簡介：原子核再分割放射現(xiàn)象,1896年，法國物理化學(xué)家貝克勒爾在鈾礦石中發(fā)現(xiàn)了放射現(xiàn)象，此后，居里夫婦又發(fā)現(xiàn)了其他放射性元素釷、釙、鐳。,放射性不是少數(shù)幾種元素才有的，研究發(fā)現(xiàn)，原子序數(shù)大于82的所有元素，都能自發(fā)的放出射線，原子序數(shù)小于83的元素，有的也具有放射性．,天然放射現(xiàn)象,鈾礦石,鋇鈾云母,斜水鉬鈾礦,天然放射現(xiàn)象放射性元素自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象,氦原子核,高速電子流,高能量電磁波,1/10光速,接近光速,光速,弱,較強(qiáng),很強(qiáng),很容易,較弱,更小,質(zhì)子的發(fā)現(xiàn),原子量始終是氫原子量的整數(shù)倍。,1919年，盧瑟福用?粒子作為高速“炮彈”來轟擊氮原子核，首先實(shí)現(xiàn)了原子核的人工破裂。,用?粒子轟擊氮原子核，能釋放氫核，用硼、氟、鈉、鋁、磷等做實(shí)驗(yàn)，也能打出氫核。,氫核是原子核的組成部分。氫核定義為“質(zhì)子”。,盧瑟福得出結(jié)論,原子核是否只是由質(zhì)子組成呢,1920年盧瑟福進(jìn)而猜想原子核內(nèi)存在不帶電的中子，這一猜想被他的學(xué)生查德威克用實(shí)驗(yàn)證實(shí)，并得到公認(rèn)。,中子猜想,≠,中子的發(fā)現(xiàn),1930年，德國物理學(xué)家玻特和貝克發(fā)現(xiàn)利用?粒子轟擊鈹元素時(shí)，產(chǎn)生了一種穿透力極強(qiáng)而且不受電場(chǎng)或磁場(chǎng)影響的射線。1932年，伊蓮娜和弗里德里克約里奧發(fā)現(xiàn)，這些新射線能將運(yùn)動(dòng)速度極快的氫核從煤油中釋放出來，斷言這種射線是?射線。1932年，查德威克從實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)了質(zhì)量與質(zhì)子相近的中性粒子，并命名為“中子”。,,伊倫約里奧－居里,約里奧－居里,查德威克1891～1974英國物理學(xué)家1932年發(fā)現(xiàn)中子，于1935年獲諾貝爾獎(jiǎng)。,原子核結(jié)構(gòu),1932年，前蘇聯(lián)伊凡年科與海森伯提出原子核由質(zhì)子和中子組成的理論。,質(zhì)子P和中子N統(tǒng)稱為核子N。,質(zhì)子質(zhì)量,中子質(zhì)量,質(zhì)子質(zhì)量微小于中子質(zhì)量,元素符號(hào)表示,例,同位素質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同的元素。如氫的同位素,氘和氚是氫的同位素，關(guān)于氫、氘、氚的原子，下列說法哪個(gè)正確（）A、具有相同的質(zhì)子數(shù)、相同的中子數(shù)、相同的電子數(shù)；B、具有不同的質(zhì)子數(shù)、相同的中子數(shù)、相同的電子數(shù)；C、具有相同的質(zhì)子數(shù)、不同的中子數(shù)、相同的電子數(shù)；D、具有相同的質(zhì)子數(shù)、相同的中子數(shù)、不同的電子數(shù)．,例,C,√,衰變遵循的規(guī)律質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒。,原子核的衰變（DECAY）重的原子核由于放出某種粒子而轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓?原子核的衰變,?衰變?cè)雍朔懦?粒子的衰變叫做?衰變．,Β衰變?cè)雍朔懦靓⒘Ｗ拥乃プ兘凶靓⑺プ儯?兩種衰變,,Γ射線伴隨?或?衰變產(chǎn)生,例,?衰變,Β衰變,Β衰變,?衰變,判斷衰變類型,經(jīng)過一系列?衰變和?衰變后，可以變成穩(wěn)定的元素鉛206，問這一過程?衰變和?衰變次數(shù),解設(shè)經(jīng)過X次?衰變，Y次?衰變,238＝206＋4X,92822XY,,X＝8Y＝6,例,BC,圖中P為放在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的天然放射源，其放出的射線在電場(chǎng)的作用下分成A、B、C三束，以下判斷正確的是（）A．A為Α射線、B為Β射線B．A為Β射線、B為Γ射線C．B為Γ射線、C為Α射線D．B為Α射線、C為Γ射線,例,√,√,半衰期,放射性元素的剩余質(zhì)量與原有質(zhì)量的關(guān)系,半衰期放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間。,數(shù)量關(guān)系,單個(gè)的微觀事件不可預(yù)測(cè)，即我們只知道它發(fā)生的概率，不知道它具體何時(shí)發(fā)生。,衰變知識(shí)應(yīng)用,,如人們利用地殼巖石中存在的微量的放射性元素的衰變規(guī)律，測(cè)定地球的年齡為46億年。地殼有一部漫長的演變歷史，一部不斷變化、不斷發(fā)展的歷史。,半衰期的長短由核內(nèi)部自身的因素決定，跟所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件都沒有關(guān)系。利用這一知識(shí)可以用來測(cè)量各種年齡。,碳14測(cè)年技術(shù)大氣中14C是一些原子在太陽射來的高能粒子流作用下產(chǎn)生的，能夠自發(fā)的進(jìn)行Β衰變（半衰期5730年），變成氮。它在大氣中產(chǎn)生和衰變存在動(dòng)態(tài)平衡，含量相當(dāng)穩(wěn)定?；畹闹参镆蛐玛惔x含量與空氣中一樣，死后沒有與空氣交換只有衰變因此可以根據(jù)相對(duì)含量，算出死亡時(shí)間。,1、原理射線中的粒子與其他物質(zhì)作用時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象，顯示射線的存在。,2、現(xiàn)象舉例,粒子使氣體或液體電離，以這些離子為核心，過飽和的蒸汽會(huì)產(chǎn)生霧滴，過熱液體會(huì)產(chǎn)生氣泡；使照相乳膠感光；使熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光。,探測(cè)射線方法的原理,射線使氣體分子電離，過飽和蒸汽以離子為中心凝結(jié)成霧滴，顯示運(yùn)動(dòng)軌跡。,威爾遜云室,,,,,Γ粒子的電離本領(lǐng)很小，一般看不到它的徑跡,?射線直而粗。原因①?粒子質(zhì)量大，不易改變方向②電離本領(lǐng)大，沿途產(chǎn)生的離子多,?射線比較細(xì)，而且常常彎曲。原因①?粒子質(zhì)量小，跟氣體碰撞易改變方向。②電離本領(lǐng)小，沿途產(chǎn)生的離子少。,工作原理射線使液體分子電離，過熱液體以離子為核心形成胚胎氣泡，顯示運(yùn)動(dòng)軌跡。,氣泡室,優(yōu)點(diǎn)直觀﹑作用頂點(diǎn)可見﹑有很好的多重效率﹑有效空間大和測(cè)量精度高等等。,缺點(diǎn)收集和分析數(shù)據(jù)較慢，掃描﹑測(cè)量照片太費(fèi)時(shí)間﹐體積不容易做得很大。,,,窗口,,陰極導(dǎo)電圓筒,,陽極金屬絲,接放大器,粒子,蓋革米勒計(jì)數(shù)器,射線使氣體分子電離，產(chǎn)生脈沖放電，放電次數(shù)就是進(jìn)入計(jì)數(shù)管內(nèi)粒子的個(gè)數(shù)。優(yōu)點(diǎn)非常靈敏。缺點(diǎn)不能區(qū)分射線的種類，不適合于極快速的計(jì)數(shù)，不適合于檢測(cè)Α粒子。,核反應(yīng)原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新的原子核的過程。,有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素。,放射性同位素跟同種元素的非放射性同位素具有相同的化學(xué)性質(zhì)。放射性同位素衰變可生成另一種新元素。放射性同位素與放射性元素一樣，都有一定的半衰期，衰變規(guī)律一樣。,天然放射性同位素不過四十多種，現(xiàn)在可以用人工的方法得到放射性同位素1000多種。,核反應(yīng)和放射性同位素,放射性同位素在農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、和科學(xué)研究等許多方面得到了廣泛的應(yīng)用．其應(yīng)用是沿著利用它的射線和作為示蹤原子兩個(gè)方向展開的．,,放射性的應(yīng)用,射線應(yīng)用,示蹤原子,,,,,探傷儀,培育新種,保存食物,消除有害靜電,消滅害蟲,治療惡性腫瘤,,,,,農(nóng)作物檢測(cè),診斷器質(zhì)性和功能性疾病,生物大分子結(jié)構(gòu)及功能研究,放射性同位素的應(yīng)用,核力核子之間的相互作用力,核力的奇怪特點(diǎn),核力（強(qiáng)力）,,1核力是四種相互作用中的強(qiáng)相互作用（強(qiáng)力）的一種表現(xiàn)。2核力是短程力。約在1015M量級(jí)時(shí)起作用，距離大于081015M時(shí)為引力,距離為101015M時(shí)核力幾乎消失，距離小于081015M時(shí)為斥力。3核力具有飽和性。核子只對(duì)相鄰的少數(shù)核子產(chǎn)生較強(qiáng)的引力，而不是與核內(nèi)所有核子發(fā)生作用。4核力具有電荷無關(guān)性。,除核力外原子核內(nèi)還存在弱相互作用（弱力）弱相互作用也是短程力，力程比強(qiáng)力更短，為10－18M，作用強(qiáng)度則比電磁力小。弱力是引起中子－質(zhì)子轉(zhuǎn)變的原因。,弱力,自然界中較輕的原子核，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等，但對(duì)于較重的原子核，中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)，越重的元素，兩者相差越多。,原子核中質(zhì)子與中子的比例,當(dāng)核越來越大，有些核子間的距離越來越遠(yuǎn)。核力減小很快。所以，原子核大到一定程度時(shí)，相距較遠(yuǎn)的質(zhì)子間的核力不足以平衡它們之間的庫侖力，這個(gè)原子核就不穩(wěn)定了。這時(shí)，如果增加中子，中子與其他核子沒有庫侖斥力，但有相互吸引的核力，有助于維系原子核的穩(wěn)定。所以重原子核里，中子數(shù)要比質(zhì)子數(shù)多。,,入射的光子的能量至少是222MEV,,以Γ光子的形式向外輻射222MEV出去,當(dāng)核子結(jié)合成原子核時(shí)要放出一定能量；原子核分解成核子時(shí)，要吸收同樣的能量。這個(gè)能量叫做原子核的結(jié)合能，也叫核能。,結(jié)合能,2、中等大小的核的比結(jié)合能最大，表明中等質(zhì)量的核最穩(wěn)定。,1、比結(jié)合能越大，取出一個(gè)核子就越困難，核就越穩(wěn)定。比結(jié)合能是原子核穩(wěn)定程度的量度,3、質(zhì)量較大的重核和質(zhì)量較小的輕核的比結(jié)合能都較小。,比結(jié)合能,結(jié)合能△E與核子數(shù)A之比,也叫平均結(jié)合能,特點(diǎn),比結(jié)合能,質(zhì)量虧損把組成原子核的核子的質(zhì)量與原子核的質(zhì)量之差。,核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以要放出能量，大小為,質(zhì)量與能量,愛因斯坦的質(zhì)能方程,ΔＭZMPAZMNM,其中Z為質(zhì)子數(shù)，A為質(zhì)量數(shù)即核子數(shù)。,核聚變,核裂變,核聚變,核裂變,核聚變和核裂變,核聚變兩個(gè)輕核結(jié)合成較重的單個(gè)原子核,核裂變1個(gè)重核分裂為兩個(gè)（或多個(gè)）中等質(zhì)量的核,證明1U質(zhì)量對(duì)應(yīng)的能量為9315MEV,碳原子質(zhì)量的1/12稱為原子質(zhì)量單位，用U表示,例,解根據(jù)質(zhì)能關(guān)系EMC2166051027（30108）1494451010（J）1464451010/16021019093151099315MEV,1UC2931MEV,中子的質(zhì)量1674910－27KG質(zhì)子的質(zhì)量1672610－27KG中子和質(zhì)子的質(zhì)量和3347510－27KG氘核的質(zhì)量3343610－27KG質(zhì)量差0003910－27KG放出的核能ΔEΔMC2ΔM/Μ931MEV00039/1660593121866MEV,例,求放出的能量。,解,中子與質(zhì)子結(jié)合生成氘放出219MEV的能量，這能量的絕對(duì)數(shù)量并不算大，但這只是組成1個(gè)氘核所放出的能量．如果組成的是6021023個(gè)（1摩爾）氘核時(shí)，放出的能量就十分可觀了。與之相對(duì)照的是，使1摩的碳完全燃燒放出的能量為3935103J。折合為每個(gè)碳原子在完全燃燒時(shí)放出的能量只不過4EV。兩者相差數(shù)十萬倍?？梢姾四鼙然瘜W(xué)能強(qiáng)得多。如1克鈾相當(dāng)于2500噸優(yōu)質(zhì)煤。,核反應(yīng)與化學(xué)反應(yīng)能量比較,鈾核裂變,1939年12月，德國物理學(xué)家哈恩和他的助手斯特拉斯曼發(fā)現(xiàn)，用中子轟擊鈾核時(shí)，核發(fā)生了裂變。,哈恩,,鈾核裂變的產(chǎn)物是多種多樣的，有時(shí)裂變?yōu)殡╔E和鍶SR,有時(shí)裂變?yōu)殇^（BA）和氪（KR）或者銻（SB）和鈮（NB），同時(shí)放出2～3個(gè)中子。鈾核還可能分裂成三部分或四部分，不過這種情形比較少見。討論其中一個(gè)裂變92235U01N→3890SR54136XE1001N,計(jì)算可知反應(yīng)過程中質(zhì)量減少了△M01510U放出核能△E△MC2141MEV,鈾核裂變時(shí)，同時(shí)釋放出2～3個(gè)中子，如果這些中子再引起其他U235核裂變，就可使裂變反應(yīng)不斷地進(jìn)行下去，這種反應(yīng)叫做鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。,鏈?zhǔn)椒磻?yīng),使裂變物資能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積叫做它的臨界體積，相應(yīng)的質(zhì)量叫做臨界質(zhì)量。,原子彈原理,,核燃料存在一個(gè)臨界體積。當(dāng)體積大于此臨界體積時(shí)，核反應(yīng)將得到放大，否則鏈?zhǔn)椒磻?yīng)將終止。臨界體積對(duì)應(yīng)的質(zhì)量稱為臨界質(zhì)量。例如鈾的臨界質(zhì)量為30磅，钚的臨界質(zhì)量為5磅。原子彈用控制臨界體積的方法引發(fā)核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。,,槍式,內(nèi)爆式,1942年，在奧本海默領(lǐng)導(dǎo)下出色完成美國“曼哈頓”計(jì)劃，造出世界上第一顆原子彈。,核電站,核電站和原子彈是核裂變能的兩大應(yīng)用，兩者機(jī)制上的差異主要在于鏈?zhǔn)椒磻?yīng)速度是否受到控制。核反應(yīng)堆按中子能量可分為熱中子堆和快中子堆。熱中子堆中子能量在01EV左右。中子能量在2ＥV左右?？熘凶樱梢允?2至16個(gè)鈾238變成钚239。生產(chǎn)核燃料生產(chǎn)的比消耗的還要多，幾乎可以百分之百地利用鈾資源，所以各國都在積極開發(fā)，現(xiàn)在全世界已有幾十座中小型快堆在運(yùn)行。,慢中子反應(yīng)堆,核聚變,聚變是核裂變平均每個(gè)核子放出能量的四倍。海水中氫與氘的原子數(shù)之比約為10000151升海水中的氘核聚變放出的能量相當(dāng)于燃燒300升汽油所放出的能量。地球上所有海水中的氘可供人類使用數(shù)百億年。,核聚變常用氘氚（DT）或氘氘（DD反應(yīng)）,DT,DD,發(fā)生聚變的條件要使原子核間的距離達(dá)到1015M,實(shí)現(xiàn)方法產(chǎn)生高溫108～109K。,氫彈,普通炸藥,Ｕ235,氘、氚,爆炸,,,裂變,,,,聚變,氫彈是利用原子彈實(shí)現(xiàn)高溫的。,恐怖地氫彈爆炸,1967年6月17日，中國第一顆氫彈爆炸成功,太陽是一個(gè)巨大的熱核反應(yīng)堆。還能維持90億100億年,人類的希望受控?zé)岷朔磻?yīng),受控核聚變必須具備以下3個(gè)條件1足夠高的點(diǎn)火溫度，需要幾千萬攝氏度甚至幾億攝氏度的高溫；2反應(yīng)裝置中的氣體密度要很低，相當(dāng)于常溫常壓下氣體密度的幾萬分之一；3充分約束，能量的約束時(shí)間要超過1秒鐘。等離子體的溫度、密度和熱能約束時(shí)間三者乘積稱為“聚變?nèi)胤e”，當(dāng)它達(dá)到1022時(shí)，聚變反應(yīng)輸出的功率等于為驅(qū)動(dòng)聚變反應(yīng)而輸入的功率，必須超過這一基本值，聚變反應(yīng)才能自持進(jìn)行。,,磁場(chǎng)約束,聚變所需燃料的約束,慣性約束,1987年春，IAEA（國際原子能機(jī)構(gòu)）總干事邀請(qǐng)歐共體、日本、美國和加拿大、前蘇聯(lián)的代表在維也納開會(huì)，決定四方合作設(shè)計(jì)建造國際熱核實(shí)驗(yàn)堆（ITER）。這是一個(gè)基于托卡馬克方案的項(xiàng)目。,中子N、質(zhì)子P、氘核D的質(zhì)量分別為現(xiàn)用光子能量為E的Γ射線照射靜止氘核使之分解，反應(yīng)的方程為若分解后中子、質(zhì)子的動(dòng)能可視為相等，則中子的動(dòng)能是（）,C,例,√,能量最小,基本粒子,基本粒子指人們認(rèn)知的構(gòu)成物質(zhì)的最小最基本的單位。質(zhì)子和中子有沒有結(jié)構(gòu)微觀世界除了質(zhì)子中子還有哪些東西有沒有沒有結(jié)構(gòu)的基本粒子,新粒子的發(fā)現(xiàn),19321950發(fā)現(xiàn)一大批新粒子如?子、?介子、奇異粒子、超子等，數(shù)目的增加在某種程度上類似于19世紀(jì)化學(xué)元素的增加。新的感性認(rèn)知的基礎(chǔ)上，需要新的歸納總結(jié)。,1964年由美國蓋爾曼提出強(qiáng)子由更小的組元夸克組成,1995年預(yù)言的六種夸克都被證實(shí),粒子的物理性質(zhì),（3）壽命。粒子的壽命不同，有長壽粒子，如電子、質(zhì)子、中子，質(zhì)子壽命最長，大于1033年。但絕大多數(shù)壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于十萬分之一秒。,（1）質(zhì)量。例如電子的靜止質(zhì)量為M9111031KG質(zhì)子的靜止質(zhì)量為M1671027KG,（4）自旋。一種內(nèi)在性質(zhì)，帶有量子化的角動(dòng)量。（5）粒子具有對(duì)稱性。有一個(gè)粒子，必有一個(gè)反粒子。,費(fèi)米子自旋為H/2Π的半整數(shù)倍。玻色子自旋為H/2Π的整數(shù)倍。,1928年，狄拉克從理論上預(yù)言反粒子的存在1932年，發(fā)現(xiàn)正電子；1995年發(fā)現(xiàn)反原子。,（2）電荷。有正負(fù)和不帶電三種可能?；倦娏縀161019C，夸克可以帶E/3,此外還有重子數(shù)、輕子數(shù)、奇異數(shù)、同位旋等性質(zhì),（1）強(qiáng)子類是指能直接參與強(qiáng)相互作用的粒子。由夸克組成，如核子（質(zhì)子、中子）、超子、Π介子、K介子、R粒子等?？淇斯?代、6味、每味3色，共36種。（2）輕子類是指不直接參與強(qiáng)相互作用，只參與弱相互作用、電磁作用和引力作用的粒子。共有六種電子、電中微子；U子、U中微子；Τ子、Τ中微子。及這六種輕子的反粒子（3）傳播子是傳播粒子間相互作用的能夠獨(dú)立存在的粒子。有四種膠子、中間玻色子、光子、引力子。,,強(qiáng)力,,弱力,,電磁力,,引力,基本粒子分類,標(biāo)準(zhǔn)模型,規(guī)范粒子,中微子系中性粒子，質(zhì)量為零，只參與弱相互作用。,輕子（共12種）,夸克,夸克組成參與強(qiáng)相互作用的強(qiáng)子。3代、6味、每味3色，共36種。,1,0,1,1,1/2,1/2,0,0,P,N,P?,P,U夸克J1/2，Q2E/3；D夸克J1/2，Q?E/3,幾種粒子的夸克組成,,物理理論的統(tǒng)一,超弦,大爆炸理論,宇宙從一個(gè)“奇點(diǎn)”爆炸產(chǎn)生,1950年前后，伽莫夫第一個(gè)建立了熱大爆炸的觀念。天文觀察的依據(jù)是根據(jù)1929年埃德溫哈勃發(fā)現(xiàn)的紅移定律,關(guān)于原子的結(jié)合能，下列說法中正確的是A．使原子核分解為核子時(shí)釋放的能量B．核子結(jié)合成核時(shí)需要吸收的能量C．核子結(jié)合成核時(shí)釋放的能量D．核子結(jié)合成核時(shí)釋放的能量等于將核分解為核子時(shí)吸收的能量,練習(xí)1,
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簡介：隱含條件的挖掘,例題一,如下圖所示，M、N是豎直放置的兩平行金屬板，分別帶等量異種電荷，兩極間產(chǎn)生一個(gè)水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)未知，一質(zhì)量為M、電量為Q的微粒，以初速豎直向上從兩極正中間的A點(diǎn)射入勻強(qiáng)電場(chǎng)中，微粒垂直打到N極上的C點(diǎn)，已知ABBC。不計(jì)空氣阻力，則可知A、微粒在電場(chǎng)中作拋物線運(yùn)動(dòng)B、微粒打到C點(diǎn)時(shí)的速率與射入電場(chǎng)時(shí)的速率相等C、MN板間的電勢(shì)差為MV02/QD、MN板間的電勢(shì)差為EV02/G,,,例題一分析與解答,隱蔽條件是“微粒垂直打到N極上的C點(diǎn)”該條件的物理意義是在C點(diǎn)豎直方向的速度為零。BCGT2/2,ABAT2/2EQT2/2MAEQ/MG,VCATGTV0,B正確。EQABMV02/2EQABMGBCMV02/2MV02/20U2ABEMV02/Q,C正確。V022ABG,2ABV02/G,UEV02/G,D正確。正確選項(xiàng)是BCD,例題二,如下圖所示，在豎直平面內(nèi)有長為L的絕緣細(xì)線，細(xì)線一端固體定于O點(diǎn)，另一端系一質(zhì)量為M、帶電量為Q的小球，小球開始處于水平位置A點(diǎn)，處在豎直向下場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，求（1）在A處至少要對(duì)小球做多少功，才能使小球通過圓周的最高點(diǎn)C（2）若小球通過C點(diǎn)時(shí)細(xì)線松開，小球通過與O點(diǎn)在同一水平面上的P點(diǎn)，OP,例題二分析與解答,（1）隱蔽條件是“小球通過圓周的最高點(diǎn)C”時(shí)速度至少多大在最高點(diǎn)MGEQMVC2/L,MVC2MGEQL從A到C，用動(dòng)能定理MGEQ）LMVC2VD2/2在A點(diǎn)至少應(yīng)做功WMVD2/23MGEQL/2（2）若小球通過C點(diǎn)時(shí)細(xì)線松開則作類平拋運(yùn)動(dòng)AMGEQ/M,LAT2/2OPVCT,例題三,在一個(gè)廣闊的區(qū)域里有勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小不變但方向可以變化，第1S內(nèi)的電場(chǎng)線如圖所示，Θ37°，1S后電場(chǎng)方向變?yōu)樨Q直向上，有一個(gè)帶電質(zhì)點(diǎn)在零時(shí)刻從A處以一定的初速度水平射出，恰沿X軸作勻減速運(yùn)動(dòng)，1S末到達(dá)坐標(biāo)原點(diǎn)，若AO375M，G10M/S2，求2S末該帶電質(zhì)點(diǎn)所處位置的坐標(biāo)。,例題三分析與解答,條件隱蔽在“恰沿X軸作勻減速運(yùn)動(dòng)”，意思是合外力方向沿X軸負(fù)向，EQCOS37°MGEQSIN37°MA,AGTAN37°3G/4SV0TAT2/2,375V03G/8V075M/SVTV0AT0在一秒末，EQCOS37°MGMA2,A225M/S2YA2T2/2125M二秒末粒子的坐標(biāo)是（0，125M）,例題四,將傾角為Θ的光滑絕緣斜面（足夠長），放在范圍很大的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，方向如圖所示，一個(gè)帶負(fù)電的質(zhì)量為M，電量絕對(duì)值為Q的物體于斜面上由靜止開始下滑，求（1）物體在斜面上滑動(dòng)的最大速度；（2）物體在斜面上滑動(dòng)的時(shí)間和距離。,例題四分析與解答,隱蔽條件是物體沿斜面加速下滑，洛侖茲力增大，支持力減小，當(dāng)支持力減小為零時(shí)物體離開斜面，此時(shí)的速度就是“物體在斜面上滑動(dòng)的最大速度”1QVMBMGCOSΘ,VMMGCOSΘ/QB2VMATGSINΘT,TMGCOSΘ/QBGSINΘMCOSΘ/QBSINΘLAT2/2GSINΘM2COS2Θ/2Q2B2SIN2ΘLM2GCOS2Θ/2Q2B2SINΘ,,,G,N,,QVB,例題五,質(zhì)量分別為M11KG與M22KG的小球A、B相距L16M，若A球處于靜止，B球受到一個(gè)短時(shí)的沖量I6NS的作用后，沿AB連線向遠(yuǎn)離A球方向運(yùn)動(dòng)，假設(shè)A、B兩球之間存在著相互作用的吸引力，大小恒為F15N，討論從B球開始運(yùn)動(dòng)到兩球相撞的過程中。（1）A、B兩球相距最遠(yuǎn)的距離為多少此時(shí)兩球的速度各是多少（2）A、B兩球相撞前瞬間，兩球的速度各是多少,例題五分析與解答,隱蔽條件是兩小球速度相等時(shí)相距最遠(yuǎn)。理由如下B作勻減速運(yùn)動(dòng)、A作同方向的勻加速運(yùn)動(dòng)，剛開始時(shí)B跑得快，AB間距離增大，到AB的速度相等之后，A比B跑得快，AB間的距離就減小，可見AB速度相等時(shí)兩者間距離最大。（1）用動(dòng)量守恒最簡單（MAMB）VMBVB06,V2M/SVB0ABTAAT,AA15M/S2,AB075M/S2,T4/3S,VAVB2M/S2相遇時(shí)16VB0T2ABT22/2AAT22/2,T216/3SVB3075T21M/S,VAAAT28M/S,例題六,如圖所示的絕緣軌道ABC，其中AB部分為傾角為37°、長20M的光滑斜面，BC部分為動(dòng)摩擦因數(shù)為02的水平面，現(xiàn)有質(zhì)量10㎏的質(zhì)點(diǎn)從A位置無初速沿軌道下滑，滑到C點(diǎn)恰停下。求（1）B與C之間的距離。（2）在BC的延長線上有一點(diǎn)D，且ADBD。把電量為Q50105C的點(diǎn)電荷固定在D點(diǎn)，并讓上述質(zhì)點(diǎn)也帶等量同種電荷。如果取無限遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零，則兩電荷間的電勢(shì)能為EPKQ1Q2/R，R是兩電荷間的距離?，F(xiàn)用平行于軌道的外力把該帶電質(zhì)點(diǎn)沿軌道由C推到A，外力至少做多少功,例題六分析與解答,1由動(dòng)能定理MGABSIN37°ΜMGBC0BC12/026M2移動(dòng)帶電質(zhì)點(diǎn)時(shí)應(yīng)注意從A到B電場(chǎng)力不做功從C移動(dòng)到A，由動(dòng)能定理MGABSIN37°ΜMGBCWFW電EKA0隱蔽條件是EKA0時(shí)外力做的功最少據(jù)題意W電EPCEPB,例題七,（2003年江蘇加一卷）如圖所示，兩根平行金屬導(dǎo)軌固定在水平桌面上，每根導(dǎo)軌每米的電阻為R0010Ω/M，導(dǎo)軌的端點(diǎn)P、Q用電阻可忽略的導(dǎo)線相連，兩導(dǎo)軌間的距離L020M有隨時(shí)間變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于桌面，已知磁感強(qiáng)度B與時(shí)間T的關(guān)系為BKT,比例系數(shù)K0020T/S一電阻不計(jì)的金屬桿可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動(dòng)，在滑動(dòng)過程中保持與導(dǎo)軌垂直，在T0時(shí)刻，金屬桿緊靠在P、Q端，在外力作用下，桿以恒定的加速度從靜止開始向?qū)к壍牧硪欢嘶瑒?dòng)，求在T6S時(shí)金屬桿所受的安培力,例題七分析與解答,隱蔽條件是有兩個(gè)原因引起電路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。設(shè)金屬桿運(yùn)動(dòng)的加速度為A，T在時(shí)刻，金屬桿與初始位置的距離LAT2/2此時(shí)桿的速度VAT，這時(shí)桿與導(dǎo)軌構(gòu)成的回路的面積SLL，回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBLVSΔB/ΔT回路的總電阻R2LR0,回路中的感應(yīng)電流IE/R據(jù)題意ΔB/ΔTK，EBLATLLKIKTATLLLK/R2LKLLLK/2LR02LKLK/2R03LK/2R0FILBLKT3LK/2R03K2L2/2R0F144103N,,例題八,例題八、如圖所示半徑為R的圓形光滑軌道固定在豎直平面內(nèi)，圓軌道的最低點(diǎn)與一條水平光滑軌道相接。軌道所在空間有水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，從水平軌道上的A點(diǎn)由靜止釋放一帶正電的小球，已知小球所受電場(chǎng)力等于它的重力的3/4倍。為使小球恰能作完整的圓周運(yùn)動(dòng)，求釋放點(diǎn)A離圓周的最低點(diǎn)B的距離S。,例題八分析與解答,隱蔽條件是小球恰能作完整的圓周運(yùn)動(dòng)。更隱蔽的問題是小球在哪一點(diǎn)最容易離開圓周是不是在最高點(diǎn)C最容易離開圓周應(yīng)該是在合外力指向圓心的時(shí)候最容易離開圓周此位置是D點(diǎn)。,,,,,,練習(xí)1、,如圖所示，用兩根長均為L的絕緣細(xì)線懸吊兩個(gè)點(diǎn)電荷Q和Q，點(diǎn)電荷的質(zhì)量都是M，兩點(diǎn)電荷間連接一根水平細(xì)線，兩根線間的夾角為2Θ，現(xiàn)在加一水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，要讓點(diǎn)電荷間的水平細(xì)線處于拉緊狀態(tài)，求勻強(qiáng)電場(chǎng)E滿足的條件。隱蔽條件是水平細(xì)線上拉力T2≥0任取一個(gè)點(diǎn)電荷作為研究對(duì)象,,MG,,EQ,,F1KQ2/L2,,T1,,F,,,,EQF1,練習(xí)2、,如圖所示，半徑為R的絕緣光滑圓環(huán)固定于豎直平面內(nèi)，環(huán)上套有一質(zhì)量為M，帶正電的珠子，空間勻強(qiáng)電場(chǎng)水平向右，珠子所受電場(chǎng)力為重力的3/4倍，要使珠子作完整的圓周運(yùn)動(dòng)，珠在最低位置A點(diǎn)的初動(dòng)能至少是多少隱蔽條件是過了哪一點(diǎn)就可以作完整的圓周運(yùn)動(dòng)這一點(diǎn)不是最高點(diǎn)而是圖中的D點(diǎn)。,D,,MG,,EQ,,,,F,在D點(diǎn)重力與電場(chǎng)力的合力F指向圓心,珠子在D點(diǎn)的最小速度是多少,VD0,因?yàn)橹樽犹自趫A環(huán)上。,從A到D，用動(dòng)能定理,練習(xí)題3、,如圖所示，A、B為兩個(gè)固定的帶正電Q的點(diǎn)電荷，相距L，通過其連線中點(diǎn)O作此線段的垂直平分面，在此平面上有一個(gè)以O(shè)為圓心、半徑為的圓周，其上有一個(gè)帶負(fù)電Q的C點(diǎn)電荷作勻速圓周運(yùn)動(dòng)。求C作圓周運(yùn)動(dòng)的速率V為多大（不計(jì)重力）A、B對(duì)C的引力的合力是C圓周運(yùn)動(dòng)向心力,,,,,,,F1,F,L/2,L,,練習(xí)題4、,把一質(zhì)量為M帶電量為Q的小球，如圖所示，用長為L的絕緣細(xì)線懸掛在正交的均是水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)中，開始時(shí)將小球拉至懸線水平位置的M點(diǎn)，然后由靜止釋放，小球擺動(dòng)到與水平成60°角的位置的N點(diǎn)時(shí)速度恰為零。試求（1）該電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)的大??；（2）小球在N點(diǎn)時(shí)，細(xì)線受到的拉力為多少在N點(diǎn)時(shí)加速度多大（3）小球運(yùn)動(dòng)的最大速度。,練習(xí)題4的分析與解答,（1）由M到N，用動(dòng)能定理MGLSIN60°EQL1COS60°00E,2隱蔽條件是小球在N點(diǎn)的加速度與細(xì)線垂直。,,MG,,EQ,,T,3隱蔽條件是細(xì)線與水平面夾角為30°時(shí)小球的速度最大。,練習(xí)題5、,如圖，在半徑為R的圓筒內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，質(zhì)量為M、帶電量為Q的帶電粒子在小孔S處以速度V0向著圓心射入，問施加的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為多大，此粒子才能在最短的時(shí)間內(nèi)從原孔射出（設(shè)相碰時(shí)電量和動(dòng)能皆無損失）有兩個(gè)條件較隱蔽一是粒子圓周運(yùn)動(dòng)的周期與初速度無關(guān)二是粒子返回原處的路徑具有多樣性,由圖可知最短時(shí)間是T/2ΠM/QB,練習(xí)題6、,如圖所示，勁度系數(shù)為K的輕質(zhì)彈簧兩端分別與質(zhì)量為MA、MB的物塊A、B拴接，物塊B放在水平桌面上，整個(gè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。現(xiàn)施力將物塊A緩慢向下壓一小段距離后突然釋放，讓A在豎直平面內(nèi)作簡諧運(yùn)動(dòng)，為使物塊B不脫離桌面。求（1）A的最大加速度。（2）B對(duì)水平桌面的最大壓力。隱蔽條件有兩個(gè)一是B恰不脫離桌面時(shí)彈簧的彈力F1MBG此時(shí)A的加速度最大。MAGF1MAGMBGMAAM,AMMAMBG/MA二是A在最低點(diǎn)時(shí)的加速度大小等于它在最高點(diǎn)時(shí)的加速度，并且此時(shí)B對(duì)水平桌面的壓力最大。先研究A，F(xiàn)2MAGMAAMMAMAMBG/MAF2MAGMAMBG再研究B，F(xiàn)2MBGN,NMBGMAGMAMBGN2MAMBG,練習(xí)題7、,一列貨車以8M/S的速度在鐵路上行駛，由于調(diào)度事故，大霧中在貨車后面600M處有一列快車以20M/S的速度在同一軌道上行駛，快車司機(jī)立即合上制動(dòng)器。但快車要滑行2000M才停下，試判斷兩車會(huì)不會(huì)相撞。本題易犯錯(cuò)誤是計(jì)算快車運(yùn)動(dòng)2000M的200S時(shí)間內(nèi)貨車運(yùn)動(dòng)的距離為（82001600M），兩車間距離為（16006002000200M）誤認(rèn)為兩車不會(huì)相撞。隱蔽條件是兩車速度相同時(shí)兩車間距離最小快車的加速度A202/400001M/S2當(dāng)20AT8時(shí)，T120SS快20120011202/224007201680MS貨8120960MΔS1680600960120M,此時(shí)快車已在貨車前面了。所以兩車肯定會(huì)相撞。相撞的時(shí)間在剎車后約71秒時(shí)。,練習(xí)題8、,一雜技演員騎摩托車沿著豎直平面內(nèi)的圓形軌道的內(nèi)圈作特技表現(xiàn)，若摩托車運(yùn)動(dòng)的速度恒為20M/S，演員與摩托車的總質(zhì)量為200㎏，車輪與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為01，摩托車通過軌道最低點(diǎn)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)功率為12KW，求摩托車在最高點(diǎn)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。隱蔽條件是在最高、最低兩位置牽引力與摩擦力相等在最低點(diǎn)N1MGMA,N1MGA,F1P1/V600NΜN1N16000N，MA4000N在最高點(diǎn)MGN2MA,N2MGA2000N,F2ΜN2200NP2F2V4KW,練習(xí)題9、,兩根平行的金屬導(dǎo)軌，固定在同一水平面上，磁感B050T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌所在平面垂直，導(dǎo)軌的電阻很小，可不計(jì)。導(dǎo)軌間的距離L020M。兩根質(zhì)量均為M010KG的平行桿甲、乙可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動(dòng)，滑動(dòng)過程中與導(dǎo)軌保持垂直，每根金屬桿的為電阻R050Ω，在T0時(shí)刻，兩桿都處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)有一與導(dǎo)軌平行，大小為020N的力作用于金屬桿甲上，使金屬桿在導(dǎo)軌上滑動(dòng)。經(jīng)過T50S，金屬桿甲的加速度A137M/S2，問此時(shí)兩金屬桿的速度各為多少,,練習(xí)題9的分析與解答,設(shè)任一時(shí)刻T兩金屬桿甲、乙之間的距離為X，速度分別為V1和V2,則經(jīng)過很短的時(shí)間△T，桿甲移動(dòng)距離V1△T，桿乙移動(dòng)距離V2△T，回路面積改變,,隱蔽條件是安培力對(duì)兩桿的系統(tǒng)來說是內(nèi)力,所以外力F的沖量等于兩桿的動(dòng)量變化,,,,例題五,1、如圖，質(zhì)量為M的物體A放置在質(zhì)量為M的物體B上，B與彈簧相連，它們一起在光滑水平面上作簡諧振動(dòng)，振動(dòng)過程中A、B之間無相對(duì)運(yùn)動(dòng)。已知彈簧的勁度系數(shù)為K，當(dāng)物體離開平衡位置的位移為X時(shí)，A、B間摩擦力的大小等于A、0B、KXC、MKX/MD、MKX/MM,拓展例題五,如圖，質(zhì)量為M的物體放置在質(zhì)量為M的物體上，M與彈簧相連，它們一起在豎直平面內(nèi)作簡諧振動(dòng)，之間無相對(duì)運(yùn)動(dòng)。已知彈簧的勁度系數(shù)為K，為使振動(dòng)過程中M與M不分離，系統(tǒng)的振幅是多大,M與M恰不分離的條件是什么,此時(shí)M的加速度是多大M的加速度呢,此時(shí)彈簧的彈力是多大,此時(shí)M離平衡位置的距離是多少,拓展例題五的示意圖,在平衡位置時(shí)KXMMG,振幅AL0X0,例題六,A、B是一條水平的繩上相距離為L的兩點(diǎn)，一列簡諧橫波沿繩傳播，其波長等于L，當(dāng)A點(diǎn)經(jīng)過平衡位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，則B點(diǎn)A、經(jīng)過平衡位置向上運(yùn)動(dòng)B、處于平衡位置上方位移最大處C、經(jīng)過平衡位置向下運(yùn)動(dòng)D、處于平衡位置下方位移最大處,拓展例題六,一根張緊的水平彈性長繩上的A、B兩點(diǎn)，相距14M，B點(diǎn)在A點(diǎn)的右方。當(dāng)一列簡諧橫波沿此長繩向右傳播時(shí)，若A點(diǎn)的位移達(dá)到正極大時(shí)，B點(diǎn)的位移恰為零，且向下運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過100S后，A點(diǎn)的位移為零，且向下運(yùn)動(dòng)，而B點(diǎn)的位移恰達(dá)到負(fù)極大。則這簡諧橫波的波速可能等于A、467M/SB、6M/SC、10M/SD、14M/S,,B,B,,B,,怎么求波長,質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期T,再拓展例題六,某時(shí)刻在簡諧橫波傳播方向上相距為S的A、B兩點(diǎn)之間只存在一個(gè)波峰的波形有如圖所示四種情況，波速都相等且都是向右傳播，此后，A點(diǎn)最先到達(dá)波峰的圖象是。,,,,,C、D兩圖中的A質(zhì)點(diǎn)哪個(gè)先到達(dá)波峰,TΛ/V,TDTC,,例題五與例題六的綜合,下圖為一橫波在某一時(shí)刻的圖象及在X6M處的質(zhì)點(diǎn)從該時(shí)刻開始的振動(dòng)圖象，試判斷波速的傳播方向。并求波速的大小。,由乙圖知此時(shí)質(zhì)點(diǎn)正向上振動(dòng),故波速方向向負(fù)X軸方向。V100M/S,拓展該時(shí)刻波恰傳到X10米處,問經(jīng)多長時(shí)間X12米處的質(zhì)點(diǎn)到達(dá)波谷,例題七,質(zhì)量分別為M11KG與M22KG的小球A、B相距L16M，若A球處于靜止，B球受到一個(gè)短時(shí)的沖量I6NS的作用后，沿AB連線向遠(yuǎn)離A球方向運(yùn)動(dòng)，假設(shè)A、B兩球之間存在著相互作用的吸引力，大小恒為F15N，討論從B球開始運(yùn)動(dòng)到兩球相撞的過程中，（1）A、B兩球相距最遠(yuǎn)的距離為多少此時(shí)兩球的速度各是多少（2）A、B兩球相撞前瞬間，兩球的速度各是多少,質(zhì)量為M的大炮身，水平發(fā)射質(zhì)量為M的炮彈，當(dāng)炮身不動(dòng)時(shí)，炮彈擊中前方豎直壁上低于炮口水平線H的A點(diǎn)，若炮身可以水平自由移動(dòng)時(shí)，則炮彈擊中A點(diǎn)下方的B處，如圖所示，如果火藥在爆發(fā)中轉(zhuǎn)變成的機(jī)械能均相等。求A、B兩點(diǎn)間的距離H為多少,,
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上傳時(shí)間：2024-01-06
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