2019届高考物理二轮复习专题9动量守恒定律与原子物理学案.docx

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1、19 动量守恒定律与原子物理对动量守恒这一部分内容，主要考查动量定理，验证动量守恒定律。题型灵活性强，难度较大，能力要求高，物理情景多变，多次出现在两个守恒定律交汇的综合题中。在原子物理这一部分内容中，主要考查光电效应，原子结构原子核与核能。虽然对光电效应、原子结构原子核与核能的考查频率比较高，但是在复习的过程中，原子的能级和跃迁也应该引起高度的重视。动量观点：动量(状态量)：p=mv= KmE2 冲量(过程量)：I = F t动量定理：内容：物体所受合外力的冲量等于它的动量的变化。公式： F 合 t = mv一 mv (解题时受力分析和正方向的规定是关键)I=F 合 t=F1t1+F2t2+

2、-=p=P 末 -P 初 =mv 末 -mv 初动量守恒定律：内容、守恒条件、不同的表达式及含义： p； 0； 21p-内容：相互作用的物体系统，如果不受外力，或它们所受的外力之和为零，它们的总动量保持不变。 （研究对象：相互作用的两个物体或多个物体所组成的系统）守恒条件：系统不受外力作用。(理想化条件)系统受外力作用，但合外力为零。系统受外力作用，合外力也不为零，但合外力远小于物体间的相互作用力。系统在某一个方向的合外力为零，在这个方向的动量守恒。全过程的某一阶段系统受合外力为零，该阶段系统动量守恒，原子、原子核整个知识体系，可归结为：两模型(原子的核式结构模型、波尔原子模型)；六子(电子、

3、质子、中子、正电子、 粒子、 光子)；四变(衰变、人工转变、裂变、聚变)；两方程(核反应方程、质能方程)。4 条守恒定律(电荷数守恒、质量数守恒、能量守恒、动量守恒)贯串全章。1.（湖北省鄂州市、黄冈市 2019 届高三上学期元月调研理科综合物理试题）如图所示，可视为质点的滑考向预测2块 A、B 静止在光滑水平地面上，A、B 滑块的质量分别为 mA=1kg，m B=3kg。在水平地面左侧有倾角 =30的粗糙传送带以 v=6m/s 的速率顺时针匀速转动传送带与光滑水平面通过半径可忽略的光滑小圆弧平滑连接A、B 两滑块间夹着质量可忽略的炸药，现点燃炸药爆炸瞬间，滑块 A 以 6m/s 水平向左冲出

4、，接着沿传送带向上运动，已知滑块 A 与传送带间的动摩擦因数为 = ，传送带与水平面足够长重力加速度 g 取 10m/s233(1)求滑块 A 沿传送带上滑的最大距离；(2)若滑块 A 滑下后与滑块 B 相碰并粘住，求 A、B 碰撞过程中损失的能量E；(3)求滑块 A 与传送带接触过程中因摩擦产生的热量 Q1 （新课标） （1） （5 分）关于原子核的结合能，下列说法正确的是( )（填正确答案标号。选对 1个得 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 5 分；每选错 1 个扣 3 分，最低得分为 0 分） 。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

5、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C铯原子核( 135s)的结合能小于铅原子核( 208Pb)的结合能3D比结合能越大，原子核越不稳定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（2） （10 分）如图，光滑水平直轨道上有三个质童均为 m 的物块、B、C。 B 的左侧固定一轻弹簧（弹簧左侧的挡板质最不计).设 A 以速度朝 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。求从开始压缩弹簧直至与弹黄分离的过程中，（）整个系统损失的机械能；（）弹簧被压缩到最短时的弹性势能

6、。一、单选题1 “世界上第一个想利用火箭飞行的人”是明朝的士大夫万户。他把 47 个自制的火箭绑在椅子上，自己坐在椅子上，双手举着大风筝，设想利用火箭的推力，飞上天空，然后利用风筝平稳着陆。假设万户及所携设备(火箭(含燃料)、椅子、风筝等)总质量为 M，点燃火箭后在极短的时间内，质量为 m 的炽热燃气相对地面以 v0的速度竖直向下喷出。忽略此过程中空气阻力的影响，重力加速度为 g，下列说法中正确的是( )A火箭的推力来源于空气对它的反作用力B在燃气喷出后的瞬间，火箭的速度大小为mv0M-mC喷出燃气后万户及所携设备能上升的最大高度为m2v20g(M-m)2D在火箭喷气过程中，万户及所携设备机械

7、能守恒2如图所示,在足够长的斜面上有一质量为 m 的薄木板 A,当木板 A 获得初速 0后恰好能沿斜面匀速下滑。现将一质量也为 m 的滑块 B 无初速度轻放在木板 A 的上表面。当滑块 B 在木板 A 上滑动的过程中( B 始终未从 A 的上表面滑出, B 与 A 间的摩擦系数大于 A 与斜面间的动摩擦因数),下列说法正确的是( )AA， B 组成的系统动量和机械能都守恒BA， B 组成的系统动量和机械能都不守恒4C当 B 的速度为 v0时, A 的速度为 v013 23D当 A 的速度为 v0时, B 的速度为 v013 23二、多选题3如图所示，一质量 M=2.0kg 的长木板 B 放在光

8、滑水平地面上，在其右端放一个质量 m=1.0kg 的小物块A。给 A 和 B 以大小均为 3.0m/s、方向相反的初速度，使 A 开始向左运动，B 开始向右运动，A 始终没有滑离B 板。下列说法正确的是( )AA，B 共速时的速度大小为 1m/sB在小物块 A 做加速运动的时间内，木板 B 速度大小可能是 2m/sC从 A 开始运动到 A，B 共速的过程中，木板 B 对小物块 A 的水平冲量大小为 2NsD从 A 开始运动到 A，B 共速的过程中，小物块 A 对木板 B 的水平冲量方向向左4如图所示为氢原子的能级图，已知氢原子从 n=2 能级跃迁到 n=1 能级时，辐射出 A 光，则以下判断正

9、确的是( )A氢原子从 n=2 跃迁到 n=3 吸收光的波长小于 A 光波长B只要用波长小于 A 光波长的光照射，都能使氢原子从 n=1 跃迁到 n=2C氢原子从 n=3 跃迁到 n=2 辐射的光在相同介质中的全反射临界角比 A 光大D氢原子从 n=3 跃迁到 n=2 辐射的光在同一种介质中的传播速度比 A 光大三、解答题5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 v0、 v0的速度向右运动，B 再与 C 发生碰撞，碰后18 34B、C 粘在一起向右运动滑块 A、B 与轨道间的

10、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。6卢瑟福从 1909 年起做了著名的 a 粒子散射实验，并提出了原子核式结构模型。在卢瑟福核式结构模型的基础上，玻尔引入定态假设和量子化条件提出了氢原子的玻尔模型.根据玻尔模型，可假设静止的基态氢原子的轨迹半径为 r、电子的质量为 m、电子的电荷量为静电力常量为 k、普朗克常数为 h；根据玻尔理论可知电子绕原子核仅在库仑力的作用下做匀速圆周运动(提示：电子和原子核均可当做点电荷；以无穷远处的电5势为零，电量为 Q 的正点电荷在距离自身 L 处的电势为 LQk；氢原子的能量为电子绕核运动的动能和电势能之和)。以下问题中氢

11、原子均处于静止状态，求：(1)在经典理论下，基态氢原子的核外电子绕核运动的线速度 v(2)电子绕核运动形成的等效电流 l；(3)已知氢原子处于第一激发态时，电子绕核运动的轨迹半径为 4r；求氢原子第一激发态与基态能量差AE 及氢原子从第一激发态跃迁至基态时释放的光子的频率 v参考答案61.【解析】(1)设爆炸后 A、B 的速度分别为 、 ，爆炸过程，对 A 和 B 组成的系统由动量守恒有：vA vBmAvA-mBvB=0解得： vB=2m/s水平地面光滑，滑块 A 沿传送带向上的做匀减速直线运动，对 A 进行受力分析有：mAgsin + mAgcos =mAa上解得： a上 =g(sin +

12、cos) =10m/s2经 t1=0.6s 滑块 A 速度减为 0故滑块 A 沿传送带向上减速到零通过的距离为： xA1=v2A2a上 =1.8m(2)当滑块 A 速度减为零后，滑块 A 将沿传送带向下做匀加速运动，对 A 进行受力分析有：a下 =g(sin + cos) =10m/s2经 t2=0.6s 滑块 A 与传送带共速根据对称性可知滑块 A 刚好回到传送带与水平面的的连接点当滑块 A 再次滑上水平面时，速度大小与传送速度相等为 6m/s滑块 A 与滑块 B 碰撞时，粘连在一起,对 A、B 组成的系统由动量守恒定律得： mAv传 +mBvB=(mA+mB)v解得： v=3m/s碰撞过程

13、中损失的能量为 E=12mAv传 2+12mBvB2-12(mA+mB)v2代入数据得： E=6J(3)经 t1=0.6s 滑块 A 速度减为零滑块 A 沿传送带向上减速到零通过的位移： xA1=vA22a上 =1.8m此过程中传送带的位移： x传1 =vt=3.6m滑块 A 速度减为零后将沿传送带向下做匀加速运动，经 t2=0.6s 滑块 A 与传送带共速，达到共速时传送带的位移： xA2=vA22a下 =1.8m传送带的位移 x传2 =vt=3.6m若向上运动和向下运动过程中产生的热量分别为 Q1、 Q2，则由 得：Q=fx相Q1=f(xA1+x传1)=27JQ2=f(x传2 -xA2)=

14、9J故因摩擦产生的热量 Q=Q1+Q2=36J1 【解析】 （1）原子核的结合能等于核子结合成原子核所释放的能量，也等于将原子核分解成核子所需要的最小能量，A 正确；重核的比结合能比中等核小，因此重核衰变时释放能量，衰变产物的结合能之和小球原来重核的结合能，B 项正确；原子核的结合能是该原子核的比结合能与核子数的乘积，虽然銫原子核(135Cs)的比结合能稍大于铅原子核(208Pb)的比结合能，但銫原子核(135Cs)的核子数比铅原子核(208Pb)的核子数少得多，因此其结合能小，C 项正确；比结合能越大，要将原子核分解成核子平均需要的能量越大，7因此原子核越稳定，D 错；自由核子组成原子核时，

15、其质量亏损所对应的能最等于该原子核的结合能，E 错。中等难度。（2） （）从 A 压缩弹簧到 A 与 B 具有相同速度 1v时，对 A、B 与弹簧组成的系统，由动量守恒定律得01mv此时 B 与 C 发生完全非弹性碰撞，设碰撞后的瞬时速度为 2，损失的机械能为 E。对 B、C 组成的系统，由动量守恒和能量守恒定律得 12v2()mEv联立式得2016m（）由式可知 21v，A 将继续压缩弹簧，直至 A、B、C 三者速度相同，设此速度为 3v，此时弹簧被压缩至最短，其弹性势能为 PE。由动量守恒和能量守恒定律得03mv22P311()v联立式得2048Em一、单选题1 【解题思路】火箭的推力来源

16、于燃料燃烧时产生的向后喷出的高温高压气体对火箭的反作用力，故 A错误；在燃气喷出后的瞬间，视万户及所携设备(火箭(含燃料)、椅子、风筝等)为系统，动量守恒，设火箭的速度大小为 v，规定火箭运动方向为正方向，则有 ，解得火箭的速度大小为 ，(M-m)v-mv0=0 v=mv0M-m故 B 正确；喷出燃气后万户及所携设备做竖直上抛运动，根据运动学公式可得上升的最大高度为，故 C 错误；在火箭喷气过程中，燃料燃烧时产生的向后喷出的高温高压气体对万户及所h=v22g= m2v202(M-m)2g携设备做正功，所以万户及所携设备机械能不守恒，故 D 错误；故选 B。【答案】B2 【解题思路】设 A 与斜

17、面间的动摩擦因数为 ，A 匀速运动时，有：mgsin=mgcos。对于 A、B组成的系统，由于 2mgsin=2mgcos，所以系统的合外力为零，系统的动量守恒。由于系统要克服摩擦做功，产生内能，所以系统的机械能不守恒，故 AB 错误。以 A、B 组成的系统为研究对象，其合外力为零，符合动量守恒，取沿斜面向下为零，由动量守恒定律有 mv0=mvA+mvB，当 vB= v0时，v A= v0。当 vA= v0时，13 23 13vB= v0。由于 B 与 A 间的摩擦系数大于 A 与斜面间的动摩擦因数，因此 vAv B，故 C 正确，D 错误。故选 C。23【答案】C8二、多选题3 【解题思路】

18、设水平向右为正方向，根据动量守恒定律得： ，解得 ，Mv-mv=(M+m)v共 v共 =1m/sA 正确；设水平向右为正方向，在小物块向左减速到速度为零时，设长木板速度大小为 ，根据动量守恒定v1律： ，解得： ，所以当小物块反向加速的过程中，木板继续减速，木板的速度必Mv-mv=Mv1 v1=1.5m/s然小于 1.5m/s，所以 B 错误；设水平向右为正方向，根据动量定理，AB 两物体相互作用的过程中，木板 B 对小物块 A 的平均冲量大小为 ，故 C 错误；设水平向右为正方向，根据动量定理，AI=mv共 +mv=4Ns对 B 的水平冲量 ，负号代表与正方向相反，即向左。故 D 正确。故本

19、题选 AD。I=Mv共 -Mv=-4Ns【答案】AD4 【解题思路】根据 Em-En=h，知氢原子从 n=2 的能级跃迁到 n=3 的能级的能级差小于从 n=2 的能级跃迁到 n=l 的能级时的能级差，再由 ，则有从 n=2 跃进到 n=3 吸收光的波长大于 A 光波长，故 A 错误。c要使氢原子从 n=1 跃迁到 n=2，则光子能量必须是两能级的差值，即为E=13.6-3.4=10.2eV故 B 错误。氢原子从 n=2 能级跃进到 n=1 能级差大于氢原子从 n=3 跃进到 n=2 的能级差，因此从 n=3 跃进到 n=2 辐射的光的频率较低，折射率较小，依据 sinC=1/n，那么在相同介

20、质中的全反射临界角比 A 光大。故 C 正确。氢原子从 n=2 能级跃进到 n=1 能级差大于氢原子从 n=3 跃进到 n=2 的能级差，因此从 n=3 跃进到 n=2 辐射的光的频率较低，折射率较小，依据 v=c/n，则有光在同一种介质中的传播速度比 A 光大。故 D 正确。故选 CD。【答案】CD三、解答题5 【解析】根据根据动量守恒求出碰前 A 的速度，然后由动能定理求出 A 与 B 碰撞前摩擦力对 A 做的功；B 再与 C 发生碰撞前的位移与 A 和 B 碰撞前的位移大小相等，由于滑块 A、 B 与轨道间的动摩擦因数为同一恒定值，所以地面对 B 做的功与地面对 A 做的功大小相等，由动

21、能定理即可求出 B 与 C 碰撞前的速度，最后根据动量守恒求解 B、 C 碰后瞬间共同速度的大小。设滑块是质量都是 m， A 与 B 碰撞前的速度为 vA，选择 A 运动的方向为正方向，碰撞的过程中满足动量守恒定律，得： mvA=mvA+ mvB设碰撞前 A 克服轨道的阻力做的功为 WA，由动能定理得：WB=12mv20-12mv2A设 B 与 C 碰撞前的速度为 vB，碰撞前 B 克服轨道的阻力做的功为 WB，WB=12mv2B-12mv 2B由于质量相同的滑块 A、 B、 C，间隔相等地静置于同一水平直轨道上，滑块 A、 B 与轨道间的动摩擦因数为同一恒定值，所以： WB=WA设 B 与 C 碰撞后的共同速度为 v，由动量守恒定律得： mvB=2 mv联立以上各表达式，代入数据解得： .v=2116v06 【解析】 （1）库伦力提供向心力：2ekmr解得 kvemr9（2）电子绕核运动的周期： 2rmrTvek则2emrITk（3）基态氢原子的能量 221ekEvkrr对处以第一激发态的氢原子：224m（ ）222148ekeEmvkrr2213=8Ekehr