專題八碰撞與動量守恒 近的物理初步

專題八碰撞與動量守恒近的物理初步熱點視角備考對策本專題考查的重點和熱點：①動量守恒定律及其應用；②原子的能級躍遷；③原子核的衰變規(guī)律；④核反應方程的書寫；⑤質量虧損和核能的計算；⑥三種射線的特點及應用；⑦光電效應問題的規(guī)律及應用等.由于本專題涉及的知識點多,且與科技相關，題目新穎，但難度不大，因此，備考中應加強對基本概念和規(guī)律的理解，抓住動量守恒定律和原子核反應兩條主線，注意綜合題目的分析思路、強化典題的訓練.一、動量守恒定律1．動量守恒的條件(1)系統(tǒng)___________或系統(tǒng)所受_______為零．(2)系統(tǒng)所受的合外力雖不為零，但比系統(tǒng)______小得多，可以忽略不計，如碰撞問題中的摩擦力，爆炸過程中的重力等．(3)系統(tǒng)某一方向_________或所受外力的_______為零，或外力遠小于_______，則系統(tǒng)在該方向動量守恒．2．三種表達式(1)p＝_____．(2)m1v1＋m2v2＝_________________．(3)Δp1＝_______．不受外力合外力內(nèi)力不受外力矢量和內(nèi)力p′m1v1′＋m2v2′－Δp23．碰撞的種類及特點(1)動量______

(2)碰撞前后總動能______(1)動量______

(2)動能有______(1)碰后兩物體合為一體(2)動量______

(3)動能損失最______守恒相等守恒損失守恒大軌道能量一定頻率2．氫原子能級能級圖如圖所示3．躍遷分析(1)自發(fā)躍遷：高能級→低能級，

______能量．(2)受激躍遷：低能級→高能級，

______能量．①光照(吸收光子)：光子的能量等于能級差hν＝

______．②碰撞、加熱等：只要入射粒子能量大于或等于能級差即可.E外≥

______．③大于電離能的光子可被吸收將原子______．(3)一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時，可能輻射出光譜線條數(shù)：N＝_______．釋放吸收ΔEΔE電離三、原子核的衰變、核能1．原子核的衰變___個質子和___個中子結合成一個整體射出1個中子轉化為________和________

221個質子1個電子2H＋2n→______________守恒、________守恒電荷數(shù)質量數(shù)2.核反應方程、核能(1)核反應方程遵循的規(guī)律：

________守恒和________守恒．(2)質能方程：一定的能量和一定的______相聯(lián)系，物體的總能量和它的質量成______，即E＝

______．(3)核能的計算①根據(jù)愛因斯坦的質能方程，釋放的核能ΔE＝

______．②根據(jù)1原子質量單位(u)相當于931.5MeV能量，釋放的核能ΔE＝Δm×931.5MeV.Δm的單位為原子質量單位．電荷數(shù)質量數(shù)質量正比mc2Δmc2四、光電效應及其方程1．光電效應的規(guī)律(1)任何一種金屬都有一個__________，入射光的頻率必須______此頻率，才能產(chǎn)生光電效應．(2)光電子的最大初動能與入射光的______無關，只隨入射光的頻率增大而______．(3)入射光照射到金屬板上時，光電子的發(fā)射幾乎是______的,一般不大于10－9s.(4)當入射光的頻率大于極限頻率時，光電流的強度與入射光的______成正比．極限頻率大于強度增大瞬時強度2．光電效應方程(1)表達式：hν＝

___________或Ek＝

___________．(2)物理意義：金屬中的電子吸收一個光子獲得的能量是hν,這些能量的一部分用來克服金屬的_________，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的___________．Ek＋W0hν－W0逸出功最大初動能熱點一動量守恒定律的應用命題規(guī)律：動量守恒定律是近幾年高考中的必考知識點，高考對此知識點的考查主要以計算題的形式出現(xiàn)，題目難度中等，考查的題目有以下幾種情況：

(1)考查兩個物體相互作用或碰撞的動量守恒問題．(2)考查三個物體相互作用的動量守恒問題．(3)考查碰撞過程的動量守恒與機械能問題．(2013·高考新課標全國卷Ⅱ)如圖，光滑水平直軌道上有三個質量均為m的物塊A、B、C.B的左側固定一輕彈簧(彈簧左側的擋板質量不計)．設A以速度v0朝B運動，壓縮彈簧；當A、

B速度相等時，B與C恰好相碰并粘接在一起，然后繼續(xù)運動．假設B和C碰撞過程時間極短，求從A開始壓縮彈簧直至與彈簧分離的過程中，(1)整個系統(tǒng)損失的機械能；(2)彈簧被壓縮到最短時的彈性勢能．應用動量守恒定律解題的步驟(1)選取研究系統(tǒng)和研究過程．(2)分析系統(tǒng)的受力情況，判斷系統(tǒng)動量是否守恒．(3)規(guī)定正方向，確定系統(tǒng)的初、末狀態(tài)的動量的大小和方向．(4)根據(jù)動量守恒定律列方程求解．(5)對求解的結果加以分析、驗證和說明．拓展訓練1

(2013·陜西西工大附中月考)如圖所示，質量為M，半徑為R的光滑半圓槽第一次被固定在光滑水平地面上，質量為m的小球，以某一初速度沖向半圓槽剛好可以到達頂端C.然后放開半圓槽，使其可以自由運動，小球又以同樣的初速度沖向半圓槽,小球最高可以到達與圓心等高的B點，(g＝10m/s2)試求：(1)半圓槽第一次被固定時，小球運動至C點后平拋運動的水平射程x＝？(2)小球質量與半圓槽質量的比值m/M為多少？答案：(1)2R

(2)3∶2拓展訓練2

(2013·甘肅診斷)如圖所示，質量為M的平板小車靜止在光滑的水平地面上，小車左端放一個質量為m的小木塊，車的右端固定一個輕質彈簧．現(xiàn)給木塊一個水平向右的瞬時沖量I，木塊便沿小車向右滑行，在與彈簧相碰后又沿原路返回，并且恰好能到達小車的左端．試求：(1)木塊返回到小車左端時小車的動能．(2)彈簧獲得的最大彈性勢能．答案：見解析熱點二能級躍遷與光電效應命題規(guī)律：該知識點在近幾年高考中頻繁出現(xiàn)，題型為選擇題或填空題．分析近幾年的高考試題，關于涉及該知識點的命題有以下特點：(1)考查氫原子結構和能級公式．(2)考查光電效應、極限頻率等概念．(2013·長安一中檢測)如圖為氫原子能級的示意圖，現(xiàn)有大量的氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，當向低能級躍遷時輻射出若干不同顏色的光．關于這些光下列說法正確的是(

)A．由n＝4能級躍遷到n＝1能級產(chǎn)生的光子能量最大B．由n＝2能級躍遷到n＝1能級產(chǎn)生的光子頻率最小C．這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光

D．用n＝2能級躍遷到n＝1能級輻射出的光照射逸出功為6.34eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應AD【解析】由n＝4能級躍遷到n＝1能級產(chǎn)生的光子能量E1＝[－0.85－(－13.6)]eV＝12.75eV，為躍遷時產(chǎn)生光子能量的最大值，A正確．由n＝4向n＝3能級躍遷時，產(chǎn)生的光子能量最小，頻率也最小，B錯．這些氫原子躍遷時共可輻射出6種不同頻率的光，C錯．從n＝2能級躍遷到n＝1能級輻射出的光子能量為10.2eV，大于金屬鉑的逸出功(6.34eV)，故能發(fā)生光電效應，D正確．拓展訓練3如圖所示為氫原子能級圖，可見光的光子能量范圍約為1.62eV～3.11eV.下列說法正確的是(

)A．大量處在n>3的高能級的氫原子向n＝3能級躍遷時，發(fā)出的光有一部分是可見光B．大量處在n＝3能級的氫原子向n＝2能級躍遷時，發(fā)出的光是紫外線DC．大量處在n＝3能級的氫原子向n＝1能級躍遷時，發(fā)出的光都應具有顯著的熱效應D．處在n＝3能級的氫原子吸收任意頻率的紫外線光子都能發(fā)生電離熱點三核反應和核能命題規(guī)律：對核反應及核能的考查在近幾年高考中出現(xiàn)的頻率較高，分析近幾年的高考試題，關于涉及該知識點的命題有以下特點：(1)考查核反應方程的填寫、有關半衰期的計算、有關核能的計算；(2)題型主要以選擇題形式出現(xiàn)，難度較低，考查較細；(3)注意重視與現(xiàn)代科技相聯(lián)系的題目．核反應中釋放的核能，在無光子輻射的情況下，將轉化為生成的新核和新粒子的動能，故在此情況下可應用動量守恒定律和能量轉化和守恒定律來計算核能．聚變放出減少3.1×10－29動量守恒在核反應中的應用該類問題不單可以考查動量守恒定律，還可以綜合考查核反應方程的書寫及質能方程等，根據(jù)選考題命題“突出重點、兼顧面廣、難度不大”的特點，預計核反應中的動量守恒將成為2014年高考的命題熱點．【答案】5.41MeV【特別提醒】

在不考慮核反應中放出的光子動量和能量時①反應前后動量守恒；②反應前的動能與反應中放出的結合能之和等于反應后的總動能．注意：在列動量守恒和能量守恒方程時，不考慮質量虧損，即用質量數(shù)表示其質