守恒专题(电磁感应).doc

守恒专题课时综述守恒定律是指自然界中某一物理量在某一变化过程中既不能创造也不能消灭，只能转移或转化，而该物理量的总量不变；物质不灭和能量守恒是自然界中最基本的普遍适用的规律；应用守恒定律解决一些具体的物理问题，共有两类：一类是直接应用守恒定律和守恒规律，如贯穿于整个高中物理内容的能量转化与守恒定律、应用于相互作用的宏观物体（微观粒子）系统的动量守恒定律、电学中的电荷守恒定律等；另一类是通过归纳、总结出某种守恒特点的问题，如连续流体中的质量守恒问题，核反应中的质量数和电荷数守恒问题等。互动探究例1有三个完全一样的金属小球A、B、C，A带电量+7Q，B带电一Q，C不带电，将A、B固定起来，然后让C球反复与A、B球接触，最后移去C球，试问A、B间的作用力变为原来的多少倍？ 例2一股射流以10m/s的速度从喷嘴竖直向上喷出，喷嘴的截面积为0.52。质量为0.32kg的小球，因水对其下测的冲击而悬在空中，若水全部撞击小球且冲击球后速度变为零，则小球悬在离喷嘴多高处？例3假设在NaCl蒸气中存在由钠离子Na和氯离子Cl靠静电相互作用构成的单个氯化钠NaCl分子，若取Na与Cl相距无限远时其电势能为零，一个NaCl分子的电势能为-6.1eV，已知使一个中性钠原子Na最外层的电子脱离钠原子而形成钠离子Na所需的能量（电离能）为5.1eV，使一个中性氯原子Cl结合一个电子形成氯离子Cl所放出的能量（亲和能）为3.8eV。由此可算出，在将一个NaCl分子分解成彼此远离的中性钠原子Na 和中性氯原子Cl的过程中，外界供给的总能量等于_eV。例4氢原子的能级的示意图如图所示，现有每个电子的动能都为Ee12.89eV的电子束与处在基态的氢原子束射入同一区域，使电子与氢原子发生迎头正碰. 已知碰撞前一个电子与一个原子的总动量为零。碰撞后，氢原子受激，跃迁到n=4的能级.求碰撞后1个电子与1个受激氢原子的总动能.已知电子的质量me与氢原子的质量mH之比为.例5如图所示，正方形闭合线圈边长0.2m，质量01kg，电阻0.1，在倾角为30的斜面上砝码的质量0.4kg，匀强磁场磁感强度为0.5T，不计一切摩擦，砝码沿斜面下滑线圈开始进入磁场时，它恰好作匀速运动求：(1)线圈匀速上升的速度。(2)在线圈匀速进入磁场的过程中，砝码对线圈做了多少功。(3)线圈进入磁场的过程中产生多少焦耳热。课堂反馈1、如图所示，开口向上的柱形容器放在水平地面上，质量为m的活塞把一定质量的理想气体封闭在柱形容器内，活塞与容器壁间的摩擦忽略不计。质量为M的物体从距活塞高h1处自由下落到活塞上，并随活塞一起下降到最低位置B处。设在这一过程中容器内气体与外界没有热交换，则下列说法中不正确的是（ ）A活塞从A下降到B的过程中，速度先增大后减小到零B活塞在B处时，气体压强最大，温度最高C活塞从A下降到B的过程中，气体内能的增加量小于Mg(h1+h2)+mgh2+p0Sh2D活塞从A下降到B的过程中，气体内能的增加量等于Mg(h1+h2)+mgh2+p0Sh22、如右图所示，矩形线圈长L，宽为h，电阻为R，质量为m，在空气中竖直下落一段距离后(空气阻力不计)，进入一宽为h，磁感强度为B的匀强磁场中，线圈进入磁场时的动能为穿出磁场的动能为，这过程中产生的焦耳热为Q，线圈克服磁场力做的功为Wl，重力做的功为W2，线圈重力势能的减少量为，则以下关系中正确的是( )A .Q BQ= W2一W1CQW1 DW2W1+一达标训练1最近几年原子科学家在超重元素岛的探测方面取得重大进展。1996年科学家们在研究某两个锂离子结合成超重元素的反应时，发现生成的超重元素的核经过6次衰变后的产物是。由此可以判定生成超重元素的原子序数和质量数分别是（ ）A124，529 B124，265 C112，265 D112，2772在X射线管中，由阴极发射的电子被加速后达到阳极，会产生包括X光在内的各种能量的光子，其中光子能量的最大值等于电子的动能。已知阳极与阴极之间的电势差U、普朗克恒量h、电子电量e和光速c，则可知该X射线管发出的X光的（ ）A最短波长为 B最长波长为C最小频率为 D最大频率为3科学研究证明，光子有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子假设光子与电子碰撞前的波长为，碰撞后的波长为，则以下说法中正确的是（ ） (A)碰撞过程中能量守恒，动量守恒，且 (B)碰撞过程中能量不守恒，动量不守恒，且 (C)碰撞过程中能量守恒，动量守恒，且4分别用波长为和的单色光照射同一金属板,发出的光电子的最大初动能之比为1:2,以h表示普朗克常量,c表示真空中的光速,则此金属板的逸出功为:（ ）A. B. C. D.5.如图所示,密闭绝热的具有一定质量的活塞,活塞的上部封闭着气体,下部为真空,活塞与器壁的摩擦忽略不计,置于真空中的轻弹簧的一端固定于容器的底部.另一端固定在活塞上,弹簧被压缩后用绳扎紧,此时弹簧的弹性势能为(弹簧处于自然长度时的弹性势能为零),现绳突然断开,弹簧推动活塞向上运动,经过多次往复运动后活塞静止,气体达到平衡态,经过此过程（ ）A. 全部转换为气体的内能B. 一部分转换成活塞的重力势能,其余部分仍为弹簧的弹性势能C. 全部转换成活塞的重力势能和气体的内能D. 一部分转换成活塞的重力势能,一部分转换为气体的内能,其余部分仍为弹簧的弹性势能6雷蒙德戴维斯因研究来自太阳的电子中徽子(ve)而获得了2002年度诺贝尔物理学奖他探测中徽子所用的探测器的主体是一个贮满615t四氯乙烯(C2Cl4)溶液的巨桶电子中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，该核反应方程式为 已知核的质量为36.95658u，核的质量为36.95691u，的质量为0.00055u，1u质量对应的能量为931.5MeV根据以上数据，可以判断参与上述反应的中微子的最小能量为（ ） (A)0.82 MeV (B)0.31 MeV (C)1.33 MeV (D)0.51 McV7若原子的某内层电子被电离形成空位，其它层的电子跃迁到该空位上时，会将多余的能量以电磁辐射的形式释放出来，此电磁辐射就是原子的特征X射线内层空位的产生有多种机制，其中的一种称为内转换，即原子中处于激发态的核跃迁回基态时，将跃迁时释放的能量交给某一内层电子，使此内层电子电离而形成空位(被电离的电子称为内转换电子)214Po的原子核从某一激发态回到基态时，可将能量E0=1.416MeV交给内层电子(如K、L、M层电子，K、L、M标记原子中最靠近核的三个电子层)使其电离实验测得从214Po原子的K,L、M层电离出的电子的动能分别为Ek=1.323MeV、EL=1.399MeV、EM=1.412MeV则可能发射的特征X射线的能量为（ ） (A)0.013MeV (B)0.017MeV (C)0.076MeV (D)0.093MeV8如图所示，R1=1000欧，R2=200欧，R3=600欧，I1=10毫安，I2=5毫安，求流过电流表的电流大小并判断电流方向。9有一台风力发电机，进风口和风轮的截面积相同为S1，进风口的风的速度为V1，出风口的截面积为4 S1，如果风损失的动能完全转化为电能，这台风力发电机输出的电功率为多少（空气的密度Kg/m3）？10图中，轻弹簧的一端固定，另一端与滑块B相连，B静止在水平导轨上，弹簧处在原长状态。另一质量与B相同滑块A，从导轨上的P点以某一初速度向B滑行，当A滑过距离时，与B相碰，碰撞时间极短，碰后A、B紧贴在一起运动，但互不粘连。已知最后A恰好返回出发点P并停止。滑块A和B与导轨的滑动摩擦因数都为，运动过程中弹簧最大形变量为，求A从P出发时的初速度。11两个氘核聚变产生一个中子和氦核（氦的同位素）。已知氘核的质量，氦核的质量，中子的质量。（1）写出聚变方程并计算释放的核能。（2）若反应前两个氘核的动能为0.35Mev。它们正面对撞发生聚变，且反应后释放的核能全部转化为动能，则产生的氦核和中子的动能各为多大？12在核反应堆里，用石墨作减速剂，使铀核裂变所产生的快中子通过与碳核不断的碰撞而被减速。假设中子与碳核发生的是弹性正碰，且碰撞前碳核是静止的。已知碳核的质量近似为中子质量的12倍，中子原来的动能为E0，试求：（1）经过一次碰撞后中子的能量变为多少？（2）若E0=1.76MeV，则经过多少次后，中子的能量才可减少到0.025eV。守恒专题答案互动探究例1解：根据题意可知：A、B、C三个金属小球组成的系统总电荷守恒始终为+6Q，又由于三个球完全相同，C球反复与A、B球接触无数次后，三个球最终所带电量相同且均为+2Q。根据库仑定律得：，所以A、B间的作用力变为原来的倍。 例2解：选择冲击球的一小段水柱m为研究对象，冲击过程中其受力为：重力mg和球对它的压力FN，由于小球静止，水对球的冲击力大小为mg。所以FN=mg。设冲击时间为t，该时间极短，mg和mg相比可以忽略，在t时间内，设初速为v，末速度为0，t时间内冲击球的那部分水的质量就等于t时间内从喷嘴喷出的水的质量m=Sv0t。取竖直向上为正，由动量定理得，mgt=m0mv代入数据，解得，v=6.4m/s由vt2v02=2as，得h=2.952m例3解：一个NaCI分子分解成彼此远离的中性钠原子Na和中性氯原子CI的过程，可以分为两个阶段：NaCI分子克服相互间的静电引力，相距无限远成为独立的钠离子Na和氯离子Cl。根据“一个NaCI分子的电势能为-6.1eV”可知，此过程可吸收6.1eV的能量。钠离子Na+吸收一个电子变成中性钠原子Na，与Na电离成Na+的过程相反，故放出能量5.1eV；Cl释放一个电子变成中性氯原子Cl，与Cl形成Cl的过程相反，故吸收3.8eV的能量。综上所述，在整个过程中，共吸收能量（6.1+3.8）eV=9.9eV，放出能量5.1eV，所以外界供给的总能量为4.8eV。例4解：以和表示碰撞前电子的速率和氢原子的速率，根据题意有 碰撞前，氢原子与电子的总动能为 解、两式并代入数据得 氢原子从基态激发到的能级所需能量由能级图得 碰撞后，受激氢原子与电子的总动能 例510m/s 0.4J 0.2J课堂反馈1D 2. CD达标训练1D （友情提示：先写出核反应方程式，应用质量数守恒和电荷数守恒）2. D （友情提示：根据能量守恒定律可知该题中X射线管发出的光子能量不会超过电子加速获的动能）3. C 4. B （友情提示：应用爱因斯坦光电效应方程）5. D （友情提示：先弄清该题涉及到哪几种能量的变化和能量转化方向，而后应用能量守恒定律）6. A （友情提示：应用爱因斯坦质能方程求解）7. AC （友情提示：根据原子能级概念和辐射理论，应用能量守恒求解）8. 10mA, 流向C点（友情提示：对电路中的节点应用电荷守恒定律，即单位时间内流入节点的电荷与流出节点的电荷相等，也就是说流入节点的电流与流出节点的电流相等。）9.设空气流出时的速度为V2，根据t时间内，流进风轮机的空气质量和流出的质量相同得 V1S1t= V2S2t S2=4 S1， V2= V1 考虑t时间内，空气的动能减少量EKEK=m（V12V22） m= V1S1t EK= V1S1t（V12V22） P=EK /t = V1S1（ V12）= S1V13（友情提示：根据连续流体中的质量守恒定律可知t时间内，流进风轮机的空气质量和流出的质量相同）10.令A、B质量皆为m，A刚接触B时速度为（碰前），由功能关系，有 A、B碰撞过程中动量守恒，令碰后A、B共同运动的速度为有 碰后A、B先一起向左运动，接着A、B一起被弹回，在弹簧恢复到原长时，设A、B的共同速度为，在这过程中，弹簧势能始末两态都为零，利用功能关系，有 此后A、B开始分离，A单独向右滑到P点停下，由功能关系有 由以上各式，解得 11.（1）聚变的核反应方程：核反应过程中的质量亏损为释放的核能为（2）对撞过程动量守恒,由于反应前两氘核动能相同，其动量等值反向，因此反应前后系统的动量为0。