高三物理 第一轮复习 19-4单元整合学案 新人教版

用心 爱心 专心 1 第四课时第四课时 单元知识整合单元知识整合 本章知识结构 要点回顾 1 汤姆孙在发现电子后 提出原子模型是枣糕模型 卢瑟福根据著名的 粒子散射实验总 结出原子的核式结构模型 他提出原子中心有一个很小的原子核 它集中了原子的所有正电 荷和几乎全部的质量 电子绕核旋转 原子核直径的数量级是 10 15 10 14m 2 在玻尔理论中 原子的能量和电子的轨道半径都是量子化的 原子在能级之间跃迁时要 吸收或辐射特定频率的光子 且光子能量 E h Em En 这也解释了氢原子的线状光谱 3 天然放射现象中的三种射线 射线是速度约为光速 1 10 的氦核流 贯穿本领很弱 电 离作用很强 射线是高速电子流 贯穿本领很强 电离作用较弱 射线是一种电磁波 贯穿本领极强 电离作用很弱 4 原子核放出 粒子或 粒子后 就变成新的原子核 我们把这种变化叫衰变 半衰期 是放射性原子核有半数发生衰变所需的时间 它是由核内部本身因素决定的 衰变时的质量 数和电荷数都是守恒的 5 具有相同质子数和不同中子数的原子互称同位素 放射性同位素的应用 1 利用它的射 线 2 作为示踪原子 6 爱因斯坦质能方程为 E mc2 质量亏损 m 时所释放的核能为 E mc2 获取核能的主要 方式有重核裂变和轻核聚变 方法盘点 1 实验法 研究物理学的重要手段 近代物理中的很多物理规律都是通过实验获取的 2 假设法 通过对物理实验现象的观察和研究提出假说解释现象 这是物理研究的重要思 维方法 如光子说 原子核式结构学说 轨道量子化假设等 假说必须有一定的实验和理论 依据 并能成功解释一些物理现象 3 辩证思想 在宏观世界中波是波 粒是粒 而在微观世界中 光既具有粒子性又具有波 动性 是辩证统一的而不是一对矛盾 玻尔模型成功地解释了氢原子线状光谱的形成 而原 子吸收高能量光子后又可电离 光电效应 物体的质量和能量之间存在着简单的正比关系 要用联系的观点看问题 4 模型法 类比法 光子 物质波 原子核式结构 玻尔 模型 原子核 质子 中子 等物理微观模型不能直接看到 需要在头脑中构建一个模型来替 代 同时 也要注意与宏观模型的类比 如玻尔模型与人造卫星的圆周运动模型相类比 有 很多类似规律 但要注意宏观世界与微观世界的区别 5 守恒思想 核反应过程中质量数 电荷数守恒 动量守恒定律对宏观世界和微观世界都 是成立的 核反应前后的总能量 含核能 也是守恒的 重点突破 类型一类型一原子物理知识的综合应用原子物理知识的综合应用 例例 1 1 0707 年江苏省扬州市一模年江苏省扬州市一模 美国 里根 号核动力航空母舰的动力来自核反应堆 其中主要的核反应方程式是 n rKBanU 1 0 29 63 114 65 1 0 235 92 1 在括号内填出前的系数 n 1 0 2 用 m1 m2 m3均分别表示核的质量 m 表示中子的质量 则上述核反 rKBaU 29 63 114 65 235 92 应过程中一个铀 235 核发生裂变产生的核能 E 是多少 3 假设核反应堆的功率 P 6 0 105kW 若一个铀 235 核裂变产生的能量为 2 8 10 11J 则该航空母舰在海上航行一个月需要消耗多少千克铀 235 铀 235 的摩尔质量 0 235kg mol 一月约为 t 2 6 106s 阿伏伽德罗常数 NA 6 0 1023 mol 1 计算结果保 留两位有效数字 导示导示 1 3 2 3 一个月内核反应产生 2 321 2 2c mmmm mcE 的总能量为 E Pt 同时 EN m E A 所以 EN m Pt A kgkg EN Pt m A 22 10821006 235010621006 1123 68 类型二类型二原子物理与社会生活及科学技术的结合原子物理与社会生活及科学技术的结合 例例 2 2 天文学家测得银河系中氦的含量约为 25 有关研究表明 宇宙中氦生成的途径 有两条 一是在宇宙诞生后 3 分钟左右生成的 二是在宇宙演化到恒星诞生后 由恒星内部 的氢核聚变反应生成的 1 把氢核取变反应简化为 4 个氢核聚变成氦核 同时放出 2 个正电子 和 H 1 1 He 4 2 e 0 1 2 个中微子 请写出该氢核聚变反应的方程 并计算一次反应释放的能量 e v 2 研究表明 银河系的年龄约为 t 3 8 1017s 每秒钟银河系产生的能量约为 1 1037J 即 P 1 1037J S 现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应 试估算银河系中氦 的含量 最后结果保留一位有效数字 3 根据你的估算结果 对银河系中氦的主要生成途径做出判断 可能用到的数据 银河 系质量约为 M 3 1041kg 原子质量单位 1u 1 66 10 27kg 1u 相当于 1 5 10 10J 的能量 电子质量 me 0 0005u 氦核质量 m 4 0026u 氢核质量 mp 1 0078u 中微子质量为零 e v 导示导示 1 e veHeH224 0 1 4 2 1 1 edp mmmm24 JmcE 122 1014 4 2 kgm E Dt m 39 101 6 氦的含量 2 103 101 6 41 39 M m k 3 由估算结果可知 远小于 25 的实际值 所以银河系中的氢重要是宇宙诞生后 2 k 不久生成的 类型三类型三原子物理与动量 能量结合的问题原子物理与动量 能量结合的问题 例例 3 3 0707 海南卷 海南卷 一速度为 v 的高速 粒子 与同方向运动的氖核 发生 He 4 2 Ne 20 10 弹性正碰 碰后 粒子恰好静止 求碰撞前后氖核的速度 不计相对论修正 导示导示 设 粒子与氖核的质量分别为 ma与 mNe 氖核在碰撞前后的速度分别为 vNe与 Ne v 由动量守恒与机械能守恒定律 有 NNeNeNea vmvmvm 22 2 2 1 2 1 2 1 NeNeNeNea vmvmvm 解得 v m mm v Ne Ne Ne 2 v m mm v Ne Ne Ne 2 已知 5 1 Ne m m 将 式代入 式得 vvNe 5 2 vvNe 5 3 成功体验 1 0707 年江苏省扬州市一模年江苏省扬州市一模 太阳光垂直照射到地面上时 地面上 1m2的面积上接受太阳光 的功率为 1 4kW 其中可见光部分约占 45 1 假如认为可见光的波长为 0 55 m 日地间距离 R 1 5 1011m 普朗克常数为 h 6 63 l0 34Js 估算太阳每秒辐射出的可见光光子数为多少 2 若已知地球的半径为 6 4 106 m 估算地球接受太阳光的总功率 计算结果均保留一 位有效数字 2 在能源中 核能具有能量密度大 环境无污染的好处 在核电站中 核反应堆释放的核 能转化为电能 核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应 释放出大量核能 1 核反应方程是反应堆中发生的许多核反应中的一种 n 为中aXrKBanU 29 63 114 65 1 0 235 92 子 X 为待求粒子 a 为 X 的个数 则 X 为 a 以 mU mBa mKr分别表示 核的质量 mn mP分别表示中子 质子的质量 c 为光在真空中传播的速 rKBaU 29 63 114 65 235 92 度 则在上述核反应过程中放出的核能为 E 2 有一座发电能力为 P 1 00 106 kW 的核电站 核能转化为电能的效率为 40 假定 反应堆中发生的裂变反应全是上述核反应 已知每次核反应过程放出的核能 E 2 78 10 11 J 235 92U 核的质量 mU 390 10 27kg 求每年 1 年 3 15 107 s 消 耗的的质量 U 235 92 3 一个原来静止的锂核 俘获一个速度为 7 7 104m s 的中子后 生成一个氚核和一 Li 6 3 个氦核 已知氚核的速度大小为 1 0 103m s 方向与中子的运动方向相反 1 试写出核反应方程 2 求出氦核的速度 3 若让一个氘核和一个氚核发生聚变时 可产生一个氦核同时放出一个中子 求这个核 反应释放出的能量 已知氘核质量为 mD 2 014102u 氚核质量为 mT 3 016050u 氦核的质