专题9碰撞与动量守恒 近代物理初步
专题九 碰撞与动量守恒 近代物理初步
1.动量守恒定律：
(1)动量守恒的条件。
之和为零 。 ①系统不受外力或系统所受外力_________ 系统所受的外力之和 远远小于_____ 内力 。 ②___________________
不受外力或所受外力的矢量和为零 ，或外力 ③系统某一方向_______________________________ 内力 ，则系统在_______ 该方向 动量守恒。 远小于_____
(2)光电效应方程。 Ek+W0 或E =______ hν -W0。 ①表达式:hν =_____ k 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 逸出功W0 剩下的表现为逸出 些能量的一部分用来克服金属的________,
后电子的 最大初动能 E k 1 m e v 2 。
2
1.(2013·新课标全国卷Ⅱ)关于原子核的结合能，下列说法正 确的是( )
A.原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能 量
B.一重原子核衰变成α 粒子和另一原子核，衰变产物的结合能
之和一定大于原来重核的结合能
208 C.铯原子核( 133 ) 的结合能小于铅原子核 ( )的结合能 Cs 55 82 Pb
【解析】根据质量数和电荷数守恒可得x是 1 0 n(中子)。核反 应中的质量亏损为 Δm=2.014 1 u+3.016 1 u -4.002 6 u-1.008 7 u=0.018 9 u 所以该反应释放出的能量为
ΔE=Δm·c2=17.6 MeV
答案： 1 (或中子) 0n 17.6
5.(2013·海南高考)如图，光滑水平地面上有三个物块A、 B
撞后的瞬间，A和B的速度分别为v1和v2。在碰撞过程中，由能 量和动量守恒定律，得
1 1 1 2 2 mv mv1 2m v 2 2 2 2 2
① ②
mv=mv1+(2m)v2 式中，以碰撞前木块A的速度方向为正方向。
由①②式得 v1 v 2
2
③
设碰撞后A和B运动的距离分别为d1和d2,由动能定理得
提示：两球在碰撞过程中机械能不守恒，损失的机械能转化为
内能。
【解析】(1)设小球a、b质量分别为m1、m2，细线长为L，b球
摆至最低点与a球碰撞前的速度为v0，碰撞后的速度为v，则对 b球摆至最低点,由机械能守恒定律得
1 m 2 gL m 2 v0 2 2
①
最低点小球a、b碰撞，由动量守恒定律得 m2v0=(m1+m2)v ②
小球a、b一起摆至最高点，由机械能守恒定律得
1 m1 m2 v2 m1 m2 gL 1 cos 2
③
联立①②③式得
m1 1 1 m2 1 cos
④ ⑤
并代入题给数据得 m1 2 1
m2
(2)两球在碰撞过程中损失的机械能是 Q=m2gL-(m1+m2)gL(1-cosθ) 联立①⑥式，Q与碰前球b的最大动能Ek=m2gL之比为
能，选项E错误。
27 2.(2013·新课标全国卷Ⅰ)一质子束入射到静止靶核 13 Al 上， 27 产生如下核反应： p 13 Al X n
式中p代表质子，n代表中子，X代表核反应产生的新核。由反 应式可知，新核X的质子数为_____，中子数为______。 【解析】根据核反应前、后电荷数守恒确定新核X的质子数为 14，质量数为27。再根据“质量数=质子数+中子数”，由新 核X的质量数和质子数即可得：中子数=27-14=13，故新核X的
m m2 Q 1 1 (1 cos) Ek m2
⑥
⑦
联立⑤⑦式，并代入数据得
Q 2 1 Ek 2
答案：(1) 2 1
(2)1 2
2
【总结提升】
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。
D.比结合能越大，原子核越不稳定 Ｅ.自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该 原子核的结合能
【解析】选A、B、C。结合能是把核子分开所需的最小能量，
选项A正确；一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，存在质 量亏损，核子比结合能增大，衰变产物的结合能之和一定大于 原来重核的结合能，选项B正确；核子数越多，结合能越大， 选项C正确；比结合能也叫平均结合能，比结合能越大，分开 核子所需的能量越大，原子核越稳定，选项D错误；自由核子 组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合
ΔE。 a.光照(吸收光子)：光子的能量等于能级差hν =____
b.碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可。 ΔE。 E外≥____ 电离 。 c.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= C 2 。 n
3.原子核的衰变： 衰变类型 衰变方程
2 3 4 粒子。已知: 1 和粒子x的质量分别为 2.014 1 u、 H、 H 、 1 2 He
3.016 1 u、4.002 6 u和1.008 7 u;1 u= 931.5 2MeV ，c 是真空
c
中的光速。由上述反应方程和数据可知,粒子x是______,该反 应释放出的能量为_____MeV(结果保留3位有效数字)。
长木板A与滑块C组成的系统，在碰撞过程中动量守恒，则
mAv0=mAvA+mCvC
两者碰撞后，长木板A与滑块B组成的系统，在两者达到同速之
前系统所受合外力为零，系统动量守恒， mAvA+mBv0=(mA+mB)v 长木板A和滑块B达到共同速度后，恰好不再与滑块C碰撞，则 最后三者速度相等，vC=v 联立以上各式，代入数值解得：vA=2 m/s 答案：2 m/s
是经过3个半衰期后剩余的质量为 m ( 1 ) n m ( 1 )3 m， 所剩 8 4 Be
2 2
占开始时的 1 。
8 1 或12.5％ 答案：(1) 4 (2) He 2 8
4.(2012·新课标全国卷)氘核和氚核可发生热核聚变而释放出
4 2 3 巨大的能量，该反应方程为 1 H 1 H He x， 式中x是某种 2
-16s后所剩 8 质量的 8 经 7.8 × 10 占开始时的________。 Be ， 4 4 Be
【解析】(1)根据核反应方程和电荷守恒定律可知，
4 2 8 He 4 He 2 4 Be 。
－16s，经过7.8×10－16s后，也就 (2) 8 的半衰期为 2.6 × 10 Be 4
7.(2013·新课标全国卷Ⅰ)在粗糙的水平桌面上有两个静止的 木块A和B，两者相距为d。现给A一初速度，使A与B发生弹性正 碰，碰撞时间极短。当两木块都停止运动后，相距仍然为d。 已知两木块与桌面之间的动摩擦因数均为μ ，B的质量为A的2 倍，重力加速度大小为g。求A的初速度的大小。
【解析】设在发生碰撞前的瞬间，木块A的速度大小为v；在碰
μmgd1= mv12
μ(2m)gd2= 1 2m v 2 2
2
1 2
④
⑤ ⑥
按题意有d=d1+d2 设A的初速度大小为v0，由动能定理得1 1 Leabharlann gd mv0 2－ mv 2 2 2
⑦
28 gd 5
联立②至⑦式，得 v 0 答案： 28 gd
5
热点考向1
动量守恒定律的应用
【典例1】(2012·新课标全国卷)如图,小球a、b用等长细线悬 挂于同一固定点O,让球a静止下垂,将球b向右拉起,使细线水平。 从静止释放球b,两球碰后粘在一起向左摆动,此后细线与竖直 方向之间的最大偏角为60°。忽略空气阻力,求:
【解析】(1)设木块相对小车静止时小车的速度为v′ 根据动量守恒定律有：mv=(m+M)v′
解得v′=4 m/s
(2)对小车，根据动能定理有：μmg·s= 1 Mv2－0
A Z
α 衰变
X Z2 Y＋ He
4 2 _______
A4
β 衰变
A Z
0 A X Z＋ Y ＋ 1 e 1 _________
2 个质子和__ 2 个中子 __ 衰变实质 结合成一个整体射出
1 21 H 2 He 1 0 n __________ 2
1个质 1个中子转化为______ 子 和________ 1个电子 ___
1 0
4
0 n 1 H ________ 1 e
1
衰变规律
电荷数 守恒、_______ 质量数 守恒 _______
4.光电效应及其方程： (1)光电效应的规律。 大于或等于金属的极限频率 。 ①入射光的频率必须_________________________ 入射光的强度 无关，只随_________ 入射光的 ②光电子的最大初动能与_____________ 频率增大 而增大。 _________ 瞬时 的， ③入射光照射到金属板上时，光电子的发射几乎是_____ 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 强度 成正比。 _____
v0=5 m/s的速度匀速向右运动，A与C发生碰撞(时间极短)后
C向右运动，经过一段时间，A、B再次达到共同速度一起向右 运动，且恰好不再与C碰撞。求A与C发生碰撞后瞬间A的速度 大小。
【解析】长木板A与滑块C处于光滑水平轨道上，两者碰撞时间 极短，碰撞过程中滑块B与长木板A间的摩擦力可以忽略不计，
(2)三种表达形式。 p′ 。 ①p＝____
1.动量守恒定律：
(1)动量守恒的条件。
之和为零 。 ①系统不受外力或系统所受外力_________ 系统所受的外力之和 远远小于_____ 内力 。 ②___________________
不受外力或所受外力的矢量和为零 ，或外力 ③系统某一方向_______________________________ 内力 ，则系统在_______ 该方向 动量守恒。 远小于_____
(2)光电效应方程。 Ek+W0 或E =______ hν -W0。 ①表达式:hν =_____ k 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 逸出功W0 剩下的表现为逸出 些能量的一部分用来克服金属的________,
后电子的 最大初动能 E k 1 m e v 2 。
2
1.(2013·新课标全国卷Ⅱ)关于原子核的结合能，下列说法正 确的是( )
A.原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能 量
B.一重原子核衰变成α 粒子和另一原子核，衰变产物的结合能
之和一定大于原来重核的结合能
208 C.铯原子核( 133 ) 的结合能小于铅原子核 ( )的结合能 Cs 55 82 Pb
【解析】根据质量数和电荷数守恒可得x是 1 0 n(中子)。核反 应中的质量亏损为 Δm=2.014 1 u+3.016 1 u -4.002 6 u-1.008 7 u=0.018 9 u 所以该反应释放出的能量为
ΔE=Δm·c2=17.6 MeV
答案： 1 (或中子) 0n 17.6
5.(2013·海南高考)如图，光滑水平地面上有三个物块A、 B
撞后的瞬间，A和B的速度分别为v1和v2。在碰撞过程中，由能 量和动量守恒定律，得
1 1 1 2 2 mv mv1 2m v 2 2 2 2 2
① ②
mv=mv1+(2m)v2 式中，以碰撞前木块A的速度方向为正方向。
由①②式得 v1 v 2
2
③
设碰撞后A和B运动的距离分别为d1和d2,由动能定理得
提示：两球在碰撞过程中机械能不守恒，损失的机械能转化为
内能。
【解析】(1)设小球a、b质量分别为m1、m2，细线长为L，b球
摆至最低点与a球碰撞前的速度为v0，碰撞后的速度为v，则对 b球摆至最低点,由机械能守恒定律得
1 m 2 gL m 2 v0 2 2
①
最低点小球a、b碰撞，由动量守恒定律得 m2v0=(m1+m2)v ②
小球a、b一起摆至最高点，由机械能守恒定律得
1 m1 m2 v2 m1 m2 gL 1 cos 2
③
联立①②③式得
m1 1 1 m2 1 cos
④ ⑤
并代入题给数据得 m1 2 1
m2
(2)两球在碰撞过程中损失的机械能是 Q=m2gL-(m1+m2)gL(1-cosθ) 联立①⑥式，Q与碰前球b的最大动能Ek=m2gL之比为
能，选项E错误。
27 2.(2013·新课标全国卷Ⅰ)一质子束入射到静止靶核 13 Al 上， 27 产生如下核反应： p 13 Al X n
式中p代表质子，n代表中子，X代表核反应产生的新核。由反 应式可知，新核X的质子数为_____，中子数为______。 【解析】根据核反应前、后电荷数守恒确定新核X的质子数为 14，质量数为27。再根据“质量数=质子数+中子数”，由新 核X的质量数和质子数即可得：中子数=27-14=13，故新核X的
m m2 Q 1 1 (1 cos) Ek m2
⑥
⑦
联立⑤⑦式，并代入数据得
Q 2 1 Ek 2
答案：(1) 2 1
(2)1 2
2
【总结提升】
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。
D.比结合能越大，原子核越不稳定 Ｅ.自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该 原子核的结合能
【解析】选A、B、C。结合能是把核子分开所需的最小能量，
选项A正确；一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，存在质 量亏损，核子比结合能增大，衰变产物的结合能之和一定大于 原来重核的结合能，选项B正确；核子数越多，结合能越大， 选项C正确；比结合能也叫平均结合能，比结合能越大，分开 核子所需的能量越大，原子核越稳定，选项D错误；自由核子 组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合
ΔE。 a.光照(吸收光子)：光子的能量等于能级差hν =____
b.碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可。 ΔE。 E外≥____ 电离 。 c.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= C 2 。 n
3.原子核的衰变： 衰变类型 衰变方程
2 3 4 粒子。已知: 1 和粒子x的质量分别为 2.014 1 u、 H、 H 、 1 2 He
3.016 1 u、4.002 6 u和1.008 7 u;1 u= 931.5 2MeV ，c 是真空
c
中的光速。由上述反应方程和数据可知,粒子x是______,该反 应释放出的能量为_____MeV(结果保留3位有效数字)。
长木板A与滑块C组成的系统，在碰撞过程中动量守恒，则
mAv0=mAvA+mCvC
两者碰撞后，长木板A与滑块B组成的系统，在两者达到同速之
前系统所受合外力为零，系统动量守恒， mAvA+mBv0=(mA+mB)v 长木板A和滑块B达到共同速度后，恰好不再与滑块C碰撞，则 最后三者速度相等，vC=v 联立以上各式，代入数值解得：vA=2 m/s 答案：2 m/s
是经过3个半衰期后剩余的质量为 m ( 1 ) n m ( 1 )3 m， 所剩 8 4 Be
2 2
占开始时的 1 。
8 1 或12.5％ 答案：(1) 4 (2) He 2 8
4.(2012·新课标全国卷)氘核和氚核可发生热核聚变而释放出
4 2 3 巨大的能量，该反应方程为 1 H 1 H He x， 式中x是某种 2
-16s后所剩 8 质量的 8 经 7.8 × 10 占开始时的________。 Be ， 4 4 Be
【解析】(1)根据核反应方程和电荷守恒定律可知，
4 2 8 He 4 He 2 4 Be 。
－16s，经过7.8×10－16s后，也就 (2) 8 的半衰期为 2.6 × 10 Be 4
7.(2013·新课标全国卷Ⅰ)在粗糙的水平桌面上有两个静止的 木块A和B，两者相距为d。现给A一初速度，使A与B发生弹性正 碰，碰撞时间极短。当两木块都停止运动后，相距仍然为d。 已知两木块与桌面之间的动摩擦因数均为μ ，B的质量为A的2 倍，重力加速度大小为g。求A的初速度的大小。
【解析】设在发生碰撞前的瞬间，木块A的速度大小为v；在碰
μmgd1= mv12
μ(2m)gd2= 1 2m v 2 2
2
1 2
④
⑤ ⑥
按题意有d=d1+d2 设A的初速度大小为v0，由动能定理得1 1 Leabharlann gd mv0 2－ mv 2 2 2
⑦
28 gd 5
联立②至⑦式，得 v 0 答案： 28 gd
5
热点考向1
动量守恒定律的应用
【典例1】(2012·新课标全国卷)如图,小球a、b用等长细线悬 挂于同一固定点O,让球a静止下垂,将球b向右拉起,使细线水平。 从静止释放球b,两球碰后粘在一起向左摆动,此后细线与竖直 方向之间的最大偏角为60°。忽略空气阻力,求:
【解析】(1)设木块相对小车静止时小车的速度为v′ 根据动量守恒定律有：mv=(m+M)v′
解得v′=4 m/s
(2)对小车，根据动能定理有：μmg·s= 1 Mv2－0
A Z
α 衰变
X Z2 Y＋ He
4 2 _______
A4
β 衰变
A Z
0 A X Z＋ Y ＋ 1 e 1 _________
2 个质子和__ 2 个中子 __ 衰变实质 结合成一个整体射出
1 21 H 2 He 1 0 n __________ 2
1个质 1个中子转化为______ 子 和________ 1个电子 ___
1 0
4
0 n 1 H ________ 1 e
1
衰变规律
电荷数 守恒、_______ 质量数 守恒 _______
4.光电效应及其方程： (1)光电效应的规律。 大于或等于金属的极限频率 。 ①入射光的频率必须_________________________ 入射光的强度 无关，只随_________ 入射光的 ②光电子的最大初动能与_____________ 频率增大 而增大。 _________ 瞬时 的， ③入射光照射到金属板上时，光电子的发射几乎是_____ 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 强度 成正比。 _____
v0=5 m/s的速度匀速向右运动，A与C发生碰撞(时间极短)后
C向右运动，经过一段时间，A、B再次达到共同速度一起向右 运动，且恰好不再与C碰撞。求A与C发生碰撞后瞬间A的速度 大小。
【解析】长木板A与滑块C处于光滑水平轨道上，两者碰撞时间 极短，碰撞过程中滑块B与长木板A间的摩擦力可以忽略不计，
(2)三种表达形式。 p′ 。 ①p＝____
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高考物理复习碰撞与动量守恒近代物理初步碰撞与动量守恒近代物理初步课件
(1)滑块 a、b 的质量之比； (2)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．
解析：(1)设 a、b 质量分别为 m1、m2，a、b 碰撞前 的速度为 v1、v2.由题给图象得
v1＝－2 m/s v2＝1 m/s
a、b 发生完全非弹性碰撞，碰撞后两滑块的共同速 度为 v，由题给图象可得
解析：A 向右运动与 C 发生第一次碰撞，碰撞过程 中，系统的动量守恒、机械能守恒，设速度方向向右为正， 开始时 A 的速度为 v0 ，第一次碰撞后 C 的速度为 vC ， A 的速度为 vA1 ，由动量守恒定律和机械能守恒得
mv0＝mvA1＋MvC1，① 12mv20＝12mv2A1＋12Mv2C1.②
m－M 联立①②式得 vA1＝m＋Mv0，③ vC1 ＝m2＋mMv0.④ 如果 m>M ，第一次碰撞后，A 与 C 速度同向，且 A 的速度小于 C 的速度，不可能与 B 发生碰撞；如果 m＝ M，第一次碰撞后，A 停止，C 以 A 碰前的速度向右运动， A 不可能与 B 发生碰撞，所以只需要考虑 m < M 的情况．
解得ΔWE＝12. 答案：(1)18 (2)12
4．(2015·全国新课标Ⅰ卷)如图所示，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，三者都处 于静止状态，现使 A 以某一速度向右运动，求 m 和 M 之 间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．
解析：根据动能定理得12mev2e＝eUc 和爱因斯坦光电效 应方程12mev2e＝hν－W0 解得：遏止电压 Uc＝heν－We0，
结合 Uc－ν 图，斜率为 k＝he，截距为 b＝We0，可得 普朗克常量 h＝ek ，所用材料的逸出功 W0＝－eb.
物理高考热点预测复习课件9碰撞与动量守恒近代物理初步78页PPT
4.碰撞的种类及特点 种类
特点
弹性碰撞 (1)动量_守__恒__;(2)碰撞前后总动能_相__等__
非弹性碰撞 (1)动量_守__恒__;(2)动能有_损__失__
完全非 (1)碰后两物体合为一体;(2)动量_守__恒__; 弹性碰撞 (3)动能损失最_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——_定__态__。 (2)横线左端的数字“1,2,3…”表示 _量__子__数__，右端的数字“-13.6，-3.40…”表示氢原子的 _能__级__。 (3)相邻横线间的距离，表示相邻的_能__级__差__，量子数越大，相 邻的能级差_越__小__。 (4)带箭头的竖线表示原子由_较__高__能级向_较__低__能级跃迁。
Ⅰ
重核裂变 核聚变
Ⅰ
【考情快报】 1.考查原子的核式结构、玻尔理论、原子核的衰变、质能方程、 核反应方程、动量、动量守恒定律等知识点。 2.预计2013年高考对该讲的考查主要是： (1)考查动量守恒问题； (2)考查原子核及核反应方程、玻尔理论； (3)考查光电效应、爱因斯坦光电效应方程。
【体系构建】
(3)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，末态动量是系统中各物体在相互作用后 _同__一__时__刻__的瞬时值。 (4)普适性：动量守恒定律不仅适用于两个物体组成的系统， 也适用于_多__个__物__体__组成的系统；不仅适用于宏观物体组成的 系统，也适用于_微__观__粒__子__组成的系统。
【备考策略】 根据近三年高考命题特点和规律，可以预测2013年的高考
考查重点如下： (1)考查原子核、光电效应； (2)考查氢原子的能级结构、能级公式； (3)考查碰撞中的动量守恒。
【全程复习方略】(福建专用)2014年高考物理大一轮复习 专题九 碰撞与动量守恒 近代物理初步课件
【解题指导】解答本题应明确以下两个方面： (1)光子的能量与频率、波长的关系式； (2)理解爱因斯坦的光电是入射光光子能量应大于
金属表面的逸出功，则入射光频率大于极限频率，波长小于极 1 限波长，A错B对；由爱因斯坦光电效应方程 mvm2=hν-W0可 2 知光电子的最大初动能与入射光的强度无关，随入射光频率的
【解析】选D。由于盒子内表面不光滑，在多次碰撞后物体与盒 子相对静止，B项错误；由动量守恒得：mv0＝(M＋m)v′解得： v′＝ mv0 ，故D项正确，A、C项错误。 Mm
【热点考向2】氢原子能级跃迁、光电效应
【典题训练3】关于光电效应，下列说法正确的是(
)
A.当入射光的频率高于极限频率时，不能发生光电效应 B.当入射光的波长小于极限波长时，能发生光电效应 C.光电子的最大初动能与入射光的强度成正比 D.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
(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。
【通关题组】 1.一颗子弹水平射入置于光滑水 平面上的木块A并留在其中，A、 B用一根弹性良好的轻质弹簧连 在一起，如图所示。则在子弹打击木块A及弹簧被压缩的过程 中，对子弹、两木块和弹簧组成的系统( )
四、光电效应及其方程
1.光电效应的规律
极限频率 ，入射光的频率必须 (1)任何一种金属都有一个__________
大于 此频率，才能产生光电效应。 ______
强度 无关，只随入射光 (2)光电子的最大初动能与入射光的______ 增大 。 的频率增大而______ 瞬时 (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 强度 成正比。 的______
高考物理热点预测9碰撞与动量守恒近代物理初步
江苏省 高考物理 热点预测 9碰撞与动量守恒 近代物理初步1.(14分)在β衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出。
中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测。
1953年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中11H 的核反映，间接地证明了中微子的存在。
(1)中微子与水中的11H 发生核反映，产生中子(10n )和正电子(01e +)，即中微子110101H n e ++→+可以判定，中微子的质量数和电荷数别离是 。
和0 B ．0和1 和0和1(2)上述核反映产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变成两个光子(γ)，即011e e +-+→2γ，已知正电子和电子的质量都为×10-31kg,反映中产生的每一个光子的能量约为J 。
正电子与电子相遇不可能只转变成一个光子，原因是 。
(3)试通过度析比较具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小。
2.(2010·江苏高考)(14分)(1)研究光电效应电路如图所示，用频率相同、强度不同的光别离照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A 吸收，在电路中形成光电流。
下列光电流I 与A 、K 之间的电压U AK 的关系图象中，正确的是 。
(2)钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子。
光电子从金属表面逸出的进程中，其动量的大小 (选填“增大”“减小”或“不变”)，原因是 。
(3)已知氢原子处在第一、第二激发态的能级别离为 eV 和 eV ，金属钠的截止频率为×1014Hz,普朗克常量h=×10-34J ·s 。
请通过计算判断，氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态进程中发出的光照射金属钠板，可否发生光电效应。
3.(2011·江苏高考)(14分)(1)下列描画两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是( )(2)依照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量 (选填“越大”或“越小”)。
专题检测卷(17) 专题九碰撞与动量守恒 近代物理初步
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专题检测卷(十七)碰撞与动量守恒近代物理初步(45分钟100分)1.(16分)(1)如图所示,小车M由光滑的弧形段AB和粗糙的水平段BC组成,静止在光滑水平面上。
当小车固定时,从A点由静止滑下的物块m到C点恰好停止。
如果小车不固定,物块m仍从A点静止滑下( )A.还是滑到C点停住B.滑到BC间某处停住C.会冲出C点落到车外D.上述三种情况都有可能=0.4 kg,开始时都静止于光滑水平面上,(2)两木板M小物块m=0.1 kg以初速度v=10 m/s滑上M1的表面,最后停在M2上时速度为v2=1.8 m/s,求：①最后M1的速度v1;②在整个过程中克服摩擦力所做的功。
2.(17分)(2012·天津高考)(1)下列说法正确的是( )A.采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期B.由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子C.从高空对地面进行遥感摄影是利用紫外线良好的穿透能力D.原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量(2)如图所示,水平地面上固定有高为h的平台,台面上有固定的光滑坡道,坡道顶端距台面高也为h,坡道底端与台面相切。
小球A从坡道顶端由静止开始滑下,到达水平光滑的台面后与静止在台面上的小球B发生碰撞,并粘连在一起,共同沿台面滑行并从台面边缘飞出,落地点与飞出点的水平距离恰好为台高的一半。
两球均可视为质点,忽略空气阻力,重力加速度为g。
求：①小球A刚滑至水平台面的速度v A;②A、B两球的质量之比m A∶m B。
3.(17分)(2013·宿迁一模)(1)下列说法中正确的是( )A.光电效应现象说明光具有粒子性B.普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说C.玻尔建立了量子理论,成功解释了各种原子发光现象D.运动的宏观物体也具有波动性,其速度越大物质波的波长越大(2)如图所示,一水平面上P点左侧光滑,右侧粗糙,质量为m的劈A在水平面上静止,上表面光滑,A轨道右端与水平面平滑连接,质量为M的物块B恰好放在水平面上P点,物块B与水平面的动摩擦因数为μ=0.2。
高考物理二轮课件(典例尝试 整理归纳 预测演练)：碰撞与动量守恒 近代物理初步(63ppt)
2．动量守恒定律的三种表达形式 (1)p＝p′ (2)Δp1＝－Δp2 (3)m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′
1．动量守恒定律解决问题的灵活运用 (1)分析题意，明确研究对象。确定所研究的系统是由哪些物体组 成的。 (2)要对各阶段所选系统内的物体进行受力分析，区分系统内力和 外力，在受力分析的基础上根据动量守恒定律条件，判断能否应用动 量守恒定律。 (3)明确所研究的相互作用过程，确定过程的始、末状态，即系统 内各个物体的初动量和末动量的量值或表达式。 注意：在研究地面上物体间相互作用的过程时，各物体运动的速 度均应取地面为参考系。 (4)规定正方向，确定初、末状态动量的正、负号。根据动量守恒 定律列方程求解。
A 的速度为 vA，C 的速度为 vC，以向右为正方向，由动量守恒定律得 mAv0＝mAvA＋mCvC① A 与 B 在摩擦力作用下达到共同速度，设共同速度为 vAB，由动量 守恒定律得 mAvA＋mBv0＝(mA＋mB)vAB② A 与 B 达到共同速度后恰好不再与 C 碰撞，应满足 vAB＝vC③ 联立①②③式，代入数据得 vA＝2 m/s④
2．动量守恒在多体多过程问题中的运用 对于多个物体、多个过程共存的问题，往往会有共同的特征： (1)最终会出现一个稳定的状态。例如：系统最终速度为零或 做匀速直线运动。 (2)在由多过程存在的情境中， 每个小过程， 均满足动量守恒。 因此解决此类问题的关键是选取合适的研究对象和作用过程，应 用动量守恒定律并结合其他的物理规律进行求解。例如：多个物 体的连续碰撞，两人抛接物体的问题等。
图6 －3 －1
[思路点拨] (1)A、C 相撞时间极短，不考虑 B 对 A 的摩擦力，则 A、 C 系统动量守恒。 (2)A、C 碰后，A 与 B 相对滑动阶段，A、B 组成的系统动 量守恒。 (3)A 与 C 恰好不再相撞，则有 A 与 C 最终同速。
专题9碰撞与动量守恒-近代物理初步
E1
1 2
(2m)v12
1 2
(3m)v22
E2
联立以上四式解得
ΔE1∶ΔE2=3∶1 答案：3∶1
6.(2013·山东高考)如图所示，光滑水平轨道上放置长木板 A(上表面粗糙)和滑块C，滑块B置于A的左端，三者质量分别 为mA=2 kg、mB=1 kg、mC=2 kg。开始时C静止，A、B一起以 v0=5 m/s的速度匀速向右运动，A与C发生碰撞(时间极短)后 C向右运动，经过一段时间，A、B再次达到共同速度一起向右 运动，且恰好不再与C碰撞。求A与C发生碰撞后瞬间A的速度 大小。
1 0
n(中子)。核反
应中的质量亏损为
Δm=2.014 1 u+3.016 1 u-4.002 6 u-1.008 7 u=0.018 9 u
所以该反应释放出的能量为
ΔE=Δm·c2=17.6 MeV
答案：
1 0
n(或中子)
17.6
5.(2013·海南高考)如图，光滑水平地面上有三个物块A、 B 和C，它们具有相同的质量，且位于同一直线上。开始时，三 个物块均静止。先让A以一定速度与B碰撞，碰后它们粘在一起， 然后又一起与C碰撞并粘在一起。求前后两次碰撞中损失的动 能之比。
(2)三种表达形式。
①p＝_p_′__。 ②m1v1+m2v2=_m_1_v_1_′__+_m_2v_2_′_。 ③Δ p1＝_－__Δ__p_2 。
2.氢原子能级： (1)能级图如图所示。
(2)跃迁分析。 ①自发跃迁：高能级→低能级。_释__放__能量，发出能量为_h_ν__ 的光子，且hν ＝_E_m_-_E_n 。 ②受激跃迁：低能级→高能级，_吸__收__能量。 a.光照(吸收光子)：光子的能量等于能级差hν =_Δ__E_。 b.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≥_Δ__E_。 c.大于电离能的光子可被吸收将原子_电__离__。 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= C2n 。
碰撞与动量守恒课件
F t p
ma t m m (t 0 ) m (t 0 ) mt m0 pt p0 p
I F t
力与力作用时间的乘积叫做冲量I
冲量I是矢量，它的方向就是力的方向，单位是N· s，冲量是过程量
动量定理：物体受到合外力的冲量等于物体动量的变化 p 量 I p F
p p2 p1 p A pB 0
p1 p2
A、B系统在水平方向不受外力，水平方向总动量不变。
动量守恒定律：如果一个系统不受外力或所受合外力为 零，无论这一系统的内部进行了何种形式的碰撞，这个系统的 总动量保持不变。 对于一条直线上运动的两个物体组成的系统，动量守恒 定律的一般表达式为：
以向东为正方向，则足球初动量p=mυ0=10kgm/s；末动量 p´= -mυ=-10kgm/s；Δp= p´-p=-20 kgm/s。 [例2]一物体放在光滑的水平面上，有一颗子弹以水平速 度υ0射向它，可能有三种情况：⑴子弹反弹回去；⑵子弹射中 物体后留在物体中，二者以相同的速度一起运动；⑶子弹射穿 物体后各以大小不同但方向相同的速度运动。在这三种情况中， ⑴ 子弹动量的改变量最大的是___________种情况。
如果系统内相互作用的物体不是两个，而是三个或者多个， 同样也可以证明系统不受外力或所受的合外力为零，系统的动量也 是守恒的。我们重点研究的是两个物体在一条直线上的碰撞。
[例1]如图所示，放有光滑水平桌面上的A、B两木块中 部夹有一被压缩的弹簧。当弹簧被释放时，它们各自在桌 面上滑行一段距离后飞离桌面而落到地面上，A的落地点与 桌边的水平距离为0.5m，B的落地点与桌边的水平距离为 1.0m，那么 （ABD） A．A、B离开弹簧时速度之比为1:2 B．A、B的质量之比为2:1 C．离开弹簧时，A、B所受到的冲量之比为1:2 D．未离开弹簧时，A、B的加速度之比为1:2
ma t m m (t 0 ) m (t 0 ) mt m0 pt p0 p
I F t
力与力作用时间的乘积叫做冲量I
冲量I是矢量，它的方向就是力的方向，单位是N· s，冲量是过程量
动量定理：物体受到合外力的冲量等于物体动量的变化 p 量 I p F
p p2 p1 p A pB 0
p1 p2
A、B系统在水平方向不受外力，水平方向总动量不变。
动量守恒定律：如果一个系统不受外力或所受合外力为 零，无论这一系统的内部进行了何种形式的碰撞，这个系统的 总动量保持不变。 对于一条直线上运动的两个物体组成的系统，动量守恒 定律的一般表达式为：
以向东为正方向，则足球初动量p=mυ0=10kgm/s；末动量 p´= -mυ=-10kgm/s；Δp= p´-p=-20 kgm/s。 [例2]一物体放在光滑的水平面上，有一颗子弹以水平速 度υ0射向它，可能有三种情况：⑴子弹反弹回去；⑵子弹射中 物体后留在物体中，二者以相同的速度一起运动；⑶子弹射穿 物体后各以大小不同但方向相同的速度运动。在这三种情况中， ⑴ 子弹动量的改变量最大的是___________种情况。
如果系统内相互作用的物体不是两个，而是三个或者多个， 同样也可以证明系统不受外力或所受的合外力为零，系统的动量也 是守恒的。我们重点研究的是两个物体在一条直线上的碰撞。
[例1]如图所示，放有光滑水平桌面上的A、B两木块中 部夹有一被压缩的弹簧。当弹簧被释放时，它们各自在桌 面上滑行一段距离后飞离桌面而落到地面上，A的落地点与 桌边的水平距离为0.5m，B的落地点与桌边的水平距离为 1.0m，那么 （ABD） A．A、B离开弹簧时速度之比为1:2 B．A、B的质量之比为2:1 C．离开弹簧时，A、B所受到的冲量之比为1:2 D．未离开弹簧时，A、B的加速度之比为1:2
9碰撞与动量守恒 近代物理初步
v0 16 17 31 解得 v1 v 0，v 2 v 0 48 24 31 答案：17 v0 v0 48 24
【解题悟道】
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。
①系统不受外力或所受合外力的矢量和为零时 ,系统动量守恒; ②系统所受内力远大于外力时,可认为系统动量守恒; ③系统在某一方向上不受外力或所受合外力的矢量和为零 ,在 该方向上系统动量守恒。
1 2
A、B再次达到共同速度时
E2= 1 (mA+mB+mC)v2=22.5J
2
机械能损失：ΔE=E1-E2=15J
答案：15J
(2)若【典题1】中,A与C发生碰撞后粘在一起,则三个物体最终 的速度是多少? 【解析】整个作用过程中,A、B、C三个物体组成的系统动量守 恒,最终三者具有相同的速度,根据动量守恒 (mA+mB)v0=(mA+mB+mC)v 代入数据可得：v=3m/s 答案：3m/s
【典题4·自主探究】(2013·江苏高考)根 据玻尔原子结构理论,氦离子(He+)的能级图 如图所示。电子处在n=3轨道上比处在n=5轨 道上离氦核的距离 (选填“近”或
“远”)。当大量He+处在n=4的激发态时,由 于跃迁所发射的谱线有 条。
【审题流程】 第一步：审题干→提取信息 ①能级图——各能级的位置及能量,E3=-6.04eV、 E5=-2.18eV。 ②大量He+处在n=4的激发态。
m1
B.v0+v2
D.v0+ m2 (v0-v2)
m1
【解析】选D。根据动量守恒定律有(m1+m2)v0=m1v1+m2v2,
【解题悟道】
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。
①系统不受外力或所受合外力的矢量和为零时 ,系统动量守恒; ②系统所受内力远大于外力时,可认为系统动量守恒; ③系统在某一方向上不受外力或所受合外力的矢量和为零 ,在 该方向上系统动量守恒。
1 2
A、B再次达到共同速度时
E2= 1 (mA+mB+mC)v2=22.5J
2
机械能损失：ΔE=E1-E2=15J
答案：15J
(2)若【典题1】中,A与C发生碰撞后粘在一起,则三个物体最终 的速度是多少? 【解析】整个作用过程中,A、B、C三个物体组成的系统动量守 恒,最终三者具有相同的速度,根据动量守恒 (mA+mB)v0=(mA+mB+mC)v 代入数据可得：v=3m/s 答案：3m/s
【典题4·自主探究】(2013·江苏高考)根 据玻尔原子结构理论,氦离子(He+)的能级图 如图所示。电子处在n=3轨道上比处在n=5轨 道上离氦核的距离 (选填“近”或
“远”)。当大量He+处在n=4的激发态时,由 于跃迁所发射的谱线有 条。
【审题流程】 第一步：审题干→提取信息 ①能级图——各能级的位置及能量,E3=-6.04eV、 E5=-2.18eV。 ②大量He+处在n=4的激发态。
m1
B.v0+v2
D.v0+ m2 (v0-v2)
m1
【解析】选D。根据动量守恒定律有(m1+m2)v0=m1v1+m2v2,