2016三维设计_二轮_第三讲__碰撞与动量守恒__近代物理初步.

第三讲碰撞与动量守恒近代物理初步诊断卷（二十）碰撞与动量守恒近代物理初步点击链接考点一原子结构和光电效应一、必须理清的知识联系二、必须掌握的两类问题1．光电效应问题(1)能否发生光电效应，由入射光的频率大小决定，与入射光的强度无关。(2)光电子的最大初动能Ekm＝Ue·e，与入射光的强度大小无关。(3)饱和光电流的大小与入射光的强度有关，入射光强度越大，饱和光电流越大，如诊断卷第4题第(2)问，甲光的强度大。4.(2)用频率均为ν但强度不同的甲、乙两种光做光电效应实验，发现光电流与电压的关系如图所示，由图可知，______(选填“甲”或“乙”)光的强度大。已知普朗克常量为h，被照射金属的逸出功为W0，则光电子的最大初动能为_________________________________。2．能级跃迁问题(1)原子在各能级之间发生跃迁时吸收或放出的光子的频率是固定的。(2)原子从某能级电离时，所吸收的能量只要大于或等于其能级的绝对值即可。如氢原子在n＝2能级上，只要吸收大于3.4eV的任何能量，均可电离。(3)一群氢原子和一个氢原子处于某高能级态，向低能级态跃迁时释放的光子种类所遵循的规律不同，只有一群(大量)氢原子跃迁时释放光子的种类才满足：N＝C2n＝nn－12。如诊断卷第4题第(1)问D选项，N＝C24＝6。4.(1)下列说法正确的是________。D．大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生4种不同频率的光子[增分强化练]1．(多选)(2014·广东高考)在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应。下列说法正确的是()A．增大入射光的强度，光电流增大B．减小入射光的强度，光电效应现象消失C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大解析：增大入射光强度，使单位时间内逸出的光电子数增加，因此光电流增大，选项A正确；光电效应与照射光的频率有关，与强度无关，选项B错误；当照射光的频率小于ν，大于极限频率时发生光电效应，选项C错误；由Ekm＝hν－W，增加照射光的频率，光电子的最大初动能变大，选项D正确。答案：AD2．(多选)(2014·山东高考)氢原子能级如图6­3­1，当氢原子从n＝3跃迁到n＝2的能级时，辐射光的波长为656nm。以下判断正确的是()图6­3­1A．氢原子从n＝2跃迁到n＝1的能级时，辐射光的波长大于656nmB．用波长为325nm的光照射，可使氢原子从n＝1跃迁到n＝2的能级C．一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线D．用波长为633nm的光照射，不能使氢原子从n＝2跃迁到n＝3的能级解析：由E初－E终＝hν＝hcλ可知，氢原子跃迁时始末能级差值越大，辐射的光子能量越高、波长越短，由能级图知E3－E2E2－E1，故A错误。由－1.51－－3.4－3.4－－13.6＝λ656得λ＝121.6nm325nm，故B错误。由C23＝3可知C正确。因跃迁中所吸收光子的能量必须等于始末能级的差值，即从n＝2跃迁到n＝3的能级时必须吸收λ＝656nm的光子，故D正确。答案：CD考点二核反应方程与核能一、必须理清的知识联系二、必须掌握的三个问题1．核衰变问题(1)核衰变规律：m＝12tm0，N＝12tN0。(2)半衰期是大量原子核衰变的统计规律。对少量原子核，此规律不适用。如诊断卷第5题第(1)问5.(1)关于近代物理学，下列说法正确的是________。D．10个放射性元素的原子核在经一个半衰期后，一定有5个原子核发生衰变10个原子核经过一个半衰期后，无法确定有多少个原子核发生了衰变。(3)α衰变和β衰变次数的确定方法：由于β衰变不改变质量数，故可以先由质量数改变确定α衰变的次数，再根据电荷数守恒确定β衰变的次数。如诊断卷第4题第(3)问，4.(3)1926年美国波士顿的内科医生卢姆加特等首次应用放射性氡研究人体动、静脉血管床之间的循环时间，被誉为“临床核医学之父”。氡的放射性同位素有27种，其中最常用的是22286Rn。22286Rn经过m次α衰变和n次β衰变后变成稳定的20682Pb。①求m、n的值；②一个静止的氡核(22286Rn)放出一个α粒子后变成钋核(21884Po)。已知钋核的速率v＝1×106m/s，求α粒子的速率。α衰变的次数m＝222－2064＝4，由86－2×4＋n＝82可得β衰变次数为n＝4。2．核反应方程的书写(1)必须遵循的两个规律：质量数守恒、电荷数守恒。(2)必须熟记基本粒子的符号：如质子(11H)、中子(10n)、α粒子(42He)、β粒子(0－1e)、正电子(01e)、氘核(21H)、氚核(31H)等。如诊断卷第2题第(1)问，146C―→147N＋0－1e，c项正确；2.(1)14C发生放射性衰变成为14N，半衰期约5700年。已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减小。现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是________。(双选，填正确答案标号)c．14C衰变为14N的过程中放出β射线同理可判断第6题第(1)问中B项正确。6.(1)已知氘核的比结合能是1.09MeV，氚核的比结合能是2.78MeV；氦核的比结合能是7.03MeV。在某次核反应中，1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核，则下列说法中正确的是________。(双选，填正确答案标号)B．核反应方程式为21H＋31H→42He＋10n3．核能的理解与计算(1)比结合能越大，原子核结合的越牢固。(2)到目前为止，核能发电还只停留在利用裂变核能发电。如诊断卷第6题第(1)问的D选项，目前核电站还不能利用聚变核能发电。6.(1)已知氘核的比结合能是1.09MeV，氚核的比结合能是2.78MeV；氦核的比结合能是7.03MeV。在某次核反应中，1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核，则下列说法中正确的是________。(双选，填正确答案标号)D．目前核电站都采用上述核反应发电(3)核能的计算方法：①根据爱因斯坦质能方程，用核反应的质量亏损的千克数乘以真空中光速c的平方，即ΔE＝Δmc2(J)。②根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘以931.5MeV，即ΔE＝Δm×931.5(MeV)。③如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能。而诊断卷第6题第(1)问中，已知的是氘核、氚核、氦核的比结合能，则核能的计算方法为：ΔE＝7.03MeV×4－1.09MeV×2－2.78MeV×3＝17.6MeV。6.(1)已知氘核的比结合能是1.09MeV，氚核的比结合能是2.78MeV；氦核的比结合能是7.03MeV。在某次核反应中，1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核，则下列说法中正确的是________。(双选，填正确答案标号)C．核反应过程中释放的核能是17.6MeV[增分强化练]1．(多选)(2015·河南二模)一个原子核23592U在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为23592U＋10n―→X＋9438Sr＋210n，则下列叙述正确的是()A．X原子核中含有140个核子B．X原子核中含有86个中子C．因为裂变时释放能量，所以裂变后粒子的总质量数增加D．因为裂变时释放能量，所以裂变后粒子的总质量数减少E．因为裂变时释放能量，所以裂变后粒子的总质量减少解析：由核反应方程的质量数守恒和电荷数守恒可知：X原子核中含有92－38＝54个质子，235＋1－94－2－54＝86个中子。86＋54＝140个核子；故A正确，B正确；据爱因斯坦的质能方程可知，质量亏损时释放能量不是质量变成了能量，而是亏损的质量以能量的形式释放，但质量数依然守恒，故C错误，D错误；据爱因斯坦的质能方程可知，质量亏损时释放能量，所以裂变后粒子的总质量减少，故E正确。答案：ABE2．(2015·无锡三校联考)一个静止的铀核23292U(原子质量为232.0372u)放出一个α粒子(原子质量为4.0026u)后衰变成钍核22890Th(原子质量为228.0287u)。(已知：原子质量单位1u＝1.67×10－27kg,1u相当于931MeV)(1)写出核衰变反应方程并算出该核衰变反应中释放出的核能。(2)假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和α粒子的动能，则钍核获得的动能有多大？解析：(1)23292U→22890Th＋42HeΔE＝Δm·931MeV＝(232.0372－228.0287－4.0026)×931MeV≈5.49MeV。(2)由动量守恒得mαvα＝mThvTh，核能全部转化为动能即ΔE＝12mαv2α＋12mThv2Th，解得EkTh≈0.09MeV。答案：(1)23292U―→22890Th＋42He5.49MeV(2)0.09MeV考点三碰撞与动量守恒一、必须理清的知识联系二、必须掌握的三个问题1．动量定理的应用(1)动量定理表达式FΔt＝mv′－mv中的F为物体在Δt时间内所受的合外力。(2)应用动量定理列方程时必须选取正方向。如诊断卷第5题第(2)问，5.(2)如图所示，质量为m＝245g的物块(可视为质点)放在质量为M＝0.5kg的木板左端，足够长的木板静止在光滑水平面上，物块与木板间的动摩擦因数为μ＝0.4。质量为m0＝5g的子弹以速度v0＝300m/s沿水平方向射入物块并留在其中(时间极短)，g取10m/s2。子弹射入后，求：(ⅰ)物块相对木板滑行的时间；(ⅱ)物块相对木板滑行的位移。对子弹和物块相对木板滑动过程中，取水平向右为正方向，应用动量定理可得：－μ(m0＋m)gt＝(m0＋m)v2－(m0＋m)v1。2．动量守恒定律的应用(1)根据题目条件和要求合理选取研究系统。(2)判断系统内物体相互作用过程中是否满足动量守恒。(3)列方程时一定要选取正方向。如诊断卷第2题第(2)问，2.(2)如图，三个质量相同的滑块A、B、C，间隔相等地静置于同一水平直轨道上。现给滑块A向右的初速度v0，一段时间后A与B发生碰撞，碰后A、B分别以18v0、34v0的速度向右运动，B再与C发生碰撞，碰后B、C粘在一起向右运动。滑块A、B与轨道间的动摩擦因数为同一恒定值。两次碰撞时间均极短。求B、C碰后瞬间共同速度的大小。A、B相撞瞬间，A、B组成的系统动量守恒，B、C相撞瞬间，B、C组成的系统动量守恒。但因地面摩擦力的存在，A、B、C组成的系统总动量不守恒，不可列出：mv0＝18mv0＋2mvBC，得出vBC＝716v0的错误结果。3．碰撞问题(1)碰撞时间极短，内力远大于外力，因此碰撞时系统动量近似守恒，碰撞瞬间物体速度发生突破，而位置不变。(2)若题中没有说明为弹性碰撞，则碰撞中动能一般都有损失。如诊断卷第1题第(2)问，A与B、B与C的碰撞均为弹性碰撞；1.(2)如图，在足够长的光滑水平面上，物体A、B、C位于同一直线上，A位于B、C之间。A的质量为m，B、C的质量都为M，三者均处于静止状态。现使A以某一速度向右运动，求m和M之间应满足什么条件，才能使A只与B、C各发生一次碰撞。设物体间的碰撞都是弹性的。如诊断卷第3题第(2)问，a、b两物体碰后粘在一起运动，为完全非弹性碰撞。3.(2)两滑块a、b沿水平面上同一条直线运动，并发生碰撞；碰撞后两者粘在一起运动；经过一段时间后，从光滑路段进入粗糙路段。两者的位置x随时间t变化的图像如图4所示。求：(ⅰ)滑块a、b的质量之比；(ⅱ)整个运动过程中，两滑块克服摩擦力做的功与因碰撞而损失的机械能之比。(3)物体碰撞后的运动，可借助于牛顿定律、运动学公式、动能定理、机械能守恒等力学规律进行分析。如诊断卷第6题第(2)问，6.(2)如图所示，AOB是光滑水平轨道，BC是半径为R的光滑的14固定圆弧轨道，两轨道恰好相切于B点。质量为M的小木块静止在O点，一