只剩下1个氡原子核C ．放射性元素发生β衰变时释放的电子是原子核外电子电离产生的高速电子D ．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性解析：若有4 kg 氡原子核，经过7.6天即经过2个半衰期后，就只剩下4 kg ×⎝ ⎛⎭⎪⎫122＝1 kg 氡原子核，A 正确；半衰期是统计规律，对少数原子核不适用，B 错误；β衰变实质是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子从原子核中释放出来，C 错误；放射性由原子核本身决定，与所处的化学状态无关，D 正确．答案：AD4．某放射性元素的原子核内有N 个核子，其中有n 个质子，该原子核发生2次α衰变和1次β衰变，变成1个新核，则( )A ．衰变前原子核有(N －n )个中子B ．衰变后新核有(n －4)个质子C ．衰变后新核的核子数为(N －3)D ．衰变后新核的中子数为(N －n －3)解析：核子数等于质子数加中子数，所以衰变前原子核有中子数(N －n )个，A 正确；衰变后新核有n －(2×2－1)＝(n －3)个质子，B 错误；衰变后新核的核子数为N －2×4＝N －8，C 错误；衰变后新核的中子数为(N －n －5)，D 错误．答案：A5．钍232(232 90Th)经过________次α衰变和________次β衰变，最后成为铅208(208 82Pb)．解析：因为α衰变改变原子核的质量数而β衰变不能，所以应先从判断α衰变次数入手：α衰变次数＝232－2084＝6. 每经过1次α衰变，原子核电荷数减少2，那么钍核经过6次α衰变后剩余的电荷数与铅核实际的电荷数之差，决定了β衰变次数：β衰变次数＝(90－2×6)－82 －1＝4. 答案：6 4要点二 半衰期6.[2019·四川攀枝花模拟]A 、B 两种放射性元素，A 的半衰期为10天，B 的半衰期为30天，经60天后两种放射性元素剩余的质量相等，那么它们原来的质量之比为( )A ．1:3B ．3:1C ．1:16D ．16:1解析：分析可知A 经过6次衰变，B 经过2次衰变，因此有m A ⎝ ⎛⎭⎪⎫126＝m B ⎝ ⎛⎭⎪⎫122，解得它们原来的质量之比为m A m B ＝161，D 正确．答案：D7．放射性元素氡(222 86Rn)经α衰变成为钋(218 84Po)，半衰期约为3.8天；但勘测表明，经过漫长的地质年代后，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素222 86Rn 的矿石，其原因是( )A ．目前地壳中的222 86Rn 主要来自于其他放射性元素的衰变B ．在地球形成的初期，地壳中元素222 86Rn 的含量足够高C ．当衰变产物218 84Po 积累到一定量以后，218 84Po 的增加会减慢222 86Rn 的衰变过程D.222 86Rn 主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力改变了它的半衰期解析：由于222 86Rn 的半衰期为3.8天，较短，故经过漫长的地质年代后，地壳中原有的222 86Rn 早已衰变完了，目前地壳中的222 86Rn主要来自其他放射性元素的衰变，选项A正确，B错误；放射性元素的半衰期由原子核本身的因素决定，与外界环境等因素无关，选项C、D错误．答案：A8．[2019·河南联考]一块含铀的矿石质量为M，其中铀元素的质量为m，铀发生一系列衰变，最终生成物为铅．已知铀的半衰期为T，那么下列说法中正确的是()A．经过2个半衰期后，这块矿石中基本不再含有铀B．经过2个半衰期后，原来所含的铀元素的原子核有m4发生了衰变C．经过3个半衰期后，其中铀元素的质量还剩m 8D．经过1个半衰期后该矿石的质量剩下M 2解析：经过2个半衰期后矿石中剩余的铀应该有m4，故选项A、B错误；经过3个半衰期后矿石中剩余的铀还有m8，故选项C正确；因为衰变产物大部分仍然留在该矿石中，所以矿石质量没有太大的改变，选项D错误．答案：C基础达标1.[2019·大庆检测]放射性元素在衰变过程中，有些放出α射线，有些放出β射线，有些在放出α射线或β射线的同时，还以γ射线的形式释放能量．例如234 90Th核的衰变过程可表示为234 90Th→234 91 Pa＋0－1e＋γ，这个衰变()A．是β衰变，产生的234 91Pa核从高能级向低能级跃迁B．是β衰变，产生的234 91Pa核从低能级向高能级跃迁C．是α衰变，产生的234 91Pa核从高能级向低能级跃迁D．是α衰变，产生的234 91Pa核从低能级向高能级跃迁解析：由核反应方程可知，该核反应生成0－1e，并且释放能量，正确选项为A.答案：A2．[上海高考题]232 90Th 经过一系列α衰变和β衰变后变成208 82Pb ，则208 82Pb 比232 90Th 少( )A ．16个中子，8个质子B ．8个中子，16个质子C ．24个中子，8个质子D ．8个中子，24个质子解析：比较两种原子核的核电荷数可知，208 82Pb 比232 90Th 少8个质子，B 、D 项错误；208 82Pb 的质量数比232 90Th 的质量数少24，其中质子少8个，则中子少16个，A 项正确，C 项错误．答案：A3．如图所示，图中曲线a 、b 、c 、d 为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里．以下判断可能正确的是( )A ．a 、b 为β粒子的径迹B ．a 、b 为γ粒子的径迹C ．c 、d 为α粒子的径迹D ．c 、d 为β粒子的径迹解析：由左手定则可知，a 、b 为带正电的粒子的径迹，c 、d 为带负电的粒子的径迹，又α粒子带正电，β粒子带负电，γ粒子不带电，所以D 项正确．答案：D4．已知A 和B 两种放射性元素的半衰期分别为T 和2T ，则相同质量的A 和B 经过2T 后，剩余的A 和B 质量之比为( )A ．1:4B ．1:2C ．2:1D ．4:1解析：由半衰期含义可知，A 经过两个半衰期剩余的质量为原来的14，B 经过一个半衰期，剩余的质量为原来的12，所以剩余的A 、B 质量之比为1:2，B 项正确．答案：B5．[2019·河北唐山期末]关于碳14的衰变方程14 6C →A Z X ＋0－1e ，下面说法正确的是( )A ．A 等于13，Z 等于5B ．A 等于14，Z 等于7C ．A 等于14，Z 等于5D ．A 等于13，Z 等于6解析：由电荷数守恒得6＝Z －1，解得Z ＝7，由质量数守恒得14＝A ＋0，解得A ＝14.选项B 正确．答案：B6．放射性元素发生衰变时放出的γ光子，是由( )A ．核外电子从外层轨道跃迁到内层轨道时放出的B ．核外电子从内层轨道跃迁到外层轨道时放出的C ．核外电子受激发后产生的D ．它是处于激发状态的原子核放射出来的解析：γ光子是原子核衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时辐射出的．故D 正确．答案：D7．[2019·石家庄辛集一中月考]将半衰期为5天的64 g 铋均分成四份，其中三份分别投入开口容器中、100 atm 的密封容器中、100 ℃的沸水中，第四份则与别的元素形成化合物，经10天后，四种情况剩下的铋的质量分别为m 1、m 2、m 3、m 4，则( )A ．m 1＝m 2＝m 3＝m 4＝4 gB ．m 1＝m 2＝m 3＝4 g ，m 4<4 gC ．m 1>m 2>m 3>m 4，m 1＝4 gD ．m 1＝4 g ，其余无法知道解析：半衰期是由放射性元素原子核内部本身的因素决定的，与原子核所处的物理、化学状态无关，所以m 1＝m 2＝m 3＝m 4.经过10天即2个半衰期，则剩余的铋的质量为m 0·⎝ ⎛⎭⎪⎫122＝14m 0＝14×644 g ＝4 g ，A 正确．答案：A8．[2019·宿迁检测](多选)某原子核的衰变过程A ――→βB ――→αC ，下列说法正确的是( ) A ．核C 比核A 的质子数少1B ．核C 比核A 的质量数少5C ．原子核为A 的中性原子的电子数比原子核为B 的中性原子的电子数多2D ．核C 比核B 的中子数少2解析：由衰变方程可写出关系式x y A ――→β x y ＋1B ――→αx －4y －1C 可得A 、D 项正确．答案：AD能力达标9.[2019·贵阳联考](多选)日本福岛核电站泄漏事故中释放出大量的碘131，碘131是放射性同位素，衰变时会发出β射线与γ射线，碘131被人摄入后，会危害身体健康，由此引起了全世界的关注．下面关于核辐射的相关知识，说法正确的是() A．人类无法通过改变外部环境来改变碘131衰变的快慢B．碘131的半衰期为8.3天，则4个碘原子核经16.6天后就一定剩下一个原子核C．β射线与γ射线都是电磁波，但γ射线穿透本领比β射线强D．碘131发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的解析：衰变的快慢由放射性元素本身决定，与外部环境无关，A正确．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数几个原子核无意义，B错误．β射线是高速电子流，γ射线是电磁波，故C 错误．β衰变的实质是10n―→11H＋0－1e，D正确．答案：AD10．[2019·湖南衡阳模拟](多选)原子核的衰变过程遵守一系列的守恒定律，在匀强磁场中有一个原来速度几乎为0的放射性原子核W衰变为两个粒子P和S，衰变后粒子P和S的运动速度和磁场垂直．粒子P和S分别做匀速圆周运动．已知粒子P和S做圆周运动的半径和周期之比分别为R P:R S＝45:1，T P:T S＝90:117，则()A．放射性原子核W的质量数为238B．P和S两核的质量数之比为117:2C．P和S两核的电荷数之比为45:1D．P和S两核的动能之比为117：2解析：根据动量守恒定律可知，衰变瞬间P和S两核的动量大小相等，方向相反，由带电粒子在磁场中运动的半径表达式R＝m vBq，可知q Pq S＝R SR P＝145，C错误．带电粒子在磁场中运动的周期的表达式为T＝2πmBq，故m Pm S＝q P T Pq S T S＝145×90117＝2117，由于电子的质量与质子、中子相比是很小的，所以该衰变不可能是β衰变，该衰变应为α衰变，由于α粒子的电荷数为2，所以衰变后的P的电荷数为90；α粒子的质量数为4，则衰变后的新核具有234个核子，原子核W的质量数为238，A正确，B错误．衰变瞬间P和S两核的动量大小相等，它们的动能E k＝p22m，可知P与S的动能大小与它们的质量成反比，所以P和S两核的动能之比为1172，D正确．答案：AD11．(多选)下列说法正确的是()A．放射性元素的半衰期随温度的升高而减小B．放射性元素放射出的α射线、β射线和γ射线，电离能力最强的是α射线C.232 92Th衰变成208 82Pb要经过6次α衰变和4次β衰变D．原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程，是吸收能量的过程E．光电效应的实验结论是：对于某种金属，超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大解析：半衰期与温度无关，故选项A错误；三种射线中电离能力最强的是α射线，故选项B正确；据232 90Th→208 82Pb＋642He＋40－1 e可知选项C正确；原子从较高激发态向较低激发态跃迁，向外辐射能量，故选项D错误；当照射光频率大于金属极限频率时，增加照射光频率，光电子最大初动能变大，故选项E正确．答案：BCE12．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个α粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图所示)，今测得两个相切圆半径之比r1：r2＝1：44，求：(1)图中哪一个圆是α粒子的径迹？(说明理由)(2)这个原子核原来所含的质子数是多少？解析：(1)因为动量相等，所以轨道半径与粒子的电荷量成反比，所以圆轨道2是α粒子的径迹，圆轨道1是新生核的径迹．(2)设衰变后新生核的电荷量为q1，α粒子的电荷量为q2＝2e，它们的质量分别为m1和m2，衰变后的速度分别是v1和v2，所以原来原子核的电荷量q＝q1＋q2.根据轨道半径公式有r1r2＝m1v1Bq1m2v2Bq2＝m1v1q2m2v2q1又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，则m1v1＝m2v2以上三式联立解得q＝90e.即这个原子核原来所含的质子数为90.答案：(1)见解析(2)9013．一静止的238 92U核经α衰变成为234 90Th核，释放出的总动能为4.27 MeV.问此衰变后234 90Th核的动能为多少MeV？(保留1位有效数字)解析：据题意知，此α衰变的衰变方程为：238 92U―→234 90Th＋42He，根据动量守恒定律得mαvα＝m Th v Th①式中，mα和m Th分别为α粒子和Th核的质量，vα和v Th分别为α粒子和Th核的速度，由题设条件知：12mαv2α＋12m Th v2Th＝E k②mαm Th＝4234③式中E k＝4.27 MeV是α粒子与Th核的总动能．由①②③式得12m Th v 2Th＝mαmα＋m ThE k④代入数据得，衰变后234 90Th核的动能12m Th v2Th＝0.07 MeV答案：0.07 MeV。
(沪科版)高中物理选修3-5教师用书：第1章 1.1探究动量变化与冲量的关系 含解析
11探究动量变化与冲量的关系学习目标1.理解动量的概念；知道动量和动量的变化量均为矢量；会计算一维情况下的动量的变化量．(重点)2．知道冲量的概念，知道冲量是矢量．(重点)3．理解动量定理的确切含义，掌握其表达式．(重点)4．会用动量定理解释碰撞、缓冲等现象．(难点)知识脉络动量和冲量[先填空]1．冲量(1)定义力和力的作用时间的乘积Ft.(2)公式【提示】动量是矢量，动能是标量，动量和动能分别从不同的角度描述了物体的运动效果．[核心点击]1．动量的性质(1)瞬时性：通常说物体的动量是物体在某一时刻或某一位置的动量，动量的大小可用p＝mv表示．(2)矢量性：动量的方向与物体的瞬时速度的方向相同．(3)相对性：因物体的速度与参考系的选取有关，故物体的动量也与参考系的选取有关．2．冲量的性质(1)过程量：冲量描述的是力的作用对时间的积累效应，取决于力和时间这两个因素，所以求冲量时一定要明确所求的是哪一个力在哪一段时间内的冲量．(2)矢量性：冲量的方向与力的方向相同，与相应时间内物体动量变化量的方向相同．3．动量的变化量：是矢量，其表达式Δp＝p2－p1为矢量式，运算遵循平行四边形定则，当p2、p1在同一条直线上时，可规定正方向，将矢量运算转化为代数运算．4．动量和动能的比较动量动能物理意义描述机械运动状态的物理量定义式 p ＝m v E k ＝12m v 2标矢性 矢量 标量 变化决定因素 物体所受冲量 外力所做的功换算关系p ＝2mEk ，E k ＝p22m1．(多选)关于物体的动量，下列说法中正确的是( )A ．运动物体在任一时刻的动量方向，一定是该时刻的速度方向B ．物体的动能不变，其动量一定不变C ．动量越大的物体，其速度一定越大D ．物体的动量越大，其惯性不一定越大【解析】动量具有瞬时性，任一时刻物体动量的方向，即为该时刻物体的速度方向，选项A 正确；动能不变，若速度方向变化，动量也发生了变化，B 项错误；物体动量的大小由物体质量及速度大小共同决定，不是由物体的速度唯一决定，故物体的动量大，其速度不一定大，选项C 错误，惯性由物体质量决定，物体的动量越大，其质量并不一定越大，惯性也不一定越大，故选项D 正确．【答案】AD2．羽毛球是速度最快的球类运动之一，运动员扣杀羽毛球的速度可达到342 km/h ，假设球飞来的速度为90 km/h ，运动员将球以342 km/h 的速度反向击回．设羽毛球质量为5 g ，击球过程只用了0.05 s ．试求：【导学号：060920xx 】(1)运动员击球过程中羽毛球的动量变化量；(2)运动员击球过程中羽毛球所受重力的冲量、羽毛球的动能变化量各是多少？【解析】(1)以羽毛球飞来的方向为正方向，则p1＝mv1＝5×10－3× kg·m/s＝0.125 kg·m/sp2＝mv2＝－5×10－3× kg·m/s＝－0.475 kg·m/s，所以动量的变化量Δp＝p2－p1＝(－0.475－0.125) kg·m/s＝－0.600 kg·m/s，所以羽毛球的动量变化大小为0.600 kg·m/s，方向与羽毛球飞来的方向相反．(2)羽毛球重力大小为G＝mg＝0.05 N所以重力的冲量I＝G·t＝2.5×10－3 N·s羽毛球的初速度为v＝25 m/s，羽毛球的末速度v′＝－95 m/s所以ΔEk＝E′k－Ek＝mv′2－mv2＝21 J.【答案】(1)0.600 kg·m/s，与球飞来的方向相反(2)2.5×10－3 N·s21 J对动量和动量变化量的两个提醒(1)动量是矢量，比较两个物体的动量时，不能仅比较大小，还要比较方向，只有大小相等、方向相同的两个动量才能相等．(2)计算动量变化量时，应利用矢量运算法则进行计算．对于在同一直线上的矢量运算，要注意选取正方向．动量定理及其应用[先填空]1．内容物体所受合力的冲量等于物体的动量变化．2．公式Ft＝mvt－mv0或I＝mvt－mv0或I＝Δp.3．矢量性动量定理是矢量式，公式中冲量的方向与动量变化的方向相同．4．应用如果物体的动量变化一定，那么它受到的冲量也一定．因此作用时间越短，力就越大；作用时间越长，力就越小．[再判断]1．物体动量的变化量越大，物体受到的作用力越大．(×)2．由F＝可知，当F为恒量时，物体动量的变化与作用时间成正比．(√)3．物体动量变化量一定时，力的大小与作用时间无关．(×)[后思考]在跳高比赛时，在运动员落地处为什么要放很厚的海绵垫子？【提示】跳过横杆后，落地时速度较大．人落到海绵垫子上时，可经过较长的时间使速度减小到零，在动量变化相同的情况下，人受到的冲力减小，对运动员起到保护作用．②应用动量定理可以计算某一过程中的平均作用力，通常多用于计算持续作用的变力的平均大小．③应用动量定理可以计算物体的初、末动量，尤其方便处理物体受瞬间冲量的问题．(3)应用动量定理定量计算的一般步骤．3．如图111所示，质量为m的小球从距离地面高H的A点由静止开始释放，落到地面上后又陷入泥潭中，由于受到阻力作用到达距地面深度为h的B点速度减为零．不计空气阻力，重力加速度为g.关于小球下落的整个过程，下列说法中正确的有( )【导学号：060920xx】图111A．小球的机械能减少了mgHB．小球克服阻力做的功为mg(H＋h)C．小球所受阻力的冲量等于m2gHD．小球动量的改变量等于所受阻力的冲量【解析】由动能定理得mg(H＋h)＋Wf＝0，则Wf＝－mg(H＋h)，所以小球的机械能减少了mg(H＋h)，所以A选项错误，B选项正确；小球自由落下至地面过程，机械能守恒，mgH＝mv2，v＝，落到地面上后又陷入泥潭中，由动量定理得IG－If＝0－mv，所以If＝IG＋mv＝IG＋m，小球所受阻力的冲量大于m，所以C选项错误；由动量定理知小球动量的改变量等于合外力的冲量，所以D选项错误．【答案】B4．高空作业须系安全带．如果质量为m的高空作业人员不慎跌落，从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为h(可视为自由落体运动)．此后经历时间t安全带达到最大伸长，若在此过程中该作用力始终竖直向上．则该段时间安全带对人的平均作用力大小为________．【解析】安全带刚要产生作用力时人的速度v＝2gh设安全带对人的平均作用力大小为F，取竖直向上为正方向，由动量定理可得：(F－mg)t＝0－(－mv)，解得：F＝＋mg.【答案】＋mg5．一质量为0.5 kg的小物块放在水平地面上的A点，距离A点5 m的位置B处是一面墙，如图112所示，一物块以v0＝9 m/s的初速度从A点沿AB方向运动，在与墙壁碰撞前瞬间的速度为7 m/s，碰后以6 m/s的速度反向运动直至静止，g取10 m/s2.图112(1)求物块与地面间的动摩擦因数μ；(2)若碰撞时间为0.05 s，求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小F；(3)求物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功W.【解析】(1)由动能定理，有－μmgs＝mv2－mv20可得μ＝0.32.(2)由动量定理：有FΔt＝mv′－mv可得F＝130 N.(3)W＝mv′2＝9 J.【答案】(1)0.32(2)130 N(3)9 J应用动量定理的四点注意事项(1)明确物体受到冲量作用的结果是导致物体动量的变化．冲量和动量都是矢量，它们的加、减运算都遵循平行四边形定则．(2)列方程前首先要选取正方向，与规定的正方向一致的力或动量取正值，反之取负值，而不能只关注力或动量数值的大小．(3)分析速度时一定要选取同一个参考系，未加说明时一般是选地面为参考系，同一道题目中一般不要选取不同的参考系．(4)公式中的冲量应是合外力的冲量，求动量的变化量时要严格按公式，且要注意是末动量减去初动量．页码 / 总页数。
2013届高考物理核心要点突破系列课件：第8章《动量守恒定律》本章优化总结(人教版选修3-5)
1 1 2 2 μmgs＝ (2m)v2－ (2m)v1 2 2 设 C 的长度为 l，对 A，由功能关系 1 2 1 2 μmg(s＋l)＝ mv0－ mv2 2 2 s 7 由以上各式解得 l ＝ . 3
【答案】
7பைடு நூலகம்3
解决力学问题的三大观点
解决力学问题的一般思路有三条： 1．运用力对物体的瞬时作用效果——牛顿运动 定律解决．(力的观点) 2．运用力对物体作用的时间积累效果——动量 定理和动量守恒定律解决．(动量观点) 3．运用力对物体作用的空间(位移)积累效果 ——动能定理和机械能守恒定律解决．(能量观 点)
动量守恒和能量守恒的综合应用 发生相互作用的物体间除了物体的动量发生变化 外，同时也常常伴随着能量的转化或转移，这类 问题综合性强，灵活性大，历来是高考的热点和 难点．对于这类问题，首先注意区分作用物体情 况．对于弹性碰撞的物体，其作用过程中系统动 能守恒，动量守恒；对于非弹性碰撞来说，系统 的动量守恒，但动能不守恒，系统损失的动能等 于转化的内能或弹性势能．特别应注意的是对于 非爆炸和反冲运动的问题，系统的末动能一定不 大于系统的初动能．
4 10L L (1) (2) 5 5v0
高考真题演练
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例1
图8－1
(1)物体与小车保持相对静止时的速度v；
(2)物体冲上小车后，与小车发生相对滑动经历的 时间t； (3)物体在小车上相对滑动的距离d.
【解析】 (1)物体在下滑过程机械能守恒 1 2 1 2 mgh＋ mv1＝0＋ mv2 2 2 物体相对于小车板面滑动过程动量守恒 mv2＝(m ＋M)v mv2 联立解得 v＝ ＝2 m/s. m＋M Mv (2)对小车由动量定理有 μmgt＝Mv， 解得 t＝μmg ＝1 s.
人教版物理选修3-5课件：第17章波粒二象性3粒子的波动性
2．在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结
构，因为热中子的德布罗意波波长与晶体中原子间距相
近，已知中子质量 m＝1.67×10－27 kg，普朗克常量 h＝
6.63×10－34 J·s，可以估算德布罗意波波长 λ＝1.82×10
－10 m 的热中子动能的数量级为( )
A．10－17 J
B．10－19 J
个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反 应，所以其粒子性就很显著，故 C 项正确，D 项错误．
答案：C
知识点二 粒子的波动性及物质波
提炼知识
1．粒子的波动性．
(1)德布罗意波．
任何一个运动着的物体，都有一种波与它相对应，
这种波叫物质波，也称为德布罗意波．
h
ε
(2)物质波的波长、频率关系式：λ＝_p__，ν＝__h__．
知，电子的物质波的波长比原子尺寸小得多，它的动量
应很大，即速度很大，选项 A 正确，选项 B 错误；
由信息“利用 X 射线或中子束得到晶体的衍射图 样”及发生衍射现象的条件可知，中子的物质波或 X 射 线的波长与原子尺寸相当，选项 D 正确，选项 C 错误．
答案：AD
(多选)如图实验中，深入地揭示了光的粒子性一面的 有( )
C．10－21 J
D．10－24 J
解析：由 λ＝hp，Ek＝12mv2＝12mmp 2＝21mhλ2，代入 数据得 Ek＝4.0×10－21 J.
答案：C
典型问题——波粒二象性的实验探究 研究波粒二象性有很多经典实验，以这些实验为背 景设计的问题属于信息给予题，解决此类问题的关键是 通过阅读题目，提取有用信息，结合所掌握知识来做出 正确的判断和计算．
(2)惠更斯的波动说：以惠更斯为代表的少数物理学 家认为，光是一种波动，类似于机械波．波动说能解释 牛顿微粒说不能解释的一些光现象，干涉、衍射现象的 出现，波动理论得以发展．
《原子的核式结构模型》人教版高二高中物理3-5PPT课件
一、原子的构成
1、构成原子的微粒有三种：质子、中子、电子. 决定原子种类的是：质子数
（所有原子都是三种粒子构成原子吗？有没有例外？） H原子例外，它没有中子。看表3-1 2、原子中：核电荷数=质子数=核外电子数 3、原子不显电性的原因：原子是由居于原子中心带正电的原子核和核外带负电的电子构成，原 子核又是由质子和中子构成，质子带正电，中子不带电；原子核所带的正电荷数（核电荷数） 和核外电子所带的负电相等，但电性相反，所以整个原子不显电性。
粒子散射实验是获取微观世界信息的重要方法。
1903年勒纳德电子束实验：
卢瑟福生平简介
杰出贡献: 1899年命名 α 射线、β 射线； 1902年提出原子自然衰变理论； 1911年提出原子的核式结构模型； 1919年发现质子，预言中子； 实现人工核反应。 直接培养了11名诺贝尔奖获得者。 被誉为原子物理学之父。
卢瑟福 (1871～1937)
二、α 粒子散射实验
1909～1911年，英国物理学家卢瑟 福指导他的学生盖革和马斯顿进行了 α粒子散射实验 1.α粒子特性： （1）具有足够的能量可以接近原子中心 （2）可使荧光物质发光
卢瑟福
二、α 粒子散射实验
2.α粒子散射实验装置介绍
真空
放射源
金箔
可转动的带有荧光 屏的放大镜
质子数 1 6 8 11 17
1、原子里质子数等于电子数 2、质子数与中子数不一定相等 3、原子核内质子数不同，原子种类不同 4、质子数≥1,中子数≥0
中子数 0 6 8 12 18
核外电子数 1 6 8 11 17
一、原子的构成
原子构成中的规律：
1、质子数 = 核外电子数 = 核电荷数 2、质子数不一定等于中子数；不是所有的原子都有中子，如氢的中子数为0。 3、不同原子，核内的质子数，核外电子数不同。
高中物理选修3知识点公式总结
1、电荷量：电荷的多少叫电荷量，用字母Q 或q 表示。
（元电荷常用符号e自然界只存在两种电荷：正电荷和负电荷。
同号电荷相互排斥，异号电荷相互吸引。
2、点电荷：当本身线度比电荷间的距离小很多，研究相互作用时，该带电体的形状可忽略，相当于一个带电的点，叫点电荷。
3、库仑定律：真空中两个静止的点电荷之间的作用力与这两个电荷所带电荷量的乘积成正比，与它们之间9109⨯=k N ﹒m 2/C 2。
45、电场强度：放入电场中一点的电荷所受的电场力跟电荷量的比值。
67、电场线的性质：a ．电场线起始于正电荷或无穷远，终止于无穷远或负电荷；b ．任何两条电场线不会相交；c. 静电场中，电场线不形成闭合线； d 8、匀强电场：场强大小和方向都相同的电场叫匀强电场。
电场线相互平行且均匀分布时表明是匀强电场。
9q E P ϕ= 10、等势面特点：①电场线与等势面垂直，②沿等势面移动电荷，静电力不做功。
11A B BA U ϕϕ-=（ 电势差的正负表示两点间电势的高低）12、电势差与静电力做功：q WU =qU W =⇒表示A 、B 两点的电势差在数值上等于单位正电荷从A 点移到B 点，电场力所做的功。
1314、电势差与电场强度的关系：在匀强电场中，沿电场线方向的两点间的电势差等于场强与这两点间距离的Ed =15 电容的单位是法拉（F）决定平行板电容器电容大小的因素是两极板的正对面积、两极板的距离以及两极板间的电介质。
②对于平行板电容器有关的Q 、E 、U 、C 的讨论时要注意两种情况：16、带电粒子在电场中运动：①．带电粒子在电场中平衡。
（二力平衡）②．带电粒子的加速：动力学分析及功能关系分析：经常用2022121qU mv mv -=③．带电粒子的偏转：动力学分析：带电粒子以速度V 0垂直于电场线方向飞入两带电平行板产生的匀强电场中，受到恒定的与初速度方向成900角的电场力作用而做匀变速曲线运动 (类平抛运动)。
物理选修3知识点总结
物理选修3知识点总结物理选修3知识点总结物理知识点光（除此之外复习练习册题目）1，海市蜃楼是由于光的（全反射）发生的；水底看起来变浅是由于光的（折射）发生的；光导纤维利用了光的（全反射）出现；水中放一空试管，空试管很亮是由于（全反射）；阳光透过树叶间隙产生的圆形亮斑是光的（直进性）体现2，光导纤维的内芯折射率比外芯（大），光传播时，在（内心与外套）的界面发生全反射3，增透膜利用了光的（相干性），厚度等于透过光在增透膜中波长的（1/4），光在增透膜前后表面的反射光相互（抵消）4，最先观测到光的干涉现象的是（托马斯〃杨）5，若采用白光进行双缝干涉，中央亮纹是（白）色的，两侧明条纹的外侧是（红）色的，是由于红光波长较（大）的缘故6，光的衍射中条纹中央亮纹（亮）（宽），两侧亮纹（暗）（窄）；采用光栅之后，条纹变（窄）变（亮）7，光的偏振现象说明光是一种（横波），电磁波是（横波）8，天空是蓝的是由于光的（色散）；天空是亮的是由于光的（散射）9，泊松光板是指（圆屏做障碍物，在影子中心有一个明亮的斑点），说明了光的（波动性）10，偏振片利用了光的（偏振性），用来（减弱）周围景物反射光的强度；对于偏振片都有特定的振动方向，只有振动方向（平行）这个方向的光波才可以透过偏振片；太阳、电灯等普通光源发出的光（不是）偏振光，在经历了玻璃、水面、木质平面反射后，产生的光（是）偏振光；（电子表的液晶显示）用到了偏振光11，利用激光传递信息利用了激光的（相干性），由于激光的频率（较高），可以用激光传递更多信息；激光精确测距利用了激光的（平行度好）；利用激光切割利用了激光的（亮度高）的特点；利用激光刻录磁盘、记录信息利用了激光的（平行度好）的特点；全息照相利用了光的（相干性好）12，光线发生全反射的条件是光从（玻璃）射到与（空气）的分界面上，入射角足够（大）；光从空气摄入玻璃，（不会发生）全反射13，水下的人可以看到水面上的（全部景象）14，光的衍射中狭缝变窄时条纹间距变（宽）15，若地球周围不存在大气层，则人们观察到的日出时刻将（延后）16，光的直进性和反射性说明了光的（粒子性）；光的反射折射同时存在说明光具有（波动性）17，测定光的折射率的时候四个大头针之间的距离应当尽量（大）些，入射角应当适当（大）些，绘制玻璃瓶面的时候（不可以）用铅笔比着玻璃砖画18，干涉实验中所用的光源是（想干）光源，因此（不可以用）自然光1/6电磁波1，麦克斯韦的电磁场理论是指（变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场）2，最早证明电和磁有密切关联的是（奥斯特）；证明电磁波存在的是（赫兹）；电磁感应现象是（法拉第）；建立完整电磁场理论的科学家是（麦克斯韦）3，为了让需要传递的信息加载在电磁波上发射到远方，需要对高频振荡电流进行（调制）；FM是指（调频），AM是指（调幅）；无线电波中波长最小的是（微波），无线电波频率较高时，可近似认为（按直线）传播；频率较高的无线电波采用（天波）传递方式；频率较低的是采用（地波）传递；雷达传递用的是（微波）4，提高振荡电路辐射电磁波的本领应该让周期尽量变（小），电容变（小），电感变（小）；在充电过程中，线圈中的电流逐渐变（小），线圈两端的电压逐渐变（大），线圈的自感作用逐渐变（大）；电流为零的时候，磁场能为（零），通过电感线圈的磁通量变化率（最大），电场能为（最大值）；电流增大的过程中，电流变化率变（小），电感的磁通量变化率变（小）5，太阳辐射的能量多集中在（可见光）范畴，其中（黄绿光）能量最大波粒二象性一，能量量子化1，热辐射的主要成分是（波长较长的电磁波）2，物体温度升高时，热辐射中（较短波长）的成分越来越强。
人教版高中物理选修3-5：动量与动量定理(1)
运用动量定理解题步骤：
（1）确定研究对象； （2）明确研究过程，对研究对象进行受力分 析； （3）选定正方向； （4）找出物体的初末状态并确定相应的动量； （5）根据动量定理列方程求解；
4、 动量定理的适用范围 : 动量定理不但适用于恒力作用， 也适用于变力过程。对于变力，动量定理中的 F 应理解为 变力在作用时间内的平均值。不仅适用于宏观低速物体， 也适用于微观现象和变速运动问题。
动量 p=mv
矢 kg·m/s
若速度变化,
量 （N·S） 则Δp一定不为零
动能 Ek= mv2/2
标 量
kg·m2/s2
（J）
若速度变化, ΔEk可能为零
动量与动能间量值关系：
p 2mEk
Ek
1 2
pv
五、冲量与功的比较
表达式
矢量性
作用 效果
受多个力的 计算问题
冲量 I Ft 矢量 功 W Fl cos 标量
引入： 我们以“匀变速直线运动”模型证明了动 量定理。即物体受恒力的情景。但是碰撞 过程中或实际情景中，物体受到的都不是 恒力，那么我们可以如何简化处理呢？
在变力情景下，可以采用“平均受力”简化
处理
Ft mv ' mv
或 I p mv mv
应用： 1、如图所示，一个质量为0.18kg的垒球， 以25m/s的水平速度飞向球棒，被球棒打 击后反向水平飞回，速度 大小变为45m/s，设球棒 与垒球的作用时间为 0.01s。求球棒对垒球的 平均作用力。
3. 对动量的理解 (1) 矢量性: 方向由速度方向决定，与该时刻的速度方向相同 (2) 瞬时性: 是状态量，与某一时刻相对应。速度取瞬时速度。 (3) 相对性: 与参考系的选择有关，一般以地球为参考系。
高中物理 原子物理知识总结 新人教版选修3
高中物理 原子物理知识总结 新人教版选修3一、原子模型1.汤姆生模型（枣糕模型）汤姆生发现了电子，使人们认识到原子有复杂结构。
2.卢瑟福的核式结构模型（行星式模型）α粒子散射实验是用α粒子轰击金箔，结果是绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子发生了较大的偏转。
这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。
卢瑟福由α粒子散射实验提出：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，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运动。
由α粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是10-15m 。
3.玻尔模型（引入量子理论，量子化就是不连续性，整数n 叫量子数。
） ⑴玻尔的三条假设（量子化）①轨道量子化r n =n 2r 1 r 1=0.53×10-10m ②能量量子化：21nE E n E 1=-13.6eV③原子在两个能级间跃迁时辐射或吸收光子的能量h ν=E m -E n⑵从高能级向低能级跃迁时放出光子；从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子，也可能是由于碰撞（用加热的方法，使分子热运动加剧，分子间的相互碰撞可以传递能量）。
原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子；而从某一能级到被电离可以吸收能量大于或等于电离能的任何频率的光子。
（如在基态，可以吸收E ≥13.6eV 的任何光子，所吸收的能量除用于电离外，都转化为电离出去的电子的动能）。
⑶玻尔理论的局限性。
由于引进了量子理论（轨道量子化和能量量子化），玻尔理论成功地解释了氢光谱的规律。
但由于它保留了过多的经典物理理论（牛顿第二定律、向心力、库仑力等），所以在解释其他原子的光谱上都遇到很大的困难。
4.光谱和光谱分析⑴炽热的固体、液体和高压气体发出的光形成连续光谱。
⑵稀薄气体发光形成线状谱（又叫明线光谱、原子光谱）。
根据玻尔理论，不同原子的结构不同，能级不同，可能辐射的光子就有不同n E /eV∞ 0 -13.6-3.44 -0.85的波长。
高二物理 选修3-5 第十七章 波粒二象性
高二物理选修3－5 第十七章波粒二象性新课标要求1．内容标准（1）了解微观世界中的量子化现象。
比较宏观物体和微观粒子的能量变化特点。
体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识。
（2）通过实验了解光电效应。
知道爱因斯坦光电效应方程以及意义。
（3）了解康普顿效应。
（4）根据实验说明光的波粒二象性。
知道光是一种概率波。
（5）知道实物粒子具有波动性。
知道电子云。
初步了解不确定性关系。
（6）通过典型事例了解人类直接经验的局限性。
体会人类对世界的探究是不断深入的。
例 1 通过电子衍射实验，初步了解微观粒子的波粒二象性，体会人类对于物质世界认识的不断深入。
2．活动建议阅读有关微观世界的科普读物，写出读书体会。
新课程学习17．2 科学的转折：光的粒子性★新课标要求（一）知识与技能1．通过实验了解光电效应的实验规律。
2．知道爱因斯坦光电效应方程以及意义。
3．了解康普顿效应，了解光子的动量（二）过程与方法经历科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究物理问题，验证物理规律。
（三）情感、态度与价值观领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。
★教学重点光电效应的实验规律★教学难点爱因斯坦光电效应方程以及意义★教学方法教师启发、引导，学生讨论、交流。
★教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备★课时安排2 课时★教学过程（一）引入新课提问：回顾前面的学习，总结人类对光的本性的认识的发展过程？（多媒体投影，见课件。
）学生回顾、思考，并回答。
教师倾听、点评。
光的干涉、衍射现象说明光是电磁波，光的偏振现象进一步说明光还是横波。
19世纪60年代，麦克斯韦又从理论上确定了光的电磁波本质。
然而，出人意料的是，正当人们以为光的波动理论似乎非常完美的时候，又发现了用波动说无法解释的新现象——光电效应现象。
对这一现象及其他相关问题的研究，使得人们对光的又一本质性认识得到了发展。
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选修3-5公式
一、碰撞与动量守恒
1、动量：mvp，矢量，单位：kg·m/s
2、动量的变化：12mvmvp (一维)
是矢量减法，一般选初速度方向为正方向
3、动量与动能的关系：kmEp2，mpEk22
4、冲量：FtI（力与力的作用时间的乘积），矢量，单位：N·s
5、动量定理：pI，或12mvmvFt
6、动量守恒定律：''221121vmvmmvmv 条件：系统受到的合外力为零．
7、实验——验证动量守恒定律：
MOmONmOPm'211•••
8、弹性碰撞：没有动能损失
021211'vmmmmv，021122'vmmmv
9、完全非弹性碰撞：（碰后黏一起）系统损失的动能最多
')(2101vmmvm
10、若m、M开始均静止，且系统动量守恒，则：mv1=Mv2，ms1=Ms2
二、波粒二象性
1、光子的能量：hchE （为光的频率，为光的波长）
其中h=×10－34 J·s
2、遏止电压：kmEmveU2max21
m1 m
2
v
0
3、爱因斯坦光电效应方程：Wmvh2max21
4、康普顿效应——光子的动量：hp
5、德布罗意波的波长：ph
三、原子结构之谜
1、汤姆生用电磁场测定带电粒子的荷质比：22dBEhmq
2、原子的半径约为10－10 m ，原子核的半径约为10－15 m
3、巴耳末系(可见光区)：..., , ), nnR(λ543121122
对于氢原子，里德伯常量R=×107m
－1
4、氢原子的能级公式：121EnEn，轨道半径公式：12rnrn
其中n叫量子数，n=1, 2, 3….
E1=－ eV，r1=×10－10m
5、能级跃迁：nmEEh
四、原子核
1、剩余的放射性元素质量：Ttmm)21(0（T为半衰期）
2、剩余的放射性元素个数：TtNN)21(0
3、α衰变：HeThU422349023892
4、β衰变：e0-123490PaTh23491
γ
射线伴随着衰变、β衰变产生
5、卢瑟福发现质子：HOHeN1117842147
6、査德威克发现中子：nCHeBe101264294
7、居里夫妇发现人工放射性同位素：nPHeAl103015422713
P3015具有放射性，eSP0130143015i
8、爱因斯坦质能方程：2cmE，2cmE
9、重核的裂变：n3BaKrnU101445680361023592
10、轻核的聚变：nHeHH10423121