專(zhuān)題11守恒規(guī)律在近代物理中的應(yīng)用

1、1[04年高三物理熱點(diǎn)專(zhuān)題]考點(diǎn)考點(diǎn)11守恒定律在近代物理中的應(yīng)用守恒定律在近代物理中的應(yīng)用山東賈玉兵命題趨勢(shì)命題趨勢(shì)近代物理在高中教材中是非重點(diǎn)內(nèi)容，要求不高，但聯(lián)系生產(chǎn)、生活和科研實(shí)際是近幾年高考的一個(gè)熱點(diǎn)。2000年高考中三省的綜合卷，涉及近代物理的題4道，在物理分中占21分。2001年高考理綜卷中，最后一道壓軸題也是涉及近代物理的。這部分內(nèi)容雖然是熱點(diǎn)，但總體要求不高?？碱}常以科學(xué)研究中的具體事例為背景，選取其中高中能討論的一些

2、局部問(wèn)題進(jìn)行考查，有時(shí)還在題中給出一些新的知識(shí)、信息、成為信息題。知識(shí)概要知識(shí)概要在近代物理領(lǐng)域，牛頓運(yùn)動(dòng)定律等一些經(jīng)典物理的規(guī)律將不再使用，但動(dòng)量守恒定律、核能的轉(zhuǎn)化和守恒定律仍可適用。包括這兩個(gè)守恒定律的一些守恒規(guī)律成為近代物理研究中的重要理論依據(jù)。在高中物理范圍內(nèi)，守恒規(guī)律和近代物理的聯(lián)系可表示如下：由于各種守恒應(yīng)用的對(duì)象是微觀(guān)粒子，因此關(guān)于能量和動(dòng)量的觀(guān)念，與在宏觀(guān)低速領(lǐng)域中相比應(yīng)有所拓展。在應(yīng)用能量守恒時(shí)，涉及的能量除動(dòng)能、電

3、勢(shì)能外，還有與質(zhì)量對(duì)應(yīng)的總能量mc2，如果是光子，則是由頻率決定的能量。在應(yīng)用動(dòng)量守恒定律?h時(shí)，要注意除了實(shí)物粒子有動(dòng)量mv外，光子也有動(dòng)量，光子在與其他粒??hchp??子相互作用時(shí)，其行為與實(shí)物粒子類(lèi)似。點(diǎn)撥解疑點(diǎn)撥解疑能量守恒光的波動(dòng)性動(dòng)量守恒光的粒子性電荷數(shù)守恒原子結(jié)構(gòu)質(zhì)量數(shù)守恒原子核3eV=9.9eV，放出能量5.1eV，所以外界供給的總能量為4.8eV。點(diǎn)評(píng)：點(diǎn)評(píng)：將一個(gè)NaCI分子分解成彼此遠(yuǎn)離的中性鈉原子Na和中性氯原

4、子Cl可能并不存在上述的兩個(gè)階段，但根據(jù)能量守恒的原理，在計(jì)算能量時(shí)，完全可以設(shè)想一個(gè)便于計(jì)算的變化過(guò)程。對(duì)該題，能否清晰的設(shè)想一個(gè)轉(zhuǎn)化的過(guò)程就是順利解答的關(guān)鍵?！纠}例題4】在核反應(yīng)堆里，用石墨作減速劑，使鈾核裂變所產(chǎn)生的快中子通過(guò)與碳核不斷的碰撞而被減速。假設(shè)中子與碳核發(fā)生的是彈性正碰，且碰撞前碳核是靜止的。已知碳核的質(zhì)量近似為中子質(zhì)量的12倍，中子原來(lái)的動(dòng)能為E0，試求：（1）經(jīng)過(guò)一次碰撞后中子的能量變?yōu)槎嗌?？?）若E0=1.7

5、6MeV，則經(jīng)過(guò)多少次后，中子的能量才可減少到0.025eV?！军c(diǎn)撥解疑點(diǎn)撥解疑】按彈性正碰的規(guī)律可求出每次碰撞后中子的速度變?yōu)槎嗌?，?duì)應(yīng)的動(dòng)能也就可以求解；在根據(jù)每次碰撞前后的動(dòng)能之比與需要減少到0.025eV與原動(dòng)能E0的比值關(guān)系，取對(duì)數(shù)求出碰撞次數(shù)（必須進(jìn)位取整）。（1）彈性正碰遵循動(dòng)量守恒和能量守恒兩個(gè)規(guī)律。設(shè)中子的質(zhì)量m，碳核的質(zhì)量M。有：210Mvmvmv??222120212121Mvmvmv??由上述兩式整理得00011

6、3111212vvmmmmvMmMmv????????則經(jīng)過(guò)一次碰撞后中子的動(dòng)能020211169121)1311(2121EvmmvE????（2）同理可得0212)169121(169121EEE??……0)169121(EEnn?設(shè)經(jīng)過(guò)n次碰撞，中子的動(dòng)能才會(huì)減少至0.025eV，即En=0.025eV，E0=1.75MeV。解上式得n≈54【例題5】（2001年高考理綜卷第31題，28分）太陽(yáng)現(xiàn)正處于主序星演化階段。它主要是由電