高三物理近代物理学考纲要精选文档.ppt

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1、高三物理近代物理学考纲要本讲稿第一页，共二十七页知识要求类类 粒粒子子散散射射实实验验，原原子子的的核核式式结结构构，氢氢原原子子的的能能级级结结构构，氢氢原原子子中中的的电电子子云云，光光子子的的发发射射与与吸吸收收。天天然然放放射射现现象象，射射线线、射射线线、射射线线，半半衰衰期期。原原子子核核的的人人工工转转变变，质质子子的的发发现现，中中子子的的发发现现，原原子子核核的的组组成成，核核反反应应方方程程，反反射射性性同同位位素素及及其其应应用用。放放射射性性污污染染核核防防护护。核核反反应应堆堆，核核电电站站。重重核核的的裂裂变变，链链式式反反应应，轻轻核核的的聚聚变变，可可控控热热核

2、核反反应。应。类类 核能，质量亏损，爱因斯坦的质能方程。核能，质量亏损，爱因斯坦的质能方程。本讲稿第二页，共二十七页技能要求 一一、研研究究在在电电场场或或磁磁场场中中发发生生的的核核衰衰变变问题的思路与方法问题的思路与方法二二、应应用用原原子子的的能能级级理理论论与与光光子子理理论论解解释相关现象释相关现象三、利用和开发核能的途径三、利用和开发核能的途径 本讲稿第三页，共二十七页例题一近近几几年年，我我国国北北京京、上上海海、山山东东、广广州州等等地地引引进进了了十十多多台台刀刀，治治疗疗患患者者5000余余例例，效效果果极极好好，成成为为治治疗疗脑脑肿肿瘤瘤的的最最佳佳仪仪器器。令令人人感

3、感叹叹的的是是，用用刀刀治治疗疗时时不不用用麻麻醉醉，病病人人清清醒醒，时时间间短短，半半小小时时可可完完成成手手术术，无无需需住住院院，因因而而刀刀被被誉誉为为“神神刀刀”。据据报报道道，我我国国自自己己研研制制的的旋旋式式刀刀性性能能更更好好，即即将将进进入入各各大大医医院院为为患患者者服服务务。问问：刀刀治治疗疗脑脑肿肿瘤瘤主主要要是是利利用用（）A射线具有很强的贯穿本领射线具有很强的贯穿本领 B射线具有很强的电离作用射线具有很强的电离作用C射线具有很高的能量射线具有很高的能量 D射线很容易绕过障碍物射线很容易绕过障碍物 射线在电磁波谱中的频繁最高光子能量最大。穿透能力最强AC本讲稿第四

4、页，共二十七页例题二如如图图所所示示，两两个个相相切切的的圆圆表表示示一一个个静静止止的的原原子子核核发发生生某某种种核核变变化化后后，产产生生的的两两种种运运动动粒粒子子在在匀匀强强磁磁场场中中的的运运动动轨轨迹迹，可可能能是是（）A原子核发生了原子核发生了衰变衰变B原子核发生了原子核发生了衰变衰变C原子核放出了一个正电子原子核放出了一个正电子D原子核放出了一个中子原子核放出了一个中子 衰变过程动量守恒衰变过程动量守恒m1V1m2V2由图可知，两粒子均带正电。由图可知，两粒子均带正电。AC本讲稿第五页，共二十七页例题三原原子子从从一一个个能能级级跃跃迁迁到到一一个个较较低低的的能能级级时时，

5、有有可可能能不不发发射射光光子子，例例如如在在某某种种条条件件下下，铬铬原原子子的的n=2能能级级上上的的电电子子跃跃迁迁到到n=1能能级级上上时时并并不不发发射射光光子子，而而是是将将相相应应的的能能量量转转交交给给n=4能能级级上上的的电电子子，使使之之能能脱脱离离原原子子，这这一一现现象象叫叫做做俄俄歇歇效效应应，以以这这种种方方式式脱脱离离了了原原子子的的电电子子叫叫做做俄俄歇歇电电子子，已已知知铬铬原原子子的的能能级级公公式式可可简简化化表表示示为为En=-A/n2,n=1，2，3表表示示不不同同能能级级，A是是正正的的已已知知常常数数，上上述述俄俄歇歇电电子子的的动动能是能是（）（

6、）本讲稿第六页，共二十七页例题分析与解答铬原子的铬原子的n=n=2能级上的电子跃迁到能级上的电子跃迁到n=n=1能级上时能级上时释放出能量为释放出能量为E=-A/4-E=-A/4-（-A-A）=3A/4。所以在所以在n=n=4能级上的电子获得的能量能级上的电子获得的能量3A/43A/4在在n=n=4能级上的电子的脱离原子核需要能量能级上的电子的脱离原子核需要能量A/16所以所以n=n=4能级上的电子脱离原子后的动能是能级上的电子脱离原子后的动能是3 3A/4-A/16=11A/16正确选项是正确选项是C。本讲稿第七页，共二十七页例题四处于静止状态的原子核处于静止状态的原子核X，经历了一次，经历

7、了一次衰变后变成衰变后变成质量为质量为M的的Y原子核，放出的原子核，放出的粒子垂直射入磁感应粒子垂直射入磁感应强度为强度为B的匀强磁场。测得其做圆周运动的半径为的匀强磁场。测得其做圆周运动的半径为r，已知，已知粒子的质量为粒子的质量为m，电量为，电量为q，求此衰变过，求此衰变过程亏损的质量。程亏损的质量。本讲稿第八页，共二十七页例题分析与解答 mV2=MV1r=mV2/qB mC2=本讲稿第九页，共二十七页例题五氢原子核外电子在第一轨道上运动时，能量氢原子核外电子在第一轨道上运动时，能量E1=13.6eV，轨道半径，轨道半径r1=0.531010m。这时电子运动的动能是多少这时电子运动的动能是

8、多少eV？电势能是多？电势能是多少少eV？EK1+EP1=E1=-13.6eV，EP1=-27.2eV.本讲稿第十页，共二十七页例题六太太阳阳现现在在正正处处于于主主序序星星演演化化阶阶段段，它它主主要要是是由由电电子子和和、11H、42He等等原原子子核核组组成成，维维持持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是2e411H42He释释放放的的核核能能，这这些些核核能能最最后后转转化化为为辐辐射射能能。根根据据目目前前关关于于恒恒星星演演化化的的理理论论，若若由由聚聚变变反反应应而而使使太太阳阳中中的的核核数数目目从从现现有有数数减减少少10，

9、太太阳阳将将离离开开主主序序星星阶阶段段而转入红巨星的演化阶段。为了简化，假定目前太阳全部由电子和而转入红巨星的演化阶段。为了简化，假定目前太阳全部由电子和11H核组成。核组成。（1）为为了了研研究究太太阳阳演演化化进进程程，需需知知道道目目前前太太阳阳的的质质量量M，已已知知地地球球半半径径R=6.4106m，地地球球质质量量m=6.01024kg，日日地地中中心心的的距距离离r=1.51011m，地地球球表表面处的重力加速度面处的重力加速度g=10m/s2，一年约为，一年约为3.2107s，试估算目前太阳的质量，试估算目前太阳的质量M。（2）已已知知11H质质量量mp=1.672610-2

10、7kg，42He质质量量m=6.645810-27kg，电电子子质质量量me=0.910-30kg，光光速速c=3108m/s，求求每每发发生生一一次次题题中中所所述述的的核核聚聚变变反反应应所所释释放的核能。放的核能。（3）又又知知地地球球上上与与太太阳阳光光垂垂直直的的每每平平方方米米截截面面上上，每每秒秒通通过过的的太太阳阳辐辐射射能能=1.35103W/m2，试试估估算算太太阳阳继继续续保保持持在在主主序序星星阶阶段段还还有有多多少少年年的的寿寿命命。（估估算结果只要求一位有效数字）算结果只要求一位有效数字）本讲稿第十一页，共二十七页例题分析与解答例题分析与解答（2）m=(41.672

11、6+20.0009-6.6458)10-27=0.046410-27E=mC2=4.210-12J本讲稿第十二页，共二十七页例题七如下一系列核反应是在恒星内部发生的：如下一系列核反应是在恒星内部发生的：p126C137N，137N136Ce+，p136C147N，p147N158O，158O157Ne+，p137N126C其中其中p是质子，是质子，是是粒子，粒子，e+为正电子，为正电子，为中微子。为中微子。已知质子的质量为已知质子的质量为mp=1.67264810-27kg，粒子的质量为粒子的质量为m=6.64492910-27kg，正电子的质量为，正电子的质量为me=9.1110-31kg，

12、中微子的质量可忽略不计。真空中的光速中微子的质量可忽略不计。真空中的光速c=3.00108m/s。试计算。试计算该系列核反应完成后释放的能量。该系列核反应完成后释放的能量。本讲稿第十三页，共二十七页例题分析与解答把所有核反应方程相加得把所有核反应方程相加得p126C137N 137N136Ce+p136C147N p147N158O158O157Ne+p157N126C4p +2e+2 m=(4 1.672648-6.644929)10-27-18.22 10-31=4.3810-29E=mC2=3.910-12J=24MeV.本讲稿第十四页，共二十七页作业1、下列说法正确的是（下列说法正确的

13、是（）A22688Ra衰变为衰变为22286Rn要经过要经过1次次衰变和衰变和1次次衰变衰变B23892U衰变为衰变为23491Pa要经过要经过1次次哀变和哀变和1次次衰变衰变C23290Th衰变为衰变为20882Pb要经过要经过6次次衰变和衰变和4次次衰变衰变D23892U衰变为衰变为22286Rn要经过要经过4次次衰变和衰变和4次次衰变衰变 应该先根据质量数算应该先根据质量数算哀变的次数。知道为什么吗？哀变的次数。知道为什么吗？再根据电荷数计算再根据电荷数计算衰变的次数衰变的次数BC本讲稿第十五页，共二十七页作业2、处处于于基基态态的的一一群群氢氢原原子子受受某某种种单单色色光光的的照照射

14、射时时，只只发发射射波波长长为为1 1、2 2、3 3 的的三三种种单单色色光光，且且1 12 23 3 ，则照射光的波长为（，则照射光的波长为（）A A1 1 B B1 1+2 2+3 3 C C基态基态n=1n=2n=3E1+E2=E3D本讲稿第十六页，共二十七页作业3、若若元元素素A的的半半衰衰期期为为4天天,元元素素B的的半半衰衰期期为为5天天,则则相相同同质质量量的的A和和B,经过经过20天后天后,剩下的质量之比剩下的质量之比mA:mB（）A30:31 B31:30 C1:2 D2:1C本讲稿第十七页，共二十七页作业4、关于关于、三种射线，下列说法中正确的是（三种射线，下列说法中正确

15、的是（）A射线是原子核自发放射出的氦核，它的穿透能力最强。射线是原子核自发放射出的氦核，它的穿透能力最强。B射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力。射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力。C射线一般伴随着射线一般伴随着或或射线产生，它的穿透能力最强。射线产生，它的穿透能力最强。D射线是电磁波，它的穿透能力最弱。射线是电磁波，它的穿透能力最弱。三种射线中，三种射线中，射线的穿透能力最强。射线的穿透能力最强。三种射线中，三种射线中，射线的电离能力最强。射线的电离能力最强。C本讲稿第十八页，共二十七页作业5、图图中中P为为放放在在匀匀强强电电场场中中的的天天然然放

16、放射射源源，其其放放出出的的射射线线在在电电场场的的作作用用下下分分成成a、b、c三三束束，以以下下判判断正确的是（断正确的是（）A为为射线、射线、b为为射线射线B为为射线、射线、b为为射线射线C为为射线、射线、C为为射线射线D为为射线、射线、C为为射线射线 B C本讲稿第十九页，共二十七页作业6、目目前前普普遍遍认认为为，质质子子和和中中子子都都是是由由被被称称为为u夸夸克克和和d夸夸克克的的两两类类夸夸克克组组成成。u夸夸克克带带电电量量为为2e/3，d夸克带电量夸克带电量-e/3，e为基元电荷。下列论断可能正确的是（为基元电荷。下列论断可能正确的是（）A质子由质子由1个个u夸克和夸克和1

17、个个d夸克组成，中子由夸克组成，中子由1个个u夸克和夸克和2个个d夸克组成夸克组成B质子由质子由2个个u夸克和夸克和1个个d夸克组成，中子由夸克组成，中子由1个个u夸克和夸克和2个个d夸克组成夸克组成C质子由质子由1个个u夸克和夸克和2个个d夸克组成，中子由夸克组成，中子由2个个u夸克和夸克和1个个d夸克组成夸克组成D质子由质子由2个个u夸克和夸克和1个个d夸克组成，中子由夸克组成，中子由1个个u夸克和夸克和1个个d夸克组成夸克组成 B质子带电量为质子带电量为e，中子不带电。，中子不带电。本讲稿第二十页，共二十七页作业7、氢氢原原子子的的核核外外电电子子从从距距核核较较近近的的轨轨道道跃跃迁迁

18、到到距距核核较较远远的的轨轨道道的的过过程程中（中（）A原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大B原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小C原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小D原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大 r增大则动能减小增大则动能减小克服电场力做功则电势能增加克服电场力做功则电势能增加D本讲稿第二十一页，共二十七页作业8、一个电子和一个正电子对撞发生湮灭

19、而转化为一对光子。一个电子和一个正电子对撞发生湮灭而转化为一对光子。设正、负电子对撞前的质量均为设正、负电子对撞前的质量均为m,动能均为动能均为Ek，光速，光速为为c，普朗克恒量为，普朗克恒量为h，则对撞过程中的质量亏损为，则对撞过程中的质量亏损为 ，转化成的光子在真空中的波长，转化成的光子在真空中的波长 。2m为什么一定是生成两个光子？为什么一定是生成两个光子？本讲稿第二十二页，共二十七页作业9、云室处在磁感应强度为云室处在磁感应强度为B的匀强磁场中，一静止质的匀强磁场中，一静止质量为量为M的原子核在云室中发生一次的原子核在云室中发生一次衰变，衰变，粒子粒子的质量为的质量为m，电量为，电量为

20、q，其运动轨迹在磁场垂直的平面，其运动轨迹在磁场垂直的平面内。现测得内。现测得粒子运动的轨道半径为粒子运动的轨道半径为R，试求在衰变，试求在衰变过程中的质量亏损（注：涉及物理过程时，亏损的过程中的质量亏损（注：涉及物理过程时，亏损的质量可忽略不计质量可忽略不计）本讲稿第二十三页，共二十七页作业10、氘核在能量足够大的氘核在能量足够大的光子的照射下，会分裂为中子和质子。已光子的照射下，会分裂为中子和质子。已知氘核的质量知氘核的质量m1=3.343510-27kg，质子的质量为，质子的质量为m2=1.672110-27kg，中子的质量为，中子的质量为m3=1.674410-27kg。今。今用波长用

21、波长=4.810-13m的光子照射静止的氘核，的光子照射静止的氘核，（1）写出核反应方程；）写出核反应方程；（2）反应后生成物的总动能是多少？）反应后生成物的总动能是多少？（2）分裂一个氘核需要能量）分裂一个氘核需要能量E1=(m3+m2-m1)C2=2.7 1010-13-13J J入射光子的能量入射光子的能量E=hC/=4.1410=4.1410-13-13J J生成物动能生成物动能Ek=E-E1=1.44 1010-13-13 J J本讲稿第二十四页，共二十七页作业11、某一个用铀做核燃料的原子能电站，设计功率为某一个用铀做核燃料的原子能电站，设计功率为300万千瓦，万千瓦，所用浓缩铀含

22、所用浓缩铀含2352359292U U的比例为的比例为7，U235核裂变时每个核子释放核裂变时每个核子释放的能量为的能量为0.5MeV，求该厂一年所需浓缩铀的质量。，求该厂一年所需浓缩铀的质量。核电站一年需要核能核电站一年需要核能E=3 10109 9 365 24 3600=9.5 10 365 24 3600=9.5 101616 J J一个一个U235裂变释放多少能量？裂变释放多少能量？一个一个U235裂变释放的能量裂变释放的能量E1=0.5 10106 6 1.6 10 1.6 10-19-19 235 235=1.88 10=1.88 10-11-11 J J一年中需要裂变一年中需要

23、裂变U235的个数的个数N=这些这些U235的摩尔数的摩尔数n=8.42 10103 3mol纯纯U235的质量的质量M1=1980Kg一年需要铀矿质量一年需要铀矿质量M=本讲稿第二十五页，共二十七页作业12、如图所示，有界的匀强磁场磁感应强度为如图所示，有界的匀强磁场磁感应强度为B=0.50T，磁场，磁场方向垂直于纸面向里，方向垂直于纸面向里，MN是磁场的左边界。在磁场中是磁场的左边界。在磁场中A处放一处放一个放射源，内装个放射源，内装2262268888RaRa（镭），放出某种射线后衰变成（镭），放出某种射线后衰变成2222228686RnRn（氡）。试写出（氡）。试写出226226888

24、8RaRa衰变的方程。若衰变的方程。若A距磁场的左边界距磁场的左边界MN的距离的距离OA=1.0m时，放在时，放在MN左侧的粒子接收器接收到垂左侧的粒子接收器接收到垂直边界直边界MN方向射出的质量较小的粒子，此时接收器位置距经过方向射出的质量较小的粒子，此时接收器位置距经过OA的直线的直线1.0m。由此可以推断出一个静止镭核衰变时放。由此可以推断出一个静止镭核衰变时放出的能量是多少？（取出的能量是多少？（取1u=1.610-27kg，电子电量，电子电量e=1.610-19C，结果保留，结果保留2位有效数字）位有效数字）本讲稿第二十六页，共二十七页解答（2）粒子圆周运动的半径为粒子圆周运动的半径为1m.1m.m m2 2V V2 2/2eB=R=1/2eB=R=1m m2 2V V2 22 2/2=e/2=e2 2B B2 2/2m/2m2 2=2=21010-12-12J Jm m2 2V V2 2=m=m1 1V V1 1V V1 1=2V=2V2 2/111/111E总总=2.010-12J 本讲稿第二十七页，共二十七页