（通用版）高三物理二輪復(fù)習(xí) 第2部分 考前回扣 倒計(jì)時(shí)第4天 動(dòng)量守恒和原子物理教師用書(shū).doc

倒計(jì)時(shí)第4天動(dòng)量守恒和原子物理a主干回顧b精要檢索1動(dòng)量、動(dòng)量守恒定律及其應(yīng)用(1)動(dòng)量：運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量與速度的乘積，pmv.(2)動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式pp.m1v1m2v2m1v1m2v2.p1p2.(3)動(dòng)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(wèn)題中的摩擦力，爆炸過(guò)程中的重力等系統(tǒng)所受外力的合力雖不為零，但在某個(gè)方向上的分量為零，則在該方向上系統(tǒng)總動(dòng)量的分量保持不變2彈性碰撞和非彈性碰撞(1)碰撞問(wèn)題的分類(lèi)彈性碰撞：動(dòng)量守恒、機(jī)械能守恒非彈性碰撞：動(dòng)量守恒，機(jī)械能有損失完全非彈性碰撞：動(dòng)量守恒，機(jī)械能損失最大(2)碰撞問(wèn)題應(yīng)同時(shí)遵守三條原則動(dòng)量守恒：即p1p2p1p2動(dòng)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(lái)在前的物體速度一定增大，且v前v后；b兩物體相向運(yùn)動(dòng)，碰后兩物體的運(yùn)動(dòng)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(jìn)行研究的光譜線，這些光譜線可用一個(gè)統(tǒng)一的公式表示：r式中：m1,2,3，對(duì)每一個(gè)m，有nm1，m2，m3，構(gòu)成一個(gè)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(jiàn)光區(qū)的譜線，其波長(zhǎng)公式：r(n3,4，)4氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)、能級(jí)公式(1)原子核式結(jié)構(gòu)模型原子的中心有一個(gè)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(xué)說(shuō)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)是粒子散射實(shí)驗(yàn)：用粒子轟擊金箔，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)粒子仍沿原來(lái)方向前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，個(gè)別的發(fā)生反彈(2)玻爾理論 軌道量子化：電子繞核運(yùn)動(dòng)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(shuō)：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(jí)和軌道半徑氫原子的能級(jí)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(chēng)玻爾半徑，r10.531010 m. 氫原子的能級(jí)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(jí)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(lǐng)強(qiáng)，貫穿本領(lǐng)弱，一張紙就可將其擋住射線是高速電子流，電離本領(lǐng)弱，貫穿本領(lǐng)強(qiáng)，可穿透幾毫米厚的鋁板；射線是波長(zhǎng)極短的電磁波，電離作用很弱，貫穿本領(lǐng)很強(qiáng)，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(jì)規(guī)律半衰期對(duì)于少量原子核是無(wú)意義的用t表示半衰期，m表示某時(shí)刻放射性元素的質(zhì)量，則經(jīng)過(guò)時(shí)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(yīng)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(shí)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(diǎn)：核力是強(qiáng)相互作用力，在它的作用范圍內(nèi)核力比庫(kù)侖力大得多核力是短程力，作用范圍在1.51015 m之內(nèi)每個(gè)核子只跟相鄰的核子發(fā)生核力作用，這種性質(zhì)稱(chēng)為核力的飽和性，無(wú)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(shí)要放出一定的能量，原子核分解成核子時(shí)，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(yīng)和聚變反應(yīng)、裂變反應(yīng)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(guò)程如鈾235的裂變反應(yīng)unkrba3n.(2)輕核的聚變：某些輕核能夠結(jié)合在一起，生成一個(gè)較大的原子核的核反應(yīng)如一個(gè)氘核和氚核結(jié)合成一個(gè)氦核(同時(shí)放出一個(gè)中子)的聚變反應(yīng)：hhhen.由于輕核的聚變需在幾百萬(wàn)攝氏度的高溫下進(jìn)行，因此聚變反應(yīng)又叫熱核反應(yīng)9光電效應(yīng)(1)光子說(shuō)：愛(ài)因斯坦提出空間傳播的光是一份一份的，每一份叫一個(gè)光子，一個(gè)光子的能量與頻率成正比，即eh.說(shuō)明光具有粒子性(2)光電效應(yīng)的規(guī)律任何一種金屬都有一個(gè)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(yīng)；光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，與入射光的頻率有關(guān)光電效應(yīng)幾乎是瞬時(shí)的，發(fā)生的時(shí)間一般不超過(guò)109s；發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電流與入射光強(qiáng)度成正比(3)愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)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(shuō)法正確的有()a光電效應(yīng)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(shuō)明中子具有波動(dòng)性c黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用光的波動(dòng)性解釋d動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長(zhǎng)也相等ab黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用光的粒子性解釋?zhuān)琧錯(cuò)誤；由，p，得，動(dòng)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(zhǎng)不相等，d錯(cuò)誤2以下說(shuō)法正確的是()a氫原子的能量是量子化的b在核反應(yīng)過(guò)程中，質(zhì)子數(shù)守恒c半衰期越大，原子核衰變?cè)娇靌如果一個(gè)系統(tǒng)不受外力，系統(tǒng)的總動(dòng)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(xiàng)正確；核反應(yīng)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(xiàng)錯(cuò)誤；半衰期是指大量原子核衰變時(shí)，有半數(shù)原子核發(fā)生衰變所用的時(shí)間，半衰期越大，原子核衰變?cè)铰?，c項(xiàng)錯(cuò)誤；系統(tǒng)不受外力或所受合外力為零，系統(tǒng)總動(dòng)量保持不變，d項(xiàng)錯(cuò)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(duì)小船靜止若救生員以相對(duì)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(dòng)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(yùn)動(dòng)某時(shí)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(dòng)能恰好變?yōu)樵瓉?lái)的.則碰后b球的速度大小是()a. b.c.或 d無(wú)法確定a兩球相碰后a球的速度大小變?yōu)樵瓉?lái)的，相碰過(guò)程中滿足動(dòng)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(shí)際情況，因此a球一定反向運(yùn)動(dòng)，即mv0mv03mv1，可得v1，a正確，b、c、d錯(cuò)誤5如圖2為氫原子能級(jí)示意圖的一部分，則氫原子()圖2a從n4能級(jí)躍遷到n3能級(jí)比從n3能級(jí)躍遷到n2能級(jí)輻射出電磁波的波長(zhǎng)長(zhǎng)b從n5能級(jí)躍遷到n1能級(jí)比從n5能級(jí)躍遷到n4能級(jí)輻射出電磁波的速度大c處于不同能級(jí)時(shí)，核外電子在各處出現(xiàn)的概率是一樣的d從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，氫原子核一定向外放出能量a光子能量eh，而e4332，a項(xiàng)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(shí)與頻率無(wú)關(guān)，故b錯(cuò)電子在核外不同能級(jí)出現(xiàn)的概率是不同的，故c錯(cuò)能級(jí)躍遷是核外電子在不同軌道間的躍遷，與原子核無(wú)關(guān)，故d錯(cuò)誤6(多選)能源是社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，發(fā)展核能是解決能源問(wèn)題的途徑之一下列釋放核能的反應(yīng)方程，表述正確的有()a.hhhen是核聚變反應(yīng)b.hhhen是衰變c.unbakr3n是核裂變反應(yīng)d.unxesr2n是衰變ac因a項(xiàng)為兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，所以反應(yīng)為核聚變，a正確b項(xiàng)是核聚變，而不是衰變，b錯(cuò)誤在c項(xiàng)中鈾核被中子轟擊后分裂成兩個(gè)較輕原子核，所以反應(yīng)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(cuò)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(dòng)結(jié)束后，14c的比例持續(xù)減少現(xiàn)通過(guò)測(cè)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(shuō)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(guò)程中放出射線d增加樣品測(cè)量環(huán)境的壓強(qiáng)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(shuō)明該古木恰好經(jīng)歷了一個(gè)半衰期的時(shí)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(cuò)誤.14c的衰變方程為：cne，可見(jiàn)c正確放射性元素的半衰期與外界因素?zé)o關(guān)，故d錯(cuò)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(chē)，小車(chē)的右端有一固定的豎直擋板，擋板上固定一輕質(zhì)細(xì)彈簧位于小車(chē)上a點(diǎn)處的質(zhì)量為m21.0 kg的木塊(視為質(zhì)點(diǎn))與彈簧的左端相接觸但不連接，此時(shí)彈簧與木塊間無(wú)相互作用力木塊與a點(diǎn)左側(cè)的車(chē)面之間有摩擦，與a點(diǎn)右側(cè)的車(chē)面之間的摩擦可忽略不計(jì)現(xiàn)小車(chē)與木塊一起以v02.0 m/s的初速度向右運(yùn)動(dòng)，小車(chē)將與其右側(cè)的豎直墻壁發(fā)生碰撞，已知碰撞時(shí)間極短，碰撞后小車(chē)以v11.0 m/s的速度水平向左運(yùn)動(dòng)，g取10 m/s2.圖3(1)求小車(chē)與豎直墻壁發(fā)生碰撞的過(guò)程中小車(chē)動(dòng)量變化量的大?。?2)若彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，求小車(chē)碰撞后與木塊相對(duì)靜止時(shí)的速度大小和彈簧的最大彈性勢(shì)能【解析】(1)小車(chē)與豎直墻壁發(fā)生碰撞的過(guò)程中，小車(chē)動(dòng)量變化量的大小為pm1v1m1(v0)12 kgm/s.(2)小車(chē)與墻壁碰撞后向左運(yùn)動(dòng)，木塊與小車(chē)間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)將彈簧壓縮至最短時(shí)，二者速度大小相等，此后木塊和小車(chē)在彈簧彈力和摩擦力的作用下，做變速運(yùn)動(dòng)，直至二者再次具有相同速度，此后，二者相對(duì)靜止整個(gè)過(guò)程中，小車(chē)和木塊組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，設(shè)小車(chē)和木塊相對(duì)靜止時(shí)的速度大小為v，根據(jù)動(dòng)量守恒定律有m1v1m2v0(m1m2)v解得v0.40 m/s當(dāng)小車(chē)與木塊首次達(dá)到共同速度v時(shí)，彈簧壓縮至最短，此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能最大，設(shè)最大彈性勢(shì)能為ep，根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得epm1vm2v(m1m2)v2解得ep3.6 j.【答案】見(jiàn)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(zhǎng)期生活在氡濃度過(guò)高的環(huán)境中，那么，氡經(jīng)過(guò)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(lái)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(shè)衰變過(guò)程中釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為粒子和新核的動(dòng)能(注：涉及動(dòng)量問(wèn)題時(shí)，虧損的質(zhì)量可忽略不計(jì))(1)寫(xiě)出衰變方程；(2)求出衰變過(guò)程中的質(zhì)量虧損【解析】(1)rnpohe.(2)設(shè)新核釙的速度為v，由動(dòng)量守恒定律有mv(mm)v解得vv衰變過(guò)程中釋放的核能為emv2(mm)v2由愛(ài)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(gè)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(diǎn)由靜止釋放，進(jìn)入水平軌道后，與小球b發(fā)生彈性碰撞碰