原子物理與相對(duì)論正式版課件

1、專題二十一 原子物理與相對(duì)論7/26/2022 本專題所考查的內(nèi)容在高考中主要以選擇題的形式出現(xiàn)，難度不大但在近幾年來，試題中出現(xiàn)了不少中學(xué)物理教材中沒有的新知識(shí)背景，如“超重元素”、“雙電荷交換反應(yīng)”、“氫原子”等，因此在平時(shí)訓(xùn)練中，要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)新情景中的問題與學(xué)過的知識(shí)相聯(lián)系，達(dá)到變通求解在專題復(fù)習(xí)中要熟練掌握以下知識(shí)點(diǎn)： (1)原子的核式結(jié)構(gòu)理論； (2)玻爾理論，尤其是能級(jí)躍遷規(guī)律； (3)、的屬性及衰變規(guī)律； (4)質(zhì)能方程與核反應(yīng)中核能的求解高考中本專題常與其他知識(shí)點(diǎn)相結(jié)合，在復(fù)習(xí)中要引起足夠重視7/26/2022 例1、如圖1211所示，用大量具有一定能量的電子轟擊大量處于基態(tài)的

2、氫原子，觀測(cè)到了一定數(shù)目的光譜線調(diào)高電子的能量再次進(jìn)行觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)光譜線的數(shù)目比原來增加了5條用n表示兩次觀測(cè)中最高激發(fā)態(tài)的量子數(shù)n之差，E表示調(diào)高后電子的能量根據(jù)氫原子的能級(jí)圖可以判斷， n和E的可能值為()一、氫原子躍遷、電離7/26/2022圖1211A n=1,13.22eVE13.32eVB n=2,13.22eVE13.32eVC n=1,12.75eVE13.06eVD n=2,12.72eVE13.06eV7/26/2022本題考查氫原子躍遷時(shí)輻射出的光譜線條數(shù)及實(shí)物粒子與原子相碰時(shí)，只在入射粒子的動(dòng)能大于或等于某兩定態(tài)能量之差，才可以使原子受激發(fā)而向較高軌道躍遷 解析：可知，增

3、加5條光譜線，則調(diào)高電子能量前后，激發(fā)態(tài)分別可能是2到4或5到6激發(fā)態(tài)，即 n=1或 n=2.當(dāng)電子前后激發(fā)態(tài)分別為2和4時(shí)，n=2，則吸收的能量E：E4-E1EE5-E1，把不同軌道的能級(jí)代入可求得：12.75eVE13.06eV；同理可求得電子前后激發(fā)態(tài)分別為5和6時(shí)吸收的能量E為：13.22eVE13.32eV，因此答案選AC.7/26/2022 子與氫原子核(質(zhì)子)構(gòu)成的原子稱為氫原子(hydrogen muon atom)，它在原子核物理的研究中有重要作用如圖1212所示為氫原子的能級(jí)示意圖假定光子能量為E的一束光照射容器中大量處于n=2能級(jí)的氫原子，氫原子吸收光子后，發(fā)出頻率為 、

4、 、 、 、 和 的光，且頻率依次增大，則E等于( ) Ah( - ) Bh( + )Ch Dh7/26/2022解析：此題是出現(xiàn)的新情景，這就要求學(xué)生能對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行遷移，我們知道一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時(shí)，可能輻射出的光譜條數(shù)： N= = 類比可得，氫原子吸收光子后，能發(fā)出6種頻率的光，則說明電子處于第4激發(fā)態(tài)，則必須吸收2到4能級(jí)之差的光子再根據(jù)頻率的高低可知答案為C. (2009全國)氫原子的部分能級(jí)如圖1213所示已知可見光的光子能量在1.62eV到3.11eV之間由此可推知，氫原子( )圖12137/26/2022A從高能級(jí)向n=1能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光的波長(zhǎng)比可見光的短B從高

5、能級(jí)向n=2能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光均為可見光C從高能級(jí)向n=3能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光的頻率比可見光的高D從n=3能級(jí)向n=2能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光為可見光 7/26/2022解析：本題考查玻爾的原理理論從高能級(jí)向n=1的能級(jí)躍遷的過程中輻射出的最小光子能量為10.2eV，不在1.62eV到3.11eV之間，A正確已知可見光子能量在1.62eV到3.11eV之間，從高能級(jí)向n=2能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光的能量在1.89eV3.40eV之間，B錯(cuò)從高能級(jí)向n=3能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光的最大光子能量為1.51eV，比可見光的光子能量小C錯(cuò)從n=3到n=2的過程中釋放的光的能量等于1.89eV介于1.62到3.11之間，所

6、以是可見光，D對(duì)7/26/2022例2、(2010金華模擬)氫原子的核外電子從距核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到距核較近的軌道過程中，下列說法正確的是()A原子要吸收光子，電子的動(dòng)能變大，電勢(shì)能增大，原子能量減小B原子要吸收光子，電子的動(dòng)能變小，電勢(shì)能減小，原子能量增大C原子要放出光子，電子的動(dòng)能變大，電勢(shì)能變小，原子能量減小D原子要放出光子，電子的動(dòng)能變大，電勢(shì)能增大，原子能量減小二、氫原子躍遷過程中的能量變化7/26/2022解析：電子從較遠(yuǎn)軌道躍遷到較低軌道過程中，由于靜電力做正功，原子的電勢(shì)能減小，電子的動(dòng)能增大(類似衛(wèi)星變軌運(yùn)動(dòng))所以原子的總能量減小，電子放出光子選取C. 玻爾理論雖然提出了軌道量

7、子化和能量量子化，但仍然以盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型為基礎(chǔ)，繼承與發(fā)展了盧瑟福的理論，堅(jiān)持了電子在核外旋轉(zhuǎn)為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，庫侖力提供了電子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力7/26/2022 如圖1221所示為氫原子的四個(gè)能級(jí)，其中E1為基態(tài)，若氫原子A處于激發(fā)態(tài)E2，氫原子B處于激發(fā)態(tài)E3，則下列說法正確的是( )A原子A可能輻射出3種頻率的光子B原子B可能輻射出3種頻率的光子C原子A能夠吸收原子B發(fā)出的光子并躍遷到能級(jí)E4D原子B能夠吸收原子A發(fā)出的光子 圖12217/26/2022 ，則處于第三能級(jí)的電子可能輻射出3種頻率的光子，吸收或輻射的光子能量必須遵循h(huán)=E初-E終，或吸收一個(gè)能量大于其電離能的

8、光子而發(fā)生電離，因此選BD.解析：一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時(shí)，可能輻射出的光譜條數(shù)：N= =7/26/2022(1) (2)(3)(4) (2010溫州模擬) 在下列四個(gè)方程中 、 、 、 各代表某種粒子，以下判斷正確的是()A 是中子 B 是質(zhì)子C 是 粒子 D 是氘核三、核反應(yīng)方程的書寫與衰變次數(shù)的計(jì)算7/26/2022解析：中子的質(zhì)量數(shù)為1，電荷數(shù)為0，所以A正確；B錯(cuò)誤，應(yīng)是氘核；C正確為 粒子 ；D錯(cuò)誤，應(yīng)是質(zhì)子 核反應(yīng)方程式中，我們需要記憶的是基本的微觀粒子符號(hào)，對(duì)X的判斷需要先通過電荷數(shù)守恒與質(zhì)量數(shù)守恒計(jì)算出X元素的電荷數(shù)與質(zhì)量數(shù)，再根據(jù)元素周期表中元素的掌握，確定元素是

9、什么 (1)對(duì)基本粒子符號(hào)要清楚；(2)核反應(yīng)式中，只能用“”，不能用“=”；(3)要注意兩邊電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)守恒；(4)對(duì)元素周期表中的各元素有一定的了解7/26/2022 .放射性衰變、和依次為( ) 經(jīng)放射性衰變變?yōu)樵雍?2010全國)原子核繼而經(jīng)放射性衰變變?yōu)樵雍?再經(jīng)放射性衰變變?yōu)樵雍薃 衰變、 衰變和 衰變B 衰變、 衰變和 衰變C 衰變、 衰變和 衰變D 衰變、 衰變和 衰變7/26/2022 本題中用大寫字母代表原子核E經(jīng) 衰變成為F，再經(jīng) 衰變成為G，再經(jīng)衰變成為H.上述系列衰變可記為下式： ，另一系列衰變?nèi)缦拢?，已知P是F的同位素，則（ ）解析： ，質(zhì)量數(shù)少4，電荷數(shù)

10、少2，說明為 衰變。 ，質(zhì)子數(shù)加1，說明為 衰變，中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子。 ，質(zhì)子數(shù)加1，說明為 衰變，中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子。7/26/2022AQ是G的同位素，R是H的同位素BR是E的同位素，S是F的同位素CR是G的同位素，S是H的同位素DQ是E的同位素，R是F的同位素 原子核發(fā)生a、b衰變時(shí)，電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)守恒，發(fā)生一次a衰變新核電荷數(shù)減少2，發(fā)生一次b衰變新核電荷數(shù)增加1，由于P、F為同位素，電荷數(shù)相同，F(xiàn)比E少2個(gè)電荷數(shù)，R電荷數(shù)比P多2，故E、R電荷數(shù)相等，為同位素，同理S、F電荷數(shù)相等，為同位素，B正確7/26/2022例4、物理學(xué)家們普遍相信太陽發(fā)光是由于其內(nèi)部不斷發(fā)生從氫核到氦核的核聚變反應(yīng)

11、根據(jù)這一理論，在太陽內(nèi)部4個(gè)氫核( )和兩個(gè)正電子( )轉(zhuǎn)化成一個(gè)氦核( 并放出能量已知質(zhì)子質(zhì)量mp=1.0073u，a粒子的質(zhì)量ma=4.0015u，電子的質(zhì)量me=0.0005u.1u的質(zhì)量對(duì)應(yīng)931.5MeV的能量(1)寫出該熱核反應(yīng)方程(2)一次這樣的熱核反應(yīng)過程中釋放出多少兆電子伏特的能量？(結(jié)果保留四位有效數(shù)字)四、核能的計(jì)算7/26/2022本題先要求根據(jù)已知寫出核反應(yīng)方程式，核能的釋放的依據(jù)是愛因斯坦的質(zhì)能方程，此題給出的原子核質(zhì)量是用原子質(zhì)量單位表示的，可以用1u=931.5MeV求解 解析(1)核反應(yīng)方程:(2)質(zhì)量虧損Dm=4 1.0073u-4.0015u-2 0005

12、u=0.0267uDE=mc2=0.0267 931.5MeV=24.87MeV7/26/2022解析：本題考查玻爾的原子躍遷理論根據(jù)DE=h，= (2009全國卷)氦氖激光器能產(chǎn)生三種波長(zhǎng)的激光，其中兩種波長(zhǎng)分別為 =0.6328m， =3.39m，已知波長(zhǎng)為 的激光是氖原子在能級(jí)間隔為 =1.96eV的兩個(gè)能級(jí)之間躍遷產(chǎn)生的用 表示產(chǎn)生波長(zhǎng)為 的激光所對(duì)應(yīng)的躍遷的能級(jí)間隔，則 的 近似值為( ) A10.50eV B0.98eVC0.53eV D0.36eV ，可知當(dāng)DE=1.96eV，l1=0.6328m，當(dāng)l=3.39m時(shí)，聯(lián)立可知DE2=0.36eV. 答案:D7/26/2022 根

13、據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=h-W，在恰好發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)最大初動(dòng)能為0有：h0=W，且c=l，綜合化簡(jiǎn)得： (2010四川)用波長(zhǎng)為2.0 m 的紫外線照射鎢的表面，釋放出來的光電子中最大的動(dòng)能是4.7 J.由此可知，鎢的極限頻率是(普朗克常量h=6.63 ，光速c=3.0 m/s，結(jié)果取兩位有效數(shù)字)( )A5.5 Hz B7.9 HzC9.8 Hz D1.2 Hz7/26/2022 由于衰變它放出一個(gè)粒子，此粒子的徑跡與反沖核的徑跡是兩個(gè)相互外切的圓，大圓與小圓的直徑之比為421，如圖1251所示那么氡核的衰變方程應(yīng)是下列方程的哪一個(gè)()例5、在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)靜止的氡 原子核( ) B.C.

14、D.圖1251五、與核反應(yīng)相關(guān)的力電綜合7/26/2022 本題綜合考慮了 、 粒子的性質(zhì)，動(dòng)量 守恒定律及帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑大小的決定因素，用左手定則來判定偏轉(zhuǎn)方向解析：靜止的氡原子核釋放的粒子與反沖核運(yùn)動(dòng)方向相反，且衰變后釋放粒子與反沖核動(dòng)量大小相等，由于它們?cè)诖艌?chǎng)中，洛倫茲力提供向心力，則R= ,在同一磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑與電荷量成反比，新核的電荷量大，半徑小從已知的外切圓可知，結(jié)合左手定則，可判定是a衰變，再根據(jù)大圓與小圓的直徑之比為421，可推出新核與a粒子所帶電量之比也為421.則B正確7/26/2022 (2010金華模擬)如圖1252所示，鉛盒A中裝有天然放射性物質(zhì)

15、，放射線從其右端小孔向右射出，在小孔和熒光屏之間有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，不計(jì)粒子的重力，則下列說法正確的有( ) 圖1252A打在圖中a、c、b三點(diǎn)依次是 射線、 射線和 射線B 射線、 射線的軌跡是拋物線C 射線、 射線的軌跡是圓弧D若在鉛盒和熒光屏間再加一豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，則屏上的亮斑一定只有b7/26/2022解析：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),所以C正確，B錯(cuò)誤；其偏轉(zhuǎn)方向符合左手定則，可以判定A正確；由于a、b粒子的比荷不相等衰變速度不同，所以在復(fù)合場(chǎng)中，軌跡不會(huì)重合，D錯(cuò)誤 (2010 金華模擬)如圖1253所示，兩個(gè)相切的圓表示一個(gè)靜止的原子核發(fā)生某種衰變后，釋放出來

16、的粒子和反沖核在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡，可以判定( )圖12537/26/2022A原子核發(fā)生了 衰變B原子核發(fā)生了 衰變C大圓是釋放粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，小圓是新核的運(yùn)動(dòng)軌跡D小圓是釋放粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，大圓是新核的運(yùn)動(dòng)軌跡解析：衰變后釋放粒子與反沖核動(dòng)量大小相等，由于它們?cè)诖艌?chǎng)中，洛倫茲力提供向心力，則R=，在同一磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑與電荷量成反比，新核的電荷量大，半徑小從已知的內(nèi)切圓可知，結(jié)合左手定則，可判定是衰變，則AD錯(cuò)誤，BC正確 7/26/2022詩歌是一種憂郁的媒體，而詩人的使命是孤獨(dú)的。垂下的頭顱只是為了讓思想揚(yáng)起，你若有一個(gè)不屈的靈魂，腳下就會(huì)有一片堅(jiān)實(shí)的土地。 只要春天還在我就不會(huì)悲哀縱使黑

17、夜吞噬了一切太陽還可以重新回來只要生命還在我就不會(huì)悲哀縱使陷身茫茫沙漠還有希望的綠洲存在只要明天還在我就不會(huì)悲哀冬雪終會(huì)悄悄融化春雷定將滾滾而來 我和這個(gè)世界不熟。 這并非是我安靜的原因。 我依舊有很多問題， 問南方，問故里，問希望，問距離。我和這個(gè)世界不熟。 這并非是我絕望的原因。 我依舊有很多熱情， 給分開，給死亡，給昨天，給安寂。 我和這個(gè)世界不熟。 這并非是我虛假的原因。 我依舊有很多真誠， 離不開，放不下，活下去，愛得起。 我和這個(gè)世界不熟。 這并非是我孤寂的原因。 我依舊有很多訴求， 需慰藉，待分享，惹心煩，告訴你。 我和這個(gè)世界不熟。 這并非是我冷漠的原因。 我依舊有很多動(dòng)情，

18、為時(shí)間，為白為天黑，畏天命。那時(shí)我們有夢(mèng)，一切都是命運(yùn)，一切都是煙云一切都是沒有結(jié)局的開始，一切都是稍縱即逝的追尋，一切歡樂都沒有微笑，一切苦難都沒有淚痕，一切語言都是重復(fù)，一切交往都是初逢，一切愛情都在心里，一切往事都在夢(mèng)中，一切希望都帶著注釋，一切信仰都帶著呻吟，一切爆發(fā)都有片刻的寧靜，一切死亡都有冗長(zhǎng)的回聲。 走吧，落葉吹進(jìn)深谷，歌聲卻沒有歸宿。走吧，冰上的月光，已從河面上溢出。走吧，眼睛望著同一片天空，心敲擊著暮色的鼓。走吧，我們沒有失去記憶，我們?nèi)ふ疑暮?。走吧，路呵路，飄滿了紅罌粟。 我不相信，生活是沼澤，我不相信，生命旅途不能一路高歌；我不相信，成長(zhǎng)是懦弱，我不相信，雙手握不

19、住執(zhí)著的繩索。人生一世，草木一秋，我們就跟大樹上的葉子一樣，早晚會(huì)枯黃隕落。樹葉雖小但見證了春秋，既目睹了繁花似錦，也目睹了大樹凋零。我們都是很相似的樹葉，因?yàn)槿松褪沁@樣，生老病死是誰都要經(jīng)過的。 如果你是條船，漂泊就是你的命運(yùn)，可別靠岸。誰校對(duì)時(shí)間 誰就會(huì)突然老去 雖生猶死的寂寞讓生命都凋零了人總要慢慢成熟，將這個(gè)浮華的世界看得更清楚，看穿偽裝的真實(shí)，看清隱匿的虛假，很多原本相信的事便不再相信。但是，要相信，這個(gè)世界里美好總要多過陰暗，歡樂總要多過苦難，還有很多事，值得你一如既往的相信。人生不能像做菜，把所有的料都準(zhǔn)備好了才下鍋 卑鄙是卑鄙者的通行證高尚是高尚者的墓志銘 早上，燦亮的陽光撲進(jìn)來，他還睡著。我打開窗簾，看窗外那一片平凡而現(xiàn)實(shí)的風(fēng)景。心想，在平凡和現(xiàn)實(shí)里，也必有巨大的美的可能吧。那時(shí)我們還年輕。穿過殘?jiān)珨啾谏n松古柏，我們來到山崖上。沐浴著夕陽，心靜如水，我們向云霧飄蕩的遠(yuǎn)方眺望。其實(shí)啥也看不到，生活的悲歡離合遠(yuǎn)在地平線以外，而眺望是一種青春的姿態(tài)。 才子當(dāng)然心里冰雪般的透徹：有些事，只能一個(gè)人做。有些關(guān)，只能一個(gè)人過。有些路啊，只能一個(gè)人走。 不必向我訴說春天我的心里并沒有秋寒不必向我解釋色彩我的眼里自有一片湛我嘆世事多變幻世事望我卻依然 我和這個(gè)世界不熟。 這并非是我逃避的原因。 我依舊有很多憧憬， 對(duì)夢(mèng)想，對(duì)記憶，對(duì)失敗，