高中物理 第4章 从原子核到夸克章末总结课件 沪科版选修35.ppt

第4章 章末总结 内容索引 知识网络 题型探究 达标检测 知识网络 规律 质量数 电荷数 动量 释放的能量以放出粒子和反冲核的动能及 光子能量的形式表现出来 半衰期 大量原子核有 发生衰变需要的时间 它由核 决定 一般与物理 化学性质 天然放射现象 3种射线 射线 射线 射线 的本质和性质 从原子核到夸克 原子核的组成 核子 质子 中子 意义 原子核 而转变为新核 衰变法则 原子核的衰变 衰变 中子 自发地放出某种粒子 守恒 守恒 守恒 半数 本身 性质 无关 放射性的应用和防护 从原子核到夸克 探测射线的方法 计数器 云室 乳胶照相 人工转变 防护 应用 利用它的射线作为示踪原子 中子的发现 质子的发现 正电子的发现 题型探究 近代核物理的探索和发现从根本上把人们对物质世界的认识推进到了微观领域 因此对物理学史的考查也常从这里开始 如电子的发现 核式结构模型的建立 质子 中子的发现 是高考考查的重点和热点 现总结如下 1 汤姆生电子的发现 第一大发现 原子可以再分 汤姆生 枣糕 式原子模型 一 识记物理学史 2 卢瑟福 1 粒子散射实验 第二大发现 否定了汤姆生原子模型 卢瑟福原子模型 核式结构 打开原子物理大门 初步建立了原子结构的正确图景 跟经典的电磁理论发生了矛盾 2 粒子轰击氮原子核 发现了质子 第三大发现 3 玻尔 1 核外电子绕核运动 2 原子光谱不连续 玻尔原子模型 能量量子化 能级跃迁假设 轨道量子化 第四大发现 成功解释了氢光谱的规律 不能解释比较复杂的原子 4 贝可勒尔天然放射现象 第五大发现 原子核有复杂结构 射线 粒子流 氦原子核 高电离本领 射线 高速电子流 电离本领较 粒子弱 射线 高能量光子 高穿透本领 例1 多选 下列说法中正确的是a 玛丽 居里首先提出原子的核式结构模型b 卢瑟福在 粒子散射实验中发现了质子c 查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子d 贝可勒尔发现原子核有复杂结构 解析 答案 解析卢瑟福在 粒子散射实验中提出原子的核式结构模型 所以a b错 据物理学史可知c d正确 1 半衰期 放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间 计算公式 n n0 n或m m0 n 其中n t为半衰期 2 确定衰变次数的方法 1 根据质量数 电荷数守恒得z z 2n ma a 4n二式联立求解得 衰变次数n 衰变次数m 2 根据 衰变和 衰变 衰变质量数不变 直接求解 二 半衰期及衰变次数的计算 例2 多选 关于原子核的有关知识 下列说法正确的是a 天然放射性射线中 射线实际就是电子流 它来自原子核内b 放射性原子经过 衰变致使新的原子核处于较高能级 因此不稳定从而产生 射线c 氡222经过衰变变成钋218的半衰期为3 8天 一个氡222原子核四天后一定衰变为钋218d 当放射性元素的原子核外电子具有较高能量时 将发生 衰变 解析 答案 解析 衰变的实质是原子核中的一个中子转化成一个质子 产生一个电子 这个电子以 射线的形成释放出去 衰变后的新核处于较高能级 不稳定 向低能级跃迁时放出 射线 a b正确 d错误 因为半衰期是统计规律 对单个原子核没有意义 所以c项错 解析 答案 图1 解析 1 核反应过程中满足四个守恒 质量数守恒 电荷数守恒 动量守恒 能量守恒 2 核反应过程若在磁场中发生 粒子在匀强磁场中可能做匀速圆周运动 衰变后的新核和放出的粒子 粒子 粒子 形成外切圆或内切圆 三 原子核物理与动量 能量相结合的综合问题 例3足够强的匀强磁场中有一个原来静止的氡核rn 它放射出一个 粒子后变为po核 假设放出的 粒子运动方向与磁场方向垂直 求 1 粒子与po核在匀强磁场中的轨迹圆的半径之比 并定性画出它们在磁场中运动轨迹的示意图 答案42 1见解析图 解析 答案 解析氡核经 衰变的核反应方程为衰变的过程极短 故系统动量守恒 设 粒子速度方向为正 则由动量守恒定律得 0 m v mpovpo 即m v mpovpo 粒子与反冲核在匀强磁场中 洛伦兹力提供其做匀速圆周运动的向心力 即qvb 故示意图如图甲所示 2 粒子与po核两次相遇的时间间隔与 粒子运动周期的关系 设质子和中子质量相等 答案 t 109t 解析 答案 解析它们在磁场中运动的周期t 它们的周期之比为即109t 84tpo 这样 粒子转109圈 po核转84圈 两者才相遇 所以 粒子与po核两次相遇的时间间隔 t 109t 3 若某种放射性元素在匀强磁场中垂直磁场方向发生 衰变 则 粒子和反冲核在磁场中运动轨迹的示意图与上述 衰变运动轨迹示意图有何不同 答案见解析图 解析 答案 解析若放射性元素在匀强磁场中垂直磁场方向发生 衰变 则 粒子和反冲衰变过程仍符合动量守恒定律 它们也在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动 但由于 粒子带负电 反冲核带正电 衰变时它们两个运动方向相反 但受的洛伦兹力方向相同 所以它们的轨迹圆是内切的 且 粒子的轨迹半径大于反冲核的轨迹半径 其运动轨迹的示意图如图乙所示 达标检测 1 氪是不稳定的 它经过一系列衰变最终成为稳定的锆 这些衰变是a 1次 衰变 6次 衰变b 4次 衰变c 2次 衰变d 2次 衰变 2次 衰变 1 2 3 解析 答案 4 解析解法一推理计算法根据衰变规律 衰变不影响核的质量数 发生一次 衰变 核电荷数增加1 发生一次 衰变 质量数减少4 核电荷数减少2 质量数不变 故未发生 衰变 核电荷数增加4 一定是发生了4次 衰变 解法二列方程求解由质量数守恒得90 90 4x由电荷数守恒得36 40 2x y解得x 0 y 4 即只经过了4次 衰变 选项b正确 1 3 4 2 2 一块含铀的矿石质量为m 其中铀元素的质量为m 那么下列说法中正确的是a 经过两个半衰期后 这块矿石中基本不再含有铀了b 经过两个半衰期后 原来所含的铀元素的原子核有发生了衰变c 经过三个半衰期后 其中铀元素的质量还剩d 经过一个半衰期后 该矿石的质量剩下 1 解析 答案 3 解析经过两个半衰期后 铀元素的质量还剩 a b项均错误 经过三个半衰期后 铀元素还剩 c项正确 铀衰变后 铀核变成了新的原子核 故d项错误 4 2 3 多选 天然放射性物质的放射线包括三种成分 下列说法正确的是a 一张厚的黑纸能挡住 射线 但不能挡住 射线和 射线b 某原子核在放出 射线后会变成另一种元素的原子核c 三种射线中对气体电离作用最强的是 射线d 粒子是电子 但不是原来绕核旋转的核外电子 1 答案 3 4 2 4 在匀强磁场中 一个原来静止的原子核 由于放出一个 粒子 结果得到一张两个相切圆的径迹照片 如图2所示 今测得两个相切圆半径之比r1 r2 1 44 求 反冲核的电荷数是多少 已知新核电荷量大于 粒子电荷量 1 解析 答案 3 答案88 图2 4 2 解析原子核放出 粒子的过程动量守恒 由于初始动量为零 所以末态动量也为零 粒子和反冲核的动量大小相等 方向相反