高中物理 第4章 从原子核到夸克章末总结学案 沪科版选修3-5-沪科版高二选修3-5物理学案VIP免费

第4章从原子核到夸克章末总结一、识记物理学史近代核物理的探索和发现从根本上把人们对物质世界的认识推进到了微观领域．因此对物理学史的考查也常从这里开始，如电子的发现、核式结构模型的建立、质子、中子的发现，是高考考查的重点和热点．现总结如下：1．汤姆生电子的发现[第一大发现]→原子可以再分→汤姆生→“枣糕”式原子模型．2．卢瑟福(1)α粒子散射实验[第二大发现]→否定了汤姆生原子模型→卢瑟福原子模型(核式结构)→打开原子物理大门，初步建立了原子结构的正确图景，跟经典的电磁理论发生了矛盾．(2)α粒子轰击氮原子核→发现了质子[第三大发现]．3．玻尔(1)核外电子绕核运动．(2)原子光谱不连续→玻尔原子模型(能量量子化，能级跃迁假设，轨道量子化)[第四大发现]→成功解释了氢光谱的规律，不能解释比较复杂的原子．4．贝可勒尔天然放射现象[第五大发现]→原子核有复杂结构．例1(多选)下列说法中正确的是()A．玛丽·居里首先提出原子的核式结构模型B．卢瑟福在α粒子散射实验中发现了质子C．查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子D．贝可勒尔发现原子核有复杂结构答案CD解析卢瑟福在α粒子散射实验中提出原子的核式结构模型，所以A、B错．据物理学史可知C、D正确．二、半衰期及衰变次数的计算1．半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间．计算公式：N＝N0()n或m＝m0()n，其中n＝，T为半衰期．2．确定衰变次数的方法(1)X→Y＋nHe＋me根据质量数、电荷数守恒得Z＝Z′＋2n－mA＝A′＋4n二式联立求解得α衰变次数n，β衰变次数m.(2)根据α衰变和β衰变(β衰变质量数不变)直接求解．例2(多选)关于原子核的有关知识，下列说法正确的是()A．天然放射性射线中β射线实际就是电子流，它来自原子核内B．放射性原子经过α、β衰变致使新的原子核处于较高能级，因此不稳定从而产生γ射线C．氡222经过衰变变成钋218的半衰期为3.8天，一个氡222原子核四天后一定衰变为钋218D．当放射性元素的原子核外电子具有较高能量时，将发生β衰变答案AB解析β衰变的实质是原子核中的一个中子转化成一个质子，产生一个电子，这个电子以β射线的形成释放出去，衰变后的新核处于较高能级，不稳定，向低能级跃迁时放出γ射线，A、B正确，D错误．因为半衰期是统计规律，对单个原子核没有意义，所以C项错．图1针对训练放射性元素U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Tl，X和Tl最后都变成Pb，衰变路径如图1所示．则()A．a＝82，b＝211B.Bi→X是β衰变，Bi→Tl是α衰变C.Bi→X是α衰变，Bi→Tl是β衰变D.Tl经过一次α衰变变成Pb答案B解析由Bi→X，质量数不变，说明发生的是β衰变，同时知a＝84.由Bi→Tl，核电荷数减2，说明发生的是α衰变，同时知b＝206，由Tl→Pb发生了一次β衰变，故选B.三、原子核物理与动量、能量相结合的综合问题1．核反应过程中满足四个守恒：质量数守恒、电荷数守恒、动量守恒、能量守恒．2．核反应过程若在磁场中发生，粒子在匀强磁场中可能做匀速圆周运动，衰变后的新核和放出的粒子(α粒子、β粒子)形成外切圆或内切圆．例3足够强的匀强磁场中有一个原来静止的氡核Rn，它放射出一个α粒子后变为Po核．假设放出的α粒子运动方向与磁场方向垂直，求：(1)α粒子与Po核在匀强磁场中的轨迹圆的半径之比，并定性画出它们在磁场中运动轨迹的示意图．(2)α粒子与Po核两次相遇的时间间隔与α粒子运动周期的关系；(设质子和中子质量相等)(3)若某种放射性元素在匀强磁场中垂直磁场方向发生β衰变，则β粒子和反冲核在磁场中运动轨迹的示意图与上述α衰变运动轨迹示意图有何不同？答案(1)42∶1见解析图(2)Δt＝109Tα(3)见解析图解析(1)氡核经α衰变的核反应方程为86Rn→84Po＋He，衰变的过程极短，故系统动量守恒．设α粒子速度方向为正，则由动量守恒定律得：0＝mαvα－mPovPo，即mαvα＝mPovPoα粒子与反冲核在匀强磁场中，洛伦兹力提供其做匀速圆周运动的向心力，即qvB＝m，r＝∝，故＝＝＝，示意图如图甲所示．(2)它们在磁场中运动的周期T＝＝∝，它们的周期之比为＝·＝·＝，即10...