【创新设计】2011届高考物理一轮复习 物理思想方法与高考能力要求15课件 人教大纲版VIP专享VIP免费

物理思想方法与高考能力要求（十五）守恒思想在原子物理中的应用1．质量数守恒和电荷数守恒的应用【例1】天然放射性元素(钍)经过一系列α衰变和β衰变之后，变成(铅)，下列论断正确的是()A．铅核比钍核少8个质子B．铅核比钍核少24个质子C．衰变过程共有4次α衰变和8次β衰变D．衰变过程共有6次α衰变和4次β衰变解析：根据题意，钍核的电荷数是90，质量数为232，则其质子数为90，中子数为232－90＝142；铅核的电荷数是82，质量数为208，则其质子数为82，中子数为208－82＝126，所以A对，B错．设经过了x次α衰变和y次β衰变，则核衰变方程可写成根据质量数和电荷数守恒可列方程232＝208＋4x,90＝82＋2x－y.解得x＝6，y＝4.说明共经过了6次α衰变和4次β衰变，故C项错，D项对．答案：AD2．动量守恒的应用动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律之一．大到天体，小到微观粒子，无论相互作用的是什么性质的力，动量守恒定律都是适用的．因此动量守恒定律也适用于原子或原子核之间的相互作用．【例2】如图所示，在匀强磁场中的A点有一静止的原子核，它发生的是________衰变，射出的粒子以及新核做如图所示轨迹的圆周运动．据此可以确定发生衰变后新核的运动方向向________，若两圆半径之比为44∶1，则这个放射性元素的原子序数是________．β粒子做圆周运动的半径为r1，质量为m1，速度大小为v1；产生的新核做圆周运动的半径为r2，质量为m2，速度大小为v2.根据动量守恒定律得：m1v1－m2v2＝0答案：β右43解析：因为衰变前原子核静止，故由动量守恒定律知，衰变后射出的粒子和新核的运动方向必定相反．又因为射出的粒子和新核向同侧偏转形成内切圆，所以开始运动时两粒子所受洛伦兹力的方向相同，而速度的方向相反，因此射出的粒子和新核必为异种电荷，即射出的粒子为β粒子．由左手定则可知，新核的运动方向向右．设这个放射性元素的原子序数为Z，衰变后，3．能量和动量守恒的综合应用能量守恒定律是人类长期总结得到的一条普遍适用的基本规律．能量和动量守恒定律是解决原子问题的金钥匙．【例3】用放射源钋的α射线轰击铍时，能放射出一种穿透力极强的中性射线，这就是所谓铍“辐射”.1932年，查德威克用铍“辐射”分别照射(轰击)氢和氮(它们可视为处于静止状态)．测得照射后沿铍“辐射”方向高速运动的氢核和氮核的速度之比为7.0.查德威克假设铍“辐射”是由一种质量不为零的中性粒子构成的，从而通过此实验在历史上首次发现了中子．假定铍“辐射”中的中性粒子与氢或氮发生弹性正碰，试在不考虑相对论效应的条件下计算构成铍“辐射”的中性粒子的质量．(质量用原子质量单位u表示，1u等于一个12C原子质量的十二分之一．取氢核和氮核的质量分别为1.0u和14u)解析：设构成铍“辐射”的中性粒子的质量和速度分别为m和v，氢核的质量为mH.构成铍“辐射”的中性粒子与氢核发生弹性正碰，碰后两粒子的速度分别为v′和v′H.由动量守恒和能量守恒定律得mv＝mv′＋mHv′H①根据题意可知v′H＝7.0v′N，将上式与题给数据代入⑤式得m＝1.2u.答案：1.2u【例4】氮核俘获一个速度为2.3×107m/s的中子，发生核反应后若只产生了两个新粒子，其中一个粒子为氦核，它的速度大小是8.0×106m/s，方向与反应前的中子速度方向相同．(1)写出此核反应的方程式；求反应后产生的另一个粒子的速度大小及方向；(2)此反应过程中是否发生了质量亏损，说明依据．律得m1v1＝m2v2＋m3v3代入数值，得v3＝－8.2×105m/s即反应后生成的新核的速度大小为8.2×105m/s方向与反应前中子的速度方向相反．经计算知E1＞E2，故可知反应中发生了质量亏损．答案：见解析