高考光学原子物理专题.docVIP

一、原子的核式结构 卢瑟福根据α粒子散射实验观察到的实验现象推断出了原子的核式结构．α粒子散射实验的现象是：①绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进；②极少数α粒子则发生了较大的偏转甚至返回．注意，核式结构并没有指出原子核的组成． 二、波尔原子模型 玻尔理论的主要内容： 1．“定态假设”：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中，电子虽做变速运动，但并不向外辐射电磁波，这样的相对稳定的状态称为定态． 定态假设实际上只是给经典的电磁理论限制了适用范围：原子中的电子绕核转动处于定态时不受该理论的制约． 2．“跃迁假设”：电子绕核转动处于定态时不辐射电磁波，但电子在两个不同定态间发生跃迁时，却要辐射(吸收)电磁波(光子)，其频率由两个定态的能量差值决定hν＝Em－En． 3．“能量量子化假设”和“轨道量子化假设”：由于能量状态的不连续，因此电子绕核转动的轨道半径也不能任意取值． 三、原子核的衰变及三种射线的性质 1．α衰变与β衰变方程 α衰变：→＋ β衰变：→＋ 2．α和β衰变次数的确定方法 先由质量数确定α衰变的次数，再由核电荷数守恒确定β衰变的次数． 3．半衰期(T)：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间． 4．特征：只由核本身的因素所决定，而与原子所处的物理状态或化学状态无关． 5．规律：N＝N0． 6．三种射线 射线 α射线 β射线 γ射线 物质微粒 氦核 电子 光子γ 带电情况 带正电(2e) 带负电(－e) 不带电 速度 约为c 接近c c 贯穿本领 小(空气中飞行几厘米) 中(穿透几毫米厚的铝板) 大(穿透几厘米厚的铅板) 电离作用 强 次 弱 四、核能 1．爱因斯坦质能方程：E＝mc2． 2．核能的计算 (1)若Δm以千克为单位，则： ΔE＝Δmc2． (2)若Δm以原子的质量单位u为单位，则： ΔE＝Δm×931.5 MeV． 3．核能的获取途径 (1)重核裂变：例如 ＋→＋＋10 (2)轻核聚变：例如 ＋→＋ 聚变的条件：物质应达到超高温(几百万度以上)状态，故聚变反应亦称热核反应． ●例2　现有三个核反应： ①→＋____；　②＋→＋＋____；③＋→＋____． 完成上述核反应方程，并判断下列说法正确的是(　　) A．①是裂变，②是β衰变，③是聚变 B．①是聚变，②是裂变，③是β衰变 C．①是β衰变，②是裂变，③是聚变 D．①是β衰变，②是聚变，③是裂变 [答案]　①　②3　③　C 【点评】①原子核自发地放出某种粒子成为新的原子核，叫做衰变；原子序数较大的重核分裂成原子序数较小的原子核，叫做重核裂变；原子序数很小的原子核聚合成原子序数较大的原子核，叫做轻核聚变． ②所有核反应都遵循质量数和电荷数守恒的规律，情况复杂时可列方程组求解． ●例3　某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为 ＋→＋Q1　　＋→＋X＋Q2 方程中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表： 原子核 质量/u 1.0078 3.0160 4.0026 12.0000 13.0057 15.0001 下列判断正确的是[2009年高考·重庆理综卷](　　) A．X是，Q2Q1 B．X是，Q2Q1 C．X是，Q2Q1 D．X是，Q2Q1 【解析】核反应方程：＋→中的质量亏损为： Δm1＝1.0078 u＋12.0000 u－13.0057 u＝0.0021 u 根据电荷数守恒、质量数守恒可知： ＋→＋ 其质量亏损为：Δm2＝1.0078 u＋15.0001 u－12.0000 u－4.0026 u＝0.0053 u 根据爱因斯坦质能方程得：Q1＝Δm1c2，Q2＝Δm2c2 故Q1＜Q2． [答案]　B 【点评】要注意u为质量单位，并不是能量单位，其中1 u＝1.6606×10－27 kg,1 uc2＝931.5 MeV． 一、选择题(10×4分) 1．目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素．下列有关放射性知识的说法中，正确的是(　　)A．衰变成 要经过6次β衰变和8次α衰变 B．氡的半衰期为3.8天，若有4个氡原子核，则经过3.8天后就一定只剩下2个氡原子核 C．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的 D．β射线与γ射线一样是电磁波，但穿透本领远比γ射线弱 【解析】由质量数守恒和电荷数守恒可知A正确；放射性同位素存在半衰期是一个统计规律，对于大量的原子核才成立，4个氡原子核经过3.8天后可能剩4个，也可能剩3个，还可能剩2个或1个都不剩，B错误；β衰变的方程为：→＋，C正确；β射线是高速电子，不是电磁波，D错误． [答案]　AC 2．一列简谐横波沿x轴所在直线传播，图示为某