近代物理學(xué)考綱要求與例題

1、近代物理學(xué)考綱要求與例題,高中物理知識(shí)塊系列復(fù)習(xí),知識(shí)要求,Ⅰ類 α粒子散射實(shí)驗(yàn)，原子的核式結(jié)構(gòu)，氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)，氫原子中的電子云，光子的發(fā)射與吸收。天然放射現(xiàn)象，α射線、β射線、γ射線，半衰期。原子核的人工轉(zhuǎn)變，質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)，中子的發(fā)現(xiàn)，原子核的組成，核反應(yīng)方程，反射性同位素及其應(yīng)用。放射性污染核防護(hù)。核反應(yīng)堆，核電站。重核的裂變，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，輕核的聚變，可控?zé)岷朔磻?yīng)。Ⅱ類 核能，質(zhì)量虧損，愛因斯坦的質(zhì)能方程。,技能要求,一、研究

2、在電場(chǎng)或磁場(chǎng)中發(fā)生的核衰變問題的思路與方法二、應(yīng)用原子的能級(jí)理論與光子理論解釋相關(guān)現(xiàn)象三、利用和開發(fā)核能的途徑,例題一,近幾年，我國(guó)北京、上海、山東、廣州等地引進(jìn)了十多臺(tái)γ刀，治療患者5000余例，效果極好，成為治療腦腫瘤的最佳儀器。令人感嘆的是，用γ刀治療時(shí)不用麻醉，病人清醒，時(shí)間短，半小時(shí)可完成手術(shù)，無(wú)需住院，因而γ刀被譽(yù)為“神刀”。據(jù)報(bào)道，我國(guó)自己研制的旋式γ刀性能更好，即將進(jìn)入各大醫(yī)院為患者服務(wù)。問：γ刀治療腦腫瘤主要是利用

3、（ ）A．γ射線具有很強(qiáng)的貫穿本領(lǐng) B．γ射線具有很強(qiáng)的電離作用C．γ射線具有很高的能量 D．γ射線很容易繞過障礙物,γ射線在電磁波譜中的頻繁最高,光子能量最大。,穿透能力最強(qiáng),AC,例題二,如圖所示，兩個(gè)相切的圓表示一個(gè)靜止的原子核發(fā)生某種核變化后，產(chǎn)生的兩種運(yùn)動(dòng)粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡，可能是（ ）A．原子核發(fā)生了α衰變B．原子核發(fā)生了β衰變C．原子核放出了一

4、個(gè)正電子D．原子核放出了一個(gè)中子,衰變過程動(dòng)量守恒,,m1V1,,m2V2,,,由圖可知，兩粒子均帶正電。,AC,例題三,(2003年江蘇高考)原子從一個(gè)能級(jí)躍遷到一個(gè)較低的能級(jí)時(shí)，有可能不發(fā)射光子，例如在某種條件下，鉻原子的n=2能級(jí)上的電子躍遷到n=1能級(jí)上時(shí)并不發(fā)射光子，而是將相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)交給n=4能級(jí)上的電子，使之能脫離原子，這一現(xiàn)象叫做俄歇效應(yīng)，以這種方式脫離了原子的電子叫做俄歇電子，已知鉻原子的能級(jí)公式可簡(jiǎn)化表示為En=-

5、A/n2,n=1，2，3……表示不同能級(jí)，A是正的已知常數(shù)，上述俄歇電子的動(dòng)能是（　　）,,,,,例題分析與解答,鉻原子的n=2能級(jí)上的電子躍遷到n=1能級(jí)上時(shí)釋放出能量為ΔE=-A/4-（-A）=3A/4。所以在n=4能級(jí)上的電子獲得的能量3A/4在n=4能級(jí)上的電子的脫離原子核需要能量A/16所以n=4能級(jí)上的電子脫離原子后的動(dòng)能是3A/4-A/16=11A/16正確選項(xiàng)是C。,例題四,處于靜止?fàn)顟B(tài)的原子核X，經(jīng)歷了一

6、次α衰變后變成質(zhì)量為M的Y原子核，放出的α粒子垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。測(cè)得其做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r，已知α粒子的質(zhì)量為m，電量為q，求此衰變過程虧損的質(zhì)量。,例題分析與解答,mV2=MV1r=mV2/qB ΔmC2 =,,例題五,氫原子核外電子在第一軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，能量E1=－13.6eV，軌道半徑r1=0.53×10－10m。這時(shí)電子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能是多少eV？電勢(shì)能是多少eV？,,EK1+EP1=E1=-13.6e

7、V，,EP1=-27.2eV.,例題六,太陽(yáng)現(xiàn)在正處于主序星演化階段，它主要是由電子和、11H、42He等原子核組成，維持太陽(yáng)輻射的是它內(nèi)部的核聚變反應(yīng)，核反應(yīng)方程是2e＋411H→42He＋釋放的核能，這些核能最后轉(zhuǎn)化為輻射能。根據(jù)目前關(guān)于恒星演化的理論，若由聚變反應(yīng)而使太陽(yáng)中的核數(shù)目從現(xiàn)有數(shù)減少10％，太陽(yáng)將離開主序星階段而轉(zhuǎn)入紅巨星的演化階段。為了簡(jiǎn)化，假定目前太陽(yáng)全部由電子和11H核組成。（1）為了研究太陽(yáng)演化進(jìn)程，需知道目

8、前太陽(yáng)的質(zhì)量M，已知地球半徑R=6.4×106m，地球質(zhì)量m=6.0×1024kg，日地中心的距離r=1.5×1011m，地球表面處的重力加速度g=10m/s2，一年約為3.2×107s，試估算目前太陽(yáng)的質(zhì)量M。（2）已知11H質(zhì)量mp=1.6726×10-27kg，42He質(zhì)量mα=6.6458×10-27kg，電子質(zhì)量me=0.9×10-30kg，光速c=3&#

9、215;108m/s，求每發(fā)生一次題中所述的核聚變反應(yīng)所釋放的核能。（3）又知地球上與太陽(yáng)光垂直的每平方米截面上，每秒通過的太陽(yáng)輻射能ω=1.35×103W/m2，試估算太陽(yáng)繼續(xù)保持在主序星階段還有多少年的壽命。（估算結(jié)果只要求一位有效數(shù)字）,例題分析與解答,,,（2） Δm= (4×1.6726+2×0.0009-6.6458)×10-27㎏=0.0464×10-27㎏,ΔE=ΔmC

10、2=4.2×10-12J,例題七,如下一系列核反應(yīng)是在恒星內(nèi)部發(fā)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是質(zhì)子，α是α粒子，e+為正電子，ν為中微子。已知質(zhì)子的質(zhì)量為mp=1.672648×10-27kg，α粒子的質(zhì)量為mα=6.644929×10-27kg，正電

11、子的質(zhì)量為me=9.11×10-31kg，中微子的質(zhì)量可忽略不計(jì)。真空中的光速c=3.00×108m/s。試計(jì)算該系列核反應(yīng)完成后釋放的能量。,例題分析與解答,把所有核反應(yīng)方程相加得p＋126C→137N 137N→136C＋e+＋νp＋136C→147N p＋147N→158O158O→157N＋e+＋νp＋157N→126C＋α,,,,,,,,,,,,,4p → α+2e++2 ν,Δm=(4 &

12、#215; 1.672648- 6.644929 ) × 10-27-18.22 ×10-31 = 4.38×10-29㎏,ΔE=ΔmC2=3.9×10-12J=24MeV.,作業(yè)1、,下列說(shuō)法正確的是（）A．22688Ra衰變?yōu)?2286Rn要經(jīng)過1次α衰變和1次β衰變B．23892U衰變?yōu)?3491Pa要經(jīng)過1次α哀變和1次β衰變C．23290Th衰變?yōu)?0882Pb要經(jīng)過6次α衰

13、變和4次β衰變D．23892U衰變?yōu)?2286Rn要經(jīng)過4次α衰變和4次β衰變,應(yīng)該先根據(jù)質(zhì)量數(shù)算α哀變的次數(shù)。知道為什么嗎？,再根據(jù)電荷數(shù)計(jì)算β衰變的次數(shù),B,C,作業(yè)2、,處于基態(tài)的一群氫原子受某種單色光的照射時(shí)， 只發(fā)射波長(zhǎng)為λ1、λ2、λ3 的三種單色光，且λ1>λ2>λ3 ，則照射光的波長(zhǎng)為（ ）A．λ1 B．λ1+λ2+λ3 C．,,,,基態(tài),n=1,,n=2,,n=3,,,,,,E1+

14、E2=E3,D,作業(yè)3、,若元素A的半衰期為4天,元素B的半衰期為5天,則相同質(zhì)量的A和B,經(jīng)過20天后,剩下的質(zhì)量之比mA:mB（ ）A．30:31 B．31:30 C．1:2 D．2:1,C,作業(yè)4、,關(guān)于α、β、γ三種射線，下列說(shuō)法中正確的是（ ）A．α射線是原子核自發(fā)放射出的氦核，它的穿透能力最強(qiáng)。B．β射線是原子核外電子電離形成的電子流，它具有中等的穿透能力

15、。C．γ射線一般伴隨著α或β射線產(chǎn)生，它的穿透能力最強(qiáng)。D．γ射線是電磁波，它的穿透能力最弱。,三種射線中， γ射線的穿透能力最強(qiáng)。,三種射線中， α射線的電離能力最強(qiáng)。,C,作業(yè)5、,圖中P為放在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的天然放射源，其放出的射線在電場(chǎng)的作用下分成a、b、c三束，以下判斷正確的是（）A．ａ為α射線、b為β射線B．ａ為β射線、b為γ射線C．ｂ為γ射線、C為α射線D．ｂ為α射線、C為γ射線,B,C,作業(yè)6、,目前普遍認(rèn)

16、為，質(zhì)子和中子都是由被稱為u夸克和d夸克的兩類夸克組成。u夸克帶電量為2e/3，d夸克帶電量-e/3，e為基元電荷。下列論斷可能正確的是（）A．質(zhì)子由1個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成，中子由1個(gè)u夸克和2個(gè)d夸克組成B．質(zhì)子由2個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成，中子由1個(gè)u夸克和2個(gè)d夸克組成C．質(zhì)子由1個(gè)u夸克和2個(gè)d夸克組成，中子由2個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成D．質(zhì)子由2個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成，中子由1個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成,B,

17、質(zhì)子帶電量為e，中子不帶電。,作業(yè)7、,氫原子的核外電子從距核較近的軌道躍遷到距核較遠(yuǎn)的軌道的過程中（ ）A．原子要吸收光子，電子的動(dòng)能增大，原子的電勢(shì)能增大B．原子要放出光子，電子的動(dòng)能減小，原子的電勢(shì)能減小C．原子要吸收光子，電子的動(dòng)能增大，原子的電勢(shì)能減小D．原子要吸收光子，電子的動(dòng)能減小，原子的電勢(shì)能增大,r增大則動(dòng)能減小,克服電場(chǎng)力做功則電勢(shì)能增加,D,作業(yè)8、,一個(gè)電子和一個(gè)正電子對(duì)撞發(fā)生湮滅而轉(zhuǎn)化為一對(duì)光

18、子。設(shè)正、負(fù)電子對(duì)撞前的質(zhì)量均為m,動(dòng)能均為Ek，光速為c，普朗克恒量為h，則對(duì)撞過程中的質(zhì)量虧損為 ，轉(zhuǎn)化成的光子在真空中的波長(zhǎng)λ＝ 。,2m,為什么一定是生成兩個(gè)光子？,作業(yè)9、,云室處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一靜止質(zhì)量為M的原子核在云室中發(fā)生一次α衰變，α粒子的質(zhì)量為m，電量為q，其運(yùn)動(dòng)軌跡在磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)?，F(xiàn)測(cè)得α粒子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R，試求在衰變過程中的質(zhì)量虧損（注：涉及物理過

19、程時(shí)，虧損的質(zhì)量可忽略不計(jì) ）,作業(yè)10、,氘核在能量足夠大的γ光子的照射下，會(huì)分裂為中子和質(zhì)子。已知氘核的質(zhì)量m1=3.3435×10-27kg，質(zhì)子的質(zhì)量為m2=1.6721×10-27kg，中子的質(zhì)量為m3=1.6744×10-27kg。今用波長(zhǎng)λ=4.8×10-13m的光子照射靜止的氘核，（1）寫出核反應(yīng)方程；（2）反應(yīng)后生成物的總動(dòng)能是多少？,,（2）分裂一個(gè)氘核需要能量E1=,,(

20、m3+m2-m1)C2=2.7 ×10-13J,入射光子的能量E=hC/λ=4.14×10-13J,生成物動(dòng)能Ek=E-E1=1.44 ×10-13 J,作業(yè)11、,某一個(gè)用鈾做核燃料的原子能電站，設(shè)計(jì)功率為300萬(wàn)千瓦，所用濃縮鈾含23592U的比例為7％，U235核裂變時(shí)每個(gè)核子釋放的能量為0.5MeV ，求該廠一年所需濃縮鈾的質(zhì)量。,核電站一年需要核能E=3 ×109 ×365 &

21、#215;24 ×3600=9.5 ×1016 J,一個(gè)U235裂變釋放多少能量？,一個(gè)U235裂變釋放的能量E1=0.5 ×106 ×1.6 ×10-19 ×235= 1.88 ×10-11 J,一年中需要裂變U235的個(gè)數(shù)N=,這些U235的摩爾數(shù)n=8.42 ×103mol,純U235的質(zhì)量M1=1980Kg,一年需要鈾礦質(zhì)量M=,作業(yè)12、,如圖所

22、示，有界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.50T，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，MN是磁場(chǎng)的左邊界。在磁場(chǎng)中A處放一個(gè)放射源，內(nèi)裝22688Ra（鐳），放出某種射線后衰變成22286Rn（氡）。試寫出22688Ra衰變的方程。若A距磁場(chǎng)的左邊界MN的距離OA=1.0m時(shí)，放在MN左側(cè)的粒子接收器接收到垂直邊界MN方向射出的質(zhì)量較小的粒子，此時(shí)接收器位置距經(jīng)過OA的直線1.0m。由此可以推斷出一個(gè)靜止鐳核衰變時(shí)放出的能量是多少？（取1u=1.6&#