步步高高中物理從原子核到夸克章末總結(jié)滬科選修

會(huì)計(jì)學(xué)1步步高高中物理從原子核到夸克章末總結(jié)滬科選修章末總結(jié)第1頁(yè)/共33頁(yè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建區(qū)第2頁(yè)/共33頁(yè)從原子核到夸克原子核的組成：核子質(zhì)子中子放射現(xiàn)象三種射線：α射線、β射線、γ射線衰變法則α衰變?chǔ)滤プ兯プ円?guī)律：質(zhì)量數(shù)、

守恒半衰期定義決定因素電荷數(shù)第3頁(yè)/共33頁(yè)從原子核到夸克探測(cè)射線的方法計(jì)數(shù)器云室乳膠照相放射性的應(yīng)用和防護(hù)應(yīng)用防護(hù)利用它的射線作為示蹤原子粒子物理與宇宙的起源第4頁(yè)/共33頁(yè)專題整合區(qū)一、識(shí)記物理學(xué)史二、半衰期及衰變次數(shù)的計(jì)算三、原子核物理與動(dòng)量、能量相結(jié)合的綜合問(wèn)題第5頁(yè)/共33頁(yè)一、識(shí)記物理學(xué)史近代核物理的探索和發(fā)現(xiàn)從根本上把人們對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)推進(jìn)到了微觀領(lǐng)域．因此對(duì)物理學(xué)史的考查也常從這里開(kāi)始，如電子的發(fā)現(xiàn)、核式結(jié)構(gòu)模型的建立、質(zhì)子、中子的發(fā)現(xiàn)，是高考考查的重點(diǎn)和熱點(diǎn)．第6頁(yè)/共33頁(yè)現(xiàn)總結(jié)如下：1．湯姆生電子的發(fā)現(xiàn)[第一大發(fā)現(xiàn)]→原子可以再分→湯姆生→“棗糕”式原子模型．2．盧瑟福(1)α粒子散射實(shí)驗(yàn)[第二大發(fā)現(xiàn)]→否定了湯姆生原子模型→盧瑟福原子模型(核式結(jié)構(gòu))→打開(kāi)原子物理大門(mén)，初步建立了原子結(jié)構(gòu)的正確圖景，跟經(jīng)典的電磁理論發(fā)生了矛盾．(2)α粒子轟擊氮原子核→發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子[第三大發(fā)現(xiàn)]．第7頁(yè)/共33頁(yè)3．玻爾(1)核外電子繞核運(yùn)動(dòng)．(2)原子光譜不連續(xù)→玻爾原子模型(能量量子化，能級(jí)躍遷假設(shè)，軌道量子化)[第四大發(fā)現(xiàn)]→成功解釋了氫光譜的規(guī)律，不能解釋比較復(fù)雜的原子．第8頁(yè)/共33頁(yè)4．貝可勒爾天然放射現(xiàn)象[第五大發(fā)現(xiàn)]→原子核有復(fù)雜結(jié)構(gòu)．第9頁(yè)/共33頁(yè)例1

下列說(shuō)法中正確的是(

)A．瑪麗·居里首先提出原子的核式結(jié)構(gòu)模型B．盧瑟福在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子C．查德威克在原子核人工轉(zhuǎn)變的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了中子D．貝可勒爾發(fā)現(xiàn)原子核有復(fù)雜結(jié)構(gòu)解析盧瑟福在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中提出原子的核式結(jié)構(gòu)模型，所以A、B錯(cuò)．據(jù)物理學(xué)史可知C、D正確．CD返回第10頁(yè)/共33頁(yè)二、半衰期及衰變次數(shù)的計(jì)算第11頁(yè)/共33頁(yè)二、半衰期及衰變次數(shù)的計(jì)算(2)根據(jù)α衰變和β衰變(β衰變質(zhì)量數(shù)不變)直接求解．第12頁(yè)/共33頁(yè)例2

圖1第13頁(yè)/共33頁(yè)解析

答案B返回第14頁(yè)/共33頁(yè)1．核反應(yīng)過(guò)程中滿足四個(gè)守恒：質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒、動(dòng)量守恒、能量守恒．2．核反應(yīng)過(guò)程若在磁場(chǎng)中發(fā)生，粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，衰變后的新核和放出的粒子(α粒子、β粒子)形成外切圓或內(nèi)切圓．三、原子核物理與動(dòng)量、能量相結(jié)合的綜合問(wèn)題第15頁(yè)/共33頁(yè)例3

足夠強(qiáng)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)原來(lái)靜止的氡核

Rn，它放射出一個(gè)α粒子后變?yōu)镻o核．假設(shè)放出的α粒子運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直，求：(1)α粒子與Po核在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的軌跡圓的半徑之比，并定性畫(huà)出它們?cè)诖艌?chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的示意圖．22286第16頁(yè)/共33頁(yè)解析

答案2228621884第17頁(yè)/共33頁(yè)(2)α粒子與Po核兩次相遇的時(shí)間間隔與α粒子運(yùn)動(dòng)周期的關(guān)系；(設(shè)質(zhì)子和中子質(zhì)量相等)解析

即109Tα＝84TPo，這樣，α粒子轉(zhuǎn)109圈，Po核轉(zhuǎn)84圈，兩者才相遇．所以α粒子與Po核兩次相遇的時(shí)間間隔Δt＝109Tα.答案

Δt＝109Tα

第18頁(yè)/共33頁(yè)(3)若某種放射性元素在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中垂直磁場(chǎng)方向發(fā)生β衰變，則β粒子和反沖核在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的示意圖與上述α衰變運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖有何不同？第19頁(yè)/共33頁(yè)解析若放射性元素在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中垂直磁場(chǎng)方向發(fā)生β衰變，則β粒子和反沖衰變過(guò)程仍符合動(dòng)量守恒定律，它們也在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，但由于β粒子帶負(fù)電，反沖核帶正電，衰變時(shí)它們兩個(gè)運(yùn)動(dòng)方向相反，但受的洛倫茲力方向相同，所以它們的軌跡圓是內(nèi)切的，且β粒子的軌跡半徑大于反沖核的軌跡半徑，其運(yùn)動(dòng)軌跡的示意圖如圖乙所示．答案

見(jiàn)解析圖返回第20頁(yè)/共33頁(yè)自我檢測(cè)區(qū)12345第21頁(yè)/共33頁(yè)1．一塊含鈾的礦石質(zhì)量為M，其中鈾元素的質(zhì)量為m.那么下列說(shuō)法中正確的是(

)A．經(jīng)過(guò)兩個(gè)半衰期后，這塊礦石中基本不再含有鈾了B．經(jīng)過(guò)兩個(gè)半衰期后，原來(lái)所含的鈾元素的原子核有m/4發(fā)

生了衰變C．經(jīng)過(guò)三個(gè)半衰期后，其中鈾元素的質(zhì)量還剩m/8D．經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期后，該礦石的質(zhì)量剩下M/212345第22頁(yè)/共33頁(yè)解析經(jīng)過(guò)兩個(gè)半衰期后，鈾元素的質(zhì)量還剩m/4，A、B項(xiàng)均錯(cuò)誤；經(jīng)過(guò)三個(gè)半衰期后，鈾元素還剩m/8，C項(xiàng)正確；鈾衰變后，鈾核變成了新的原子核，故D項(xiàng)錯(cuò)誤．答案C12345第23頁(yè)/共33頁(yè)2．科學(xué)家經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)α粒子(氦核)、p(質(zhì)子)及n(中子)這3種粒子中，中子的穿透能力最強(qiáng)，質(zhì)子次之，α粒子最弱．某同學(xué)對(duì)影響粒子穿透能力的因素提出了如下假設(shè)，合理的假設(shè)是(

)A．穿透能力一定與粒子是否帶電有關(guān)B．穿透能力可能與粒子質(zhì)量大小有關(guān)C．穿透能力一定與粒子所帶電荷量有關(guān)D．穿透能力一定與質(zhì)量大小無(wú)關(guān)，與粒子是否帶電和所帶電荷

量有關(guān)12345第24頁(yè)/共33頁(yè)解析從題中所給條件來(lái)看，α粒子和質(zhì)子都帶電，并且α粒子帶電多于質(zhì)子，其穿透能力是中子、質(zhì)子、α粒子依次減弱，故穿透能力一定與帶電荷量有關(guān)，而質(zhì)子和中子的質(zhì)量接近，但穿透能力不同，故穿透能力可能與質(zhì)量無(wú)關(guān)，也可能與質(zhì)量有關(guān)，故選A、B、C.答案ABC12345第25頁(yè)/共33頁(yè)12345圖2第26頁(yè)/共33頁(yè)12345解析①是β衰變，②是α衰變，因此a＝84，b＝206，U經(jīng)過(guò)10次β衰變和8次α衰變可變成質(zhì)量數(shù)為206，電荷數(shù)為86的元素．答案AB第27頁(yè)/共33頁(yè)12345解析

2第28頁(yè)/共33頁(yè)5．靜止的鐳核(Ra)發(fā)生α衰變生成氡核(Rn)，如果衰變中放出的能量都轉(zhuǎn)化為α粒子和氡核的動(dòng)能，則：(1)寫(xiě)出衰變方程；12345解析

答案

第29頁(yè)/共33頁(yè)(2)求α粒子與氡核的動(dòng)能之比；12345解析

第30頁(yè)/共33頁(yè)12345(3)若α粒子與氡核的運(yùn)動(dòng)方向與勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直，畫(huà)出軌跡示意圖，并計(jì)算軌道半徑之比．解析因?yàn)樗鼈冊(cè)趧驈?qiáng)磁