第十六 近代物理
本知識(shí)大部分內(nèi)容是高考考試說(shuō)明中要求初步了解的內(nèi)容.由于近代物理在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中應(yīng)用日益廣泛，聯(lián)系實(shí)際問(wèn)題增加，因此本知識(shí)幾乎是高考年年必考內(nèi)容之一．本內(nèi)容分為兩部分，即量子論初步與原子核．
量子論初步主要圍繞“光”這一主題，研究光的本質(zhì)及產(chǎn)生過(guò)程中表現(xiàn)出的量子化問(wèn)題；原子核的研究則是通過(guò)對(duì)一些發(fā)現(xiàn)及實(shí)驗(yàn)的分析，闡明原子核的組成及其變化規(guī)律．在學(xué)習(xí)近代物理的過(guò)程中，我們不僅要學(xué)習(xí)本所闡明的物里知識(shí)及規(guī)律，更重要的是還要學(xué)習(xí)本在研究問(wèn)題過(guò)程中所表現(xiàn)出的物理思想和物理方法，對(duì)提高分析綜合能力有很大幫助的．
本相關(guān)內(nèi)容及知識(shí)網(wǎng)絡(luò)
專題一 光電效應(yīng)
［考點(diǎn)透析］
一、本專題考點(diǎn) 光電效應(yīng)、光子和愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程是Ⅱ類要求。
二、理解和掌握內(nèi)容
１．光電效應(yīng)：在光（包括不可見(jiàn)光）的照射下從物體表面發(fā)射電子的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)，發(fā)射出的電子叫光電子．光電效應(yīng)的規(guī)律如下：
①任何一種金屬，都有一個(gè)極限頻率，入射光的頻率必須大于這個(gè)極限頻率，才能發(fā)生光電效應(yīng)。
②發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨著入射光頻率的增大而增大．
③當(dāng)入射光照射到金屬上時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的，一般不超過(guò)10-9S．
④當(dāng)入射光的頻率一定且大于極限頻率時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)與入射光的強(qiáng)度成正比．
上述規(guī)律與波爾理論的矛盾可概括為兩點(diǎn)：
①電子吸收光的能量是瞬時(shí)完成的，而不象波爾理論預(yù)計(jì)的那樣有積累過(guò)程．
②光的能量與頻率有關(guān)，而不象波爾理論預(yù)計(jì)的那樣是由振幅決定．
２．愛(ài)因斯坦對(duì)光電效應(yīng)的解釋：
①空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光子．一個(gè)光子的能量可寫(xiě)成：Ｅ＝hγ（ 式中h 稱為普朗克常數(shù)，其值為h＝6.63×10-34J•s）．
②當(dāng)光照射到物體表面時(shí)，光子的能量可被某個(gè)電子吸收，吸收了光子的電子如果具備足夠的能量，就可掙脫周圍原子核的束縛而物體表面飛出從而形成光電子．
③光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率之間滿足下列關(guān)系式：
上式稱為愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程，式中Ｗ稱為逸出功，其值等于電子為掙脫周圍原子的束縛形成光電子所需的最小能量．
如果入射光子的能量小于Ｗ，電子即使俘獲了光子，也不能掙脫周圍原子的束縛形成光電子，這就是極限頻率的存在的原因；否則如果入射光的頻率較高，一個(gè)光子的能量能被一個(gè)電子完全吸收而不需要能量的積累過(guò)程即可形成光電子，這就解釋了光電效應(yīng)的瞬時(shí)性；在入射光的頻率一定時(shí)，入射光的強(qiáng)度越大，單位時(shí)間內(nèi)射入的光子數(shù)就越多，因而被電子俘獲的機(jī)會(huì)也就越大，這樣就解釋了單位時(shí)間內(nèi)逸出的光子數(shù)與入射光的強(qiáng)度成正比；至于光電子的最大初動(dòng)能決定于入射光的頻率從光電方程中即可看出這點(diǎn)．
［例題精析］
例題１ 下列關(guān)于光電效應(yīng)規(guī)律說(shuō)法中正確的是（ ）
Ａ．入射光的頻率加倍，光電子的最大初動(dòng)能也加倍
Ｂ．增大入射光的波長(zhǎng)，一定可增大單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)
Ｃ．提高光電管兩端的電壓，可增大逸出光電子的最大初動(dòng)能
Ｄ．保持入射光的強(qiáng)度不變而增大其頻率，則單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)將減少
解析：本題主要考查對(duì)愛(ài)因斯坦光子說(shuō)及光電方程的理解．光電效應(yīng)方程表明：光電子的最大初動(dòng)能隨著入射光頻率的增大而增大，但不是成正比，所以Ａ選項(xiàng)錯(cuò)．波長(zhǎng)增大，頻率降低，可能不發(fā)生光電效應(yīng)，況且單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)與入射光的波長(zhǎng)并沒(méi)有直接關(guān)系，所以Ｂ選項(xiàng)錯(cuò)．光電管兩端的電壓對(duì)光電效應(yīng)中光電子的逸出沒(méi)有影響，它只能改變光電子逸出后的動(dòng)能而不能影響光電子剛逸出時(shí)的初動(dòng)能，所以Ｃ選項(xiàng)也是錯(cuò)的．表面上看，根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律中的“當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)與入射光的強(qiáng)度成正比”判斷，Ｄ選項(xiàng)也不對(duì)，但實(shí)際上，上述規(guī)律應(yīng)是在頻率一定的條下結(jié)論才能成立，在該條下，入射光的強(qiáng)度增大，也就增大了單位時(shí)間內(nèi)入射的光子數(shù)，這樣才能導(dǎo)致光電子數(shù)的增加．也就是說(shuō)單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)正比于單位時(shí)間內(nèi)射入的光子數(shù)，而該題Ｄ選項(xiàng)是在保持強(qiáng)度不變的情況下增大入射光的頻率，這樣就會(huì)使得單位時(shí)間內(nèi)射入的光子數(shù)減少，因而必將導(dǎo)致單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)減少，所以本題正確選項(xiàng)為Ｄ．
思考與拓寬：如果某種金屬的極限頻率在紅外區(qū)，現(xiàn)在分別用相同功率的綠光燈和紫光燈在相同的距離下照射該金屬，試分析兩種情況下單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)是否相同？
例題2 一般情況下，植物的葉在進(jìn)行光合作用的過(guò)程中，最不易吸收下列哪種顏色的光的光子？（ ）
Ａ．紅色光 Ｂ．綠色光 Ｃ．藍(lán)色光 Ｄ．紫色光
解析：本題主要考查知識(shí)的遷移能力及推理能力．初看題目，給人的感覺(jué)似乎是一道生物題，但仔細(xì)分析一下，該題實(shí)際上是一道物理題．我們都知道：物體在接收光的照射時(shí)往往表現(xiàn)出兩個(gè)方面的反應(yīng)，即反射和吸收，物體的顏色往往取決于其反射光的顏色，植物的葉一般都呈綠色說(shuō)明植物的葉對(duì)綠光的反射較強(qiáng)烈，因而對(duì)綠色光的吸收也就較差，因此本題的正確選項(xiàng)應(yīng)為Ｂ．
［能力提升］
Ⅰ知識(shí)與技能
１．三種不同的入射光Ａ、Ｂ、Ｃ分別照射在三種不同的金屬ａ、ｂ、ｃ的表面，均恰可使金屬中逸出光電子，若三種入射光的波長(zhǎng)滿足下列關(guān)系λA＞λB＞λC，則： （ ）
Ａ．用入射光Ａ照射金屬ｂ或ｃ，則金屬ｂ和ｃ均可發(fā)生光電效應(yīng)
Ｂ．用入射光Ａ和Ｂ同時(shí)照射金屬ｃ，則金屬ｃ可發(fā)生光電效應(yīng)
Ｃ．用入射光Ｃ照射金屬ａ或ｂ，則金屬ａ和ｂ均不能發(fā)生光電效應(yīng)
Ｄ．用入射光Ｂ和Ｃ照射金屬ａ，則均可使金屬ａ可發(fā)生光電效應(yīng)
２．光電效應(yīng)的四條規(guī)律中，波動(dòng)說(shuō)僅能解釋的一條是（ ）
Ａ．入射光的頻率大于極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng)
Ｂ．單位時(shí)間內(nèi)逸出的光子數(shù)與入射光強(qiáng)度成正比
Ｃ．光電子最大初動(dòng)能只與入射光的頻率有關(guān)
Ｄ．當(dāng)入射光照射到金屬上時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的
３．關(guān)于光電效應(yīng)下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．金屬的逸出功與入射光的頻率成正比
B．單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)
C．用不可見(jiàn)光照射金屬一定比用可見(jiàn)光照射同種金屬產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能大
Ｄ．對(duì)任何金屬都存在一個(gè)“最大波長(zhǎng)”，入射光的波長(zhǎng)大于此波長(zhǎng)時(shí)，就不能產(chǎn)生光電效應(yīng)
４．對(duì)愛(ài)因斯坦光子說(shuō)的理解，下列說(shuō)法正確的是( )
Ａ．光子能量能被電子吸收一部分，使光子頻率降低
Ｂ. 光子能量不能被吸收一部分, 被吸收時(shí)，要么全部被吸收，要么不被吸收
Ｃ．在光電效應(yīng)中，金屬板表面的電子可吸收多個(gè)光子，然后逸出
Ｄ. 原子吸收光子，只能一次性全部吸收一個(gè)光子的能量，且任何光子都被吸收
５．有關(guān)光的波粒二象性，下列說(shuō)法中正確的是（ ）
Ａ．光子能量越大，光的波動(dòng)性越顯著
Ｂ．光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，光的粒子性越顯著
C．少數(shù)光子行為表現(xiàn)光的粒子性，大量光子行為表現(xiàn)光的波動(dòng)性
D．光的粒子性表明光是由一些小顆粒組成的
６．入射光照到某金屬表面并發(fā)生光電效應(yīng)，若把光強(qiáng)度減弱而頻率不變，則（ ）
Ａ．從光照到金屬上到發(fā)射出電子的時(shí)間間隔將增長(zhǎng)
Ｂ．光電子最大初動(dòng)能會(huì)減小
Ｃ．單位時(shí)間內(nèi)逸出的電子數(shù)將減少
Ｄ．可能不發(fā)生光電效應(yīng)
Ⅱ能力與素質(zhì)
７．用紅色光照射光電管陰極發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能為Ｅ1，光電流為
Ｉ1，若改用強(qiáng)度相同的紫光照射同一光電管，產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能和光電流分別為Ｅ2和Ｉ2，則下列關(guān)系正確的是：（ ）
Ａ．Ｅ1＞Ｅ２ Ｉ1＝Ｉ2 Ｂ．Ｅ1＜Ｅ２ Ｉ1＝Ｉ2
Ｃ．Ｅ1＜Ｅ２ Ｉ1＞Ｉ2 Ｄ．Ｅ1＞Ｅ２ Ｉ1＞Ｉ2
８．在研究光的波動(dòng)性所做的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，如果無(wú)限減弱入射光的強(qiáng)度，以至于可認(rèn)為光子只能一個(gè)一個(gè)地通過(guò)狹縫，并將光屏換上感光底片，則將出現(xiàn)下列結(jié)果：
①短時(shí)間曝光，底片上將出現(xiàn)一些不規(guī)律排列的點(diǎn)子，這些點(diǎn)子是光子打到底片上形成的；
②短時(shí)間曝光，底片上將出現(xiàn)干涉條紋，只不過(guò)條紋不是很清晰；
③如果長(zhǎng)時(shí)間曝光，底片上將出現(xiàn)干涉條紋，表現(xiàn)出光的波動(dòng)性；
④不論曝光時(shí)間長(zhǎng)短，底片上都將出現(xiàn)清晰的干涉條紋．
上述判斷中正確的是：（ ）
Ａ．只有①② Ｂ．只有②③ Ｃ．只有①③ Ｄ．只有④
９．一個(gè)功率為100W的正在工作的電燈主要向外輻射紅外線和可見(jiàn)光，兩者的比例大約為4∶1，如果可見(jiàn)光的平均波長(zhǎng)按500nm計(jì)算，試估算每秒鐘一個(gè)該燈泡輻射出的可見(jiàn)光光子數(shù)目為_(kāi)____________．(結(jié)果取一位有效數(shù)字，普朗克常數(shù)ｈ＝6.63×10－34J•s）
10．在綠色植物的光合作用中，每放出一個(gè)氧分子需吸收８?jìng)�(gè)波長(zhǎng)為688nm的光子的能量．晚上用“220Ｖ、100Ｗ”的白熾燈照射蔬菜大棚內(nèi)的蔬菜，如果該燈的發(fā)光效率為20％，且其中50%的光能被蔬菜吸收，則一晚（12小時(shí)）可放出氧氣__________升．（普朗克常數(shù)ｈ＝6.63×10－34J•s．阿伏伽德羅常數(shù)N0＝6.02×1023mol－１）
專題二 原子能級(jí) 物質(zhì)波
［考點(diǎn)透析］
一、本專題考點(diǎn) 氫原子的能級(jí)是Ⅱ類要求，物質(zhì)波是Ⅰ類要求。
二、理解和掌握內(nèi)容
1897年，湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子，從而提出了原子結(jié)構(gòu)的問(wèn)題．湯姆生認(rèn)為：原子是一個(gè)球體，正電荷均勻分布在整個(gè)球體內(nèi)，電子像棗糕里的棗子那樣鑲嵌在原子里．為了探究原子的組成，英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福于1911年做了α粒子散射實(shí)驗(yàn)（將在后面分析）．通過(guò)分析試驗(yàn)結(jié)果，盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫做原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外空間里繞著核旋轉(zhuǎn)，原子核內(nèi)所帶的正電荷數(shù)等于核外電子數(shù)，所以整個(gè)原子是電中性的，電子繞核旋轉(zhuǎn)所需的向心力就是核對(duì)它的庫(kù)侖力．盧瑟福還通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)估算出了原子核半徑的大小和原子半徑的大小，其數(shù)量級(jí)分別是10-15～10-14ｍ和10-10ｍ．
盧瑟福的原子模型雖然能很好的解釋?duì)亮Ｗ由⑸浣Y(jié)果，但卻與經(jīng)典的電磁理論（19世紀(jì)以前的物理學(xué)通常稱為經(jīng)典物理學(xué)）發(fā)生了矛盾．主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：
①按照經(jīng)典電磁理論，繞核高速圓周運(yùn)動(dòng)的電子是要向外輻射電磁波的，隨著能量的釋放，電子的旋轉(zhuǎn)半徑就會(huì)越越小，最終會(huì)落到原子核里，這樣原子應(yīng)當(dāng)是極不穩(wěn)定的，但實(shí)際情況并非如此．
②隨著電子繞核旋轉(zhuǎn)半徑的連續(xù)變化，電子繞核旋轉(zhuǎn)的頻率也會(huì)連續(xù)改變，這樣原子光譜應(yīng)當(dāng)是連續(xù)譜而不是線狀譜，這也與實(shí)際情況不符．
為了解決上述矛盾，玻爾提出了原子的軌道量子化模型．
１．玻爾模型：圍繞原子核運(yùn)動(dòng)的電子軌道半徑只能是某些分立的數(shù)值，這種現(xiàn)象叫軌道的量子化；不同的軌道對(duì)應(yīng)著不同的狀態(tài)，在這些狀態(tài)中，盡管電子做變速運(yùn)動(dòng)，卻不輻射能量，因此這些狀態(tài)是穩(wěn)定的；原子在不同的狀態(tài)中具有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的，這些能量值叫能級(jí)．能量最低的狀態(tài)叫基態(tài)，其他的狀態(tài)叫激發(fā)態(tài)．圖18-1是氫原子的能級(jí)圖．
２．光子的發(fā)射和吸收：原子處于基態(tài)時(shí)最穩(wěn)定，處于較高能級(jí)時(shí)會(huì)自發(fā)地向較低能級(jí)躍遷，經(jīng)過(guò)一次或幾次躍遷到基態(tài)，躍遷時(shí)以輻射光子的形式放出能量．原子在始、末兩個(gè)能級(jí)Ｅm和Ｅn發(fā)生躍遷時(shí)輻射光子的能量可由下式?jīng)Q定：(ｍ＞ｎ)
hν＝Ｅm－Ｅn．
原子在吸收了光子后則從較低能級(jí)向較高能級(jí)躍遷．
３．原子光譜：稀薄氣體通電后能夠發(fā)光（稀薄氣體放電）．利用分光鏡可看到稀薄氣體放電產(chǎn)生的光譜只有幾條分立的亮線，理論和實(shí)驗(yàn)均表明，不同氣體產(chǎn)生的光譜的亮線位置不同，因此這些亮線稱為原子的特征譜線，又叫做原子光譜．實(shí)際中利用光譜分析可判明物質(zhì)的組成．
４．物質(zhì)波：自然界中的事物往往都是正反兩方面的．例如電可生磁，反過(guò)磁也可生電．既然光（電磁波）具有粒子性（量子化），反過(guò)，電子、質(zhì)子，以至原子、分子等實(shí)物粒子是否會(huì)在一定條下表現(xiàn)出波動(dòng)性呢？1924年法國(guó)物理學(xué)家德布羅意做了肯定的回答：任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽(yáng)，都有一種波與之相對(duì)應(yīng)，波長(zhǎng)為：
上式中Ｐ是運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量，ｈ是普朗克常量．這種波叫物質(zhì)波，也叫德布羅意波．德布羅意波的這一理論于1927年被美國(guó)的物理學(xué)家（戴維孫和革末等人）所做的電子衍射實(shí)驗(yàn)所證實(shí)．
［例題精析］
例題１ 已知?dú)湓庸庾V在可見(jiàn)光范圍內(nèi)有四條譜線，一條紅色，一條藍(lán)色，另外兩條是紫色，它們分別是從ｎ＝3、4、5、6能級(jí)向ｎ＝２能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的．則（ ）
Ａ．紅色光譜線是氫原子從ｎ＝６能級(jí)向ｎ＝２能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的
Ｂ．藍(lán)色光譜線是氫原子從ｎ＝５能級(jí)向ｎ＝２能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的
Ｃ．紫色光譜線是氫原子從ｎ＝４能級(jí)向ｎ＝２能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的
Ｄ．如果氫原子從ｎ＝６能級(jí)向ｎ＝３能級(jí)躍遷，將輻射紅外線
解析：本題主要考查理三個(gè)方面的理解能力：①對(duì)玻爾理論的理解；②對(duì)光子說(shuō)的理解；③對(duì)光譜的理解．由玻爾理論可知,當(dāng)氫原子從高能級(jí)向某一低能級(jí)躍遷時(shí),要向外輻射一定頻率的光子,且初態(tài)能級(jí)越高,輻射光子的能量就越大,輻射的光子能量等于兩能級(jí)的差.又根據(jù)愛(ài)因斯坦的光子說(shuō),光子的能量越大,頻率就越高.從對(duì)光譜的研究中獲知:光的顏色決定于光的頻率,在可見(jiàn)光范圍內(nèi),從紅光到紫光頻率依次升高.將上述三點(diǎn)綜合起且考慮題中所給信息不難判斷:氫原子從ｎ＝3躍遷到ｎ＝2的能級(jí)時(shí)應(yīng)輻射紅光；氫原子從ｎ＝４躍遷到ｎ＝2的能級(jí)時(shí)應(yīng)輻射藍(lán)光；氫原子從ｎ＝５、６躍遷到ｎ＝2的能級(jí)時(shí)應(yīng)輻射紫光.這樣就排除了Ａ、Ｂ、Ｃ選項(xiàng).由于氫光譜中只有上述四條譜線屬于可見(jiàn)光范圍,則其它譜線不是紅外線即是紫外線(思考:可能是ｘ射線或無(wú)線電波嗎?).從玻爾理論中獲知: 氫原子從ｎ＝6躍遷到ｎ＝3能級(jí)時(shí)輻射光子的能量小于ｎ＝3躍遷到ｎ＝2能級(jí)時(shí)輻射光子的能量.所以上述輻射應(yīng)為紅外線.故本題正確答案為Ｄ．
思考與拓寬：用下述那種射線照射氫原子可使氫原子從基態(tài)躍遷到ｎ＝2的激發(fā)態(tài).
Ａ．γ射線 Ｂ．紫外線 Ｃ．可見(jiàn)光 Ｄ．紅外線
答案：Ｂ
例題２ 一個(gè)氫原子中的電子從一半徑為ra的圓軌道直接躍遷到另一半徑為rb（ra＜rb）的圓軌道上，則在此過(guò)程中（ ）
Ａ．原子要發(fā)出某一頻率的光子，電子動(dòng)能減小，原子的電勢(shì)能減小
Ｂ．原子要發(fā)出某一頻率的光子，電子動(dòng)能增大，原子的電勢(shì)能減小
Ｃ．原子要吸收某一頻率的光子，電子動(dòng)能減小，原子的電勢(shì)能增大
Ｄ．原子要吸收某一頻率的光子，電子動(dòng)能增大，原子的電勢(shì)能增大
解析：本題主要考查對(duì)玻爾理論的理解及應(yīng)用牛頓定律和庫(kù)侖定律解決圓周運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題．根據(jù)玻爾理論，一個(gè)氫原子中的電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時(shí)要吸收某一頻率的光子，這樣就排除了Ａ、Ｂ選項(xiàng)．由于電子躍遷時(shí)原子核對(duì)它的引力做負(fù)功，所以原子的電勢(shì)能增大．又根據(jù)庫(kù)侖定律和牛頓定律有：
整理后可得：
從上式即可看出，隨著半徑增大，電子動(dòng)能減小．故本題正確選項(xiàng)為Ｃ．
例題３ 若某光子的能量為10ev，則其波長(zhǎng)是多少？ 若某電子的動(dòng)能也是10ev，則其德布羅意波長(zhǎng)是多少？
解析：根據(jù) 得：
所以，光子的波長(zhǎng)為：
因?yàn)殡娮拥膭?dòng)能也是10ev，則其動(dòng)量為：
所以其德布羅意波長(zhǎng)是 ：
比較以上兩結(jié)果可以看出：電子的德布羅意波長(zhǎng)比可見(jiàn)光的波長(zhǎng)在數(shù)量級(jí)上小很多，這也就是為什么電子的波動(dòng)性長(zhǎng)期未被發(fā)現(xiàn)的原因．
思考與拓寬：用做光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的裝置能否研究電子的干涉現(xiàn)象？
［能力提升］
Ⅰ知識(shí)與技能
１．盧瑟福根據(jù)下列哪個(gè)實(shí)驗(yàn)或事提出了原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)（ ）
Ａ．光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn) Ｂ．Ｘ射線使氣體電離
Ｃ．α粒子散射實(shí)驗(yàn) Ｄ．電子的發(fā)現(xiàn)
２．氫原子發(fā)生下列能級(jí)躍遷時(shí)，輻射光子波長(zhǎng)最短的是（ ）
Ａ．從ｎ＝６躍遷到ｎ＝４ Ｂ．從ｎ＝５躍遷到ｎ＝３
Ｃ．從ｎ＝４躍遷到ｎ＝２ Ｄ．從ｎ＝３躍遷到ｎ＝１
３．下列哪個(gè)發(fā)現(xiàn)使人類開(kāi)始認(rèn)識(shí)道原子是由帶正電的物質(zhì)和帶負(fù)電的電子組成的（ ）
Ａ．湯姆生發(fā)現(xiàn)電子 Ｂ．放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)
Ｃ．中子的發(fā)現(xiàn) Ｄ．質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)
４．一群氫原子處于同一能級(jí)值較高的激發(fā)態(tài)，當(dāng)它們向能級(jí)值較低的激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（ ）
Ａ．可能吸收一系列頻率不同的光子，形成光譜中若干條暗線
Ｂ．可能輻射一系列頻率不同的光子，形成光譜中若干條明線
Ｃ．只能吸收某一頻率的光子，形成光譜中的一條暗線
Ｄ．只能輻射某一頻率的光子，形成光譜中的一條明線
5．如圖18-２所示是氫原子處于量子數(shù)ｎ＝４的狀態(tài)時(shí)的能級(jí)圖,當(dāng)它向低能級(jí)躍遷時(shí)，輻射的光子的能量可能有( )
Ａ．0.85eＶ Ｂ．2.55eＶ
Ｃ．3.4eＶ Ｄ．13.6eＶ
6．速度相同的質(zhì)子和α粒子的德布羅意波長(zhǎng)之比為 ；動(dòng)能相同的質(zhì)子和α粒子的德布羅意波長(zhǎng)之比為 ；從靜止開(kāi)始經(jīng)過(guò)相同的電壓加速以后的質(zhì)子和α粒子的德布羅意波長(zhǎng)之比為 .
Ⅱ能力與素質(zhì)
7．已知?dú)湓訌模睿剑吹募ぐl(fā)態(tài)直接躍遷到ｎ＝２的激發(fā)態(tài)時(shí)輻射藍(lán)光，則當(dāng)氫原子從ｎ＝５直接躍遷到ｎ＝２的激發(fā)態(tài)時(shí)，可能輻射的是（ ）
Ａ．紅外線 Ｂ．紅色光 Ｃ．紫色光 Ｄ．倫琴射線
8．如果某金屬的極限頻率剛好等于氫原子從n=3能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)所發(fā)出的光子的頻率, 則處于n=2能級(jí)的氫原子輻射出的光子是否能使這種金屬發(fā)生光電效應(yīng)？答_______________．
9．氫原子從能級(jí)Ａ躍遷到能級(jí)Ｂ時(shí),輻射頻率為 的光子；從能級(jí)Ｂ躍遷到能級(jí)Ｃ時(shí),吸收頻率為 的光子.若 ，則氫原子從能級(jí)Ｃ躍遷到能級(jí)Ａ?xí)r（ ）
Ａ．吸收頻率為 的光子 Ｂ．吸收頻率為 的光子
Ｃ．輻射頻率為 的光子 Ｄ．輻射頻率為 的光子
10．光具有波粒二象性，光子的能量 ，其中頻率 表征波的特性．在愛(ài)因斯坦提出光子說(shuō)之后，法國(guó)物理學(xué)家德布羅意提出了光子動(dòng)量p與光波波長(zhǎng)λ的關(guān)系式： ．若某激光管以ＰW＝60W的功率發(fā)射波長(zhǎng)為λ=6.63×10-7m的光束，試根據(jù)上述理論計(jì)算：（普朗克常數(shù)ｈ＝6.63×10－34J•s）
（1）該激光管在1秒內(nèi)發(fā)射出多少光子？
（2）該光束全部被某黑體(不會(huì)使光發(fā)生反射的物體)表面吸收，那么該黑體表面受到光束對(duì)它的作用力F為多大？
專題三 原子的核式結(jié)構(gòu) 原子核
［考點(diǎn)透析］
一、本專題考點(diǎn) α粒子散射實(shí)驗(yàn)、原子的核式結(jié)構(gòu)、天然放射現(xiàn)象、半衰期、α射線、β射線、γ射線、原子核的人工轉(zhuǎn)變、核反應(yīng)方程均為Ⅰ類要求。
二、理解和掌握內(nèi)容
１．α粒子散射實(shí)驗(yàn)：1911年英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福用α粒子轟擊金箔做α粒子散射實(shí)驗(yàn)，盧瑟福發(fā)現(xiàn)：α粒子通過(guò)金箔時(shí)，絕大多數(shù)不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，仍沿原方向前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生較大的偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)角超過(guò)90o，有的甚至被彈回，偏轉(zhuǎn)角幾乎達(dá)到180o．據(jù)此盧瑟福提出了原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)．盧瑟福還通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)估算出了原子核半徑的大小和原子半徑的大小，其數(shù)量級(jí)分別是10-15～10-14ｍ和10-10ｍ．
２．天然放射現(xiàn)象：貝克勒爾天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示出原子核是具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的．原子序數(shù)大于83所有天然存在的元素都具有放射性．原子序數(shù)小于83的元素有些也具有放射性．放射線有三種：
α射線：速度約為光速十分之一的氦核，貫穿本領(lǐng)很小，電離能力很強(qiáng).
β射線：高速運(yùn)動(dòng)的電子流，貫穿本領(lǐng)很強(qiáng)，電離作用較弱．
γ射線：波長(zhǎng)極短的光子流（電磁波），貫穿本領(lǐng)最強(qiáng)，電離作用最弱.
３．α衰變和β衰變：原子核由于放出某種粒子而轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓凶鲈雍说乃プ儯懦靓亮Ｗ铀プ兘笑了プ?放出β粒子的衰變叫β衰變.γ射線是伴隨兩種衰變產(chǎn)生的.
①衰變規(guī)律:衰變前后質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)均相等,其衰變方程模式為:
α衰變方程模式:
β衰變方程模式:
②半衰期:放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所用的時(shí)間叫半衰期.半衰期由原子核內(nèi)部本身的因素決定,與原子所處的物理狀態(tài)和化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)；半衰期是對(duì)大量原子核衰變過(guò)程的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)少數(shù)原子核衰變無(wú)意義．
4．原子核的人工轉(zhuǎn)變：科學(xué)家們用放射性元素放出的α射線轟擊元素的原子核,從而探究原子核的組成.
①質(zhì)子的發(fā)現(xiàn):盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子．其核反應(yīng)方程為:
②中子的發(fā)現(xiàn):查德威克用α粒子轟擊鈹原子核發(fā)現(xiàn)了中子．其核反應(yīng)方程為:
③放射性同位素：居里夫婦首先用人工方法得到放射性同位素 ，核方程為:
④放射性同位素的應(yīng)用：利用它的射線進(jìn)行探傷、育種、殺菌等；作為示蹤原子.
４．原子核的組成：質(zhì)子和中子組成原子核．質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子．原子核的電荷數(shù)等于質(zhì)子數(shù)，質(zhì)量數(shù)等于核子數(shù)，中子數(shù)等于質(zhì)量數(shù)與質(zhì)子數(shù)之差.
［例題精析］
例題１ 盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果，證明了下列哪些結(jié)論（ ）
Ａ．原子是由電子和帶正電的部分組成的，原子本身是電中性的
Ｂ．原子核是由帶正電的質(zhì)子和不帶電的中子組成的
Ｃ．原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個(gè)很小的核上
Ｄ．原子中的電子只能在某些不連續(xù)的軌道上繞核做圓周運(yùn)動(dòng)
解析:本題主要考查兩個(gè)方面的內(nèi)容:①對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的理解；②散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論的因果關(guān)系的分析推理．本題的四個(gè)選項(xiàng)具有很大的迷惑性，如果撇開(kāi)與盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)的聯(lián)系而將題干改成“下列說(shuō)法正確的是”，則上述四個(gè)選項(xiàng)無(wú)一不是正確的．但題目中提出的問(wèn)題是α粒子散射結(jié)果說(shuō)明了什么？這就要求對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果有深刻的理解：絕大多數(shù)α粒子仍沿原方向前進(jìn)，只有極少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，只能說(shuō)明原子內(nèi)部大部分區(qū)域是空闊的．我們可以這樣設(shè)想:如果原子內(nèi)部有一個(gè)極小的核，它集中了原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量，α粒子接近這個(gè)核時(shí)由于受到強(qiáng)大的庫(kù)侖斥力，運(yùn)動(dòng)方向就會(huì)發(fā)生明顯改變，但由于這個(gè)核很小, α粒子接近核的機(jī)會(huì)就會(huì)很少，因此只有少數(shù)α粒子偏轉(zhuǎn)明顯而大多數(shù)α粒子能從原子內(nèi)部穿過(guò)而不改變運(yùn)動(dòng)方向，這樣就與實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全吻合．盧瑟福正是據(jù)此提出原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)的，故而本題選項(xiàng)應(yīng)為Ｃ.
思考與拓寬：盧瑟福在研究α粒子散射實(shí)驗(yàn)時(shí)，為什么沒(méi)有考慮電子對(duì)α粒子的影響呢？（ ）
Ａ．電子體積很小，α粒子根本就碰不到
Ｂ．電子電量很小，α粒子所受電子的庫(kù)侖力可以忽略
Ｃ．電子帶負(fù)電，α粒子所受電子的庫(kù)侖力為引力
Ｄ．電子質(zhì)量很小，對(duì)α粒子運(yùn)動(dòng)的影響很小
提示：電子質(zhì)量約為α粒子質(zhì)量的１/7200左右, α粒子即便碰到電子，也就像飛行的子彈碰到一粒塵埃一樣，運(yùn)動(dòng)方向不會(huì)明顯改變，Ａ選項(xiàng)錯(cuò)．對(duì)于Ｂ選項(xiàng)，電子的電量并不是很小，等于α粒子電量的1/2，況且原子內(nèi)的電子并非一個(gè)，也就是說(shuō)電子對(duì)α粒子庫(kù)侖力并不小，關(guān)鍵是電子的質(zhì)量很小，因而運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生明顯變化的應(yīng)是電子而不應(yīng)是α粒子，Ｂ選項(xiàng)錯(cuò)．至于Ｃ選項(xiàng)，不論是斥力還是引力，都能改變?chǔ)亮Ｗ拥倪\(yùn)動(dòng)方向，因此也不是忽略電子對(duì)α粒子影響的原因．因此本體正確選項(xiàng)為Ｄ．
例題２ 如圖18-3所示，在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)靜止的鐳核發(fā)生α衰變而成為氡核，那么氡核和α粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的徑跡分別是( )
Ａ．Ⅰ為氡核，Ⅱ?yàn)棣亮Ｗ?br> Ｂ．Ⅱ?yàn)殡焙耍駷棣亮Ｗ?br> Ｃ．Ⅲ為氡核，Ⅳ為α粒子
Ｄ．Ⅳ為氡核，Ⅲ為α粒子
解析：本題的功能是考查原子核的衰變、動(dòng)量守恒定律及帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)等知識(shí)的綜合運(yùn)用．由于鐳核原處于靜止?fàn)顟B(tài)，根據(jù)動(dòng)量守恒定律，衰變后的氡核和α粒子將獲得大小相等、方向相反的動(dòng)量,因此兩者所受洛侖茲力方向相反．結(jié)合帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可判斷出氡核和α粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)為外切圓，這樣就排除了Ａ、Ｂ兩選項(xiàng)．又根據(jù)洛侖茲力的計(jì)算式和牛頓定律可得到:
由于氡核和α粒子動(dòng)量大小相等,但氡核的電量大于α粒子,故氡核的半徑應(yīng)小于α粒子的半徑,所以本題的正確答案應(yīng)為Ｄ．
思考與拓寬：①在一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)原靜止的原子核Ｕ238由于放出一個(gè)α粒子而轉(zhuǎn)變成另一原子核Ａ，已知核Ａ和α粒子在磁場(chǎng)中均做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，求Ａ核和α粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑之比.
答案：45∶1
②在一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)原靜止碳14原子核釋放一粒子在磁場(chǎng)中形成兩個(gè)相內(nèi)切的圓,圓的直徑之比為7∶1，那么碳14的衰變方程應(yīng)為下列核方程中的哪一個(gè)( )
Ａ． Ｂ．
Ｃ． Ｄ．
答案：Ｄ
例題３ 1920年盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子后曾預(yù)言：可能有一種質(zhì)量與質(zhì)子相近的不帶電的中性粒子存在，他把它叫做中子．1930年發(fā)現(xiàn),在真空條下用α射線轟擊鈹( )時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種看不見(jiàn)的、貫穿能力極強(qiáng)的不知名的射線．經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)這種不知名射線具有如下特點(diǎn)：①在任意方向的磁場(chǎng)中均不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；②這種射線的速度小于光速的十分之一；③用它轟擊含有氫核的物質(zhì)，可以把氫核打出；用它轟擊含有氮核的物質(zhì)，可以把氮核打出，并且被打出的氫核的最大速度ＶH和被打出的氮核的最大速度ＶN之比近似等于15∶2．若該射線中的粒子均具有相同的能量，與氫核和氮核碰前氫核和氮核均可看成靜止且碰撞沒(méi)有機(jī)械能損失，氫核與氮核質(zhì)量之比為ＭH∶ＭN＝1∶14．試根據(jù)上面給出的信息，通過(guò)分析計(jì)算說(shuō)明上述不知名的射線即為盧瑟福所預(yù)言的中子.
解析：本題主要考查兩種能力：①分析推理能力；②靈活運(yùn)用經(jīng)典力學(xué)規(guī)律解決微觀領(lǐng)域中的碰撞問(wèn)題的能力．根據(jù)信息①可作出判斷：該射線不帶電；利用信息②可排除該射線為電磁波的可能性，這樣就得出該射線應(yīng)是由中性粒子組成的粒子流的結(jié)論．下面只須證明組成該射線的粒子的質(zhì)量與質(zhì)子的質(zhì)量相等即可證實(shí)盧瑟福的預(yù)言.
設(shè)該粒子的質(zhì)量為ｍ，與氫核碰撞前速度為Ｖo,與氫核碰撞后速度為Ｖ1，根據(jù)題目中的假設(shè)，當(dāng)該粒子與氫核碰撞時(shí)，可列出下列方程:
ｍＶ0＝ｍＶ1＋ＭHＶH ………………………………（1）
………………………（2）
聯(lián)立（1）和（2）可解得：
設(shè)該粒子與氮核碰撞后速度為Ｖ2,則有:
ｍＶ0＝ｍＶ2＋ＭNＶN ………………………………………………（3）
……………………………………… (4)
聯(lián)立(3)和(4)可解得:
利用題目中給出條: ＶH∶ＶN＝15∶2和ＭH∶ＭN＝14∶1可解得:
ｍ＝ＭH．
思考與拓寬：核電站的核反應(yīng)堆中,在核反應(yīng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生速度大的快中子,為了使核反應(yīng)持續(xù)下去,要將快中子變成慢中子,為此常用石墨作減速劑.設(shè)中子與碳12 原子核相碰時(shí)系統(tǒng)不損失機(jī)械能,試討論一個(gè)中子每次與一個(gè)靜止的碳12核相碰過(guò)程中，中子損失的動(dòng)能是其碰前動(dòng)能的百分之幾.
提示:碳核質(zhì)量約為中子質(zhì)量的12倍.答案為28.4%.
［能力提升］
Ⅰ知識(shí)與技能
１．下列關(guān)于元素半衰期的說(shuō)法中正確的是：（ ）
Ａ．放射性元素的半衰期越短，有半數(shù)原子核發(fā)生衰變所需的時(shí)間就越短，衰變速度因而也就越小
Ｂ．隨著放射性元素的不斷衰變，元素的半衰期也會(huì)逐漸變短
Ｃ．將放射性元素放置在密封的鉛盒里，可以減緩放射性元素的衰變速度
Ｄ．半衰期是由放射性元素本身所決定的，與所處的物理及化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)
２．關(guān)于放射性元素放出的α、β、γ三種射線,下列說(shuō)法中正確的是( )
Ａ．α射線是原子核內(nèi)自發(fā)放射出質(zhì)子流，它的電離本領(lǐng)最強(qiáng)，貫穿能力最弱
Ｂ．β射線是原子核外電子電離后形成的高速運(yùn)動(dòng)的電子流，電離本領(lǐng)較α粒子差，但貫穿本領(lǐng)較α粒子強(qiáng)
Ｃ．γ射線往往伴隨著α或β射線產(chǎn)生，它的貫穿能力最強(qiáng)
Ｄ．γ射線是電磁波，速度等于光速，它是由原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)后可產(chǎn)的
３．盧瑟福是根據(jù)下列哪個(gè)實(shí)驗(yàn)或事實(shí)，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)的？（ ）
Ａ．用α粒子轟擊 的實(shí)驗(yàn) Ｂ．用α粒子轟擊 的實(shí)驗(yàn)
Ｃ．用α粒子轟擊 的實(shí)驗(yàn) Ｄ．用α粒子轟擊 的實(shí)驗(yàn)
４．某原子核內(nèi)有Ｎ個(gè)核子，其中有ｎ個(gè)中子，當(dāng)該原子核俘獲一個(gè)中子后，放出一個(gè)α粒子和一個(gè)β粒子而轉(zhuǎn)變成一個(gè)新核．則這個(gè)新核（ ）
Ａ．有（ｎ－１）個(gè)中子 Ｂ．有（ｎ－１）個(gè)質(zhì)子
Ｃ．核子數(shù)是（Ｎ－３）個(gè) Ｄ．原子序數(shù)是（Ｎ－ｎ－２）個(gè)
５．某原子核Ａ的衰變過(guò)程如下：由Ａ放射出一個(gè)β粒子變?yōu)椋拢桑路派涑鲆粋�(gè)α粒子變?yōu)椋茫瑒t以下說(shuō)法中正確的是（ ）
Ａ．核Ａ的中于數(shù)減核Ｃ的中子數(shù)等于２
Ｂ．核Ａ的質(zhì)子數(shù)減核Ｃ的質(zhì)子數(shù)等于５
Ｃ．原子核Ａ的中性原子中的電子數(shù)比原子核Ｂ的中性原子中的電子數(shù)多１
Ｄ．核Ｃ的質(zhì)子數(shù)比核Ａ的質(zhì)子數(shù)少１
６．圖18-4是盧瑟福研究原子核的組成實(shí)驗(yàn)裝置示意圖,其中Ａ是放射性物質(zhì),Ｆ是鋁箔,Ｓ是熒光屏.開(kāi)始時(shí)將容器抽成真空,調(diào)節(jié)Ｆ的厚度使得在Ｓ屏上恰好看不到閃光.在容器中充入氮?dú)夂?屏Ｓ上出現(xiàn)了閃光,該閃光是( )
Ａ．α粒子穿過(guò)Ｆ后射到屏上產(chǎn)生的
Ｂ．α粒子從Ｆ中打出的粒子射到屏上產(chǎn)生的
Ｃ．α粒子擊中氮核后產(chǎn)生的新粒子射到屏上產(chǎn)生的
Ｄ．放射性物質(zhì)放出的γ射線射到屏上產(chǎn)生的
７．中子是由¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬_________于______年發(fā)現(xiàn)的，發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程是________________,質(zhì)子是由________發(fā)現(xiàn)的，發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程是______________________.
Ⅱ能力與素質(zhì)
８． 經(jīng)過(guò)４次α衰變和２次β衰變而變?yōu)殡焙耍焙私?jīng)過(guò)１次β衰變和ｎ次α衰變而變?yōu)殂G214，由此可判定ｎ＝_____，鉍214中的中子個(gè)數(shù)是_________.
９．在下列給出的４中射線中，都能直接對(duì)人形成傷害，即所謂放射性傷害．你認(rèn)為其中能直接對(duì)人造成傷害可能性最小的是：（ ）
Ａ．α射線 Ｂ．β射線 Ｃ．γ射線 Ｄ．高速運(yùn)動(dòng)的中子流
10．在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,一個(gè)原處于靜止?fàn)顟B(tài)的原子核由于放出一個(gè)α粒子，留下一張如圖18-5所示的軌跡照片，圖中兩個(gè)相切的圓半徑之比ｒ1:ｒ2＝1:44，則下述說(shuō)法正確的是:（ ）
Ａ．原放射性元素原子核的質(zhì)子數(shù)是90
Ｂ．新原子核和α粒子所受洛侖茲力之比為1:44
Ｃ．新原子核的軌道半徑是ｒ2，電荷數(shù)是88
Ｄ．若新原子核做逆時(shí)針的圓周運(yùn)動(dòng),則α粒子作順時(shí)針的圓周運(yùn)動(dòng)
11．一個(gè)靜止的氮核 俘獲一個(gè)速度為2.3×107m/s的中子后生成一個(gè)復(fù)核Ａ，Ａ又衰變成Ｂ、Ｃ兩個(gè)新核，設(shè)Ｂ、Ｃ的速度方向與中子的速度方向相同，Ｂ的質(zhì)量是中子的11倍，速度為106m/s，Ｂ、Ｃ在同一磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑之比ＲB∶ＲC＝11∶30，求：⑴Ｃ核的速度大小； ⑵根據(jù)計(jì)算判斷Ｃ核什么？ ⑶寫(xiě)出核反應(yīng)方程式．
專題四 核能 核的裂變和聚變
［考點(diǎn)透析］
一、本專題考點(diǎn) 核能、質(zhì)量虧損、愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程、重核裂變、輕核聚變、可控?zé)岷朔磻?yīng)均為Ⅰ類要求。
二、理解和掌握內(nèi)容
１.核能
①核力：質(zhì)子與質(zhì)子之間、中子與中子之間、中子與質(zhì)子之間的一種強(qiáng)相互作用．核力發(fā)生作用的距離很短，范圍約為2×10-15ｍ，所以每個(gè)核子幾乎只跟它相鄰的核子發(fā)生相互作用．
②核能：由于核子間存在強(qiáng)大的核力，所以要把原子核拆成一個(gè)個(gè)核子要提供巨大的能量，同樣，當(dāng)由核子結(jié)合成原子核時(shí)也要釋放巨大的能量．核子結(jié)合成原子核時(shí)釋放的能量或原子核分解成核子時(shí)吸收的能量稱為原子核的結(jié)合能，簡(jiǎn)稱核能．
③質(zhì)量虧損：組成原子核的核子的質(zhì)量與原子核的質(zhì)量之差叫做核的質(zhì)量虧損．但需注意：核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)是守恒的，要區(qū)分原子核的質(zhì)量與質(zhì)量數(shù)．
④質(zhì)能方程：Ｅ＝ｍＣ2 物體的能量與它的質(zhì)量成正比,當(dāng)核反應(yīng)發(fā)生質(zhì)量虧損時(shí)要釋放能量,上式可寫(xiě)成:ΔＥ＝ΔｍＣ2. （或?qū)懗?μ＝931.5ＭeV ）
２.重核的裂變：重核俘獲一個(gè)中子后分裂為兩個(gè)(或幾個(gè))中等質(zhì)量的核的反應(yīng)過(guò)程稱為重核的裂變．核裂變發(fā)生時(shí)，往往是伴隨釋放大量能量的同時(shí)放出幾個(gè)中子，而這些中子又會(huì)引起其它重核的裂變，這樣就會(huì)形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng)．例如Ｕ235的一種裂變反應(yīng)方程為:
原子核非常小，如果鈾塊的體積不夠大，中子從鈾塊中通過(guò)時(shí)，可能還沒(méi)碰到鈾核時(shí)就跑到鈾塊外面去了．能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的鈾塊的最小體積叫做它的臨界體積．
３.輕核的聚變：某些輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的反應(yīng)叫輕核的聚變．例如氫核的一種聚變反應(yīng)方程為:
聚變反應(yīng)往往會(huì)比裂變反應(yīng)釋放更多的核能，但反應(yīng)條卻很苛刻，一般要在幾百萬(wàn)度的高溫下進(jìn)行，所以聚變反應(yīng)也稱為熱核反應(yīng).正因?yàn)槿绱耍推嚼镁圩兎磻?yīng)釋放的核能還處于研究試驗(yàn)階段．到目前為止，世界上所有的核電站利用的全是裂變反應(yīng)釋放的核能.
［例題精析］
例題1 云室處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為Ｂ的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一靜止的原子核Ａ在云室中發(fā)生一次α衰變而變成一質(zhì)量為Ｍ的新核，同時(shí)輻射出一頻率為 的γ光子．已知α粒子的質(zhì)量為ｍ，電量為ｑ，其運(yùn)動(dòng)軌跡在與磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)．現(xiàn)測(cè)得α粒子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為Ｒ，試求衰變前原子核Ａ的質(zhì)量．（已知普朗克常數(shù)為ｈ，不計(jì)光子的動(dòng)量）
解析：本題主要考查綜合運(yùn)用力學(xué)規(guī)律解決微觀粒子問(wèn)題的能力．考查的知識(shí)點(diǎn)有：①帶電粒子在磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題；②動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用；③愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程．根據(jù)題意，Ａ核在衰變過(guò)程中釋放的核能表現(xiàn)在兩個(gè)方面：新核及α粒子的動(dòng)能；另外同時(shí)輻射出一個(gè)γ光子，這樣就會(huì)導(dǎo)致衰變過(guò)程中發(fā)生質(zhì)量虧損Δｍ．如果算出了Δｍ，問(wèn)題也就迎刃而解了，為此我們可先計(jì)算α粒子和新核的動(dòng)能．
用 表示衰變后α粒子的速度，根據(jù)題意：
⑴ 用 表示α粒子的動(dòng)能，則有： ⑵
由以上兩式可解得： ⑶
用 表示剩余核的速度，用 表示新核的動(dòng)能，在考慮衰變過(guò)程中系統(tǒng)的動(dòng)量守恒時(shí)，因γ光子的動(dòng)量很小可不予考慮，由動(dòng)量守恒和動(dòng)能的定義式可知：
⑷ ⑸
由⑶ ⑷ ⑸三式可解得： ⑹
用 表示衰變過(guò)程中的質(zhì)量虧損，利用愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程可得：
如果用 表示衰變前Ａ核的質(zhì)量，所以有
例題２ 太陽(yáng)現(xiàn)在正處于主序星演化階段，它主要是由電子和氫核、氦核等原子核組成，維持太陽(yáng)輻射的是它內(nèi)部的核聚變反應(yīng)，核反應(yīng)方程是 核能，這些核能最后轉(zhuǎn)化為輻射能．根據(jù)目前關(guān)于恒星演化理論，若由于聚變反應(yīng)使太陽(yáng)中氫核數(shù)目從現(xiàn)有數(shù)減少10％，太陽(yáng)將離開(kāi)主序星階段而轉(zhuǎn)入紅巨星階段，為了簡(jiǎn)化，假定目前太陽(yáng)全部由電子和氫核組成．
⑴為了研究太陽(yáng)的演化進(jìn)程，需知道目前太陽(yáng)的質(zhì)量Ｍ，已知地球半徑Ｒ＝6.4×106ｍ，地球質(zhì)量ｍ＝6.0×1024kg，日地中心的距離ｒ＝1.5×1011ｍ，地球表面處的重力加速度ｇ＝10ｍ/ｓ2，１年約為3.2×107秒，試估算目前太陽(yáng)的質(zhì)量．
⑵已知質(zhì)子質(zhì)量ｍp＝1.6726×10-27kg， 核的質(zhì)量ｍα＝6.6458×10-27kg，電子質(zhì)量ｍe＝0.9×10-30kg，光速ｃ＝３×10８ｍ/ｓ，求每發(fā)生一次題中所述的核聚變反應(yīng)所釋放的核能．
⑶又已知地球上與太陽(yáng)光垂直的每平方米截面上，每秒鐘通過(guò)的太陽(yáng)輻射能ω＝1.35×10８Ｗ/ｍ２，試估算太陽(yáng)繼續(xù)保持在主序星階段還有多少年的壽命．（估算結(jié)果只要求一位有效數(shù)字）
解析：本題的功能主要考查對(duì)物理思想、物理方法的掌握程度，同時(shí)也考查了分析能力、運(yùn)算能力等各方面的素質(zhì)，涉及到的知識(shí)點(diǎn)有：“牛頓運(yùn)動(dòng)定律”、“萬(wàn)有引力定律”、“圓周運(yùn)動(dòng)”及愛(ài)因斯坦“質(zhì)能方程”等，是一道學(xué)科內(nèi)綜合題．
⑴估算太陽(yáng)的質(zhì)量Ｍ
設(shè)Ｔ為地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期，則有萬(wàn)有引力定律和牛頓運(yùn)動(dòng)定律可知：
地球表面處的重力加速度
由以上兩式聯(lián)立解得：
將題中給出數(shù)據(jù)代入上式得：Ｍ＝２×1030g
⑵根據(jù)質(zhì)量虧損和質(zhì)能公式，該核反應(yīng)每發(fā)生一次釋放的核能為：
ΔＥ＝(4ｍP＋２ｍe－ｍα)c2
代入數(shù)值解得：ΔＥ＝4.2×10-12Ｊ
⑶據(jù)題中給出的假定，在太陽(yáng)繼續(xù)保持在主序星階段的時(shí)間內(nèi)，發(fā)生題中所述的核反 應(yīng)的次數(shù)為：
因此太陽(yáng)在轉(zhuǎn)入紅巨星階段之前總共能輻射出的能量為: Ｅ＝ＮΔＥ
設(shè)太陽(yáng)輻射是各向同性的，則每秒內(nèi)太陽(yáng)向外輻射的總能量為:Ｅ0＝4πr2ω
所以，太陽(yáng)繼續(xù)保持在主序星的時(shí)間為：
由以上各式解得：
將題中所給數(shù)據(jù)代入，并以年為單位，可得ｔ＝１×1010年＝100億年．
例題３ 原靜止的質(zhì)量為m0的原子核Ａ，放出一個(gè)粒子后轉(zhuǎn)變成質(zhì)量為m1的原子核Ｂ，該原子核在運(yùn)動(dòng)方向上又放出粒子，而衰變成靜止的另一原子核Ｃ．已知α粒子的質(zhì)量為m，且假設(shè)在全部核反應(yīng)過(guò)程中，沒(méi)有輻射射線，求兩個(gè)α粒子的動(dòng)能及最后新核的質(zhì)量ｍ2．
解析：本題的考點(diǎn)主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，動(dòng)量守恒定律在微觀粒子中的應(yīng)用；愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程．因?yàn)樵雍耍猎幱陟o止?fàn)顟B(tài)，且發(fā)生兩次α衰變后新核仍處于靜止，因此根據(jù)動(dòng)量守恒定律可判斷出，先后發(fā)生衰變的兩個(gè)α粒子應(yīng)具有大小相同、方向相反的動(dòng)量，因而具有相等的動(dòng)能．所以只需計(jì)算第一個(gè)α粒子的動(dòng)能即可．
⑴設(shè)發(fā)生第一次α衰變后α粒子的速度為 ，Ｂ核的反沖速度為 ，根據(jù)動(dòng)量守恒有：
用 表示α粒子的動(dòng)能，用 表示Ｂ核的動(dòng)能，則有：
根據(jù)題意及愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程可得：
由以上各式可解得：
⑵設(shè)兩次衰變質(zhì)量總虧損為Δｍ，則根據(jù)質(zhì)能方程有：
所以：
思考與拓寬：上題中先后兩次α衰變過(guò)程中質(zhì)量虧損相同嗎？如果不相同，哪次衰變質(zhì)量虧損更多一些？
［能力提升］
Ⅰ知識(shí)與技能
１．關(guān)于原子核能及其變化，下列說(shuō)法中正確的是（ ）
Ａ．核能是原子的核外電子從高能級(jí)態(tài)向低能級(jí)態(tài)躍遷時(shí)放出的能量
Ｂ．使原子核分解為單個(gè)核子時(shí)一定從外界吸收能量，核子的總質(zhì)量將增加
Ｃ．使原子核分解為單個(gè)核子時(shí)一定向外釋放核能，核子的總質(zhì)量將減少
Ｄ．以上說(shuō)法均不對(duì)
２．關(guān)于原子核能及其應(yīng)用，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（ ）
Ａ．原子彈是利用聚變反應(yīng)制造的核武器
Ｂ．氫彈是利用熱核反應(yīng)制造的一種核武器
Ｃ．實(shí)現(xiàn)鈾235的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)必須使其達(dá)到足夠的純度和臨界體積
Ｄ．太陽(yáng)內(nèi)部的進(jìn)行的核反應(yīng)是核聚變反應(yīng)
3.我國(guó)已經(jīng)建成的秦川和大亞灣兩座核電站利用的是（ ）
Ａ．放射性元素衰變放出的能量 Ｂ．人工放射性同位素衰變放出的能量
Ｃ．重核裂變放出的核能 Ｄ．輕核的聚變放出的核能
４．關(guān)于原子核及核反應(yīng)，以下說(shuō)法中正確的是：（ ）
Ａ．在原子核中，任意兩個(gè)核子之間都有核力的作用
Ｂ．核聚變時(shí)核力表現(xiàn)為引力，核裂變時(shí)核力表現(xiàn)為斥力
Ｃ．由于核力的作用，使得核子在組成原子核時(shí)一定釋放能量
Ｄ．所有的核變化，都將向外釋放核能
５．關(guān)于重核的裂變和氫核的聚變，下面說(shuō)法正確的是（ ）
Ａ．裂變和聚變過(guò)程都有質(zhì)量虧損，因而都能釋放大量核能
Ｂ．裂變過(guò)程有質(zhì)量虧損，聚變過(guò)程質(zhì)量有所增加
Ｃ．裂變和聚變都需要在極高的溫度下進(jìn)行
Ｄ．裂變釋放大量核能，聚變需從外界吸收能量
６．下面的四個(gè)核反應(yīng)方程中，都有中子釋放出，其中查德威克研究中子的核反應(yīng)方程是：（ ）
Ａ． Ｂ．
Ｃ． Ｄ．
７．一個(gè)鋰核 受到一個(gè)質(zhì)子的轟擊，變成兩個(gè)α粒子，這一過(guò)程的和反應(yīng)方程式是¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬______________________，已知一個(gè)氫原子的質(zhì)量是1.6736×10-27g，一個(gè)鋰原子的質(zhì)量是11.6505×10-27g，一個(gè)氦原子的質(zhì)量是6.6466×10-27g, 則上述核反應(yīng)釋放的能量為_(kāi)____________Ｊ（最后結(jié)果取兩位有效數(shù)字）．
Ⅱ能力與素質(zhì)
８．靜止的鐳 發(fā)生α衰變，釋放出的α粒子的動(dòng)能為Ｅ0，假定衰變時(shí)能量全部以動(dòng)能形式釋放出去，則衰變過(guò)程中總的質(zhì)量虧損是（ ）
Ａ． Ｂ． Ｃ． Ｄ．
9．1956年李政道和揚(yáng)振寧提出在弱相互作用中宇稱不守恒，并由吳健雄用 放射進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證．次年李、楊二人為此獲得諾貝爾物理獎(jiǎng)， 的衰變方程是：
其中 是反中微子，它的電荷數(shù)為零，靜止質(zhì)量可認(rèn)為是零．
⑴ 的核外電子數(shù)為_(kāi)____，上述衰變方程中，衰變產(chǎn)物 的質(zhì)量數(shù)A等于______，核電荷數(shù)Z是________．
⑵在衰變前 核靜止，根據(jù)云室照片可以看出，衰變產(chǎn)物 和 的運(yùn)動(dòng)徑跡不在一條直線上．如果認(rèn)為衰變產(chǎn)物只有 和 ，那么衰變過(guò)程將違背_______守恒定律．
10．同學(xué)們根據(jù)中學(xué)物理知識(shí)討論“隨著歲月的流逝，地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的周期、日地間的平均距離、地球表面的溫度變化趨勢(shì)”的問(wèn)題中，有下列結(jié)論：
①太陽(yáng)內(nèi)部進(jìn)行著劇烈的熱核反應(yīng)，輻射大量光子，根據(jù) 可知太陽(yáng)質(zhì)量Ｍ在不斷減少
②根據(jù) 和 可知日、地之間距離ｒ?qū)⒉粩嘣龃螅厍颦h(huán)繞速度將減小，環(huán)繞周期將增大
③根據(jù) 和 可知日、地之間距離ｒ?qū)⒉粩鄿p小，地球環(huán)繞速度將增大，環(huán)繞周期將減小
④由于太陽(yáng)質(zhì)量Ｍ不斷減小，輻射光子的功率將不斷減小，輻射到地球表面的熱功率也將減小，地球表面的溫度將逐漸降低
上述結(jié)論中正確的是：
Ａ．只有① Ｂ．只有 ③ Ｃ．只有①②④ Ｄ．只有③④
11．某沿海核電站原子反應(yīng)堆的功率為104ＫＷ，１ｈ消耗核燃料為8.75ｇ，已知每個(gè)鈾235裂變時(shí)釋放出的核能為2×108eＶ，煤的燃燒熱為3.3×107Ｊ／ｇ．計(jì)算核燃料中鈾235所占的百分比，并分析1ｇ鈾235全部裂變時(shí)釋放的能量約等于多少千克煤燃燒所釋放的熱能．（阿伏伽德羅常數(shù)Ｎ0＝6.02×1023個(gè)/摩爾）
效果驗(yàn)收
一
1.用α粒子轟擊鈹核 ，生成一個(gè)碳核 和一個(gè)粒子，則有關(guān)該粒子的一些性質(zhì)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ）
Ａ．帶正電，能在磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)
Ｂ．在任意方向的磁場(chǎng)中都不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)
Ｃ．電離本領(lǐng)很弱但貫穿本領(lǐng)很強(qiáng)，是原子核的組成部分之一
Ｄ．用轟擊鈾235可引起鈾核的裂變
２．對(duì)光電效應(yīng)的發(fā)生和理解，下列說(shuō)法中正確的是：（ ）
Ａ．當(dāng)入射光的頻率低于極限頻率時(shí)，金屬中的電子不吸收光子
Ｂ．金屬內(nèi)層電子成為光電子的逸出功較大
Ｃ．吸收了光子的電子都能成為光電子
Ｄ．金屬表面的電子吸收了光子后也不一定能成為光電子
３．在盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，有少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，其原因是：（ ）
Ａ．原子中的正電荷和絕大部分質(zhì)量都集中在一個(gè)很小的核上
Ｂ．正電荷在原子中是均勻分布的
Ｃ．原子中存在著帶負(fù)電的電子
Ｄ．原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中
４．如圖18-6所示，一天然放射性物質(zhì)射出三種射線，經(jīng)過(guò)一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)共存的區(qū)域后，發(fā)現(xiàn)在ＭＮ處的熒光屏上只出
現(xiàn)了兩個(gè)亮點(diǎn)，則下列判斷正確的是：（ ）
Ａ．射到ｂ點(diǎn)的一定是α射線
Ｂ．射到ｂ點(diǎn)的一定是β射線
Ｃ．射到ｂ點(diǎn)的一定是α射線或β射線
Ｄ．射到ｂ點(diǎn)的一定是γ射線
５．下面各核反應(yīng)中能產(chǎn)生中子的是（ ）
①用光子轟擊 ，生成物之一為
②用 核轟擊 核，生成物之一為
③用質(zhì)子轟擊 核，生成物之一為
④用α粒子轟擊 核，生成物之一為
Ａ．①② Ｂ．②③④ Ｃ．①④ Ｄ．②④
６．最近幾年,原子物理學(xué)家在超重元素島的探測(cè)方面取得重大進(jìn)展.1996年科學(xué)家們?cè)谘芯磕硟蓚�(gè)重離子結(jié)合成超重元素的反應(yīng)時(shí),發(fā)現(xiàn)生成的超重元素的核 經(jīng)過(guò)6次α衰變后的產(chǎn)物是 ,由此可以判定生成的超重元素的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別是( )
Ａ．124 259 Ｂ．124 265 Ｃ．112 265 Ｄ．112 259
７．關(guān)于天然放射現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是：（ ）
Ａ．天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，揭示了原子核是由質(zhì)子和中子組成的
Ｂ．α射線是高速運(yùn)動(dòng)的氦核，它的電離本領(lǐng)和貫穿本領(lǐng)都很強(qiáng)
Ｃ．β射線是高速運(yùn)動(dòng)的電子流，速度與光速非常接近
Ｄ．γ射線是頻率很高的電磁波，它是原子的內(nèi)層電子受激后產(chǎn)生的
８．勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)靜止的氮核 ，被與磁場(chǎng)方向垂直的速度為v的α粒子擊中形成復(fù)合核，然后沿相反方向釋放出一個(gè)速度也為v的質(zhì)子，則（ ）
Ａ．質(zhì)子與反沖核的動(dòng)能之比為25：17
Ｂ．質(zhì)子與反沖核的動(dòng)能之比為17：25
Ｃ．質(zhì)子與反沖核的動(dòng)量之大小比為1：1
Ｄ．質(zhì)子與反沖核的動(dòng)量之大小比為5：1
９．兩個(gè)氘核 發(fā)生核反應(yīng)變?yōu)楹ず?，氘核和氦核的質(zhì)量分別記為ｍ1和ｍ2，以下認(rèn)識(shí)中錯(cuò)誤的是：（ ）
Ａ．這個(gè)核反應(yīng)的方程是：
Ｂ．這個(gè)核反應(yīng)叫核聚變，也叫熱核反應(yīng)
Ｃ．這個(gè)核反應(yīng)放出核能是:
Ｄ．這個(gè)核反應(yīng)放出核能現(xiàn)已廣泛用于核發(fā)電
10．如圖18－7所示，兩個(gè)相切的圓，表示一個(gè)靜止的原子核發(fā)生某種核變化后，產(chǎn)生的兩種粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡，則從圖中判斷，下列說(shuō)法可能正確的是：（ ）
Ａ．原子核發(fā)生的是α衰變
Ｂ．原子核發(fā)生的是β衰變
Ｃ．原子核放出了一個(gè)正電子
Ｄ．原子核放出了一個(gè)中子
二 題
11．一個(gè)鈾核衰變?yōu)殁Q核時(shí)放出一個(gè)α粒子,已知鈾核的質(zhì)量為3.853131×10－25kg，釷核的質(zhì)量為3.786567×10－25kg，α粒子的質(zhì)量為6.64672×10－27kg．在這個(gè)衰變過(guò)程中釋放出的能量等于___________Ｊ．（保留兩位有效數(shù)字）
12．具有5eV的能量的光子組成的光束射向某金屬板的表面后，從金屬板表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能為1.5eV，為了使這種金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，入射光子的最低能量必須是______ eV，為使這種金屬逸出的光電子的最大初動(dòng)能加倍，則入射光子的能量應(yīng)為_(kāi)___ eV．
13．假設(shè)在NaCl蒸汽中存在由鈉離子Na+和氯離子Cl－靠靜電相互作用構(gòu)成的單個(gè)NaCl分子，取Na+和Cl－相距無(wú)限遠(yuǎn)時(shí)其電勢(shì)能為零，一個(gè)NaCl分子的電勢(shì)能為－6.1eV，已知使一個(gè)中性鈉原子Na最外層的電子脫離鈉原子而形成鈉離子Na+所需的能量（電離能）為5.1eV，使一個(gè)中性氯原子結(jié)合一個(gè)電子形成氯離子Cl－所放出的能量（親和能）為3.8eV.由此可算出在將一個(gè)NaCl分子分解成彼此遠(yuǎn)離的中性鈉原子Na和中性氯原子Cl的過(guò)程中，外界供給的總能量等于____________eV．
14．在演示光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，把某金屬板連在驗(yàn)電器上，第一次直接用弧光燈照射金屬板，驗(yàn)電器就張開(kāi)一個(gè)角度，第二次在弧光燈和金屬板之間插入一塊普通玻璃，再用弧光燈照射，驗(yàn)電器指針不張開(kāi)，已知弧光中含有紅外線、可見(jiàn)光、紫外線，則上述情況可以判定，使金屬板產(chǎn)生光電效應(yīng)的是弧光中的 成份。
15．解讀VCD視盤(pán)的激光波長(zhǎng)為780nm，而解讀DVD視盤(pán)的激光波長(zhǎng)為650nm.根據(jù)愛(ài)因斯坦光子說(shuō)，上述兩種激光的光子能量分別為_(kāi)____________和______________.（h＝6.63×10-34J•s）
16．螢火蟲(chóng)所發(fā)黃光的波長(zhǎng)為600nm．據(jù)測(cè)定知，1000只螢火蟲(chóng)所發(fā)出的光相當(dāng)于一只20W電燈泡的亮度，一只螢火蟲(chóng)每秒鐘可發(fā)射出 個(gè)光子．
三
17.已知兩個(gè)氘核在一定的條下，可以聚變成一個(gè)氚核. 若質(zhì)子的質(zhì)量ｍp＝1.00727μ,氘核和氚核的質(zhì)量分別為2.013553μ和3.015536μ．
⑴寫(xiě)出核反應(yīng)方程． ⑵求出此反應(yīng)前后能量的變化
⑶計(jì)算１g的氘核完全句變成氚核，所放出的能量與多少千克煤完全燃燒所釋放的能量相當(dāng)？（煤的燃燒熱為3.0×107Ｊ／ｇ）
第十六 近代物理參考答案
專題一 1．D 2．B 3．D 4．B 5．C 6．C 7．C 8．C 9． 10．6.95升
專題二1．C 2．D 3．A 4．B 5．C 6．4:1 2:1 7．C 8．能 9．A
10．⑴ n＝2×1020 ⑵［提示］設(shè)光子的動(dòng)量為P，根據(jù)德布羅意公式：
根據(jù)動(dòng)量定理：Ｆt＝nP 解得：Ｆ＝２×10-7N
專題三1．D 2．C 3．A 4．C 5．D 6．C 7．查德威克 1932 盧瑟福 8．2 131 9．A 10．A 11．由動(dòng)量守恒定律：
⑴ ＭnＶn＝ｍBＶB＋ｍcＶc ⑵ 由 qvB＝mＶ2/Ｒ得Ｃ核是
專題四 1．B 2．A 3．C 4．C 5．A 6．B 7 2.8 ×10-12 8．D
9．⑴ 27 60 28 ⑵動(dòng)量 10．C
11．［提示］⑴百分比ｎ＝(0.44/8.75)×100％＝５％ ⑵2.5×103ｇ
效果驗(yàn)收1．A 2．D 3．A 4．C 5．D 6．D 7．C 8．B 9．D 10．B
11．8.7×10-13 12．3.5 6.5 13．4.8 14．紫外線 15．2.55×10-19Ｊ 3.06×10-19Ｊ 16．6×1016 17．⑴ ⑵4.0eV ⑶3.2×106g
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