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1、第第15讲动量守恒定律、讲动量守恒定律、原子结构和原子核中常原子结构和原子核中常考的考的3个问题个问题考考情情报报告告 主要题型：填空、问答、计算 难度档次：中档难度，同时考查动量守恒与碰撞、原子与原子核两部分内容或“关联性综合”或“拼盘式组合”一般选取4个考点组成2个小题，只对考点知识直接应用，只做模块内综合 高考热点高高考考必必备备名师助考1系统化的思维方法，就是根据众多的已知要素、事实，按照一定的联系方式，将其各部分连接成整体的方法(1)对多个物理过程进行整体思维，即把几个过程合为一个过程来处理如用动量守恒定律解决比较复杂的运动(2)对多个研究对象进行整体思维，即把两个或两个以上的独立物
2、体合为整体进行考虑例如应用动量守恒定律时，就是把多个物体看成整体(或系统)2在配平核反应方程式时，一般先满足质量数守恒，后满足电荷数守恒 3在处理粒子的碰撞和衰变问题时，通常应用动量守恒定律、质能方程和能的转化与守恒定律综合分析 4核能的计算方法若m以kg为单位，Emc2，则E的单位为焦耳若m以原子的质量单位u为单位，则Em931.5 MeV.常常考考问问题题【例1】(2011课标全国卷，35)(1)在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为0，该金属的逸出功为_若用波长为(0)的单色光做该实验，则其遏止电压为_已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c和h.光电效应现象与动量
3、守恒定律的组合光电效应现象与动量守恒定律的组合 (2)如图151所示，A、B、C三个木块的质量均为m，置于光滑的水平桌面上，B、C之间有一轻质弹簧，弹簧的两端与木块接触而不固连将弹簧压紧到不能再压缩时用细线把B和C紧连，使弹簧不能伸展，以至于B、C可视为一个整体现A以初速v0沿B、C的连线方向朝B运动，与B相碰并粘合在一起以后细线突然断开，弹簧伸展，从而使C与A、B分离已知C离开弹簧后的速度恰为v0.求弹簧释放的势能图图151 本题考查了光电效应方程、动量守恒定律及机械能守恒定律，主要考查分析综合能力，属中等难度题 (1)研究光电效应时，用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极
4、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光电流I与A、K之间的电压UAK的关系，如图152所示根据遏止电压(图中的Uc)可以推算出的量是_图图152 A钠发生光电效应的极限频率 B钠在这种频率的光照射下的最大初动能 C钠在其它任何频率的光照射下的最大初动能 D钠发生光电效应的逸出功(2)溜冰场上A、B两人分别坐在两辆碰碰车上沿同一直线相向运动，A的质量是40 kg，他推着一个质量是10 kg的滑块向前运动，速率是3 m/s；B的质量是50 kg，速率是1 m/s，为了避免两车相撞，A将滑块推出去，后被B接住碰碰车质量都是20 kg，求滑块被A推出去的最小速率 解析(2)为了避
5、免两车相撞，作用后两车速度方向相同，且vAvB时，推出滑块的速度最小(MAM0m)vA(MBM0)vB(MA2M0MBm)v，70370(1)140 v，v1 m/s，(MAM0m)vA(MAM0)vmv0，70360110 v0，v015 m/s.答案(1)B(2)15 m/s 借题发挥 1常见概念辨析 2用图象表示光电效应方程(1)最大初动能Ek与入射光频率的关系图线如图所示(2)由曲线可以得到的物理量极限频率：图线与轴交点的横坐标0.逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值W0E.普朗克常量：图线的斜率kh.3应用动量守恒定律的解题步骤(1)确定相互作用的系统为研究对象(2)分析研究对象所受
6、的外力(3)判断系统是否符合动量守恒条件(4)规定正方向，确定初、末状态动量的正、负号(5)根据动量守恒定律列式求解氢原子能级与动量守恒定律的组合氢原子能级与动量守恒定律的组合 (2)如图153所示，光滑水平轨道上有三个木块A、B、C，质量分别为mA3m、mBmCm，开始时，B、C均静止，A以初速度v0向右运动，A与B碰撞后分开，B又与C发生碰撞并粘在一起，此后A与B间的距离保持不变求B与C碰撞前B的速度大小图图153 (1)已知金属钙的逸出功为2.7 eV，氢原子的能级图如图154所示，一群氢原子处于量子数n4能级状态，则_A氢原子可能辐射6种频率的光子B氢原子可能辐射5种频率的光子C有3种
7、频率的辐射光子能使钙发生光电效应D有4种频率的辐射光子能使钙发生光电效应图图154(2)如图155所示，一长为l，质量为M的木板静止在光滑的水平面上，一质量为m的滑块以初速度v0滑到木板上，木板长度至少为多少才能使滑块不滑出木板(设滑块与木板间动摩擦因数为)图图155【例3】(2012课标全国卷，35)(1)氘核和氚核可发生热核聚变而释放出巨大的能量，该反应方程为：HHHex，式中x是某种粒子已知H、H、He和粒子x的质量分别为2.014 1 u、3.016 1 u、4.002 6 u和1.008 7 u；1 u931.5 MeV/c2，c是真空中的光速由上述反应方程和数据可知，粒子x是_，该
8、反应释放出的能量为_MeV(结果保留3位有效数字)有关原子核的知识与动量守恒定律的组合有关原子核的知识与动量守恒定律的组合(2)如图156所示，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：两球a、b的质量之比；两球在碰撞过程中损失的机械能与球b在碰前的最大动能之比图图156 解析(1)核反应前后质量数、核电荷数均守恒，则161a，807b，解得：a17，b1.故X为正电子(2)设女运动员被抱住前的速度为v2，男运动员抱住女运动员后的共同速度为v，二者抱住的过
9、程由动量守恒定律得m1v1m2v2(m1m2)v，由题给条件，t2.0 s后两人相遇，即s(v2v1)t 由代入数据可得v10 m/s.答案(1)正电子171(2)10 m/s 借题发挥 1核反应方程的书写(1)核反应过程一般都不是可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接(2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能只依据两个守恒规律凭空杜撰出生成物来写核反应方程(3)核反应遵循质量数守恒，核反应过程中反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)且释放出核能(4)核反应遵循电荷数守恒 2放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，个别原子核经多长时间衰变无法预测，对个别或极少数原子核，无半衰期可言 3核反应过程遵循质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)且释放出核能遵循电荷数守恒
