原子物理综合精品文稿.ppt

《原子物理综合精品文稿.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《原子物理综合精品文稿.ppt（24页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、原子物理综合第1页，本讲稿共24页主要知识点主要知识点近年来高考对知识、能力的考查情况及趋势近年来高考对知识、能力的考查情况及趋势历年高考考查的内容历年高考考查的内容06年江年江苏连苏连云港市最后模云港市最后模拟拟考考试试62007年高考江苏卷年高考江苏卷22007高考理综北京卷高考理综北京卷142007年物理海南卷年物理海南卷19(1)2007年物理海南卷年物理海南卷19(2)广东茂名市广东茂名市2007年第一次模考年第一次模考142007年理综山东卷年理综山东卷38南京市南京市0707届二模试卷届二模试卷17.A06年江年江苏连苏连云港市最后模云港市最后模拟拟考考试试18原原 子子 物物

2、理理 综综 合合第2页，本讲稿共24页高考要求高考要求粒子散射实验，原子的核式结构粒子散射实验，原子的核式结构氢原子的能级结构，光子的发射和吸收氢原子的能级结构，光子的发射和吸收氢原子的电子云，氢原子的电子云，原子核的组成，原子核的组成，天然放射现象、天然放射现象、射线、射线、射线、射线、射线射线，衰变，半衰期，衰变，半衰期，原子核的人工转变，核反应原子核的人工转变，核反应方程，方程，放射性同位素放射性同位素及其应用，及其应用，放射性污染和防护放射性污染和防护核能、核能、质量亏损、质量亏损、爱因斯坦的质能方程爱因斯坦的质能方程重核裂变，链式反应，重核裂变，链式反应，核反应堆核反应堆轻核聚变，可

3、控热核反应轻核聚变，可控热核反应人类对物质结构的认识人类对物质结构的认识主要知识点主要知识点第3页，本讲稿共24页近年来高考对知识、能力的考查情况及趋势近年来高考对知识、能力的考查情况及趋势1、本本章章介介绍绍了了人人类类认认识识微微观观世世界界的的过过程程，逐逐步步揭揭示示了了物物质质世世界界的的本本质质。其其研研究究方方法法和和探探索索过过程程对对培培养养实实践践能能力力和和创创新新意意识识有有十十分分重重要要的的意意义义；其其基基本本内内容容与与生生活活实实际际、工工农农业业生生产产、现现代代高高科科技技等等有有密密切切联联系系，所所以以是是高高考考必必考考内内容容。由由于于中中学学阶阶

4、段段学学习习的的仅仅是是原原子子物物理理学学的的初初步步知知识识，所所以以对对本本章章大大部部分分知知识识，教教学学要要求求较较低低，只只有有氢氢原原子子的的能能级级结构、爱因斯坦质能方程是较高层次要求。结构、爱因斯坦质能方程是较高层次要求。第4页，本讲稿共24页2、历年高考考查的内容、历年高考考查的内容历历年年高高考考考考查查的的内内容容主主要要集集中中在在原原子子的的核核式式结结构构、玻玻尔尔模模型型、氢氢原原子子的的能能级级结结构构、天天然然放放射射现现象象、核核反反应应方方程程、质质能能方方程程等等知知识识点点上上。题题型型多多为为选选择择题题和和填填空空题题，占占分分比比例例在在6%

5、左左右右。但但随随着着高高考考改改革革的的不不断断深深入入，联联系系实实际际、联联系系生生活活、联联系系现现代代科科技技成成为为高高考考命命题题趋趋势势，近近几几年年高高考考本本章章内内容容有有所所加加强强，占占分分比比例例有有时时超超过过10%，题题型型也也有有所所变变化化。如如2007年年海海南南物物理理卷卷19题题的的两两小小题题均均为为原原子子物物理理内内容容（共（共13分）。分）。3、新、新高中物理教学大纲高中物理教学大纲与过去的与过去的考试说明考试说明相比，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

6、。高了要求，应引起注意。第5页，本讲稿共24页06年江年江苏连苏连云港市最后模云港市最后模拟拟考考试试66下列说法中正确的是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射线的穿透能力强，它比可见光更容易发生衍射AC第6页，本讲稿共24页2007年高考江苏卷年高考江苏卷22、2006年年美美国国和和俄俄罗罗斯斯的的科科学学家家

7、利利用用回回旋旋加加速速器器，通通过过（钙钙48）轰轰击击（锎锎249）发发生生核核反反应应，成成功功合合成成了了第第118号号元元素素，这这是是迄迄今今为为止止门门捷捷列列夫夫元元素素周周期期表表中中原原子子序序数数最最大大的的元元素素，实实验验表表明明，该该元元素素的的原原子子核核先先放放出出3个个相相同同的的粒粒子子x，再再连连续续经经过过3次次衰衰变变后后，变变成成质质量量为为282的的第第112号号元元素素的的原原子子核核，则则上上述过程中的粒子述过程中的粒子x是是()A、中子、中子B、质子、质子C、电子、电子D、粒子粒子解：解：写出核反应方程式如下：写出核反应方程式如下：可见可见x

8、为中子为中子A第7页，本讲稿共24页2007高考理综北京卷高考理综北京卷1414下列说法正确的是下列说法正确的是()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汤姆生发现电子，表明原子具有核式结构C一一束束光光照照射射到到某某种种金金属属上上不不能能发发生生光光电电效效应应，是是因因为为该束光的波长太短该束光的波长太短D按按照照玻玻尔尔理理论论，氢氢原原子子核核外外电电子子从从半半径径较较小小的的轨轨道道跃跃迁迁到到半半径径较较大大的的轨轨道道时时，电电子子的的动动能能减减小小，原原子子总总能能量增大量增大D第8页

9、，本讲稿共24页2007年物理海南卷年物理海南卷19(1)(1)氢氢原原子子第第n能能级级的的能能量量为为，其其中中E1是是基基态态能能量量,而而n=1，2,。若若一一氢氢原原子子发发射射能能量量为为的的光光子子后后处处于于比比基基态态能能量量高高出出的的激激发发态态，则则氢氢原原子子发发射光子前后分别处于第几能级？射光子前后分别处于第几能级？19模块模块3-5试题试题解：解：设氢原子发射光子前后分别处于第设氢原子发射光子前后分别处于第l与第与第m能级，能级，则依题意有则依题意有由由式解得式解得m=2由由式得式得l=4氢原子发射光子前后分别处于第氢原子发射光子前后分别处于第4与第与第2能级。能

10、级。第9页，本讲稿共24页2007年物理海南卷年物理海南卷19(2)19.（2）一一速速度度为为v的的高高速速粒粒子子（）与与同同方方向向运运动动的的氖氖核核（）发发生生弹弹性性正正碰碰，碰碰后后粒粒子子恰恰好好静静止。求碰撞前后氖核的速度（不计相对论修正）。止。求碰撞前后氖核的速度（不计相对论修正）。解：解：设设粒子与氖核的质量分别为粒子与氖核的质量分别为m与与mNe，氖核在碰，氖核在碰撞前后的速度分别为撞前后的速度分别为vNe与与。由动量守恒与机械能守恒定律，有由动量守恒与机械能守恒定律，有解得解得第10页，本讲稿共24页已知已知将将式代入式代入式得式得评分参考：评分参考：式分式分式分式分

11、式分式分式分式分式分。式分。第11页，本讲稿共24页广东茂名市广东茂名市2007年第一次模考年第一次模考1414(1)地地球球获获得得的的太太阳阳能能来来自自太太阳阳内内部部的的反反应应：太太阳阳内内部部存存在在大大量量的的质质子子(氢氢核核)，这这些些质质子子不不断断地地进进行行着着4个个聚聚变变为为1个个氦氦核核的的热热核核反反应应，伴伴随随着着热热核核反反应应放放出出大大量量的的能能量量，这这些些能能量量辐辐射射到到地地球球就就是是我我们们平平常常所所说说的的太太阳阳能能。请请写写出出这这个个核核反反应应方方程程并并求求出出这这一一核核反反应应所所释释放放的的能能量量。（已已知知质质子子

12、的的质质量量mp=1.67211810-27kg，电电子子质质量量me=9.1310-31kg，氦核的质量，氦核的质量mHe=6.642910-27kg,h=6.6310-34JS。）。）(2)理理论论和和实实验验均均指指出出氢氢原原子子处处于于一一系系列列不不连连续续的的能能量量状状态态中中，基基态态的的能能量量为为E1=-13.6eV。当当处处于于不不同同激激发发态态的的氢氢原原子子向向基基态态跃跃迁迁时时产产生生的的光光线线是是紫紫外外线线，属属于于赖赖曼曼系系；而而处处于于更更高高能能级级的的氢氢原原子子向向n=2的的能能级级跃跃迁迁时时产产生生的的光光线线是是可可见见光光，属属于巴耳

13、末系。求：于巴耳末系。求：巴耳末系光线中最长的波长是多少？巴耳末系光线中最长的波长是多少？若若用用此此光光线线作作为为光光源源做做双双缝缝干干涉涉实实验验，双双缝缝的的距距离离为为d=10m，双双缝缝到到屏屏的的距距离离为为L=0.02m，则则干干涉涉条条纹纹的的宽宽度度是多少？是多少？第12页，本讲稿共24页解：解：(1)核反应方程核反应方程质量亏损质量亏损释放的能量释放的能量(2)根据能级公式根据能级公式得得巴耳末系中最长的波长巴耳末系中最长的波长(3)(3)干涉条纹的宽度干涉条纹的宽度 第13页，本讲稿共24页2007年理综山东卷年理综山东卷3838.（物物理理3-5）人人类类认认识识原

14、原子子结结构构和和开开发发利利用用原原子子能能经经历历了十分曲折的过程。请按要求回答下列问题。了十分曲折的过程。请按要求回答下列问题。（1）卢卢瑟瑟福福、玻玻尔尔、查查德德威威克克等等科科学学家家在在原原子子结结构构或或原原子核的研究方面做出了卓越的贡献。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。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玻尔把量子理论引入原子模型,并成功解释了氢光谱并成功解释了氢光谱查德威克发现了中子查德威克发现了中子第14页，本讲稿共24页（2）在在可可控控核核反

15、反应应堆堆中中需需要要给给快快中中子子减减速速，轻轻水水、重重水水和和石石墨墨等等常常用用作作减减速速剂剂。中中子子在在重重水水中中可可与与核核碰碰撞撞减减速速，在在石石墨墨中中与与核核碰碰撞撞减减速速。上上述述碰碰撞撞可可简简化化为为弹弹性性碰碰撞撞模模型型。某某反反应应堆堆中中快快中中子子与与静静止止的的靶靶核核发发生生对对心心正正碰碰，通通过过计计算算说说明明，仅仅从从一一次次碰碰撞撞考考虑虑，用用重重水水和和石石墨墨作作减减速速剂剂，哪哪种种减减速速效效果果更好？更好？在在贝贝克克勒勒尔尔发发现现天天然然放放射射现现象象后后，人人们们对对放放射射线线的的性性质质进进行了深入研究，下图为

16、三种射线行了深入研究，下图为三种射线在同一磁场中的运动轨迹，请从三种射在同一磁场中的运动轨迹，请从三种射线中任选一种线中任选一种,写出它的名称和一种写出它的名称和一种用途用途_ 。B132答：答：1为为射线，用于消除静电等。射线，用于消除静电等。2为为射线，用于金属探伤，医院中的放疗；射线，用于金属探伤，医院中的放疗；3为为射线，用于示踪原子，改良农作物品种等。射线，用于示踪原子，改良农作物品种等。第15页，本讲稿共24页（2）解：）解：设设中中子子质质量量为为mn靶靶核核质质量量为为M，由由动动量量守守恒恒定定律律和能量守恒和能量守恒解得：解得：在重水中靶核质量：在重水中靶核质量：MH=2m

17、n在石墨中靶核质量：在石墨中靶核质量：MC=12mn与重力靶核碰后中子速度较小与重力靶核碰后中子速度较小,故重水减速效果更好。故重水减速效果更好。题目题目第16页，本讲稿共24页南京市南京市0707届二模试卷届二模试卷17.A17A“中子的发现中子的发现”关于关于“原子核的组成原子核的组成”的研究，物理学的发展过程经历了如下的研究，物理学的发展过程经历了如下几个重要的阶段：几个重要的阶段：1919年，卢瑟福用年，卢瑟福用粒子轰击氮核从而发现了质子；粒子轰击氮核从而发现了质子；1920年，卢瑟福预言年，卢瑟福预言“原子核内可能还有质量与质子相近的中原子核内可能还有质量与质子相近的中性粒子存在性粒

18、子存在”；1930年年,约里奥约里奥居里夫妇用钋居里夫妇用钋(Po)放出的放出的粒子轰击铍粒子轰击铍(Be),产产生了一种贯穿能力极强的射线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研究发现这种射线是一种中性粒子流性粒子流;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，打出了一些氢核些氢核(质子质子)和氮核，测量出被打出的氢核和氮核的速度，并和氮核，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。由此推算出这种粒子的质量而发现了中子。2页页题目题目3页页末页末页第17页，本讲稿共24页查德威克认为：氢核、氮

19、核的热运动速度远小于未查德威克认为：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。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实验中测得氢核的最大速度为，氮核的最大速度为氮核的最大速度为；已知；已知mN=14mH。请你根据查德威克研究，经过推理计算，。请你根据查德威克研究，经过推理计算，证明卢瑟福的证明卢瑟福的“预言预言”是正确的。是正确的。2页页题目题目3页页末

20、页末页第18页，本讲稿共24页解：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；设未知粒子质量为碰；设未知粒子质量为m，速度为，速度为v0，氢核的质量为，氢核的质量为mH，最，最大速度为大速度为v H，并认为氢核在打出前为静止的，那么根据，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：动量守恒和能量守恒可知：mv0=mv+mHvH其中其中v是碰撞后未知粒子的速度，是碰撞后未知粒子的速度，由此可得：由此可得：同样可求出未知射线与氮原子碰撞后同样可求出未知射线与氮原子碰撞后,打出的氮核的速度打出的氮核的速度2页页题目题目3

21、页页末页末页第19页，本讲稿共24页查德威克在实验中测得查德威克在实验中测得氢核的最大速度为：氢核的最大速度为：vH=3.3107m/s，氮核的最大速度为：氮核的最大速度为：vN=4.5106m/s因为因为mN=14mH，由方程由方程、可得可得将速度的最大值代入方程将速度的最大值代入方程(5)，可得：，可得：可得：可得：m=1.05mH由此可见，该中性粒子的质量与质子相近，卢瑟福的由此可见，该中性粒子的质量与质子相近，卢瑟福的“预言预言”是正确的。是正确的。2页页题目题目3页页末页末页第20页，本讲稿共24页06年江年江苏连苏连云港市最后模云港市最后模拟拟考考试试1818（16分分）如如图图1

22、所所示示，在在一一次次粒粒子子碰碰撞撞实实验验中中，观观察察到到一一个个速速度度几几乎乎为为零零的的K-介介子子（电电荷荷量量与与电电子子相相同同为为e）与与一一个个静静止止的的质质子子p发发生生相相互互作作用用，生生成成一一个个+介介子子（电电荷荷量量与与质质子子相同）和一个未知的相同）和一个未知的X粒子，在匀强磁场粒子，在匀强磁场B中中+介子和介子和X粒子的粒子的BX+K-p图图1(2)现在实验室中测得现在实验室中测得+介子的速度为介子的速度为0.8c(c为光速为光速),由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量m（简称动质

23、量）随速度增大而增大，图简称动质量）随速度增大而增大，图2反映了粒子反映了粒子在不同速度时动质量在不同速度时动质量m与它静止时的质量与它静止时的质量m0（简称静质（简称静质量）的关系，量）的关系，c为光速。试确定为光速。试确定+介子的静质量介子的静质量m10；轨迹如图轨迹如图1所求。已知所求。已知B=1.5T，测得测得+介子轨迹圆半径为介子轨迹圆半径为R140.0cm。（已知电子的电量已知电子的电量e=1.610-19C）(1)求求X粒子轨迹圆半径粒子轨迹圆半径R2；2页页题目题目3页页末页末页第21页，本讲稿共24页v/c1/m0.2/m00.4/m00.6/m00.8/m1.0/m00.2

24、0.40.60.80图图2(3)通过计算并参考下表确定通过计算并参考下表确定X粒粒子为何种粒子（子为何种粒子（X粒子的动质量粒子的动质量近似等于它的静质量）。近似等于它的静质量）。粒子符号粒子符号静质量静质量m010-28kg电荷电荷ee+，e-0.009081，-1+，-1.881，-1+，-1，-1K+，K-8.781，-1p16.681n16.700+21.011021.060-21.36-12页页题目题目3页页末页末页第22页，本讲稿共24页解：解：（1）由电荷守恒可知：）由电荷守恒可知：X粒子电荷量为粒子电荷量为-e，由动量守恒得由动量守恒得mxvx=m v由圆周运动得由圆周运动得与

25、与+相比较可求得，相比较可求得，X的轨道半径的轨道半径R2=R1=40.0cm（2）得得由图由图2知知,+介子的速度为介子的速度为0.8c,对应的对应的静止质量为静止质量为m10=0.6m=2.4610-28kg2页页题目题目3页页末页末页第23页，本讲稿共24页（3）反应过程中的质量亏损）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核反应过程中放出的能量E=mc2=1.4610-28(3108)2J=13.1410-12J+的动能的动能EK总总=EK+=1/2m+v12=1/24.010-28(1.5108)2=4.510-12JX粒子的动能粒子的动能EKx=1/2mxvx2=1/5EK+=0.910-12J射线的能量为射线的能量为E射射=E-(EK+Ekx)=7.7410-12J2页页题目题目3页页末页末页第24页，本讲稿共24页