物理碗竞赛压轴题怎么做?

物理碗竞赛前几天刚出成绩,希望同学们都能如愿拿奖!和其他物理竞赛相比较,物理碗竞赛题目难度一般。但物理碗竞赛却非常考验“脑快手快”,平均下来要求67.5秒完成一道题目,这对于大部分同学而言有不小挑战。其实不论是前面的简单题还是靠后的难题,都是有一些加速计算的小技巧,如果能够使用正确的方法就可以事半功倍。

今天我们就来看看2023年物理碗的压轴题。意料之中,这是一个相对论的问题(这个专题总出现在D2的最后10题里)。它稍微有一些复杂,确实不太能像前面的题一样看出答案,但想要提速还是有方法可循的。

题目情景是“正负电子湮灭生成光子”,考点是“能量守恒、动量守恒、相对论能量动量关系”。电子以一定的动能撞向静止的正电子,碰撞湮灭后生成的两个光子方向和电子原方向都夹的是θ角,求这个角度θ

物理碗压轴题竟然能这么解?3大窍门要掌握!

这道题要想做快又对,得掌握3个小窍门

1.首先,要记住一个常数:正负电子的静能量都是0.511 MeV,这样可以快速算出系统的总能量2.022 MeV。然后根据能量守恒,每个光子的能量是总能量的一半 1.011 MeV。可千万不要用焦耳表示能量,想代入元电荷

物理碗压轴题竟然能这么解?3大窍门要掌握!那就越算越远啦!

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2.其次,要会用MeV/c形式表示动量。每个光子的末动量是1.011 MeV/c,电子的初动量可以根据相对论的能量动量关系物理碗压轴题竟然能这么解?3大窍门要掌握!计算得出,是1.422 MeV/c。这里要注意到相对论能量动量关系里的物理碗压轴题竟然能这么解?3大窍门要掌握!其实就是静能量的平方,可以像勾股定理求变长一样得到pc的值,然后就可以用MeV/c表示动量了。这里也千万不要代入光速物理碗压轴题竟然能这么解?3大窍门要掌握!同样又麻烦又容易出错。

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3.最后,也是最关键、最巧妙的,要用矢量图像表示动量守恒,充分利用几何关系重的比例,一眼看出答案!根据动量守恒,电子的初动量等于两个光子的末动量相加等于,也就是物理碗压轴题竟然能这么解?3大窍门要掌握!这个矢量关系画成图像可以构成一个等腰三角形。根据比例1.011 MeV/c : 1.422 MeV/c约等于物理碗压轴题竟然能这么解?3大窍门要掌握!可以一眼看出角度物理碗压轴题竟然能这么解?3大窍门要掌握!近似是个等腰直角三角形,所以答案就选D。如果用反三角函数精确计算的话,可以得到答案中的45.3度,但是这会浪费很多时间的,所以不要算!

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这样讲解完,同学们是不是觉得压轴题也小菜一碟了呢?想要学到更多物理碗做题的小技巧,欢迎关注TD的物理碗竞赛课程,暑期在7月15日开课啦!~

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