【备考导航】2016届高三物理二轮复习 专题六 选考模块 第3讲 动量守恒定律、原子结构和原子核课件

(2)两滑块a、b沿水平面上同一条直线运动，并发生碰撞；碰撞
后两者粘在一起运动；经过一段时间后，从光滑路段进入粗糙路 段．两者的位置x随时间t变化的图象如图所示，求：
(ⅰ)滑块a、b的质量之比；
(ⅱ)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．
(1)解析：干涉现象、衍射现象及人们利用电子显微镜观察物质
1 (ⅱ)由能量守恒得， 两滑动因碰撞而损失的机械能为 ΔE＝ m1v2 1 2 1 1 2 ＋ m2v2－ (m1＋m2)v2 2 2 ⑥
由图象可知，两滑块最后停止运动．由动能定理得，两滑块克 服摩擦力所做的功为 1 W＝ (m1＋m2)v2 2 联立⑥⑦式，并代入题给数据得：W∶ΔE＝1∶2 ⑦ ⑧
(2)设滑块质量为 m、A 与 B 碰撞前 A 的速度为 vA，由题意知， 1 3 碰后 A 的速度 vA′＝ v0，B 的速度 vB＝ v0，由动量守恒定律得 8 4 mvA＝mvA′＋mvB 设碰撞前 A 克服轨道阻力所做的功为 WA，由功能关系得 1 2 1 2 WA＝ mv0－ mvA 2 2 ② ①
4．根据动量守恒定律列方程求解．
1 ． 导学号： 82460194(2015 许昌三模 )(1) 自然界中的碳主要是
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C，也有少量 14C.14C 是具有放射性的碳同位素，能够自发地进行 β
衰变变成氮，其衰变的方程为 ______________________ ．活的植物 通过光合作用与呼吸作用， 体内的 14C 的比例与大气中相同， 植物死 后，遗体内的 14C 仍在衰变，但不能得到补充，所以遗体内的 14C 的 比例比大气中的少．要推断一块古木的年代，可从古木中取 1 g 的样 品， 如果测得样品每分钟衰变的次数正好是 1 g 现代植物每分钟衰变 次数的一半，表明这块古木经过了 14C 的 ________个半衰期．
[高考预测] 2016 年高考，动量、动量守恒定律及其应用以计算题的形式出 现的可能性大，其他考点以选择题或填空题的形式出现，主要集中在 氢原子的能级结构、能级公式，原子核的组成，核反应方程，光电效 应等知识点上．
考向一 原子核的知识与动量守恒定律的组合
[典例 1]
导学号：82460193(1)辽宁号航母建设成功后，下一步
的微观结构都能反应实物粒子和光的波动性，而β射线在云室中的径
迹和光电效应现象反映的却是粒子行为，故A、C、D正确，B、E错 误．
答案：ACD
(2)解析：(ⅰ)设 a、b 的质量分别为 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 ① ②
a、b 发生完全非弹性碰撞，碰撞后两滑动的共同速度为 v，由 2 题给图象得 v＝ m/s 3 由动量守恒定律得：m1v1＋m2v2＝(m1＋m2)v 联立①②③④得 m1∶m2＝1∶8 ⑤ ③ ④
设 B 与 C 碰撞前 B 的速度为 vB′， B 克服轨道阻力所做的功为 1 2 1 WB，由功能关系得 WB＝ mvB－ mvB′2 2 2 ③
据题意可知 WA＝WB 设 B、C 碰后瞬间共同速度的大小为 v，由动量守恒定律得 mvB′＝2mv 21 联立①②③④⑤式，代入数据得 v＝ v 16 0
(2)如图所示，一个平板车的质量为M＝68 kg(包含车上的卸货
人)，其上有质量均为m＝14 kg的货物8袋．开始时平板车水平向右以 速度v0＝5 m/s在水平光滑的轨道上匀速运动，平板车上的卸货人以速
度v＝10 m/s(相对水平地面)水平向右一次一袋把货物抛出，当平板车
反向向左开始运动后，卸货人不再抛出货物．求卸货人向右抛出货物 的袋数和平板车的最终速度．
我国将建设核动力航母，核动力航母利用可控核裂变释放核能获得
235 141 92 动力，核反应92 U＋1 0n→56 Ba＋36Kr＋yX 是若干核反应中的一种，
其中 X 为待求粒子，y 为 X 的个数，则 X 是________(填“质子”、 “中子”或“电子”)，y＝________.若反应过程中释放的核能为 E， 光在真空中的传播速度为 c，则核反应的质量亏损表达式为 ________．
14 0 解析：(1)衰变的方程为14 C → N ＋ －1e.放射性元素的原子核有半 6 7
数发生衰变时所需要的时间叫半衰期，要推断一块古木的年代，可 从古木中取 1 g 的样品，如果测得样品每分钟衰变的次数正好是 1 g 现代植物每分钟衰变次数的一半， 表明这块古木经过了 14C 的 1 个半 衰期．
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2．导学号：82460191(2015新课标Ⅱ)[物理——选修3－5] (1)实物粒子和光都具有波粒二象性．下列事实中突出体现波动
性的是________．
A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样 B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹 C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构 D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构 E．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关， 与入射光的强度无关
性的．
解析：(1)根据爱因斯坦光电效应方程可得 Ekm＝hν－W0，又因 Ekm＝eUc， h W0 h W0 得到 Uc＝ e ν－ e ，所以： e ＝k，h＝ek；－ e ＝b. W0＝－be.
(2)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 vC1，A 的速度为 vA1.由动量守恒定律和机 械能守恒定律得 mv0＝mvA1＋MvC1 1 2 1 2 1 2 mv ＝ mv ＋ Mv 2 0 2 A1 2 C1 m－M 联立①②式得，vA1＝ v m＋M 0 2m vC1＝ v m＋M 0 ① ② ③ ④
(2)设平板车上货物的总袋数为 N，当第 n 袋向右水平抛出时， 平板车开始反向向左运动，此时平板车速度为 vn，取向右为正方向， 由动量守恒定律得：(M＋Nm)v0＝nmv＋[M ＋(N－n)m]vn M＋Nmv0－nmv 解得：vn＝ ， M＋N－nm 要使平板车反向向左运动，有 vn≤0 M＋Nmv0 则 n≥ ，解得 n≥6.4， mv 因为 n 应为整数，故 n＝7.
1 (2)静止放在光滑水平面上的小车左端有 光滑圆弧滑道 AB，与 4 水平滑道相切于 B 点，水平滑道上的 BC 部分粗糙，小车右端固定 一个轻弹簧 P，整个滑道质量为 m1，如图所示．现让质量为 m2 的滑 块(可视为质点)自 A 点由静止释放， 滑块滑过 BC 后与小车右端弹簧 碰撞，第一次被弹簧弹回后没有再滑上圆弧滑道．已知粗糙水平滑 道 BC 长 l＝1.0 m，滑块与 BC 间的动摩擦因数 μ＝0.15，m1＝2m2， 重力加速度取 g＝10 m/s2.求：
④
⑤ ⑥
答案：(1)ac
21 (2) v 16 0
从新课标全国卷来看，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．
[命题热点] 动量、动量定理、动量守恒定律及其应用为重点；原子的能级跃 迁、原子核的衰变规律、核反应方程、光电效应为次重点．
解析：(1)古木样品中 14C 的比例正好是现代样品的二分之一，说 明该古木恰好经历了一个半衰期的时间，故 a 正确.12C、13C、14C 具有
14 相同的质子数、不同的中子数，故 b 错误.14C 衰变方程为：6 C→14 7 N 0 ＋－1 e，可见 C 正确．放射性元素的半衰期与外界因素无关，故 d 错．
确答案标号)
a．该古木的年代距今约5 700年 b．12C、13C、14C具有相同的中子数 c．14C衰变为14N的过程中放出β射线 d．增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变
(2)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 1 3 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 8 4 生碰撞，碰后 B、C 粘在一起向右运动．滑块 A、B 与轨道间的动摩 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．
分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量可
表 示 为 ________ ， 所 用 材 料 的 逸 出 功 可 表 示 为 ________．
(2)如图，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，三者均
处于静止状态．现使A以某一速率向右运动，求m和M之间应满足什 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
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． 3．规定正方向，确定系统的初、末状态的动量的大小和方向．
1 ① 光滑圆弧滑道 AB 的半径大小范围； 4
②整个过程中小车可能获得的最大速度．
[解析]
(1)结合质量数守恒和电荷数守恒可知 y＝3，X 是中子，
2
E 由质能方程 ΔE＝Δmc 可知 Δm＝ 2 c (2)①在滑块与小车相互作用的整个过程中，水平方向上系统不 受外力，动量守恒，因此当滑块被弹簧弹回后应停在 BC 段，此时系 统总动量为零，速度为零． 由能量守恒得：m2gR－μm2gs＝0 其中滑块在 BC 段滑动的路程 s 应满足 l＜s≤2l 解得 0.15 m＜R≤0.30 m