2019-2020年高考物理第二輪復(fù)習(xí) 碰撞與動量守恒近代物理初步 新人教版選修3-5.doc

2019-2020年高考物理第二輪復(fù)習(xí) 碰撞與動量守恒近代物理初步 新人教版選修3-5 知識鏈接 一、 動量、沖量、動量守恒定律 1、動量 P=mv方向與速度方向相同 2、沖量 I= Ft．方向與恒力方向一致 3、動量守恒定律的三種表達方式 （1）P＝P′ （2）Δp1=－Δp2 （3）m1vl＋m2v2＝m1v/l＋m2v/2 二、波爾理論 1、 氫原子能級與軌道半徑 （1）能級公式： （2）半徑公式： （3）躍遷定則： 三、光電效應(yīng)及其方程 1、光電效應(yīng)規(guī)律 (1)任何一種金屬都有一個極限頻率，入射光必須大于這個極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng)． (2)光電子的最大初動能與入射光的強度(數(shù)目)無關(guān)，只隨著入射光的頻率增大而增大． (3)當入射光的頻率大于極限頻率時，保持頻率不變，則光電流的強度與入射光的強度成正比． (4)從光照射到產(chǎn)生光電流的時間不超過10—9s，幾乎是瞬時的． 2、光電效應(yīng)方程 （1）愛因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek=hγ－W (Ek是光電子的最大初動能；W是逸出功：即從金屬表面直接飛出的光電子克服正電荷引力所做的功，也稱電離能 ) （2）極限頻率： 深化整合 一、動量守恒的條件及守恒定律的理解 1、動量守恒定律的適用條件 （1）標準條件：系統(tǒng)不受外力或系統(tǒng)所受外力之和為零． （2）近似條件：系統(tǒng)所受外力之和雖不為零，但比系統(tǒng)的內(nèi)力小得多(如碰撞問題中的摩擦力、爆炸問題中的重力等外力與相互作用的內(nèi)力相比小得多)，可以忽略不計． （3）分量條件：系統(tǒng)所受外力之和雖不為零，但在某個方向上的分量為零，則在該方向上系統(tǒng)總動． 2、對守恒定律的理解 (1)矢量性：對于作用前后物體的運動方向都在同一直線上的問題，應(yīng)選取統(tǒng)一的正方向，凡是與選取的正方向一致的動量為正，相反為負． (2)瞬時性：動量是一個瞬時量，動量守恒指的是系統(tǒng)任一瞬時的動量恒定，列方程m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′時，等號左側(cè)是作用前(或某一時刻)各物體的動量和，等號右側(cè)是作用后(或另一時刻)各物體的動量和，不同時刻的動量不能相加． (3)相對性：由于動量的大小與參考系的選取有關(guān)，因此應(yīng)用動量守恒定律時，應(yīng)注意各物體的速度必須是相對同一慣性系的速度．一般以地面為參考系． (4)普適性：它不僅適用于兩個物體所組成的系統(tǒng)，也適用于多個物體組成的系統(tǒng)；不僅適用于宏觀物體組成的系統(tǒng)，也適用于微觀粒子組成的系統(tǒng)． 【典例訓(xùn)練1】（xx全國高考Ⅰ）質(zhì)量為M的物塊以速度v運動，與質(zhì)量為m的靜止物塊發(fā)生正碰，碰撞后兩者的動量正好相等，兩者質(zhì)量之比M/m可能為（ ） A.2 B.3 C.4 D.5 【解析】選A、B.根據(jù)動量守恒和能量守恒，設(shè)碰撞后兩者的動量都為p，則總動量為2p，根據(jù)p2=2mEk，以及能量的關(guān)系得，所以A、B正確 二、碰撞的分類及解決辦法 1碰撞的分類 分類標準 種類 特點 能量是否守恒網(wǎng)] 彈性碰撞 動量守恒，機械能守恒 非完全彈性碰撞 動量守恒，機械能有損失 完全非彈性碰撞 動量守恒，機械能損失最大 碰撞前后動量是否　共線 對心碰撞(正碰) 碰撞前后速度共線 非對心碰撞(斜碰) 碰撞前后速度不共線 2、碰撞過程的三個基本原則 （1）動量守恒。 （2）動能不增加。 （3）碰撞后各物體運動狀態(tài)的合理性。 【典例訓(xùn)練2】（xx福建理綜T29）（2）如圖所示，一個木箱原來靜止在光滑水平面上，木箱內(nèi)粗糙的底板上放著一個小木塊。木箱和小木塊都具有一定的質(zhì)量?，F(xiàn)使木箱獲得一個向右的初速度，則 。（填選項前的字母） A． 小木塊和木箱最終都將靜止 B． 小木塊最終將相對木箱靜止，二者一起向右運動 C． 小木塊在木箱內(nèi)壁將始終來回往復(fù)碰撞，而木箱一直向右運動 D． 如果小木塊與木箱的左壁碰撞后相對木箱靜止，則二者將一起向左運動 【命題立意】本題以木箱與小木塊相互作用為背景，考查動量守恒定律 【思路點撥】明確木箱與小木塊之間的相互作用，小木塊最終將相對木箱靜止。 【規(guī)范解答】選B。因系統(tǒng)受合外力為零，根據(jù)系統(tǒng)動量守恒可知最終兩個物體以相同的速度一起向右運動，故B正確。 三、對氫原子能級圖的理解 1、 能級圖,如圖1所示. 2、理解 （1）原子從低能級向高能級躍遷:吸收一定能量的光子,當一個光子的能量滿足hν=E末-E初時,才能被某一個原子吸收,使原子從低能級E初向高能級 E末躍遷,而當光子能量hν大于或小于E末-E初時都不能被原子吸收. （2）原子從高能級向低能級躍遷,以光子的形式向外輻射能量,所輻射的光子能量恰等于發(fā)生躍遷時的兩能級間的能量差. （3）原子吸收能量的原則是吸收的能量恰好等于某兩個能級之差,或者是吸收能量大于或等于其電離能,使電子成為自由電子;所以當原子吸收光子時,由于光子不可分,故其必須選擇能量滿足上述原則的光子;當原子吸收實物粒子(如電子)的能量時,原子可以根據(jù)“需要”吸收其中的一部分能量,也即吸收實物粒子的能量沒有條件限制. 3、 原子躍遷發(fā)出的光譜線條數(shù),是一群氫原子,而不是一個,因為某一個氫原子有固定的躍遷路徑. 【典例訓(xùn)練3】（xx新課標全國卷T34）（5分）用頻率為ν0的光照射大量處于基態(tài)的氫原子，在所發(fā)射的光譜中僅能觀測到頻率分別為ν1、ν2、ν3的三條譜線，且ν3>ν2>ν1，則_______。（填入正確選項前的字母） A. ν0<ν1 B. ν3=ν2+ν1 C. ν0=ν1+ν2+ν3 D. 【命題立意】本題以氫原子受激躍遷輻射光立意命題，考查考生根據(jù)氫原子能級圖求出輻射的光的頻率 和光譜條數(shù)。 【思路點撥】解答本題可按以下思路分析： 畫氫原子能級圖 確定可能躍遷 根據(jù)光譜線條數(shù)確定氫原子受激態(tài) 【規(guī)范解答】選B。大量氫原子躍遷時只有三個頻率的光譜，這說明氫原子受激躍遷到n=3的激發(fā)態(tài)，然后從n=3能級向低能級躍遷產(chǎn)生三個頻率的光譜，根據(jù)能量守恒有： ，解得：，故選項B正確。 四、核反應(yīng)的類型、核能的計算 　2.核能的計算 　　(1)核反應(yīng)中放出的能量稱為核能. 　　(2)質(zhì)量虧損：在核反應(yīng)中，反應(yīng)前所有核及粒子的質(zhì)量之和與反應(yīng)后新核及粒子的質(zhì)量之和的差叫質(zhì)量虧損. (3)愛因斯坦質(zhì)能方程：E=mc2，其中m是物體的質(zhì)量，c是真空中的光速.質(zhì)能方程告訴我們質(zhì)量和能量之間存在著簡單的正比關(guān)系.物體的能量增大了，質(zhì)量也增大；能量減小了，質(zhì)量也減小.且核反應(yīng)中釋放的能量與質(zhì)量虧損成正比,即ΔE=Δmc2. 【典例訓(xùn)練4】（xx廣東理綜T18）關(guān)于核衰變和核反應(yīng)的類型，下列表述正確的有 A． 是α衰變 B． 是β衰變 C． 是輕核聚變 D． 是重核裂變 【命題立意】本題主要考查核反應(yīng)方程。 【思路點撥】解答本題時可按以下思路分析： 四種核反 應(yīng)的類型 衰變、輕核的聚變、重核的裂變、 原子核的人工轉(zhuǎn)變 盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng) 查得威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng) 【規(guī)范解答】選AC。B選項錯誤，這是盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)；D選項錯誤，這是β衰變。AC選項正確。 五、光電效應(yīng)的理解 1、 光電子：在光電效應(yīng)中發(fā)射出的電子。形成的電流叫光電流。 2、 【典例訓(xùn)練5】（xx四川理綜T18）用波長為的紫外線照射鎢的表面，釋放出來的光電子中最大的動能是4.7。由此可知，鎢的極限頻率是（普朗克常量h=6.63s），光速c=3.0/s，結(jié)果取兩位有效數(shù)字）w A．5.5Hz Ｂ .7.9Hz C . 9.8Hz D .1.2Hz 【命題立意】考查愛因斯坦光電效應(yīng)方程以及光速、波長、頻率間的關(guān)系. 【思路點撥】解答本題時,可參照以下解題步驟: 關(guān)鍵 點 (1) 極限頻率對應(yīng)逸出功，光子能量， (2) 根據(jù)電效應(yīng)方程，就可求出極限頻率. 【規(guī)范解答】選B，根據(jù)光電效應(yīng)方程，在恰好發(fā)生光電效應(yīng)時最大初動能為0，有，且，化簡得Hzw_w，故Ｂ正確． 【高考真題探究】 1.（xx北京理綜T20）如圖，若ｘ軸表示時間，ｙ軸表示位置，則該圖像反映了某質(zhì)點做勻速直線運動時，位置與時間的關(guān)系。若令ｘ軸和ｙ軸分別表示其他的物理量，則該圖像又可以反映在某種情況下，相應(yīng)的物理量之間的關(guān)系。下列說法中正確的是 Ａ．若ｘ軸表示時間，ｙ軸表示動能，則該圖像可以反映某物體受恒定合外力作用做直線運動過程中，物體動能與時間的關(guān)系 Ｂ．若ｘ軸表示頻率，ｙ軸表示動能，則該圖像可以反映光電效應(yīng)中，光電子最大初動能與入射光頻率之間的關(guān)系 Ｃ．若ｘ軸表示時間，ｙ軸表示動量，則該圖像可以反映某物體在沿運動方向的恒定合外力作用下，物體動量與時間的關(guān)系 Ｄ．若ｘ軸表示時間，ｙ軸表示感應(yīng)電動勢，則該圖像可以反映靜置于磁場中的某閉合回路，當磁感應(yīng)強度隨時間均勻增大時，閉合回路的感應(yīng)電動勢與時間的關(guān)系 【命題立意】圖像考查的角度及呈現(xiàn)方式均有創(chuàng)新，這些都體現(xiàn)了穩(wěn)中有變、變中求新的命題思想。 【思路點撥】找出縱軸表示的物理量與橫軸表示的物理量之間的關(guān)系，從而做出判斷。 【規(guī)范解答】選C，由、、可得，說明動能和時間的圖像是拋物線，故A錯誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程，說明動能和時間是線性關(guān)系，圖象在y軸上的截距為負值，故B錯誤；根據(jù)動量定理,則,說明動量和時間是線性關(guān)系，截距為初動量，故C正確；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，當磁感應(yīng)強度隨時間均勻增大時，閉合回路的感應(yīng)電動勢是一個定值而不隨時間變化，故D錯誤。 2.（xx福建理綜T29）（1）測年法是利用衰變規(guī)律對古生物進行年代測定的方法。若以橫坐標t表示時間，縱坐標m表示任意時刻的質(zhì)量，為t＝0時的質(zhì)量。下面四幅圖中能正確反映衰變規(guī)律的是 。（填選項前的字母） 【命題立意】本題以古生物進行年代測定為背景，考查原子核的衰變規(guī)律 【思路點撥】明確衰變規(guī)律是指數(shù)函數(shù) 【規(guī)范解答】選C。由公式并結(jié)合數(shù)學(xué)知識可知C答案正確。 3.（xx江蘇物理卷T12）（12分）(1)研究光電效應(yīng)電路如圖所示，用頻率相同、強度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板（陰極K），鈉極板發(fā)射出的光電子被陽極A吸收，在電路中形成光電流。下列光電流I與A、K之間的電壓的關(guān)系圖象中，正確的是 . （2）鈉金屬中的電子吸收光子的能量，從金屬表面逸出，這就是光電子。光電子從金屬表面逸出的過程中，其動量的大小______(選填“增大、“減小”或“不變”)， 原因是_______。 （3）已知氫原子處在第一、第二激發(fā)態(tài)的能級分別為-3.4eV和-1.51eV， 金屬鈉的截止頻率為Hz, 普朗克常量h=Js.請通過計算判斷，氫原子從第二激發(fā)態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)過程中發(fā)出的光照射金屬鈉板，能否發(fā)生光電效應(yīng)。 【規(guī)范解答】（1）選C 由愛因斯坦光電效應(yīng)方程和動能定理?？傻? ，遏止電壓UC與入射光的頻率在關(guān)，與光強無關(guān)。由發(fā)生光電效應(yīng)規(guī)律可知，光電流與光的強度有關(guān)，光越強，光電流越強。所以選項C正確。本題考查光電效應(yīng)規(guī)律。 （2）鈉金屬中的電子吸收光子的能量，從金屬表面逸出，由于光電子在從金屬表面逸出過程中，要受到金屬表面層中力的阻礙作用（或需要克服逸出功）。所以在光電子從金屬表面逸出的過程中，其動量的大小減小。 （3）氫原子從第二激發(fā)態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)過程中，放出的光子能量為，帶入數(shù)據(jù)的，金屬鈉的逸出功，帶入數(shù)據(jù)得，因為，所以不能發(fā)生光電效應(yīng)。 【答案】（1）C。（2）減小，光電子從金屬表面逸出過程中要受到金屬表面層中力的阻礙作用（或需要克服逸出功）。（3）不能發(fā)生光電效應(yīng)。 4.（xx山東理綜T38）（8分）（1）大量氫原子處于不同能量激發(fā)態(tài)，發(fā)生躍遷時放出三種不同能量的光子，其能量值分別是：1．89eV,10．2eV,12．09eV。躍遷發(fā)生前這些原子分布在_______個激發(fā)態(tài)能級上，其中最高能級的能量值是______eV（基態(tài)能量為-13．6eV）。 （2）如圖所示，滑塊A、C質(zhì)量均為m，滑塊B質(zhì)量為m。開始時A、B分別以的速度沿光滑水平軌道向固定在右側(cè)的擋板運動，現(xiàn)將C無初速地放在A上，并與A粘合不再分開，此時A與B相距較近，B與擋板相距足夠遠。若B與擋板碰撞將以原速率反彈，A與B碰撞將粘合在一起。為使B能與擋板碰撞兩次，應(yīng)滿足什么關(guān)系？ 【命題立意】主要考查能級、能級躍遷、玻爾原子模型、碰撞、動量守恒定律、運動學(xué)關(guān)系等知識點。 【思路點撥】解答本題（1）時可按以下思路分析： 與題給信息對照 求能級差 氫原子能級圖模型 解答本題（2）時可按以下思路分析： AC一起與B碰一次 C與A碰 B與墻碰兩次 【規(guī)范解答】（1）由于大量氫原子在處于不同能量激發(fā)態(tài)，發(fā)生躍遷時放出三種不同能量的光子，可知氫原子處于最高能級是n=3，躍遷發(fā)生前這些原子分布在2個激發(fā)態(tài)能級上；其中最高能級的能量值是E3=-1.51。 （2）設(shè)向右為正方向，A與C粘合在一起的共同速度為，由動量守恒定律得 ① 為保證B碰擋板前A未能追上B，應(yīng)滿足 ② 設(shè)A、B碰后的共同速度為，由動量守恒定律得 ③ 為能使B能與擋板再次相碰應(yīng)滿足 ④ 聯(lián)立①②③④式解得或 【答案】（1）①2；②-1.51。（2）或。 5.（xx天津理綜T2）下列關(guān)于原子和原子核的說法正確的是 A．β衰變現(xiàn)象說明電子是原子核的組成部分 B．玻爾理論的假設(shè)之一是原子能量的量子化 C．放射性元素的半衰期隨溫度的升高而變短 D．比結(jié)合能越小表示原子核中的核子結(jié)合得越牢固 【命題立意】本題以基礎(chǔ)知識立意，主要考查學(xué)生對玻爾理論，核反應(yīng)的實質(zhì)，半衰期，結(jié)合能等知識的掌握情況。 【思路點撥】解題時注意正確理解核反應(yīng)的實質(zhì)，影響半衰期的因素等。 【規(guī)范解答】選B. β衰變的實質(zhì)是將原子核中的一個中子變成一個質(zhì)子和一個電子，原子核是由中子和質(zhì)子組成，內(nèi)部沒有電子，B錯誤；玻爾理論的基本假設(shè)說明電子在不同軌道上運動時，能量是不同的，即原子的能量是量子化的，B正確；放射性元素的半衰期是由核內(nèi)部自身的因素決定的，與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān)，不受溫度的影響，C錯誤；比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合的越牢固，原子核越穩(wěn)定，D錯誤。 6.（xx全國Ⅱ理綜T25）（18分）小球A和B的質(zhì)量分別為mA 和 mB 且mA＞mB 在某高度處將A和B先后從靜止釋放。小球A與水平地面碰撞后向上彈回，在釋放處下方與釋放處距離為H的地方恰好與正在下落的小球B發(fā)生正碰，設(shè)所有碰撞都是彈性的，碰撞時間極短。求小球A、B碰撞后B上升的最大高度。 【命題立意】本題是一道力學(xué)綜合題，涉及動量守恒、能量的守恒、運動學(xué)公式等知識，考查了考生綜合運用物理知識分析問題的能力。 【思路點撥】小球A與B碰撞前的速度大小相等，方向相反，發(fā)生彈性正碰，滿足動量守恒、能量守恒，碰后對小球B運用運動學(xué)公式進行求解。 【規(guī)范解答】根據(jù)題意，由運動學(xué)規(guī)律可知，小球A與B碰撞前的速度大小相等，均設(shè)為， 由機械能守恒有 ① 設(shè)小球A與B碰撞后的速度分別為和，以豎直向上方向為正，據(jù)動量守恒定律有 ② 由于兩球碰撞過程中能量守恒，故 ③ 聯(lián)立②③式得 ④ 設(shè)小球B能上升的最大高度為h，由運動學(xué)公式有 ⑤ 由①④⑤式得 ⑥ 評分參考：①式3分，②③式各4分，④式2分,⑤式3分,⑥式2分 【答案】 【備課資源】 1.一個23592U原子核在中子的轟擊下發(fā)生一種可能的裂變反應(yīng)，其裂變方程為23592U+10nX+9438Sr+210n，則下列敘述正確的是（ ） A.X原子核中含有86個中子 B.X原子核中含有141個核子 C.因為裂變時釋放能量，根據(jù)E=mc2，所以裂變后的總質(zhì)量數(shù)增加 D.因為裂變時釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以生成物的總質(zhì)量數(shù)減小 【解析】選A.在23592U的一種可能裂變方程中，由原子核反應(yīng)中電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可知，X的核電荷數(shù)a=92-38=54,質(zhì)量數(shù)即核子數(shù)b=235+1-94-2=140，故核內(nèi)有140-54=86個中子數(shù)，54個質(zhì)子，A正確，B錯；由于裂變釋放能量，有質(zhì)量虧損，總質(zhì)量會減小，但質(zhì)量數(shù)不變，C、D均錯. 2.μ子與氫原子核（質(zhì)子）構(gòu)成的原子稱為μ氫原子（hydrogen muon atom），它在原子核物理的研究中有重要作用，圖為μ氫原子的能級示意圖.假定光子能量為E的一束光照射容器中大量處于n=2能級的μ氫原子，μ氫原子吸收光子后，發(fā)出頻率為ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6的光，且頻率依次增大，則E等于（ ） A.h(ν3-ν1) B.h(ν5+ν6) C.hν3 D.hν4 【解析】選C.因發(fā)出6種頻率波，所以吸收E后一定躍遷于n=4能級，且ν6對應(yīng)n=4到n=1，ν5對應(yīng)n=3到n=1，ν4對應(yīng)n=2到n=1，ν3對應(yīng)n=4到n=2，，即E=hν3，故選C. 3.一個質(zhì)子和一個中子聚變結(jié)合成一個氘核，同時輻射一個γ光子.已知質(zhì)子、中子，氘核的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，普朗克常量為h，真空中的光速為c.下列說法正確的是（ ） A.核反應(yīng)方程是11H+10n31H+γ B.聚變反應(yīng)中的質(zhì)量虧損Δm=m1+m2-m3 C.輻射出的γ光子的能量E=（m3-m1-m2）c D.γ光子的波長λ= 【解析】選B.質(zhì)子和中子聚變結(jié)合成一個氘核，其質(zhì)量數(shù)為2，A錯；質(zhì)量虧損即為質(zhì)子與中子質(zhì)量之和與氘核的質(zhì)量之差，B項正確；質(zhì)能方程中，ΔE=Δmc2，C項錯；光子波長λ=,D項錯. 4.（xx廣東高考）硅光電池是利用光電效應(yīng)原理制成的器件.下列表述正確的是（ ） A．硅光電池是把光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N裝置 B．硅光電池中吸收了光子能量的電子都能逸出 C．逸出的光電子的最大初動能與入射光的頻率無關(guān) D．任意頻率的光照射到硅光電池上都能產(chǎn)生光電效應(yīng) 【解析】選A.硅光電池是把光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N裝置，A正確；硅光電池是利用光電效應(yīng)原理制成的器件，依據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hν-W=hν-hν0，可見只有當入射光子的頻率大于極限頻率時才可能發(fā)生光電效應(yīng)，B錯誤，C錯誤，D錯誤. 5.（xx天津高考）下列說法正確的是（ ） A.157N+11H→126C+42He是α衰變方程 B.11H+21H→32He+γ是核聚變反應(yīng)方程 C.23892U→23490Th+42He是核裂變反應(yīng)方程 D.42He+2713Al→3015P+10n是原子核的人工轉(zhuǎn)變方程 【解析】選B、D.A選項中157N在質(zhì)子的轟擊下發(fā)生的核反應(yīng)，屬于原子核的人工轉(zhuǎn)變，A錯；C選項是α衰變，不是裂變，C錯.B項是原子核的聚變，D項中用α粒子轟擊2713Al原子核發(fā)生的是原子核的人工轉(zhuǎn)變，故B、D正確. 6、（xx山東高考）(1)歷史上第一次利用加速器實現(xiàn)的核反應(yīng)，是用加速后動能為0.5 MeV的質(zhì)子11H轟擊靜止的AZX，生成兩個動能均為8.9 MeV的42He.（1 MeV=1.610-13J） ①上述核反應(yīng)方程為___________. ②質(zhì)量虧損為__________kg. （2）如圖10-4所示，光滑水平面軌道上有三個滑塊A、B、C，質(zhì)量分別為mB=mC=2m，mA=m，A、B用細繩連接，中間有一壓縮的彈簧(彈簧與滑塊不拴接).開始時A、B以共同速度v0運動，C靜止.某時刻細繩突然斷開，A、B被彈開，然后B又與C發(fā)生碰撞并粘在一起，最終三滑塊速度恰好相同.求B與C碰撞前B的速度. 7.兩個氘核聚變產(chǎn)生一個中子和氦核（氦的同位素）.已知氘核的質(zhì)量mD=2.013 60 u，氦核的質(zhì)量mHe=3.015 0 u，中子的質(zhì)量mn=1.008 7 u. （1）寫出聚變方程并計算釋放的核能. （2）若反應(yīng)前兩個氘核的動能均為0.35 MeV.它們正面對撞發(fā)生聚變，且反應(yīng)后釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為動能，則產(chǎn)生的氦核和中子的動能各為多大？ 【解析】（1）聚變的核反應(yīng)方程為21H+21H→32He+10n 核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損為Δm=2mD-(mHe+mn)=0.003 5 u 釋放的核能為ΔE=Δmc2=0.003 5931.5 MeV≈3.26 MeV. （2）對撞過程動量守恒，由于反應(yīng)前兩氘核動能相同，其動量等值反向，因此反應(yīng)前后系統(tǒng)的動量為0. 即0=mHevHe+mnvn,反應(yīng)前后總能量守恒，得mHev2He+mnv2n=ΔE+2EkD 解得EkHe=0.99 MeV,Ekn=2.97 MeV 答案：（1）221H32He+10n 3.26 MeV （2）0.99 MeV 2.97 MeV 8. （09天津10） 如圖所示，質(zhì)量m1=0.3 kg 的小車靜止在光滑的水平面上，車長L=15 m,現(xiàn)有質(zhì)量m2=0.2 kg可視為質(zhì)點的物塊，以水平向右的速度v0=2 m/s從左端滑上小車，最后在車面上某處與小車保持相對靜止。物塊與車面間的動摩擦因數(shù)=0.5,取g=10 m/s2，求 （1）物塊在車面上滑行的時間t; （2）要使物塊不從小車右端滑出，物塊滑上小車左端的速度v′0不超過多少。 答案：（1）0.24s (2)5m/s 解析：本題考查摩擦拖動類的動量和能量問題。涉及動量守恒定律、動量定理和功能關(guān)系這些物理規(guī)律的運用。 （1）設(shè)物塊與小車的共同速度為v，以水平向右為正方向，根據(jù)動量守恒定律有 ① 設(shè)物塊與車面間的滑動摩擦力為F，對物塊應(yīng)用動量定理有 ② 其中 ③ 解得 代入數(shù)據(jù)得 ④ （2）要使物塊恰好不從車廂滑出，須物塊到車面右端時與小車有共同的速度v′，則 ⑤ 由功能關(guān)系有 ⑥ 代入數(shù)據(jù)解得 =5m/s 故要使物塊不從小車右端滑出，物塊滑上小車的速度v0′不能超過5m/s。