專題十三 碰撞與動(dòng)量守恒 近代物理初步

1、二輪二輪物理物理專題十三碰撞與動(dòng)量守恒近代物理專題十三碰撞與動(dòng)量守恒近代物理初步初步二輪二輪物理物理展示考綱展示考綱明晰考向明晰考向方法歸納方法歸納重點(diǎn)點(diǎn)撥重點(diǎn)點(diǎn)撥鎖定考點(diǎn)鎖定考點(diǎn)高效突破高效突破二輪二輪物理物理展示考綱展示考綱明晰考向明晰考向重要考點(diǎn)重要考點(diǎn)考題預(yù)測(cè)考題預(yù)測(cè)1.1.動(dòng)量、動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律動(dòng)量、動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律及其應(yīng)用及其應(yīng)用. .2.2.彈性碰撞和非彈性碰撞彈性碰撞和非彈性碰撞. .3.3.氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)、能級(jí)公氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)、能級(jí)公式式. .4.4.原子核的組成、放射性、原子核原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期的衰變、半衰期. .5.5.結(jié)合能、質(zhì)量

2、虧損結(jié)合能、質(zhì)量虧損. .6.6.核力、核反應(yīng)方程核力、核反應(yīng)方程. .7.7.光電效應(yīng)光電效應(yīng). .8.8.愛因斯坦光電效應(yīng)方程愛因斯坦光電效應(yīng)方程. .動(dòng)量守恒定律、光電效應(yīng)、玻爾理動(dòng)量守恒定律、光電效應(yīng)、玻爾理論、質(zhì)能方程和核反應(yīng)方程是命題論、質(zhì)能方程和核反應(yīng)方程是命題的熱點(diǎn)的熱點(diǎn). .20162016年高考對(duì)光電效應(yīng)、氫原子的年高考對(duì)光電效應(yīng)、氫原子的能級(jí)及其躍遷的考查以選擇題形式能級(jí)及其躍遷的考查以選擇題形式命題的可能性較大命題的可能性較大, ,對(duì)動(dòng)量守恒定對(duì)動(dòng)量守恒定律、核反應(yīng)方程及核能的計(jì)算的考律、核反應(yīng)方程及核能的計(jì)算的考查以計(jì)算題形式命題的可能性很大查以計(jì)算題形式命題的可能性

3、很大. .二輪二輪物理物理方法歸納方法歸納重點(diǎn)點(diǎn)撥重點(diǎn)點(diǎn)撥一、光電效應(yīng)一、光電效應(yīng)1.1.掌握兩條線索掌握兩條線索, ,明確各概念間的對(duì)應(yīng)關(guān)系明確各概念間的對(duì)應(yīng)關(guān)系二輪二輪物理物理2.E2.Ek k- -曲線曲線( (如圖如圖) )的應(yīng)用的應(yīng)用(1)(1)截止頻率截止頻率( (或極限頻率或極限頻率):):圖線與圖線與軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)c c. .(2)(2)逸出功逸出功: :圖線與圖線與E Ek k軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)絕對(duì)值軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)絕對(duì)值W W0 0=E.=E.(3)(3)普朗克常量普朗克常量: :圖線的斜率圖線的斜率k=h.k=h.二、能級(jí)躍遷二、能級(jí)躍遷原子從一種定態(tài)躍遷到另一種

4、定態(tài)時(shí)原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí), ,吸收或輻射光子的能量為吸收或輻射光子的能量為hh=|E=|E初初-E-E末末|.|.二輪二輪物理物理二輪二輪物理物理二輪二輪物理物理鎖定考點(diǎn)鎖定考點(diǎn)高效突破高效突破考點(diǎn)一考點(diǎn)一氫原子能級(jí)躍遷、光電效應(yīng)氫原子能級(jí)躍遷、光電效應(yīng)典例典例 ( (單選單選) )如圖所示為氫原子的能級(jí)圖如圖所示為氫原子的能級(jí)圖. .現(xiàn)有大量處于現(xiàn)有大量處于n=3n=3激發(fā)態(tài)的激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級(jí)躍遷氫原子向低能級(jí)躍遷. .下列說法正確的是下列說法正確的是( () )A.A.這些氫原子總共可輻射出四種不同頻率的光這些氫原子總共可輻射出四種不同頻率的光B.B.氫原子由氫原子由n

5、=3n=3躍遷到躍遷到n=2n=2產(chǎn)生的光頻率最大產(chǎn)生的光頻率最大C.C.這些氫原子躍遷時(shí)輻射出光子能量的最大值這些氫原子躍遷時(shí)輻射出光子能量的最大值為為10.2 eV10.2 eVD.D.氫原子由氫原子由n=3n=3躍遷到躍遷到n=1n=1產(chǎn)生的光照射逸出功產(chǎn)生的光照射逸出功為為6.34 eV6.34 eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng)的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng)二輪二輪物理物理思路探究思路探究 (1)(1)大量處于大量處于n n激發(fā)態(tài)的氫原子激發(fā)態(tài)的氫原子, ,可輻射出的光譜線條數(shù)如何可輻射出的光譜線條數(shù)如何計(jì)算計(jì)算? ?(2)(2)輻射出的光子的能量輻射出的光子的能量( (或頻率或頻率) )由何決定由

6、何決定. .答案答案: :由氫原子躍遷的兩能級(jí)決定由氫原子躍遷的兩能級(jí)決定,h=E,h=Em m-E-En n. .(3)(3)能發(fā)生光電效應(yīng)的條件是什么能發(fā)生光電效應(yīng)的條件是什么? ?答案答案: :入射光的頻率大于或等于相應(yīng)金屬的極限頻率入射光的頻率大于或等于相應(yīng)金屬的極限頻率, ,即入射光的能量大于即入射光的能量大于或等于該金屬的逸出功或等于該金屬的逸出功. .解析解析: :大量處于大量處于n=3n=3激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級(jí)躍遷激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級(jí)躍遷, ,總共可輻射出三種不同總共可輻射出三種不同頻率的光頻率的光, ,氫原子由氫原子由n=3n=3躍遷到躍遷到n=2n=2產(chǎn)生的光頻率最小產(chǎn)

7、生的光頻率最小, ,躍遷到躍遷到n=1n=1產(chǎn)生的光產(chǎn)生的光頻率最大頻率最大, ,波長最短波長最短, ,選項(xiàng)選項(xiàng)A,EA,E正確正確,B,B錯(cuò)誤錯(cuò)誤; ;當(dāng)從當(dāng)從n=3n=3能級(jí)躍遷到能級(jí)躍遷到n=1n=1能級(jí)能級(jí)時(shí)輻射出光子能量最大時(shí)輻射出光子能量最大, ,這些氫原子躍遷時(shí)輻射出光子能量的最大值為這些氫原子躍遷時(shí)輻射出光子能量的最大值為(-1.51 eV)-(-13.6 eV)=12.09 eV(-1.51 eV)-(-13.6 eV)=12.09 eV, ,照射逸出功為照射逸出功為6.34 eV6.34 eV的金屬鉑能發(fā)生的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng)光電效應(yīng), ,選項(xiàng)選項(xiàng)C C錯(cuò)誤錯(cuò)誤,D,D正

8、確正確. .答案答案: :D D二輪二輪物理物理(2)(2)只有光子能量恰好等于躍遷所需的能量只有光子能量恰好等于躍遷所需的能量(h=E(h=Em m-E-En n) )時(shí)時(shí), ,光子才被吸收光子才被吸收. .(3)(3)入射光子能量大于電離能入射光子能量大于電離能(h(h=E=E-E-En n) )時(shí)時(shí), ,光子一定能被原子吸收并使光子一定能被原子吸收并使之電離之電離, ,剩余能量為自由電子的動(dòng)能剩余能量為自由電子的動(dòng)能. .二輪二輪物理物理題組訓(xùn)練題組訓(xùn)練1.1.對(duì)玻爾原子結(jié)構(gòu)模型的理解對(duì)玻爾原子結(jié)構(gòu)模型的理解(2015(2015甘肅省蘭州市實(shí)戰(zhàn)考試甘肅省蘭州市實(shí)戰(zhàn)考試) )關(guān)于玻爾的原子

9、結(jié)構(gòu)模型下列說法中不正關(guān)于玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型下列說法中不正確的是確的是( ( ) )A.A.原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在很小的區(qū)域原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在很小的區(qū)域B.B.原子中的電子繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)原子中的電子繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí), ,原子一定輻射能量原子一定輻射能量C.C.原子中的電子從一個(gè)可能軌道躍遷到另一個(gè)可能軌道時(shí)原子中的電子從一個(gè)可能軌道躍遷到另一個(gè)可能軌道時(shí), ,原子會(huì)輻射或原子會(huì)輻射或者吸收能量者吸收能量D.D.原子中的電子只能在特定的軌道上運(yùn)動(dòng)原子中的電子只能在特定的軌道上運(yùn)動(dòng)B B二輪二輪物理物理2.2.氫原子的能級(jí)躍遷氫原子的能級(jí)躍遷(2015

10、(2015浙大附中全真模擬浙大附中全真模擬)()(單選單選) )氫原子從能級(jí)氫原子從能級(jí)m m躍遷到能級(jí)躍遷到能級(jí)n n時(shí)輻射紅光時(shí)輻射紅光的頻率為的頻率為1 1, ,從能級(jí)從能級(jí)n n躍遷到能級(jí)躍遷到能級(jí)k k時(shí)吸收紫光的頻率為時(shí)吸收紫光的頻率為2 2, ,已知普朗克常已知普朗克常量為量為h,h,若氫原子從能級(jí)若氫原子從能級(jí)k k躍遷到能級(jí)躍遷到能級(jí)m,m,則則( ( ) )A.A.吸收光子的能量為吸收光子的能量為hh1 1+h+h2 2B.B.輻射光子的能量為輻射光子的能量為hh1 1+h+h2 2C.C.吸收光子的能量為吸收光子的能量為hh2 2-h-h1 1D.D.輻射光子的能量為輻射

11、光子的能量為hh2 2-h-h1 1D D二輪二輪物理物理3.3.對(duì)光電效應(yīng)的理解對(duì)光電效應(yīng)的理解(2015(2015浙江仿真模擬浙江仿真模擬)()(單選單選) )如圖所示是光電管的原理圖如圖所示是光電管的原理圖, ,已知當(dāng)有波長為已知當(dāng)有波長為0 0的光照射到陰極的光照射到陰極K K上時(shí)上時(shí), ,電路中有光電流電路中有光電流, ,則下列說法正確的是則下列說法正確的是( ( ) )A.A.換用波長為換用波長為1 1(1 10 0) )的光照射陰極的光照射陰極K,K,電路中一電路中一定沒有光電流定沒有光電流B.B.換用波長為換用波長為2 2(2 20 0) )的光照射陰極的光照射陰極K K時(shí)時(shí),

12、 ,由于頻率變小由于頻率變小, ,不一定發(fā)生光電效應(yīng)不一定發(fā)生光電效應(yīng), ,電路中不一定有光電流電路中不一定有光電流, ,選項(xiàng)選項(xiàng)A A錯(cuò)誤錯(cuò)誤; ;換用波長為換用波長為2 2(2 20 0) )的光照射陰極的光照射陰極K K時(shí)時(shí), ,頻率變大頻率變大, ,一定能發(fā)生光電效應(yīng)一定能發(fā)生光電效應(yīng), ,電路中一定有光電流電路中一定有光電流, ,選項(xiàng)選項(xiàng)B B正確正確; ;增加電路中電源的路端電壓增加電路中電源的路端電壓, ,當(dāng)達(dá)到飽和當(dāng)達(dá)到飽和電流時(shí)電流時(shí), ,電流不再增大電流不再增大, ,選項(xiàng)選項(xiàng)C C錯(cuò)誤錯(cuò)誤; ;將電路中電源的極性反接將電路中電源的極性反接, ,光電子做減光電子做減速運(yùn)動(dòng)速運(yùn)

13、動(dòng), ,還可能到達(dá)陽極還可能到達(dá)陽極, ,所以還可能有光電流所以還可能有光電流, ,選項(xiàng)選項(xiàng)D D錯(cuò)誤錯(cuò)誤. .二輪二輪物理物理考點(diǎn)二考點(diǎn)二動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用( (含實(shí)驗(yàn)含實(shí)驗(yàn): :驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律) )思路探究思路探究 (1)(1)如何求相撞后兩車一起運(yùn)動(dòng)的速度如何求相撞后兩車一起運(yùn)動(dòng)的速度? ?(2)(2)兩車相撞過程中系統(tǒng)的動(dòng)量是否守恒兩車相撞過程中系統(tǒng)的動(dòng)量是否守恒? ?答案答案: :相撞過程時(shí)間很短相撞過程時(shí)間很短, ,內(nèi)力遠(yuǎn)大于摩擦力內(nèi)力遠(yuǎn)大于摩擦力, ,系統(tǒng)動(dòng)量守恒系統(tǒng)動(dòng)量守恒. .二輪二輪物理物理答案答案: :27 m/s27 m/s二輪二輪物

14、理物理以例說法以例說法 動(dòng)量守恒定律的解題步驟動(dòng)量守恒定律的解題步驟二輪二輪物理物理題組訓(xùn)練題組訓(xùn)練1.1.動(dòng)量守恒定律的理解動(dòng)量守恒定律的理解(2015(2015福建理綜福建理綜) () (單選單選) )如圖如圖, ,兩滑塊兩滑塊A,BA,B在光滑水平面上沿同一直線相向在光滑水平面上沿同一直線相向運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng), ,滑塊滑塊A A的質(zhì)量為的質(zhì)量為m,m,速度大小為速度大小為2v2v0 0, ,方向向右方向向右, ,滑塊滑塊B B的質(zhì)量為的質(zhì)量為2m,2m,速度速度大小為大小為v v0 0, ,方向向左方向向左, ,兩滑塊發(fā)生彈性碰撞后的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是兩滑塊發(fā)生彈性碰撞后的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是( ( ) )A.A

15、A.A和和B B都向左運(yùn)動(dòng)都向左運(yùn)動(dòng)B.AB.A和和B B都向右運(yùn)動(dòng)都向右運(yùn)動(dòng)C.AC.A靜止靜止,B,B向右運(yùn)動(dòng)向右運(yùn)動(dòng)D.AD.A向左運(yùn)動(dòng)向左運(yùn)動(dòng),B,B向右運(yùn)動(dòng)向右運(yùn)動(dòng)解析解析: : 由于由于A,BA,B碰前總動(dòng)量為碰前總動(dòng)量為0,0,由動(dòng)量守恒可知碰后總動(dòng)量也為由動(dòng)量守恒可知碰后總動(dòng)量也為0,0,因兩因兩滑塊發(fā)生彈性碰撞滑塊發(fā)生彈性碰撞, ,故碰后故碰后A,BA,B一定反向一定反向, ,即即A A向左運(yùn)動(dòng)向左運(yùn)動(dòng),B,B向右運(yùn)動(dòng)向右運(yùn)動(dòng), ,選項(xiàng)選項(xiàng)D D正確正確. .D D二輪二輪物理物理2.2.能量守恒、動(dòng)量守恒的綜合應(yīng)用能量守恒、動(dòng)量守恒的綜合應(yīng)用(2015(2015上饒三模上饒

16、三模) )如圖所示如圖所示, ,在光滑的水平面上在光滑的水平面上, ,質(zhì)量為質(zhì)量為2m2m的物體的物體A A以初速度以初速度v v0 0向右開始運(yùn)動(dòng)向右開始運(yùn)動(dòng), ,質(zhì)量為質(zhì)量為m m的物體的物體B B靜置在光滑水平面上靜置在光滑水平面上, ,其左側(cè)連接一輕其左側(cè)連接一輕質(zhì)彈簧質(zhì)彈簧; ;當(dāng)物體當(dāng)物體A A壓縮輕質(zhì)彈簧至物體壓縮輕質(zhì)彈簧至物體A,BA,B剛好相對(duì)靜止時(shí)剛好相對(duì)靜止時(shí), ,物體物體B B碰在右側(cè)碰在右側(cè)豎直墻上豎直墻上, ,并與墻粘合并與墻粘合. .求輕質(zhì)彈簧在整個(gè)過程中具有的最大彈性勢(shì)能求輕質(zhì)彈簧在整個(gè)過程中具有的最大彈性勢(shì)能. .二輪二輪物理物理二輪二輪物理物理3.3.驗(yàn)證動(dòng)

17、量守恒定律驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律(2014(2014全國新課標(biāo)理綜全國新課標(biāo)理綜)現(xiàn)利用圖現(xiàn)利用圖(a)(a)所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律. .在圖在圖(a)(a)中中, ,氣墊導(dǎo)軌上有氣墊導(dǎo)軌上有A,BA,B兩個(gè)滑塊兩個(gè)滑塊, ,滑塊滑塊A A右側(cè)帶有一彈簧片右側(cè)帶有一彈簧片, ,左側(cè)與打點(diǎn)計(jì)左側(cè)與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)器( (圖中未畫出圖中未畫出) )的紙帶相連的紙帶相連; ;滑塊滑塊B B左側(cè)也帶有一彈簧片左側(cè)也帶有一彈簧片, ,上面固定一遮上面固定一遮光片光片, ,光電計(jì)時(shí)器光電計(jì)時(shí)器( (未完全畫出未完全畫出) )可以記錄遮光片通過光電門的時(shí)間可以記錄遮光片通過光電門的時(shí)間.

18、 .實(shí)驗(yàn)測(cè)得滑塊實(shí)驗(yàn)測(cè)得滑塊A A的質(zhì)量的質(zhì)量m m1 1=0.310 kg,=0.310 kg,滑塊滑塊B B的質(zhì)量的質(zhì)量m m2 2=0.108 kg,=0.108 kg,遮光片的寬遮光片的寬度度d=1.00 cm;d=1.00 cm;打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率f=50.0 Hz.f=50.0 Hz.將光電門固定在滑塊將光電門固定在滑塊B B的右側(cè)的右側(cè), ,啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器, ,給滑塊給滑塊A A一向右的初速度一向右的初速度, ,使它與使它與B B相碰相碰. .碰后光電計(jì)時(shí)器顯示的時(shí)間為碰后光電計(jì)時(shí)器顯示的時(shí)間為ttB B=3.500 ms,=3.5

19、00 ms,碰撞前后打出碰撞前后打出的紙帶如圖的紙帶如圖(b)(b)所示所示. .二輪二輪物理物理答案答案: :見解析見解析二輪二輪物理物理考點(diǎn)三考點(diǎn)三核反應(yīng)方程與核能核反應(yīng)方程與核能思路探究思路探究(1)(1)核反應(yīng)方程應(yīng)遵循什么規(guī)律核反應(yīng)方程應(yīng)遵循什么規(guī)律? ?答案答案: :質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒. .(2)(2)質(zhì)能方程中質(zhì)量和能量的單位是如何對(duì)應(yīng)的質(zhì)能方程中質(zhì)量和能量的單位是如何對(duì)應(yīng)的? ?如何列方程如何列方程? ?答案答案: :若若mm用用kgkg做單位做單位, ,則則EE用用J J做單位做單位, ,方程為方程為E=mcE=mc2 2,c,c為光速為光速. .若若mm用用u u做單位做單位, ,則則EE用用e