2-2010-4-25原子物理

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1、（）教学过程（） （）教学过程（） （）教学过程（）教学过程教学过程教学过程教学过程（）教学过程（） （）教学过程（） （）教学过程（）教学过程教学过程教学过程教学过程XueDa Personalized Education Development Center个 性 化 辅 导 教 案授课时间：2010-4-25备课时间：2010-4-21年级： 课时：2小时课题：原子物理学生姓名：邵云嫦 教研老师：皮曙兴教学目标复习光电效应方程及其应用、复习光的波粒二象性、原子物理难点重点光电效应、原子跃迁、核反应方程及质能方程的理解量子论初步一、光的粒子性知识要点1.光电效应在光的照射下物体发射电子的现

2、象叫光电效应。（右图装置中，用弧光灯照射锌版，有电子从锌版表面飞出，使原来不带电的验电器带正电。）光电效应的规律。各种金属都存在极限频率0，只有0才能发生光电效应；瞬时性（光电子的产生不超过10-9s）。爱因斯坦的光子说。光是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量E跟光的频率成正比：E=h 光电效应方程：Ek= h -W（Ek是光电子的最大初动能；W是逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功。）2.康普顿效应在研究电子对X射线的散射时发现：有些散射波的波长比入射波的波长略大。康普顿认为这是因为光子不仅有能量，也具有动量。实验结果证明这个设想是正确的。因此康普顿

3、效应也证明了光具有粒子性。VAPK例题分析例1：对爱因斯坦光电效应方程EK= h-W，下面的理解正确的有：A.只要是用同种频率的光照射同一种金属，那么从金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能EKB.式中的W表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金属中正电荷引力所做的功 C.逸出功W和极限频率0之间应满足关系式W= h0D.光电子的最大初动能和入射光的频率成正比选C。例2：如图，当电键K断开时，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零。合上电键，调节滑线变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零。由此可

4、知阴极材料的逸出功为A.1.9eV B.0.6eV C.2.5eV D.3.1eV 选A。二、光的波粒二象性知识要点1.光的波粒二象性干涉、衍射和偏振以无可辩驳的事实表明光是一种波；光电效应和康普顿效应又用无可辩驳的事实表明光是一种粒子；因此现代物理学认为：光具有波粒二象性。2.正确理解波粒二象性波粒二象性中所说的波是一种概率波，对大量光子才有意义。波粒二象性中所说的粒子，是指其不连续性，是一份能量。个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性。高的光子容易表现出粒子性；低的光子容易表现出波动性。光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现为粒子性。由光

5、子的能量E=h，光子的动量表示式也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量频率和波长。由以上两式和波速公式c=还可以得出：E = p c。3.物质波（德布罗意波）由光的波粒二象性的思想推广到微观粒子和任何运动着的物体上去，得出物质波（德布罗意波）的概念：任何一个运动着的物体都有一种波与它对应，该波的波长=。例题分析例1：已知由激光器发出的一细束功率为P=0.15kW的激光束，竖直向上照射在一个固态铝球的下部，使其恰好能在空中悬浮。已知铝的密度为=2.7103kg/m3，设激光束的光子全部被铝球吸收，求铝球的直径是多大？（计算中可取=3

6、，g=10m/s2）0.33mm例2：试估算一个中学生在跑百米时的德布罗意波的波长。1.910-36m例3：为了观察到纳米级的微小结构，需要用到分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜。下列说法中正确的是A.电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光短，因此不容易发生明显衍射B.电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光长，因此不容易发生明显衍射C.电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光短，因此更容易发生明显衍射D.电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光长，因此更容易发生明显衍射选A。原子物理一、原子模型1.汤姆生模型（枣糕模型）汤姆生发现了电子，使人们认识到原子有复杂结构。2.卢瑟

7、福的核式结构模型（行星式模型）粒子散射实验是用粒子轰击金箔，结果是绝大多数粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数粒子发生了较大的偏转。这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。卢瑟福由粒子散射实验提出：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，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空间运动。（）教学过程（） （）教学过程（） （）教学过程（）教学过程教学过程教学过程教学过程（）教学过程（） （）教学过程（） （）教学过程（）教学过程教学过程教学过程教学过程n E/eV 01 -13.62 -3.43 -1.514 -0.853E1E2E3由粒子散射实

8、验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是10-15m。3.玻尔模型（引入量子理论，量子化就是不连续性，整数n叫量子数。）玻尔的三条假设（量子化）轨道量子化rn=n2r1 r1=0.5310-10m能量量子化： E1=-13.6eV原子在两个能级间跃迁时辐射或吸收光子的能量h=Em-En从高能级向低能级跃迁时放出光子；从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子，也可能是由于碰撞（用加热的方法，使分子热运动加剧，分子间的相互碰撞可以传递能量）。原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子；而从某一能级到被电离可以吸收能量大于或等于电离能的任何频率的光子。（如在基态，可以吸收E 13.6eV的任何

9、光子，所吸收的能量除用于电离外，都转化为电离出去的电子的动能）。321321玻尔理论的局限性。由于引进了量子理论（轨道量子化和能量量子化），玻尔理论成功地解释了氢光谱的规律。但由于它保留了过多的经典物理理论（牛顿第二定律、向心力、库仑力等），所以在解释其他原子的光谱上都遇到很大的困难。例1. 用光子能量为E的单色光照射容器中处于基态的氢原子。停止照射后，发现该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为1、2、3，由此可知，开始用来照射容器的单色光的光子能量可以表示为：h1；h3；h(1+2)；h(1+2+3) 以上表示式中 A.只有正确 B.只有正确 C.只有正确 D.只

10、有正确 答案选C。4.光谱和光谱分析炽热的固体、液体和高压气体发出的光形成连续光谱。稀薄气体发光形成线状谱（又叫明线光谱、原子光谱）。根据玻尔理论，不同原子的结构不同，能级不同，可能辐射的光子就有不同的波长。所以每种原子都有自己特定的线状谱，因此这些谱线也叫元素的特征谱线。根据光谱鉴别物质和确定它的化学组成，这种方法叫做光谱分析。这种方法的优点是非常灵敏而且迅速。只要某种元素在物质中的含量达到10-10g，就可以从光谱中发现它的特征谱线。二、天然放射现象 1.天然放射现象天然放射现象的发现，使人们认识到原子核也有复杂结构。2.各种放射线的性质比较种 类本 质质量（u）电荷（e）速度（c）电离性

11、贯穿性射线氦核4+20.1最强最弱，纸能挡住射线电子1/1840-10.99较强较强，穿几mm铝板射线光子001最弱最强，穿几cm铅版 O三种射线在匀强磁场、匀强电场、正交电场和磁场中的偏转情况比较： 如、图所示，在匀强磁场和匀强电场中都是比的偏转大，不偏转；区别是：在磁场中偏转轨迹是圆弧，在电场中偏转轨迹是抛物线。图中肯定打在O点；如果也打在O点，则必打在O点下方；如果也打在O点，则必打在O点下方。Aabc例2. 如图所示，铅盒A中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔中水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，则下列说法中正确的有 A.打在图中a、b、c三点的依次是射线、

12、射线和射线B.射线和射线的轨迹是抛物线C.射线和射线的轨迹是圆弧 D.如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下b选AC。放射源探测接收器MN例3. 如图所示，是利用放射线自动控制铝板厚度的装置。假如放射源能放射出、三种射线，而根据设计，该生产线压制的是3mm厚的铝板，那么是三种射线中的_射线对控制厚度起主要作用。当探测接收器单位时间内接收到的放射性粒子的个数超过标准值时，将会通过自动装置将M、N两个轧辊间的距离调_一些。答案：射线 大三、核反应 1.核反应类型衰变： 衰变：（核内） 衰变：（核内） +衰变：（核内） 衰变：原子核处于较高能级，辐射光子后跃迁到低能级。

13、人工转变：（发现质子的核反应） （发现中子的核反应） （人工制造放射性同位素）重核的裂变： 在一定条件下（超过临界体积），裂变反应会连续不断地进行下去，这就是链式反应。轻核的聚变：（需要几百万度高温，所以又叫热核反应）所有核反应的反应前后都遵守：质量数守恒、电荷数守恒。（注意：质量并不守恒。）2.半衰期放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫半衰期。（对大量原子核的统计规律）计算式为：N表示核的个数 ，此式也可以演变成 或，式中m表示放射性物质的质量，n 表示单位时间内放出的射线粒子数。以上各式左边的量都表示时间t后的剩余量。半衰期由核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关。3

14、.放射性同位素的应用利用其射线：射线电离性强，用于使空气电离，将静电泄出，从而消除有害静电。射线贯穿性强，可用于金属探伤，也可用于治疗恶性肿瘤。各种射线均可使DNA发生突变，可用于生物工程，基因工程。作为示踪原子。用于研究农作物化肥需求情况，诊断甲状腺疾病的类型，研究生物大分子结构及其功能。进行考古研究。利用放射性同位素碳14，判定出土木质文物的产生年代。一般都使用人工制造的放射性同位素（种类齐全，各种元素都有人工制造的放射性同位。半衰期短，废料容易处理。可制成各种形状，强度容易控制）。例4. 近年来科学家在超重元素的探测方面取得了重大进展。科学家们在观察某两个重离子结合成超重元素的反应时，发

15、现所生成的超重元素的核X经过6次衰变后成为Fm，由此可以判定该超重元素的原子序数和质量数依次是 A.124，259 B.124，265 C.112，265 D.112，277选D。例5. 完成下列核反应方程，并指出其中哪个是发现质子的核反应方程，哪个是发现中子的核反应方程。N+n C+_ N+He O+_ B+n _+He Be+He _+nFe+H Co+_H，H， Li，C， n例6. 一块含铀的矿石质量为M，其中铀元素的质量为m。铀发生一系列衰变，最终生成物为铅。已知铀的半衰期为T，那么下列说法中正确的有 A.经过两个半衰期后这块矿石中基本不再含有铀了 B.经过两个半衰期后原来所含的铀元

16、素的原子核有m/4发生了衰变 C.经过三个半衰期后，其中铀元素的质量还剩m/8 D.经过一个半衰期后该矿石的质量剩下M/2选C。例7. 关于放射性同位素应用的下列说法中正确的有 A.放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到消除有害静电的目的B.利用射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视C.用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种D.用射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的危害选D。K-ABP例8. K-介子衰变的方程为，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

17、为圆弧AP，衰变后产生的-介子的轨迹为圆弧PB，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 A.11 B.12 C.13 D.16选C。四、核能1.核能核反应中放出的能叫核能。2.质量亏损核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些，这种现象叫做质量亏损。3.质能方程爱因斯坦的相对论指出：物体的能量和质量之间存在着密切的联系，它们的关系是：E = mc2，这就是爱因斯坦的质能方程。质能方程的另一个表达形式是：E=mc2。以上两式中的各个物理量都必须采用国际单位。在非国际单位里，可以用1u=93

18、1.5MeV。它表示1原子质量单位的质量跟931.5MeV的能量相对应。在有关核能的计算中，一定要根据已知和题解的要求明确所使用的单位制。4.释放核能的途径凡是释放核能的核反应都有质量亏损。核子组成不同的原子核时，平均每个核子的质量亏损是不同的，所以各种原子核中核子的平均质量不同。核子平均质量小的，每个核子平均放的能多。铁原子核中核子的平均质量最小，所以铁原子核最稳定。凡是由平均质量大的核，生成平均质量小的核的核反应都是释放核能的。例9. 一个氢原子的质量为1.673610-27kg，一个锂原子的质量为11.650510-27kg，一个氦原子的质量为6.646710-27kg。一个锂核受到一个

19、质子轰击变为2个粒子，写出核反应方程，并计算该反应释放的核能是多少？1mg锂原子发生这样的反应共释放多少核能？答案：H+Li 2He 释放核能E=2.7610-12J释放2.37108J核能。例10. 静止的氡核Rn放出粒子后变成钋核Po，粒子动能为E。若衰变放出的能量全部变为反冲核和粒子的动能，真空中的光速为c，则该反应中的质量亏损为 A. B. 0 C. D.答案：C 例11. 静止在匀强磁场中的一个B核俘获了一个速度为向v =7.3104m/s的中子而发生核反应，生成粒子与一个新核。测得粒子的速度为2104 m/s，方向与反应前中子运动的方向相同，且与磁感线方向垂直。求：写出核反应方程。

20、画出核反应生成的两个粒子的运动轨迹及旋转方向的示意图（磁感线方向垂直于纸面向外）。求粒子与新核轨道半径之比。求粒子与新核旋转周期之比。 答案：B+nHe+Li旋转方向都是顺时针方向它们的周期之比是675.核反应堆目前的所有正式运行的核电站都是应用裂变发电的。核反应堆的主要组成是：核燃料。用浓缩铀（能吸收慢中子的铀235占3%4%）。减速剂。用石墨或重水（使裂变中产生的中子减速，以便被铀235吸收）。控制棒。用镉做成（镉吸收中子的能力很强）。冷却剂。用水或液态钠（把反应堆内的热量传输出去用于发电，同时使反应堆冷却，保证安全）。水泥防护层。用来屏蔽裂变产物放出的各种射线。4.氢原子中的电子云对于宏

21、观质点，只要知道它在某一时刻的位置和速度以及受力情况，就可以应用牛顿定律确定该质点运动的轨道，算出它在以后任意时刻的位置和速度。对电子等微观粒子，牛顿定律已不再适用，因此不能用确定的坐标描述它们在原子中的位置。玻尔理论中说的“电子轨道”实际上也是没有意义的。更加彻底的量子理论认为，我们只能知道电子在原子核附近各点出现的概率的大小。在不同的能量状态下，电子在各个位置出现的概率是不同的。如果用疏密不同的点子表示电子在各个位置出现的概率，画出图来，就像一片云雾一样，可以形象地称之为电子云。5.激光的特性及其应用普通光源（如白炽灯）发光时，灯丝中的每个原子在什么时候发光，原子在哪两个能级间跃迁，发出的

22、光向哪个方向传播，都是不确定的。激光是同种原子在同样的两个能级间发生跃迁生成的，其特性是：是相干光。（由于是相干光，所以和无线电波一样可以调制，因此可以用来传递信息。光纤通信就是激光和光导纤维结合的产物。）平行度好。（传播很远距离之后仍能保持一定强度，因此可以用来精确测距。激光雷达不仅能测距，还能根据多普勒效应测出目标的速度，对目标进行跟踪。还能用于在VCD或计算机光盘上读写数据。）亮度高。能在极小的空间和极短的时间内集中很大的能量。（可以用来切割各种物质，焊接金属，在硬材料上打孔，利用激光作为手术刀切开皮肤做手术，焊接视网膜。利用激光产生的高温高压引起核聚变。）6.粒子物理学到19世纪末，人

23、们认识到物质由分子组成，分子由原子组成，原子由原子核和电子组成，原子核由质子和中子组成。20世纪30年代以来，人们认识了正电子、子、K介子、介子等粒子。后来又发现了各种粒子的反粒子（质量相同而电荷及其它一些物理量相反）。现在已经发现的粒子达400多种，形成了粒子物理学。按照粒子物理理论，可以将粒子分成三大类：媒介子、轻子和强子，其中强子是由更基本的粒子夸克组成。从目前的观点看，媒介子、轻子和夸克是没有内部结构的“点状”粒子。用粒子物理学可以较好地解释宇宙的演化。课后作业见8页学习管理师家长或学生阅读签字教师课后赏识评价本节课教学计划完成情况：照常完成 提前完成 延后完成 学生的课堂表现：很积极

24、 比较积极 不能接受 学生上次作业完成的情况：数量_% 完成质量_分 存在问题_备注 量子论初步和原子核第一单元 量子论初步第1课时 光电效应 光的波粒二象性要点一 光电效应与光子说1.某金属在一黄光照射下,正好有电子逸出,下述说法中,哪种是正确的 ( )A.增大光强,而不改变光的频率,光电子的最大初动能将不变B.用一束更大强度的红光代替黄光,仍能发生光电效应C.用强度相同的紫光代替黄光,光电流强度将不变D.用强度较弱的紫光代替黄光,有可能不发生光电效应答案 A要点二 光的波粒二象性2.物理学家做了一个有趣的实验:在光屏处放上照相用的底片.若减弱光的强度,使光子只能一个一个地通过狭缝.实验结果

25、表明,如果曝光时间不太长,底片只能出现一些不规则的点子;如果曝光时间足够长,底片上就会出现规则的干涉条纹.对这个实验结果有下列认识,其中正确的是 ( )A.曝光时间不太长时,底片上只能出现一些不规则的点子,表现出光的波动性B.单个光子通过双缝后的落点可以预测C.只有大量光子的行为才能表现出光的粒子性D.干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方答案 D题型1 对光电效应规律的理解【例1】关于光电效应,下列说法正确的是 ( )A.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比B.光电子的动能越大,光电子形成的电流强度就越大C.用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能要大D.对于

26、任何一种金属都存在一个“最大波长”,入射光的波长必须小于这个波长,才能产生光电 效应答案 D题型2 光电效应方程的应用【例2】如图所示,一光电管的阴极用极限波长为0的钠制成.用波长为的紫外线照射阴极,光电管阳极A和阴极K之间的电势差为U,光电流的饱和值为I.（1）求每秒由K极发射的电子数.（2）求电子到达A极时的最大动能.（普朗克常量为h,电子的电荷量为e）?答案 （1） 题型3 “光子说”的应用【例3】根据量子理论,光子的能量E和动量p之间的关系式为E=pc,其中c表示光速,由于光子有动量,照到物体表面的光子被物体吸收或反射时都会对物体产生压强,这就是“光压”,用I表示.（1）一台二氧化碳气

27、体激光器发出的激光,功率为P0,射出光束的横截面积为S,当它垂直照射到一物体表面并被物体全部反射时,激光对物体表面的压力F=2pN,其中p表示光子的动量,N表示单位时间内激光器射出的光子数,试用P0和S表示该束激光对物体产生的光压I.（2）有人设想在宇宙探测中用光作为动力推动探测器加速,探测器上安装有面积极大、反射率极高的薄膜,并让它正对太阳,已知太阳光照射薄膜对每1 m2面积上的辐射功率为1.35 kW,探测器和薄膜的总质量为M=100 kg,薄膜面积为4104 m2,求此时探测器的加速度大小（不考虑万有引力等其他的力）?答案 （1）I= （2）3.610-3 m/s2题型4 光电结合问题【

28、例4】波长为=0.17m的紫外线照射至金属筒上能使其发射光电子,光电子在磁感应强度为B的匀强磁场中,做最大半径为r的匀速圆周运动时,已知rB=5.610-6 Tm,光电子质量m=9.110-31 kg,电荷量e=1.610-19 C.求:（1）光电子的最大动能.（2）金属筒的逸出功.答案 （1）4.4110-19 J （2）7.310-19J1.在演示光电效应的实验中,原来不带电的一块锌板与灵敏静电计相连,用弧光灯照射锌板时,静电计的指针张开一个角度,如图所示,这时 （ ）A.锌板带正电,指针带负电B.锌板带正电,指针带正电C.锌板带负电,指针带正电D.锌板带负电,指针带负电答案 B2. 20

29、03年全世界物理学家评选出“十大最美物理实验”,排名第一的为1961年物理学家利用“托马斯杨”的双缝干涉实验装置,进行的电子干涉的实验.从辐射源辐射出的电子束经两靠近的狭缝后在显微镜的荧光屏上出现了干涉条纹(如图所示),该实验说明 ( )A.光具有波动性B.光具有波粒二象性C.微观粒子也具有波动性D.微观粒子也是一种电磁波答案 C3.（2009济宁模拟）人们发现光电效应具有瞬时性和对各种金属都存在极限频率的规律.请问谁提出了何种学说很好地解释了上述规律?已知锌的逸出功为3.34 eV,用某单色紫外线照射锌板时,逸出光电子的最大速度为106 m/s,求该紫外线的波长.（电子质量me=9.1110

30、-31 kg,普朗克常量h=6.6410-34 Js,1 eV=1.6010-19 J）答案 2.0110-7 m4.科学家设想未来的宇航事业中利用太阳帆板来加速星际飞船.“神舟”五号载人飞船在轨道上运行期间,成功实施了飞船上太阳帆板的展开试验.设该飞船所在地每秒每单位面积（m2）接收的光子数为n,光子平均波长为,太阳帆板面积为S,反射率为100%,光子动量p=.设太阳光垂直射到太阳帆板上,飞船的总质量为m,求飞船加速度的表达式.若太阳帆板是黑色的,飞船加速度又为 多少？答案 第2课时 玻尔原子理论 物质波要点一 玻尔理论、能级1.欲使处于基态的氢原子激发,下列措施可行的是 ( )A.用10.

31、2 eV的光子照射B.用11 eV的光子照射C.用14 eV的光子照射D.用11 eV的电子碰撞答案 ACD要点二 物质波、电子云2.质子甲的速度是质子乙速度的4倍,甲质子的德布罗意波长是乙质子的 倍.同样速度的质子和电子, 德布罗意波长大.答案 电子题型1 能级跃迁的分析【例1】如图所示为氢原子的4个能级,其中E1为基态,若一群氢原子A处于激发态E2,一群氢原子B处于激发态E3,则下列说法正确的是 （ ）A.原子A可能辐射出3种频率的光子B.原子B可能辐射出3种频率的光子C.原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁到能级E4D.原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E4答案 B题型2 跃迁过

32、程中能量的变化【例2】如图所示为氢原子的能级示意图,一群氢原子处于n=3的激发态,在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子,用这些光照射逸出功为2.49 eV的金属钠,下列说法中正确的是 （ ）A.这群氢原子能发出3种频率不同的光,其中从n=3跃迁到n=2所发出的光波长最短B.这群氢原子在发出3种频率不同的光的过程中,共同点都是原子要放出光子,电子绕核运动的动能减小,原子势能增大C.金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为11.11 eVD.金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为9.60 eV答案 D题型3 情景建模【例3】1951年,物理学家发现了“电子偶数”,所谓“电子偶数”,就是由一个负电

33、子和一个正电子绕它们的质量中心旋转形成的相对稳定的系统.已知正、负电子的质量均为me,普朗克常量为h,静电力常量为k.（1）假设“电子偶数”中正、负电子绕它们质量中心做匀速圆周运动的轨道半径r、运动速度v及电子的质量满足玻尔的轨道量子化理论:2mevr=n,n=1,2,“电子偶数”的能量为正负电子运动的动能和系统的电势能之和.已知两正负电子相距为L时系统的电势能为E=-k.试求n=1时“电子偶数”的能量.（2）“电子偶数”由第一激发态跃迁到基态发出光子的波长为多大?答案 （1）1.现有大量的氢原子处于n=4的激发态,当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光.关于这些光下列说法正确的是 （ ）A.

34、最容易表现出衍射现象的光是由n=4能级跃迁到n=1能级产生的B.频率最小的光是由n=2能级跃迁到n=1能级产生的C.这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光D.用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应答案 D2.如图中画出了氢原子的4个能级,并注明了相应的能量En,处在n=4的能级的一群氢原子向低能级跃迁时,能够发出若干种不同频率的光波.已知金属钾的逸出功为2.22 eV.在这些光波中,能够从金属钾的表面打出光电子的总共有 （ ）A.二种B.三种C.四种D.五种答案 C3.氢原子处于基态时,原子能量E1=-13.6 eV,已知电子电荷量e=1.610

35、-19 C,电子质量m=0.9110-30 kg,氢的核外电子的第一条可能轨道的半径为r1=0.5310-10 m.（1）若要使处于n=2能级的氢原子电离,至少要用频率为多大的电磁波照射该氢原子?（2）氢原子核外电子的绕核运动可等效为一环形电流,则氢原子处于n=2的激发态时,核外电子运动的等效电流为多大?（3）若已知钠的极限频率为6.001014Hz,今用一群处于n=4的激发态的氢原子发射的光谱照射钠,试通过计算说明有几条谱线可使钠发生光电效应?答案 （1）8.211014 Hz（2）1.310-4 A （3）4条4.（2009泰安模拟）氢原子在基态时轨道半径r1=0.5310-10 m,能量

36、E1=-13.6 eV.求氢原子处于基态时:（1）电子的动能.（2）原子的电势能.（3）用波长是多少的光照射可使其电离？答案 （1）13.6 eV （2）-27.2 eV （3）0.914 110-7 m1.如图所示,使用强度相同的连续光谱中的红光到紫光按顺序照射光电管的阴极,电流表均有示数.在螺线管外悬套一金属线圈,理论上在线圈中能产生感应电流的是 （ ）A.用紫光照射时B.用红光照射时C.改变照射光颜色的过程中D.均没有感应电流答案 C2.已知能使某金属产生光电效应的极限频率为0,则 （ ）A.当用频率为20的单色光照射该金属时,一定能产生光电子B.当用频率为20的单色光照射该金属时,所产

37、生的光电子的最大初动能为h0C.当照射光的频率大于0时,若增大,则逸出功增大D.当照射光的频率大于0时,若增大一倍,则光电子的最大初动能也增大一倍答案 AB3.A、B是绕地球做匀速圆周运动的人造卫星,A的质量等于B的质量,A的轨道半径大于B的轨道半径,设A、B的德布罗意波长分别为A和B,则下列判断正确的是 （ ）A.A=BB.ABC.A1.已知普朗克常量h、电子质量m和电子电荷量e,电子的初速度不计,则显微镜工作时电子的加速电压应为 ( )A. B. C. D.答案 D10.利用金属晶格(大小约10-10 m)作为障碍物观察电子的衍射图样,方法是让电子通过电场加速,然后让电子束射到金属晶格上,

38、从而得到电子的衍射图样.已知电子质量为m,电荷量为e,初速度为零,加速电压为U,普朗克常量为h,则下述说法中正确的是( )A.该实验说明了电子具有波动性B.实验中电子束的德布罗意波的波长为=C.加速电压U越大,电子的衍射现象越明显D.若用具有相同动能的质子替代电子,衍射现象将更加明显答案 AB11.（2009鞍山质检）德布罗意认为,任何一个运动着的物体,都有一种波与它对应,波长是=,式中p是运动物体的动量,h是普朗克常量.已知某种紫光的波长是440 nm,若将电子加速,使它的德布罗意波长是这种紫光波长的10-4倍.求:(1)电子的动量大小.(2)试推导加速电压跟德布罗意波长的关系,并计算加速电

39、压的大小.电子质量m=9.110-31 kg,电子电荷量e=1.610-19 C,普朗克常量h=6.610-34 Js,加速电压的计算结果取一位有效数字.答案 (1)1.510-23 kgm/s (2)U= 8102 V12.原子可以从原子间的碰撞中获得能量,从而发生能级跃迁(在碰撞中,动能损失最大的是完全非弹性碰撞).一个具有13.6 eV动能、处于基态的氢原子与另一个静止的、也处于基态的氢原子发生对心正碰.(1)是否可以使基态氢原子发生能级跃迁(氢原子能级如下图所示)?(2)若上述碰撞中可以使基态氢原子发生电离,则氢原子的初动能至少为多少?答案 (1)不能 (2)27.2 eV13.氢原子

40、从-3.4 eV的能级跃迁到-0.85 eV的能级时,是发射还是吸收光子?这种光子的波长是多少(计算结果取一位有效数字)?图中光电管用金属材料铯制成,电路中定值电阻R0=0.75 ,电源电动势E=1.5 V,内阻r=0.25 ,图中电路在D点交叉,但不相连.R为滑动变阻器,O是滑动变阻器的中间触头,位于滑动变阻器的正中央,P为滑动触头.从滑动变阻器的两端点a、b可测得其总阻值为14 .当用上述氢原子两能级间跃迁而产生的光照射图中的光电管,欲使电流计G中电流为零,滑动变阻器aP间阻值应为多大?已知普朗克常量h=6.6310-34 Js,金属铯的逸出功为 1.9 eV.答案 吸收 510-7 m

41、0.5 第二单元 原子核第3课时 原子的核式结构 天然放射现象要点一 原子的核式结构1.在卢瑟福的粒子散射实验中,有极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答案 A要点二 天然放射现象2.如图所示,使某放射性元素发出的射线垂直进入匀强电场,按图中标号判断（ ）A.1的穿透本领最强B.2的速度最大C.3的电离本领最大D.1是由原子放出的,2、3不是答案 BC要点三 原子核的衰变3.考古工作者在古人类居住过的岩洞中发现一块碳遗留样品,它所含的14C等

42、于现有生命物质中等量碳所含的14C的1/8,求此样品的存放时间.已知14C的半衰期为5 568年.答案 16 704年题型1 粒子散射实验及其能量转化问题【例1】卢瑟福和他的助手做粒子轰击金箔实验,获得了重要发现:(1)关于粒子散射实验的结果,下列说法正确的是( )A.证明了质子的存在B.证明了原子核是由质子和中子组成的C.证明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里D.说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动（2）在粒子散射实验中,现有一个粒子以2.0107 m/s的速度去轰击金箔,若金原子的核电荷数为79.求该粒子与金原子核间的最近距离（已知带电粒子在点电荷电场中的电势能表达式

43、为p=k,粒子质量为6.6410-27kg）.答案 （1）C （2）2.710-14m题型2 衰变次数的计算【例2】铀裂变的产物之一氪90（）是不稳定的,它经过一系列衰变最终成为稳定的锆86（）,这些衰变是 （ ）A.1次衰变,6次衰变B.4次衰变C.2次衰变 D.2次衰变,2次衰变答案 A题型3 放射性同位素的应用【例3】放射性同位素在技术上有很多应用,不同的放射源可用于不同的目的,下表列出一些放射性同位素的半衰期和可供利用的射线:对于以下几种用途,分别选取表中哪一种放射性元素作放射源.（1）塑料公司生产聚乙烯薄膜,方法是让较厚的聚乙烯膜通过轧辊压薄,利用适当的放射线来测定通过轧辊后的薄膜厚

44、度是否均匀.（2）医生用放射性方法治疗肿瘤.（3）放射源和控制器间相隔很小一段距离,若它们之间烟尘浓度比达某一设定的临界值,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,可发生火灾警报,预防火灾.（4）用放射性同位素作示踪原子,用来诊断人体内的器官是否正常.方法是给被检查者注射或口服附有放射性同位素的元素的某些物质,当这些物质的一部分到达要检查的器官时,可根据放射性同位素的射线情况分析器官正常与否.答案 （1）镅241或锶90 （2）钴60 （3）钋210 （4）锝99题型4 情景建模【例4】原来静止的铀和钍234同时在同一匀强磁场中,由于衰变而开始做匀速圆周运

45、动.铀238发生了一次衰变,钍234发生了一次衰变.（1）试画出铀238发生一次衰变时所产生的新核及粒子在磁场中运动轨迹的示意图.（2）试画出钍234发生一次衰变时所产生的新核及粒子在磁场中的运动轨迹的示意图.答案 （1）铀238发生衰变时,由于放出粒子而产生了新核,根据动量守恒定律,它们的总动量为零,即:m1v1-m2v2=0因为它们都带正电,衰变后的速度正好相反,所以,受到的洛伦兹力方向也相反,因而决定了它们做圆周运动的轨迹圆是外切的.它们做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供.即:m.所以R=.又因为m1v1=m2v2.所以,由于q1=2,q2=92-2=90,因而.如右图所示,其中轨道a

46、为粒子的径迹,轨道半径为R1,轨道b为新核的径迹,其轨道半径为R2.（R1R2）.（2）同理,钍234发生一次衰变放出的粒子与产生的新核的动量大小相等,方向相反,即总动量为零.可是,粒子带负电,新核带正电,它们衰变后的速度方向相反,但受的洛伦兹力方向相同,所以,它们的两个轨迹圆是内切的,且粒子的轨道半径大于新核的轨道半径,它们的轨迹示意图如右图所示,其中,c为粒子的径迹,d为新核的径迹.1.（2009阜阳模拟）2006年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器,通过Ca（钙48）轰击Cf（锎249）发生核反应,成功合成了第118号元素,这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素.实验表明,该

47、元素的原子核先放出3个相同的粒子x,再连续经过3次衰变后,变成质量数为282的第112号元素的原子核,则上述过程中的粒子x是 （ ）A.中子B.质子C.电子D.粒子答案 A2.近年来科学家在超重元素的探测方面取得了重大进展.科学家们在观察某两个重离子结合成超重元素的反应时,发现所生成的超重元素的核X经过6次衰变后成为Fm,由此可以判定该超重元素的原子序数和质量数依次是 （ ）A.124,259B.124,265C.112,265D.112,277 答案 D3.U放射性衰变有多种可能途径,其中一种途径是先变成Bi,而Bi可以经一次衰变变成X（X代表某种元素）,也可以经一次衰变变成Ti,X和Ti最

48、后都变成Pb,衰变路径如图所示.则图中的 （ ）A.a=84,b=206B.是衰变,放出电子,电子是由中子转变成质子时产生的C.是衰变,放出电子,电子是由中子转变成质子时产生的D. U经过10次衰变,8次衰变可变成Pb 答案 AB4.正电子（PET）发射计算机断层显像,它的基本原理是:将放射性同位素15O注入人体,参与人体的代谢过程.15O在人体内衰变放出正电子,与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子,被探测器探测到,经计算机处理后产生清晰的图象.根据PET原理,回答下列问题:（1）写出15O的衰变和正负电子湮灭的方程式.（2）将放射性同位素15O注入人体,15O的主要用途是 （ ）A.利用它

49、的射线B.作为示踪原子C.参与人体的代谢过程D.有氧呼吸（3）设电子质量为m,电荷量为q,光速为c,普朗克常量为h,则探测到的正负电子湮灭后生成的光子的波长= .（4）PET中所选的放射性同位素的半衰期应 （填“长”或“短”或“长短均可”）答案 （1） （2）B （3） （4）短第4课时 核反应 核能要点一 核反应1.一个U原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应,其裂变方程为U +nX+Sr+n,则下列叙述正确的是 （ ）A.X原子核中含有86个中子B.X原子核中含有141个核子C.因为裂变时释放能量,根据E=mc2,所以裂变后的总质量数增加D.因为裂变时释放能量,出现质量亏损,所以生成物

50、的总质量数减少答案 A要点二 核力、核能2.雷蒙德戴维斯因研究来自太阳的电子中微子（e）而获得了2002年度诺贝尔物理学奖.他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615 t四氯乙烯（C2Cl4）溶液的巨桶.中微子可以将一个氯核转变为一个氩核和一个电子,其核反应方程式为e+ClAr+e.已知Cl核的质量为36.956 58 u, Ar核的质量为36.956 91 u,e的质量为0.000 55 u,1 u质量对应的能量为 931.5 MeV.根据以上数据,可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为 （ ）A.0.82 MeVB.0.31 MeVC.1.33 MeVD.0.51 MeV答案 A要点三 裂变与聚变3.如图所示是原子核的核子平均