原子物理高考复习.ppt

原子和原子核物理复习,松门中学 江志军,原子和原子核,高考物理专题复习,“原子和原子核物理”是历年高考必考内容之一，试题中出现的题型为选择题。这一部分知识要求不高，但对基本概念理解不透彻，很容易导致失分。对近5年高考试题进行了研究，发现对本单元知识，应重点掌握好以下几个方面的知识。,、粒子散射实验 、原子能级 、天然放射性 、核反应及核反应方程 、核力及核能 、核衰变与动量守恒及带电粒子 在电磁场中运动的综合应用,1. 粒子散射实验 实验现象：把粒子束射到金箔上，绝大多数穿过金箔，沿原来的方向前进；少数粒子发生较大的偏转；极少数的偏转角超过90度.甚至有的被反弹回。,对实验结果的解释-卢瑟福提出的原子的核式结构：在原子的中心有一个很小的核(称为原子核)；在核上集中了全部正电荷和几乎全部质量，带负电的电子在空间里高速绕核旋转。 原子半径数量级为1010m, 原子核大小数量级为1015m,例1. 在卢瑟福粒子散射实验中，有少数粒子发生大角度偏转，其原因是（ ） . 原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上。 B. 正电荷在原子中是均匀分布的。 C. 原子中存在带负电的电子 D. 原子只能处在一系列不连续的能量状态中,答案A,例2. 关于原子的核式结构学说，下列说法不正确的是（ ） . 原子中大部分是空的，原子核很小。 B. 电子在核外绕原子核旋转，向心力是库仑力。 C. 原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里。 D. 原子核的半径大约是10-10m,答案D,原子只能处于一系列不连续的能量状态中，这些状态称为定态。, 原子各个定态的能量值,、原子能级,原子从一种定态跃迁到另一定态时,要辐射（或吸收）一定频率的光子,光子能量等于两定态的能量差,原子不同能量状态跟电子沿不同轨道绕核运动相对应。因定态不连续，所以电子可能轨道分布也是不连续的。,6,1.61014,用光子能量为E的单色光照射容器中处于基态的氢原子。停止照射后，发现该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为1、2、3，由此可知，开始用来照射容器的单色光的光子能量可以表示为： h1；h3；h(1+2)；h(1+2+3) 以上表示式中,A.只有正确 B.只有正确 C.只有正确 D.只有正确,例题2,答案：C,3、天然放射现象：某些元素能自发地放出射线的现象叫做天然放射现象。这些元素称为放射性元素。,半衰期：是反应衰变快慢的物理量，它表示放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。半衰期只与元素本身有关,与所处的物理、化学状态及周围环境、温度都无关。,天然放射性产生的三种射线：,例1、关于、三种射线，下列说法中正确的是： A、 射线是原子核自发放射出的氦核，它的穿透能力最强； B、 射线是原子核核外电子电离形成的电子流； C、 射线一般伴随着或射线产生，它的穿透本领最强； D、 射线是电磁波，它的穿透能力最弱。,答案C,例2. 下面关于放射性元素半衰期的说法正确的是 A. 半衰期是指原子核有半数发生衰变所需的时间 B. 半衰期长短是由核内部本身的因素决定的。 C.原子核经过衰变或衰变后变成新核，若新核有过多的能量时，它还要进行衰变 D. 在用作示踪原子时，应选用半衰期较长的放射性元素,答案AB,例3. 关于放射元素放出、 三种射线的说法中正确的是（ ） A. 原子核每放出一个粒子，就减少两个质子和两个中子。 B. 原子核每放出一个粒子，就增加一个质子，减少一个中子。 C. 原子核每放出一个粒子，就增加一个中子，减少一个质子。 D. 原子核在放出射线、射线的同时，常伴随着放出射线。,答案ABD,4、核反应及核反应方程,核反应类型,衰变,人工转变,裂变,聚变,核反应中应遵循两个守恒规律：质量数守恒和电荷数守恒。,“”不能写成“”,衰变,衰变,发现质子,发现中子,裂变方程,聚变方程,例1、已知核反应的反应物和生成物，平衡核反应方程时应遵循的原则是： A、质子数守恒； B、中子数守恒； C、电荷数守恒； D、质量数守恒。,答案CD,例2. 23290Th （钍）经过一系列 和 衰变, 变成20882Pb ，下列说法正确的是（ ） A. 铅核比钍核少8个质子 B. 铅核比钍核少16个中子 C. 共经历了4次衰变和6次衰变 D. 共经历了6次衰变和4次衰变,答案ABD,例3. 以下几个原子核反应中，x代表粒子的反应式是（ ）,答案C,5、核力及核能,原子核由质子和中子组成。质子和中子统称为核子。质 子数相同，中子数不同的元素互称为同位素。核子之间的相互作用力叫核力。核力是很强的短距离作用力。,核子在结合成原子核时释放出来的能量叫做原子核的结合能。同样，原子核在分解为核子时也 要吸收能量，其数值等于它的结合能。,质量亏损：反应前原子核的总质量与反应后原子核的总质量之差。,爱因斯坦质能方程：E=mc2,E= mc2(1u相当于931.5MeV),人类获得核能的两条途径：利用重核的裂变（核电站和原子弹就是利用重核裂变）和轻核的聚变(氢弹就是利用轻核的聚变，目前聚变不能用于发电)。,例1、质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3,质子和中子结合成氘核时，释放出的能量是多少?,例2、 裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核23592U为燃料的反应堆中，当23592U俘获一个慢中子后发生的裂变可以有多种方式。其中一种可表示为,反应方程下方的数字是中子及有关原子的静止质量（以原子质量单位为单位），已知1的质量对应的能量为9.3102 MeV ，此裂变反应释放出的能量是_。,m=(235.0439+1.0087)u-(138.9178+93.9154+31.0087)u =0.9132u 释放的核能E=mC2 =0.19329.3102 MeV,6、核衰变与动量守恒及带电粒子在电磁场中运动的综合应用。,在、衰变过程中系统的动量守恒，若原核是静止的，则据动量守恒定律有： mv-M新V新=0, 或粒子的半径大、新核的半径小，,两圆内切为衰变，两圆外切为衰变；,由两圆半径关系可推知新核及原核的核电荷数。,例1、光子的能量为h,动量的大小为h/c.如果一个静止的放射性元素的原子核在发生衰变时 只发生一个光子，则衰变后的原子核： A、仍然静止； B、沿着与光子运动方向相同的方向运动； C、沿着与光子运动方向相反的方向运动； D、可能向任何方向运动。,答案C,例2、云室处在磁感强度为B的匀强磁场中，一静止的质量为M的原子核在云室中发生衰变，粒子 的质量为m，电量为q，其运动轨迹在与磁场垂直的平面内。现测得粒子运动的轨道半径为R，试求 在衰变过程中的质量亏损。（注：涉及动量问题时，亏损的质量可忽略不计）,例3、在匀强磁场中，一个原来静止的放射性原子核，由于天然衰变而得到两条内切的圆径迹，圆半 径之比为44：1，则放射性元素的原子序数是（ ） A. 43 B. 45 C. 86 D. 90,答案A,例4：用放射源钋（P0）发射的粒子打在铍核49Be上，产生一种新的粒子和另一生这成物。些新粒子组成的粒子流有以下特点： （1）在任意方向的磁场中都不偏转； （2）让它与含氢物质中的静止的氢核相碰撞，可把氢核击出，被击出氢核的能量为4.7MeV. 让它与含氮物质中的静止氮核相碰撞，也可把氮核击出，被击出氮核的能量为EN=1.2MeV.碰撞可视 为对心完全弹性碰撞，且已知氢核与氮核的质量之比为1：14。 试根据以上数据求出新粒子质量与氢核质量之比，对此新粒子是什么粒子作出判断，并写出粒子轰击49Be的核反应方程式。,分析：设mH、mN 分别表示氢核与氮核的质量，VH、VN 分别表示氢核、氮核被未知粒子碰撞后 的速度。m表示未知粒子的质量，V表示未知粒子碰撞前的速度，V1、V2 分别表示未知粒子与氢核、 氮核碰撞后的速度。 完全弹性碰撞过程中，系统的动量和机械能守恒，所以有 mV = mV1 + mHVH （1） mV2/2 = mV12/2 + mHVH2/2 （2） mV = mV2 + mNVN （3）