近代物理學考綱要求與例題高中物理知識塊系列復習Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.知識要求Ⅰ類α粒子散射實驗，原子的核式結構，氫原子的能級結構，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。原子核的人工轉變，質子的發(fā)現(xiàn)，中子的發(fā)現(xiàn)，原子核的組成，核反應方程，反射性同位素及其應用。放射性污染核防護。核反應堆，核電站。重核的裂變，鏈式反應，輕核的聚變，可控熱核反應。Ⅱ類核能，質量虧損，愛因斯坦的質能方程。

Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.技能要求一、研究在電場或磁場中發(fā)生的核衰變問題的思路與方法二、應用原子的能級理論與光子理論解釋相關現(xiàn)象三、利用和開發(fā)核能的途徑Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.例題一近幾年，我國北京、上海、山東、廣州等地引進了十多臺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刀治療時不用麻醉，病人清醒，時間短，半小時可完成手術，無需住院，因而γ刀被譽為“神刀”。據(jù)報道，我國自己研制的旋式γ刀性能更好，即將進入各大醫(yī)院為患者服務。問：γ刀治療腦腫瘤主要是利用（）A．γ射線具有很強的貫穿本領B．γ射線具有很強的電離作用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ACEvaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.例題二如圖所示，兩個相切的圓表示一個靜止的原子核發(fā)生某種核變化后，產生的兩種運動粒子在勻強磁場中的運動軌跡，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．原子核放出了一個正電子D．原子核放出了一個中子

衰變過程動量守恒m1V1m2V2由圖可知，兩粒子均帶正電。ACEvaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.例題三(2003年江蘇高考)原子從一個能級躍遷到一個較低的能級時，有可能不發(fā)射光子，例如在某種條件下，鉻原子的n=2能級上的電子躍遷到n=1能級上時并不發(fā)射光子，而是將相應的能量轉交給n=4能級上的電子，使之能脫離原子，這一現(xiàn)象叫做俄歇效應，以這種方式脫離了原子的電子叫做俄歇電子，已知鉻原子的能級公式可簡化表示為En=-A/n2,n=1，2，3……表示不同能級，A是正的已知常數(shù)，上述俄歇電子的動能是 （）Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.例題分析與解答鉻原子的n=2能級上的電子躍遷到n=1能級上時釋放出能量為ΔE=-A/4-（-A）=3A/4。所以在n=4能級上的電子獲得的能量3A/4在n=4能級上的電子的脫離原子核需要能量A/16所以n=4能級上的電子脫離原子后的動能是3A/4-A/16=11A/16正確選項是C。

Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.例題四處于靜止狀態(tài)的原子核X，經歷了一次α衰變后變成質量為M的Y原子核，放出的α粒子垂直射入磁感應強度為B的勻強磁場。測得其做圓周運動的半徑為r，已知α粒子的質量為m，電量為q，求此衰變過程虧損的質量。

Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.例題分析與解答mV2=MV1r=mV2/qBΔmC2=Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.例題五氫原子核外電子在第一軌道上運動時，能量E1=－13.6eV，軌道半徑r1=0.53×10－10m。這時電子運動的動能是多少eV？電勢能是多少eV？

EK1+EP1=E1=-13.6eV，EP1=-27.2eV.Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.例題六太陽現(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，維持太陽輻射的是它內部的核聚變反應，核反應方程是2e＋411H→42He＋釋放的核能，這些核能最后轉化為輻射能。根據(jù)目前關于恒星演化的理論，若由聚變反應而使太陽中的核數(shù)目從現(xiàn)有數(shù)減少10％，太陽將離開主序星階段而轉入紅巨星的演化階段。為了簡化，假定目前太陽全部由電子和11H核組成。（1）為了研究太陽演化進程，需知道目前太陽的質量M，已知地球半徑R=6.4×106m，地球質量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，試估算目前太陽的質量M。（2）已知11H質量mp=1.6726×10-27kg，42He質量mα=6.6458×10-27kg，電子質量me=0.9×10-30kg，光速c=3×108m/s，求每發(fā)生一次題中所述的核聚變反應所釋放的核能。（3）又知地球上與太陽光垂直的每平方米截面上，每秒通過的太陽輻射能ω=1.35×103W/m2，試估算太陽繼續(xù)保持在主序星階段還有多少年的壽命。（估算結果只要求一位有效數(shù)字）Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.例題分析與解答（2）Δm=(4×1.6726+2×0.0009-6.6458)×10-27㎏=0.0464×10-27㎏ΔE=ΔmC2=4.2×10-12JEvaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.例題七如下一系列核反應是在恒星內部發(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是質子，α是α粒子，e+為正電子，ν為中微子。已知質子的質量為mp=1.672648×10-27kg，α粒子的質量為mα=6.644929×10-27kg，正電子的質量為me=9.11×10-31kg，中微子的質量可忽略不計。真空中的光速c=3.00×108m/s。試計算該系列核反應完成后釋放的能量。

Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.例題分析與解答把所有核反應方程相加得p＋126C→137N

137N→136C＋e+＋νp＋136C→147Np＋147N→158O158O→157N＋e+＋νp＋157N→126C＋α4p→α+2e++2νΔm=(4×1.672648-6.644929)×10-27-18.22

×10-31=

4.38×10-29㎏ΔE=ΔmC2=3.9×10-12J=24MeV.Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.作業(yè)1、下列說法正確的是（）A．22688Ra衰變?yōu)?2286Rn要經過1次α衰變和1次β衰變

B．23892U衰變?yōu)?3491Pa要經過1次α哀變和1次β衰變

C．23290Th衰變?yōu)?0882Pb要經過6次α衰變和4次β衰變

D．23892U衰變?yōu)?2286Rn要經過4次α衰變和4次β衰變

應該先根據(jù)質量數(shù)算α哀變的次數(shù)。知道為什么嗎？再根據(jù)電荷數(shù)計算β衰變的次數(shù)BCEvaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.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，只發(fā)射波長為λ1、λ2、λ3的三種單色光，且λ1>λ2>λ3，則照射光的波長為（）A．λ1

B．λ1+λ2+λ3

C．基態(tài)n=1n=2n=3E1+E2=E3DEvaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.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,則相同質量的A和B,經過20天后,剩下的質量之比mA:mB（

）A．30:31B．31:30 C．1:2 D．2:1CEvaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.作業(yè)4、關于α、β、γ三種射線，下列說法中正確的是（）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。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。C．γ射線一般伴隨著α或β射線產生，它的穿透能力最強。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。三種射線中，α射線的電離能力最強。CEvaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.作業(yè)5、圖中P為放在勻強電場中的天然放射源，其放出的射線在電場的作用下分成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

BCEvaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.作業(yè)6、目前普遍認為，質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．質子由1個u夸克和1個d夸克組成，中子由1個u夸克和2個d夸克組成B．質子由2個u夸克和1個d夸克組成，中子由1個u夸克和2個d夸克組成C．質子由1個u夸克和2個d夸克組成，中子由2個u夸克和1個d夸克組成D．質子由2個u夸克和1個d夸克組成，中子由1個u夸克和1個d夸克組成

B質子帶電量為e，中子不帶電。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.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的軌道的過程中（）A．原子要吸收光子，電子的動能增大，原子的電勢能增大B．原子要放出光子，電子的動能減小，原子的電勢能減小C．原子要吸收光子，電子的動能增大，原子的電勢能減小D．原子要吸收光子，電子的動能減小，原子的電勢能增大

r增大則動能減小克服電場力做功則電勢能增加DEvaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.作業(yè)8、一個電子和一個正電子對撞發(fā)生湮滅而轉化為一對光子。設正、負電子對撞前的質量均為m,動能均為Ek，光速為c，普朗克恒量為h，則對撞過程中的質量虧損為

，轉化成的光子在真空中的波長λ＝

。

2m為什么一定是生成兩個光子？Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.作業(yè)9、云室處在磁感應強度為B的勻強磁場中，一靜止質量為M的原子核在云室中發(fā)生一次α衰變，α粒子的質量為m，電量為q，其運動軌跡在磁場垂直的平面內。現(xiàn)測得α粒子運動的軌道半徑為R，試求在衰變過程中的質量虧損（注：涉及物理過程時，虧損的質量可忽略不計）Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.作業(yè)10、氘核在能量足夠大的γ光子的照射下，會分裂為中子和質子。已知氘核的質量m1=3.3435×10-27kg，質子的質量為m2=1.6721×10-27kg，中子的質量為m3=1.6744×10-27kg。今用波長λ=4.8×10-13m的光子照射靜止的氘核，（1）寫出核反應方程；（2）反應后生成物的總動能是多少？

（2）分裂一個氘核需要能量E1=(m3+m2-m1)C2=2.7×10-13J入射光子的能量E=hC/λ=4.14×10-13J生成物動能Ek=E-E1=1.44×10-13JEvaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.作業(yè)11、某一個用鈾做核燃料的原子能電站，設計功率為300萬千瓦，所用濃縮鈾含23592U的比例為7％，U235核裂變時每個核子釋放的能量為0.5MeV，求該廠一年所需濃縮鈾的質量。

核電站一年需要核能E=3×109×365×24×3600=9.5×1016J一個U235裂變釋放多少能量？一個U235裂變釋放的能量E1=0.5×106×1.6×10-19×235=1.88×10-11J一年中需要裂變U235的個數(shù)N=這