专题七 碰撞与动量守恒

目录,专题七碰撞与动量守恒,近代物理初步,2013,高考导航,知识网络,热点视角,本专题考查形式表现为以下几点：,1.,动量守恒定律的应用是命题热点，题型一般是计算题；,2.,以能级跃迁为背景考查玻尔理论及能级计算，题型是填空题或选择题；,3.,原子核的核反应方程及核能的计算，题型为填空题或计算题；,4.,光电效应现象及规律的应用，题型为选择题,.,目录,基础重温重点归纳,知能演练高分跨栏,热点串讲深度剖析,基础重温重点归纳,一、动量及动量守恒的理解,1,动量、动能、动量变化量的比较,2.,动量守恒定律的四性,(1),矢量性：定律表达式是矢量方程，解题时应规定正方向,.,(2),同一性：定律表达式中的速度应相对同一参考系，一般以地面为参考系,(3),瞬时性：定律中的初态动量是相互作用前同一时刻的瞬时值，末态动量对应相互作用后同一时刻的瞬时值,(4),普适性：既适用于两个物体或多个物体所组成的系统，也适用于宏观物体或微观粒子组成的系统,3,碰撞的分类及解决办法,(1),碰撞的种类,弹性碰撞,(1),动量守恒,(2),碰撞前后总动能相等,非弹性碰撞,(1),动量守恒,(2),动能有损失,完全非弹性碰撞,(1),碰后两物体合为一体,(2),动量守恒,(3),动能损失最大,b,碰撞后，原来在前的物体的速度一定增大，且原来在前的物体的速度大于或等于原来在后的物体的速度，否则碰撞没有结束,c,如果碰前两物体是相向运动，则碰后两物体的运动方向不可能都不改变，除非两物体碰撞后速度均为零,二、两种原子结构模型,1,原子的核式结构模型,在原子中心有一个很小的原子核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转,三、核反应方程及核能,1,常见核反应类型,2.,对核能的理解,(1),凡是释放核能的核反应都有质量亏损核子平均质量小的，每个核子平均放的能多铁原子核中核子的平均质量最小，所以铁原子核最稳定凡是由平均质量大的核，生成平均质量小的核反应都是释放核能的,(2),对质能方程,E,mc,2,的理解,质量数与质量是两个不同的概念核反应中质量数、电荷数都守恒，但核反应中依然有质量亏损,爱因斯坦的质能方程反映了原子质量亏损和释放出核能这两种现象之间的联系，并不表示质量和能量之间的转变关系,(,即：核反应中的质量亏损，并不是这部分质量消失或质量转化为能量,),质量亏损也不是核子个数的减少，核反应中核子的个数是不变的,质量亏损不是否定了质量守恒定律，生成的,射线虽然静质量为零，但动质量不为零，且亏损的质量以能量的形式辐射出去,四、光电效应及光的波粒二象性,1,光电效应规律,(1),每种金属都有一个极限频率,0,时才会发生光电效应,.,(2),光电子的最大初动能与光强无关，随,的增大而增大,(3),光电效应的产生几乎是瞬时的,(4),饱和光电流与光强成正比,热点串讲深度剖析,热点一动量守恒定律的理解及应用,1,动量守恒定律的适用条件,(1),系统不受外力或所受外力的矢量和为零,(2),相互作用的时间极短，内力远大于外力，如碰撞或爆炸瞬间，外力可忽略不计，可以看做系统动量守恒,(3),系统某一方向不受外力或所受外力的矢量和为零；或外力远小于内力，则该方向动量守恒,(,分动量守恒,),2,动量守恒定律的不同表达形式及含义,(1),p,p,(,系统相互作用前后总动量相等,),；,(2),p,0(,系统相互作用前、后总动量的增量等于零,),；,(3),p,p,(,系统中两物体各自动量增量等大反向,),3,基本思路,(1),选择研究对象，受力分析，确定动量是否守恒,(2),选取正方向，确定初末状态系统各物体的动量,(3),根据动量守恒定律列出方程,(4),对求解的结果加以分析、验证和说明,例,1,甲、乙两小孩各乘一辆小车在光滑水平面上匀速相向行驶，速度均为,6 m/s.,甲所在车上有质量为,m,1 kg,的小球若干个，甲和他的车及所带小球的总质量为,M,1,50 kg,，乙和他的车总质量为,M,2,30 kg.,现为避免相撞，甲不断地将小球以相对地面,16.5 m/s,的水平速度抛向乙，且被乙接住,.,假设某一次甲将小球抛出且被乙接住后刚好可保证两车不相撞，试求此时：,(1),两车的速度各为多少？,(2),甲总共抛出了多少个小球？,【,答案,】,(1)1.5 m/s,(2)15,个,强化训练,1,(2012,高考福建卷,),如图,7,2,所示，质量为,M,的小船在静止水面上以速度,v,0,向右匀速行驶，一质量为,m,的救生员站在船尾，相对小船静止若救生员以相对水面速率,v,水平向左跃入水中，则救生员跃出后小船的速率为,(,),图,7,2,3,跃迁分析的几点注意,(1),“,跃迁,”,时发射或是吸收光子的能量由氢原子两个定态的能级差决定，并不是任意的,(2),关于原子跃迁，要清楚以下三个方面：,“,一群原子,”,在题设条件下可能有各种跃迁，而,“,一个原子,”,只能沿题设条件下可能情况的一个途径进行跃迁,“,直接跃迁,”,只能对应一个能级差,发射一种频率的光子,“,间接跃迁,”,能对应多个能级差,发射多种频率的光子,“,跃迁,”,在任意两个定态间发生，而,“,电离,”,则在第,n,级与,n,发生,(3),熟记氢原子基态及相邻几个激发态的能量值,.,并特别注意,在取无穷远处为,0,时，这些能量都是,“,”,值,图,7,3,氢原子的能级如图,7,3,所示，已知可见光的光子能量范围约为,1.62 eV,3.11 eV,，则：,(1),若用任意频率的紫外线照射处于,n,3,能级的氢原子，氢原子能否电离？,(2),大量氢原子从高能级向,n,能级跃迁时，,发出的光具有显著的热效应，则,n,至少,等于多少？,(3),在能级图上画出大量处于,n,4,能级的氢原子向低能级跃迁时发出的可能的光谱线,例,2,图,7,4,【,答案,】,(1),能电离,(2)3,(3),见自主解答,强化训练,2,(2012,江苏苏北四市高三摸底考试,),如图,7,5,所示为氢原子的能级示意图现用能量介于,10,12.9 eV,范围内的光子去照射一群处于基态的氢原子，则下列说法正确的是,(,),A,照射光中只有一种频率的光子被吸收,B,照射光中有三种频率的光子被吸收,C,氢原子发射出三种不同波长的光,D,氢原子发射出六种不同波长的光,图,7,5,解析：选,BD.,氢原子从基态跃迁到,n,2,、,3,、,4,能级需要吸收能量分别为,10.2 eV,、,12.09 eV,、,12.75 eV,的光子，入射光中三种频率的光子被吸收，跃迁到,n,4,能级，向低能级跃迁时释放六种不同波长的光子，,B,、,D,正确,热点三核反应方程及核能的计算,1,正确书写核反应方程,(1),书写原则：反应前后的总质量数和电荷数守恒,(2),注意事项,书写核反应方程时要以事实为依据,核反应不可逆，方程中要用,“,”,而不能用,“,”,连接,.,质量数守恒并不意味着反应前后粒子的总质量相等,无光子辐射时，核反应中释放的核能转化为新核和新粒子的动能，此时可用动量守恒和能量守恒计算核能,2,核能计算,(1),质能方程：,E,mc,2,.,(2),核能计算：,E,mc,2,.,当,m,单位取千克，,c,3.0,10,8,m/s,时，,E,单位为焦耳；,当,m,单位取,u,时,(1 u,1.67,10,27,kg),，,1 u,对应的能量约为,931.5 MeV.,例,3,热点四光电效应问题,对于光电效应问题要明确以下几点：,1,入射光的频率,决定光子的能量,决定光电子的最大初动能，即,E,k,h,W,0,，且,W,0,h,c,.,2,入射光强度,决定单位时间内接收的光子数,决定单位时间内发射的光电子数,决定饱和光电流,3.,由,E,km,曲线可以得到的物理量,(,如图,7,6),(1),极限频率：图线与,轴交点的横坐标,c,.,(2),逸出功：图线与,E,km,轴交点的纵坐标,的值,W,0,E,.,(3),普朗克常量：图线的斜率,k,h,.,图,7,6,例,4,(1),研究光电效应的电路如图,7,7,所示用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板,(,阴极,K),钠极板发射出的光电子被阳极,A,吸收，在电路中形成光电流下列光电流,I,与,A,、,K,之间的电压,U,AK,的关系图象中，正确的是,_,图,7,7,图,7,8,(2),钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小,_(,选填,“,增大,”,、,“,减小,”,或,“,不变,”,),原因是,_,【,答案,】,(1)C,(2),减小光电子受到金属表面层中力的阻碍作用,强化训练,4,入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么,(,),A,从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加,B,逸出的光电子的最大初动能将减小,C,单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少,D,有可能不发生光电效应,解析：选,C.,光电子的发射几乎是瞬时的，与入射光的强度无关，故选项,A,错误；由光电效应方程知光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，入射光的频率不变，则光电子的最大初动能不变，故选项,B,错误；入射光的强度减弱则光电子数减少，故选项,C,正确；因入射光的频率不变，所以仍能发生光电效应，故选项,D,错误,知能演练,高分跨栏,本部分内容讲解结束,按,ESC,键退出全屏播放,