1、第四课时 单元知识整合本章知识结构要点回顾1汤姆孙在发现电子后，提出原子模型是枣糕模型，卢瑟福根据著名的粒子散射实验总结出原子的核式结构模型，他提出原子中心有一个很小的原子核，它集中了原子的所有正电荷和几乎全部的质量，电子绕核旋转，原子核直径的数量级是10-1510-14m。2在玻尔理论中，原子的能量和电子的轨道半径都是量子化的，原子在能级之间跃迁时要吸收或辐射特定频率的光子，且光子能量E=h=Em-En。这也解释了氢原子的线状光谱。3天然放射现象中的三种射线：射线是速度约为光速1/10的氦核流，贯穿本领很弱，电离作用很强；射线是高速电子流，贯穿本领很强，电离作用较弱；射线是一种电磁波，贯穿本
2、领极强，电离作用很弱。4原子核放出粒子或粒子后，就变成新的原子核，我们把这种变化叫衰变。半衰期是放射性原子核有半数发生衰变所需的时间，它是由核内部本身因素决定的；衰变时的质量数和电荷数都是守恒的。5具有相同质子数和不同中子数的原子互称同位素，放射性同位素的应用(1) 利用它的射线(2) 作为示踪原子6爱因斯坦质能方程为E=mc2，质量亏损m时所释放的核能为E=mc2，获取核能的主要方式有重核裂变和轻核聚变。方法盘点1实验法：研究物理学的重要手段，近代物理中的很多物理规律都是通过实验获取的。2假设法：通过对物理实验现象的观察和研究提出假说解释现象，这是物理研究的重要思维方法，如光子说、原子核式结
3、构学说、轨道量子化假设等。假说必须有一定的实验和理论依据，并能成功解释一些物理现象。3辩证思想：在宏观世界中波是波，粒是粒，而在微观世界中，光既具有粒子性又具有波动性，是辩证统一的而不是一对矛盾。玻尔模型成功地解释了氢原子线状光谱的形成；而原子吸收高能量光子后又可电离(光电效应)；物体的质量和能量之间存在着简单的正比关系要用联系的观点看问题。 4模型法、类比法：光子、物质波、原子核式结构、玻尔模型、原子核(质子、中子)等物理微观模型不能直接看到，需要在头脑中构建一个模型来替代，同时，也要注意与宏观模型的类比，如玻尔模型与人造卫星的圆周运动模型相类比，有很多类似规律，但要注意宏观世界与微观世界的
4、区别。5守恒思想：核反应过程中质量数、电荷数守恒；动量守恒定律对宏观世界和微观世界都是成立的；核反应前后的总能量(含核能)也是守恒的。重点突破类型一原子物理知识的综合应用【例1】（07年江苏省扬州市一模）美国“里根”号核动力航空母舰的动力来自核反应堆，其中主要的核反应方程式是（1）在括号内填出前的系数；（2）用m1、m2、m3均分别表示核的质量，m表示中子的质量，则上述核反应过程中一个铀235核发生裂变产生的核能E是多少? （3）假设核反应堆的功率P=6.0105kW，若一个铀235核裂变产生的能量为2.810-11J， 则该航空母舰在海上航行一个月需要消耗多少千克铀235?( 铀235的摩尔
5、质量=0.235kg/mol，一月约为t=2.6106s，阿伏伽德罗常数NA=6.01023 mol-1。（计算结果保留两位有效数字）导示: （1）3 （2） （3）一个月内核反应产生的总能量为E=Pt 同时 所以类型二原子物理与社会生活及科学技术的结合【例2】 天文学家测得银河系中氦的含量约为25%。有关研究表明，宇宙中氦生成的途径有两条：一是在宇宙诞生后3分钟左右生成的；二是在宇宙演化到恒星诞生后，由恒星内部的氢核聚变反应生成的。（1）把氢核取变反应简化为4个氢核聚变成氦核（），同时放出2个正电子 和2个中微子，请写出该氢核聚变反应的方程，并计算一次反应释放的能量。（2）研究表明，银河系的
6、年龄约为t=3.81017s，每秒钟银河系产生的能量约为11037J（即P=11037J/S）。现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应，试估算银河系中氦的含量（最后结果保留一位有效数字）。（3）根据你的估算结果，对银河系中氦的主要生成途径做出判断。（可能用到的数据：银河系质量约为M=31041kg，原子质量单位1u=1.6610-27kg，1u相当于1.510-10J的能量，电子质量me=0.0005u，氦核质量m=4.0026u，氢核质量mp=1.0078u，中微子质量为零。）导示: （1） （2）氦的含量 （3）由估算结果可知，远小于25%的实际值，所以银河系中的氢重要是宇宙诞生后不久生成的
7、。类型三原子物理与动量、能量结合的问题【例3】（07海南卷）一速度为v的高速粒子（）与同方向运动的氖核（）发生弹性正碰，碰后粒子恰好静止。求碰撞前后氖核的速度（不计相对论修正）。导示: 设粒子与氖核的质量分别为ma与mNe，氖核在碰撞前后的速度分别为vNe与。由动量守恒与机械能守恒定律，有 解得已知将式代入式得成功体验1（07年江苏省扬州市一模）太阳光垂直照射到地面上时，地面上1m2的面积上接受太阳光的功率为1.4kW，其中可见光部分约占45。 （1）假如认为可见光的波长为0.55m，日地间距离R=1.51011m，普朗克常数为h=6.63l0-34Js，估算太阳每秒辐射出的可见光光子数为多少
8、?（2）若已知地球的半径为6.4106 m，估算地球接受太阳光的总功率。(计算结果均保留一位有效数字)2在能源中，核能具有能量密度大、环境无污染的好处。在核电站中，核反应堆释放的核能转化为电能。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)核反应方程是反应堆中发生的许多核反应中的一种，n为中子，X为待求粒子，a为X的个数，则X为， a。以mU、mBa、mKr分别表示核的质量，mn、mP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为E。(2)有一座发电能力为P1.00106 kW的核电站，核能转化为电能的效率为40%。假定反应堆中发
9、生的裂变反应全是上述核反应，已知每次核反应过程放出的核能E2.781011 J，235 92U核的质量mU3901027kg，求每年(1年3.15107 s)消耗的的质量。3一个原来静止的锂核（）俘获一个速度为7.7104m/s的中子后，生成一个氚核和一个氦核，已知氚核的速度大小为1.0103m/s，方向与中子的运动方向相反。（1）试写出核反应方程；（2）求出氦核的速度；（3）若让一个氘核和一个氚核发生聚变时，可产生一个氦核同时放出一个中子，求这个核反应释放出的能量。（已知氘核质量为mD=2.014102u，氚核质量为mT=3.016050u，氦核的质量mHe=4.002603u，中子质量mn=1.008665u, 1u=1.66061027kg）答案：1、（1）51044（2）21014kW； 2、（1）、3、(mUmBamKr2mn)c2（2）)M(T为1年的时间)；3、（1）（2）2104m/s（3）2.821012J。