第14讲　动量守恒定律原子结构和原子核

第14讲动量守恒定律原子结构和原子核,(2)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，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,2(2013新课标全国卷，35)(1)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,(2)如图6141，光滑水平直轨道上有三个质量均为m的物块A、B、C.B的左侧固定一轻弹簧(弹簧左侧的挡板质量不计)设A以速度v0朝B运动，压缩弹簧；当A、B速度相等时，B与C恰好相碰并粘接在一起，然后继续运动假设B和C碰撞过程时间极短求从A开始压缩弹簧直至与弹簧分离的过程中，()整个系统损失的机械能；()弹簧被压缩到最短时的弹性势能,图6141,从近几年新课标全国卷来看，本专题考查的题型及知识内容都比较稳定从题型看，试题一大一小的组合题型小题是填空题，大题是计算题从知识内容上看，小题考查的主要有：玻尔理论、光电效应、核反应及核能，大题均为动量守恒或动量守恒与能量守恒相结合的题目,热点聚焦(1)玻尔理论的三个要点(2)光电效应方程(3)核反应方程及核反应类型(4)质量亏损及核能(5)动量守恒定律的理解及应用命题趋势(1)以碰撞为模型对动量守恒定律可能结合能量守恒定律进行考查(2)结合经典物理理论和最新科技成果对原子结构和原子核这部分内容进行考查,考向一玻尔理论与动量守恒定律的组合,【典例1】(1)图6142为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.49eV的金属钠，下列说法正确的是(),图6142,A这群氢原子能发出三种频率不同的光，其中从n3跃迁到n2所发出的光波长最短B这群氢原子能发出两种频率不同的光，其中从n3跃迁到n1所发出的光频率最高C金属钠表面所产生的光电子的初动能最大值为11.11eVD金属钠表面所产生的光电子的初动能最大值为9.60eV,(2)在光滑的水平面上，质量为m1的小球A以速率v0向右运动在小球A的前方O处有一质量为m2的小球B处于静止状态，如图6143所示小球A与小球B发生正碰后小球A与小球B均向右运动小球B被在Q点处的墙壁弹回后与小球A在P点相遇，PQ1.5PO.假设小球间的碰撞及小球与墙壁之间的碰撞都是弹性碰撞求A、B两小球的质量之比,图6143,解析(1)这群原子能发出三种不同频率的光，其中从n3跃迁到n1所发出的光频率最高E31E3E112.09eV，EkmE31W9.60eV故选项D正确,2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,【预测1】(1)大量氢原子处于不同能量激发态，发生跃迁时放出三种不同能量的光子，其能量值分别是：1.89eV，10.2eV，12.09eV.跃迁发生前这些原子分布在_个激发态能级上，其中最高能级的能量值是_eV(基态能量为13.6eV),(3)如图6144所示，弧形轨道与水平轨道平滑连接，轨道每处都是光滑的，且水平部分足够长质量为m1的A球由静止从弧形轨道滑下，在水平轨道与质量为m2的B球发生弹性对心碰撞要使两球能发生第二次碰撞，两球质量应满足怎样的关系？,图6144,考向二光电效应现象与动量守恒定律的组合,1.爱因斯坦光电效应方程：EkhW0.图61452用图象表示光电效应方程极限频率：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.,【典例2】(1)产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能Ek，下列说法正确的是_(填入正确选项前的字母)A对于同种金属，Ek与照射光的强度无关B对于同种金属，Ek与照射光的波长成反比C对于同种金属，Ek与光照射的时间成正比D对于同种金属，Ek与照射光的频率成线性关系E对于不同种金属，若照射光频率不变，Ek与金属的逸出功成线性关系,解析(1)由爱因斯坦光电效应方程EkhW0可知，Ek与照射光的强度无关，选项A正确；Ek与入射光的频率成线性关系，与波长不是成反比的关系，选项B错误，D正确；由于电子一次性吸收光子的全部能量，所以Ek与光照射的时间无关，选项C错误；对于不同金属，若照射光的频率不变，由光电效应方程可知，Ek与金属的逸出功成线性关系，选项E正确,【预测3】(1)光电效应的实验结论是：对于某种金属()A无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应C超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小D超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大,(2)如图6146所示，光滑水平地面上依次放置着质量m0.08kg的10块完全相同的长直木板一质量M1.0kg、大小可忽略的小铜块以初速度v06.0m/s从长木板左侧滑上木板，当铜块滑离第一块木板时，速度大小为v14.0m/s.铜块最终停在第二块木板上(取g10m/s2，结果保留两位有效数字)求：图6146第一块木板的最终速度；铜块的最终速度,由题可知铜块最终停在第二块木板上，设铜块的最终速度为v3，由动量守恒得：Mv19mv2(M9m)v3，得v33.4m/s.答案(1)AD(2)2.5m/s3.4m/s,【预测4】(1)如图6147是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率的关系图象由图象可知(),图6147,(2)如图6148所示，在光滑水平面上，有一质量为m120kg的小车，通过一根几乎不可伸长的轻绳与一节质量为m225kg的平板车厢连接质量为m315kg的小物体放在平板车厢上，物体与平板车之间的滑动摩擦因数为0.20.开始时车厢静止，绳松弛，小车以v03m/s的速度前进，设平板足够长，试求小物体m3在平板上移动的距离x.,图6148,考向三有关原子核的知识与动量守恒定律的组合,(2)如图6149所示，光滑水平轨道上放置长板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mA2kg、mB1kg、mC2kg.开始时C静止A、B一起以v05m/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的速度大小图6149,解决核反应方程及核能计算的方法(1)掌握核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒的规律；(2)掌握常见的主要核反应方程式，并知道其意义；(3)熟记常见的基本粒子的符号，如质子、中子、粒子等；(4)进行核能计算时注意单位的对应，若m用kg作单位，则E用J作单位；若m用u作单位，则E用eV作单位，且1u对应931.5MeV.,(2)2012年，各国军队军事演习频繁在某次演习中，有一门旧式大炮在平坦的地面上(可看做光滑)以v5m/s的速度匀速前进，炮身质量为M1000kg，现将一质量为m25kg的炮弹，以相对炮身的速度大小u600m/s与v反向水平射出，求射出炮弹后炮身的速度v.,【预测6】(1)下列关于原子和原子核的说法正确的是()A射线是原子由激发态向低能级跃迁时产生的B居里夫妇最先发现了天然放射现象C原子核中的质子靠核力来抗衡相互之间的库仑斥力而使核子紧紧地束缚在一起D结合能所对应的质量等于把原子核完全分解为核子后所有核子的总质量减去该原子核的质量,(2)某同学用如图61410所示装置来研究碰撞过程，第一次单独让小球a从斜槽某处由静止开始滚下落地点为P，第二次让小球a从同一位置释放后与静止在斜槽末端的小球b发生碰撞a、b球的落地点分别是M、N，各点与O的距离如图61411；该同学改变小球a的释放位置重复上述操作由于某种原因他只测得了a球的落地点P、M到O的距离分别是22.0cm、10.0cm.求b球的落地点N到O的距离图61410图61411,解析(1)射线是原子核由激发态向低能级跃迁时产生的，选项A错误；贝可勒尔最先发现了天然放射现象，选项B错误；原子核中的质子靠核力来抗衡相互之间的