（通用版）高三物理二輪復習 第2部分 考前回扣 倒計時第4天 動量守恒和原子物理教師用書.doc

倒計時第4天動量守恒和原子物理a主干回顧b精要檢索1動量、動量守恒定律及其應用(1)動量：運動物體的質(zhì)量與速度的乘積，pmv.(2)動量守恒定律的表達式pp.m1v1m2v2m1v1m2v2.p1p2.(3)動量守恒定律成立的條件系統(tǒng)不受外力或系統(tǒng)所受外力的矢量和為零系統(tǒng)所受的外力的合力雖不為零，但系統(tǒng)外力比內(nèi)力小得多，如碰撞問題中的摩擦力，爆炸過程中的重力等系統(tǒng)所受外力的合力雖不為零，但在某個方向上的分量為零，則在該方向上系統(tǒng)總動量的分量保持不變2彈性碰撞和非彈性碰撞(1)碰撞問題的分類彈性碰撞：動量守恒、機械能守恒非彈性碰撞：動量守恒，機械能有損失完全非彈性碰撞：動量守恒，機械能損失最大(2)碰撞問題應同時遵守三條原則動量守恒：即p1p2p1p2動能不增加：即ek1ek2ek1ek2或m1vm2vm1v12m2v22速度要符合物理情景a碰撞前兩物體同向，則v后v前；碰后，原來在前的物體速度一定增大，且v前v后；b兩物體相向運動，碰后兩物體的運動方向不可能都不改變3氫原子光譜(1)氫原子光譜線是最早發(fā)現(xiàn)并進行研究的光譜線，這些光譜線可用一個統(tǒng)一的公式表示：r式中：m1,2,3，對每一個m，有nm1，m2，m3，構(gòu)成一個譜線系r1.10107 m1(里德伯常量)(2)巴耳末系：巴耳末系是氫原子光譜在可見光區(qū)的譜線，其波長公式：r(n3,4，)4氫原子的能級結(jié)構(gòu)、能級公式(1)原子核式結(jié)構(gòu)模型原子的中心有一個原子核，它集中了全部正電荷和原子的幾乎全部質(zhì)量，該學說的實驗基礎是粒子散射實驗：用粒子轟擊金箔，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)粒子仍沿原來方向前進，少數(shù)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，個別的發(fā)生反彈(2)玻爾理論 軌道量子化：電子繞核運動的軌道是不連續(xù)的能量量子化：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中能量最低的狀態(tài)叫基態(tài)，其他狀態(tài)叫激發(fā)態(tài)躍遷假說：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)要輻射(或吸收)一定頻率的光子，即hemen(mn)(3)氫原子的能級和軌道半徑氫原子的能級公式：ene1(n1,2,3，)，其中e113.6 ev.氫原子的半徑公式：rnn2r1(n1,2,3，)，其中r1為基態(tài)半徑，又稱玻爾半徑，r10.531010 m. 氫原子的能級圖，如圖1所示圖15原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期(1)原子核的組成：由質(zhì)子和中子組成，原子核的電荷數(shù)等于核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)，原子核直徑的數(shù)量級為1015 m.(2)放射性物質(zhì)放出的射線有：射線、射線、射線射線是高速氦核流，電離本領強，貫穿本領弱，一張紙就可將其擋住射線是高速電子流，電離本領弱，貫穿本領強，可穿透幾毫米厚的鋁板；射線是波長極短的電磁波，電離作用很弱，貫穿本領很強，能穿透幾厘米厚的鋁板和幾十厘米厚的混凝土(3)半衰期是表征放射性元素大量原子核衰變快慢的物理量，是一種統(tǒng)計規(guī)律半衰期對于少量原子核是無意義的用t表示半衰期，m表示某時刻放射性元素的質(zhì)量，則經(jīng)過時間t，剩下的放射性元素的質(zhì)量m余mt/t.(4)衰變：xyhe衰變：xye6放射性同位素、核力、核反應方程(1)人工轉(zhuǎn)變的典型方程：盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子nheoh查德威克發(fā)現(xiàn)中子hebecn約里奧居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素，同時發(fā)現(xiàn)正電子alhepnpsie(2)衰變典型方程：uthhethpae(3)核力：原子核內(nèi)部，核子間所特有的相互作用力核力的特點：核力是強相互作用力，在它的作用范圍內(nèi)核力比庫侖力大得多核力是短程力，作用范圍在1.51015 m之內(nèi)每個核子只跟相鄰的核子發(fā)生核力作用，這種性質(zhì)稱為核力的飽和性，無論是質(zhì)子間、中子間、質(zhì)子和中子間均存在著核力作用7結(jié)合能、質(zhì)量虧損(1)結(jié)合能：由于核力的存在，核子結(jié)合成原子核時要放出一定的能量，原子核分解成核子時，要吸收同樣多的能量，這就是原子核的結(jié)合能(2)質(zhì)量虧損：組成原子核的核子的質(zhì)量與原子核的質(zhì)量之差叫核的質(zhì)量虧損(3)質(zhì)能方程：emc2；emc2.8裂變反應和聚變反應、裂變反應堆(1)重核的裂變：質(zhì)量數(shù)較大的原子核受到高能粒子的轟擊而分裂成質(zhì)量數(shù)較小的原子核的過程如鈾235的裂變反應unkrba3n.(2)輕核的聚變：某些輕核能夠結(jié)合在一起，生成一個較大的原子核的核反應如一個氘核和氚核結(jié)合成一個氦核(同時放出一個中子)的聚變反應：hhhen.由于輕核的聚變需在幾百萬攝氏度的高溫下進行，因此聚變反應又叫熱核反應9光電效應(1)光子說：愛因斯坦提出空間傳播的光是一份一份的，每一份叫一個光子，一個光子的能量與頻率成正比，即eh.說明光具有粒子性(2)光電效應的規(guī)律任何一種金屬都有一個極限頻率c，入射光的頻率必須大于或者等于c，才能發(fā)生光電效應；光電子的最大初動能與入射光的強度無關，與入射光的頻率有關光電效應幾乎是瞬時的，發(fā)生的時間一般不超過109s；發(fā)生光電效應時，光電流與入射光強度成正比(3)愛因斯坦的光電效應方程mv2hw0或ekhw0；其中h為普朗克常量，h6.631034 js.c考前熱身1(多選)波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法正確的有()a光電效應現(xiàn)象揭示了光的粒子性b熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動性c黑體輻射的實驗規(guī)律可用光的波動性解釋d動能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長也相等ab黑體輻射的實驗規(guī)律可用光的粒子性解釋，c錯誤；由，p，得，動能相等的質(zhì)子和電子質(zhì)量相差很多，所以德布羅意波長不相等，d錯誤2以下說法正確的是()a氫原子的能量是量子化的b在核反應過程中，質(zhì)子數(shù)守恒c半衰期越大，原子核衰變越快d如果一個系統(tǒng)不受外力，系統(tǒng)的總動量一定為零a根據(jù)玻爾原子理論，氫原子的能量是量子化的，a項正確；核反應中電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒，質(zhì)子數(shù)不一定守恒，b項錯誤；半衰期是指大量原子核衰變時，有半數(shù)原子核發(fā)生衰變所用的時間，半衰期越大，原子核衰變越慢，c項錯誤；系統(tǒng)不受外力或所受合外力為零，系統(tǒng)總動量保持不變，d項錯誤3如圖1所示，質(zhì)量為m的小船在靜止水面上以速率v0向右勻速行駛，一質(zhì)量為m的救生員站在船尾，相對小船靜止若救生員以相對水面速率v水平向左躍入水中，則救生員躍出后小船的速率為()圖1av0vbv0vcv0(v0v) dv0(v0v)c取向右為正方向，由動量守恒有(mm)v0mvmv，解得vv0(v0v)，故c正確4在光滑水平面上，質(zhì)量為m的小球a正以速度v0勻速運動某時刻小球a與質(zhì)量為3m的靜止小球b發(fā)生正碰，兩球相碰后，a球的動能恰好變?yōu)樵瓉淼?則碰后b球的速度大小是()a. b.c.或 d無法確定a兩球相碰后a球的速度大小變?yōu)樵瓉淼?，相碰過程中滿足動量守恒，若碰后a速度方向不變，則mv0mv03mv1，可得b球的速度v1，而b在前，a在后，碰后a球的速度大于b球的速度，不符合實際情況，因此a球一定反向運動，即mv0mv03mv1，可得v1，a正確，b、c、d錯誤5如圖2為氫原子能級示意圖的一部分，則氫原子()圖2a從n4能級躍遷到n3能級比從n3能級躍遷到n2能級輻射出電磁波的波長長b從n5能級躍遷到n1能級比從n5能級躍遷到n4能級輻射出電磁波的速度大c處于不同能級時，核外電子在各處出現(xiàn)的概率是一樣的d從高能級向低能級躍遷時，氫原子核一定向外放出能量a光子能量eh，而e4332，a項正確由于光波的波速由介質(zhì)和頻率共同決定，且在真空中傳播時與頻率無關，故b錯電子在核外不同能級出現(xiàn)的概率是不同的，故c錯能級躍遷是核外電子在不同軌道間的躍遷，與原子核無關，故d錯誤6(多選)能源是社會發(fā)展的基礎，發(fā)展核能是解決能源問題的途徑之一下列釋放核能的反應方程，表述正確的有()a.hhhen是核聚變反應b.hhhen是衰變c.unbakr3n是核裂變反應d.unxesr2n是衰變ac因a項為兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，所以反應為核聚變，a正確b項是核聚變，而不是衰變，b錯誤在c項中鈾核被中子轟擊后分裂成兩個較輕原子核，所以反應為核裂變，c正確衰變本質(zhì)為重核衰變，釋放出he粒子，所以d錯誤7(多選)14c發(fā)生放射性衰變成為14n，半衰期約5 700年已知植物存活期間，其體內(nèi)14c與12c的比例不變；生命活動結(jié)束后，14c的比例持續(xù)減少現(xiàn)通過測量得知，某古木樣品中14c的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一下列說法正確的是()a該古木的年代距今約5 700年b12c、13c、14c具有相同的中子數(shù)c14c衰變?yōu)?4n的過程中放出射線d增加樣品測量環(huán)境的壓強將加速14c的衰變ac古木樣品中14c的比例正好是現(xiàn)代樣品的二分之一，說明該古木恰好經(jīng)歷了一個半衰期的時間，故a正確.12c、13c、14c具有相同的質(zhì)子數(shù)、不同的中子數(shù)，故b錯誤.14c的衰變方程為：cne，可見c正確放射性元素的半衰期與外界因素無關，故d錯誤8.如圖3所示，在光滑水平地面上，有一質(zhì)量m14.0 kg的平板小車，小車的右端有一固定的豎直擋板，擋板上固定一輕質(zhì)細彈簧位于小車上a點處的質(zhì)量為m21.0 kg的木塊(視為質(zhì)點)與彈簧的左端相接觸但不連接，此時彈簧與木塊間無相互作用力木塊與a點左側(cè)的車面之間有摩擦，與a點右側(cè)的車面之間的摩擦可忽略不計現(xiàn)小車與木塊一起以v02.0 m/s的初速度向右運動，小車將與其右側(cè)的豎直墻壁發(fā)生碰撞，已知碰撞時間極短，碰撞后小車以v11.0 m/s的速度水平向左運動，g取10 m/s2.圖3(1)求小車與豎直墻壁發(fā)生碰撞的過程中小車動量變化量的大小；(2)若彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，求小車碰撞后與木塊相對靜止時的速度大小和彈簧的最大彈性勢能【解析】(1)小車與豎直墻壁發(fā)生碰撞的過程中，小車動量變化量的大小為pm1v1m1(v0)12 kgm/s.(2)小車與墻壁碰撞后向左運動，木塊與小車間發(fā)生相對運動將彈簧壓縮至最短時，二者速度大小相等，此后木塊和小車在彈簧彈力和摩擦力的作用下，做變速運動，直至二者再次具有相同速度，此后，二者相對靜止整個過程中，小車和木塊組成的系統(tǒng)動量守恒，設小車和木塊相對靜止時的速度大小為v，根據(jù)動量守恒定律有m1v1m2v0(m1m2)v解得v0.40 m/s當小車與木塊首次達到共同速度v時，彈簧壓縮至最短，此時彈簧的彈性勢能最大，設最大彈性勢能為ep，根據(jù)機械能守恒定律可得epm1vm2v(m1m2)v2解得ep3.6 j.【答案】見解析9某些建筑材料可產(chǎn)生放射性氣體氡，氡可以發(fā)生或衰變，如果人長期生活在氡濃度過高的環(huán)境中，那么，氡經(jīng)過人的呼吸道沉積在肺部，并大量放出射線，從而危害人體健康原來靜止的質(zhì)量為m的氡核(rn)發(fā)生一次衰變生成新核釙(po)已知衰變后的粒子的質(zhì)量為m、電荷量為q、速度為v，并假設衰變過程中釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為粒子和新核的動能(注：涉及動量問題時，虧損的質(zhì)量可忽略不計)(1)寫出衰變方程；(2)求出衰變過程中的質(zhì)量虧損【解析】(1)rnpohe.(2)設新核釙的速度為v，由動量守恒定律有mv(mm)v解得vv衰變過程中釋放的核能為emv2(mm)v2由愛因斯坦質(zhì)能方程，得emc2解得m.【答案】(1)rnpohe(2)10. (2016湖北黃石高三調(diào)研)光滑的水平面和半徑相同的兩個四分之一的光滑圓形軌道按如圖4所示方式平滑相連，小球b靜止在水平軌道上，小球a從左側(cè)四分之一圓弧最高點由靜止釋放，進入水平軌道后，與小球b發(fā)生彈性碰撞碰