高三物理二輪復(fù)習(xí) 專題二 能量、動量和原子物理 第3講 原子物理和動量課件.pptVIP

核心專題突破 第一部分 第3講原子物理和動量 專題二能量 動量和原子物理 欄目導(dǎo)航 題型一動量定理及其應(yīng)用 命題規(guī)律動量定理是高考命題的熱點(diǎn) 主要考查 1 動量定理的應(yīng)用 2 動量定理結(jié)合其他知識的綜合問題 方法點(diǎn)撥1 動量定理的應(yīng)用技巧 1 應(yīng)用i p求變力的沖量 若作用在物體上的作用力是變力 不能直接用ft求變力的沖量 則可求物體動量的變化 p 等效代換變力的沖量i 2 應(yīng)用 p ft求恒力作用下物體的動量變化 若作用在物體上的作用力是恒力 則可求該力的沖量ft 等效代換動量的變化 2 應(yīng)用動量定理解題的步驟 1 2016 全國卷 某游樂園入口旁有一噴泉 噴出的水柱將一質(zhì)量為m的卡通玩具穩(wěn)定地懸停在空中 為計(jì)算方便起見 假設(shè)水柱從橫截面積為s的噴口持續(xù)以速度v0豎直向上噴出 玩具底部為平板 面積略大于s 水柱沖擊到玩具底板后 在豎直方向水的速度變?yōu)榱?在水平方向朝四周均勻散開 忽略空氣阻力 已知水的密度為 重力加速度大小為g 求 1 噴泉單位時間內(nèi)噴出的水的質(zhì)量 2 玩具在空中懸停時 其底面相對于噴口的高度 突破點(diǎn)撥 1 根據(jù)水的密度 噴口的橫截面s和流速v0求噴泉單位時間內(nèi)噴出的水的質(zhì)量 2 水柱沖擊玩具底板后 在豎直方向水的速度變?yōu)榱?在水平方向朝四周均勻散開 取 t內(nèi)的質(zhì)量 m 其豎直方向動量改變怎么求 3 水柱沖擊到玩具底板瞬間速度跟初速度v0間的關(guān)系應(yīng)依據(jù)什么規(guī)律確定 變式考法 在上述題1中 空氣阻力及水的黏滯阻力均可忽略不計(jì) 噴水的功率定義為單位時間內(nèi)噴口噴出水的動能 求噴泉噴水的功率 2 2017 全國卷 多選 一質(zhì)量為2kg的物塊在合外力f的作用下從靜止開始沿直線運(yùn)動 f隨時間t變化的圖線如圖所示 則 a t 1s時物塊的速率為1m sb t 2s時物塊的動量大小為4kg m sc t 3s時物塊的動量大小為5kg m sd t 4s時物塊的速度為零解析根據(jù)f t圖線與時間軸所圍面積的物理意義為合外力f的沖量 可知在0 1s 0 2s 0 3s 0 4s內(nèi)合外力沖量分別為2n s 4n s 3n s 2n s 應(yīng)用動量定理i m v可知物塊在1s 2s 3s 4s末的速率分別為1m s 2m s 1 5m s 1m s 物塊在這些時刻的動量大小分別為2kg m s 4kg m s 3kg m s 2kg m s 則選項(xiàng)a b均正確 選項(xiàng)c d均錯誤 ab 3 2016 北京卷 1 動量定理可以表示為 p f t 其中動量p和力f都是矢量 在運(yùn)用動量定理處理二維問題時 可以在相互垂直的x y兩個方向上分別研究 例如 質(zhì)量為m的小球斜射到木板上 入射的角度是 碰撞后彈出的角度也是 碰撞前后的速度大小都是v 如圖甲所示 碰撞過程中忽略小球所受重力 分別求出碰撞前后x y方向小球的動量變化 px py 分析說明小球?qū)δ景宓淖饔昧Φ姆较?2 激光束可以看作是粒子流 其中的粒子以相同的動量沿光傳播方向運(yùn)動 激光照射到物體上 在發(fā)生反射 折射和吸收現(xiàn)象的同時 也會對物體產(chǎn)生作用 光鑷效應(yīng)就是一個實(shí)例 激光束可以像鑷子一樣抓住細(xì)胞等微小顆粒 一束激光經(jīng)s點(diǎn)后被分成若干細(xì)光束 若不考慮光的反射和吸收 其中光束a和b穿過介質(zhì)小球的光路如圖乙所示 圖中o點(diǎn)是介質(zhì)小球的球心 入射時光束a和b與so的夾角均為 出射時光束均與so平行 請?jiān)谙旅鎯煞N情況下 分析說明兩光束因折射對小球產(chǎn)生的合力的方向 光束a和b強(qiáng)度相同 光束a比b強(qiáng)度大 解析 1 x方向的動量變化 px mvx2 mvx1 mvsin mvsin 0 y方向的動量變化 py mv2y mv1y mvcos mvcos 2mvcos 根據(jù)動量定理 p f t 物體受力的方向與動量變化的方向相同 小球在x方向動量變化為零 則不受力 在y方向受到豎直向上的作用力 根據(jù)牛頓第二定律 小球?qū)δ景宓淖饔昧ρ貀軸負(fù)方向 2 僅考慮光的折射 設(shè) t時間內(nèi)每束光穿過小球的粒子數(shù)為n 每個粒子動量大小為p 這些粒子進(jìn)入小球前so方向上的總動量p1 2npcos 從小球出射時的總動量為p2 2np p1 p2的方向均沿so方向 根據(jù)動量定理f t p2 p1 2np 1 cos 0 可知小球?qū)@些粒子的作用力f的方向沿so向右 根據(jù)牛頓第三定律 兩光束對小球的合力的方向沿so向左 建立如圖所示的oxy直角坐標(biāo)系 x方向 根據(jù) 2 同理可知 兩光束對小球的作用力沿x軸負(fù)方向 y方向 設(shè) t時間內(nèi) 光束a穿過小球的粒子數(shù)為n1 光束b穿過小球的粒子數(shù)為n2 n1 n2 這些粒子進(jìn)入小球前的總動量為p1y n1 n2 psin 從小球出射時的總動量為p2y 0 根據(jù)動量定理fy t p2y p1y n1 n2 psin 可知小球?qū)@些粒子的作用力fy的方向沿y軸負(fù)方向 根據(jù)牛頓第三定律 兩光束對小球的作用力f y沿y軸正方向 所以兩光束對小球的合力的方向指向左上方 答案 1 02mvcos 見解析 2 見解析 1 動量定理的正交分解式ix fxt mv x mvx iy fyt mv y mvy 2 對于連續(xù)流體應(yīng)用動量定理 確定小段時間 t的連續(xù)體為研究對象 寫出 t內(nèi)的質(zhì)量 m與 t的關(guān)系式 分析連續(xù) m的受力情況和動量變化 用動量定理列方程 求解 題型二動量守恒定律的應(yīng)用 命題規(guī)律動量守恒定律是高考常考的熱點(diǎn) 高考多以計(jì)算題出現(xiàn) 難度中等 主要考查 1 兩個物體或三個物體相互作用的動量守恒問題 2 碰撞過程動量守恒與機(jī)械能問題結(jié)合 方法點(diǎn)撥1 動量守恒定律的解題步驟 1 明確研究對象 即系統(tǒng)的組成 研究過程 2 分析受力 判斷動量是否守恒 3 規(guī)定正方向 確定初 末狀態(tài)的動量 4 列方程 求解或討論 1 2017 天津卷 如圖所示 物塊a和b通過一根輕質(zhì)不可伸長的細(xì)繩相連 跨放在質(zhì)量不計(jì)的光滑定滑輪兩側(cè) 質(zhì)量分別為ma 2kg mb 1kg 初始時a靜止于水平地面上 b懸于空中 現(xiàn)將b豎直向上再舉高h(yuǎn) 1 8m 未觸及滑輪 然后由靜止釋放 一段時間后細(xì)繩繃直 a b以大小相等的速度一起運(yùn)動 之后b恰好可以和地面接觸 取g 10m s2 空氣阻力不計(jì) 求 1 b從釋放到細(xì)繩剛繃直時的運(yùn)動時間t 2 a的最大速度v的大小 3 初始時b離地面的高度h 突破點(diǎn)撥 1 b從釋放到細(xì)繩剛繃直前做自由落體運(yùn)動 2 細(xì)繩繃直瞬間 細(xì)繩張力遠(yuǎn)大于a b的重力 a b的相互作用使兩物體獲得共同速度大小 可等效于發(fā)生 完全非彈性碰撞 存在動能損失 但可以認(rèn)為 動量守恒 3 a b一起運(yùn)動 b恰好可以和地面接觸 說明此時a b速度為零 這一過程a b組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 3 2017 江西五校模擬 打臺球既可以鍛煉身體 又能培養(yǎng)人的判斷力 從而受到很多人的喜愛 現(xiàn)簡化打臺球過程為如圖中所示模型 在足夠長的光滑水平面上 放置三個大小相同的小球a b c 三個小球位于同一直線上 a位于b c之間 已知小球a的質(zhì)量為m 小球b和小球c的質(zhì)量均為m 開始三個小球均處于靜止?fàn)顟B(tài) 如圖所示 現(xiàn)突然給小球a一個初速度使其向右運(yùn)動 如果讓小球a僅能與小球b c只發(fā)生一次碰撞 則小球a的質(zhì)量m和小球b和c的質(zhì)量m之間應(yīng)滿足什么條件 設(shè)三個小球間的碰撞沒有機(jī)械能損失 利用動量和能量觀點(diǎn)解題的技巧 1 若研究對象為一個系統(tǒng) 應(yīng)優(yōu)先考慮應(yīng)用動量守恒定律和能量守恒定律 2 動量守恒定律和能量守恒定律都只考查一個物理過程的初 末兩個狀態(tài) 對過程的細(xì)節(jié)不予追究 3 注意挖掘隱含條件 根據(jù)選取的對象和過程判斷動量和能量是否守恒 題型三光電效應(yīng)能級躍遷 命題規(guī)律光電效應(yīng)和能級躍遷是高考命題的兩個熱點(diǎn) 題型多為選擇題或填空題 主要考查 1 光電效應(yīng)規(guī)律及光電效應(yīng)方程的應(yīng)用 2 氫原子的能級公式及躍遷規(guī)律 方法點(diǎn)撥1 處理光電效應(yīng)問題的兩條線索一是光的頻率 二是光的強(qiáng)度 兩條線索對應(yīng)的關(guān)系是 1 光強(qiáng) 光子數(shù)目多 發(fā)射光電子數(shù)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能大 2 光電效應(yīng)的兩個圖象 1 ek 曲線如圖甲所示的是光電子最大初動能ek隨入射光頻率 的變化曲線 由ek h w0可知 橫軸上的截距是金屬的截止頻率或極限頻率 縱軸上的截距是金屬的逸出功的負(fù)值 斜率為普朗克常量 2 i u曲線如圖乙所示的是光電流強(qiáng)度i隨光電管兩極板間電壓u的變化曲線 圖中im為飽和光電流 uc為遏止電壓 1 2017 全國卷 多選 在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中 分別用頻率為 a b的單色光a b照射到同種金屬上 測得相應(yīng)的遏止電壓分別為ua和ub 光電子的最大初動能分別為eka和ekb h為普朗克常量 下列說法正確的是 a 若 a b 則一定有ua b 則一定有eka ekbc 若ua b 則一定有hva eka h b eka bc 突破點(diǎn)撥 1 單色光a b照射同種金屬上 表面金屬的逸出功相同 2 明確光電子的最大初動能跟遏止電壓之間的關(guān)系 解析設(shè)該金屬的逸出功為w 根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程有ek h w 同種金屬的w不變 則逸出光電子的最大初動能隨 的增大而增大 b項(xiàng)正確 又ek eu 則最大初動能與遏止電壓成正比 c項(xiàng)正確 根據(jù)上述有eu h w 遏止電壓u隨 增大而增大 a項(xiàng)錯誤 又有h ek w w相同 則d項(xiàng)錯誤 變式考法 2017 北京豐臺區(qū)二模 用某種頻率的光照射鋅板 使其發(fā)出光電子 為了增大光電子的最大初動能 下列措施可行的是 a 增大入射光的強(qiáng)度b 增加入射光的照射時間c 換用頻率更高的入射光照射鋅板d 換用波長更長的入射光照射鋅板 c 2 2017 陜西西安模擬 氫原子能級的示意圖如圖所示 大量氫原子從n 4的能級向n 2的能級躍遷時輻射出可見光a 從n 3的能級向n 2的能級躍遷時輻射出可見光b 則下列說法錯誤的是 a a光的光子能量大于b光的光子能量b 氫原子從n 4的能級向n 3的能級躍遷時會輻射出紫外線c 處于能級n 4的電子的動能小于能級n 2的動能d 若b光可使某金屬材料發(fā)生光電效應(yīng) 則a光一定也可使該金屬發(fā)生光電效應(yīng) b 3 2017 江西南昌模擬 多選 如圖甲所示是用光照射某種金屬時逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率的變化圖線 直線與橫軸的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為4 27 與縱軸的交點(diǎn)的縱坐標(biāo)為0 5 圖乙是氫原子的能級圖 下列說法正確的是 abd a 該金屬的極限頻率為4 27 1014hzb 根據(jù)該圖線能求出普朗克常量c 該金屬的逸出功為0 5ev d 用n 3能級的氫原子躍遷到n 2能級時所輻射的光照射該金屬能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)e 用頻率 5 5 1014hz的光照射該金屬時 該金屬發(fā)出的光電子去激發(fā)處于n 2能級的氫原子 可能使氫原子躍遷到n 3能級 解析 1 根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程ek h w0可知 ek 圖象在橫軸上的截距等于該金屬發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率 0 由圖甲知該金屬的極限頻率 0 4 27 1014hz 該金屬的逸出功w0 h 0 6 63 10 34 4 27 1014j 2 83 10 19j 1 77ev 選項(xiàng)a正確 c錯誤 根據(jù)光電效應(yīng)方程ek h w0可知圖線的斜率表示普朗克常量 根據(jù)該圖線可求出普朗克常量 選項(xiàng)b正確 氫原子從n 3能級躍遷到n 2能級釋放的光子具有的能量e 1 89ev 這個能量大于該金屬的逸出功w0 1 77ev 選項(xiàng)d正確 用頻率 5 5 1014hz的光照射該金屬時 該金屬發(fā)生光電效應(yīng)釋放出來的光電子的最大初動能為ek 0 5ev 用該金屬發(fā)出的光電子去激發(fā)n 2能級的氫原子 不能使氫原子躍遷到n 3能級 選項(xiàng)e錯誤 利用光電效應(yīng)分析問題應(yīng)把握的三個關(guān)系 1 愛因斯坦光電效應(yīng)方程ek h w0 2 光電子的最大初動能ek可以利用光電管用實(shí)驗(yàn)的方法測得 即ek euc 其中uc是遏止電壓 3 光電效應(yīng)方程中的w0為逸出功 它與金屬的極限頻率 c的關(guān)系是w0 h c 題型四核反應(yīng)和核能 命題規(guī)律核反應(yīng)及核能在近幾年高考出現(xiàn)的頻率較高 主要考查 1 三種射線的特征和核反應(yīng)方程的書寫 2 半衰期的計(jì)算和核反應(yīng)釋放核能的計(jì)算 3 對結(jié)合能及質(zhì)能方程的理解和應(yīng)用 大于 突破點(diǎn)撥解答本題時應(yīng)明確以下三點(diǎn) 1 核反應(yīng)方程中 質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒 2 明確質(zhì)量虧損 m的計(jì)算方法 3 核反應(yīng)釋放的能量q e m c2 即q與 m成正比 解析核反應(yīng)方程中 反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒 所以x的質(zhì)量數(shù)15 1 12 4 電荷數(shù)1 7 6 2 所以x為he 據(jù)q e mc2 經(jīng)過計(jì)算 m1 0 0021u m2 0 0053u 則可以知道q2 q1 變式考法 1 計(jì)算上述題1中q1 q2的大小 1原子質(zhì)量單位u相當(dāng)于931 5mev能量 解析經(jīng)過計(jì)算 m1 0 0021u m2 0 0053u q1 0 0021 931 5mev 1 956mevq2 0 0053 931 5mev 4 937mev答案1 965mev4 937mev a 3 7mevb 3 3mevc 2 7mevd 0 93mev解析1氘核聚變反應(yīng)的質(zhì)量虧損為 m 2 2 0136u 3 0150u 1 0087u 0 003