1、第十八章 原子结构第十九章 原子核原子物理电子的发现原子的结构a粒子散射实验天然放射线射线:射线: 射线:原子核的衰变半衰期人工核转变原子核的组成核力 核能 质能方程 E=mc2重核裂变 轻核聚变卢瑟福核式结构模型玻尔理论汤姆孙模型氢原子光谱氟兰克-赫兹实验四种相互作用1电子的发现 原子的核式结构模型知识梳理1 汤姆生发现电子1897年，汤姆生通过阴射线的研究发现了电子，说明原子是可以再分的。2 原子的核式结构 实验基础：粒子散射实验用粒子轰击金箔，发现大多数粒子仍沿原来的方向前进，有少数粒子发生了较大的偏转，极少数粒子甚至被反弹回。 原子的核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核
2、，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外的空间运动。 原子和原子核的大小：原子半径的数量级大约是m，原子核直径的数量级大约是m。典例诠释例1. 卢瑟福提出原子的核式结构学说的根据，是粒子轰击金箔的实验，在实验中他发现粒子（ ） A全部穿过或发生很小的偏转 B全部发生很大的偏转，甚至有的被反弹回 C绝大多数不发生或只发生很小的偏转，有极少数发生很大的偏转，个别甚至被反弹回 D绝大多数发生很大的偏转，甚至被反弹回，只有少数穿过 分析与解:根据卢瑟福的核式结构学说，原子有一个很小的核，集中了原子全部正电荷和几乎全部质量，核外巨大空间为电子运动空间。因此飞过来的粒子与原子核
3、正碰而被反弹回的几率非常小，而与原子核比较近，受库仑力作用发生较大偏转的机会也不多，大多数粒子离核较远，受库仑力很小，基本上沿直线运动。选项C正确。例2.如图所示为卢瑟福和他的同事做粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A.B.C.D四个位置时，对观察到的现象，下述说法中正确的是 （ ）A放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多B放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置 时稍少些C放在C.D位置时，屏上观察不到闪光D放在D位置时，屏上仍能观察一些闪光，但次数极少分析与解:AD例3.已知氢原子的半径是0.5310-10m，静电力恒量K=9109Nm2/C
4、2，电子电量e=-1.610-19C，质量m=9.110-31kg，氢核的质量M=1.6710-27kg，万有引力恒量G=6.6710-11Nm2/kg2，按卢瑟福原子模型，电子绕核做圆周运动的速度多大？频率多大？电子与核之间库仑力多大？万有引力多大？分析与解:（1）根据牛顿定律：库仑力做向心力 （2）频率： （3）库仑力 （4）万有引力 。实战训练 1关于粒子散射实验的下述说法中正确的是( )A在实验中观察到的现象是绝大多数粒子穿过金箔后，仍沿原来方向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过90，有的甚至被弹回接近180；B使粒子发生明显偏转的力是来自带正电的核及核外电子，当粒子接近核时是核
5、的推斥力使粒子发生明显偏转，当粒子接近电子时，是电子的吸引力使之发生明显偏转；C实验表明原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分；D实验表明原子中心的核带有原子的全部正电及全部质量。2卢瑟福对粒子散射实验的解释是( )A使粒子产生偏转的主要力是原子中电子对粒子的作用力。B使粒子产生偏转的力主要是库仑力。C原子核很小，粒子接近它的机会很少，所以绝大多数的粒子仍沿原来的方向前进。D能产生大角度偏转的粒子是穿过原子时离原子核近的粒子。3在粒子散射实验中，如果一个粒子跟金箔中的电子相撞，则( )A粒子的动能和动量几乎没有损失。B粒子将损失部分动能和动量。C粒子不会发生显著的偏转。D粒子将发生较
6、大角度的偏转。4在粒子散射实验中，当粒子最接近金核时()A粒子动能最小B粒子受到的库仑力最大C粒子电势能最小D粒子动量的变化率最小5在卢瑟福和粒子散射实验中，有少数粒子发生大角度偏转，其原因是()A.原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上B.正电荷在原子中是均匀分布的C.原子中存在着带负电的电子D.原子只能处于一系列不连续的能量状态中 6当a粒子被重核散射时，如图所示的运动轨迹哪些是不可能存在的? ( )7第一次发现电子的科学家是_，他提出了_原子模型。8.若粒子散射实验中的金箔的金原子量A=197，原子序数Z=79，试问：（1）为什么只有极少数粒子发生大角度偏转？（2）当粒子靠近金原
7、子核表面，距原子核中心为10-13 m时，所受到的库仑力是多大？2氢原子的光谱 玻尔的原子模型知识梳理1光谱与光谱分析（1）光谱分类发射光谱:由发光物体直接产生的光谱.发射光谱又分为连续光谱与明线光谱.连续光谱:由炽热固体.液体及高压气体发光产生，其特点为由连续分布的包含一切波长的色光组成。明线光谱（原子光谱）：由稀薄气体或金属蒸汽（即游离态的原子）发光产生。其特点为由一些不连续的明线组成。 吸收光谱：高温物体发出的白光通过低温物质时，某些波长的光被低温物质吸收而形成的。其特点是在连续光谱的背景上，由一些不连续的暗线组成。（2）光谱分析 利用元素的特征谱线（明线光谱或吸收光谱）分析和确定物质的
8、化学成份即光谱分析。2 原子的光谱 (1)巴耳末公式 (2)经典理论的困难3玻尔模型的内容 (1)定态原子只能处于一系列的不连续的能量 状态之中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然做加速运动，但并不向外辐射能量 (2)跃迁原子从一定定态跃迁到另一种定态时，它辐射(或吸收)一定能量的光子，光子的能量由Em- En=h决定 (3)轨道量子化原子的不同能量状态和电子的不同运行轨道相对应，由于原子的能量状态是不连续的，因此电子的可能轨道分布也是不连续的4. 玻尔模型对氢原子光谱的解释(1)氢光谱的规律1885年，瑞士的中学物理教师巴耳末研究了氢光谱在可见光区的四条谱线的波长之间的关系，得到了一个经验公
9、式： 1/=R(1/22-1/n2).n=3,4,5,6,.(其中里德伯常数R=1.097107m-1)（2）解释：氢原子光谱的巴耳末线系是电子从n=3，4，5，6等能级跃迁到n=2的能级时辐射出来的。(如图)5玻尔理论的局限1.玻尔原子理论在解释具有两个以上电子的原子光谱时，理论与实验偏离较大。2量子力学基础上的原子理论认为：（1）核外电子没有确定的轨道，玻尔的电子轨道是电子出现几率最大的地方。（2）电子云-用小黑点的疏密来代表电子在各处单位体积出现的几率大小。 5激光（1）一个入射光子由于引起受激辐射可以得到两个同样的光子，如果在媒质中传播的这些光子再引起其他原子发光受激辐射，这样就会产生
10、越来越多的相同的光子使光得到加强，这就是激光，即由于受激辐射而得到加强的光就是激光。 激光的主要特点是：具有很好的单色性.方向性和相干性，并且亮度极高 自发发射 受激吸收 受激发射（2）激光器由三部分组成:激活介质 抽运装置 光学共振腔分类:红宝石激光器和氦氖激光器典例诠释例1.氢原子在基态时电子的轨道半径为0.5310-10m，基态原子的能量为E1=-13.6eV，静电力恒量K=9109Nm2/C2，电子电量e=-1.610-19C，普朗克恒量h=6.6310-34Js，求：（1）氢原子的电子在第一轨道上运动时的动能。（2）氢原子的电子在第一轨道上运动时的电势能。（3）若使基态的氢原子电离需
11、要波长为多大的光子照射？分析与解:（1）根据牛顿定律：库仑力做向心力 （2）处于基态原子的能量E1=EK1+EP1（电势能）EP1=E1-EK1=-13.6-13.6=-27.2eV（3）欲使氢原子从基态电离，即n=1跃迁至n=，氢原子吸收的能量E=E-E1=13.6eV，又E=h= 光子的波长 例2.如图所示，是氢原子的几个能级，则核外电子在这几个能级之间由高向低跃迁时，能产生几种波长的电磁波？波长最短的是由哪两个能级之间发生？ 分析与解:根据玻尔理论，跃迁发生在两个能级之间，设量子数为n，那么产生的光子能量E=h种类数为 如图所示，又E=h= ， 。当n=5时，有 种。由 可以看出E越大，
12、则越小，由n=5n=1E最大。 例3. 氢原子能级图的一部分如图所示，a.b.c分别表示氢原子在不同能级之间的三种跃迁途径，设a.b.c在三种跃迁过程中，放出光子的能量和波长分别是Ea.Eb.Ec和a.b.c，则A.b=a+c B.b=ac C. D.Eb=Ea+Ec分析与解:根据玻尔理论可知 Eb=Ea+Ec，E=h=h 得： 故C.D正确。例4.假设在NaCl蒸气中存在由钠离子Na和氯离子Cl靠静电相互作用构成的单个氯化钠NaCl分子。若取Na与Cl相距无限远时其电势能为零，一个NaCl分子的电势能为6.1eV。已知使一个中性钠原子Na最外层的电子脱离钠原子而形成钠离子Na所需的能量（电离
13、能）为5.1eV，使一个中性氯原子Cl结合一个电子形成氯离子Cl所放出的能量（亲和能）为3.8eV。由此可算出，在将一个NaCl分子分解成彼此远离的中性钠原子Na和中性氯原子Cl的过程中，外界供给的总能量等于_eV。分析与解: 由题意可知，将NaCl变成Na和Cl吸收能量为6.1eV，再将Na变成Na放出5.1eV的能量。Cl离子变成氯原子Cl吸收3.8eV，所以将NaCl分解成中性的钠Na和中性的氯原子Cl的过程中，外界供给的能量等于6.13.85.14.8eV。实战训练1氢原子光谱在可见光部分有四条谱线，一条红色，一条蓝色，两条紫色，它们分别是从n=3，4，5，6能级向n=2能级跃迁时产生
14、的，则（ ）A红色光谱是氢原子从n=6能级向n=2向级跃迁时产生的B蓝色光谱是氢原子从n=6能级或n=5能级向n=2能级跃迁时产生的C从n=6能级向n=1能级跃迁时将产生紫外线D若原子从n=6能级向n=2能级跃迁时所产生的辐射不能使某金属发生光电效应，则原子从n=6能级向n=2能级跃迁时将可能使该金属发生光电效应2按照玻尔理论，下列关于氢原子的论述正确的是（ ）A第m个定态和第n个定态的轨道半径rm和rn之比为rm: rn=m2:n2B第m个定态和第n个定态的能量 和 之比为 C电子沿一轨道绕核运动，若其圆周运动的频率为v，则其发光频率也是vD若氢原子处于能量为E的定态，则其发光频率为 =E/
15、h3如图所示为汞原子的能级图，一个总能量为9eV的自由电子和处于基态的汞原子发生碰撞后（不计汞原子动量变化），则电子剩下能量可能为（碰撞系统无能量损失）（ ）A0.2eV B1.4eV C2.3eV D5.5eV4.太阳连续光谱中有许多暗线,它们对应善某些元素的特征谱线产生这些暗线是由于( )A.太阳表面大气层中缺少相应的元素.B.太阳内部缺少相应的元素.C.太阳表面大气层中存在着相应的元素.D.太阳内部存在着相应的元素.5.欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是：A.用10.2eV的光子照射 B.用11eV的光子照射C.用14eV的光子照射 D.用11eV的光子碰撞6.一群氢原子处于=4
16、的激发态，当它们自发地跃迁到较低的能级时，则( ).可能辐射出3种不同频率的光子 .可能辐射出6种不同频率的光子 .频率最高的光子是由=4能级向=1能级跃迁时辐射出的 .波长最短的光子是由=4能级向=3能级跃迁时辐射出的7.激光是由于_的光,光源在极短时间内辐射出_等所有特征完全相同的光子,这种光就称为激光.8.普通光源是大量原子_发光,而激光器中发出的是_的光,它具有一系列不同于普通光源的性质.9.列举激光的应用,并想像激光在我们生活中还可以有哪些应用?10.激光器是一个特殊的光源,它发出的光便是激光,红宝石激光器发射的激光是不连续的一道一道的闪光,每道闪光称为一个光脉冲.现有一红宝石激光器
17、,发射功率为p=101010w,所发射的每个光脉冲持续的时间t为1.01O-11s,波长为6934nm,问每列光脉冲的长度L是多少?其中含有的光子数n是多少?11.一台二氧化碳气体激光器发出的激光功率P=1000w,出射的光束截面积S=1.00mm2试问当该光束垂直射到一物体平面上时,可能产生的光压的最大值为多?已知对于波长为的光束,其每一个光予的动量为p=h/.(h为普朗克常量)3.原子核的组成 放射性元素的衰变 探测放射线的方法 放射性的应用和防护知识梳理1.原子核的组成原子核由质子和中子（统称为核子）组成。原子序数=核电荷数=核外电子数=质子数Z原子核质量数A=质子数Z+中子数N2.同位
18、素具有相同质子数和不同中子数的元素互称为同位素。3.天然放射现象（1896年，贝克勒尔）原子序数大于83的所有天然存在的元素的原子核都不稳定，能自发地变为别种元素的原子核，同时放出射线。三种射线的本质及特性(1)射线：氦核流（），速度约为光速的十分之一，电离作用强，贯穿本领弱，能使照相底片感光(2)射线：高速电子流（e），速度接近光速，电离作用较弱，贯穿本领强，能使照相底片感光。(3)射：波长极短的电磁波（光子），贯穿本领最强，电离作用最弱，也能使照相底片感光。4.原子核的衰变规律。衰变：衰变：半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。半衰期由原子核本身决定，与外部的物理状态和化学状
19、态无关。5.原子核的人工转变 (1)瑟福发现质子的核反应方程为：(2)查德威克发现中子的核反应方程为(3)放射性同位素的发现（1934年，约里奥居里夫妇）： ，6.探测放射线的方法7.放射线的应用和防护利用它的射线，作为示踪原子典例诠释例1.1998年9月23日，铱卫星通讯系统在美国和欧洲正式投入商业运行.原计划的铱卫星系统是在距地球表面780 km的太空轨道上建立的一个由77颗小卫星组成的星座，这些小卫星均匀分布在覆盖全球的7条轨道上，每条轨道上有11颗卫星.由于这一方案的卫星排列与化学元素铱原子核外77个电子围绕原子核运动的图景类似，所以简称为铱星系统.自然界中有两种铱的同位素，质量数分别
20、为191和193.则 （ ）A.这两种同位素的原子核内的中子数之比为191193B.这两种同位素的原子核内的中子数之比为5758C.这两种同位素的质子数之比为191193D.这两种同位素的质子数之比为11分析与解:解析本题考查原子核的组成及同位素.同位素是指具有相同质子数和不同中子数的同种元素.由题意知铱的质子数为77，两种同位素的中子数分别为114.116，则两种同位素的中子数之比为5758，质子数之比为11.故正确选项为BD.答案BD例2天然放射性元素(钍)经过一系列衰变和衰变之后，变成，下列论断中正确的是( ) A铅核比钍核少24个中子 B衰变过程中共有4次衰变和8次衰变 C铅核比钍核少
21、8个质子 D衰变过程中共有6次衰变和4次衰变分析与解:铅核中子数为208-82126，钍核中子数为232-90142， 所以铅核比钍核少142-12616，A错 设衰变过程经历了x次衰变，次衰变， 则+He+e 由电荷数与质量守恒得：232=208+4，9082+2- 得6，4故B错D正确铅核比钍核少90-828个质子，故C正确 故选C.D例3地球的年龄到底有多大，科学家们是利用天然放射性元素的衰变规律来推测的.通过对目前发现的最古老的岩石中铀和铅含量的测定，测定出该岩石中含有的铀是岩石形成初期时（岩石形成初期不含铅）的一半.铀238衰变后形成铅206，铀238的相对含量随时间的变化规律如下图
22、所示.图中N为铀238的原子数，N0为铀和铅的总原子数，则由此可以断定：（1）地球年龄大约为多少年？（2）被测定的古老岩石样品在90亿年后的铀.铅原子数之比是多少？分析与解:（1）由于目前研究的岩石中铀的含量是岩石形成初期的一半，由图可知对应的时间是45亿年，即地球年龄大约为45亿年.（2）由图知，90亿年对应的=，设铅原子的数目为，则有：=,所以：=,即90亿年时的铀.铅原子数之比是13.答案（1）45亿年（2）13例4 K介子衰变的方程为，如图所示，其中K介子和介子带负的基元电荷，0介子不带电。一个K介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧AP，衰变后产生的介子的轨迹为圆弧PB，
23、两轨迹在P点相切，它们的半径RK与R-之比为21。0介子的轨迹未画出。由此可知介子的动量大小与0介子的动量大小之比为A11 B12 C13 D16分析与解：K介子带负电，在磁场中作圆周运动到达P点发生衰变，变成带负电的介子和不带电的0介子。介子在磁场中作圆周运动，半径与K介子不同，带电粒子在磁场中作圆周运动，半径，可知K介子和介子的动量之比：。K介子在P点衰变时动量守恒，衰变前后粒子的动量方向如图所示。有解得 。故选项C正确。实战训练1.图中P为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场的作用下分成，三束，以下判断正确的是( ) A为射线.为射线 B为射线.为射线 C为射线.为射线 D为射
24、线.为射线2.原子序数大于92的所有元素，都能自发地放出射线，这些射线共有三种射线.射线和射线下列说法中正确的是 A原予核每放出一个粒子，原子序数减少4 B原予核每放出一个粒子，原于序数增加4 C原子核每放出一个粒子，原子序数减少l D原子核每放出一个粒子，原子序数增加13.如图，放射源放在铅块上的细孔中，铅块上方有匀强磁场，磁场方向度垂直于纸面向外。已知放射源放出的射线有.三种。下列判断正确的是（ ）A甲是射线，乙是射线，丙是射线B甲是射线，乙是射线，丙是射线C甲是射线，乙是射线，丙是射线D甲是射线，乙是射线，丙是射线4.天然放射现象的发现揭示了( ) A原子不可再分 B原子的核式结构 C，
25、原子核还可再分 D原子核由质子和中子组成5.下面列出的是一些核反应方程：30 P30 Si+X.Be+HB +Y.He+HeLi+Z 其中( ) AX是质子，Y是中子，Z是正电子 B，X是正电子，Y是质子，Z是中子 CX是中子，Y是正电子，Z是质子 DK是正电于，Y是中子，Z是正质子6.对放射性的应用中，下列说法正确的是 ( )A放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，对人体的正常细胞不会有伤害作用B对放射性的废料，要装入特制的容器并埋人深地层进行处理C射线探伤仪中的放射源必须存放在特制的容器里，而不能随意放置D对可能有放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的 7.使用射线探伤，即利用射线检查金
26、属部件是否存在砂眼.裂痕等，这是利用了射线的_；用射线可以泄去化纤.纺织品上的有害静电，这是利用了射线的.8.放射性物质发出的射线可以导致癌症，这是因为放射性物质发出的射线能.9.我们居住的房屋所使用的建材.煤及天然气等都有可能会放出稀有放射性物质氡（Rn），它能严重损伤人体的组织和器官，导致病变成癌症，故氡被称为居室里的隐避杀手.那么降低居室中可能的放射性污染的常用方法有.10.已知放射性同位素14C的半衰期是5 730年.现测得某生物化石中14C只剩下正常量的，该生物死后至今经历了大约多少?11.静止在匀强磁场中的镭核Ra进行一次衰变，而成为一个新核，已知新核和粒子的运动方向与磁场垂直。(
27、1)写出这个衰变方程(2)求出新核和粒子做圆周运动的半径之比(3)当新核转86圈时，粒转多少圈?12.在匀强磁场中有一个静止放置的放射性元素的原子核，当它放出一个粒子后，它们的速度方向都与磁场方向垂直.若测得粒子和反冲核的轨道半径之比为441，如图所示.则反冲核的电荷数是多少？4.核力与结合能 重核的裂变 核聚变 粒子和宇宙知识梳理1.核力：为核子间的相互作用力，其特点是超短程强引力，作用范围为，只在紧邻的核子间发生作用。2.核能：核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量。3.爱因斯坦质能方程： 4.获得核能的途径：重核的裂变，轻核的聚变(1).重核的裂变和轻核的聚变：二者是
28、释放核能的二种方法。(2).聚变产生的条件是：温度达到几百万度以上，所以聚变又叫热核反应5.粒子和宇宙6.本章应将动量守恒.圆周运动等知识与磁场力.核衰变规律综合起来，来进一步提高学生解决问题能力。7.在认识核子结合为核.核裂变为核子过程中的质量变化.能量变化后，应将两个守恒定律与质能方程综合起来形成定量计算。典例诠释例1一个电子（质量为m，电量为-e）和一个正电子（质量为m，电量为e）以相同的初动能Ek相运动，当碰到一起时，会发生“湮灭”现象而产生两个频率相同的光子。设产生的光子频率为v，则每个光子的能量为hv，动量分别为p和p。下面关系中正确的是( )A.hv=mc2 p=-p B.hv=
29、mc2 p=pC.hv=mc2+EK p=-p D. hv=(mc2+EK) p=-p分析与解：一个电子和一个正电子相碰，“湮灭”过程中，仍然遂循能量守恒定律和动量守恒定律。每个光子的能量应等一个电子（或正电子）因质量亏损释放的能量与相碰时有之和，即：hv=mc2+EK。因湮灭前电子和正电子动量大小相等方向相向，故湮灭后产生的两个频率相同的光子动量也大小相等方向相向，即：p=-p。因此正确选项为C。例2在一原子反应堆中，用石墨（碳）作减速剂使快中子减速。已知碳核的质量是中子的12倍，假设把中子与碳核的每次碰撞都看作是弹性正碰，而且认为碰撞前碳核都是静止的。（1）.设碰撞前中子的动能为E0，经过
30、一次碰撞，中子损失的能量是多少？（2）.至少经过多少次碰撞，中子的动能才能小于106E0？（lg111.041，lg131.114）分析与解：（1）.设中子的质量为m，初速率为v，碳核的质量为M，M12mAm。一次碰撞后中子的速率为v/，碳核的速率为V/，根据动量守恒和动能守恒，则： ， 第一次碰撞后，中子的动能E1与初动能E0之比为：损失的能量为：（2）.同理可推得第n次碰撞后，中子的动能En与初动能E0之比为： 将En106E0， A12，代入上式可得：，即至少经过42次碰撞，中子的动能才能小于106E0。例31920年，质子已被发现，英国物理学家卢瑟福曾预言可能有一种质量与质子相近的不带
31、电的中性粒子存在，他把它叫做中子.1930年发现，在真空条件下用射线轰击铍（）时，会产生一种看不见的.贯穿力极强的不知射线和另一种粒子.经过研究发现这种不知名射线具有如下的特点：在任意方向的磁场中均不发生偏转；这种射线的速度小于光速的十分之一；用它轰击含有氢核的物质，可以把氢核打出来.用它轰击含有氮核的物质，可以把氮核打出来，并用被打出的氢核的最大速度vH和被打出的氮核的最大速度vN之比近似等于152.若该射线中的粒子均具有相同的能量，与氢核和氮核碰前氢核和氮核可以为静止，碰撞过程中没有机械能的损失.已知氢核的质量MH与氮核的质量MN之比等于114. （1）写出射线轰击铍核的核反应方程. （2
32、）试根据上面所述的各种情况，通过具体分析说明该射线是不带电的，但不是射线，而是由中子组成.分析与解：（1） （2）由可知，该射线在任何方向的磁场中均不发生偏转，因此该射线不带电由可知，因为该射线速度小于光速，所以它不是射线.由可知，由于碰撞中无机械能损失，当被打出的氢核和氮核的速度为最大值时，表明它们发生的是弹性正碰。设该粒子的质量为m，碰撞前速度为v0，与氢核碰撞后速度为v1，与氮核碰撞后速度为v2，则有 解得，同理得 由题意知，解得m=MH 2分 即该粒子的质量与氢核（质子）的质量相近，因此这种粒子是中子例4太阳现正处于主序星演化阶段。它主要是由电子和.等原子核组成。维持太阳辐射的是它内部
33、的核聚变反应，核反应方程是释放的核能，这些核能最后转化为辐射能。根据目前关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而使太阳中的核数目从现有数减少10，太阳将离开主序星阶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核组成。（1）为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量M。已知地球半径R6.4106 m，地球质量m6.01024 kg，日地中心的距离r1.51011 m，地球表面处的重力加速度 g10 m/s2 ，1年约为3.2107 秒，试估算目前太阳的质量M。（2）已知质子质量mp1.67261027 kg，质量m6.64581027 kg，电子质量 me0.91030 kg，光速c
34、3108 m/s。求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能。（3）又知地球上与太阳垂直的每平方米截面上，每秒通过的太阳辐射能w1.35103 W/m2。试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命。（估算结果只要求一位有效数字。）分析与解：（1）估算太阳的质量M设T为地球绕日心运动的周期，则由万有引力定律和牛顿定律可知 地球表面处的重力加速度 以题给数值代入，得 M21030 kg （2）根据质量亏损和质能公式，该核反应每发生一次释放的核能为E（4mp2mem）c2 代入数值，得 E4.21012 J （3）根据题给假设，在太阳继续保持在主序星阶段的时间内，发生题中所述的核聚变反应的次数
35、为 因此，太阳总共辐射出的能量为 ENE设太阳辐射是各向同性的，则每秒内太阳向外放出的辐射能为 4r2w 所以太阳继续保持在主星序的时间为 由以上各式解得 以题给数据代入，并以年为单位，可得 t11010年1百亿年 实战训练1.卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变，核反应方程为，下列说法中正确的是( )(A)通过此实验发现了质子 (B)实验中利用了放射源放出的射线(C)实验中利用了放射源放出的射线 (D)原子核在人工转变过程中，电荷数可能不守恒2.下列说法不正确的是 ( )是聚变 是裂变是衰变 是裂变3.已知+介子.介子都是由一个夸克（夸克u或夸克d）和一个反夸克（反夸克或反夸克）组成的，
36、它们的带电量如下表所示，表中e为元电荷。+ud带电量+ee+ 下列说法正确的是（ ）A+由u和组成B+由d和组成C由u和组成D由d和组成4.三个核反应：NaMge UnBaKr3n HHHen下列说法正确的是( )A 是裂变，是衰变，是聚变 B 是聚变，是裂变，是衰变C 是衰变，是裂变，是聚变 D 是衰变，是聚变，是裂变5.某原子核X吸收一个中子后，放出一个电子，分裂为两个粒子。由此可知( )A.A=7，Z3 B.A=7，Z4 C.A=8，Z3 D.A=8，Z46.某核反应方程为H+HHe+X.已知H的质量为2.0136u. H的质量为3.018u, He的质量为4.0026u,X的质量为1.
37、0087u.则下列说法中正确的是( )A.X是质子，该反应释放能量 B.X是中子，该反应释放能量C.X是质子，该反应吸收能量 D. X是中子，该反应吸收能量7.两个氘核发生了如下核反应：H+H H+n，其中氘核质量为2.1036u，氢核质量为3.1050u，中子质量为1.0087u。求： 核反应中释放的核能。 在两个氘核以相等的动能0.35MeV进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，求反应中产生的中子和氦核的动能。 假设反应中产生的氦核沿直线向原来静止的碳核(C)接近，受库仑力的影响，当它们的距离最近时，两个原子核的动能各是多少?8.裂变生成Ba和Kr。已知U.Ba.Kr和中子的质量
38、分别为235.0439.140.9137.9139.91.8973和1.0087（1=931.5MeV）。（1）写出U裂变反应方程，并计算一个U裂变时放出的核能；（2）我国泰山核电站的功率为3.0105kW（一期工程），设U能完全裂变，产生的核能最终有50，转化为电能，以上述裂变反应来估算，电站一年要消耗U含量为4的浓缩铀的质量。（取两位有效数字，每年有效发电日为320d）9.如下一系列核反应是在恒星内部发生的，其中 为质子， 为 粒子， 为正电子， 为一种中微子已知质子的质量为 ， 粒子的质量为 ，正电子的质量为 ，中微子的质量可忽略不计真空中的光速 试计算该系列核反应完成后释放的能量 10
39、.1升海水中含有0.146g的重水，从中可提取0.03g的氘(H)，假如1升海水中氘全部聚变为氦，则释放能量是多少?氘核和氦核的质量分别为2.0141和4.0026，若1升汽油完全燃烧释放的能量为3.23焦耳，那么1升海水中的氘核全部聚变所放出的能量相当于多少升汽油燃烧时释放的能量?(1u=1.66kg)5.原子结构和原子核综合知识梳理1 福原子的核式结构2.玻尔的原子模型3.放射性元素的衰变4.重核的裂变 核聚变典例诠释例1放射性在技术上有很多应用，不同的放射源可用于不同的目的。下表列出了一些放射性同位素的半衰期和可利用的射线。同位素钋210镅241锶90锝99辐射线半衰期138天433年2
40、8年6小时使放射源和探测器间相隔很小一段距离，若它们间空气中烟尘浓度大于某一设定临界值，探测器探测到的射线强度将比正常情况下小得多，从而可通过自动控制装置触发电铃，可预防火灾。为此应选取表中哪一种放射性元素做放射源？（ ）A.钋210 B.镅241 C.锶90 D.锝99 分析与解：答案：B。相距很近的放射源和探测器间的烟尘对射线和射线的穿透几乎毫无影响，而射线在空气中只能飞行几厘米，因此放射源和探测器间的烟尘浓度的变化会对探测器接收到的射线强度有明显的影响，应选择辐射射线的放射源。另一方面，预防火灾放装置应能在很长时间内稳定工作，则放射源中放射元素的半衰期应比较长。综合上述两方面的原因，应采
41、用镅241作为放射源。例2原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子，例如在某种条件下，铬原子的n2能级上的电子跃迁到n1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n4能级上的电子，使之能脱离原子，这一现象叫做俄歇效应。以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子。已知铬原子的能级公式可简化表示为，式中n1，2，3 表示不同能级，A是正的已知常数。上述俄歇电子的动能是（ ） A. B. C. D.分析与解：答案：C。铬原子n2跃迁到n1能级，相应能量：， 处于n4能级的铬原子脱离原子时，需要的能量为：，因此俄歇电子的动能是：，所以选项C正确。例3云室处在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个
42、静止的质量为M的原子核在云室中发生一次衰变，粒子的质量为m，电量为q，运动轨迹在与磁场垂直的平面内。现测得粒子运动的轨道半径为R。试求衰变过程中的释放的总能量。（涉及动量问题时，亏损的质量可忽略不计）分析与解：设粒子.新核的速度分别为v.V，根据牛顿第二定律，得：在衰变过程中，系统的动量守恒：（Mm）Vmv 粒子和新核动能都来自于质量亏损，则： 衰变过程中的释放的总能量为：例4我们通常所说的太阳能资源，不仅包括直接投射到地球表面上的太阳辐射能，而且包括像所有矿物燃料能.水能.风能.海洋能.潮汐能等间接的太阳能资源，还应包括通过绿色植物的光合作用所固定下来的的能量即生物能.严格的说，除了地热能和
43、原子核能以外，地球上的所有其他能源全部来自太阳能，这也称为“广义太阳能”，回答下列问题：（1）太阳内部持续不断地发生着4个质子聚变为1个氦核的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源。写出这个核反应方程。这一核反应释放出多少能量？（mp=1.0073 u,ma=4.0015 ume=0.00055u）(2)根据所学过的知识，简要说明聚型太阳能集热器的原理。（3）太阳能光电直接转换的基本原理是利用光电效应，将太阳辐射直接转换成电能，图164是测定光电流的电路简图，光电管加正向电压。 图上标出电源和电流表的正.负极；入射光应照射在极上；若电流表读数是10A，则每秒钟从肖电管阴极发射的光电
44、子至少是多少个？UAAB电源A（4）利用太阳能电池这个能量转换器件将辐射能转变为电能的系统又称光伏发电系统，光伏发电系统的直流供电方式有其局限性，绝大多数光伏发电系统均彩交流供电方式，将直流电变为交流电的装置称为逆变器。用逆变器将直流电变为交流电进行供电有哪些好处？请简要回答。分析与解：（1）4HHe2e由爱因斯坦质能方程可知，核反应中释放能量必然伴着质量亏损。M=4mp-(ma+2me)=41.0073u-(4.0015+20.00055)u=0.0266uE=MC2=0.0266931.5MeV =24.78MeV（2）当平行光入射凹面镜或凸透镜折射后将会聚于一点，即将太阳辐射热能收集起来
45、了。（3）电源为右正右负，电流表为上正下负。 B为金属板，当光照在B板上，电子逸出，在正向电压作用下奔向A板，形成电流，故应填“B”。 电流表读数10A=10-5A,则每秒通过电流表的电量为q=lt=10-51C=10-5C,从阴极发射的电子数n=q/e=10-5/1.610-19个6.251014个。可以改变电压的大小以适应不同的需要；通过升压降压在远距离输送中减少电能在输电线上的损耗，提高供电效率。所以，用逆变器将直流电变为交流电，可以扩大发电系统的利用率。实战训练1.如图所示，一天然放射性物质射出三种射线，经过一个方向如图所示的匀强电场和匀强磁场共存的区域，调整电场强度E和磁场强度B的大
46、小，使得挡板MN上只有a.b两个点受到射线照射，下面判断正确的是（ ） A.射到b点的一定是射线 B.射到b点的一定是射线 C.射到b点的可能是射线或射线D.射到b点的可能是射线2.氢原子的核外电子由一个轨道跃迁到另一个轨道时，可能发生的情况是（ ）A.放出光子，电子动能减少，原子势能增加B.放出光子，电子动能增加，原子势能减少C.吸收光子，电子动能减少，原子势能增加D.吸收光子，电子动能增加，原子势能减少3.同学们在讨论“随着岁月的流逝，地球绕太阳公转的周期.日地间的平均距离和地球接受太阳的辐射能的变化趋势”的问题时，有下列推论，你认为正确的结论是（太阳内能进行剧烈的热核反应，辐射大量光子，
47、太阳质量应不断减小日地间距离应不断增大，地球公转速度应不断减小,公转周期将不断增大日地间距离不断减小，地球分转速度应不断增大地球表面单位面积平均接受的太阳辐射能将不断减小A.B.C.D.4.如图166所示，R是一种放射性物质，虚线框内是匀强磁场B，LL是一厚纸板，MM是荧光屏，实验时，发现在荧光屏O.P两处有亮班，则此时磁场方向.到达O点的射线.到达P点的射线与实验相符的有图166磁场方向到达O点射线到达P点射线ABCD坚直向上坚直向下垂直纸面向内垂直纸面向外射线a射线r射线r射线A射线射线射线R射线5.我国科学家在1996年9月首先用人工方法合成了牛胰岛与天然提同一种物质,科学家在人工合成牛
48、胰素岛的过程中掺入了放射性同位素14C分布均匀的结晶物，从而证明了两者是同一物质。在人工合成牛胰岛素的过程中掺入放射性14C，它放射的粒子以及作用是（）A.a粒子，使牛胰岛素产生变异B.粒子，电离作用C.粒子，示踪原子D.r射线，贯穿作用6.考古学家通常根据古化石中14C与12C的存量比来估算该化石的年代，下列关于14C与12C的说法正确的是（）素周期表中，14C排在第二周期第族14C是12C的同位素14C与12C都具有放射性14C可作为示踪原子来检查地下输油管道漏油情况A.B.C.D.7.已知.的原子量分别是226.0254.222.0175.4.0026。求在的衰变：中放出的能量是_焦耳？
49、如果这些能量都以核和核的动能形式释放出来，放出的粒子的速度_？ 8.带电粒子在“云室”中运动时，可呈现其运动径迹。将“云室”放在匀强电场中，通过观察分析带电粒子的径迹，可以研究原子核发生衰变的规律。现将一个静止的放射性14C放入上述装置中，当它发生衰变时，可能放出粒子或电子或负电子。所放射出的粒子与反冲核经过相等时间所形成的径迹如图所示，发生衰变后的瞬间放射出的粒子与反冲核的速度方向与电场强度E垂直，a.b均表示长度，则（1）.发生衰变时所放射出粒子是 。（2）.发生衰变时所放射出粒子的运动轨迹是 （填或）。（3）.简要推导发生衰变后的瞬间放射出的粒子与反冲核的动能之比。9.1996年清华大学
50、和香港大学的学生合作研制出太阳能汽车，该车是利用太阳能电池将太阳光能转化为电能，再提供给电动机动来驱动汽车的。已知车上太阳能电池授受光能的面板面积S8m2，正对阳光时能产生U120V的电压，并对电动机提供I10A电流，电动机线圈电阻R4，太阳能照射到地面的辐射功率是P01.0103W/m2。试求（1）该车的太阳能电池转化太阳能的效率和电池对电动机的效率各是多大。（2）若太阳辐射的总功率炎P3.91026W，太阳光在穿过太空和地球大气层到达地面时，有28的能量损耗，则可推算太阳到地球的距离r。（3）太阳辐射能来自其内部的轻核聚变，这一系列的反应相当于：4HHe2e其中mH=1.67261027k
51、gma6.6425.10-17kgme0.00091027kg光速C3.00108m/s则m1kg的质子了生上述热核反应所释放的能量完全转化为驱动该车所做的功，那么，维持该车行驶的时间t是多少？10.太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源。写出这个核反应方程。这要核反应释放出多少能量？（mp=1.0073u,ma=4.0015u,me=0.00055u）（2）太阳能光一电直接转换的基本原理是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能，如图所示是测定光电流的电路简图，光电管加正向电压UAAB电源A在图上标出电源和电流表的正.负极；入射光应
52、照射在极上；若电流表读数是10A，则每秒钟从光电管阴极发射的光电子至少是多少个？（3）有一台内阻电力1的太阳能发电机，供给一个学校照明用电，如图16012所示，升压变压器匝数比为1:4，降压变压器的匝数比为4:1，输电线的总电阻R4,全校共32个班，每班有“220V，40W”灯6盏，若全部电灯正常发光，则发电机输出功率多大？发电机电动势多少？输电效率多少？ 若使灯数减半并正常发光，发电机输出功率是否减半？11.1997年7颗人造卫星同时接收到达自远方的中了星发射的r射线，经分析确认，这些r光子是电子正电子湮灭的放出的，即e+e+2r，已知电子，正电子的静止质量m0=8.21014JC2，静止质
53、量为m0的粒子，其能量E和动量P满足E2C2P2，式中C表示光速，普郎克常量h6.6310-34JS，若电子.正电子的动量为零，求r光子的频率。12.材料：如图所示是证实玻尔关于原子内部能量量子化的一种实验装置示意图，由电子枪A射出的电子，身进充有氦气的容器B中，电子在O点与氦原子发生碰撞后进入速度选择器C，而氦原子则由低能级被激发到高能级。速度选择器C由两个同心的圆弧形电极P1和P2组成，电级间场强方向指向同心圆的圆心，当两极间加电压U时，只允许具有确定能量的电子通过，并进入检测装置口，由检测装置测出电子产生的电流I，改变电压，同时测出I的数值，即可确定碰撞后进入速度选择器的电子能量公布。为
54、了研究方便，作如下假设。（1）忽略电子的重力。（2）电子与原子碰撞前，原子与静止，原子质量比电子质量很大，碰撞后，原子虽稍微被碰动，但忽略这一能量损失，假定原子未动。（3）当电子与原子发生弹性碰撞时，电子改变运动方向，但不损失动能，发生非弹性碰撞时，电子损失动能传给原子，使原子内部能量增大。问题：（1）设速度选择器两极间的电压为U（V）时，允许通过的电子的动能为Ek（eV），写出Ek（cV）与U（V）的关系式，设通过选择器的电子轨道半径r=20.0cm，V10V，电极P1和P2的间隔d1.00 m，两极间场大小处处相示同匀场dF外，例如爆炸、碰撞等。 d. 合外力不为零，但在某一方向合外力为零
55、，则这一方向动量守恒。 （3）应用动量守恒应注意的几个问题： a. 所有系统中的质点，它们的速度应对同一参考系，应用动量守恒定律建立方程式时它们的速度应是同一时刻的。b. 无论机械运动、电磁运动以及微观粒子运动、只要满足条件，定律均适用。(5)碰撞问题 a.弹性碰撞，碰撞后形变完全消失，不损失能量。 特点：系统动量，机械能（动能）守恒。 b.完全非弹性碰撞：碰撞后形变完全保留，一点也不能恢复，如钢球和橡皮泥相碰，子弹击中木块停留在木块中，通常表现为碰后两物体合二为一，以共同速度一起运动。 特点：系统动量守恒，碰后共同速度，机械能损失最多。 c.一般碰撞（非弹性碰撞）：碰撞后形变部分保留，碰后两
56、物体速度不同。特点：系统动量守恒，有机械能损失。（损失介于上述两种极端情况之间）d.判定碰撞可能性问题的分析思路判定系统动量是否守恒。判定物理情景是否可行。如追碰后，前球动量不能减小，后球动量在原方向上不能增加；追碰后，后球在原方向的速度不可能大于前球的速度。判定碰撞前后动能是否增加。 举例：“一动一静”碰撞： 弹性碰撞：系统动量守恒，机械能守恒 完全非弹性碰撞： 一般碰撞： 2. 光的本性问题（1）光的干涉现象，衍射现象，光电效应现象，产生的原因及其应用。（2）光的微粒说，波动说，电磁说，光子说及光的波粒二象性的基本原理及应用。3. 原子结构问题（1）粒子散射实验及核式结构学说的建立（2）波
57、尔的原子理论及氢原子光谱规律4. 原子核和核能（1）天然放射现象及原子核的衰变规律（2）原子核的人工转变、聚变、裂变（3）核反应方程及核能的计算典例诠释例1.一辆质量m2kg的平板车左端放有质量M3kg的小滑块，滑块与平板车之间的摩擦因数0.4，开始时平板车和滑块共同以v02ms的速度在光滑水平面上向右运动，并与竖直墙壁发生碰撞，设碰撞时间极短且碰撞后平板车速度大小将保持不变，但方向与原来相反，平板车足够长，以至滑块不会滑到平板车右端(取g10ms2)求：平板车第一次与墙壁碰撞后向左运动的最大距离平板车第二次与墙壁碰撞前瞬间的速度为使滑块始终不会滑到平板车右端，平板车至少多长?分析与解： (1
58、)设第一次碰墙壁后，平板车向左移动s，速度变为0由于体系总动量向右，平板车速度为零时，滑块还在向右滑行由动能定理平板车向左移动 (2)假设平板车在第二次碰墙前还未和滑块相对静止，那么其速度的大小肯定还是2 ms，滑块的速度则大于2 ms，方向均向右这样就违反动量守恒所以平板车在第二次碰墙前肯定已和滑块具有共同速度v此即平板车碰墙前瞬间的速度所以 (3)平板车与墙壁第一次碰撞后到滑块与平板车又达到共同速度v前的过程，可用右图(a)(b)(c)表示图(a)为平板车与墙壁撞后瞬间，图(b)为平板车到达最左端时两者的位置，图(c)为平板车与滑块再次达到共同速度时两者的位置在此过程中滑块动能减少等于摩擦
59、力对滑块所做的功Mgs，平板车动能减少等于摩擦力对平板车所做的功Mgs，(平板车从B到A再回到B的过程中摩擦力做功为零)，其中s， s，分别为滑块和平板车的位移滑块和平板车动能总减少为Mg l1，其中l1ss，为滑块相对平板车的位移此后，平板车与墙壁发生多次碰撞，每次情况与此类似，最后停在墙边设滑块相对平板车总位移为l，则有 l即为平板车的最短长度（滑块相对车始终向右运动）例2.在其他能源中，核能具有能量密度大，地区适应性强的优势在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能 (1)核反应方程式 U+nBa+Kr+X是反应堆中发生的许
60、多核反应中的一种，n为中子，x为待求粒子，为X的个数，则X为 ， ，以m、mBa、mKr，分别表示U、Ba、Kr核的质量，m、m，分别表示中子、质子的质量，c为光在真空中传播的速度，则在上述核反应过程中放出的核能E (2)有一座发电能力为P=1.00106kW的核电站，核能转化为电能的效率40假定反应堆中发生的裂变反应全是本题(1)中的核反应，已知每次核反应过程中放出的核能E2.7810-11J，U核的质量m39010-27kg求每年(1年3.15107s)消耗的U的质量分析与解：(1)n，3，(U-mB-mKr-2mn)c2；(2)1.10103k解析：(1)链式反应中会放出中子n，所以x为
61、 由质量数和电荷数守恒得3 由质能方程得 E(U-mB-mKr-2mn)c2。 (2)每年提供的总能量为E总P/设一年消耗质量为M总 则1.01103k例3.如图所示，带弧形轨道的小车放在上表面光滑、静止浮于水面的船上，车左端被固定在船上的物体挡住，小车的弧形轨道和水平部分在B点相切，且AB段光滑，BC段粗糙现有一个离车的BC面高为h的木块由A点从静止滑下，最终停在车面上BC段的某处已知木块、车、船的质量分别为、；木块与车表面间的动摩擦因素，水对船的阻力不计，求木块在BC面上滑行的距离S是多少？（设船足够长）分析与解：A到B，由木块、小车、小船构成的系统机械能守恒，水平方向动量守恒设：木块在B
62、点时，木块的速度为（向右），船与小车的共同速度为（向左）：（1）（2）解（1）、（2）得：，木块在BC间滑动时，由木块、小车组成的系统水平方向动量守恒，能量守恒设该系统最终的共同速度为，以的方向为正方向（3）（4）解（3）、（4）得例4.一个宇航员，连同装备的总质量为100kg，在空间跟飞船相距45m处相对飞船处于静止状态。他带着一个装有0.5kg氧气的贮气筒，贮氧筒上有一个可以使氧气以50m/s的速度喷出的喷嘴。宇航员必须向着跟返回方向相反的方向释放氧气，才能回到飞船上去，同时又必须保留一部分氧气供他在返回飞船的途中呼吸。已知宇航员呼吸的耗氧率为2.5104kg/s试问：（1）如果他在准备返
63、回飞船的瞬时，释放0.15kg的氧气，他能安全地回到飞船吗？请用计算说明你的结论。（2）宇航员安全返回到飞船的最长和最短时间分别为多少？分析与解：由于氧气的质量0.5kg远小于总质量100kg，因此可认为氧气喷出后，总质量不变。设释放0.15kg氧气后，宇航员的速度为u，则根据动量守恒有： 得：，宇航员在返回飞船的过程中消耗的氧气为： 由于，因此他能安全返回。设喷出氧气质量为m，则根据动量守恒有： 宇航员返回消耗的氧气为 由于由（3）、（4）、（5）得 解得： 根据（3）式及 当m=0.05kg时，可求得宇航员安全返回到飞船的最长时间为时，可求得宇航员安全返回到飞船的最短时间为。实战训练1.A
64、、B两球在光滑水平面上沿一直线向同一方向运动，A球的动量为5kgms，B球的动量为7kgms,当A球追上B球发生碰撞，则碰撞后A、B两球的动量可能为( )ABCD2 随着绝对温度的升高，黑体的最大辐射能量将：( ) A、不受影响 B、向长波方向移动 C、向短波方向移动 D、光向长波方向移动，随后移向短波方向3.在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正确的是使光子一个一个地通过狭缝，如果时间足够长，底片上将会显示衍射图样单个光子通过狭缝后，底片上会出现完整的衍射图样光子通过狭缝的运动路线是直线光的波动性是大量光子运动的规律A.B.C.D.图15144.用不同频率的紫外光分别照射钨和锌的表面而产生
65、光电效应，可得到光电子最大初动能Ek随入射光频率变化的Ek-图.已知钨的逸出功是3.28 eV,锌的逸出功是3.34 eV,若将二者的图线画在同一个Ek-坐标图中，用实线表示钨，虚线表示锌，则正确反映这一过程的是图所示中的( )5.玻尔的原子模型在解释原子的下列问题时，和卢瑟福的核式结构学说观点不同的是A.电子绕核运动的向心力，就是电子与核之间的静电引力B.电子只能在一些不连续的轨道上运动C.电子在不同轨道上运动时能量不同D.电子在不同轨道上运动时静电引力不同6红宝石激光器的工作物质红宝石含有铬离子的三氧化二铝晶体，利用其中的铬离子产生激光铬离子的能级图如图所示，E1是基态，E2是亚稳态，E3
66、是激发态，若以脉冲氙灯发出的波长为1的绿光照射晶体，处于基态的铬离子受到激发而跃迁到E3，然后自发地跃迁到E2，释放波长为2的光子，处于亚稳态E2的离子跃迁到基态时辐射出的光就是激光，这种激光的波长为（ ）A BC D乙7用两个小车验证动量守恒定律，两车放在光滑的水平导轨上，B车静止，A车连接纸带（纸带穿过打点计时器）向右运动，如图甲所示。A车和B车碰撞后连在一起向右运动，两车相碰时间较短，可以忽略不计。已知A车的质量mA=0.60kg，B车的质量mB=0.58kg.。打点计时器打点的时间间隔为T=0.02s，图8乙为纸带和刻度尺，据此可得两车碰前的总动量为_kgm/s，碰后的总动量为_kgm
67、/s，从图中看，当A车运动到与刻度尺上_cm刻线对应的位置时，A、B两车恰好相碰。8一群氢原子处于量子数n=4能级状态，氢原子的能级图如图所示，则：（1）氢原子可能发射几种频率的光子？（2）氢原子由量子数n=4的能级跃迁到n=2的能级时辐射光 子的能量是_电子伏？（3）用（2）中的光子照射下表中几种金属，_金属能发生光电效应？发生光电效应时，发射光电子的最大初动能是_？几种金属的逸出功金属铯钙镁钛逸出功W/eV192737419.如图所示是做光电效应实验的装置简图。在抽成真空的玻璃管内，K为阴极（用金属铯制成，发生光电效应的逸出功为1.9eV），A为阳极。在a、b间不接任何电源，用频率为（高于
68、铯的极限频率）的单色光照射阴极K，会发现电流表指针有偏转。这时，若在a、b间接入直流电源，a接正极，b接负极，并使a、b间电压从零开始逐渐增大，发现当电压表的示数增大到2.1V时，电流表的示数刚好减小到零。求：VAKAab单色光a、b间未接直流电源时，通过电流表的电流方向。从阴极K发出的光电子的最大初动能EK是多少焦？入射单色光的频率是多少？10.两个氘核发生了如下核反应： H+ H H+ n，其中氘核质量为2.1036u，氢核质量为3.1050u，中子质量为1.0087u。求： 核反应中释放的核能。 在两个氘核以相等的动能0.35MeV进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，求反应中
69、产生的中子和氦核的动能。 假设反应中产生的氦核沿直线向原来静止的碳核( C)接近，受库仓力的影响，当它们的距离最近时，两个原子核的动能各是多少? bcd11（14分）如图所示，在边长为a的等边三角形bcd所围区域内有磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，某一时刻静止于b点处的原子核X发生衰变，粒子沿bc方向射入磁场，经磁场偏转后恰好由d射出且与cd边相切已知粒子质量为m，电荷量为2e，剩余核的质量为M，衰变过程中释放的核能全部转化为动能，求原子核X的质量12如图所示，质量为M的平板车P高h，质量为m的小物块Q的大小不计，位于平板车的左端，系统原来静止在光滑水平面地面上一不可伸长的轻质细绳
70、长为R，一端悬于Q正上方高为R处，另一端系一质量也为m的小球（大小不计）今将小球拉至悬线与竖直位置成60角，由静止释放，小球到达最低点时与Q的碰撞时间极短，且无能量损失，已知Q离开平板车时速度大小是平板车速度的两倍，Q与P之间的动摩擦因数为，M:m=4:1，重力加速度为g求：（1）小物块Q离开平板车时速度为多大？（2）平板车P的长度为多少？（3）小物块Q落地时距小球的水平距离为多少？第十八、十九章答案1电子的发现 原子的核式结构模型1 AC 2BCD 3AC 4AB 5A 6 BC 7汤姆生.枣糕 8.（1）由于原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内，只有当粒子与核十分接近时，才会受到
71、很大的库仑斥力而发生大角度的偏转.但原子核在原子内只占非常小的空间，原子内绝大部分空间里分布的是电子，而粒子的质量远大于电子的质量，即电子对粒子的影响很小，所以绝大多数粒子离核很远，受到的库仑斥力小，基本上是按直线前进，只有极少数粒子离核较近，所受斥力较大而发生大角度偏转.（2）根据库仑定律，当r=10-13 m时，粒子受到的库仑力是：F=k=9109N=3.64 N.2氢原子的光谱 玻尔的原子模型1C 2AB 3D 4. C 5. ACD 6. BC 7. 原子受激发得到加强；频率,发射方向,初相和发射方向. 8. 自发辐射,受激辐射9. 利用激光的特性,激光被应用于激光通信.测距.定向.激
72、光加工.雷达.医学.显微光谱分析.全息等. 10. m,个11. 6.67Pa3.原子核的组成 放射性元素的衰变 探测放射线的方法 放射性的应用和防护1. BC 2. D 3. B 4. C 5. D 6. BCD 7. 贯穿本领强电离本领大8. 使基因突变 9. 使用放射性达标的建材；勤开窗户通风透气；绿化环境等都可以降低居室中可能的放射性污染. 10. 28 650年 11. RaRnHe，143，111圈12. 884.核力与结合能 重核的裂变 核聚变 粒子和宇宙1. A C 2. C 3. AD 4. C 5. A 6. B 7. 释放的核能E=3.26Mev =0.99Mev En=
73、2.97MeV 最近两者动能=0.04MeV Ec= =0.16Mev8.（1）UNBakg3N2.0108ev3.21011J（2）5.1103kg9.为求出系列反应后释放的能量，将题中所给的诸核反应方程左右两侧分别相加，消去两侧相同的项，系列反应最终等效为 ，设反应后释放的能量为 ，根据质能关系和能量守恒得 代入数值可得 10.，升5.原子结构和原子核综合1. C 2. BC 3. C 4. C 5. C 6. A 7. 7.910-13J 8. （1）.发生衰变时所放射出粒子是粒子（2）.发生衰变时所放射出粒子的运动轨迹是。（3）.9. （1）电池转化太阳能效率为，电池对电动机效率为2，
74、110015267（2）P0r1.51011m（3）EMC2（4MHMa2Me）C24.151012JE=NAE=3.11014JT2.61011S10.( 1)4HHe2e24.8Mev（2）右正B（或阴）6.251013（3）7985m 263.6V 96.2% 减小过半11. 正.负电子湮灭时放出两个频率相同光子：即hv+hv=M0C2V=12. 因dr，故其间电流磁场处相等则（1）Ek（2）当P1.P2间电压为U5V时，通过选择C电子的动能为Ek=，即距离原子亏损时，能量损失。当U2.88V时，通过电子Ek28.8V时，损失电量Ek21.2eViv U=2.7Vjf ,通过P1P2电子
75、Ek27.2eV损失27.2eV当U=2.64时，通过P1P2电子Ek26.4eV损失电量Ek26.4eV故氢原子激发态的能级（据电压守恒）为：21.2eV.22.8eV.23.6ev选修3-5模块综合复习1. ABC 2C 3. B 4.A 5. B 6A 70.360 0.354 3.308（1）可发射6种频率的光子（2）由玻尔的跃迁规律可得光子的能量为，代入数据得E=255Ev（3）E只大于铯的逸出功，故光子只有照射铯金属上时才能发生光电效应 根据爱因斯坦的光电效应方程可得光电子的最大初动能为代入数据得，eV（或101019J）9. 光电子由K向A定向移动，光电流由A向K，因此通过电流表
76、的电流从下向上。 具有最大初动能的电子刚好不能到达A板，对该电子用动能定理，EK=Ue得最大 初动能为2.1eV=3.3610-19J 由光电效应方程：EK=h-W，得=9.651014Hz10. 释放的核能E=3.26Mev =0.99Mev En=2.97MeV 最近两者动能 = =0.04MeV Ec= =0.16Mev11解析：设X衰变时放出的粒子的速度为，在磁场中做匀速圆周运动的半径为r，则由上图可知， 又=， 所以 因衰变过程中动量守恒，故有， 衰变过程中释放的能量为由爱因斯坦质能方程，得故原子核X的质量为1212解析：（1）小球由静止摆到最低点的过程中，有 小球与物块Q相撞时，没有能量损失，动量守恒，机械能守恒， ， 解得， 二者交换速度，即小球静止下来，而 Q在平板车上滑行的过程中，有 小物块Q离开平板车时，速度为（1分）（2）由能的转化和守恒定律，知（1分）（1分）解得，（1分）（3）小物块Q在平板车上滑行过程中，对地位移为s，则（1分）解得，（1分）平抛时间（1分）水平距离（1分）Q落地点距小球的水平距离为（1分）