【创新设计】2011届高考物理一轮复习 物理思想方法与高考能力要求15课件 人教大纲版.ppt

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1、物理思想方法与高考能力要求（十五）物理思想方法与高考能力要求（十五）守恒思想在原子物理中的应用守恒思想在原子物理中的应用1质量数守恒和电荷数守恒的应用质量数守恒和电荷数守恒的应用【例【例1】 天然放射性元素天然放射性元素 (钍钍)经过一系列经过一系列衰变和衰变和衰变之后，变成衰变之后，变成 (铅铅)，下，下列论断正确的是列论断正确的是() A铅核比钍核少铅核比钍核少8个质子个质子 B铅核比钍核少铅核比钍核少24个质子个质子 C衰变过程共有衰变过程共有4次次衰变和衰变和8次次衰变衰变 D衰变过程共有衰变过程共有6次次衰变和衰变和4次次衰变衰变解析：解析：根据题意，钍核的电荷数是根据题意，钍核的电

2、荷数是90，质量数为，质量数为232，则其质子数为，则其质子数为90，中子数，中子数为为23290142；铅核的电荷数是；铅核的电荷数是82，质量数为，质量数为208，则其质子数为，则其质子数为82，中子数，中子数为为20882126，所以，所以A对，对，B错设经过了错设经过了x次次衰变和衰变和y次次衰变，则核衰变方衰变，则核衰变方程可写成程可写成 根据质量数和电荷数守恒可列方程根据质量数和电荷数守恒可列方程2322084x,90822xy.解得解得x6，y4.说明共经过了说明共经过了6次次衰变和衰变和4次次衰变，故衰变，故C项错，项错，D项对项对答案：答案：AD2动量守恒的应用动量守恒的应用

3、 动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律之一大到天体，小到微观粒子，动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律之一大到天体，小到微观粒子，无论相互作用的是什么性质的力，动量守恒定律都是适用的因此动量守恒无论相互作用的是什么性质的力，动量守恒定律都是适用的因此动量守恒定律也适用于原子或原子核之间的相互作用定律也适用于原子或原子核之间的相互作用【例【例2】 如图所示，在匀强磁场中的如图所示，在匀强磁场中的A点有一静止点有一静止的原子的原子 核，它发生的是核，它发生的是_衰变，射出的粒子以及衰变，射出的粒子以及 新核做如图所示轨迹的圆周运动据此可以确定新核做如图所示轨迹的圆周运动据此可以确定 发生衰变后

4、新核的运动方向发生衰变后新核的运动方向向向_，若两圆若两圆 半径之比为半径之比为44 1，则则 这个放射性元素的原子序数是这个放射性元素的原子序数是_粒子做圆周运动的半径为粒子做圆周运动的半径为r1，质量为，质量为m1，速度大小为，速度大小为v1；产生的新核做圆周运；产生的新核做圆周运动的半径为动的半径为r2，质量为，质量为m2，速度大小为，速度大小为v2.根据动量守恒定律得：根据动量守恒定律得：m1v1m2v20 答案：答案：右右43解析：解析：因为衰变前原子核静止，故由动量守恒定律知，衰变后射出的粒子和新核因为衰变前原子核静止，故由动量守恒定律知，衰变后射出的粒子和新核的运动方向必定相反又

5、因为射出的粒子和新核向同侧偏转形成内切圆，所以开的运动方向必定相反又因为射出的粒子和新核向同侧偏转形成内切圆，所以开始运动时两粒子所受洛伦兹力的方向相同，而速度的方向相反，因此射出的粒子始运动时两粒子所受洛伦兹力的方向相同，而速度的方向相反，因此射出的粒子和新核必为异种电荷，即射出的粒子为和新核必为异种电荷，即射出的粒子为粒子由左手定则可知，新核的运动方粒子由左手定则可知，新核的运动方向向右设这个放射性元素的原子序数为向向右设这个放射性元素的原子序数为Z，衰变后，衰变后，3能量和动量守恒的综合应用能量和动量守恒的综合应用 能量守恒定律是人类长期总结得到的一条普遍适用的基本规律能量和动量能量守恒

6、定律是人类长期总结得到的一条普遍适用的基本规律能量和动量守恒定律是解决原子问题的金钥匙守恒定律是解决原子问题的金钥匙【例【例3】 用放射源钋的用放射源钋的射线轰击铍时，能放射出一种穿透力极强的中性射线，射线轰击铍时，能放射出一种穿透力极强的中性射线，这就是所谓铍这就是所谓铍“ “辐射辐射” ”.1932年，查德威克用铍年，查德威克用铍“ “辐射辐射” ”分别照射分别照射( (轰击轰击) )氢和氮氢和氮( (它们它们可视为处于静止状态可视为处于静止状态) )测得照射后沿铍测得照射后沿铍“ “辐射辐射” ”方向高速运动的氢方向高速运动的氢核和氮核的核和氮核的速度之比为速度之比为7.0.查德威克假设

7、铍查德威克假设铍“ “辐射辐射” ”是由一种质量不为零的中性粒子构成的，是由一种质量不为零的中性粒子构成的，从而通过此实验在历史上首次发现了中子假定铍从而通过此实验在历史上首次发现了中子假定铍“ “辐射辐射” ”中的中性粒子与氢中的中性粒子与氢或氮发生弹性正碰，试在不考虑相对论效应的条件下或氮发生弹性正碰，试在不考虑相对论效应的条件下计算构成铍计算构成铍“ “辐射辐射” ”的中的中性粒子的质量性粒子的质量( (质量用原子质量单位质量用原子质量单位u表示表示，1 u等于一个等于一个12C原子质量的十二分之一取氢核和氮核的质量分别为原子质量的十二分之一取氢核和氮核的质量分别为1.0 u和和14 u

8、) 解析：解析：设构成铍设构成铍“辐射辐射”的中性粒子的质量和速度分别为的中性粒子的质量和速度分别为m和和v，氢核的质量，氢核的质量为为mH.构成铍构成铍“辐射辐射”的中性粒子与氢核发生弹性正碰，碰后两粒子的速度的中性粒子与氢核发生弹性正碰，碰后两粒子的速度分别为分别为v和和vH.由动量守恒和能量守恒定律得由动量守恒和能量守恒定律得mvmvmHvH 根据题意可知根据题意可知vH7.0vN，将上式与题给数据代入，将上式与题给数据代入式得式得m1.2 u. 答案：答案：1.2 u【例【例4】 氮核氮核 俘获一个速度为俘获一个速度为2.3107 m/s的中子，发生核反应后若只产生了的中子，发生核反应

9、后若只产生了 两个新粒子，其中一个粒子为氦核两个新粒子，其中一个粒子为氦核 ，它的速度大小，它的速度大小是是8.0106 m/s，方向与反应前的中子速度方向相同方向与反应前的中子速度方向相同 (1)写出此核反应的方程式；求反应后产生的另一个粒子的速度大小及方向；写出此核反应的方程式；求反应后产生的另一个粒子的速度大小及方向； (2)此反应过程中是否发生了质量亏损，说明依据此反应过程中是否发生了质量亏损，说明依据律得律得m1v1m2v2m3v3代入数值，得代入数值，得v38.2105 m/s即反应后生成的新核的速度大小为即反应后生成的新核的速度大小为8.2105 m/s方向与反应前中子的速度方向相反方向与反应前中子的速度方向相反经计算知经计算知E1E2，故可知反应中发生了质量亏损，故可知反应中发生了质量亏损答案：答案：见解析见解析