物理-第一編-9

1、專(zhuān)題九碰撞與動(dòng)量守恒近代物理初步(選修35) 高 頻 考 點(diǎn)要求考 情 分 析1.動(dòng)量、動(dòng)量守恒定律及其應(yīng)用1.高考對(duì)本專(zhuān)題考查的題型一般為選擇、填空、計(jì)算的組合題型與光電效應(yīng)、原子躍遷、原子核衰變等基本概念和規(guī)律有關(guān)的內(nèi)容常以選擇題或填空題形式考查，與動(dòng)量守恒定律、核反應(yīng)方程、核能的計(jì)算有關(guān)的內(nèi)容常以計(jì)算題的形式考查，難度中等偏下，且分值815分2本專(zhuān)題知識(shí)點(diǎn)多，而且多是科技前沿的知識(shí)，題目新穎，在復(fù)習(xí)備考中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)基本概念和規(guī)律的理解，抓住動(dòng)量守恒定律和原子核反應(yīng)兩條主線，注意綜合題目的分析思路，強(qiáng)化典型題目的訓(xùn)練.2.氫原子光譜、能級(jí)結(jié)構(gòu)、能級(jí)公式3.原子核衰變、半衰期4.核反應(yīng)方程、結(jié)

2、合能、質(zhì)量虧損5.光電效應(yīng)、愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程6.實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律一、動(dòng)量守恒的條件及動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用1動(dòng)量守恒的條件(1)系統(tǒng)不受外力或系統(tǒng)所受外力的矢量和為零(2)系統(tǒng)所受的外力的矢量和雖不為零，但系統(tǒng)外力比內(nèi)力小得多，如碰撞問(wèn)題中的摩擦力、爆炸過(guò)程中的重力等，外力比起相互作用的內(nèi)力來(lái)小得多，可以忽略不計(jì)(3)系統(tǒng)所受外力的矢量和雖不為零，但在某個(gè)方向上合力的分量為零，則在該方向上系統(tǒng)總動(dòng)量的分量保持不變2動(dòng)量守恒定律的三種表達(dá)形式(1)pp(2)p1p2(3)m1v1m2v2m1v1m2v23動(dòng)量守恒定律的四性(1)矢量性：動(dòng)量守恒定律表達(dá)式是矢量方程，在解題時(shí)應(yīng)規(guī)定正方向(2

3、)參照系的同一性：動(dòng)量守恒定律表達(dá)式中的速度應(yīng)相對(duì)同一參考系，一般以地面為參考系(3)瞬時(shí)性：動(dòng)量守恒定律中的初態(tài)動(dòng)量是相互作用前同一時(shí)刻的瞬時(shí)值，末態(tài)動(dòng)量對(duì)應(yīng)相互作用后同一時(shí)刻的瞬時(shí)值(4)普適性：它不僅適用于兩個(gè)物體所組成的系統(tǒng)，也適用于多個(gè)物體組成的系統(tǒng)；不僅適用于宏觀物體組成的系統(tǒng)，也適用于微觀粒子組成的系統(tǒng)4動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用解決三類(lèi)碰撞問(wèn)題彈性碰撞(1)動(dòng)量守恒(2)碰撞前后總動(dòng)能相等非彈性碰撞(1)動(dòng)量守恒(2)動(dòng)能有損失完全非彈性碰撞(1)碰后兩物體合為一體(2)動(dòng)量守恒(3)動(dòng)能損失最大二、能級(jí)躍遷1氫原子能級(jí)圖的理解(1)能級(jí)圖中的橫線表示氫原子可能的能量狀態(tài)定態(tài)氫原子可以

4、有無(wú)窮多個(gè)定態(tài)(2)橫線左端的數(shù)字“1,2,3”表示量子數(shù)(3)橫線右端的數(shù)字“13.6，3.4”表示氫原子各定態(tài)的能量值(能級(jí))量子數(shù)n1的定態(tài)能量值最小，這個(gè)狀態(tài)叫做基態(tài)，量子數(shù)越大，能量值越大，這些狀態(tài)叫激發(fā)態(tài)(4)相鄰橫線間的距離不相等，表示相鄰的能級(jí)差不等，量子數(shù)越大，相鄰的能級(jí)差越小(5)帶箭頭的豎線表示原子由較高能級(jí)向較低能級(jí)的躍遷3掌握兩條線索，明確各概念間的對(duì)應(yīng)關(guān)系由上圖可知兩條線索：一是光的頻率線，二是光的強(qiáng)度線兩條對(duì)應(yīng)關(guān)系是：(1)光強(qiáng)光子數(shù)目多發(fā)射光電子多光電流大(2)光子頻率高光子能量大產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能大動(dòng)量守恒定律及其應(yīng)用 1碰撞過(guò)程時(shí)間極短，內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，

5、所以可認(rèn)為動(dòng)量守恒2碰撞一般分為壓縮階段和恢復(fù)階段兩個(gè)過(guò)程在壓縮階段中物體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，而在恢復(fù)階段中其他形式的能量轉(zhuǎn)化為動(dòng)能3如果一個(gè)小球追擊另一小球發(fā)生碰撞一般要滿足這樣的條件，要追得上，即入射小球的速度要大于被碰小球的速度，這是碰撞發(fā)生的前提不會(huì)發(fā)生二次追碰碰撞前后系統(tǒng)的動(dòng)能不增加碰撞過(guò)程動(dòng)量守恒 兩質(zhì)量分別為M1和M2的劈A和B，高度相同，放在光滑水平面上，A和B的傾斜面都是光滑曲面，曲面下端與水平面相切，如圖所示，一質(zhì)量為m的物塊位于劈A的傾斜面上，距水平面的高度為h.物塊從靜止滑下，然后又滑上劈B.求物塊在B上能夠達(dá)到的最大高度【思維點(diǎn)撥】(1)物塊在A上滑下時(shí)，系統(tǒng)

6、的機(jī)械能和在水平方向的動(dòng)量均守恒(2)物塊滑上B時(shí)，系統(tǒng)的機(jī)械能和在水平方向的動(dòng)量守恒(3)物塊在B上達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，兩者速度相同1(2011年課標(biāo)全國(guó)卷)如圖所示，A、B、C三個(gè)木塊的質(zhì)量均為m，置于光滑的水平桌面上，B、C之間有一輕質(zhì)彈簧，彈簧的兩端與木塊接觸而不固連將彈簧壓緊到不能再壓縮時(shí)用細(xì)線把B和C緊連，使彈簧不能伸展，以至于B、C可視為一個(gè)整體現(xiàn)A以初速v0沿B、C的連線方向朝B運(yùn)動(dòng)，與B相碰并粘合在一起以后細(xì)線突然斷開(kāi)，彈簧伸展，從而使C與A、B分離已知C離開(kāi)彈簧后的速度恰為v0.求彈簧釋放的勢(shì)能氫原子光譜與原子躍遷 氫原子能級(jí)的示意圖如圖所示，大量氫原子從n4的能級(jí)向n2的能級(jí)躍遷

7、時(shí)輻射出可見(jiàn)光a，從n3的能級(jí)向n2的能級(jí)躍遷時(shí)輻射出可見(jiàn)光b，則()A氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)可能會(huì)輻射出射線B氫原子從n4的能級(jí)向n3的能級(jí)躍遷時(shí)會(huì)輻射出紫外線C在水中傳播時(shí)，a光較b光的速度小D氫原子在n2的能級(jí)時(shí)可吸收任意頻率的光而發(fā)生電離【思維點(diǎn)撥】解答本題時(shí)需注意以下三點(diǎn)：(1)躍遷的能級(jí)差越大向外輻射的光子能量越大，頻率越高(2)頻率越高的光在介質(zhì)中傳播的速度越小(3)當(dāng)n時(shí)，氫原子發(fā)生電離【答案】C2氫原子的部分能級(jí)如圖所示已知可見(jiàn)光的光子能量在1.62 eV到3.11 eV之間由此可推知，氫原子()A從高能級(jí)向n1能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光的波長(zhǎng)比可見(jiàn)光的短B從高能級(jí)向n2能級(jí)躍

8、遷時(shí)發(fā)出的光均為可見(jiàn)光C從高能級(jí)向n3能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光的頻率比可見(jiàn)光的高D從n3能級(jí)向n2能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光為可見(jiàn)光解析：從高能級(jí)向n1躍遷，輻射出的最小光子能量為E2110.20 eV.不在1.62 eV到3.11 eV之間，A正確從高能級(jí)向n2躍遷，輻射出的能量E3.4 eV.B錯(cuò)從高能級(jí)向n3躍遷，輻射出的能量E1.51 eV.即頻率低于可見(jiàn)光C錯(cuò)從n3到n2的過(guò)程E1.89 eV.相應(yīng)頻率在可見(jiàn)光范圍內(nèi)，D正確可見(jiàn)A、D正確答案：AD核反應(yīng)方程及核能的計(jì)算 解決核反應(yīng)方程及核能問(wèn)題的方法(1)要掌握核反應(yīng)方程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒的規(guī)律；(2)要熟悉和掌握教材中出現(xiàn)的主要核反應(yīng)方

9、程式，并知道其意義；(3)要熟記常見(jiàn)的基本粒子的符號(hào)，如質(zhì)子、中子、粒子等；(4)進(jìn)行核能計(jì)算時(shí)要注意單位的對(duì)應(yīng)，m用千克作單位，則E用焦耳作單位；m用u作單位，則E用電子伏作單位，并且1u對(duì)應(yīng)931.5 MeV. 用中子轟擊鋰核(Li)發(fā)生核反應(yīng)，生成氚核和粒子，并放出4.8 MeV的能量(1)寫(xiě)出核反應(yīng)方程；(2)求出質(zhì)量虧損；(3)若中子與鋰核是以等值反向的動(dòng)量相碰，則粒子和氚核的動(dòng)能之比是多少？(4)粒子的動(dòng)能有多大？【思維點(diǎn)撥】(1)由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可寫(xiě)出核反應(yīng)方程(2)由質(zhì)能方程可求得質(zhì)量虧損(3)由動(dòng)量守恒可求得速度之比進(jìn)而可求動(dòng)能之比，再結(jié)合二者總動(dòng)能可求得粒子的動(dòng)能3核聚變能是一種具有經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)越、安全可靠、無(wú)環(huán)境污染等優(yōu)勢(shì)的新能源近年來(lái)，受控核聚變的科學(xué)可行性已得到驗(yàn)證，目前正在突破關(guān)鍵技術(shù)，最終將建成商用核聚變電站一種常見(jiàn)的核聚變反應(yīng)是由氫的同位素氘(又叫重氫)和氚(又叫超重氫)聚合成氦，并釋放一個(gè)中子若已知氘原子的質(zhì)量為