高三物理复习原子物理doc.docx
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高三物理复习原子物理
[高考要求]
1.粒子散射实验；原子的核式结构；氢原子的能级结构；氢原子的电子云；光子的发射和吸收
2．天然放射现象；
射线、
射线、
射线；半衰期
3．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，放射性同位素及其应用
4．放射性污染和防护
5．核能；质量亏损；爱因斯坦的质能方程
6.核反应堆；核电站
7．重核的裂变；链式反应；轻核的聚变
8．可控热核反应
[重点与难点分析]
本章主要考查的知识点为原子的核式结构，缺乏理论，质能方程，核反应方程．并常以选择题，填空题的形式出现．基本上每年两个小题，所占分值为6～9分，由于考查范围和题型的相对稳定，“考课本”成了高考题的最后特点．
由于选择题主要考查学生辨别是非的能力，填空题主要考查考生独立，正确的表达能力，所以复习中应突出对每个概念、规律，现象的理解，本章应紧扣课本，突出原子核式结构理论、能级跃迁和核反应方程中的质量亏损以及质量数、核电荷数，α衰变，β衰变的规律，这些都是反复要考核的．
[教学计划]2课时
第1课时原子结构天然衰变
[知识要点]
一、电子的发现：
1987年汤姆生通过对阴极射线的研究发现了电子，说明原子本身有结构，由此提出原子的枣糕模型。
二、卢瑟福原子模型
1、实验基础—α轰击金箔，发现大多数α粒子，发生大角度偏转，甚至。
2、卢瑟福原子核式模型：
在原子中心有一个很小的原子核，原子的和几乎所有都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里。
3、原子柱结构：
原子核由质子（由首先发现）和中子（由首先发现），质子和中子统称为核子，原子核的电荷数等质子数（用Z表示）也等该原子核对应的原子序数。
原子核中质子和中子数之和叫原子核的质量数（用A表示），原子核常用符号
表示。
4、原子和原子核的大小：
原子的半径数量级为10—10m，原子核的直径数量级为10—15~10—14m，可见，原子中多么“空虚”。
三、天然放射现象（衰变）
1、首先发现天然放射现象，揭开了人类认识原子核结构的序幕。
2、原子序数大于83的所有天然存在的元素都有放射性，原子序数小于83的天然存在的元素有些也具有放射性，它们放射出的射线共有三种，分别是、、
。
3、三种射线的比较：
射线种类
本质
质量数
电荷数
速度
穿透本领
电离本领
α射线
β射线
γ射线
4、半衰期：
叫半衰期，放射性元素的半衰期的大小与物质所处的物理和化学状态无关，它是一个统计规律，只对大量原子核才有意义。
四、原子核的人工转变、原子核的组成
1、卢瑟福发现质子；
2、查德威克发现中子；
3、原子核的组成：
。
4、核力特点：
。
五、放射性同位素
1、1934年，小居里夫妇用人工的方法首次得到放射性同位素。
发现过程可用以下核反应方程表示：
、。
2、用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现。
天然放射性同位素只不过40几种，而今天人工制造的放射性同位素已达1000多种，每种元素都有了放射性同位素。
放射性同位素在工业、农业、医疗卫生和科学研究的许多方面得到了广泛的应用。
其应用主要表现在两个方面：
1）；2）。
[例题]
1、在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，其原因是：
A、原子的正电荷和绝大多数质量集中在一个很小的核上；（）
B、正电荷在原子中是均匀分布的；
C、原子中存在着带负电的电子；
D、原子只能处在一系列不连续的能量状态中。
2、在α粒子散射实验中，当α粒子最接近金核时：
（）
A、α粒子的动能最小；
B、α粒子所受到的库仑力最大；
C、α粒子的电势能最小；
D、α粒子的动量变化率最大。
3、放射性镭Ra能自动放出三种射线，现在垂直于射线射出方向加一个匀强电场，射
线在电场力作用下发生偏转，如图所示，则：
（）
A、1是γ射线，它的贯穿本领最大；
B、2是γ射线，它的贯穿本领最大；
C、3是β射线，它的贯穿本领最大；
D、1是α射线，它的电离本领最大。
[课堂练习]
3、下列对原子结构的认识中，正确的是：
（）
A、原子中绝大部分是空的，原子核很小；
B、原子的全部正电荷和质量集中在一个很小的核上；
C、电子在核外旋转，原子核对电子的库仑力提供向心力；
D、原子核的半径大约为10—10m。
4、在α粒子散射实验中，测得α粒子与金核的最短距离约为2×10—14m，已知金的原子量为197，由此可估算出金核的密度约多少?
（取一位有效数字）
3、
衰变为
要经过次α次β衰变，其衰变方程式为。
班级
姓名
学号
时间
[课后练习]
1、以下哪些实验现象可以说明原子核内部有复杂的结构（）
A：
粒子散射实验B：
光电效应C：
原子的线状光谱D:
天然放射现象
2、天然放射现象放出三种射线，即
射线、
射线和
射线，这三种射线中（）
A：
使空气电离作用最强的是
射线B：
贯穿物质本领最大的是
射线
C：
质量最大的是
射线D：
速度最大的是
射线
3、用哪种方法可以减缓放射性元素的衰变（）
A：
把该元素放在低温处
B：
把该元素密封在很厚的铅盒子里
C：
把该元素同其他的稳定元素结合成化合物
D：
上述各种方法无法减缓放射元素的衰变
4、一个放射性原子核
发生一次
衰变后变成原子核
；接着又发生一次
衰变变成原子核
，它们的质量数和电荷数之间满足的关系有（）
A：
a=e+4B:
c=eC:
b=f-1D:
b=f+1
5、
（钍）经过一系列
和
衰变，变成
（铅）（）
A：
铅核比钍核少8个质子B：
铅核比钍核少16个中子
C：
共经过4次
衰变和6次
衰变D：
共经过6次
衰变和4次
衰变
6、放射性元素发生
衰变时，放出一个负电子，这个负电子（）
A、是核外电子从内层轨道跃迁出来的
B、是核内电子受激发而辐射出来的
C、是核内的一个中子发生衰变而放出的
D、是核内的一个质子发生衰变而放出的
7、下列叙述符合物理学史的是（）
A、质子最先由卢瑟福发现
B、质子最先由布拉凯特发现
C、中子最先由卢瑟福提出，居里夫妇证实
D、中子最先由卢瑟福提出，查德威克证实
8、一块氡222，放在天平的左盘时，需在天平的右盘加444g砝码，天平才能处于平衡，氡222发生
衰变为钋218的半衰期为3.8天，经过3.8天后，欲使天平再次平衡，应从右盘中取出的砝码为（）
A：
220gB:
8gC:
2gD:
4g
第十六章原子物理
第2课时质能方程核能
[知识要点]
一、质能方程
1、质量亏损：
叫核的质量亏损。
2、爱因斯坦质能方程：
E=，在核反应中，反应前、后，若有质量亏损Δm，则可放出ΔE=的核能。
二、获得核能的基本途径：
1、重核的裂变：
是重核分裂成中等质量的原子核的过程。
如：
链式反应：
由于中子的增殖使裂变反应能持续地进行的过程称为链式反应。
发生链式反应的条件是：
裂变物质的体积临界体积。
裂变的应用：
原子弹、核反应堆、核电站。
2、轻核的聚变：
是轻核结合成质量较大的核的反应过程。
如：
发生聚变反应的条件是：
超高温（几百万度以上）－热核反应。
聚变反应的应用：
氢弹、可控热核反应。
[学习提醒]
1、质量数守恒和核电荷数守恒是我们书写核反应方程的重要依据，但要以核反应的事实为基础，不能仅仅根据该两条守恒定律随意书写事实上不存在的核反应方程。
另外，核反应通常是不可逆的，方程中只能有箭头“
”连接并指示反应方向，而不能用等号“=”连接。
2、
是计算核能的常用方法。
在具体应用中要注意单位制的统一及不同单位的换算。
若质量单位取原子质量单位u，则：
相当于931.5MeV，该结论亦可在计算中直接应用。
3、本节内容重在理解，多记忆，故要多看书。
[例题]
1、完成下列核反应方程并说出反应类型：
，属。
，属。
，属。
，属。
2、如图所示，R是一种放射性物质，虚线框内是匀强磁场，LL/是厚纸板，MM/是荧光屏，实验时发现在荧光屏的O、P两处有亮斑。
问此时磁场的方向、达到O点的射线、到达P点的射线应属下面的哪种情况？
磁场O点P点
A、↑β α
B、↓αβ
C、×rβ
D、·rα
3、已知氘核质量为2.0136u，中子质量为1.0087u，
核的质量为3.0150u。
1）写出两个氘核聚变成
的核反应方程；
2）计算上述核反应中释放的核能；
3）若两氘核以相等的动能0.35MeV作对心碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能全部转化为机械能，则反应中生成的
核和中子的动能各是多大？
[课堂练习]
1、一个铍核Be（9）和一个α粒子在某种情况下结合成一个碳核C（12），并放出5.6Mev的能量，其反应方程为。
若铍和α粒子共有130g，且刚好完全反应，则放出能量为J，反应过程中的总质量亏损为g。
2、静止的氮核
被初速度是V0的中子
击中生成甲、乙两核，已知甲、乙两核的速度方向同碰撞前中子的速度方向一致，甲、乙两核动量之比是1：
1，动能之比为1：
4，它们沿垂直磁场方向进入匀强磁场作圆周运动，其半径之比为1：
6，甲、乙各是什么核？
速度各是多少？
写出核反应方程。
[课后练习]
1、在核子结合成原子核的过程中，释放出能量，则 [ ]
A．形成的原子核的质量大于参与变化的核子的总质量．
B．形成的原子核的质量等于参与变化的核子的总质量．
C．形成的原子核的质量小于参与变化的核子的总质量．
D．以上三种情况都有可能．
2、关于爱因斯坦质能方程的下列看法中正确的是 [ ]
A．E=mc2中的E是物体以光速运动的动能．
B．E=mc2是物体的核能．
C．E=mc2反映了一定的质量与一定的能量有相当的关系．
D．△E=△mc2表示发生的质量亏损△m变为能量放出去．
3、一个原子核由a个质子和b个中子组成．已知每个自由质子的质量为mP，每个自由中子的质量为mn，该原子核的质量为m，则它结合成原子核时的质量亏损为______，释放的核能为______．
4、完成下面的核反应方程
已知mN=14.003074u，mα=4.0026u，mO=16.999134u，mH=1.007825u．这个核反应中质量的变化情况是______，需______（填吸收或放出）能量为______．
5、一个α粒子击中硼核
发生核反应时，放出一个质子和0.75MeV的能量．写出核反应式______．在这个核反应中的质量亏损是______．
6、2个氘核可聚变成一个氘核，放出4MeV的能量，写出核反应方程______当1kg氘完全聚变为氚时放出的能量为_____．
7、世界上第一座原子能发电站每秒需要2.85×107J的能量，设一个铀235的原子核裂变时能放出约196MeV的能量，它一天需要多少铀燃料？
相当于多少燃烧值为2.9×107J/kg的煤完全燃烧放出的能量？
第十六章原子物理单元测试
一、选择题
1．卢瑟福的α粒子散射实验显示出 [ ]
A．原子内的正电荷全部集中在原子核里．
B．原子内的正电荷均匀分布在它的全部体积上．
C．原子内的正电荷分布在原子的外壳上．
D．原子的几乎全部质量集中在核里．
2．对α粒子散射实验的描述，正确的是[ ]
A．实验的主要器材是放射源、金箔、荧光屏、显微镜．
B．金箔的厚度对实验结果无影响．
C．如果不用金箔，改用铝箔就不会发生散射现象．
D．实验装置放在空气中和真空中都可以．
3．一个原子序数是Z，质量数是M的原子核，它由 [ ]
A．Z个质子，M个中子组成．
B．Z个中子，M个质子组成．
C．Z个质子，M-Z个中子组成．
D．M-Z个中子，M+Z个质子组成．
4．放射性元素镭放射出α、β、γ三种射线．如果让它们处于匀强磁场中，则三种粒子在磁场中的轨迹正确的是 [ ]
5．某原子核经两次β衰变，一次α衰变，形成一个新核，则 [ ]
A．新核的核电荷数与原核相等．
B．新核的质量数和原核相等．
C．新核的中子数比原核少4个．
D．新核的质子数比原核少2个．
6．某放射源经过两个半衰期后 [ ]
A．原子核衰变掉50％．
B．原子核衰变掉25％．
C．原子核衰变掉75％．
D．放射性强度减少到原来的25％．
7．下列核反应中正确的是 [ ]
8。
、
α粒子的动能为Ek，则Y核的动能为 [ ]
二、填空题
9．电子是由英国物理学家_____发现的；质子是由_____发现的；中子是由_____发现的．
10．原子直径的数量级是_____，原子核的直径数量级是_____．
11．在中子、质子、电子、正电子、α粒子中选出一个适当的粒子，分别填在下列核反应式的横线上：
12．中子的质量为1.0087u，质子的质量为1.0073u，氘核的质量为2.0136u，中子和质子结合成氘核时释放的能量为______J．计算结果取两位有效数字，1u=1.7×10-27kg．
13．一个原子核经过一次α衰变和一次β衰变后，成为一新原子核．则新核与原来核相比，质子少了______个；中子少了_____个．
15．、
过程的核反应方程是_____．已知一个氢原子的质量是1.6736×10-27kg，一个锂原子的质量是11.6505×10-27kg，一个氦原子的质量是6.6466×10-27kg．上述核反应所释放的能量等于____J．
三、计算题：
16．在磁感强度B的匀强磁场中，一个质量为M的静止原子核发生α衰变，衰变后的α粒子在磁场中作半径为R的匀速圆周运动．设α粒子质量为m，电量为q，衰变过程中释放的能量全部转化为α粒子和新核的动能，试计算衰变过程中的质量亏损．
17、4个氢核聚变成一个氮核，放出两个正电子，求释放的核能？
如果1g氢完全聚变，可放出多少能？
相当于燃烧值q=3.34×107J/kg的多少煤完全燃烧所放出的能？
已知mH=1.008142u，mα=4.001509u．
m/s的中子，反应后生成的α粒子的速度为v0=2×104m/s，其方向与反应前中子的运动方向相同．
（1）写出核反应方程；
（2）求出另一粒子的速度大小和方向；
（3）画出两粒子的运动轨迹，并求出其半径之比（设磁场垂直纸面向里，入射中子速度方向在纸面内）；
（4）当α粒子旋转6周时，另一粒子旋转几周？
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