高考物理题型归纳汇编原子物理

原子物理

题型一：动量守恒定律与微观粒子的碰撞相结合的综合性问题

解弹性碰撞的“双守恒式”时，最好能记住碰后的速度的解。碰撞后发生核反应，释放的核能转变成粒子的动能，注意总能量守恒与动量守恒相结合。

［例1］实验室核反应源产生一未知粒子，它与静止的氢核正碰，测出碰后氢核的速度是

3.3×107m/s ；它跟跟静止的氮核正碰，测出碰后氮核的速度是

4.7×106m/s 。上述碰撞都是弹性碰撞。求未知粒子（速度不变）的质量数。这是历史上查德威克发现中子的实验。 ［解析］m 1v ＝m 1v 1+m 2v 2；21m 1v 2＝21m 1v 12+21m 2v 22。v 2＝v m m m 2

112+,对于氢核v m m m v H n n H +=2，对于氮核v m m m v H

n n N 142+=，得n m ＝1.16H m ,即质量数为1.16。 ［变式训练1］用石墨做慢化剂使快中子减速，碳核与中子每次的碰撞都是弹性正碰，

且碰前碳核都是静止的，设碰前中子的动能为E 。（1）经过一次碰撞，中子的动能变成多少？

［变式训练2］至少经过多少次碰撞，中子的动能才小于10－

6E ？lg13＝1.114,lg11＝1.041。两个氘核动能均为0.37MeV,做对心相向正碰发生了聚变反应：21H ＋21H→32H e ＋10n 。其中氘核质量为2.1036u ，氦3的质量为3.1950u ，中子的质量为1.0087u 。反应中释放的核能全部转化为动能，求所生成的氦核和中子的动能。1u 相当于931MeV 的能量。

［变式训练3］已知H e ＋各能级能量的表达式为n E ＝－20n

E ，静止的H e ＋从最低激发态跃迁到基态时如考虑到该离子的反冲，发射的光子的波长为λ1；如该离子的反冲忽略不计，发射的光子的波长为λ2。则λ1/λ2＝ 。H e ＋

的质量为m ，普朗克常量为h ，真空中光速为c 。

题型二：利用动量守恒定律解纯动量守恒问题。

系统包含哪些物体，发生了什么相互作用（内力），哪是作用前的动量，哪是作用后的动量，各速度是否相对于同一参考系，正负方向是否确定。

［例2］甲、乙两辆小车质量分别为m

1＝50kg 和

m 2＝30kg ，质量m ＝30kg 的小孩站在甲车上。两车在

光滑轨道上相向运动，车速V 1＝3m/s ，V 2＝4m/s ，为

避免两车相撞，小孩至少以多大的水平速度（相对地

面）跳到乙车上？

［解析］“跳、落”是常见的内力作用方式，动量是状态量，抓住跳之前和跳之后、落之前和落之后的状态。规定向右为正方向，小孩的速度用u 表示。

以甲车、小孩为系统：（m 1＋m ）V 1＝m 1V 1/＋mu ------------------------------------(1)

以小孩、乙车为系统：mu ＋m 2（－V 2）＝（m ＋m 2）V 2/ ----------------------------(2) 两车不撞：V 1/≤V 2/ ---------------------------------------------------------(3)

得u≥6.2m/s ，即小孩至少以6.2m/s 的水平速度跳到乙车上才能避免两车相撞。当然(1)式+(2)式得：（m 1+m ）V 1 +m 2（－V 2）=m 1V 1/+（m+m 2）V 2/ ，即以两车、小孩为系统的守恒式。 ［变式训练4］小孩质量m 1＝20kg ，小车质量m 2＝290kg 。车原静止，不计车与地面间的摩擦，小孩在地面上奔跑，速度u ＝5m/s ，并以该速度水平跳到车上，紧接着又以大小5m/s 的水平速度（相对地面）向后跳离车子，然后再奔跑跳

上车子、跳离车子，……，且每次速度大小不变。问小孩至多

跳上车子几次？

变式训练参考答案

［变式训练1］（1）121E/169(2)42次

［变式训练2］1MeV;3MeV

［变式训练3］202420

424163mc E mc c m E -+

［变式训练4］8次