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1、第第 14 单元：原子、原子核单元：原子、原子核 内容和方法内容和方法 本单元内容包括 粒子散射、能级、天然放射性现象、 射线、 射线、 射线、 核子、中子、质子、原子核、核能、质量亏损、裂变、链式反应、聚变等，以及原子核式 结构模型、半衰期、核反应方程、爱因斯坦的质能方程等规律。本单元所涉及的基本方法，由于知识点相对分散要加强物理现象的本质的理解。运用 逻辑推理的方法，根据已有的规律和事实、条件作出新的判断。核能的计算对有效数字的 要求很高。 例题分析例题分析 在本单元知识应用的过程中，初学者常犯的错误主要表现在：各个概念、现象混淆； 对多种可能性的问题分析浅尝则止；计算不过硬。(1)求电子
2、在基态轨道上运动时的动能。(2)有一群氢原子处于量子数 n=3 的激发态。画一能级图，在图 141 上用箭头标明这 些氢原子能发出哪几条光谱线。(3)计算这几条光谱线中波长最短的一条的波长。(其中静电力恒量 K=9.0109Nm2/C2，电子电量 e=1.610-19C，普朗克恒量 h=6.6310-34Js，真空中光 速 c=3.0108m/s)。【错解分析】错解：(1)电子在基态轨道中运动时量子数 n=1，其动能为(2)作能级图如图，可能发出两条光谱线。(3)由于能级差最小的两能级间跃迁产生的光谱线波长越短，所以(E3-E2)时所产生的 光谱线为所求，其中(1)动能的计算错误主要是不理解能
3、级的能量值的物理意义，因而把道上的能量，它包括电势能 EP1和动能 EK1。计算表明 EP1=-2EK1，所以 E1=EP1EK1=- EK1，EK1=-E1=l3.6eV。虽然错解中数值表明正确，但理解是错误的。 (2)错解中的图对能级图的基本要求不清楚。(3)不少学生把能级图上表示能级间能量差的长度线看成与谱线波长成正比了。【正确解答】(l)设电子的质量为 m，电子在基态轨道上的速率为 v1，根据牛顿第(2)当氢原子从量子数 n=3 的能级跃迁到较低能级时，可以得到 3 条光谱线。如图 14- 2 所示。(3)与波长最短的一条光谱线对应的能级差为 E3-E1。例例 2 2 关于半衰期，以下
4、说法正确的是 A同种放射性元素在化合物中的半衰期比单质中长。B升高温度可以使半衰期缩短C氡的半衰期为 3.8 天，若有四个氡原子核，经过 7.6 天就只剩下一个D氡的半衰期为 3.8 天，4 克氡原子核，经过 7.6 天就只剩下 1 克【错解分析】错解：每经过 3.8 天就有半数的氡核发生衰变，经过两个半衰期即 7.6 天后，只剩下四分之一的氡，故选 C，D。放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间是一种统计规律，半衰期对某一个 或某几个原子核来说，是无意义的。 “上述”解法忽视了这一事实，故错选了 C。【正确解答】考虑到放射性元素衰变的快慢是跟原子所处的物理状态或化学状态无关，又考虑到半
5、 衰期是一种统计规律，即给定的四个氡核是否马上衰变会受到各种偶然因素的支配。因此， 正确答案只有 D。例例 3 3 钍 232 经过 6 次 衰变和 4 次 衰变后变成一种稳定的元素。这种元素是什么？ 它的原子量是多少？它的原子序数是多少？【错解分析】何况反应的次序也不是先进行 6 次 衰变，再进行 4 次 衰变，所以此解法是错误的。【正确解答】6 次 衰变和 4 次 衰变总的效果使原子量和原子序数变化为原子量=232-64=208原子序数=90-26-4(-1)=82例例 11、 如图 2-30，一个弹簧台秤的秤盘质量和弹簧质量都可以不计，盘内放一个物体 P 处于静止。P 的质量为 12kg
6、，弹簧的劲度系数 k=800N/m。现给 P 施加一个竖直向上的力 F，使 P 从静止开始向上做匀加速运动。已知在前 0.2s 内 F 是变化的，在 0.2s 以后 F 是恒 力，则 F 的最小值是多少，最大值是多少？【错解分析】错解：F 最大值即 N = 0 时，F = ma+mg=210(N)错解原因是对题所叙述的过程不理解。把平衡时的关系 G = F+N，不自觉的贯穿在解 题中。【正确解答】解题的关键是要理解 0.2s 前 F 是变力，0.2s 后 F 是恒力的隐含条件。即 在 0.2s 前物体受力和 0.2s 以后受力有较大的变化。以物体 P 为研究对象。物体 P 静止时受重力 G、称
7、盘给的支持力 N。因为物体静止，F=0N = G = 0 N = kx0设物体向上匀加速运动加速度为 a。此时物体 P 受力如图 2-31 受重力 G，拉力 F 和支持力 N据牛顿第二定律有F+NG = ma 当 0.2s 后物体所受拉力 F 为恒力，即为 P 与盘脱离，即弹簧无形变，由 00.2s 内物 体的位移为 x0。物体由静止开始运动，则将式，中解得的 x0= 0.15m 代入式解得 a = 7.5m/s2F 的最小值由式可以看出即为 N最大时，即初始时刻 N=N = kx。代入式得Fmin= ma + mgkx0=12(7.5+10)-8000.15 =90(N) F 最大值即 N=
8、0 时，F = ma+mg = 210（N）【小结】本题若称盘质量不可忽略，在分析中应注意 P 物体与称盘分离时，弹簧的形 变不为 0，P 物体的位移就不等于 x0，而应等于 x0-x（其中 x 即称盘对弹簧的压缩量） 。内部资料 仅供参考内部资料 仅供参考9JWKffwvG#tYM*Jg&6a*CZ7H$dq8KqqfHVZFedswSyXTy#&QA9wkxFyeQ!djs#XuyUP2kNXpRWXmA&UE9aQGn8xp$R#͑GxGjqv$UE9wEwZ#QcUE%&qYpEh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWp
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