《高中物理竞赛：原子物理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理竞赛：原子物理（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、高中物理竞赛：原子物理一、考点内容1氢原子的能级结构,氢原子的电子云,光子的发射和吸收。2天然放射现象,射线、射线、射线,半衰期。3质子的发现,中子的发现,原子核的组成。 4核能,爱因斯坦的质能方程。5重核的裂变,链式反应;轻核的聚变。 6核反应堆，放射性污染和防护二、复习思路 原子、原子核的内容以人类认识微观世界的过程为线索，介绍有关原子、原子核著名实验和实验结论的初步知识。“联系实际、联系生活、联系高科技”已成为高考命题的趋势，所以同学应特别注意。 本单元的内容多而杂，学习要求是识记和理解，而许多同学又记不住。下面介绍一种行之有效的方法：以科学家的姓名为线索，以其发现为主要内容，通过读书或
2、阅读科普读物归纳“十大人物，九大发现，四大核变”形成知识体系，这样非常便于记忆和理解。由于本单元理论的形成都是以事实发现为依据，故在每一理论复习时，应按如下知识链进行：事实、发现发现的意义模型成功之处、不足之处新的发现事实意义。 （一）：十大人物，九大发现1、汤姆孙（又译作“汤姆生”）电子的发现（第一大发现）原子可分2、卢瑟福粒子散射实验（第二大发现）原子的核式结构模型与经典的电磁场理论矛盾 卢瑟福粒子轰击氮原子核发现质子（第三大发现）3、玻尔原子的能级（第四大发现）成功解释氢光谱的规律，不能解释比较复杂的原子。4、贝克勒耳天然放射现象（第五大发现）原子核有复杂结构5、玛丽.居里，皮埃尔.居里
3、天然放射现象研究发现放射性元素钋和镭（第六大发现）放射性元素的衰变6、查德威克粒子轰击铍原子核发现中子（第七大发现）原子核由质子和中子组成。7、约里奥.居里，伊丽芙.居里粒子轰击铝箔发现放射性同位素（第八大发现）应用（利用它的射线；作为示踪原子）8、爱因斯坦质能方程：（）（第九大发现）（二）：四大核变1、放射性元素的衰变2、原子核的人工转变3、重核的裂变:链式反应核能的应用（发电、原子弹）4、轻核的聚变:热核反应（氢弹）三、重点难点解析1原子核式结构：通过对卢瑟福粒子散射实验现象的分析：粒子穿过金箔后，绝大多数没有发生偏转，仍沿原来方向前进，只有少数发生较大的偏转，极少数偏转角度超过90，甚至
4、达到180，这是汤姆逊的枣糕模型所不能解释的，说明原子具有核式结构。2氢原子的能级结构：j越大，越大，能量越高，原子越不稳定；k处于激发态的氢原子会自发的向低能级跃迁，以光子的形式释放能量，释放的能量等于两个能级的能量差，原子能量的释放和吸收均满足均满足这一关系，是不连续的。l原子吸收能量的原则是吸收能量恰好等于两个能级差，或者吸收能量大于或等于其电离能，使电子成为自由电子。当原子吸收光子时，由于光子不可分，故其必须选择能量满足上述原则的光子；当原子吸收实物粒子（如电子）能量时，原子可以根据需要吸收其中的一部分能量，即对实物粒子的能量没有条件限制。3、 衰变的实质： 衰变放出电子，并不表示原子
5、核中有电子，而是原子核中的一个中子转化质子时伴随着放出一个电子，即4、质量亏损及核能：并不是指质量的消失，只是在核反应的过程中以辐射能量的形式体现了相应部分的质量；不能理解为质量为的物质可以转化为的能量，这只是反应了质量与能量间的密切联系，在计算核能时应用来计算。四例题精讲例1、 铀核裂变的产物之一是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆90（）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次衰变例2、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的电子碰撞例3、 若
6、原子的某内层电子被电离形成空位，其它层的电子跃迁到该空位上时，会将多余的能量以电磁辐射的形式释放出来，此电磁辐射就是原子的特征X射线。内层空位的产生有多种机制，其中一种称为内转换，即原子中处于激发态的核跃迁回基态时，将跃迁时释放的能量交给某一内层电子，使此内层电子电离而形成空位（被电离的电子成为内转换电子）。的原子核从某一激发态回到基态时，可将能量E0=1.416Mev交给内层电子（如K、L、M层电子，K、L、M标记原子中最靠近核的三个电子层）使其电离，实验测得从原子的K、L、M层电离出的电子的动能分别为EK=1.323Mev、EL=1.399Mev、EM=1.412Mev。则可能发射的特征X
7、射线的能量为：A、0013Mev B、0017Mev C、0076Mev D、0093Mev例4、 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。.例5 如图所示,氢原子从n2的某一能级跃迁到n=2的能级,辐射出能量为2.55 eV的光子.问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏的能量,才能使它辐射上述能量的光子?请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图.例6一个静止的放射性原子核处于垂直纸面向里的匀强磁场中，由于发生了衰变而形成如图
8、所示的两个圆形径迹，两圆半径之比为116( )A.该原子核发生了衰变B.反冲核沿小圆作逆时针方向运动C.原来静止的原子核的原子序数为15D.沿大圆和沿小圆运动的粒子运动周期相同例7已知氘核质量为2.013 6 u，中子质量为1.008 7 u,He核的质量为3.015 0 u；(1)写出两个氘核聚变成He核反应方程；(2)计算上述核反应中释放的核能；(3)若两个氘核以相等的动能0.35 MeV作对心碰撞即可发生上述核反应，其释放的核能全部转化为机械能，则反应中生成的He核和中子的动能各是多少? 五、配套练习1下列说法中正确的是：A、原子由电子和带正电的物质组成是卢瑟福粒子散射实验得出的B、玻尔
9、理论认为原子只能处于能量不连续的一系列状态C、从目前观点看，媒介子、轻子和强子是没有内部结构的“点状”粒子D、强子是参与强相互作用的粒子，中子是最早发现的强子2下列衰变中，属于衰变的是：A、 B、 C、 D、3下列说法中不正确的是：A、激光的主要特点是：方向性好、单色性好、亮度高B、天然放射性现象说明原子核内部具有复杂结构C、人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素，它们的物质结构相同D、目前的核电站中采用核反应堆使轻核聚变，将释放出巨大能量转移成电能4用人工的方法可以得到放射性同位素，放射性同位素的原子核可以发生衰变。则下列描述不正确的是：A、放射性同位素放出的射线可以穿透黑纸使照相底片感光B、用粒
10、子轰击铝原子核得到磷的同位素的核反应方程为：C、经过6次衰变和4次衰变变成一种稳定的元素，该元素的原子序数为82。D、射线的贯穿能力很强，可以用来检查金属内部是否有裂纹，还可以用来治疗肿瘤。5如右图所示，P为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、为射线，为射线61994年3月，中国科技大学研制成功了比较先进的HT7型超导托卡马克， 托卡马克(Tokamak)是研究受控核聚变的一种装置，这个词是toroidal(环行的)，kamera(真空室)，magnet(磁)的头两个字母以及katushka
11、(线圈)的第一个字母组成的缩写词。根据以上的信息下列说法不正确的是：A、 种核反应原理是轻核的聚变，同时释放出大量的能量，与太阳发光的原理类似B、这种装置同我国秦山核电站、大压湾核电站所使用的核装置原理相同C、这种装置可以控制热核反应速度，使聚变能缓慢而稳定释放D、这种装置产生的核聚变对环境的污染比核裂变要轻得的多7（钍）经过一系列和衰变，成为（铅）。对此，下列说法正确的是：A、钍核比铅核多10个质子 B、铅核比钍核多8个中子C、共经过4次衰变和6次衰变 D、共经过6次衰变和4次衰变8下列说法正确的是：A、原子核分解为核子时，要释放出大量的核能B、粒子散射实验的结果表明原子核内有复杂结构C、发
12、现中子的核反应方程式为D、秦山核电站是利用核聚变释放的原子能来发电的9E经衰变成为F，再经衰变成为G，再经衰变成为H。上述系列衰变可记为下式：E F G H另一系列衰变如下：P Q R S已知P是F的同位素。（本题中用大写字母代表原子核）则：A、Q是G的同位素，R是H的同位素 B、R是E的同位素，S是F的同位素C、R是G的同位素，S是H的同位素 D、Q是E的同位素，R是F的同位素10右上图是放射线的物理特性演示实验简图，下列结论与这个实验结果不一致的是：A、纸、金属A、铅都能够挡住射线，其中铅阻挡放射线的效果最为显著B、金属A可挡住射线与射线C、在磁场的作用下，射线与射线所受到的磁场力的方向相
13、反D、利用磁铁和金属A可挡住全部的放射线11有“科学界奥斯卡”之称的美国科学杂志年度世界科技十大突破评选揭晓，证明宇宙由暗物质和暗能量“主宰”位居榜首，美国发射的航天器将我国研制的磁谱仪带入太空，其目的就是探索反物质的存在。科学家探寻的所谓“反物质”是由“反粒子”构成的，“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电荷量，但电荷的符号相反。试回答：(1)反粒子，它的质量数为_，电荷数为_。(2)一对正、负电子相遇发生湮灭，转化为一对频率相同的光子。已知电子质量为0.910-30kg，那么这两个光子的频率约为_Hz(相遇前的动能可略去不计，保留两位有效数字)。12静止在匀强磁场中的锂(63L
14、i)核，俘获一个速度为vn=7.7104 m/s的中子，反应后生成的粒子的速度为v=2.0104 m/s，其方向与反应前中子的运动方向相同。(1)写出核反应方程。(2)求出另一粒子的速度大小和方向。(3)画出两粒子的运动轨迹，并求出其半径之比。(设磁场方向垂直纸面向里，入射中子的速度方向在纸面内)(4)当粒子旋转6周时，另一粒子旋转几周? 13光具有波粒二象性，光子的能量Ehv，其中频率表征波的特性.在爱因斯坦提出光子说之后，法国物理学家德布罗意提出了光子动量p与光波波长的关系为：.若某激光管以PW60 W的功率发射波长6.63107 m的光束，试根据上述理论计算：（1）该管在1 s内发射出多少个光子?（2）若光束全部被某黑体表面吸收，那么该黑体表面受到的光束对它的作用力F为多大? 14 一静止的原子核A发生衰变后变成原子核B，已知原子核A、原子核B和粒子的质量分别为mA、mB，和m，光速为c（不考虑质量与速度有关的相对论效应）, 求衰变后原子核B和粒子的动能http:/ 15 近代的材料生长和微加工技术，可制造出一种使电 子的运动限制在半导体的一个平面内（二维
