C099.原子物理综合.ppt

原子物理综合,庞留根吕叔湘中学2007年7月Email:dyszplg,主要知识点近年来高考对知识、能力的考查情况及趋势历年高考考查的内容06年江苏连云港市最后模拟考试62007年高考江苏卷22007高考理综北京卷142007年物理海南卷19(1)2007年物理海南卷19(2)广东茂名市2007年第一次模考142007年理综山东卷38南京市07届二模试卷17.A06年江苏连云港市最后模拟考试18,原子物理综合,主要知识点,近年来高考对知识、能力的考查情况及趋势,1、本章介绍了人类认识微观世界的过程，逐步揭示了物质世界的本质。其研究方法和探索过程对培养实践能力和创新意识有十分重要的意义；其基本内容与生活实际、工农业生产、现代高科技等有密切联系，所以是高考必考内容。由于中学阶段学习的仅是原子物理学的初步知识，所以对本章大部分知识，教学要求较低，只有氢原子的能级结构、爱因斯坦质能方程是较高层次要求。,2、历年高考考查的内容,历年高考考查的内容主要集中在原子的核式结构、玻尔模型、氢原子的能级结构、天然放射现象、核反应方程、质能方程等知识点上。题型多为选择题和填空题，占分比例在6%左右。但随着高考改革的不断深入，联系实际、联系生活、联系现代科技成为高考命题趋势，近几年高考本章内容有所加强，占分比例有时超过10%，题型也有所变化。如2007年海南物理卷19题的两小题均为原子物理内容（共13分）。,3、新高中物理教学大纲与过去的考试说明相比，删去了玻尔模型，对氢原子的能级结构和半衰期的计算提高了要求，应引起注意。,06年江苏连云港市最后模拟考试6,6下列说法中正确的是()A飞行器要做到隐形，必须减少自身的红外辐射B光电效应现象的发现，促进了光的电磁说的建立C玻尔的跃迁假设是根据原子的特征光谱提出的Dx射线的穿透能力强，它比可见光更容易发生衍射,AC,2007年高考江苏卷2,2、2006年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器，通过（钙48）轰击（锎249）发生核反应，成功合成了第118号元素，这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素，实验表明，该元素的原子核先放出3个相同的粒子x，再连续经过3次衰变后，变成质量为282的第112号元素的原子核，则上述过程中的粒子x是()A、中子B、质子C、电子D、粒子,解：,写出核反应方程式如下：,可见x为中子,A,2007高考理综北京卷14,14下列说法正确的是()A太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应B汤姆生发现电子，表明原子具有核式结构C一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短D按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增大,D,2007年物理海南卷19(1),(1)氢原子第n能级的能量为，其中E1是基态能量,而n=1，2,。若一氢原子发射能量为的光子后处于比基态能量高出的激发态，则氢原子发射光子前后分别处于第几能级？,19模块3-5试题,解：,设氢原子发射光子前后分别处于第l与第m能级，则依题意有,由式解得m=2,由式得l=4,氢原子发射光子前后分别处于第4与第2能级。,2007年物理海南卷19(2),19.（2）一速度为v的高速粒子（）与同方向运动的氖核（）发生弹性正碰，碰后粒子恰好静止。求碰撞前后氖核的速度（不计相对论修正）。,解：,设粒子与氖核的质量分别为m与mNe，氖核在碰撞前后的速度分别为vNe与。,由动量守恒与机械能守恒定律，有,解得,已知,将式代入式得,评分参考：式分式分式分式分式分。,广东茂名市2007年第一次模考14,14(1)地球获得的太阳能来自太阳内部的反应：太阳内部存在大量的质子(氢核)，这些质子不断地进行着4个聚变为1个氦核的热核反应，伴随着热核反应放出大量的能量，这些能量辐射到地球就是我们平常所说的太阳能。请写出这个核反应方程并求出这一核反应所释放的能量。（已知质子的质量mp=1.67211810-27kg，电子质量me=9.1310-31kg，氦核的质量mHe=6.642910-27kg,h=6.6310-34JS。）(2)理论和实验均指出氢原子处于一系列不连续的能量状态中，基态的能量为E1=-13.6eV。当处于不同激发态的氢原子向基态跃迁时产生的光线是紫外线，属于赖曼系；而处于更高能级的氢原子向n=2的能级跃迁时产生的光线是可见光，属于巴耳末系。求：巴耳末系光线中最长的波长是多少？若用此光线作为光源做双缝干涉实验，双缝的距离为d=10m，双缝到屏的距离为L=0.02m，则干涉条纹的宽度是多少？,解：(1)核反应方程,质量亏损,释放的能量,(2)根据能级公式,得,巴耳末系中最长的波长,(3)干涉条纹的宽度,2007年理综山东卷38,38.（物理3-5）人类认识原子结构和开发利用原子能经历了十分曲折的过程。请按要求回答下列问题。（1）卢瑟福、玻尔、查德威克等科学家在原子结构或原子核的研究方面做出了卓越的贡献。请选择其中的两位，指出他们的主要成绩。_,卢瑟福提出了原子的核式结构模型,玻尔把量子理论引入原子模型,并成功解释了氢光谱,查德威克发现了中子,（2）在可控核反应堆中需要给快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作减速剂。中子在重水中可与核碰撞减速，在石墨中与核碰撞减速。上述碰撞可简化为弹性碰撞模型。某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰，通过计算说明，仅从一次碰撞考虑，用重水和石墨作减速剂，哪种减速效果更好？,在贝克勒尔发现天然放射现象后，人们对放射线的性质进行了深入研究，下图为三种射线在同一磁场中的运动轨迹，请从三种射线中任选一种,写出它的名称和一种用途_。,答：,1为射线，用于消除静电等。,2为射线，用于金属探伤，医院中的放疗；,3为射线，用于示踪原子，改良农作物品种等。,（2）解：,设中子质量为mn靶核质量为M，由动量守恒定律和能量守恒,解得：,在重水中靶核质量：MH=2mn,在石墨中靶核质量：MC=12mn,与重力靶核碰后中子速度较小,故重水减速效果更好。,题目,南京市07届二模试卷17.A,17A“中子的发现”关于“原子核的组成”的研究，物理学的发展过程经历了如下几个重要的阶段：1919年，卢瑟福用粒子轰击氮核从而发现了质子；1920年，卢瑟福预言“原子核内可能还有质量与质子相近的中性粒子存在”；1930年,约里奥居里夫妇用钋(Po)放出的粒子轰击铍(Be),产生了一种贯穿能力极强的射线,研究发现这种射线是一种中性粒子流;1932年，查德威克用这种射线轰击氢原子和氮原子，打出了一些氢核(质子)和氮核，测量出被打出的氢核和氮核的速度，并由此推算出这种粒子的质量而发现了中子。,2页,题目,3页,末页,查德威克认为：氢核、氮核的热运动速度远小于未知粒子的速度而可以忽略不计；被碰出的氢核、氮核之所以会具有不同的速率是由于碰撞的情况不同而造成的，其中速率最大的应该是弹性正碰的结果。实验中测得氢核的最大速度为，氮核的最大速度为；已知mN=14mH。请你根据查德威克研究，经过推理计算，证明卢瑟福的“预言”是正确的。,2页,题目,3页,末页,解：,查德威克认为氢核、氮核与未知粒子之间的碰撞是弹性正碰；设未知粒子质量为m，速度为v0，氢核的质量为mH，最大速度为vH，并认为氢核在打出前为静止的，那么根据动量守恒和能量守恒可知：,mv0=mv+mHvH,其中v是碰撞后未知粒子的速度，,由此可得：,同样可求出未知射线与氮原子碰撞后,打出的氮核的速度,2页,题目,3页,末页,查德威克在实验中测得氢核的最大速度为：vH=3.3107m/s，氮核的最大速度为：vN=4.5106m/s因为mN=14mH，,由方程、可得,将速度的最大值代入方程(5)，可得：,可得：m=1.05mH,由此可见，该中性粒子的质量与质子相近，卢瑟福的“预言”是正确的。,2页,题目,3页,末页,06年江苏连云港市最后模拟考试18,18（16分）如图1所示，在一次粒子碰撞实验中，观察到一个速度几乎为零的K-介子（电荷量与电子相同为e）与一个静止的质子p发生相互作用，生成一个+介子（电荷量与质子相同）和一个未知的X粒子，在匀强磁场B中+介子和X粒子的,(2)现在实验室中测得+介子的速度为0.8c(c为光速),由于它的速度接近光速，根据相对论效应它高速运动时的质量m（简称动质量）随速度增大而增大，图2反映了粒子在不同速度时动质量m与它静止时的质量m0（简称静质量）的关系，c为光速。试确定+介子的静质量m10；,轨迹如图1所求。已知B=1.5T，测得+介子轨迹圆半径为R140.0cm。（已知电子的电量e=1.610-19C）(1)求X粒子轨迹圆半径R2；,2页,题目,3页,末页,(3)通过计算并参考下表确定X粒子为何种粒子（X粒子的动质量近似等于它的静质量）。,2页,题目,3页,末页,解：,（1）由电荷守恒可知：X粒子电荷量为-e，,由动量守恒得mxvx=mv,由圆周运动得,与+相比较可求得，X的轨道半径,R2=R1=40.0cm,（2）,得,由图2知,+介子的速度为0.8c,对应的静止质量为m10=0.6m=2.4610-28kg,2页,题目,3页,末页,（3）反应过程中的质量亏损,m=mK+mp-（m+mX）=8.7810-28+16.6810-28-(4.010-28+54.010-28)=1.4610-28kg,核反应过程中放出的能量,E=mc2=1.4610-28(3108)2J=13.1410-12J,+的动能,EK总=EK+=1/2m+v12=1/24.010-28(1.5108)2=4.510-12J,X粒子的动能,EKx=1/2mxvx2=1/5EK+=0.910-12J,射线的能量为,E射=E-(EK+Ekx)=7.7410-12J,2页,题目,3页,末页,