原子物理高考復(fù)習(xí).ppt

1、原子和原子核物理復(fù)習(xí),松門中學(xué) 江志軍,原子和原子核,高考物理專題復(fù)習(xí),“原子和原子核物理”是歷年高考必考內(nèi)容之一，試題中出現(xiàn)的題型為選擇題。這一部分知識(shí)要求不高，但對(duì)基本概念理解不透徹，很容易導(dǎo)致失分。對(duì)近5年高考試題進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)對(duì)本單元知識(shí)，應(yīng)重點(diǎn)掌握好以下幾個(gè)方面的知識(shí)。,、粒子散射實(shí)驗(yàn) 、原子能級(jí) 、天然放射性 、核反應(yīng)及核反應(yīng)方程 、核力及核能 、核衰變與動(dòng)量守恒及帶電粒子 在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的綜合應(yīng)用,1. 粒子散射實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：把粒子束射到金箔上，絕大多數(shù)穿過金箔，沿原來的方向前進(jìn)；少數(shù)粒子發(fā)生較大的偏轉(zhuǎn)；極少數(shù)的偏轉(zhuǎn)角超過90度.甚至有的被反彈回。,對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解釋-盧瑟福提

2、出的原子的核式結(jié)構(gòu)：在原子的中心有一個(gè)很小的核(稱為原子核)；在核上集中了全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量，帶負(fù)電的電子在空間里高速繞核旋轉(zhuǎn)。 原子半徑數(shù)量級(jí)為1010m, 原子核大小數(shù)量級(jí)為1015m,例1. 在盧瑟福粒子散射實(shí)驗(yàn)中，有少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，其原因是（ ） . 原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上。 B. 正電荷在原子中是均勻分布的。 C. 原子中存在帶負(fù)電的電子 D. 原子只能處在一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中,答案A,例2. 關(guān)于原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說，下列說法不正確的是（ ） . 原子中大部分是空的，原子核很小。 B. 電子在核外繞原子核旋轉(zhuǎn)，向心力是庫侖力。 C. 原子的全

3、部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里。 D. 原子核的半徑大約是10-10m,答案D,原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，這些狀態(tài)稱為定態(tài)。, 原子各個(gè)定態(tài)的能量值,、原子能級(jí),原子從一種定態(tài)躍遷到另一定態(tài)時(shí),要輻射（或吸收）一定頻率的光子,光子能量等于兩定態(tài)的能量差,原子不同能量狀態(tài)跟電子沿不同軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)。因定態(tài)不連續(xù)，所以電子可能軌道分布也是不連續(xù)的。,6,1.61014,用光子能量為E的單色光照射容器中處于基態(tài)的氫原子。停止照射后，發(fā)現(xiàn)該容器內(nèi)的氫能夠釋放出三種不同頻率的光子，它們的頻率由低到高依次為1、2、3，由此可知，開始用來照射容器的單色光的光子能量可以表示為： h1；

4、h3；h(1+2)；h(1+2+3) 以上表示式中,A.只有正確 B.只有正確 C.只有正確 D.只有正確,例題2,答案：C,3、天然放射現(xiàn)象：某些元素能自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象叫做天然放射現(xiàn)象。這些元素稱為放射性元素。,半衰期：是反應(yīng)衰變快慢的物理量，它表示放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間。半衰期只與元素本身有關(guān),與所處的物理、化學(xué)狀態(tài)及周圍環(huán)境、溫度都無關(guān)。,天然放射性產(chǎn)生的三種射線：,例1、關(guān)于、三種射線，下列說法中正確的是： A、 射線是原子核自發(fā)放射出的氦核，它的穿透能力最強(qiáng)； B、 射線是原子核核外電子電離形成的電子流； C、 射線一般伴隨著或射線產(chǎn)生，它的穿透本領(lǐng)最強(qiáng)； D

5、、 射線是電磁波，它的穿透能力最弱。,答案C,例2. 下面關(guān)于放射性元素半衰期的說法正確的是 A. 半衰期是指原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間 B. 半衰期長短是由核內(nèi)部本身的因素決定的。 C.原子核經(jīng)過衰變或衰變后變成新核，若新核有過多的能量時(shí)，它還要進(jìn)行衰變 D. 在用作示蹤原子時(shí)，應(yīng)選用半衰期較長的放射性元素,答案AB,例3. 關(guān)于放射元素放出、 三種射線的說法中正確的是（ ） A. 原子核每放出一個(gè)粒子，就減少兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子。 B. 原子核每放出一個(gè)粒子，就增加一個(gè)質(zhì)子，減少一個(gè)中子。 C. 原子核每放出一個(gè)粒子，就增加一個(gè)中子，減少一個(gè)質(zhì)子。 D. 原子核在放出射線、射線的同時(shí)，常

6、伴隨著放出射線。,答案ABD,4、核反應(yīng)及核反應(yīng)方程,核反應(yīng)類型,衰變,人工轉(zhuǎn)變,裂變,聚變,核反應(yīng)中應(yīng)遵循兩個(gè)守恒規(guī)律：質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒。,“”不能寫成“”,衰變,衰變,發(fā)現(xiàn)質(zhì)子,發(fā)現(xiàn)中子,裂變方程,聚變方程,例1、已知核反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物，平衡核反應(yīng)方程時(shí)應(yīng)遵循的原則是： A、質(zhì)子數(shù)守恒； B、中子數(shù)守恒； C、電荷數(shù)守恒； D、質(zhì)量數(shù)守恒。,答案CD,例2. 23290Th （釷）經(jīng)過一系列 和 衰變, 變成20882Pb ，下列說法正確的是（ ） A. 鉛核比釷核少8個(gè)質(zhì)子 B. 鉛核比釷核少16個(gè)中子 C. 共經(jīng)歷了4次衰變和6次衰變 D. 共經(jīng)歷了6次衰變和4次衰變,答案A

7、BD,例3. 以下幾個(gè)原子核反應(yīng)中，x代表粒子的反應(yīng)式是（ ）,答案C,5、核力及核能,原子核由質(zhì)子和中子組成。質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子。質(zhì) 子數(shù)相同，中子數(shù)不同的元素互稱為同位素。核子之間的相互作用力叫核力。核力是很強(qiáng)的短距離作用力。,核子在結(jié)合成原子核時(shí)釋放出來的能量叫做原子核的結(jié)合能。同樣，原子核在分解為核子時(shí)也 要吸收能量，其數(shù)值等于它的結(jié)合能。,質(zhì)量虧損：反應(yīng)前原子核的總質(zhì)量與反應(yīng)后原子核的總質(zhì)量之差。,愛因斯坦質(zhì)能方程：E=mc2,E= mc2(1u相當(dāng)于931.5MeV),人類獲得核能的兩條途徑：利用重核的裂變（核電站和原子彈就是利用重核裂變）和輕核的聚變(氫彈就是利用輕核的聚變，目

8、前聚變不能用于發(fā)電)。,例1、質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3,質(zhì)子和中子結(jié)合成氘核時(shí)，釋放出的能量是多少?,例2、 裂變反應(yīng)是目前核能利用中常用的反應(yīng)，以原子核23592U為燃料的反應(yīng)堆中，當(dāng)23592U俘獲一個(gè)慢中子后發(fā)生的裂變可以有多種方式。其中一種可表示為,反應(yīng)方程下方的數(shù)字是中子及有關(guān)原子的靜止質(zhì)量（以原子質(zhì)量單位為單位），已知1的質(zhì)量對(duì)應(yīng)的能量為9.3102 MeV ，此裂變反應(yīng)釋放出的能量是_。,m=(235.0439+1.0087)u-(138.9178+93.9154+31.0087)u =0.9132u 釋放的核能E=mC2 =0.19329.3102 MeV,

9、6、核衰變與動(dòng)量守恒及帶電粒子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的綜合應(yīng)用。,在、衰變過程中系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，若原核是靜止的，則據(jù)動(dòng)量守恒定律有： mv-M新V新=0, 或粒子的半徑大、新核的半徑小，,兩圓內(nèi)切為衰變，兩圓外切為衰變；,由兩圓半徑關(guān)系可推知新核及原核的核電荷數(shù)。,例1、光子的能量為h,動(dòng)量的大小為h/c.如果一個(gè)靜止的放射性元素的原子核在發(fā)生衰變時(shí) 只發(fā)生一個(gè)光子，則衰變后的原子核： A、仍然靜止； B、沿著與光子運(yùn)動(dòng)方向相同的方向運(yùn)動(dòng)； C、沿著與光子運(yùn)動(dòng)方向相反的方向運(yùn)動(dòng)； D、可能向任何方向運(yùn)動(dòng)。,答案C,例2、云室處在磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一靜止的質(zhì)量為M的原子核在云室中發(fā)生衰變，粒子

10、的質(zhì)量為m，電量為q，其運(yùn)動(dòng)軌跡在與磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)?，F(xiàn)測(cè)得粒子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R，試求 在衰變過程中的質(zhì)量虧損。（注：涉及動(dòng)量問題時(shí)，虧損的質(zhì)量可忽略不計(jì)）,例3、在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)原來靜止的放射性原子核，由于天然衰變而得到兩條內(nèi)切的圓徑跡，圓半 徑之比為44：1，則放射性元素的原子序數(shù)是（ ） A. 43 B. 45 C. 86 D. 90,答案A,例4：用放射源釙（P0）發(fā)射的粒子打在鈹核49Be上，產(chǎn)生一種新的粒子和另一生這成物。些新粒子組成的粒子流有以下特點(diǎn)： （1）在任意方向的磁場(chǎng)中都不偏轉(zhuǎn)； （2）讓它與含氫物質(zhì)中的靜止的氫核相碰撞，可把氫核擊出，被擊出氫核的能量為4.7MeV.

11、 讓它與含氮物質(zhì)中的靜止氮核相碰撞，也可把氮核擊出，被擊出氮核的能量為EN=1.2MeV.碰撞可視 為對(duì)心完全彈性碰撞，且已知?dú)浜伺c氮核的質(zhì)量之比為1：14。 試根據(jù)以上數(shù)據(jù)求出新粒子質(zhì)量與氫核質(zhì)量之比，對(duì)此新粒子是什么粒子作出判斷，并寫出粒子轟擊49Be的核反應(yīng)方程式。,分析：設(shè)mH、mN 分別表示氫核與氮核的質(zhì)量，VH、VN 分別表示氫核、氮核被未知粒子碰撞后 的速度。m表示未知粒子的質(zhì)量，V表示未知粒子碰撞前的速度，V1、V2 分別表示未知粒子與氫核、 氮核碰撞后的速度。 完全彈性碰撞過程中，系統(tǒng)的動(dòng)量和機(jī)械能守恒，所以有 mV = mV1 + mHVH （1） mV2/2 = mV12/2 + mHVH2/2 （2） mV = mV2 + mNVN （3） mV2/2 = mV12/2 + mNVN2