原子物理
一、考綱要求
1.天然放射現象,α、β、γ射線。半衰期。 a
2.原子核的人工轉變、質子的發現、中子的發現、原子核的組成、核反應方程、放射性同位
素及其應用。a
3.放射性汙染和防護。a
4.核能、質量虧損,愛因斯坦的質能方程。b
5.核反應性、核電站。a
6.重核的裂變、鏈式反應、輕核的聚變。a
7.可控熱核反應。a
說明:不要求計算有關半衰期的問題。
二、知識結構
原子核分為兩個部分去研究:
1.認識:天然放射現象、質子的發現、中子的發現。
2.對於核反應:一是分清核反應型別:
放射性元素衰變、原子核人工轉變、裂變、聚變。二是理解二個概念:核力、核能。
三是會計算質量虧損,會用δe=δmc2計算結合能。
三、知識點、能力點提示
1.天然放射現象
原子序數大於83的所有天然存在的元素的原子核都不穩定,能自發地變為別種元素的原子核 ,同時放出射線。
(1)三種射線的比較。
α射線:氫原子核(he),它的電離本領很強,貫穿本領很小,v≈;
β射線:高速電子流(e)它的電離本領較強,貫穿本領很強;
γ射線:波長極短的電磁波,它的電離本領很弱,貫穿本領最強。(2)衰變規律。
α衰變: x→y+he
β衰變: x→y+e
(3)衰變快慢描述(半衰期)
放射線元素的原子核有半數發生衰變需要的時間,半衰期與元素所處的物理、化學狀態無關 。
2.原子核的人工轉變、原子核的組成
原子核的人工轉變是原子核在其它粒子作用下轉變成另一種原子核的變化。
(1)質子的發現(盧瑟福) n+he → o+h
(2)中子的發現(查德威克) be+he→c+n
(3)原子核的組成:由質子和中子組成。核電荷數=質子數、質量數=質子數+中子數。原子核反應遵守質量數和電荷數守恆。
(4)放射性同位素:人工放射性的發現: al+he→p+n而p→si+e(正電子),應用:利用它的射線,作為示蹤原子。
3.核能、重核的裂變和輕核的聚變。
(1)核力、核能。質量虧損、愛因斯坦的質能方程。
(2)重核的裂變和輕核的聚變:二者是釋放核能的二種方法。
(3)聚變產生的條件是:溫度達到幾百萬度以上,所以聚變又叫熱核反應。
4.本章應將動量守恆、圓運動等知識與磁場力、核衰變規律綜合起來,來進一步提高學生解決問題能力。
5.在認識核子結合為核、核發裂為核子過程中的質量變化、能量變化後,應將兩個守恆定律與質能方程綜合起來形成定量計算。
四、能力訓練
1.天然放射現象的發現揭示了( )
a.原子不可再分b.原子的核式結構
c.原子核還可再分d.原子核由質子和中子組成
(知識點:考查天然放射現象。能力培養:理解能力。)
2.下列說法正確的是
a. ra衰變為rn要經過1次α衰變和1次β衰變。
b. u衰變為pa要經過1次α衰變和1次β衰變。
c. th衰變為pb要經過6次α衰變和4次β衰變。
d. u衰變為rn要經過4次α衰變和4次β衰變。
(知識點:衰變規律。能力培養:理解能力、推理能力、分析綜合能力。)
3.以下幾個原子核反應中,x代表α粒子的反應式是
a. he+be→c+x b. th→pa+x
c. h+h→n+xd. p→si+x
(知識點:考查原子核反應遵循的兩個原則。〓能力培養:理解能力。)
4.下圖為查德威克實驗示意圖,由於天然放射性元素針(po)放出的α射線轟擊鈹時會產生粒子流a,用粒子流a轟擊石昔時會打出粒子流b,經研究知道
a.a為中子,b為質子。
b.a為質子,b為中子。
c.a為γ射線,b為中子。
d.a為中子,b為γ射線。
(知識點:考查原子核的人工轉變(發現中子的過程)。能力培養:推理能力、實驗能力。)
5.關於核力,下列說法中正確的是:( )
a.核力是一種特殊的萬有引力
b.原子核由任意兩個核子內部有核力作用
c.核力是原子核所穩定存在的原因
d.核力是一種短程強作用力
(知識點:核力。能力培養:理解能力。)
6.盧瑟福用α粒子轟擊氮核的實驗中,所拍攝幾萬張雲室**中的一張,如右圖,圖中的徑跡產生了分叉,關於分叉徑跡的下列說法中正確的是:( )
a.ao是氮原子核被碰後的徑跡
b.ao是轟擊氮核前α粒子的徑跡
c.ob是質子的徑跡而oc是新核的徑跡
d.ob是質子的徑跡而oc是中子的徑跡
(知識點:人工核反應。能力培養:理解能力、實驗能力、推理能力。)
7.關於α粒子轟擊氮核的實驗裝置的幾組答案中,最為完整而正確的是:( )
a.容器、放射性物質、鋁箔、螢光屏
b.容器、放射性物質、金箔、螢光屏、顯微鏡和閥門
c.容器,α粒子源、鋁箔、螢光屏、顯微鏡和照相底片
d.容器、α粒子源、鋁箔、螢光屏、顯微鏡、閥門和氮氣源
(知識點:人工核反應。能力培養:理解能力、實驗能力。)
8.用α粒子轟擊鈹時得到原子核c,同時放出一種射線,關於這種射線的說法與事實不相符的是:( )
a.它來自原子核b.它能穿透十幾厘公尺厚的鉛板
c.它在磁場中運動時不發生偏轉 d.它是一種帶電的粒子流
(知識點:考查射線的性質。能力培養:理解能力。)
9.對於一種元素的幾種同位素來說,它們的:( )
a.中子數一定相同,質子數不一定相同
b.質子數一定相同,中子數不一定相同
c.質子數一定相同,質量數不一定相同
d.化學性質一定相同
(知識點:同位素。能力培養:理解能力。)
10.關於質子、中子和氘核的質量分別為m1、m2和m3,並且1個質子和乙個中子可以結合為1個氘核,則下列關於氘核結合能的判斷中正確的是
a.(m1+m2)c2 b.m3c2
c.(m1+m2-m3)c2 d.(m3-m2-m1)c2
(知識點:結合能的計算。能力培養:理解能力,推理能力。)
11.單個質子和中子的質量分別為mh和mn,某種元素的乙個原子核z的質量為m,則該元素原子核的結合能為:( )
a.[amh+(b-a)mn-m]c2 b.[m-amh-(b-a)mn]c2
c.[amh+(b-a)mh]c2d.(mh+mn-m)c2
(知識點:結合能的計算。能力培養:理解能力、推理能力、應用數學處理物理問題能力。)
12.重核裂變和輕核聚變是人們利用原子能的兩種主要途徑,下列關於它們的說法中正確的是
a.裂變過程質量增大,聚變過程質量虧損
b.聚變過程質量增大,裂變過程質量虧損
c.聚變和裂變過程都有質量虧損
d.聚變和裂變過程都有質量增加
(知識點:裂變、聚變。能力培養:理解能力、推理能力。)
13.若元素a的半衰期為4天,元素b的半衰期為5天,相同質量的a和b,經過20天後剩下的質量之比ma∶mb
(知識點:半衰期。能力培養:理解能力、分析綜合能力。)
14.乙個質子和乙個中子結合成乙個氘核,核反應方程是這個過程釋放出2.2mev能量,這個過程中質量虧損為kg,(要求二位有效數字)
(知識點:核反應方程、質量虧損。能力培養:理解能力、分析綜合能力。)
15.完成下列核反應方程:
(1) hh→pa
(2) b+he→n
(3) al+n
(4) (4) e+e
(5) he
(知識點:根據守恆定律寫核反應方程。能力培養:理解能力。)
16.在垂直於紙面向外的勻強磁場中,從a處垂直於磁場飛出一批速度相同的粒子,形成如右圖的徑跡,則
(5) 中子的徑跡是質子的徑跡是
電子的徑跡是粒子的徑跡是
(知識點:正、負粒子在磁場中運動。能力培養:理解能力、推理能力。)
17.乙個正電子和乙個負電子相遇發生湮滅轉化為一對光子,這一過程的反應式為已知正、負電子的質量為m,相遇前的動能可略去不計,光在真空中的傳播速度為c,蒲朗克恒量為h,則轉化為光子的波長
(知識點:核反應方程,能量守恆。能力培養:理解能力,應用數學解決物理問題能力。)
18.太陽內部的氫元素其質量大約佔太陽質量的一半以上,在超高溫條件下氫被電離並互相碰撞,能使四個質子聚變成乙個氦核,同時釋放大量的能量。
(1)寫出此熱核反應的反應方程。
(2)反應前後的質量虧損是多少?
(3)反應釋放出能量是多少?
(知識點:核反應方程、結合能計算。能力培養:理解能力、推理能力、應用數學解決物理問題的能力。)
19.1公升海水中含有0.146g的重水,從中可提取0.
03g的氘(h),假如1公升海水中氘全部聚變為氦,則釋放能量是多少?氘核和氦核的質量分別為2.0141μ和4.
0026μ,若1公升汽油完全燃燒釋放的能量為3.23×107焦耳,那么1公升海水中的氘核全部聚變所放出的能量相當於多少公升汽油燃燒時釋放的能量?(1u=1.
66×10-27kg)
(知識點:結合能的計算。能力培養:理解能力、分析綜合能力、應用數學解決物理問題的能力。)
20.靜止在勻強磁場中的鐳核ra進行一次α衰變,而成為乙個新核,已知新核和α粒子的運動方向與磁場垂直。
(1)寫出這個衰變方程
(2)求出新核和α粒子做圓周運動的半徑之比
(3)當新核轉86圈時,α粒轉多少圈?
(知識點:核反應方程、粒子在磁場中的運動。能力培養:理解能力、分析綜合能力、應用數學解決物理問題的能力。)
21.在原子反應堆中,用石墨作減速劑,鈾核裂變所產生的中子,通過和碳核不斷碰撞而減速,假設中子和碳核的碰撞是完全彈性碰撞,並且每次碰前碳核是靜止的,碰撞後中子和碳核的速度都跟碰前中子的速度沿同一直線,已知碳核質量近似為中子質量的12倍,中子最初的能量為eo,求:
(1)經過一次碰撞後,中子的能量為多少?
(2)至少經多少次碰撞後,中子能量才能少於eo,(lg13=1.14 lg11=1.041)
(知識點:動量守恆、能量守恆。 能力培養:理解能力、分析綜合能力、應用數學解決物理問題的能力。)
高三物理第二輪複習光學
四 能力訓練 一 選擇題 1.借助於漫反射,我們才能從不同方向 a.看電影b.看電視 c.欣賞油畫d.欣賞中秋明月 提示 此題考查光的反射規律 2.從側面拍攝一輛以10m s的速度運動的汽車,要求像的位移不得大於0.1mm,底片上的像才不致模糊,汽車長度為3m,底片上汽車的像長為1.5cm,則感光時...
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