物理專題十一 動(dòng)量、波泣二象性和近代物理初步 第1講 動(dòng)量定理 動(dòng)量守恒定律及其應(yīng)用

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1、專題十一動(dòng)量、波泣二象性和近代物理初步考點(diǎn)內(nèi)容要求熱點(diǎn)1.動(dòng)量、動(dòng)量守恒定律及其應(yīng)用1.動(dòng)量和動(dòng)量守恒等基本概念、規(guī)律的理解，一般結(jié)合碰撞等實(shí)際過程考查.2.綜合運(yùn)用動(dòng)量和機(jī)械能的知識(shí)分析較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)過程.3.光電效應(yīng)、波粒二象性的考查.4.氫原子光譜、能級(jí)的考查.2.彈性碰撞和非彈性碰撞3.光電效應(yīng)4.愛因斯坦光電效應(yīng)方程5.氫原子光譜6.氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)、能級(jí)公式7.原子核的組成、放射性、原子核衰變、半衰期考點(diǎn)內(nèi)容要求熱點(diǎn)8.放射性同位素5.放射性元素的衰變、核反應(yīng)的考查.6.質(zhì)能方程、核反應(yīng)方程的計(jì)算.7.與動(dòng)量守恒定律相結(jié)合的計(jì)算.8.以生活中的具體事例及經(jīng)典物理學(xué)理論為命題背景，結(jié)合

2、物理知識(shí)在生活中的應(yīng)用及最新科技成果的命題趨勢較強(qiáng)，2019 年高考應(yīng)予以高度關(guān)注.9.核力、核反應(yīng)方程10.結(jié)合能、質(zhì)量虧損11.裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)、裂變反應(yīng)堆12.射線的危害和防護(hù)實(shí)驗(yàn)十二：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律(續(xù)表)第1講 動(dòng)量定理動(dòng)量守恒定律及其應(yīng)用一、動(dòng)量1.定義：運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量和_的乘積叫做物體的動(dòng)量，用 p 表示.速度mvkgm/s速度2.表達(dá)式：p_.3.單位：由速度單位和質(zhì)量單位共同確定，即_4.動(dòng)量是矢量，其方向和_方向相同.【基礎(chǔ)檢測】1.(多選，2017 年廣東廣州調(diào)研)兩個(gè)質(zhì)量不同的物體，如果它們的()A.動(dòng)能相等，則質(zhì)量大的動(dòng)量大B.動(dòng)能相等，則動(dòng)量大小也相等C.動(dòng)量大

3、小相等，則質(zhì)量大的動(dòng)能小D.動(dòng)量大小相等，則動(dòng)能也相等二、沖量1.定義：力和_的乘積叫做力的沖量.2.表達(dá)式：I_.單位：Ns.3.標(biāo)矢性：沖量是矢量，它的方向由_的方向決定.力的作用時(shí)間Ft力【基礎(chǔ)檢測】2.放在水平桌面上的物體質(zhì)量為 m，用一個(gè)水平推力 F 推它，作用時(shí)間為 t，物體始終不動(dòng)，那么在時(shí)間 t 內(nèi)，推力對(duì)物)體的沖量應(yīng)為(A.0C.mgtB.FtD.無法計(jì)算解析：在 t 時(shí)間內(nèi)，推力對(duì)物體的沖量 IFt，因?yàn)槲矬w靜止不動(dòng)，合力為零，合力的沖量為零.故 B 正確，A、C、D 錯(cuò)誤.答案：B三、動(dòng)量定理1.內(nèi)容：物體在一個(gè)過程始末的個(gè)過程中所受力的沖量.2.表達(dá)式：pp_或等于它

4、在這(矢量式，注意選取正方向).(1)動(dòng)量的變化量是矢量，只有當(dāng)初、末動(dòng)量在一條直線上時(shí)，可以直接進(jìn)行代數(shù)運(yùn)算.動(dòng)量變化量F合 tmvmv(2)p 計(jì)算方法：直線運(yùn)動(dòng)：選擇一個(gè)正方向，與正方向相同的動(dòng)量取正值，與正方向相反的動(dòng)量取負(fù)值，可以表達(dá)為：pptp0，p0、pt 分別是初、末動(dòng)量.曲線運(yùn)動(dòng)：要用矢量運(yùn)算方法，利用平行四邊形定則，畫圖求解.3.意義：合外力的沖量是引起物體_的原因.注意：動(dòng)量的變化量等于“合外力的沖量”，而不是“某個(gè)力的沖量”，這是在應(yīng)用動(dòng)量定理解題時(shí)經(jīng)常出錯(cuò)的地方.動(dòng)量變化【基礎(chǔ)檢測】3.(2017 年山西運(yùn)城二模)下列對(duì)幾種現(xiàn)象的解釋中，正確的是()A.擊釘時(shí)不用橡皮

5、錘，是因?yàn)橄鹌ゅN太輕B.跳高時(shí)，在沙坑里填沙，是為了減小沖量C.在推車時(shí)推不動(dòng)，是因?yàn)橥饬_量為零D.動(dòng)量相同的兩個(gè)物體受相同的制動(dòng)力的作用時(shí)，質(zhì)量小的先停下來答案：C四、動(dòng)量守恒定律內(nèi)力外力1.系統(tǒng)：相互作用的幾個(gè)物體構(gòu)成系統(tǒng).系統(tǒng)中各物體之間的相互作用力稱為_，外部其他物體對(duì)系統(tǒng)的作用力叫做_.不受外力零m1v1m2v22.內(nèi)容：相互作用的物體組成的系統(tǒng)_或所受合外力為_時(shí)，這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量將保持不變.3.公式：m1v1m2v2_.4.動(dòng)量守恒定律成立的條件(1)系統(tǒng)不受外力或者所受外力之和為零.(2)系統(tǒng)受外力，但外力遠(yuǎn)小于內(nèi)力，可以忽略不計(jì).(3)系統(tǒng)在某一個(gè)方向上所受的合外力為零，則

6、在該方向上動(dòng)量守恒.(4)全過程的某一階段系統(tǒng)所受的合外力為零，則該階段系統(tǒng)動(dòng)量守恒四、動(dòng)量守恒定律【基礎(chǔ)檢測】4.(多選，2017 年河南開封質(zhì)檢)如圖 11-1-1 所示，光滑水平面上兩小車中間夾一壓縮了的輕彈簧，兩手分別按住小車，使它們靜止，對(duì)兩車及彈簧組成的系統(tǒng)，下列說法中正確的是()圖 11-1-1A.兩手同時(shí)放開后，系統(tǒng)總動(dòng)量始終為零B.先放開左手，后放開右手，動(dòng)量不守恒C.先放開左手，后放開右手，總動(dòng)量向左D.無論何時(shí)放手，兩手放開后在彈簧恢復(fù)原長的過程中，系統(tǒng)總動(dòng)量都保持不變，但系統(tǒng)的總動(dòng)量不一定為零解析：當(dāng)兩手同時(shí)放開時(shí)，系統(tǒng)所受的合外力為零，所以系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，又因開始時(shí)總

7、動(dòng)量為零，故系統(tǒng)總動(dòng)量始終為零，選項(xiàng) A 正確；先放開左手，左邊的小車就向左運(yùn)動(dòng)，當(dāng)再放開右手后，系統(tǒng)所受合外力為零，故系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，且開始時(shí)總動(dòng)量方向向左，放開右手后總動(dòng)量方向也向左，故選項(xiàng) B 錯(cuò)，而 C、D 正確.答案：ACD考點(diǎn) 1 對(duì)動(dòng)量和動(dòng)量定理的理解 重點(diǎn)歸納1.動(dòng)量、動(dòng)能、動(dòng)量的變化量的比較2.動(dòng)量定理的三個(gè)重要應(yīng)用(1)用動(dòng)量定理解釋現(xiàn)象物體的動(dòng)量變化一定，此時(shí)力的作用時(shí)間越短，力就越大；時(shí)間越長，力就越小.作用力一定，此時(shí)力的作用時(shí)間越長，動(dòng)量變化越大；力的作用時(shí)間越短，動(dòng)量變化越小.(2)應(yīng)用 Ip 求變力的沖量如果物體受到大小或方向改變的力的作用，則不能直接用IFt

8、求變力的沖量，可以求出該力作用下物體動(dòng)量的變化p，等效代換變力的沖量 I.(3)應(yīng)用pFt 求動(dòng)量的變化例如，在曲線運(yùn)動(dòng)中，速度方向時(shí)刻在變化，求動(dòng)量變化(p p2p1)需要應(yīng)用矢量運(yùn)算方法，計(jì)算比較復(fù)雜，如果作用力是恒力，可以求恒力的沖量，等效代換動(dòng)量的變化.【考題題組】1.高空作業(yè)須系安全帶，如果質(zhì)量為 m 的高空作業(yè)人員不慎跌落，從開始跌落到安全帶對(duì)人剛產(chǎn)生作用力前人下落的距離為 h(可視為自由落體運(yùn)動(dòng))，此后經(jīng)歷時(shí)間 t 安全帶達(dá)到最大伸長，若在此過程中該作用力始終豎直向上，則該段時(shí)間安全帶對(duì)人的平均作用力大小為()答案：A2.(2017 年甘肅蘭州一中模擬)如圖 11-1-2 所示，

9、一質(zhì)量為M2 kg 的鐵錘從距地面 h3.2 m 高處自由下落，恰好落在地面上的一個(gè)質(zhì)量為 m6 kg 的木樁上，隨即與木樁一起向下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)時(shí)間 t0.1 s 停止運(yùn)動(dòng).求木樁向下運(yùn)動(dòng)時(shí)受到地面的平均阻力大小.(鐵錘的橫截面小于木樁的橫截面，木樁露出地面部分的長度忽略不計(jì)，重力加速度 g 取 10 m/s2)圖 11-1-2考點(diǎn) 2 對(duì)動(dòng)量守恒定律的理解和應(yīng)用 重點(diǎn)歸納1.動(dòng)量守恒定律的不同表達(dá)形式(1)具體又有以下三種常見的形式：表達(dá)形式等式適用范圍pp(系統(tǒng)相互作用前的總動(dòng)量p等于相互作用后的總動(dòng)量p)m1v1m2v2m1v1m2v2適用于作用前后都運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)0m1v1m2v

10、2適用于原來靜止的兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)，比如爆炸、反沖等情況m1v1m2v2(m1m2)v適用于兩物體作用后結(jié)合在一起或具有共同速度的情況（續(xù)表）表達(dá)形式等式適用范圍p0(系統(tǒng)總動(dòng)量的增量等于零)合外力的沖量為零p1p2兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)中，各自動(dòng)量的增量大小相等、方向相反2.應(yīng)用動(dòng)量守恒定律的步驟【考題題組】3.(多選)如圖 11-1-3 所示，A、B 兩物體的質(zhì)量 mAmB，中間用一段細(xì)繩相連并有一被壓縮的彈簧，放在平板小車 C 上后，A、B、C 均處于靜止?fàn)顟B(tài).若地面光滑，則在細(xì)繩被剪斷后，A、)B 從 C 上滑離之前，A、B 在 C 上向相反方向滑動(dòng)過程中(圖 11-1-3A.若 A、B

11、 與 C 之間的摩擦力大小相同，則 A、B 組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，A、B、C 組成的系統(tǒng)動(dòng)量也守恒B.若 A、B 與 C 之間的摩擦力大小不相同，則 A、B 組成的系統(tǒng)動(dòng)量不守恒，A、B、C 組成的系統(tǒng)動(dòng)量也不守恒C.若 A、B 與 C 之間的摩擦力大小不相同，則 A、B 組成的系統(tǒng)動(dòng)量不守恒，但 A、B、C 組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒D.以上說法均不正確解析：當(dāng) A、B 兩物體組成一個(gè)系統(tǒng)時(shí)，彈簧的彈力為內(nèi)力，而 A、B 與 C 之間的摩擦力為外力.當(dāng) A、B 與 C 之間的摩擦力等大、反向時(shí)，A、B 組成的系統(tǒng)所受外力之和為零，動(dòng)量守恒；當(dāng) A、B 與 C 之間的摩擦力大小不相等時(shí)，A、B 組成的系

12、統(tǒng)所受外力之和不為零，動(dòng)量不守恒.而對(duì)于 A、B、C 組成的系統(tǒng)，由于彈簧的彈力及 A、B 與 C 之間的摩擦力均為內(nèi)力，故不論 A、B 與 C 之間的摩擦力的大小是否相等，A、B、C 組成的系統(tǒng)所受外力之和均為零，故系統(tǒng)的動(dòng)量守恒.答案：AC4.(2016 年廣東湛江聯(lián)考)如圖 11-1-4 所示，質(zhì)量均為 m 的小車和木箱緊挨著靜止在光滑的水平冰面上，質(zhì)量為 2m 的小孩站在小車上用力向右迅速推出木箱，木箱相對(duì)于冰面運(yùn)動(dòng)的速度為 v，木箱運(yùn)動(dòng)到右側(cè)墻壁時(shí)與豎直墻壁發(fā)生彈性碰撞，反彈后能被小孩接住，求：(1)小孩接住箱子后共同速度的大小.(2)若小孩接住箱子后再次以相對(duì)于冰面的速度 v 將木

13、箱向右推出，木箱仍與豎直墻壁發(fā)生彈性碰撞，判斷小孩能否再次接住木箱.圖 11-1-4模型考向 1動(dòng)量定理與微元法的綜合應(yīng)用流體類問題流體及其特點(diǎn)通常液體流、氣體流等被廣義地視為“流體”，質(zhì)量具有連續(xù)性，通常給密度分析步驟1建立“柱體”模型，沿流速v的方向選取一段柱形流體，其橫截面積為S2微元研究，作用時(shí)間t內(nèi)的一段柱形流體的長度為l，對(duì)應(yīng)的質(zhì)量為mSvt3建立方程，應(yīng)用動(dòng)量定理研究這段柱體流體例 1：(2016 年新課標(biāo)卷)某游樂園入口旁有一噴泉，噴出的水柱將一質(zhì)量為 M 的卡通玩具穩(wěn)定地懸停在空中.為計(jì)算方便起見，假設(shè)水柱從橫截面積為 S 的噴口持續(xù)以速度 v0 豎直向上噴出；玩具底部為平板

14、(面積略大于 S)；水柱沖擊到玩具底板后，在豎直方向水的速度變?yōu)榱?，在水平方向朝四周均勻散開.忽略空氣阻力.已知水的密度為，重力加速度大小為 g.求：(1)噴泉單位時(shí)間內(nèi)噴出的水的質(zhì)量.(2)玩具在空中懸停時(shí)，其底面相對(duì)于噴口的高度.【觸類旁通】1.如圖 11-1-5 所示，一個(gè)下面裝有輪子的貯氣瓶停放在光滑的水平地面上，底端與豎直墻壁接觸.現(xiàn)打開右端閥門，氣體向外噴出，設(shè)噴口的面積為 S，氣體的密度為，氣體向外噴出的速度為 v，則氣體剛噴出時(shí)鋼瓶底端對(duì)豎直墻面的作用力大小是()圖 11-1-5考向 2微粒類問題微粒及其特點(diǎn)通常電子流、光子流、塵埃等被廣義地視為“微粒”，質(zhì)量具有獨(dú)立性，通常給

15、出單位體積內(nèi)粒子數(shù)n分析步驟1建立“柱體”模型，沿運(yùn)動(dòng)的方向選取一段微元，柱體的橫截面積為S2微元研究，作用時(shí)間t內(nèi)一段柱形流體的長度為l，對(duì)應(yīng)的體積為VSv0t，則微元內(nèi)的粒子數(shù)Nnv0St3先應(yīng)用動(dòng)量定理研究單個(gè)粒子，建立方程，再乘以N計(jì)算例 2：自動(dòng)稱米機(jī)已在糧食工廠中廣泛使用，有人認(rèn)為：米流落到容器中時(shí)有向下的沖量會(huì)增大分量而不劃算；也有人認(rèn)為：自動(dòng)裝置即刻切斷米流時(shí)，尚有一些米仍在空中，這些米是多給買者的.因而雙方爭執(zhí)起來，究竟哪方說的對(duì)呢？請(qǐng)分析說明.解：設(shè)空中米流的質(zhì)量為 m1，已落入秤盤中米的質(zhì)量為m2， 正在落入秤盤中米的質(zhì)量為 m， 只要分析出秤盤的示數(shù)與(m1mm2)g

16、的關(guān)系，問題便得以解決.設(shè)稱米機(jī)的流量為d(單位時(shí)間內(nèi)流出米的質(zhì)量)，稱米機(jī)出口到容器中米堆上表面的高度為 h，因米流出口處速度小，可視為零，故米流沖擊米堆的速度 v 2gh.秤的示數(shù) F 應(yīng)等于 m2、m 的重力以及 m對(duì)秤盤沖擊力 F大小之和.以 m2m 為研究對(duì)象，根據(jù)動(dòng)量定理得 (Fm2gmg)tmvm 2gh Fmt2ghm2gmgd 2ghm2gmg 【觸類旁通】2.根據(jù)量子理論，光子的能量E與動(dòng)量 p之間的關(guān)系式為 Epc，其中 c 表示光速，由于光子有動(dòng)量，照到物體表面的光子被物體吸收或反射時(shí)都會(huì)對(duì)物體產(chǎn)生壓強(qiáng)，這就是“光壓”，用 I 表示.(1)一臺(tái)二氧化碳?xì)怏w激光器發(fā)出的激光，功率為 P0，射出的光束的橫截面積為 S，當(dāng)它垂直照射到一物體表面并被物體全部反射時(shí)，激光對(duì)物體表面的壓力 F2pN，其中 p 表示光子的動(dòng)量，N 表示單位時(shí)間內(nèi)激光器射出的光子數(shù)，試用 P0 和 S表示該束激光對(duì)物體產(chǎn)生的光壓.(2)有人設(shè)想在宇宙探測中用光為動(dòng)力推動(dòng)探測器加速，探測器上安裝有面積極大、反射率極高的薄膜，并讓它正對(duì)太陽，已知太陽光照射薄膜時(shí)每平方米面積上的輻射功率為 1350 W，探測器和薄膜的總質(zhì)量為 m100 kg，薄膜面積為 4104 m2，求此時(shí)探測器的加速度大小.