高考物理二轮复习课件 原子物理

A．原子核发生了α衰变 AC
B．原子核发生了β衰变 C．原子核放出了一个正电子
m2V2
D．原子核放出了一个中子
衰变过程动量守恒 由图可知，两粒子均带正电。
m1V1
例题三
(2003年江苏高考)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 （ ）
Ⅱ类 核能，质量亏损，爱因斯坦的质能方程。
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
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（ ）
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 ×1016 J
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 ×235
A. 3 A 16
7 B. A
16
C .11 A 16
13 D. A
16
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
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。
例题分析与解答
把所有核反应方程相加得
p＋126C→137N 137N→136C＋e+＋ν p＋136C→147N p＋147N→158O 158O→157N＋e+＋ν p＋157N→126C＋α
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。 （m核e能2=）0。.9已×知101-13H0k质g，量光m速p=c1=.36×72160×8m10/-s2，7kg求，每4发2H生e 质一量次m题α中=6所.6述45的8×核10聚-2变7kg反，应电所子释质放的量 （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）
C．
λλ 23
λ 2
λ3
λλ
D
.λ 2
12
λ2
n=3
n=2
C E2 h λ2
n=1
C E1 h λ1
C E3 h λ3
基态
E1+E2=E3
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（ ）
C
A．30:31 B．31:30 C．1:2
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
质子带电量为e，中子不带电。
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D收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大
例题分析与解答
1.
GMm r2
m
4π 2 T2
r
对 地 面 上 的 物 体，Gm m0
R2
m0 g，，Gm
R2g.
M
4π 2mr 3 T 2 gR2
2.0 1030 Kg
（2） Δm= (4×1.6726+2×0.0009-6.6458)×10-27㎏=0.0464×10-27㎏
ΔE=ΔmC2=4.2×10-12J
D．2:1
mA
m
20
1 4
2
m
1 5
2
mB
m
20
1 5
2
m
1 4
2
作业4、
关于α、β、γ三种射线，下列说核，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。
4p → α+2e++2 ν
Δm=(4 × 1.672648- 6.644929 ) × 10-27-18.22 ×10-31 = 4.38×10-29㎏
ΔE=ΔmC2=3.9×10-12J=24MeV.
作业1、
下列说法正确的是（
）B C
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．γ射线是电磁波，它的穿透能力最弱。
三种射线中， α射线的电离能力最强。 三种射线中， γ射线的穿透能力最强。
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 B C
C．ｂ为γ射线、C为α射线
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
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
D
B．λ1+λ2+λ3
D．ｂ为α射线、C为γ射线
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（
）
AB．．质质子子由由B21个个uu夸夸克克和和11个个dd夸夸克克组组成成，，中中子子由由11个个uu夸夸克克和和22个个dd夸夸克克组组成成
正确选项是C。
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。
例题分析与解答
mV2=MV1 r=mV2/qB ΔmC2 =
1 2
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
2Ek
2m C2
2h
C λ
为什么一定是生成两个光子？
hC λ Ek mC 2
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 ）
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
= 1.88 ×10-11 J
E 这一些年U2中35需的要摩裂尔变数Un2=385.的42个×数10N3m= olE1
5.05 1027 个 纯U235的质量M1=1980Kg
一年需要铀矿质量M= M1 0.07 28.3 103 Kg .
作业12、
如图所示，有界的匀强磁场磁感应强度为B=0.50T，磁场方向垂 直于纸面向里，MN是磁场的左边界。在磁场中A处放一个放射源，
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？
(1) 12H γ 11H 01n
（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 ×10-13 J
作业11、
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
e2
V2
K r2 m r
r增大则动能减小
Ek
1 2
mV
2
K
e2 2r
克服电场力做功则电势能增加
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、
内装22688Ra（镭），放出某种射线后衰变成22286Rn（氡）。试写出 22688Ra衰变的方程。若A距磁场的左边界MN的距离OA=1.0m时， 放在MN左侧的粒子接收器接收到垂直边界MN方向射出的质量较 小的粒子，此时接收器位置距经过OA的直线1.0m。由此可以推断 出一个静止镭核衰变时放出的能量是多少？（取1u=1.6×10-27kg，
m V22
1 2
MV12
1 2
m
V22
1
m M
,
Δm
M
m
mV
2 2
2MC 2
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？
Ke 2 r12
m V12 r1
EK1
1 2
m V12
Ke 2 2r1
R mV1 qB
mV1 M mV
ΔE
Δm C2
1 2
m V12
1 2
M
mV 2
Δm
MR 2 B 2q 2 2m M m C 2
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
核子的的质质量量m为1m=33.=314.3657×441×0-1207k-2g7k，g质。子今的用质波量长为λm=42.=81×.61702-11×3m1的0-2光7k子g，照中射
原子物理
高中物理知识块系列复习
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。
9109 1.61019 e 2 0.531010
13.6eV.
EK1+EP1=E1=-13.6eV， EP1=-27.2eV.
例题六
太持太阳阳现辐在射正的处是于它主内序部星的演核化聚阶变段反，应它，主核要反是应由方电程子是和、11H、42He等原子核组成，维 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
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
AC
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
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（ ）