原子物理和波粒二象性第2课时.ppt

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1、第第2 2课时课时 原子物理原子物理基基 础础 回回 扣扣1.1.原子的核式结构原子的核式结构 原子核原子核 (1)(1)1898年年,汤姆孙发现了汤姆孙发现了 ,提出了原子的枣提出了原子的枣 糕模型糕模型.(2)(2)英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了 实验实验,实验的结果是绝大多数实验的结果是绝大多数粒子穿过金粒子穿过金 箔后基本上仍沿原来方向前进箔后基本上仍沿原来方向前进,但有少数但有少数粒子发粒子发 生较大的偏转生较大的偏转.电子电子粒子粒子散射散射 (3)(3)原子的核式结构模型原子的核式结构模型:在原子的中心有一个很在原子的中心有一个很 小的核小的

2、核,叫原子核叫原子核.原子的全部正电荷量和几乎全原子的全部正电荷量和几乎全 部质量都集中在原子核里部质量都集中在原子核里,带负电的电子在核外空带负电的电子在核外空 间运动间运动.(4)(4)具有相同的具有相同的 而而 不同的原子不同的原子,在在 元素周期表中处于同一位置元素周期表中处于同一位置,互称同位素互称同位素.2.2.能级和能级跃迁能级和能级跃迁 (1)(1)量子化量子化 核外电子只能在一些分立的轨道上运动核外电子只能在一些分立的轨道上运动 r rn n=n n2 2r r1 1(n n=1,2,3=1,2,3)(2)(2)量子化量子化 原子只能处于一系列不连续的能量状态原子只能处于一系

3、列不连续的能量状态 E En n=(=(n n=1,2,3=1,2,3)质子数质子数中子数中子数轨道轨道能量能量 (3)(3)吸收或辐射能量量子化吸收或辐射能量量子化 原子在两个能级之间跃迁时只能吸收或发射原子在两个能级之间跃迁时只能吸收或发射 的光子的光子,光子的能量光子的能量h h=E Em m-E En n.3.3.天然放射现象、衰变、放射性的应用和防护天然放射现象、衰变、放射性的应用和防护 (1)(1)元素自发地放出射线的现象叫做元素自发地放出射线的现象叫做 .放射性物质放出的射线通常有三种放射性物质放出的射线通常有三种:、.(2)(2)原子核放出原子核放出 粒子或粒子或 粒子后粒子后

4、,就变成新的就变成新的 原子核原子核,我们把这种变化称为原子核的衰变我们把这种变化称为原子核的衰变.在衰在衰 变过程中变过程中,和和 都守恒都守恒.(3)(3)放射性元素的原子核有放射性元素的原子核有 发生衰变所需的发生衰变所需的 时间时间,叫做这种元素的半衰期叫做这种元素的半衰期.放射性元素衰变的放射性元素衰变的一定一定频率频率天然放射现象天然放射现象射线射线 射射射线射线电荷数电荷数质量数质量数半数半数线线是由是由 本身的因素决定的本身的因素决定的,跟原子所处的跟原子所处的 状态无关状态无关.(4)(4)放射性同位素的应用放射性同位素的应用:一是利用它的一是利用它的 ;二是作二是作为为 .

5、(5)(5)射线、射线、射线、射线、射线之间的区别射线之间的区别核内部核内部物理物理或化学或化学射线射线示踪原子示踪原子 射线射线射线射线射线射线 实质实质 速度速度约为光速的十约为光速的十分之一分之一约为光速的十约为光速的十分之九分之九 光速光速电离作用电离作用 很强很强 较弱较弱 很弱很弱贯穿能力贯穿能力 很弱很弱 很强很强 最强最强氦核流氦核流电子流电子流电磁波电磁波4.4.核反应、核能、裂变、聚变核反应、核能、裂变、聚变 (1)(1)在物理学中在物理学中,原子核在其他粒子的轰击下产生原子核在其他粒子的轰击下产生 新原子核的过程新原子核的过程,称为称为 .在此过程中在此过程中,质量质量

6、数和电荷数都守恒数和电荷数都守恒.爱因斯坦的质能方程是爱因斯坦的质能方程是 .(2)(2)核物理中核物理中,把重核分裂成质量较小的核把重核分裂成质量较小的核,释放出释放出 核能的反应核能的反应,称为裂变称为裂变;把轻核结合成质量较大的把轻核结合成质量较大的 核核,释放出核能的反应释放出核能的反应,称为称为 .(3)(3)铀核裂变的核反应方程是铀核裂变的核反应方程是 .氢核聚变的核反应方程是氢核聚变的核反应方程是 .(4)(4)在核反应堆中在核反应堆中,石墨的作用是作为石墨的作用是作为 ;镉棒镉棒 的作用是控制反应速度的作用是控制反应速度;水泥防护层的作用是屏蔽裂水泥防护层的作用是屏蔽裂 变产物

7、放出的各种射线变产物放出的各种射线.核反应核反应E E=mcmc2 2聚变聚变减速剂减速剂5.5.核反应规律和原子核的人工转变核反应规律和原子核的人工转变 (1)(1)核反应的规律为核反应的规律为:反应前后质量数守恒和反应前后质量数守恒和 守恒守恒.(2)(2)原子核的人工转变原子核的人工转变 卢瑟福发现质子的核反应方程为卢瑟福发现质子的核反应方程为:查德威克发现中子的核反应方程为查德威克发现中子的核反应方程为:约里奥约里奥居里夫妇发现放射性同位素和正电子的居里夫妇发现放射性同位素和正电子的 核反应方程为核反应方程为:电荷电荷数数思思 路路 方方 法法1.1.在配平核反应方程式时在配平核反应方

8、程式时,一般先满足一般先满足 守恒守恒,后满足后满足 守恒守恒.2.2.在处理粒子的碰撞和衰变问题时在处理粒子的碰撞和衰变问题时,通常应用动量守通常应用动量守 恒定律、质能方程和能的转化与守恒定律综合分恒定律、质能方程和能的转化与守恒定律综合分 析析.3.3.核能的计算方法核能的计算方法 若若m m以以kgkg为单位为单位,则则E E=m mc c2 2,E E的单位为的单位为 .若若m m以原子的质量单位以原子的质量单位u u为单位为单位,则则E E=m m931.5 MeV.931.5 MeV.质量数质量数电荷数电荷数焦耳焦耳题型题型1 1 原子物理基础知识的理解原子物理基础知识的理解 例

9、例1(20091(2009山东调研山东调研)以下说法正确的是以下说法正确的是 （）A.A.普朗克在研究黑体辐射问题中提出了能量子假说普朗克在研究黑体辐射问题中提出了能量子假说B.B.康普顿效应说明光子有动量康普顿效应说明光子有动量,即光具有粒子性即光具有粒子性C.C.玻尔建立了量子理论玻尔建立了量子理论,成功解释了各种原子的发光成功解释了各种原子的发光 现象现象D.D.天然放射现象的发现揭示了原子的核式结构天然放射现象的发现揭示了原子的核式结构解析解析 普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说说,A,A正确正确;康普顿效应说明光子有动量康普顿效应说明光

10、子有动量,即光具有粒子即光具有粒子性性,B,B正确正确;玻尔建立了量子理论玻尔建立了量子理论,解释了氢原子的发光解释了氢原子的发光现象现象,C,C错错;天然放射现象的发现揭示了原子核具有复天然放射现象的发现揭示了原子核具有复杂的结构杂的结构,D,D错错;答案答案 ABAB 例例2(20092(2009高考标准测试卷高考标准测试卷押题卷押题卷)在全球能在全球能源危机的背景下源危机的背景下,核能的开发已成为全球的焦点问核能的开发已成为全球的焦点问题题.核电站的核能来源于核电站的核能来源于 的裂变的裂变,现有现有4 4种说法种说法:原子核中有原子核中有9292个质子、个质子、143143个中子个中子

11、;裂变裂变的产物多种多样的产物多种多样,一种典型的反应是裂变为钡和氪一种典型的反应是裂变为钡和氪,核反应方程为核反应方程为 ;是天然是天然放射性元素放射性元素,常温下它的半衰期约为常温下它的半衰期约为4545亿年亿年,升高温升高温度其半衰期会缩短度其半衰期会缩短;如果一个如果一个 裂变时的质量裂变时的质量亏损为亏损为m m=0.357 8=0.357 81010-27-27 kg,kg,则释放的能量约为则释放的能量约为201 MeV.201 MeV.以上的四种说法正确的是以上的四种说法正确的是 （）A.A.B.B.C.C.D.D.解析解析 根据原子核表示方法的意义可知根据原子核表示方法的意义可

12、知正确正确;由核由核反应中电荷数守恒和质量数守恒可知反应中电荷数守恒和质量数守恒可知正确正确;半衰期半衰期只与元素的种类有关只与元素的种类有关错错;由爱因斯坦质能方程知由爱因斯坦质能方程知正确正确.答案答案 D D 由于原子和原子核这一部分的内容比较琐碎由于原子和原子核这一部分的内容比较琐碎,复复习时要根据考点要求习时要根据考点要求,理出知识脉络理出知识脉络,识记重要知识点识记重要知识点.预测演练预测演练1 1 (2009(2009珠海市第二次调研珠海市第二次调研)放射性元素放射性元素能自发地放出射线能自发地放出射线,变成别的元素变成别的元素,同时伴随核能的释同时伴随核能的释放放,下列表述中正

13、确的是下列表述中正确的是 （）A.A.、三种射线都是电磁波三种射线都是电磁波B.B.在在、三种射线中电离能力最弱的是三种射线中电离能力最弱的是 射线射线C.C.太阳辐射的能量是由轻核聚变产生的太阳辐射的能量是由轻核聚变产生的D.D.将放射性元素掺杂到其他稳定元素中并大幅度降将放射性元素掺杂到其他稳定元素中并大幅度降 低其温度低其温度,它的半衰期不发生改变它的半衰期不发生改变CDCD预测演练预测演练2(20092(2009辽宁省部分重点中学协作体高考辽宁省部分重点中学协作体高考模拟模拟)以下是有关近代物理内容的若干叙述以下是有关近代物理内容的若干叙述,其中正确其中正确的是的是 （）A.A.太阳辐

14、射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应B.B.光电效应揭示了光的粒子性光电效应揭示了光的粒子性,而康普顿效应则反映而康普顿效应则反映 了光的波动性了光的波动性C.C.按照玻尔理论按照玻尔理论,氢原子核外电子从半径较小的轨道氢原子核外电子从半径较小的轨道 跃迁到半径较大的轨道时跃迁到半径较大的轨道时,电子的动能减小电子的动能减小,原子原子 总能量增大总能量增大D.D.发生一次发生一次衰变衰变,该原子外层就失去一个电子该原子外层就失去一个电子C C题型题型2 2 玻尔理论和能级跃迁玻尔理论和能级跃迁 例例3(20093(2009济宁市济宁市5 5月模拟月模拟

15、)18851885年年,巴耳末发现了巴耳末发现了氢原子可见光光谱的谱线波长公式氢原子可见光光谱的谱线波长公式:(n n=3,4,5,=3,4,5,),),其中其中R R=1.10=1.1010107 7 m m-1-1,称为里德伯常量称为里德伯常量.1913.1913年年,玻尔提出了原子结构假说玻尔提出了原子结构假说,可以很好地推导可以很好地推导出巴耳末公式出巴耳末公式.(1)(1)用巴耳末公式计算用巴耳末公式计算n n=5=5时氢原子光谱的谱线波长时氢原子光谱的谱线波长,并说明这条谱线是氢原子在哪两个能级之间跃迁得到并说明这条谱线是氢原子在哪两个能级之间跃迁得到的的.(2)(2)用玻尔理论得

16、到的氢原子能级图用玻尔理论得到的氢原子能级图(图图9-3-1)9-3-1)中的数中的数据计算氢原子从据计算氢原子从n n=5=5能级向能级向n n=2=2能级跃迁得到谱线的能级跃迁得到谱线的波长波长.(.(真空中光速真空中光速c c=3.0=3.010108 8 m/s,m/s,普朗克常量普朗克常量h h=6.63=6.631010-34-34 J Js,s,电子的电荷量电子的电荷量e e=1.6=1.61010-19-19 C,C,计计算结果均保留三位有效数字算结果均保留三位有效数字)图图8-2-18-2-1解析解析 (1)(1)根据巴耳末公式根据巴耳末公式 ,得得=4.33 =4.3310

17、10-7-7 m m巴耳末公式巴耳末公式n n=5=5时计算出的氢原子光谱的谱线是氢原时计算出的氢原子光谱的谱线是氢原子从量子数为子从量子数为5 5的能级跃迁到量子数为的能级跃迁到量子数为2 2的能级形成的的能级形成的.(2)(2)n n=2=2时时,E E2 2=-3.4 eV;=-3.4 eV;n n=5=5时时,E E5 5=-0.54 eV,=-0.54 eV,及及h h=E E5 5-E E2 2,=得得=4.35=4.351010-7-7 m m答案答案 (1)4.33(1)4.331010-7-7 m m 氢原子在能级氢原子在能级5 5和能级和能级2 2之间之间跃迁得到的跃迁得到

18、的(2)4.35(2)4.351010-7-7 m m 在涉及能级跃迁和微观粒子的弹性碰撞问题时在涉及能级跃迁和微观粒子的弹性碰撞问题时,一般应用一般应用h h=E Em m-E En n和能级公式和能级公式E En n=,=,并结合动并结合动量和能量的观点分析解决问题量和能量的观点分析解决问题.预测演练预测演练3 3 (2009(2009淄博市第二次检测淄博市第二次检测)在真空中在真空中,氢氢原子从能级原子从能级A A跃迁到能级跃迁到能级B B时时,辐射出波长为辐射出波长为1 1的光的光子子;从能级从能级A A跃迁到能级跃迁到能级C C时时,辐射出波长为辐射出波长为2 2的光子的光子.若若1

19、 1 2 2,真空中的光速为真空中的光速为c c,则氢原子从能级则氢原子从能级B B跃迁跃迁到能级到能级C C时时 （）A.A.将吸收光子将吸收光子,光子的波长为光子的波长为B.B.将辐射光子将辐射光子,光子的波长为光子的波长为C.C.将吸收光子将吸收光子,光子的频率为光子的频率为D.D.将辐射光子将辐射光子,光子的频率为光子的频率为解析解析 1 1 2 2,1 1 2 2,能级图如右图所能级图如右图所示示.从从B B到到C C要辐射光子要辐射光子,E EBCBC=.答案答案 B B题型题型3 3 核反应与核能核反应与核能 例例4 4 设太阳内部持续不断地发生着设太阳内部持续不断地发生着4 4

20、个质子聚变为个质子聚变为1 1个氦核放出个氦核放出2 2个正电子的热核反应个正电子的热核反应,这个核反应释放的这个核反应释放的大量能量就是太阳的能源大量能量就是太阳的能源,已知已知m mP P=1.007 276=1.007 276 u u,m mHeHe=4.002 603=4.002 603 u u,m me e=0.000 548=0.000 548 u u.(1)(1)写出这个核反应方程写出这个核反应方程.(2)(2)这一核反应释放出的能量有多少焦这一核反应释放出的能量有多少焦?(3)(3)若太阳向空间辐射的总功率为若太阳向空间辐射的总功率为3.83.8101026 26 W,W,则太

21、阳则太阳的质量每秒将减少多少千克的质量每秒将减少多少千克?解析解析 (1)(1)核反应方程式为核反应方程式为:(2)(2)设核反应中放出的结合能为设核反应中放出的结合能为E E=(4=(4m mP P-m mHeHe-2-2m me e)c c2 2解得解得E E=23.6 MeV=3.78=23.6 MeV=3.781010-12-12 J J(3)(3)太阳每秒减少的质量为太阳每秒减少的质量为m m=解得解得m m=4.2=4.210109 9 kg kg答案答案 (1)(2)3.78(1)(2)3.781010-12-12 J J(3)4.2(3)4.210109 9 kg kg 1.1

22、.书写核反应方程书写核反应方程,在遵循事实的前提下在遵循事实的前提下,一定满一定满足两个守恒足两个守恒:质量数守恒和电荷数守恒质量数守恒和电荷数守恒.2.2.核反应过程中核反应过程中,虽然是微观世界虽然是微观世界,但一定满足两但一定满足两个守恒个守恒:动量守恒和能量守恒动量守恒和能量守恒.3.3.计算核能时计算核能时,m m的单位不同的单位不同,计算方法可不同计算方法可不同,未必一定采用国际单位未必一定采用国际单位,1,1 u u相当于相当于931.5 MeV.931.5 MeV.4.4.核反应过程中核反应过程中,如果涉及到能量问题如果涉及到能量问题,经常用到经常用到动量和能量的关系式动量和能

23、量的关系式E Ek k=进行计算进行计算.预测演练预测演练4 4 (2009(2009聊城市高考模拟二聊城市高考模拟二)两个氘核聚变两个氘核聚变产生一个中子和氦核产生一个中子和氦核(氦的同位素氦的同位素).).已知氘核的质量已知氘核的质量m mD D=2.013 6=2.013 6 u u,氦核的质量氦核的质量m mHeHe=3.015 0=3.015 0 u u,中子的质量中子的质量m mn n=1.008 7=1.008 7u u(1(1 u u相当于相当于931 MeV).931 MeV).(1)(1)写出聚变方程并计算释放的核能写出聚变方程并计算释放的核能.(2)(2)若反应前两个氘核

24、的动能均为若反应前两个氘核的动能均为0.35 MeV.0.35 MeV.它们对心它们对心正碰发生聚变正碰发生聚变,且反应后释放的核能全部转化为动能且反应后释放的核能全部转化为动能,则产生的氦核和中子的动能各为多大则产生的氦核和中子的动能各为多大?解析解析 (1)(1)聚变的核反应方程聚变的核反应方程核反应过程中的质量亏损为核反应过程中的质量亏损为m m=2=2m mD D-(-(m mHeHe+m mn n)=0.003 5)=0.003 5 u u释放的核能为释放的核能为E E=mcmc2 2=0.003 5=0.003 5931 MeV=3.26 MeV931 MeV=3.26 MeV(2

25、)(2)对撞过程动量守恒对撞过程动量守恒,由于反应前两氘核动能相同由于反应前两氘核动能相同,其动量等值反向其动量等值反向,因此反应前后系统的动量为因此反应前后系统的动量为0,0,即即0 0=m mHeHev vHeHe+m mn nv vn n反应前后总能量守恒反应前后总能量守恒,即即 =E E+2+2E Ek0k0解得解得E EkHekHe=0.99 MeV,=0.99 MeV,E Eknkn=2.97 MeV=2.97 MeV答案答案 (1)3.26 MeV (2)0.99 MeV(1)3.26 MeV (2)0.99 MeV2.97 MeV2.97 MeV题型题型4 4 衰变与圆周运动知

26、识的结合衰变与圆周运动知识的结合 例例5(20095(2009辽宁省普通高校招生统一考试测试辽宁省普通高校招生统一考试测试)云室处于一个垂直纸面向外的匀强磁场中云室处于一个垂直纸面向外的匀强磁场中,一个静一个静止的原子核止的原子核 在云室中发生了一次衰变在云室中发生了一次衰变,其衰变其衰变产物在磁场中运动的圆轨迹如图产物在磁场中运动的圆轨迹如图8-2-28-2-2所示所示.已知新已知新核核Y Y的质量为的质量为MM,粒子的质量为粒子的质量为m m,衰变后粒子的速度衰变后粒子的速度大小为大小为v v.图图8-2-28-2-2(1)(1)该过程发生了该过程发生了衰变还是衰变还是衰变衰变?写出核反应

27、方程写出核反应方程.(2)(2)若原子核衰变时的能量都以粒子和新核的动能形若原子核衰变时的能量都以粒子和新核的动能形式释放式释放.求衰变时释放出的总能量求衰变时释放出的总能量(亏损的质量与粒子亏损的质量与粒子质量相比可忽略不计质量相比可忽略不计).).解析解析 (1)(1)该过程是该过程是衰变衰变核反应方程为核反应方程为:(2)(2)原子核在衰变前后动量守恒原子核在衰变前后动量守恒,设衰变后新核的速度设衰变后新核的速度为为v v1 1,则有则有MMv v1 1=m mv v根据题意可知根据题意可知,衰变释放的总能量衰变释放的总能量E E=联立联立得得E E=答案答案 (1)(1)衰变衰变 1.

28、1.衰变前后动量守恒衰变前后动量守恒.2.2.衰变后新生成的带电粒子在匀强磁场中做匀速衰变后新生成的带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动圆周运动.预测演练预测演练5 5 (2009(2009邯郸市邯郸市5 5月第二次模拟月第二次模拟)介子的介子的衰变方程为衰变方程为 ,其中其中 介子和介子和 介子为带负介子为带负电的元电荷电的元电荷,介子不带电介子不带电,一个一个 介子沿垂直于磁介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中场的方向射入匀强磁场中,其轨迹为圆弧其轨迹为圆弧(图中虚线所图中虚线所示示),),则则 介子和介子和 介子的运动轨迹可能是图中的介子的运动轨迹可能是图中的 （）解析解析 用左手定则并结

29、合动量守恒定律求解用左手定则并结合动量守恒定律求解.答案答案 ABAB1.1.(2009(2009重庆市第二次质量调研抽测重庆市第二次质量调研抽测)氢原子从氢原子从n n=4=4 的能级跃迁到的能级跃迁到n n=2=2的能级时的能级时,辐射出光子辐射出光子a a;从从n n=3=3能能 级跃迁到级跃迁到n n=1=1能级时能级时,辐射出光子辐射出光子b b.则下列说法中则下列说法中 正确的是正确的是 （）A.A.氢原子从氢原子从n n=4=4跃迁到跃迁到n n=2,=2,电子动能的增加量等电子动能的增加量等 于氢原子电势能的减少量于氢原子电势能的减少量B.B.在真空中在真空中a a光子的传播速

30、度大于光子的传播速度大于b b光子的传播光子的传播 速度速度C.C.光子光子a a的能量大于光子的能量大于光子b b的能量的能量D.D.光子光子a a的波长大于光子的波长大于光子b b的波长的波长解析解析 由于从由于从n n=4=4跃迁到跃迁到n n=2=2要向外辐射能量要向外辐射能量,A,A错错;a a b b,E Ea a Q Q1 1B.XB.X是是 ,Q Q2 2 Q Q1 1C.XC.X是是 ，Q Q2 2 Q Q1 1D.XD.X是是 ,Q Q2 2 Q Q1 1,故故选选B.B.答案答案 B B7.7.(2009(2009济宁市济宁市5 5月模拟月模拟)一个静止的原子核一个静止的

31、原子核 经经 衰变放出一个衰变放出一个粒子并生成一个新核粒子并生成一个新核,粒子的粒子的 动能为动能为E E0 0.设衰变时产生的能量全部变成设衰变时产生的能量全部变成粒子和粒子和 新核的动能新核的动能,则在此衰变过程中的质量亏损为则在此衰变过程中的质量亏损为()()解析解析 ,由于由于粒子与新核动量大小相粒子与新核动量大小相等等,E Ek k=,=,E Ekk=E E0 0,E Ek k新新=,=,E E=E E0 0+=.=.答案答案 D D8.8.(2009(2009贵州省普通高校招生适应性考试贵州省普通高校招生适应性考试)下列说下列说 法中正确的是法中正确的是 （）A.A.衰变所释放的

32、电子是原子核内的中子转化成衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成 质子时发生并释放出来的质子时发生并释放出来的B.B.射线是原子核发出的一种粒子流射线是原子核发出的一种粒子流,它的电离它的电离能能 力在力在、三种射线中是最强的三种射线中是最强的C.C.氢原子从较高的激发态跃迁到较低的激发态时氢原子从较高的激发态跃迁到较低的激发态时,核核 外电子的动能增加外电子的动能增加,原子的总能量不变原子的总能量不变D.D.已知氡的半衰期为已知氡的半衰期为3.83.8天天,如果取如果取1 g1 g氡放在天平的氡放在天平的 左盘上左盘上,砝码放于天平右盘砝码放于天平右盘,左右两边恰好平衡左右两边恰好平衡,则则

33、 经经7.67.6天后天后,需取走需取走0.75 g0.75 g砝码后天平才能再次平砝码后天平才能再次平 衡衡解析解析 C C中由于向外辐射能量中由于向外辐射能量,原子的总能量减小原子的总能量减小,C,C错错;D;D中衰变后应考虑衰后剩余物的质量中衰变后应考虑衰后剩余物的质量,D,D错错.答案答案 ABAB9.9.(2009(2009杭州市模拟三杭州市模拟三)在足够大的匀强磁场中在足够大的匀强磁场中,静静 止的钠的同位素止的钠的同位素 发生衰变发生衰变,沿与磁场垂直的方沿与磁场垂直的方 向释放出一个粒子后向释放出一个粒子后,变为一个新核变为一个新核,新核与放出新核与放出 粒子在磁场中运动的径迹

34、均为圆粒子在磁场中运动的径迹均为圆,如图如图8-2-48-2-4所示所示.以下观点正确的是以下观点正确的是 （）图图8-2-48-2-4A.A.新核为新核为B.B.发生的是发生的是衰变衰变C.C.轨迹轨迹1 1是新核的径迹是新核的径迹D.D.新核沿逆时针方向旋转新核沿逆时针方向旋转解析解析 由于运动轨迹为内切圆由于运动轨迹为内切圆,放出的粒子为放出的粒子为粒子粒子,是是衰变衰变.,A.,A对对,B,B错错;由由r r=知知2 2为新核的径迹为新核的径迹,C,C错错;由左手定则可知由左手定则可知D D正确正确.答案答案 ADAD10.10.(2009(2009山东山东38)38)历史上第一次利用

35、加速器实现历史上第一次利用加速器实现 的核反应的核反应,是用加速后动能为是用加速后动能为0.5 MeV0.5 MeV的质子的质子 轰轰 击静止的击静止的 ,生成两个动能均为生成两个动能均为8.9 MeV8.9 MeV的的 .(1 MeV=1.6 (1 MeV=1.61010-13-13 J)J)(1)(1)上述核反应方程为上述核反应方程为 .(2)(2)质量亏损为质量亏损为 kg.kg.解析解析 (1)(1)(2)(2)设反应前质子的动能为设反应前质子的动能为E Ek0k0,反应后反应后 的动能为的动能为E Ek k,由于质量亏损而释放的能量为由于质量亏损而释放的能量为E E=2=2E Ek

36、k-E Ek0k0=(2=(28.9-0.5)MeV=17.3 MeV8.9-0.5)MeV=17.3 MeV根据爱因斯坦质能方程，有根据爱因斯坦质能方程，有m m=3.1=3.11010-29-29 kgkg答案答案 (1)(1)(2)3.1(2)3.11010-29-2911.11.镭镭(Ra)(Ra)是历史上第一个被分离出来的放射性元素是历史上第一个被分离出来的放射性元素,已知已知 能自发地放出能自发地放出粒子而变成新核粒子而变成新核Rn.Rn.已知已知 的质量为的质量为MM1 1=3.753 3=3.753 31010-25-25 kg,kg,新核新核RnRn的质的质 量为量为MM2

37、2=3.686 7=3.686 71010-25-25 kg,kg,粒子的质量为粒子的质量为m m=6.646 6 6.646 61010-27-27 kg.kg.现有一个静止的现有一个静止的 核发生核发生 衰变衰变,衰变后衰变后粒子的速度为粒子的速度为3.683.6810105 5 m/s.m/s.则则:(:(计算结果保留两位有效数字计算结果保留两位有效数字)(1)(1)写出该核反应的方程式写出该核反应的方程式.(2)(2)此反应过程中放出的能量是多少此反应过程中放出的能量是多少?(3)(3)反应后新核反应后新核RnRn的速度是多大的速度是多大?解析解析 (1)(1)核反应的方程为核反应的方程为(2)(2)反应过程中放出的能量反应过程中放出的能量E E=mcmc2 2=(=(MM1 1-MM2 2-m m)c c2 2=1.2=1.21010-12-12 J J(3)(3)由动量守恒定律可得由动量守恒定律可得MM2 2v v2 2-m mv v=0=0解得解得v v2 2=6.6=6.610103 3 m/sm/s答案答案 (1)(1)(2)1.2(2)1.21010-12-12 J J (3)6.6 (3)6.610103 3 m/sm/s返回