（广东专版）2016年高考物理一轮复习 第十四章 动量与原子物理考

第十四章 动量与原子物理[选修3－5]

[学习目标定位]

考 纲 下 载 1.动量、动量定理、动量守恒定律及其应用(Ⅱ) 2．弹性碰撞和非弹性碰撞(Ⅰ) 3．氢原子光谱(Ⅰ) 4．氢原子的能级结构、能级公式(Ⅰ) 5．原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期(Ⅰ) 6．放射性同位素(Ⅰ) 7．核力、核反应方程(Ⅰ) 8．结合能、质量亏损(Ⅰ) 9．裂变反应和聚变反应、裂变反应堆(Ⅰ) 10．射线的危害和防护(Ⅰ) 11．光电效应(Ⅰ) 12．爱因斯坦的光电效应方程(Ⅰ) 实验十六 验证动量守恒定律 考点布设 1.动量守恒定律及其与动力学的综合应用 2．光电效应、原子能级及能级跃迁、衰变及核反应方程 3．裂变反应、聚变反应的应用，射线的危害和应用知识与现代科技相联系的信息题是近几年高考的热点 高考高考对本章知识点考查频率较高的是动量守恒定律、光电效应、原子的能考 情 上 线 地位 级结构及跃迁、核反应方程及核能计算，题型基本为选择题加计算题 第1单元动量守恒定律及其应用

动量 动量定理 动量守恒定律 [想一想] 如图14－1－1所示，质量为M的物体静止在光滑的水平面上，质量为m的小球以初速度v0水平向右碰撞物体M，结果小球以大小为v1的速度被水平反弹，物体M的速度为v2，取向右为

正方向，则物体M动量的变化量为多少？小球m的

动量变化量为多少？m和M组成的系统动量守恒吗？若守恒，请写出其表达式。

图14－1－1

提示：物体M动量的变化量为Mv2，m动量的变化量为－(mv1＋mv0)，因m和M组成的系

1

统合外力为零，故此系统动量守恒，表达式为：mv0＝Mv2－mv1。

[记一记] 1．动量

(1)定义：物体的质量与速度的乘积。 (2)公式：p＝mv。

(3)单位：千克·米/秒。符号：kg·m/s。

(4)意义：动量是描述物体运动状态的物理量，是矢量，其方向与速度的方向相同。 2．动量定理

(1)内容：物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受力的冲量。 (2)表达式：p′－p＝I或mv′－mv＝F(t′－t)。 (3)冲量：力与力的作用时间的乘积，即I＝F(t′－t)。 3．动量守恒定律

(1)内容：如果系统不受外力，或者所受外力的合力为零，这个系统的总动量保持不变。 (2)常用的4种表达形式：

①p＝p′：即系统相互作用前的总动量p和相互作用后的总动量p′大小相等，方向相同。

②Δp＝p′－p＝0：即系统总动量的增量为零。

③Δp1＝－Δp2：即相互作用的系统内的两部分物体，其中一部分动量的增加量等于另一部分动量的减少量。

④m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′，即相互作用前后系统内各物体的动量都在同一直线上时，作用前总动量与作用后总动量相等。

(3)常见的几种守恒形式及成立条件：

①理想守恒：系统不受外力或所受外力的合力为零。 ②近似守恒：系统所受外力虽不为零，但内力远大于外力。

③分动量守恒：系统所受外力虽不为零，但在某方向上合力为零，系统在该方向上动量守恒。

[试一试]

1. 足球运动员将一个沿水平方向飞来的足球反向踢回，在这个过程中，若足球动量变化量的大小为 10 kg·m/s，则( )

A．足球的动量一定减小 B．足球的动量一定增大 C．足球的动量大小可能不变 D．足球的动量大小一定变化

解析：选C 如果足球原速返回，则动量大小不变；如果弹回时速度减小，则动量减小；

2

如果弹回时速度增大，则动量增大。

碰撞、爆炸与反冲 [想一想]

质量为m、速度为v的A球跟质量为3m且静止的B球发生正碰。碰撞可能是弹性的，也可能是非弹性的，因此，碰撞后B球的速度可能有不同的值。请你分析：碰撞后B球的速度可能是以下值吗？

(1)0.6v (2)0.4v (3)0.2v

提示：若A和B的碰撞是弹性碰撞，则根据动量守恒和机械能守恒可以解得B获得的最大速度为

2m12mvmax＝v＝v＝0.5v

m1＋m2m＋3m若A和B的碰撞是完全非弹性碰撞，则碰撞之后二者连在一起运动，B获得最小的速度，根据动量守恒定律，知m1v＝(m1＋m2)vmin

mvvmin＝＝0.25v

m＋3mB获得的速度vB应满足：vmin≤vB≤vmax，

即0.25v≤vB≤0.5v

可见，B球的速度可以是0.4v，不可能是0.2 v和0.6v。 [记一记] 1．碰撞

(1)碰撞现象：两个或两个以上的物体在相遇的极短时间内产生非常大的相互作用的过程。

(2)碰撞特征： ①作用时间短。 ②作用力变化快。 ③内力远大于外力。 ④满足动量守恒。 (3)碰撞的分类及特点：

①弹性碰撞：动量守恒，机械能守恒。 ②非弹性碰撞：动量守恒，机械能不守恒。 ③完全非弹性碰撞：动量守恒，机械能损失最多。 2．爆炸现象

爆炸过程中内力远大于外力，爆炸的各部分组成的系统总动量守恒。 3．反冲运动

(1)物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动的现象。

3

(2)反冲运动中，相互作用力一般较大，通常可以用动量守恒定律来处理。 [试一试]

2．[多选]一小型爆炸装置在光滑、坚硬的水平钢板上发生爆炸，所有碎片均沿钢板上方的圆锥面(圆锥的顶点在爆炸装置处)飞开。在爆炸过程中，下列关于爆炸装置的说法中正确的是( )

A．总动量守恒 C．水平方向动量守恒

B．机械能增大 D．竖直方向动量守恒

解析：选BC 爆炸装置在光滑、坚硬的水平钢板上发生爆炸，与钢板间产生巨大的相互作用力，这个作用力将远远大于它所受到的重力，所以爆炸装置的总动量是不守恒的。但由于钢板对爆炸装置的作用力是竖直向上的，因此爆炸装置在竖直方向动量不守恒，而在水平方向动量是守恒的。爆炸时，化学能转化为机械能，因此，机械能增大，故B、C正确。

动量守恒定律的应用 1.动量守恒的“四性” (1)矢量性：表达式中初、未动量都是矢量，需要首先选取正方向，分清各物体初末动量的正、负。

(2)瞬时性：动量是状态量，动量守恒指对应每一时刻的总动量都和初时刻的总动量相等。 (3)同一性：速度的大小跟参考系的选取有关，应用动量守恒定律，各物体的速度必须是相对同一参考系的速度。一般选地面为参考系。

(4)普适性：它不仅适用于两个物体所组成的系统，也适用于多个物体组成的系统；不仅适用于宏观物体组成的系统，也适用于微观粒子组成的系统。

2．应用动量守恒定律解题的步骤

[例1] (2013·山东高考)如图14－1－2所示，光滑水平轨道上放置长木板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mA＝2 kg，mB＝1 kg，mC＝2 kg。开始时C静止，A，B一起以v0＝5 m/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。

4

图14－1－2

[审题指导]

A，B再次达到共同速度一起向右运动，恰好不再与C碰撞，说明最终A，B，C的速度相

同。

[解析] 木板A与滑块C处于光滑水平面上，两者碰撞时间极短，碰撞过程中滑块B与木板A间的摩擦力可以忽略不计，木板A与滑块C组成的系统，在碰撞过程中动量守恒，则

mAv0＝mAvA＋mCvC

碰撞后，木板A与滑块B组成的系统，在两者达到同速之前系统所受合外力为零，系统动量守恒，mAvA＋mBv0＝(mA …… 此处隐藏：2024字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……