【师说】2016高考物理二轮复习 专题九 碰撞与动量守恒 近代物理初步课件

1知识梳理·感悟高考一、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)系统所受的外力之和虽不为零，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________动量守恒．不受外力外力之和内力不受外力矢量和内力该方向2．三种表达式(1)p＝________.(总体式)(2)m1v1＋m2v2＝________________.(双体式)(3)Δp1＝________.(双体变量式)p′m1v1′＋m2v2′－Δp23．动量守恒定律的四性：________性、相对性、同时性、普适性矢量性解题时要规定正方向相对性表达式中各物理量相对于同一参考系，一般以地面为参考系同时性定律中的初态动量是系统中各物体在相互作用前同一时刻的瞬时值，末态动量是相互作用后同一时刻的瞬时值普适性动量守恒定律不仅适用于宏观物体系统，也适用于微观粒子系统矢量4．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________守恒相等守恒损失守恒大二、能级跃迁1．氢原子的能级图(如图所示)(1)能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态________________．(2)横线左端的数字“1,2,3…”表示________，右端的数字“－13.6，－3.40…”表示氢原子的________．(3)相邻横线间的距离，表示相邻的________，量子数越大，相邻的能级差________．(4)带箭头的竖线表示原子由________能级向________能级跃迁．定态量子数能级能级差越小较高较低2．跃迁分析(1)自发跃迁：高能级→低能级．________能量，发出能量为________的光子，且hν＝________.(2)受激跃迁：低能级→高能级，________能量．①光照(吸收光子)：光子的能量等于能级差hν＝________.②碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可．E外≥________.③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n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数：N＝________.释放hνEm－En吸收ΔEΔE电离C2n三、原子核的衰变、核能1．原子核的衰变衰变类型α衰变β衰变衰变方程AZX―→A－4Z－2Y＋____AZX―→AZ＋1Y＋__________个质子和2个中子结合成一个整体射出1个中子转化为________和________衰变实质211H＋210n―→____10n―→11H＋____衰变规律________守恒、________守恒42He0－1e21个质子1个电子42He0－1e电荷数质量数2．核反应方程、核能(1)核反应方程遵循的规律：________守恒和________守恒．(2)质能方程：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①根据爱因斯坦的质能方程，用核反应方程中________Δm(kg)乘以真空中________c＝3×108m/s的平方，即ΔE＝________.②根据1原子质量单位(u)相当于931.5MeV能量，用核反应方程中________(Δm)的原子质量单位乘以931.5MeV，即ΔE＝Δm×________.质量数电荷数质量正比mc2质量亏损光速Δmc2质量亏损931.5MeV四、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，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10－9s.(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：hν＝________或Ek＝________.(2)物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这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最大初动能Ek＝________.Ek＋W0hν－W0逸出功W012mev21.2015·福建理综如图，两滑块A、B在光滑水平面上沿同一直线相向运动，滑块A的质量为m，速度大小为2v0，方向向右，滑块B的质量为2m，速度大小为v0，方向向左，两滑块发生弹性碰撞后的运动状态是()A．A和B都向左运动B．A和B都向右运动C．A静止，B向右运动D．A向左运动，B向右运动解析：弹性碰撞没有能量损失，取向向右为正方向，有2mv0－2mv0＝mv1＋2mv2，12m(2v0)2＋12·2mv20＝12mv21＋12·mv22.联立解得v1＝－2v0，v2＝v0，因此A向左运动，B向右运动，D正确．答案：D2.2015·广东理综如图所示，一条带有圆轨道的长轨道水平固定，圆轨道竖直，底端分别与两侧的直轨道相切，半径R＝0.5m．物块A以v0＝6m/s的速度滑入圆轨道，滑过最高点Q，再沿圆轨道滑出后，与直轨上P处静止的物块B碰撞，碰后粘在一起运动．P点左侧轨道光滑，右侧轨道呈粗糙段、光滑段交替排列，每段长度都为L＝0.1m．物块与各粗糙段间的动摩擦因数都为μ＝0.1，A、B的质量均为m＝1kg(重力加速度g取10m/s2；A、B视为质点，碰撞时间极短)．(1)求A滑过Q点时的速度大小v和受到的弹力大小F；(2)若碰后AB最终停止在第k个粗糙段上，求k的数值；(3)求碰后AB滑至第n个(nk)光滑段上的速度vn与n的关系式．解析：(1)物块A由初始位置到Q的过程，由动能定理得：－mg×2R＝12mv2－12mv20解得：v＝4m/s设在Q点物块A受到轨道的弹力为F，受力分析如图所示由牛顿第二定律得：mg＋F＝mv2R解得：F＝mv2R－mg＝22N方向竖直向下．(2)由机械能守恒定律知：物块A与B碰前的速度仍为v0＝6m/sA与B碰撞过程动量守恒，设碰后A、B的速度为v共mv0＝2mv共解得v共＝12v0＝3m/s设A与B碰后一起运动到停止，在粗糙段运动的路程为s，由动能定理得－μ×2mgs＝0－12×2mv2共解得：s＝v2共2gμ＝4.5m故k＝sL＝4.50.1＝45.(3)碰后AB滑至第n个(nk)光滑段上的速度等于滑离第n个(nk)粗糙段的速度由动能定理得：－μ×2mgnL＝12×2mv2n－12×2mv2共解得：vn＝v2共－2μgnL＝9－0.2n(n45)答案：(1)4m/s22N(2)45(3)vn＝9－0.2n(n45)3.2015·山东理综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．解析：设滑块质量为m，A与B碰撞前A的速度为vA，由题意知，碰后A的速度vA′＝18v0，B的速度vB＝34v0，由动量守恒定律得mvA＝mvA′＋mvB设碰撞前A克服轨道阻力所做的功为WA，由功能关系得WA＝12mv20－12mv2A设B与C碰撞前B的速度为vB′，B克服轨道阻力所做的功为WB，由功能关系得WB＝12mv2B－12mvB′2据题意可知WA＝WB设B、C碰撞瞬间共同速度的大小为v，由动量守恒定律得mvB′＝2mv联立①②③④⑤，代入数据得v＝2116v0答案：2116v04.2015·天津理综中国古人对许多自然现象有深刻认识，唐人张志和在《玄真子·涛之灵》中写道：“雨色映日而为虹”．从物理学角度看，虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的．如图是彩虹成因的简化示意图，其中a、b是两种不同频率的单色光，则两光()A．在同种玻璃中传播，a光的传播速度一定大于b光B．以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光侧移量大C．分别照射同一光电管，若b光能引起光电效应，a光也一定能D．以相同的入射角从中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是a光解析：根据光路图可和，a光的折射率大于b光的折射率．由n＝cv可知，在同种玻璃中，a光的传播速度应小于b光，A项错误；以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，由于a光的折射率大，偏折程度大，a光偏移量大，B项错误；折射率大的a光频率也高，所以分别照射同一光电管，若b光能引起光电效应，a光也一定能，C项正确；由于b光的折射率小，b光从光密介质射向光疏介质发生全反射的临界角大，当a、b光以相同的入射角从水中射入空气时，若在空气中只能看到一种光，说明该光未发生全反射，所以一定是b光，D项错误．答案：C5.2015·江苏单科(多选)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的是()A．光电效应现象揭示了光的粒子性B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等解析：光电效应说明光具有粒子性，A正确．衍射是波的特点，说明中子具有波动性，B正确．黑体辐射的实验规律说明光具有粒子性，C错误．动能相等的质子和电子，二者质量不同，德布罗意波长不相等，D错误．答案：AB6.2015·北京理综下列核反应方程中，属于α衰变的是()A.147N＋42He→178O＋11HB.23892U→23490Th＋24HeC.21H＋31H→42He＋10nD.23490Th→23491Pa＋0－1e解析：A项属于原子核的人工转变，B项属于α衰变，C项属于聚变反应，D项属于β衰变．答案：B1．(多选)将一长木板C放在光滑的水平面上，其上表面粗糙，在C的上表面放两个滑块A、B，其A、B间有一被压缩的弹簧．已知A、B的质量分别为mA、mB，A、B与C间的动摩擦因数分别为μA、μB，重力加速度为g.若烧断细线，则弹簧恢复到原长以前的过程中，下列分析正确的是()A．如果μAmAg＝μBmBg，则C处于静止状态，且A、B系统的动量守恒B．如果μAmAg＝μBmBg，则C处于静止状态，且A、B、C系统的动量守恒C．如果μAmAgμBmBg，则C向左运动，且A、B系统的动量守恒D．如果μAmAgμBmBg，则C向左运动，且A、B、C系统的动量守恒E．如果C向右运动，说明B获得的动量大解析：如果μAmAg＝μBmBg，C所受的合力为零，处于静止状态，又A、B组成的系统外力之和为零，A、B系统的动量守恒，A、B、C组成的系统的外力之和为零，因此A、B、C系统的动量也守恒，A、B正确；如果μAmAgμBmBg，则C所受的合力向左，因此C向左运动，A、B组成的系统外力之和不为零，A、B系统的动量不守恒，A、B、C组成的系统的外力之和为零，因此A、B、C系统的动量守恒，C错误，D正确；因为A、B、C组成的系统的外力之和始终为零，所以三者组成的系统的动量始终守恒，弹簧恢复到原长的过程中，A向左运动，B向右运动，当C向右运动时，说明A获得的动量较大，E错误．答案：ABD2．(多选)如图甲所示为实验小组利用100多个电子通过双缝后的干涉图样，可以看出每一个电子都是一个点；如图乙所示为该小组利用70000多个电子通过双缝后的干涉图样，为明暗相间的条纹．则对本实验的理解正确的是()甲乙A．图甲体现了电子的粒子性B．图乙体现了电子的粒子性C．单个电子运动轨道是确定的D．图乙中明条纹是电子到达概率大的地方E．图乙中暗条