高中物理 第4章 从原子核到夸克章末总结学案 沪科版选修3-5

1、第4章 从原子核到夸克章末总结一、识记物理学史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

2、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答案CD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正确二、半衰期及衰变次数的计算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：NN0()n或mm0()n，其中n，T为半衰期2确定衰变次数的方法(1)XYnHeme根据质量数、电荷数守恒得ZZ2nmAA4n二式联立求

3、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，将发生衰变答案AB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

4、单个原子核没有意义，所以C项错图1针对训练放射性元素U衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成Bi，而Bi可以经一次衰变变成X(X代表某种元素)，也可以经一次衰变变成Tl，X和Tl最后都变成Pb，衰变路径如图1所示则()Aa82，b211B.BiX是衰变，BiTl是衰变C.BiX是衰变，BiTl是衰变D.Tl经过一次衰变变成Pb答案B解析由BiX，质量数不变，说明发生的是衰变，同时知a84.由BiTl，核电荷数减2，说明发生的是衰变，同时知b206，由TlPb发生了一次衰变，故选B.三、原子核物理与动量、能量相结合的综合问题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

5、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(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)(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(1)421见解析图(2)t109T(3)见解析图解析(1)

6、氡核经衰变的核反应方程为86Rn84PoHe，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：0mvmPovPo，即mvmPovPo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qvBm，r，故，示意图如图甲所示(2)它们在磁场中运动的周期T，它们的周期之比为，即109T84TPo，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t109T.(3)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

7、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1氪90(Kr)是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆90(Zr)，这些衰变是()A1次衰变，6次衰变B4次衰变C2次衰变D2次衰变，2次衰变答案B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，Kr衰变为Zr，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设Kr衰变为Zr，经过了x次衰变，y次衰变，则有KrZrxHeye由质量数守恒得90904x由电

8、荷数守恒得36402xy解得x0，y4，即只经过了4次衰变，选项B正确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，该矿石的质量剩下答案C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答案ACD4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r1r2144.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)图2答案88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，即p1