高考物理一輪復(fù)習(xí)-物理思想方法與高考能力要求15課件-人教大綱版

物理思想方法與高考能力要求（十五）守恒思想在原子物理中的應(yīng)用1．質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒的應(yīng)用【例1】天然放射性元素(釷)經(jīng)過一系列α衰變和β衰變之后，變成 (鉛)，下列論斷正確的是()A．鉛核比釷核少8個質(zhì)子B．鉛核比釷核少24個質(zhì)子C．衰變過程共有4次α衰變和8次β衰變D．衰變過程共有6次α衰變和4次β衰變解析：根據(jù)題意，釷核的電荷數(shù)是90，質(zhì)量數(shù)為232，則其質(zhì)子數(shù)為90，中子數(shù)為232－90＝142；鉛核的電荷數(shù)是82，質(zhì)量數(shù)為208，則其質(zhì)子數(shù)為82，中子數(shù)為208－82＝126，所以A對，B錯．設(shè)經(jīng)過了x次α衰變和y次β衰變，則核衰變方程可寫成根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可列方程232＝208＋4x,90＝82＋2x－y.解得x＝6，y＝4.說明共經(jīng)過了6次α衰變和4次β衰變，故C項錯，D項對．答案：AD2．動量守恒的應(yīng)用動量守恒定律是自然界普遍適用的基本規(guī)律之一．大到天體，小到微觀粒子，無論相互作用的是什么性質(zhì)的力，動量守恒定律都是適用的．因此動量守恒定律也適用于原子或原子核之間的相互作用．【例2】如圖所示，在勻強磁場中的A點有一靜止的原子核，它發(fā)生的是________衰變，射出的粒子以及新核做如圖所示軌跡的圓周運動．據(jù)此可以確定 發(fā)生衰變后新核的運動方向向________，若兩圓半徑之比為44∶1，則這個放射性元素的原子序數(shù)是________．β粒子做圓周運動的半徑為r1，質(zhì)量為m1，速度大小為v1；產(chǎn)生的新核做圓周運動的半徑為r2，質(zhì)量為m2，速度大小為v2.根據(jù)動量守恒定律得：m1v1－m2v2＝0

答案：β右43解析：因為衰變前原子核靜止，故由動量守恒定律知，衰變后射出的粒子和新核的運動方向必定相反．又因為射出的粒子和新核向同側(cè)偏轉(zhuǎn)形成內(nèi)切圓，所以開始運動時兩粒子所受洛倫茲力的方向相同，而速度的方向相反，因此射出的粒子和新核必為異種電荷，即射出的粒子為β粒子．由左手定則可知，新核的運動方向向右．設(shè)這個放射性元素的原子序數(shù)為Z，衰變后，3．能量和動量守恒的綜合應(yīng)用能量守恒定律是人類長期總結(jié)得到的一條普遍適用的基本規(guī)律．能量和動量守恒定律是解決原子問題的金鑰匙．【例3】用放射源釙的α射線轟擊鈹時，能放射出一種穿透力極強的中性射線，這就是所謂鈹“輻射”.1932年，查德威克用鈹“輻射”分別照射(轟擊)氫和氮(它們可視為處于靜止狀態(tài))．測得照射后沿鈹“輻射”方向高速運動的氫核和氮核的速度之比為7.0.查德威克假設(shè)鈹“輻射”是由一種質(zhì)量不為零的中性粒子構(gòu)成的，從而通過此實驗在歷史上首次發(fā)現(xiàn)了中子．假定鈹“輻射”中的中性粒子與氫或氮發(fā)生彈性正碰，試在不考慮相對論效應(yīng)的條件下計算構(gòu)成鈹“輻射”的中性粒子的質(zhì)量．(質(zhì)量用原子質(zhì)量單位u表示，1u等于一個

12C原子質(zhì)量的十二分之一．取氫核和氮核的質(zhì)量分別為1.0u和14u)解析：設(shè)構(gòu)成鈹“輻射”的中性粒子的質(zhì)量和速度分別為m和v，氫核的質(zhì)量為mH.構(gòu)成鈹“輻射”的中性粒子與氫核發(fā)生彈性正碰，碰后兩粒子的速度分別為v′和v′H.由動量守恒和能量守恒定律得mv＝mv′＋mHv′H①根據(jù)題意可知v′H＝7.0v′N，將上式與題給數(shù)據(jù)代入⑤式得m＝1.2u.答案：1.2u【例4】氮核俘獲一個速度為2.3×107m/s的中子，發(fā)生核反應(yīng)后若只產(chǎn)生了 兩個新粒子，其中一個粒子為氦核，它的速度大小是8.0×106

m/s，方向與反應(yīng)前的中子速度方向相同． (1)寫出此核反應(yīng)的方程式；求反應(yīng)后產(chǎn)生的另一個粒子的速度大小及方向；

(2)此反應(yīng)過程中是否發(fā)生了質(zhì)量虧損，說明依據(jù)．律得m1v1＝m2v2＋m3v3代入數(shù)值，得v3＝－8.2×105m/s即反應(yīng)后生成的新核的速度大小為8.2×105m