原子物理和波粒二象性時(shí)實(shí)用教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1原子物理和波粒二象性時(shí)原子物理和波粒二象性時(shí)第一頁，共44頁。 (3) (3)原子的核式結(jié)構(gòu)模型原子的核式結(jié)構(gòu)模型: :在原子的中心有一個(gè)很在原子的中心有一個(gè)很 小的核小的核, ,叫原子核叫原子核. .原子的全部正電荷量和幾乎全原子的全部正電荷量和幾乎全 部質(zhì)量都集中在原子核里部質(zhì)量都集中在原子核里, ,帶負(fù)電的電子在核外空帶負(fù)電的電子在核外空 間運(yùn)動(dòng)間運(yùn)動(dòng). . (4) (4)具有相同的具有相同的 而而 不同的原子不同的原子, ,在在 元素周期表中處于同一位置元素周期表中處于同一位置, ,互稱同位素互稱同位素. . 2.2.能級(jí)和能級(jí)躍遷能級(jí)和能級(jí)躍遷 (1) (1) 量子化量子化

2、核外電子核外電子(h wi din z)(h wi din z)只能在一些分立的軌道上運(yùn)只能在一些分立的軌道上運(yùn)動(dòng)動(dòng) rn=n2r1(n=1,2,3) rn=n2r1(n=1,2,3) (2) (2) 量子化量子化 原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài) En= (n=1,2,3) En= (n=1,2,3)質(zhì)子質(zhì)子(zhz)數(shù)數(shù)中子中子(zhngz)數(shù)數(shù)軌道軌道能量能量21nE第1頁/共44頁第二頁，共44頁。 (3) (3)吸收或輻射能量量子化吸收或輻射能量量子化 原子在兩個(gè)能級(jí)之間躍遷時(shí)只能吸收或發(fā)射原子在兩個(gè)能級(jí)之間躍遷時(shí)只能吸收或發(fā)射 的光子的光子, ,

3、光子的能量光子的能量h=Em-En. h=Em-En. 3.3.天然放射現(xiàn)象、衰變天然放射現(xiàn)象、衰變(shuibin)(shuibin)、放射性的應(yīng)用和防護(hù)、放射性的應(yīng)用和防護(hù) (1) (1)元素自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象叫做元素自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象叫做 . . 放射性物質(zhì)放出的射線通常有三種放射性物質(zhì)放出的射線通常有三種: : 、 、 . . (2) (2)原子核放出原子核放出 粒子或粒子或 粒子后粒子后, ,就變成新的就變成新的 原子核原子核, ,我們把這種變化稱為原子核的衰變我們把這種變化稱為原子核的衰變(shuibin).(shuibin).在衰在衰 變過程中變過程中, , 和和 都守恒都守

4、恒. . (3) (3)放射性元素的原子核有放射性元素的原子核有 發(fā)生衰變發(fā)生衰變(shuibin)(shuibin)所所需的需的 時(shí)間時(shí)間, ,叫做這種元素的半衰期叫做這種元素的半衰期. .放射性元素衰變放射性元素衰變(shuibin)(shuibin)的的一定一定(ydng)頻率頻率(pnl)天然放射現(xiàn)象天然放射現(xiàn)象射線射線 射射射線射線電荷數(shù)電荷數(shù)質(zhì)量數(shù)質(zhì)量數(shù)半數(shù)半數(shù)線線第2頁/共44頁第三頁，共44頁。是由是由 本身的因素決定的本身的因素決定的, ,跟原子所處的跟原子所處的 狀態(tài)無關(guān)狀態(tài)無關(guān). .(4)(4)放射性同位素的應(yīng)用放射性同位素的應(yīng)用: :一是利用一是利用(lyng)(lyn

5、g)它的它的 ; ;二二是作為是作為 . . (5)(5)射線、射線、射線、射線、射線之間的區(qū)別射線之間的區(qū)別核內(nèi)部核內(nèi)部(nib)物理物理(wl)或化學(xué)或化學(xué)射線射線示蹤原子示蹤原子 射線射線射線射線射線射線 實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì) 速度速度約為光速的十約為光速的十分之一分之一約為光速的十約為光速的十分之九分之九 光速光速電離作用電離作用 很強(qiáng)很強(qiáng) 較弱較弱 很弱很弱貫穿能力貫穿能力 很弱很弱 很強(qiáng)很強(qiáng) 最強(qiáng)最強(qiáng)氦核流氦核流電子流電子流電磁波電磁波第3頁/共44頁第四頁，共44頁。4.4.核反應(yīng)、核能核反應(yīng)、核能(hnng)(hnng)、裂變、聚變、裂變、聚變 (1) (1)在物理學(xué)中在物理學(xué)中, ,原子

6、核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生 新原子核的過程新原子核的過程, ,稱為稱為 . .在此過程中在此過程中, ,質(zhì)量質(zhì)量 數(shù)和電荷數(shù)都守恒數(shù)和電荷數(shù)都守恒. .愛因斯坦的質(zhì)能方程是愛因斯坦的質(zhì)能方程是 . . (2) (2)核物理中核物理中, ,把重核分裂成質(zhì)量較小的核把重核分裂成質(zhì)量較小的核, ,釋放出釋放出 核能核能(hnng)(hnng)的反應(yīng)的反應(yīng), ,稱為裂變稱為裂變; ;把輕核結(jié)合成質(zhì)量較把輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的大的 核核, ,釋放出核能釋放出核能(hnng)(hnng)的反應(yīng)的反應(yīng), ,稱為稱為 . . (3) (3)鈾核裂變的核反應(yīng)方程是鈾核裂變的核反應(yīng)方程是

7、. . 氫核聚變的核反應(yīng)方程是氫核聚變的核反應(yīng)方程是 . . (4) (4)在核反應(yīng)堆中在核反應(yīng)堆中, ,石墨的作用是作為石墨的作用是作為 ; ;鎘棒鎘棒 的作用是控制反應(yīng)速度的作用是控制反應(yīng)速度; ;水泥防護(hù)層的作用是屏蔽裂水泥防護(hù)層的作用是屏蔽裂 變產(chǎn)物放出的各種射線變產(chǎn)物放出的各種射線. .核反應(yīng)核反應(yīng)E E= =mcmc2 2聚變聚變(jbin)n3KrBanU109236141561023592nHeHH10423121減速劑減速劑第4頁/共44頁第五頁，共44頁。5.5.核反應(yīng)規(guī)律和原子核的人工轉(zhuǎn)變核反應(yīng)規(guī)律和原子核的人工轉(zhuǎn)變(zhunbin)(zhunbin) (1) (1)核反

8、應(yīng)的規(guī)律為核反應(yīng)的規(guī)律為: :反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)守恒和反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)守恒和 守恒守恒. . (2) (2)原子核的人工轉(zhuǎn)變?cè)雍说娜斯まD(zhuǎn)變(zhunbin)(zhunbin) 盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程為盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程為: : 查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程為查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程為: : 約里奧約里奧居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素和正電子的居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素和正電子的 核反應(yīng)方程為核反應(yīng)方程為: :電荷電荷(dinh)數(shù)數(shù)HOHeN1117842147nCHeBe101264294eSiPn,PHelA0130143015103015422713第5頁/共44頁第六頁，共44頁。

9、思思 路路 方方 法法1.1.在配平核反應(yīng)方程式時(shí)在配平核反應(yīng)方程式時(shí), ,一般先滿足一般先滿足 守恒守恒, , 后滿足后滿足 守恒守恒. . 2.2.在處理粒子的碰撞和衰變問題時(shí)在處理粒子的碰撞和衰變問題時(shí), ,通常通常(tngchng)(tngchng)應(yīng)用動(dòng)量守應(yīng)用動(dòng)量守 恒定律、質(zhì)能方程和能的轉(zhuǎn)化與守恒定律綜合分恒定律、質(zhì)能方程和能的轉(zhuǎn)化與守恒定律綜合分 析析. . 3.3.核能的計(jì)算方法核能的計(jì)算方法 若若mm以以kgkg為單位為單位, ,則則E=mc2,EE=mc2,E的單位為的單位為 . . 若若mm以原子的質(zhì)量單位以原子的質(zhì)量單位u u為單位為單位, ,則則E=mE=m931.

10、5 MeV.931.5 MeV.質(zhì)量數(shù)質(zhì)量數(shù)電荷電荷(dinh)數(shù)數(shù)焦耳焦耳(jio r)第6頁/共44頁第七頁，共44頁。題型題型1 1 原子物理基礎(chǔ)知識(shí)的理解原子物理基礎(chǔ)知識(shí)的理解 例例1 (20091 (2009山東調(diào)研山東調(diào)研) )以下說法正確的是以下說法正確的是 （ ）A.A.普朗克在研究黑體輻射問題中提出了能量子假說普朗克在研究黑體輻射問題中提出了能量子假說B.B.康普頓效應(yīng)說明光子有動(dòng)量康普頓效應(yīng)說明光子有動(dòng)量, ,即光具有粒子性即光具有粒子性C.C.玻爾建立了量子理論玻爾建立了量子理論, ,成功解釋了各種原子的發(fā)光成功解釋了各種原子的發(fā)光(f un)(f un) 現(xiàn)象現(xiàn)象D.D

11、.天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了原子的核式結(jié)構(gòu)天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了原子的核式結(jié)構(gòu)第7頁/共44頁第八頁，共44頁。解析解析(ji x) (ji x) 普朗克在研究黑體輻射問題時(shí)提出了能量子假普朗克在研究黑體輻射問題時(shí)提出了能量子假說說,A,A正確正確; ;康普頓效應(yīng)說明光子有動(dòng)量康普頓效應(yīng)說明光子有動(dòng)量, ,即光具有粒子性即光具有粒子性,B,B正確正確; ;玻爾建立了量子理論玻爾建立了量子理論, ,解釋了氫原子的發(fā)光現(xiàn)象解釋了氫原子的發(fā)光現(xiàn)象,C,C錯(cuò)錯(cuò); ;天然放天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu),D,D錯(cuò)錯(cuò); ;答案答案 AB AB第8頁/共4

12、4頁第九頁，共44頁。 例例2 (20092 (2009高考標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試卷高考標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試卷押題卷押題卷) )在全球能源危機(jī)在全球能源危機(jī)的背景下的背景下, ,核能的開發(fā)已成為全球的焦點(diǎn)問題核能的開發(fā)已成為全球的焦點(diǎn)問題. .核電站的核電站的核能來源于核能來源于 的裂變的裂變, ,現(xiàn)有現(xiàn)有4 4種說法種說法: : 原子核中有原子核中有9292個(gè)質(zhì)子、個(gè)質(zhì)子、143143個(gè)中子個(gè)中子(zhngz);(zhngz); 裂變的產(chǎn)物多種多樣裂變的產(chǎn)物多種多樣, ,一種典型的反應(yīng)是裂變?yōu)殇^和氪一種典型的反應(yīng)是裂變?yōu)殇^和氪, , 核反應(yīng)方程為核反應(yīng)方程為 ; ; 是天然放射是天然放射性元素性元素, ,常溫下它的半

13、衰期約為常溫下它的半衰期約為4545億年億年, ,升高溫度其半衰升高溫度其半衰期會(huì)縮短期會(huì)縮短; ;如果一個(gè)如果一個(gè) 裂變時(shí)的質(zhì)量虧損為裂變時(shí)的質(zhì)量虧損為m=0.357 8m=0.357 810-27 kg,10-27 kg,則釋放的能量約為則釋放的能量約為201 MeV.201 MeV.以上的四種說法正確的是以上的四種說法正確的是 （ ） A. A.B.B. C. C.D.D.U23592U23592U23592n3KrBanU109236141561023592U23592U23592第9頁/共44頁第十頁，共44頁。解析解析 根據(jù)原子核表示方法的意義可知正確根據(jù)原子核表示方法的意義可知正

14、確; ;由核反由核反應(yīng)中電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可知正確應(yīng)中電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可知正確; ;半衰期只與半衰期只與元素元素(yun s)(yun s)的種類有關(guān)錯(cuò)的種類有關(guān)錯(cuò); ;由愛因斯坦質(zhì)能方程由愛因斯坦質(zhì)能方程知正確知正確. .答案答案 D D 由于原子和原子核這一部分的內(nèi)容比較瑣碎由于原子和原子核這一部分的內(nèi)容比較瑣碎, ,復(fù)復(fù)習(xí)時(shí)要根據(jù)考點(diǎn)要求習(xí)時(shí)要根據(jù)考點(diǎn)要求, ,理出知識(shí)脈絡(luò)理出知識(shí)脈絡(luò), ,識(shí)記重要知識(shí)識(shí)記重要知識(shí)點(diǎn)點(diǎn). .第10頁/共44頁第十一頁，共44頁。預(yù)測(cè)演練預(yù)測(cè)演練1 (20091 (2009珠海市第二次調(diào)研珠海市第二次調(diào)研) ) 放射性元素能放射性元素能自發(fā)地放出

15、射線自發(fā)地放出射線, ,變成別的元素變成別的元素, ,同時(shí)伴隨核能的釋放同時(shí)伴隨核能的釋放, ,下列表述下列表述(bio sh)(bio sh)中正確的是中正確的是 （ ）A. A. 、三種射線都是電磁波三種射線都是電磁波B.B.在在、三種射線中電離能力最弱的是三種射線中電離能力最弱的是 射線射線C.C.太陽輻射的能量是由輕核聚變產(chǎn)生的太陽輻射的能量是由輕核聚變產(chǎn)生的D.D.將放射性元素?fù)诫s到其他穩(wěn)定元素中并大幅度降將放射性元素?fù)诫s到其他穩(wěn)定元素中并大幅度降 低其溫度低其溫度, ,它的半衰期不發(fā)生改變它的半衰期不發(fā)生改變CDCD第11頁/共44頁第十二頁，共44頁。預(yù)測(cè)演練預(yù)測(cè)演練2 (200

16、92 (2009遼寧省部分重點(diǎn)中學(xué)協(xié)作體高考模擬遼寧省部分重點(diǎn)中學(xué)協(xié)作體高考模擬) )以下以下是有關(guān)近代物理內(nèi)容的若干敘述是有關(guān)近代物理內(nèi)容的若干敘述, ,其中正確的是其中正確的是 （ ）A.A.太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的核裂變反應(yīng)太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的核裂變反應(yīng)B.B.光電效應(yīng)揭示了光的粒子性光電效應(yīng)揭示了光的粒子性, ,而康普頓效應(yīng)則反映而康普頓效應(yīng)則反映 了光的波動(dòng)性了光的波動(dòng)性C.C.按照玻爾理論按照玻爾理論, ,氫原子核外電子從半徑較小的軌道氫原子核外電子從半徑較小的軌道 躍遷到半徑較大的軌道時(shí)躍遷到半徑較大的軌道時(shí), ,電子的動(dòng)能減小電子的動(dòng)能減小, ,原子原子 總

17、能量增大總能量增大D.D.發(fā)生一次發(fā)生一次衰變衰變, ,該原子外層就失去該原子外層就失去(shq)(shq)一個(gè)電子一個(gè)電子C C第12頁/共44頁第十三頁，共44頁。題型題型2 2 玻爾理論和能級(jí)躍遷玻爾理論和能級(jí)躍遷 例例3 (20093 (2009濟(jì)寧市濟(jì)寧市5 5月模擬月模擬)1885)1885年年, ,巴耳末發(fā)現(xiàn)了氫巴耳末發(fā)現(xiàn)了氫原子可見光光譜的譜線波長公式原子可見光光譜的譜線波長公式: : (n=3,4,5,),(n=3,4,5,),其中其中R=1.10R=1.10107 m-1,107 m-1,稱為里德伯常量稱為里德伯常量.1913.1913年年, ,玻爾提出了原子結(jié)構(gòu)假說玻爾提

18、出了原子結(jié)構(gòu)假說, ,可以很好地推導(dǎo)出可以很好地推導(dǎo)出巴耳末公式巴耳末公式. . (1)(1)用巴耳末公式計(jì)算用巴耳末公式計(jì)算n=5n=5時(shí)氫原子光譜的譜線波長時(shí)氫原子光譜的譜線波長, ,并并說明這條譜線是氫原子在哪兩個(gè)能級(jí)之間躍遷得到說明這條譜線是氫原子在哪兩個(gè)能級(jí)之間躍遷得到(d (d do)do)的的. .(2)(2)用玻爾理論得到用玻爾理論得到(d do)(d do)的氫原子能級(jí)圖的氫原子能級(jí)圖( (圖圖9-3-9-3-1)1)中的數(shù)據(jù)計(jì)算氫原子從中的數(shù)據(jù)計(jì)算氫原子從n=5n=5能級(jí)向能級(jí)向n=2n=2能級(jí)躍遷得到能級(jí)躍遷得到(d do)(d do)譜線的波長譜線的波長.(.(真空中光

19、速真空中光速c=3.0c=3.0108 m/s, 108 m/s, 普朗克常量普朗克常量)121(122nR第13頁/共44頁第十四頁，共44頁。h=6.63h=6.6310-34 Js,10-34 Js,電子的電荷量電子的電荷量e=1.6e=1.610-19 C,10-19 C,計(jì)算結(jié)果均保留計(jì)算結(jié)果均保留(boli)(boli)三位有效數(shù)字三位有效數(shù)字) )圖圖8-2-18-2-1第14頁/共44頁第十五頁，共44頁。解析解析 (1) (1)根據(jù)巴耳末公式根據(jù)巴耳末公式 , ,得得= =4.33 =4.3310-7 m10-7 m巴耳末公式巴耳末公式n=5n=5時(shí)計(jì)算出的氫原子光譜的譜線是

20、氫原子從量時(shí)計(jì)算出的氫原子光譜的譜線是氫原子從量子數(shù)為子數(shù)為5 5的能級(jí)躍遷的能級(jí)躍遷(yuqin)(yuqin)到量子數(shù)為到量子數(shù)為2 2的能級(jí)形成的的能級(jí)形成的. .(2)n=2(2)n=2時(shí)時(shí),E2=-3.4 eV;n=5,E2=-3.4 eV;n=5時(shí)時(shí),E5=-0.54 eV,E5=-0.54 eV,及及h=h=E5-E2,=E5-E2,=得得= =4.35= =4.3510-7 m10-7 m)121(122nR)121(122nRc25EEhc答案答案 (1)4.33 (1)4.3310-7 m 10-7 m 氫原子在能級(jí)氫原子在能級(jí)5 5和能級(jí)和能級(jí)2 2之間躍遷之間躍遷(yu

21、qin)(yuqin)得到的得到的(2)4.35(2)4.3510-7 m10-7 m第15頁/共44頁第十六頁，共44頁。 在涉及能級(jí)躍遷在涉及能級(jí)躍遷(yuqin)(yuqin)和微觀粒子的彈性碰和微觀粒子的彈性碰撞問題時(shí)撞問題時(shí), ,一般應(yīng)用一般應(yīng)用h=Em-Enh=Em-En和能級(jí)公式和能級(jí)公式En= ,En= ,并并結(jié)合動(dòng)量和能量的觀點(diǎn)分析解決問題結(jié)合動(dòng)量和能量的觀點(diǎn)分析解決問題. .121En預(yù)測(cè)演練預(yù)測(cè)演練3 (20093 (2009淄博市第二次檢測(cè)淄博市第二次檢測(cè)) )在真空中在真空中, , 氫氫原子從能級(jí)原子從能級(jí)A A躍遷躍遷(yuqin)(yuqin)到能級(jí)到能級(jí)B B時(shí)

22、時(shí), ,輻射出波長為輻射出波長為11的光子的光子; ;從能級(jí)從能級(jí)A A躍遷躍遷(yuqin)(yuqin)到能級(jí)到能級(jí)C C時(shí)時(shí), ,輻射出輻射出波長為波長為22的光子的光子. .若若12 ,12 ,真空中的光速為真空中的光速為c,c,則氫則氫原子從能級(jí)原子從能級(jí)B B躍遷躍遷(yuqin)(yuqin)到能級(jí)到能級(jí)C C時(shí)時(shí) （ ）A.A.將吸收光子將吸收光子, ,光子的波長為光子的波長為1221第16頁/共44頁第十七頁，共44頁。2121B.B.將輻射光子將輻射光子, ,光子的波長光子的波長(bchng)(bchng)為為C.C.將吸收光子將吸收光子, ,光子的頻率為光子的頻率為D.D

23、.將輻射光子將輻射光子, ,光子的頻率為光子的頻率為2121)(c2121)(c解析解析 12,12,12,能級(jí)圖如右圖所能級(jí)圖如右圖所示示. .從從B B到到C C要輻射要輻射(fsh)(fsh)光子光子,EBC=,EBC= . .12chch2121,ch答案答案(d n) B第17頁/共44頁第十八頁，共44頁。題型題型3 3 核反應(yīng)與核能核反應(yīng)與核能 例例4 4 設(shè)太陽內(nèi)部持續(xù)不斷地發(fā)生著設(shè)太陽內(nèi)部持續(xù)不斷地發(fā)生著4 4個(gè)質(zhì)子聚變?yōu)閭€(gè)質(zhì)子聚變?yōu)? 1個(gè)氦核放出個(gè)氦核放出2 2個(gè)正電子的熱核反應(yīng)個(gè)正電子的熱核反應(yīng), ,這個(gè)核反應(yīng)釋放這個(gè)核反應(yīng)釋放的大量的大量(dling)(dling)能

24、量就是太陽的能源能量就是太陽的能源, ,已知已知mP=1.007 276 u,mP=1.007 276 u,mHe=4.002 603 u,me=0.000 548 u.mHe=4.002 603 u,me=0.000 548 u.(1)(1)寫出這個(gè)核反應(yīng)方程寫出這個(gè)核反應(yīng)方程. .(2)(2)這一核反應(yīng)釋放出的能量有多少焦這一核反應(yīng)釋放出的能量有多少焦? ?(3)(3)若太陽向空間輻射的總功率為若太陽向空間輻射的總功率為3.83.81026 W,1026 W,則太則太陽的質(zhì)量每秒將減少多少千克陽的質(zhì)量每秒將減少多少千克? ?解析解析(ji x) (1)(ji x) (1)核反應(yīng)方程式為核反

25、應(yīng)方程式為: : (2)(2)設(shè)核反應(yīng)中放出的結(jié)合能為設(shè)核反應(yīng)中放出的結(jié)合能為E=(4mP-mHe-2me)c2E=(4mP-mHe-2me)c2e2HeH4014211第18頁/共44頁第十九頁，共44頁。解得解得E=23.6 MeV=3.78E=23.6 MeV=3.7810-12 J10-12 J(3)(3)太陽每秒減少太陽每秒減少(jinsho)(jinsho)的質(zhì)量為的質(zhì)量為m=m=解得解得m=4.2m=4.2109 kg109 kg2cPt答案答案(d n) (1) (2)3.78(d n) (1) (2)3.7810-12 J10-12 J(3)4.2(3)4.2109 kg10

26、9 kge2HeH4014211 1. 1.書寫核反應(yīng)方程書寫核反應(yīng)方程, ,在遵循在遵循(zn xn)(zn xn)事實(shí)的事實(shí)的前提下前提下, ,一定滿足兩個(gè)守恒一定滿足兩個(gè)守恒: :質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒恒. . 2. 2.核反應(yīng)過程中核反應(yīng)過程中, ,雖然是微觀世界雖然是微觀世界, ,但一定滿足但一定滿足兩個(gè)守恒兩個(gè)守恒: :動(dòng)量守恒和能量守恒動(dòng)量守恒和能量守恒. .第19頁/共44頁第二十頁，共44頁。 3. 3.計(jì)算核能時(shí)計(jì)算核能時(shí),m,m的單位的單位(dnwi)(dnwi)不同不同, ,計(jì)算方法可不計(jì)算方法可不同同, ,未必一定采用國際單位未必一定采用國際單位(

27、dnwi),1 u(dnwi),1 u相當(dāng)于相當(dāng)于931.5 MeV.931.5 MeV. 4. 4.核反應(yīng)過程中核反應(yīng)過程中, ,如果涉及到能量問題如果涉及到能量問題, ,經(jīng)常用到動(dòng)量和能經(jīng)常用到動(dòng)量和能量的關(guān)系式量的關(guān)系式Ek= Ek= 進(jìn)行計(jì)算進(jìn)行計(jì)算. .mp22預(yù)測(cè)演練預(yù)測(cè)演練4 (20094 (2009聊城市高考模擬二聊城市高考模擬二) )兩個(gè)兩個(gè)(lin (lin )氘核聚變產(chǎn)生一個(gè)中子和氦核氘核聚變產(chǎn)生一個(gè)中子和氦核( (氦的同位素氦的同位素).).已已知氘核的質(zhì)量知氘核的質(zhì)量mD=2.013 6 u,mD=2.013 6 u,氦核的質(zhì)量氦核的質(zhì)量mHe=3.015 mHe=3

28、.015 0 u,0 u,中子的質(zhì)量中子的質(zhì)量mn=1.008 7u(1 umn=1.008 7u(1 u相當(dāng)于相當(dāng)于931 MeV).931 MeV).(1)(1)寫出聚變方程并計(jì)算釋放的核能寫出聚變方程并計(jì)算釋放的核能. .(2)(2)若反應(yīng)前兩個(gè)若反應(yīng)前兩個(gè)(lin )(lin )氘核的動(dòng)能均為氘核的動(dòng)能均為0.35 0.35 MeV.MeV.它們對(duì)心正碰發(fā)生聚變它們對(duì)心正碰發(fā)生聚變, ,且反應(yīng)后釋放的核能全且反應(yīng)后釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能, ,則產(chǎn)生的氦核和中子的動(dòng)能各為多大則產(chǎn)生的氦核和中子的動(dòng)能各為多大? ?第20頁/共44頁第二十一頁，共44頁。解析解析 (1) (1

29、)聚變的核反應(yīng)方程聚變的核反應(yīng)方程核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損為核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損為m=2mD-(mHe+mn)=0.003 5 um=2mD-(mHe+mn)=0.003 5 u釋放的核能為釋放的核能為E=mc2=0.003 5E=mc2=0.003 5931 MeV=3.26 MeV931 MeV=3.26 MeV(2)(2)對(duì)撞過程動(dòng)量守恒對(duì)撞過程動(dòng)量守恒, ,由于反應(yīng)前兩氘核動(dòng)能由于反應(yīng)前兩氘核動(dòng)能(dngnng)(dngnng)相相同同, ,其動(dòng)量等值反向其動(dòng)量等值反向, ,因此反應(yīng)前后系統(tǒng)的動(dòng)量為因此反應(yīng)前后系統(tǒng)的動(dòng)量為0,0,即即0=mHevHe+mnvn0=mHevHe+mnvn

30、反應(yīng)前后總能量守恒反應(yīng)前后總能量守恒, ,即即 =E+2Ek0 =E+2Ek0解得解得EkHe=0.99 MeV,Ekn=2.97 MeVEkHe=0.99 MeV,Ekn=2.97 MeVnHeH21032212nn2HeHe2121vvmm第21頁/共44頁第二十二頁，共44頁。答案答案(d n) (1) 3.26 MeV (2)0.99 MeV(d n) (1) 3.26 MeV (2)0.99 MeV2.97 MeV2.97 MeVnHeH2103221題型題型4 4 衰變與圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)衰變與圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)(zh shi)(zh shi)的結(jié)合的結(jié)合 例例5 (20095 (2009遼寧

31、省普通高校招生統(tǒng)一考試測(cè)試遼寧省普通高校招生統(tǒng)一考試測(cè)試) ) 云室處于一個(gè)垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中云室處于一個(gè)垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中, ,一個(gè)靜一個(gè)靜止的原子核止的原子核 在云室中發(fā)生了一次衰變?cè)谠剖抑邪l(fā)生了一次衰變, ,其衰變其衰變產(chǎn)物在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的圓軌跡如圖產(chǎn)物在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的圓軌跡如圖8-2-28-2-2所示所示. .已知已知新核新核Y Y的質(zhì)量為的質(zhì)量為M,M,粒子的質(zhì)量為粒子的質(zhì)量為m,m,衰變后粒子的速衰變后粒子的速度大小為度大小為v.v.XAZ第22頁/共44頁第二十三頁，共44頁。圖圖8-2-28-2-2(1)(1)該過程發(fā)生該過程發(fā)生(fshng)(fshng)了了衰變還是

32、衰變還是衰變衰變? ?寫出核反應(yīng)寫出核反應(yīng)方程方程. .(2)(2)若原子核衰變時(shí)的能量都以粒子和新核的動(dòng)能形式釋放若原子核衰變時(shí)的能量都以粒子和新核的動(dòng)能形式釋放. .求衰變時(shí)釋放出的總能量求衰變時(shí)釋放出的總能量( (虧損的質(zhì)量與粒子質(zhì)量相比可虧損的質(zhì)量與粒子質(zhì)量相比可忽略不計(jì)忽略不計(jì)).).第23頁/共44頁第二十四頁，共44頁。解析解析 (1) (1)該過程是該過程是衰變衰變核反應(yīng)方程為核反應(yīng)方程為: :(2)(2)原子核在衰變前后動(dòng)量守恒原子核在衰變前后動(dòng)量守恒(shu hn),(shu hn),設(shè)衰變后新設(shè)衰變后新核的速度為核的速度為v1,v1,則有則有Mv1=mvMv1=mv根據(jù)題

33、意可知根據(jù)題意可知, ,衰變釋放的總能量衰變釋放的總能量E=E=聯(lián)立得聯(lián)立得E=E=eHYX4242AZAZ2212121vvmMMmmM2)(2v答案答案(d n) (1)衰變衰變eHYX4242AZAZMmmM2)()2(2v第24頁/共44頁第二十五頁，共44頁。 1. 1.衰變前后動(dòng)量守恒衰變前后動(dòng)量守恒. . 2. 2.衰變后新生成的帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻衰變后新生成的帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)速圓周運(yùn)動(dòng). .預(yù)測(cè)演練預(yù)測(cè)演練5 5 (2009(2009邯鄲市邯鄲市5 5月第二次模擬月第二次模擬) ) 介子的介子的衰變方程為衰變方程為 , ,其中其中 介子和介子和 介子為帶

34、介子為帶負(fù)負(fù)電的元電荷電的元電荷, , 介子不帶電介子不帶電, , 一個(gè)一個(gè) 介子沿垂直于磁介子沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中場(chǎng)的方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中, ,其軌跡為圓弧其軌跡為圓弧( (圖中虛線圖中虛線所所示示),),則則 介子和介子和 介子的運(yùn)動(dòng)軌跡可能是圖中的介子的運(yùn)動(dòng)軌跡可能是圖中的 （ ）0KK0K0K第25頁/共44頁第二十六頁，共44頁。解析解析 用左手定則并結(jié)合動(dòng)量用左手定則并結(jié)合動(dòng)量(dngling)(dngling)守恒定律求解守恒定律求解. .答案答案 AB AB第26頁/共44頁第二十七頁，共44頁。1.(20091.(2009重慶市第二次質(zhì)量調(diào)研抽測(cè)重慶市第二次質(zhì)量調(diào)研

35、抽測(cè)) )氫原子從氫原子從n=4n=4 的能級(jí)躍遷到的能級(jí)躍遷到n=2n=2的能級(jí)時(shí)的能級(jí)時(shí), ,輻射出光子輻射出光子a;a;從從n=3n=3能能 級(jí)躍遷到級(jí)躍遷到n=1n=1能級(jí)時(shí)能級(jí)時(shí), ,輻射出光子輻射出光子b.b.則下列則下列(xili)(xili)說法中說法中 正確的是正確的是 （ ）A.A.氫原子從氫原子從n=4n=4躍遷到躍遷到n=2,n=2,電子動(dòng)能的增加量等電子動(dòng)能的增加量等 于氫原子電勢(shì)能的減少量于氫原子電勢(shì)能的減少量B.B.在真空中在真空中a a光子的傳播速度大于光子的傳播速度大于b b光子的傳播光子的傳播 速度速度C.C.光子光子a a的能量大于光子的能量大于光子b b

36、的能量的能量D.D.光子光子a a的波長大于光子的波長大于光子b b的波長的波長第27頁/共44頁第二十八頁，共44頁。解析解析 由于從由于從n=4n=4躍遷到躍遷到n=2n=2要向外輻射能量要向外輻射能量(nngling),A(nngling),A錯(cuò)錯(cuò); ;ab,EaEb,Cab,EaQ1 ,Q2Q1B.XB.X是是 ,Q2Q1 ,Q2Q1C.XC.X是是 ，Q2Q1Q2Q1D.XD.X是是 ,Q2Q1,Q2Q1,Q2Q1,故選故選B.B.答案答案 B BHe427.(20097.(2009濟(jì)寧市濟(jì)寧市5 5月模擬月模擬) )一個(gè)靜止的原子核一個(gè)靜止的原子核 經(jīng)經(jīng) 衰變放出一個(gè)衰變放出一個(gè)粒

37、子并生成一個(gè)新核粒子并生成一個(gè)新核,粒子的粒子的 動(dòng)能動(dòng)能(dngnng)(dngnng)為為E0.E0.設(shè)衰變時(shí)產(chǎn)生的能量全部變成設(shè)衰變時(shí)產(chǎn)生的能量全部變成粒子和粒子和 新核的動(dòng)能新核的動(dòng)能(dngnng),(dngnng),則在此衰變過程中的質(zhì)量虧損為則在此衰變過程中的質(zhì)量虧損為( )( )Xab20202020)4(.D)4(.C)4(.AcaaEcEacaEcE第35頁/共44頁第三十六頁，共44頁。解析解析 , ,由于由于(yuy)(yuy)粒子與新核動(dòng)量大小粒子與新核動(dòng)量大小相等相等,Ek= ,Ek=E0,Ek,Ek= ,Ek=E0,Ek新新= ,E=E0+ = ,E=E0+ =

38、.= .答案答案 D DYHeX4242ababmp22044Ea044Ea202)4(,caaEmmc第36頁/共44頁第三十七頁，共44頁。8.(20098.(2009貴州省普通高校招生適應(yīng)性考試貴州省普通高校招生適應(yīng)性考試) )下列下列(xili)(xili)說說 法中正確的是法中正確的是 （ ）A.A.衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成 質(zhì)子時(shí)發(fā)生并釋放出來的質(zhì)子時(shí)發(fā)生并釋放出來的B.B.射線是原子核發(fā)出的一種粒子流射線是原子核發(fā)出的一種粒子流, ,它的電離能它的電離能 力在力在、三種射線中是最強(qiáng)的三種射線中是最強(qiáng)的C.C.氫原子從較高的激發(fā)態(tài)

39、躍遷到較低的激發(fā)態(tài)時(shí)氫原子從較高的激發(fā)態(tài)躍遷到較低的激發(fā)態(tài)時(shí), ,核核 外電子的動(dòng)能增加外電子的動(dòng)能增加, ,原子的總能量不變?cè)拥目偰芰坎蛔僁.D.已知氡的半衰期為已知氡的半衰期為3.83.8天天, ,如果取如果取1 g1 g氡放在天平的氡放在天平的 左盤上左盤上, ,砝碼放于天平右盤砝碼放于天平右盤, ,左右兩邊左右兩邊(lingbin)(lingbin)恰好恰好平衡平衡, ,則則 經(jīng)經(jīng)7.67.6天后天后, ,需取走需取走0.75 g0.75 g砝碼后天平才能再次平砝碼后天平才能再次平 衡衡第37頁/共44頁第三十八頁，共44頁。解析解析 C C中由于向外輻射中由于向外輻射(fsh)(f

40、sh)能量能量, ,原子的總能量減原子的總能量減小小,C,C錯(cuò)錯(cuò);D;D中衰變后應(yīng)考慮衰后剩余物的質(zhì)量中衰變后應(yīng)考慮衰后剩余物的質(zhì)量,D,D錯(cuò)錯(cuò). .答案答案 AB AB9.(20099.(2009杭州市模擬三杭州市模擬三) )在足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中在足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中, ,靜靜 止的鈉的同位素止的鈉的同位素 發(fā)生衰變發(fā)生衰變, ,沿與磁場(chǎng)垂直的方沿與磁場(chǎng)垂直的方 向釋放出一個(gè)粒子后向釋放出一個(gè)粒子后, ,變?yōu)橐粋€(gè)新核變?yōu)橐粋€(gè)新核, ,新核與放出新核與放出 粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的徑跡均為圓粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的徑跡均為圓, ,如圖如圖8-2-48-2-4所示所示. . 以下以下(yxi)(yxi)觀點(diǎn)正

41、確的是觀點(diǎn)正確的是 （ ）Na2411第38頁/共44頁第三十九頁，共44頁。圖圖8-2-48-2-4A.A.新核為新核為B.B.發(fā)生的是發(fā)生的是衰變衰變(shuibin)(shuibin)C.C.軌跡軌跡1 1是新核的徑跡是新核的徑跡D.D.新核沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)新核沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)Mg2412第39頁/共44頁第四十頁，共44頁。解析解析 由于運(yùn)動(dòng)軌跡為內(nèi)切圓由于運(yùn)動(dòng)軌跡為內(nèi)切圓, ,放出的粒子為放出的粒子為粒子粒子, ,是是衰變衰變(shuibin). , A(shuibin). , A對(duì)對(duì),B,B錯(cuò)錯(cuò); ;由由r= r= 知知2 2為新為新核的徑跡核的徑跡,C,C錯(cuò)錯(cuò); ;由左手定則可知由左手定則可知D D正確正確. .MgeNa2412012411qBpqBmv答案答案(d n) AD10.(200910.(2009山東山東38)38)歷史上第一次利用加速器實(shí)現(xiàn)歷史上第一次利用加速器實(shí)現(xiàn)(shxin)(shxin) 的核反應(yīng)的核反應(yīng), ,是用加速后動(dòng)能為是用加速后動(dòng)能為0.5 MeV0.5 MeV的質(zhì)子的質(zhì)子 轟轟 擊靜止的擊靜止的 , ,生成兩個(gè)動(dòng)能均為生成兩個(gè)動(dòng)能均為8.9 MeV