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1、碰撞与动量守恒 近代物理初步 2015高考导航 热点视角 备考对策 本讲考查的重点和热点： 动量守恒定律及其应用； 原子的能级跃迁； 原子核的衰变规律； 核反应方程的书写； 质量亏损和核能的计算； 三种射线的特点及应用； 光电效应问题的规律及应用等 . 由于本讲涉及的知识点多，且与科技相关，题目新颖，但难度不大，因此，备考中应加强对基本概念和规律的理解，抓住动量守恒定律和原子核反应两条主线，注意综合题目的分析思路、强化典题的训练 . 一、动量守恒定律 1动量守恒的条件 (1)系统 _或系统所受 _为零 (2)系统所受的合外力虽不为零，但比系统 _小得多，可以忽略不计，如碰撞问题中的摩擦力，爆炸
2、过程中的重力等 (3)系统某一方向 _或所受外力的 _为零，或外力远小于 _，则系统在该方向动量守恒 不受外力 合外力 内力 不受外力 矢量和 内力 2 三种表达式 (1)p _ (2)_ (3)_ p 碰撞的种类及特点 种类 特点 弹性碰撞 (1)动量 _ (2)碰撞前后总动能 _ 非弹性碰撞 (1)动量 _ (2)动能有_ 完全非弹性碰撞 (1)碰后两物体合为一体 (2)动量 _ (3)动能损失最_ 守恒 相等 守恒 损失 大 守恒 二、光电效应及其方程 1光电效应的规律 (1)任何一种金属都有一个 _，入射光的频率必须_此频率，才能产生光电效应 (2)光电子的最大初动能与入射光的 _无关
3、，只随入射光的频率增大而 _ (3)入射光照射到金属板上时 ,光电子的发射几乎是 _的，一般不大于 10 9 s. (4)当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的 _成正比 极限频率 大于 强度 增大 瞬时 强度 2光电效应方程 (1)表达式： _或 _ (2)物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是 些能量的一部分用来克服金属的 _，剩下的表现为逸出后电子的 _ W0 出功 最大初动能 三、能级跃迁 1 玻尔理论 ( 1) _ _ _ 量子化：核外电子只能在一些分立 的轨道上运动 n 1, 2,3 ) ( 2) _ _ _ 量子化：原子只能处于一系列不连续的能量状态 1 n
4、 1,2, 3 ) ( 3) 吸收或辐射能量量子化 原子在两个能级之间跃迁时只能吸收或发射 _ _ _ _ 的光子，该光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即 轨道 能量 一定频率 2 氢原 子能级 能级图如图所示 3跃迁分析 (1)自发跃迁：高能级 低能级， _能量 (2)受激跃迁：低能级 高能级， _能量 光照 (吸收光子 )：光子的能量等于能级差 _ 碰撞 要入射粒子能量大于或等于能级差即可 _ 大于电离能的光子可被吸收将原子 _ (3)一群氢原子处于量子数为 能辐射出光谱线条数： N _ E 释放 吸收 E 电离 、 原子核的衰变 、 核能 1 原子核的衰变 衰变类型 衰变 衰变 衰变
5、方程 A 4Z 2Y _ _ _ 1Y _ _ 衰变实质 _ _ 个质子和_ _ 个中子结合成一个整体射出 1 个中子转化为_ _ _ _ 和 _ _ _ 211H 210n _ 10n 11H _ _ 衰变规律 _ _ _ 守恒、 _ _ _ _ 守恒 42 1e 2 2 1个 质子 1个电子 电荷数 质量数 42 1e 2 射线、 射线、 射线之间的区别 约为光速的 110 名称 射线 射线 射线 实质 速度 电离作用 贯穿能力 高速氦核流 电子流 高频光子 约为光 速的 99% 光速 很强 较弱 很弱 很弱 较强 最强 能 (1)核反应方程遵循的规律： _守恒和 _守恒 (2)质能方程：
6、一定的能量和一定的 _相联系，物体的总能量和它的质量成 _，即 E _ (3)核能的计算 根据爱因斯坦的质能方程，释放的核能 E _ 根据 1原子质量单位 (u)相当于 放的核能E m 电荷数 质量数 质量 正比 点一 动量守恒定律的应用 命题规律： 动量守恒定律是近几年高考中的必考知识点 ，高考对此知识点的考查主要以计算题的形式出现 ， 题目难度中等 ， 考查的题目有以下几种情况： (1)考查两个物体相互作用或碰撞的动量守恒问题 (2)考查三个物体相互作用的动量守恒问题 (3)考查碰撞过程的动量守恒与机械能问题 1. 如图所示，光滑水平面上滑块 A 、 C 质量均为 m 1 k g ， 3
7、k g. 开始时 A 、 B 静止，现将 C 以初速度 2 m / ，与 A 碰后粘在一起向右运动与 B 发生碰撞，碰后 B 的速度 m / s ， B 与墙发生碰撞后以原速率弹回 ( 水平面足够长 ) ( 1) 求 A 与 C 碰撞后的共同速度大小； ( 2) 分析判断 B 反弹后能否与 次碰撞？ 解析 ( 1) 设 B 碰前的速度为 B 碰后的速度为A 、 C 碰撞过程中动量守恒 有 m 2 m 1 m / s. ( 2) B 碰撞过程动量守恒，有 2 m 2 m M 0.2 m / s 能发生第二次碰撞 答案 ( 1) 1 m / s ( 2) 能 2. ( 2014 贵阳一模 ) 如图
8、所示，用不可伸长的轻质细线将 A 、 B 两木球 ( 可视为质点 ) 悬挂起来， A 、 B 之间的距离 l 3 .2 m ，其中木球 A 的质量 90 g ，木球 100 g 现用打钉枪将一颗质量 为 10 g 的钉子以竖直向上的初速度 100 m / s 打入并且停留在木球 A 中，木球 A 沿细线向 上与木球 B 正碰后粘在一起竖直向上运动，恰好能够达到悬点 O 处若钉子打入木球和 A 、 B 两球碰撞的时间都极短，不计空气阻力， g 取 10 m / ： ( 1) 钉子打入木球 A 的过程中系统损失的机械能； ( 2) 木球 B 到悬点 O 的距离 解析 ( 1) 规定向上为正方向，设
9、钉子打入木球后的瞬间木球 A 的速度为 v ，由动量守恒定律得： ( v 根据能量守恒定律可知，钉子打入木球的过程中系统损失的机械能 E 122( E 45 J. ( 2) 设木球 A 与木球 B 碰撞前瞬间速度大小为 运动学知识得： 2 解得： 6 m / s 设木球 A 与木球 B 碰撞后的速度大小为 据动量守恒定律有： ( ( 到悬点 O 的距离为 h ，由运动学知识得： 2 代入数据联立解得： h 0. 45 m . 答案 ( 1 ) 4 5 J ( 2 ) 0 . 4 5 m 3. ( 2014 高考天津卷 ) 如图所示，水平地面上静止 放置一辆小车 A ，质量 4 k g ，上表面
10、光滑，小车与地面间的摩擦力极小，可以忽略不计 可视为质点的物块 B 置于 A 的最右端，B 的质量 2 k g. 现对 A 施加一个水平向右的恒力 F 10 N ， A 运动一段时间后，小车左端固定的挡板与 B 发生碰撞，碰撞时间极短，碰后 A 、 B 粘合在一起，共同在 F 的作用下继续运动，碰撞后经时间 t 0 .6 s ，二者的速度达到 2 m / ( 1) A 开始运动时加速度 a 的大小； ( 2) A 、 B 碰撞后瞬间的共同速度 v 的大小； ( 3) A 的上表面长度 l . 解析 ( 1) 以 A 为研究对象，由牛顿第二定律有 F 代入数据解得 a 2.5 m / ( 2)
11、对 A 、 B 碰撞后共同运动 t 0.6 s 的过程，由动量定理得 ( ( v 代入数据解得 v 1 m / s. ( 3) 设 A 、 B 发生碰撞前， A 的速度为 A 、 B 发生碰撞的过程，由动量守恒定律有 ( v A 从开始运动到与 B 发生碰撞前，由动能定理有 12 由 式，代入数 据解得 l 0. 45 m . 答案 ( 1 ) 2 m / s 2 ( 2 ) 1 m / s ( 3 ) 0 m 方法技巧 应用动量守恒定律解题的步骤 1 选取研 究系统和研究过程 . 2 分析系统的受力情况，判断系统动量是否守恒 . 3 规定正方向，确定系统的初、末状态的动量的大小和方向 . 4 根据动量守恒定律列方程求解 . 5 对求解的结果加以分析、验证和说明 能级跃迁与光电效应 命题规律： 该知识点在近几年高考中频繁出现 ， 题型为选择题或填空题 分析近几年的高考试题 ， 涉及该知识点的命题有以下特点： (1)考查氢原子结构和能级公式 (2)考查光电效应 、 极限频率等概念 1. ( 2014
