高三物理近代物理学考纲要

高三物理近代物理学考纲要第1页，共27页，2023年，2月20日，星期四知识要求Ⅰ类α粒子散射实验，原子的核式结构，氢原子的能级结构，氢原子中的电子云，光子的发射与吸收。天然放射现象，α射线、β射线、γ射线，半衰期。原子核的人工转变，质子的发现，中子的发现，原子核的组成，核反应方程，反射性同位素及其应用。放射性污染核防护。核反应堆，核电站。重核的裂变，链式反应，轻核的聚变，可控热核反应。Ⅱ类核能，质量亏损，爱因斯坦的质能方程。

第2页，共27页，2023年，2月20日，星期四技能要求一、研究在电场或磁场中发生的核衰变问题的思路与方法二、应用原子的能级理论与光子理论解释相关现象三、利用和开发核能的途径第3页，共27页，2023年，2月20日，星期四例题一近几年，我国北京、上海、山东、广州等地引进了十多台γ刀，治疗患者5000余例，效果极好，成为治疗脑肿瘤的最佳仪器。令人感叹的是，用γ刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半小时可完成手术，无需住院，因而γ刀被誉为“神刀”。据报道，我国自己研制的旋式γ刀性能更好，即将进入各大医院为患者服务。问：γ刀治疗脑肿瘤主要是利用（）A．γ射线具有很强的贯穿本领B．γ射线具有很强的电离作用C．γ射线具有很高的能量D．γ射线很容易绕过障碍物γ射线在电磁波谱中的频繁最高光子能量最大。穿透能力最强AC第4页，共27页，2023年，2月20日，星期四例题二如图所示，两个相切的圆表示一个静止的原子核发生某种核变化后，产生的两种运动粒子在匀强磁场中的运动轨迹，可能是（）A．原子核发生了α衰变B．原子核发生了β衰变C．原子核放出了一个正电子D．原子核放出了一个中子

衰变过程动量守恒m1V1m2V2由图可知，两粒子均带正电。AC第5页，共27页，2023年，2月20日，星期四例题三原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子，例如在某种条件下，铬原子的n=2能级上的电子跃迁到n=1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n=4能级上的电子，使之能脱离原子，这一现象叫做俄歇效应，以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子，已知铬原子的能级公式可简化表示为En=-A/n2,n=1，2，3……表示不同能级，A是正的已知常数，上述俄歇电子的动能是 （）第6页，共27页，2023年，2月20日，星期四例题分析与解答铬原子的n=2能级上的电子跃迁到n=1能级上时释放出能量为ΔE=-A/4-（-A）=3A/4。所以在n=4能级上的电子获得的能量3A/4在n=4能级上的电子的脱离原子核需要能量A/16所以n=4能级上的电子脱离原子后的动能是3A/4-A/16=11A/16正确选项是C。

第7页，共27页，2023年，2月20日，星期四例题四处于静止状态的原子核X，经历了一次α衰变后变成质量为M的Y原子核，放出的α粒子垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场。测得其做圆周运动的半径为r，已知α粒子的质量为m，电量为q，求此衰变过程亏损的质量。

第8页，共27页，2023年，2月20日，星期四例题分析与解答

mV2=MV1r=mV2/qBΔmC2=第9页，共27页，2023年，2月20日，星期四例题五氢原子核外电子在第一轨道上运动时，能量E1=－13.6eV，轨道半径r1=0.53×10－10m。这时电子运动的动能是多少eV？电势能是多少eV？

EK1+EP1=E1=-13.6eV，EP1=-27.2eV.第10页，共27页，2023年，2月20日，星期四例题六太阳现在正处于主序星演化阶段，它主要是由电子和、11H、42He等原子核组成，维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是2e＋411H→42He＋释放的核能，这些核能最后转化为辐射能。根据目前关于恒星演化的理论，若由聚变反应而使太阳中的核数目从现有数减少10％，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段。为了简化，假定目前太阳全部由电子和11H核组成。（1）为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量M，已知地球半径R=6.4×106m，地球质量m=6.0×1024kg，日地中心的距离r=1.5×1011m，地球表面处的重力加速度g=10m/s2，一年约为3.2×107s，试估算目前太阳的质量M。（2）已知11H质量mp=1.6726×10-27kg，42He质量mα=6.6458×10-27kg，电子质量me=0.9×10-30kg，光速c=3×108m/s，求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能。（3）又知地球上与太阳光垂直的每平方米截面上，每秒通过的太阳辐射能ω=1.35×103W/m2，试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命。（估算结果只要求一位有效数字）第11页，共27页，2023年，2月20日，星期四例题分析与解答（2）Δm=(4×1.6726+2×0.0009-6.6458)×10-27㎏=0.0464×10-27㎏ΔE=ΔmC2=4.2×10-12J第12页，共27页，2023年，2月20日，星期四例题七如下一系列核反应是在恒星内部发生的：p＋126C→137N，137N→136C＋e+＋ν，p＋136C→147N，p＋147N→158O，158O→157N＋e+＋ν，p＋137N→126C＋α其中p是质子，α是α粒子，e+为正电子，ν为中微子。已知质子的质量为mp=1.672648×10-27kg，α粒子的质量为mα=6.644929×10-27kg，正电子的质量为me=9.11×10-31kg，中微子的质量可忽略不计。真空中的光速c=3.00×108m/s。试计算该系列核反应完成后释放的能量。

第13页，共27页，2023年，2月20日，星期四例题分析与解答把所有核反应方程相加得p＋126C→137N

137N→136C＋e+＋νp＋136C→147Np＋147N→158O158O→157N＋e+＋νp＋157N→126C＋α4p→α+2e++2νΔm=(4×1.672648-6.644929)×10-27-18.22

×10-31=

4.38×10-29㎏ΔE=ΔmC2=3.9×10-12J=24MeV.第14页，共27页，2023年，2月20日，星期四作业1、下列说法正确的是（）A．22688Ra衰变为22286Rn要经过1次α衰变和1次β衰变

B．23892U衰变为23491Pa要经过1次α哀变和1次β衰变

C．23290Th衰变为20882Pb要经过6次α衰变和4次β衰变

D．23892U衰变为22286Rn要经过4次α衰变和4次β衰变

应该先根据质量数算α哀变的次数。知道为什么吗？再根据电荷数计算β衰变的次数BC第15页，共27页，2023年，2月20日，星期四作业2、处于基态的一群氢原子受某种单色光的照射时，只发射波长为λ1、λ2、λ3

的三种单色光，且λ1>λ2>λ3

，则照射光的波长为（）A．λ1

B．λ1+λ2+λ3

C．基态n=1n=2n=3E1+E2=E3D第16页，共27页，2023年，2月20日，星期四作业3、若元素A的半衰期为4天,元素B的半衰期为5天,则相同质量的A和B,经过20天后,剩下的质量之比mA:mB（

）A．30:31B．31:30 C．1:2 D．2:1C第17页，共27页，2023年，2月20日，星期四作业4、关于α、β、γ三种射线，下列说法中正确的是（）A．α射线是原子核自发放射出的氦核，它的穿透能力最强。B．β射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力。C．γ射线一般伴随着α或β射线产生，它的穿透能力最强。D．γ射线是电磁波，它的穿透能力最弱。

三种射线中，

γ射线的穿透能力最强。三种射线中，α射线的电离能力最强。C第18页，共27页，2023年，2月20日，星期四作业5、图中P为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场的作用下分成a、b、c三束，以下判断正确的是（）A．ａ为α射线、b为β射线B．ａ为β射线、b为γ射线C．ｂ为γ射线、C为α射线D．ｂ为α射线、C为γ射线

BC第19页，共27页，2023年，2月20日，星期四作业6、目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成。u夸克带电量为2e/3，d夸克带电量-e/3，e为基元电荷。下列论断可能正确的是（）A．质子由1个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成B．质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成C．质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克组成D．质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和1个d夸克组成

B质子带电量为e，中子不带电。第20页，共27页，2023年，2月20日，星期四作业7、氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道的过程中（）A．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大B．原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小C．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小D．原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大

r增大则动能减小克服电场力做功则电势能增加D第21页，共27页，2023年，2月20日，星期四作业8、一个电子和一个正电子对撞发生湮灭而转化为一对光子。设正、负电子对撞前的质量均为m,动能均为Ek，光速为c，普朗克恒量为h，则对撞过程中的质量亏损为

，转化成的光子在真空中的波长λ＝

。

2m为什么一定是生成两个光子？第22页，共27页，2023年，2月20日，星期四作业9、云室处在磁感应强度为B的匀强磁场中，一静止质量为M的原子核在云室中发生一次α衰变，α粒子的质量为m，电量为q，其运动轨迹在磁场垂直的平面内。现测得α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：涉及物理过程时，亏损的质量可忽略不计）第23页，共27页，2023年，2月20日，星期四作业10、氘核在能量足够大的γ光子的照射下，会分裂为中子和质子。已知氘核的质量m1=3.3435×10-27kg，质子的质量为m2=1.6721×10-27kg，中子的质量为m3=1.6744×10-27kg。今用波长λ=4.8×10-13m的光子照射静止的氘核，（1）写出核反应方程；（2）反应后生成物的总动能是多少？

（2）分裂一个氘核需要能量E1=(m3+m2-m1)C2=2.7×10-13J入射光子的能量E=hC/λ=4.14×10-13J生成物动能Ek=E-E1=1.44×10-13J第24页，共27页，2023年，2月20日，星期四作业11、某一个用铀做核燃料的原子能电站，设计功率为300万千瓦，所用浓缩铀含23592U的比例为7％，U235核裂变时每个核子释放的能量为0.5MeV，求该厂一年所需浓缩铀的质量。

核电站一年需要核能E=3×109×365×24×3600=9.5×1016J一个U235裂变释放多少能量？一个U235裂变释放的能量E1=0.5×106×1.6×10-19