高一物理量子世界

2020-06-22 高中世界地理教案高中物理必修一力教案

一名合格的教师要充分考虑学习的趣味性，教师要准备好教案，这是教师工作中的一部分。教案可以让学生能够在教学期间跟着互动起来，帮助教师掌握上课时的教学节奏。那么，你知道教案要怎么写呢？急您所急，小编为朋友们了收集和编辑了“高一物理量子世界”，欢迎大家与身边的朋友分享吧！

第2节量子世界
从容说课
在这一节，教材开始涉及微观粒子的运动规律.主要从人类研究黑体辐射遇到的问题引入，引出普朗克的黑体的研究成果“能量的不连续性”，得出量子的概念.最后，从光的本质认识入手，发现不但光子具有波粒二象性，物质也同样具有波粒二象性.
这一节的教学要特别注意两点：第一点，从可以直接感知的实验现象经过推理得到不能直接感知的微观结构和微观粒子的运动规律；第二点，帮助学生建立诸如能量量子化、光与实物粒子的波粒二象性以及物质的波粒二象性应用于实践等新的观念.关于后者我们没有直接的生活经验，所以教学中就更显重要.但也正是因为这个原因，不可能期望学生经过这短短一节的学习就能牢固正确地树立这些观念.
教学重点1.理解普朗克的量子假说，知道能量具有不连续性，与传统的连续性认识是不同的；
2.了解事物的连续性与分立性是相对的；
3.知道物质既具有波动性，又具有粒子性.
教学难点了解事物的连续性与分立性是相对的.
教具准备投影仪，投影片.
课时安排1课时
三维目标
一、知识与技能
1.理解普朗克的量子假说，知道能量具有不连续性，与传统的连续性认识是不同的.
2.了解事物的连续性与分立性是相对的；
3.知道物质既具有波动性，又具有粒子性；
4.了解光是一种概率波；
5.了解物质的波粒二象性在实践中的应用.
二、过程与方法
1.学习体会假说的提出与论证这一近代物理学中的研究方式.
2.初步了解微观世界中的量子化现象，知道宏观物体和微观粒子的能量变化特点，体会量子理论的建立深化了人类对物质世界的认识.
三、情感态度与价值观
通过本节课的学习，领会实验是检验真理的唯一标准；体会我们唯有敢于向真理挑战、向传统的观念挑战，才有可能有所创新、有所发现，直至发现新的真理.
教学过程
导入新课
对物体热辐射的研究，尤其是对黑体辐射的研究是19世纪后期的一个重要课题，下面就请大家阅读教材P117，自学人们在研究黑体辐射中遇到的问题，即“紫外灾难”.
推进新课
一、紫外灾难
学生活动：交流、讨论自学后的收获，并作出自己的大胆假设.
教师补充：人们研究发现，黑体的辐射能力与黑体的辐射波长和温度有关，但研究又发现用经典物理的理论去推导却导不出与实验结果相吻合的实验曲线.更为严重的是波长向紫外区域延伸时，出现了障碍.这也就是开尔文所说的第二朵乌云.
【合作探究】
你觉得夏天穿什么颜色的衣服最热？为什么？
大家都知道，火可以辐射光和热.有位同学说：“寒冬的雪也会辐射光和热”.你怎么看？
教师点拨：参看教材的两个图像“辐射强度”与“理论曲线”就可以得到答案.
教师活动：难道这个障碍就真的无法逾越吗？我们接下来再看看另一位伟大的物理学家普朗克是如何来解决这个问题的.看看和你的假设是否一致呢？
二、不连续的能量
德国物理学家普朗克用了六年的时间，在用经典理论无论如何都解释不了实验结果的情况下，他不得已提出了新的假说.这就是非常著名的量子假说，成功地解决了“紫外灾难”.请同学们阅读教材，找出他的观点，并说出你自己的认识.
学生活动：交流、讨论自学后的收获，并做出自己对这种假说的认识，并比较分析量子化假设与传统观念的碰撞，用例子说明量子化与连续性的相对性.
教师小结：普朗克的量子假说认为，物质辐射（或吸收）的能量是一份一份的，就像物质是由一个个原子组成的一样.将这样的一份份能量称为量子.而且他还给出了量子的能量与波长成反比，与频率成正比.即，公式中h是普朗克常量，是微观现象量子特性的表征.
教师活动：量子化与连续性的相对性我们可以这样去理解，在宏观世界里能量体现的是连续的，在微观世界里量子化或不连续性是显著的.量子化假说的提出，使人类对世界的认识由宏观转向了微观世界，极大地开拓了我们的眼界.
既然我们已经掌握了探究微观世界的有力武器——量子，下面我们就来更深入地研究微观世界的物质体现的特性，看看和我们再熟悉不过的宏观世界有哪些不同的地方？
三、物质的波粒二象性
教师活动：请同学们阅读教材P119-P121，找出历史上对光的认识，并说出你自己的认识.
学生活动：交流、讨论自学后的收获，并阐述自己对这些假说的认识.
教师总结：人类历史上对光的本质有两种不同的认识，其实不管是牛顿的微粒说还是惠更斯的波动说都是为了解释某一特定的现象才引入的.所以它们都有各自的弊端.一些问题的难以解决又将人们带入了对光的本质的重新认识.
关键时刻又是爱因斯坦带来了新鲜的血液.他将普朗克的量子化理论用在了解释光的本质上.
请同学们再仔细阅读教材，看看爱因斯坦是如何解释这个问题的.
学生活动：交流、讨论自学后的收获，并阐述自己对这些假说的认识.
教师活动：是的，光具有波粒二象性.在一定条件下，突出的表现为微粒性实质为不连续性；而在另一些条件下，又突出表现出波动性.
问题好像到此应该结束了，人们将光的本质已经很好地解释了，接下来有发生了什么事情呢？大家接着看书思考.
学生活动：交流、讨论自学后的收获，并阐述自己对这些假说的认识.
【教师精讲】
法国物理学家德布罗意进一步提出了物质波的理论（获1929年诺贝尔物理学奖），根据这一理论，每个物质粒子都伴随着一种波，即物质波，又称为概率波.这个理论揭示了物质的统一性.
总之，物质具有波粒二象性，我们要注意粒子性的本质在于不连续；波动性的实质在于对微观物体状态及运动描述的不确定性，不能把物质波理解为经典的机械波和电磁波.
学生总结光本性学说发展史：
（1）17世纪牛顿的微粒说：光是从光源发出的一种物质微粒，在均匀介质中以一定的速度传播.能解释光的反射等现象，不能解释光的互不干扰、同时发生的反射和折射、在介质中vc等问题.
（2）17世纪惠更斯的波动说：光是在空间传播的某种波.能解释光的互不干扰、同时发生的反射和折射，但不能解释影子的形成、传播不需要介质等问题.
（3）19世纪60年代麦克斯韦的电磁说：光是一种电磁波，具电磁本性.使波动理论发展到了相当完美的地步.根据有：电磁波速等于光速；传播不需要介质；不能完美地解释光电效应.
（4）20世纪初爱因斯坦的光子说：光是不连续的，是一份一份的，每一份叫一个光子，E=hν.注意，这完全不同于牛顿的“微粒”.爱因斯坦吸收了普朗克的量子思想，很好地解释了光电效应，又保留了电磁波的特征.
（5）20世纪前期德布罗意的波粒二象性：光是一种波，同时也是一种粒子，即光具有波粒二象性.
四、物质波粒二象性的实践应用
光学显微镜和电子显微镜的设计与制造原理，就是充分利用物质的波动性.当今技术可以制造出观察原子的扫描隧道显微镜.
课堂小结
通过本节课的学习，我们初步了解了微观世界中的量子化现象，知道了宏观物体和微观粒子的能量变化特点，体会量子论的建立深化了人类对物质世界的认识；理解了普朗克的量子假说，知道能量具有不连续性，与传统的连续性认识是不同的；了解事物的连续性与分立性是相对的；知道物质既具有波动性，又具有粒子性；了解物质的波粒二象性在实践中的应用.
布置作业
课本P121作业2、3.
板书设计
一、紫外灾难
人类对黑体辐射的研究遇到了困难
二、不连续的能量
普朗克提出了量子假说，即，认为辐射中的能量是一份一份的，而不是连续的.在微观世界里，量子化或不连续性是很显著的.
三、物质的波粒二象性
不仅光具有波粒二象性，物质也同样具有波粒二象性；
波粒二象性是指物质既有粒子性，又有波动性.
活动与探究
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高一物理教案：《表征交变电流的物理量》教学设计

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高一物理教案：《表征交变电流的物理量》教学设计

教学目的：

l、掌握表征交变电流大小物理量。

2、理解有效值的定义并会用它解决相关问题。

3、掌握表征交变电流变化快慢的物理量。

教学重点：

掌握表征交变电流大小物理量。理解有效值的定义并会用它解决相关问题

教学难点：

有效值的理解

教学准备：

幻灯片、交流发电机模型、演示电流表、

教学过程：

一、知识回顾

(一)、交变电流：

大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流。如图15-1所示(b)、(c)、(e)所示电流都属于交流，其中按正弦规律变化的交流叫正弦交流。如图(b)所示。而(a)、(d)为直流其中(a)为恒定电流。

(二)、正弦交流的产生及变化规律。

1、产生：当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的交流是随时间按正弦规律变化的。即正弦交流。

规律：图象表示：

二、新课教学：

1、表征交变电流大小物理量

①瞬时值：对应某一时刻的交流的值

用小写字母x 表示，e i u

②峰值：即最大的瞬时值

③有效值：

ⅰ、意义：描述交流电做功或热效应的物理量

ⅱ、定义：跟交流热效应相等的恒定电流的值叫做交流的有效值。

ⅲ、正弦交流的有效值与峰值之间的关系是ε= I= U= 。

注意：正弦交流的有效值和峰值之间具有ε= ，U= 的关系，非正弦(或余弦)交流无此关系，但可按有效值的定义进行推导，如对于正负半周最大值相等的方波电流，其热效应和与其最大值相等的恒定电流是相同的，因而其有效值即等于其最大值。即I=I 。

ⅳ、交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值;交流电流表和交流电压表的读数是有效值。对于交流电若没有特殊说明的均指有效值。

ⅴ、在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。

④、峰值、有效值应用上的区别。

峰值是交流变化中的某一瞬时值，对纯电阻电路来说，没有什么应用意义。若对含电容电路，在判断电容器是否会被击穿时，则需考虑交流的峰值是否超过电容器的耐压值。

交流的有效值是按热效应来定义的，对于一个确定的交流来说，其有效值是一定的。

在实际应用中，交流电器铭牌上标明的额定电压或额定电流都是指有效值，交流电流表和交流电压表指示的电流、电压也是有效值，解题中，若题目不加特别说明，提到的电流、电压、电动势时，都是指有效值。

2、表征交变电流变化快慢的物理量

①、周期T：电流完成一次周期性变化所用的时间。单位：s .

②、频率f：一秒内完成周期性变化的次数。单位：HZ.

ω=

三、巩固练习

1、正弦交流电压的峰值为10V，周期为0.2S，将此电压接在10 的电阻上，在0.05s内电阻上产生的热量( )

A、可能为零

B、一定为0 .25J

C、不可能大于0.25J

D、可能小于是0.25J

2、某交流电压随时间的变化规律如图15-14所示，则此交流电的频率是_______Hz。若将该电压加在10uf的电容器上，则电容器的耐压值不应小于_________V;交流电压的有效值等于________V

高考物理量子论初步和原子核

一名优秀的教师在每次教学前有自己的事先计划，高中教师要准备好教案，这是老师职责的一部分。教案可以让上课时的教学氛围非常活跃，帮助高中教师营造一个良好的教学氛围。我们要如何写好一份值得称赞的高中教案呢？经过搜索和整理，小编为大家呈现“高考物理量子论初步和原子核”，欢迎大家与身边的朋友分享吧！

第十五章量子论初步和原子核

第一单元量子论初步

第1课时光电效应光的波粒二象性

要点一光电效应与光子说

1.某金属在一黄光照射下,正好有电子逸出,下述说法中,哪种是正确的()

A.增大光强,而不改变光的频率,光电子的最大初动能将不变

B.用一束更大强度的红光代替黄光,仍能发生光电效应

C.用强度相同的紫光代替黄光,光电流强度将不变

D.用强度较弱的紫光代替黄光,有可能不发生光电效应

答案A

要点二光的波粒二象性

2.物理学家做了一个有趣的实验:在光屏处放上照相用的底片.若减弱光的强度,使光子只能一个一个地通过狭缝.实验结果表明,如果曝光时间不太长,底片只能出现一些不规则的点子;如果曝光时间足够长,底片上就会出现规则的干涉条纹.对这个实验结果有下列认识,其中正确的是()

A.曝光时间不太长时,底片上只能出现一些不规则的点子,表现出光的波动性

B.单个光子通过双缝后的落点可以预测

C.只有大量光子的行为才能表现出光的粒子性

D.干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方

答案D

题型1对光电效应规律的理解

【例1】关于光电效应,下列说法正确的是()

A.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比

B.光电子的动能越大,光电子形成的电流强度就越大

C.用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能要大

D.对于任何一种金属都存在一个“最大波长”,入射光的波长必须小于这个波长,才能产生光电效应

答案D

题型2光电效应方程的应用

【例2】如图所示,一光电管的阴极用极限波长为0的钠制成.用波长为λ的紫外线照射阴极,光电管阳极A和阴极K之间的电势差为U,光电流的饱和值为I.

（1）求每秒由K极发射的电子数.

（2）求电子到达A极时的最大动能.（普朗克常量为h,电子的电荷量为e）?

答案（1）

题型3“光子说”的应用

【例3】根据量子理论,光子的能量E和动量p之间的关系式为E=pc,其中c表示光速,由于光子有动量,照到物体表面的光子被物体吸收或反射时都会对物体产生压强,这就是“光压”,用I表示.

（1）一台二氧化碳气体激光器发出的激光,功率为P0,射出光束的横截面积为S,当它垂直照射到一物体表面并被物体全部反射时,激光对物体表面的压力F=2pN,其中p表示光子的动量,N表示单位时间内激光器射出的光子数,试用P0和S表示该束激光对物体产生的光压I.

（2）有人设想在宇宙探测中用光作为动力推动探测器加速,探测器上安装有面积极大、反射率极高的薄膜,并让它正对太阳,已知太阳光照射薄膜对每1m2面积上的辐射功率为1.35kW,探测器和薄膜的总质量为M=100kg,薄膜面积为4×104m2,求此时探测器的加速度大小（不考虑万有引力等其他的力）?

答案（1）I=（2）3.6×10-3m/s2

题型4光电结合问题

【例4】波长为=0.17μm的紫外线照射至金属筒上能使其发射光电子,光电子在磁感应强度为B的匀强磁场中,做最大半径为r的匀速圆周运动时,已知rB=5.6×10-6Tm,光电子质量m=9.1×10-31kg,电荷量e=1.6×10-19C.求:

（1）光电子的最大动能.

（2）金属筒的逸出功.

答案（1）4.41×10-19J（2）7.3×10-19?J

1.在演示光电效应的实验中,原来不带电的一块锌板与灵敏静电计相连,用弧光灯照射锌板时,静电计的指针张开一个角度,如图所示,这时（）

A.锌板带正电,指针带负电B.锌板带正电,指针带正电

C.锌板带负电,指针带正电D.锌板带负电,指针带负电

答案B

2.2003年全世界物理学家评选出“十大最美物理实验”,排名第一的为1961年物理学家利用“托马斯杨”的双缝干涉实验装置,进行的电子干涉的实验.从辐射源辐射出的电子束经两靠近的狭缝后在显微镜的荧光屏上出现了干涉条纹(如图所示),该实验说明()

A.光具有波动性

B.光具有波粒二象性

C.微观粒子也具有波动性

D.微观粒子也是一种电磁波

答案C

3.（2009济宁模拟）人们发现光电效应具有瞬时性和对各种金属都存在极限频率的规律.请问谁提出了何种学说很好地解释了上述规律?已知锌的逸出功为3.34eV,用某单色紫外线照射锌板时,逸出光电子的最大速度为106m/s,求该紫外线的波长λ.（电子质量me=9.11×10-31kg,普朗克常量h=6.64×10-34Js,1eV=1.60×10-19J）

答案2.01×10-7m

4.科学家设想未来的宇航事业中利用太阳帆板来加速星际飞船.“神舟”五号载人飞船在轨道上运行期间,成功实施了飞船上太阳帆板的展开试验.设该飞船所在地每秒每单位面积（m2）接收的光子数为n,光子平均波长为λ,太阳帆板面积为S,反射率为100%,光子动量p=.设太阳光垂直射到太阳帆板上,飞船的总质量为m,求飞船加速度的表达式.若太阳帆板是黑色的,飞船加速度又为多少？

答案

第2课时玻尔原子理论物质波

要点一玻尔理论、能级

1.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

答案ACD

要点二物质波、电子云

2.质子甲的速度是质子乙速度的4倍,甲质子的德布罗意波长是乙质子的倍.同样速度的质子和电子,德布罗意波长大.

答案电子

题型1能级跃迁的分析

【例1】如图所示为氢原子的4个能级,其中E1为基态,若一群氢原子A处于激发态E2,一群氢原子B处于激发态E3,则下列说法正确的是（）

A.原子A可能辐射出3种频率的光子

B.原子B可能辐射出3种频率的光子

C.原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁到能级E4

D.原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E4

答案B

题型2跃迁过程中能量的变化

【例2】如图所示为氢原子的能级示意图,一群氢原子处于n=3的激发态,在向较

低能级跃迁的过程中向外发出光子,用这些光照射逸出功为2.49eV的金属钠,

下列说法中正确的是（）

A.这群氢原子能发出3种频率不同的光,其中从n=3跃迁到n=2所发出的光波长最短

B.这群氢原子在发出3种频率不同的光的过程中,共同点都是原子要放出光子,电子绕核运动的动能减小,原子势能增大

C.金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为11.11eV

D.金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为9.60eV

答案D

题型3情景建模

【例3】1951年,物理学家发现了“电子偶数”,所谓“电子偶数”,就是由一个负电子和一个正电子绕它们的质量中心旋转形成的相对稳定的系统.已知正、负电子的质量均为me,普朗克常量为h,静电力常量为k.

（1）假设“电子偶数”中正、负电子绕它们质量中心做匀速圆周运动的轨道半径r、运动速度v及电子的质量满足玻尔的轨道量子化理论:2mevr=n,n=1,2,……“电子偶数”的能量为正负电子运动的动能和系统的电势能之和.已知两正负电子相距为L时系统的电势能为E=-k.试求n=1时“电子偶数”的能量.

（2）“电子偶数”由第一激发态跃迁到基态发出光子的波长为多大?

答案（1）

1.现有大量的氢原子处于n=4的激发态,当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光.关于这些光下列说法正确的是（）

A.最容易表现出衍射现象的光是由n=4能级跃迁到n=1能级产生的

B.频率最小的光是由n=2能级跃迁到n=1能级产生的

C.这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光

D.用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应

答案D

2.如图中画出了氢原子的4个能级,并注明了相应的能量En,处在n=4的能级的一群氢原

子向低能级跃迁时,能够发出若干种不同频率的光波.已知金属钾的逸出功为2.22eV.在

这些光波中,能够从金属钾的表面打出光电子的总共有（）

A.二种B.三种

C.四种D.五种

答案C

3.氢原子处于基态时,原子能量E1=-13.6eV,已知电子电荷量e=1.6×10-19C,电子质量m=0.91×10-30kg,氢的核外电子的第一条可能轨道的半径为r1=0.53×10-10m.

（1）若要使处于n=2能级的氢原子电离,至少要用频率为多大的电磁波照射该氢原子?

（2）氢原子核外电子的绕核运动可等效为一环形电流,则氢原子处于n=2的激发态时,核外电子运动的等效电流为多大?

（3）若已知钠的极限频率为6.00×1014?Hz,今用一群处于n=4的激发态的氢原子发射的光谱照射钠,试通过计算说明有几条谱线可使钠发生光电效应?

答案（1）8.21×1014Hz（2）1.3×10-4A（3）4条

4.（2009泰安模拟）氢原子在基态时轨道半径r1=0.53×10-10m,能量E1=-13.6eV.求氢原子处于基态时:

（1）电子的动能.

（2）原子的电势能.

（3）用波长是多少的光照射可使其电离？

答案（1）13.6eV（2）-27.2eV（3）0.9141×10-7m

1.如图所示,使用强度相同的连续光谱中的红光到紫光按顺序照射光电管的阴极,电流表均有示数.在螺线管外悬套一金属线圈,理论上在线圈中能产生感应电流的是（）

A.用紫光照射时B.用红光照射时

C.改变照射光颜色的过程中D.均没有感应电流

答案C

2.已知能使某金属产生光电效应的极限频率为ν0,则（）

A.当用频率为2ν0的单色光照射该金属时,一定能产生光电子

B.当用频率为2ν0的单色光照射该金属时,所产生的光电子的最大初动能为hν0

C.当照射光的频率ν大于ν0时,若ν增大,则逸出功增大

D.当照射光的频率ν大于ν0时,若ν增大一倍,则光电子的最大初动能也增大一倍

答案AB

3.A、B是绕地球做匀速圆周运动的人造卫星,A的质量等于B的质量,A的轨道半径大于B的轨道半径,设A、B的德布罗意波长分别为A和B,则下列判断正确的是（）

A.A=BB.AB

C.ABD.条件不足,无法比较A和B的大小

答案B

4.若原子的某内层电子被电离形成空位,其他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,其中的一种称为内转换,即原子中处于激发态的核跃迁回到基态时,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(被电离的电子称为内转换电子).214Po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214Po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射线的能量为()

A.0.013MeVB.0.017MeVC.0.076MeVD.0.093MeV

答案AC

5.氢原子的能级如图所示,已知可见光的光子能量范围约为1.62～3.11eV,下列说法错误的是()

A.处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线,并发生电离

B.大量氢原子从高能级向n=3能级跃迁时,发出的光具有显著的热效应

C.大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时,可能发出6种不同频率的光

D.大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时,可能发出3种不同频率的可见光

答案D

6.（2009武昌模拟）研究光电效应规律的实验装置如图所示,用频率为ν的光照射光电管阴极K时,有光电子产生.由于光电管K、A间加的是反向电压,光电子从阴极K发射后将向阳极A做减速运动.光电流i由图中电流计G测出,反向电压U由电压表V测出.当电流计的示数恰好为零时,电压表的示数称为反向截止电压U0,在下列表示光电效应实验规律的图象中,错误的是（）

答案B

7.分别用波长为和的单色光照射同一金属板,发出的光电子的最大初动能之比为1∶2,以h表示普朗克常量,c表示真空中的光速,则此金属板的逸出功为()

A.B.C.D.

答案B

8.处于激发态的原子,如果在入射光子的电磁场的影响下,从高能态向低能态跃迁,同时两个状态之间的能量差以光子的形式辐射出去,这种辐射叫做受激辐射.原子发生受激辐射时,发出的光子的频率、发射方向等都跟入射光子完全一样,这样使光得到加强,这就是激光产生的机理.发生受激辐射时,产生激光的原子的总能量En、电子的电势能Ep、电子的动能Ek的变化是()

A.Ep增大、Ek减小B.Ep减小、Ek增大

C.Ep减小、En减小D.Ep增大、En增大

答案BC

9.现用电子显微镜观测线度为d的某生物大分子的结构.为满足测量要求,将显微镜工作时电子的德布罗意波长设定为,其中n1.已知普朗克常量h、电子质量m和电子电荷量e,电子的初速度不计,则显微镜工作时电子的加速电压应为()

A.B.C.D.

答案D

10.利用金属晶格(大小约10-10m)作为障碍物观察电子的衍射图样,方法是让电子通过电场加速,然后让电子束射到金属晶格上,从而得到电子的衍射图样.已知电子质量为m,电荷量为e,初速度为零,加速电压为U,普朗克常量为h,则下述说法中正确的是()

A.该实验说明了电子具有波动性

B.实验中电子束的德布罗意波的波长为=

C.加速电压U越大,电子的衍射现象越明显

D.若用具有相同动能的质子替代电子,衍射现象将更加明显

答案AB

11.（2009鞍山质检）德布罗意认为,任何一个运动着的物体,都有一种波与它对应,波长是=,式中p是运动物体的动量,h是普朗克常量.已知某种紫光的波长是440nm,若将电子加速,使它的德布罗意波长是这种紫光波长的10-4倍.求:

(1)电子的动量大小.

(2)试推导加速电压跟德布罗意波长的关系,并计算加速电压的大小.电子质量m=9.1×10-31kg,电子电荷量e=1.6×10-19C,普朗克常量h=6.6×10-34Js,加速电压的计算结果取一位有效数字.

答案(1)1.5×10-23kgm/s(2)U=8×102V

12.原子可以从原子间的碰撞中获得能量,从而发生能级跃迁(在碰撞中,动能损失最大的是完全非弹性碰撞).一个具有13.6eV动能、处于基态的氢原子与另一个静止的、也处于基态的氢原子发生对心正碰.

(1)是否可以使基态氢原子发生能级跃迁(氢原子能级如下图所示)?

(2)若上述碰撞中可以使基态氢原子发生电离,则氢原子的初动能至少为多少?

答案(1)不能(2)27.2eV

13.氢原子从-3.4eV的能级跃迁到-0.85eV的能级时,是发射还是吸收光子?这种光子的波长是多少(计算结果取一位有效数字)?图中光电管用金属材料铯制成,电路中定值电阻R0=0.75Ω,电源电动势E=1.5V,内阻r=0.25Ω,图中电路在D点交叉,但不相连.R为滑动变阻器,O是滑动变阻器的中间触头,位于滑动变阻器的正中央,P为滑动触头.从滑动变阻器的两端点a、b可测得其总阻值为14Ω.当用上述氢原子两能级间跃迁而产生的光照射图中的光电管,欲使电流计G中电流为零,滑动变阻器aP间阻值应为多大?已知普朗克常量h=6.63×10-34Js,金属铯的逸出功为1.9eV.

答案吸收5×10-7m0.5Ω

第二单元原子核

第3课时原子的核式结构天然放射现象

要点一原子的核式结构

1.在卢瑟福的粒子散射实验中,有极少数粒子发生大角度偏转,其原因是()

A.原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上

B.正电荷在原子中是均匀分布的

C.原子中存在着带负电的电子

D.原子只能处于一系列不连续的能量状态中

答案A

要点二天然放射现象

2.如图所示,使某放射性元素发出的射线垂直进入匀强电场,按图中标号判断（）

A.1的穿透本领最强B.2的速度最大

C.3的电离本领最大D.1是由原子放出的,2、3不是

答案BC

要点三原子核的衰变

3.考古工作者在古人类居住过的岩洞中发现一块碳遗留样品,它所含的14C等于现有生命物质中等量碳所含的14C的1/8,求此样品的存放时间.已知14C的半衰期为5568年.

答案16704年

题型1粒子散射实验及其能量转化问题

【例1】卢瑟福和他的助手做粒子轰击金箔实验,获得了重要发现:

(1)关于粒子散射实验的结果,下列说法正确的是()

A.证明了质子的存在

B.证明了原子核是由质子和中子组成的

C.证明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里

D.说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动

（2）在粒子散射实验中,现有一个粒子以2.0×107m/s的速度去轰击金箔,若金原子的核电荷数为79.求该粒子与金原子核间的最近距离（已知带电粒子在点电荷电场中的电势能表达式为p=k,粒子质量为6.64×10-27kg）.

答案（1）C（2）2.7×10-14?m

题型2衰变次数的计算

【例2】铀裂变的产物之一氪90（）是不稳定的,它经过一系列衰变最终成为稳定的锆86（）,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

答案A

题型3放射性同位素的应用

【例3】放射性同位素在技术上有很多应用,不同的放射源可用于不同的目的,下表列出一些放射性同位素的半衰期和可供利用的射线:

对于以下几种用途,分别选取表中哪一种放射性元素作放射源.

（1）塑料公司生产聚乙烯薄膜,方法是让较厚的聚乙烯膜通过轧辊压薄,利用适当的放射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀.

（2）医生用放射性方法治疗肿瘤.

（3）放射源和控制器间相隔很小一段距离,若它们之间烟尘浓度比达某一设定的临界值,探测器探测到的射线强度将比正常情况下小得多,从而可通过自动控制装置,触发电铃,可发生火灾警报,预防火灾.

（4）用放射性同位素作示踪原子,用来诊断人体内的器官是否正常.方法是给被检查者注射或口服附有放射性同位素的元素的某些物质,当这些物质的一部分到达要检查的器官时,可根据放射性同位素的射线情况分析器官正常与否.

答案（1）镅241或锶90（2）钴60（3）钋210（4）锝99

题型4情景建模

【例4】原来静止的铀和钍234同时在同一匀强磁场中,由于衰变而开始做匀速圆周运动.铀238发生了一次衰变,钍234发生了一次衰变.

（1）试画出铀238发生一次衰变时所产生的新核及粒子在磁场中运动轨迹的示意图.

（2）试画出钍234发生一次衰变时所产生的新核及粒子在磁场中的运动轨迹的示意图.

答案（1）铀238发生衰变时,由于放出粒子而产生了新核,根据动量守恒定律,它们的总动量为零,即:m1v1-m2v2=0

因为它们都带正电,衰变后的速度正好相反,所以,受到的洛伦兹力方向也相反,

因而决定了它们做圆周运动的轨迹圆是外切的.它们做匀速圆周运动的向心

力由洛伦兹力提供.即:m.所以R=.又因为m1v1=m2v2.所以,

由于q1=2,q2=92-2=90,因而.如右图所示,其中轨道a为α粒子的径迹,轨道半径为R1,轨道b为新核的径迹,其轨道半径为R2.（R1＞R2）.

（2）同理,钍234发生一次衰变放出的粒子与产生的新核的动量大小相等,方

向相反,即总动量为零.可是,粒子带负电,新核带正电,它们衰变后的速度方向相反,

但受的洛伦兹力方向相同,所以,它们的两个轨迹圆是内切的,且粒子的轨道半径大于新核的轨道半径,它们的轨迹示意图如右图所示,其中,c为粒子的径迹,d为新核的径迹.

1.（2009阜阳模拟）2006年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器,通过Ca（钙48）轰击Cf（锎249）发生核反应,成功合成了第118号元素,这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素.实验表明,该元素的原子核先放出3个相同的粒子x,再连续经过3次α衰变后,变成质量数为282的第112号元素的原子核,则上述过程中的粒子x是（）

A.中子B.质子C.电子D.α粒子

答案A

2.近年来科学家在超重元素的探测方面取得了重大进展.科学家们在观察某两个重离子结合成超重元素的反应时,发现所生成的超重元素的核X经过6次衰变后成为Fm,由此可以判定该超重元素的原子序数和质量数依次是（）

A.124,259B.124,265C.112,265D.112,277

?答案D

3.U放射性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①衰变变成X（X代表某种元素）,也可以经一次②衰变变成Ti,X和Ti最后都变成Pb,衰变路径如图所示.则图中的（）

A.a=84,b=206

B.①是衰变,放出电子,电子是由中子转变成质子时产生的

C.②是衰变,放出电子,电子是由中子转变成质子时产生的

D.U经过10次衰变,8次衰变可变成Pb

?答案AB

4.正电子（PET）发射计算机断层显像,它的基本原理是:将放射性同位素15O注入人体,参与人体的代谢过程.15O在人体内衰变放出正电子,与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子,被探测器探测到,经计算机处理后产生清晰的图象.根据PET原理,回答下列问题:

（1）写出15O的衰变和正负电子湮灭的方程式.

（2）将放射性同位素15O注入人体,15O的主要用途是（）

A.利用它的射线B.作为示踪原子

C.参与人体的代谢过程D.有氧呼吸

（3）设电子质量为m,电荷量为q,光速为c,普朗克常量为h,则探测到的正负电子湮灭后生成的光子的波长=.

（4）PET中所选的放射性同位素的半衰期应（填“长”或“短”或“长短均可”）

答案（1）（2）B（3）（4）短

第4课时核反应核能

要点一核反应

1.一个U原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应,其裂变方程为U+n→X+Sr+n,则下列叙述正确的是（）

A.X原子核中含有86个中子

B.X原子核中含有141个核子

C.因为裂变时释放能量,根据E=mc2,所以裂变后的总质量数增加

D.因为裂变时释放能量,出现质量亏损,所以生成物的总质量数减少

答案A

要点二核力、核能

2.雷蒙德戴维斯因研究来自太阳的电子中微子（νe）而获得了2002年度诺贝尔物理学奖.他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615t四氯乙烯（C2Cl4）溶液的巨桶.中微子可以将一个氯核转变为一个氩核和一个电子,其核反应方程式为νe+Cl→Ar+e.已知Cl核的质量为36.95658u,Ar核的质量为36.95691u,e的质量为0.00055u,1u质量对应的能量为931.5MeV.根据以上数据,可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为（）

A.0.82MeVB.0.31MeVC.1.33MeVD.0.51MeV

答案A

要点三裂变与聚变

3.如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图象.下列说法中正确的是（）

A.若D和E能结合成F,结合过程一定要释放能量

B.若D和E能结合成F,结合过程一定要吸收能量

C.若A能分裂成B和C,分裂过程一定要释放能量

D.若A能分裂成B和C,分裂过程一定要吸收能量

答案AC

题型1核反应方程的书写及核反应的种类

【例1】有下列4个核反应方程

（1）a、b、c、d四种粒子依次是（）

（2）上述核反应依次属于（）

A.衰变、人工转变、人工转变、聚变B.裂变、裂变、聚变、聚变

C.衰变、衰变、聚变、聚变D.衰变、裂变、人工转变、聚变

答案（1）B（2）D

题型2核能的计算

【例2】静止在匀强磁场中的Pu核,沿与磁场垂直的方向射出一个粒子后,变成铀的一种同位素核,同时释放出能量为0.09MeV的光子.（Pu的质量为238.999655u,铀核质量为234.99347u,粒子质量为4.001509u,1u=1.660566×10-27kg）若不计光子的动量,求:

（1）铀核与粒子回转半径之比RU∶Rα.

（2）粒子的动能为多少?

答案（1）1∶46（2）4.195MeV

题型3科技物理

【例3】天文学家测得银河系中氦的含量约为25%,有关研究表明,宇宙中氦生成的途径有两条:一是在宇宙诞生后二分钟左右生成的;二是在宇宙演化到恒星诞生后,由恒星内部的氢核聚变反应生成的.

（1）把氢核聚变反应简化为4个氢核（H）聚变成氦核（He）,同时放出2个正电子（e）和2个中微子（νe）,请写出该氢核聚变反应的方程,并计算一次反应释放的能量.

（2）研究表明,银河系的年龄约为t=3.8×1017s,每秒钟银河系产生的能量约为1×1037J（即P=1×1037J/s）.现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应,试估算银河系中氦的含量（最后结果保留一位有效数字）.

（3）根据你的估算结果,对银河系中氦的主要生成途径作出判断.

（可能用到的数据:银河系质量约为M=3×1041kg,原子质量单位1u=1.66×10-27kg,1u相当于1.5×10-10J的能量,电子质量m=0.0005u,氦核质量mα=4.0026u,氢核质量mp=1.0078u,中微子νe质量为零）

答案（1）4H→He+2e+2νe4.14×10-12J

（2）2%（3）银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久生成的

1.在下列四个核反应方程中,x表示He,且属于聚变的反应是（）

A.U+n→Sr+Xe+3xB.H+H→x+n

C.P→Si+xD.Mg+x→Al+H

答案B

2.（2009安庆模拟）据媒体报道,叛逃英国的俄罗斯前特工利特维年科在伦敦离奇身亡,英国警方调查认为毒杀利特维年科的是超级毒药——放射性元素钋（Po）,若该元素发生衰变,其半衰期是138天,衰变方程为Po→X+He+γ,则下列说法中正确的是（）

A.X原子核含有124个中子

B.X原子核含有206个核子

C.γ射线是由处于激发态的钋核从较高能级向较低能级跃迁时发出的

D.100g的Po经276天,已衰变的质量为75g

答案ABD

3.U受中子轰击时会发生裂变,产生Ba和Kr,同时放出能量.已知每个铀核裂变释放的平均能量为200MeV.

（1）写出核反应方程.

（2）现在要建设发电功率为5×105kW的核电站,用U作为核燃料,假设核裂变释放的能量一半转化为电能,那么该核电站一天消耗U多少千克?（阿伏加德罗常数取6.0×1023mol-1）

答案（1）U+n→Ba+Kr+n+200MeV（2）1.06kg

4.关于“原子核的组成”的研究,物理学的发展过程经历了如下几个重要的阶段:

1919年,卢瑟福用α粒子轰击氮核从而发现了质子;

1920年,卢瑟福预言“原子核内可能还有质量与质子相近的中性粒子存在”.

1930年,约里奥居里夫妇用钋（Po）放出的α粒子轰击铍（Be）,产生了一种贯穿能力极强的射线,研究发现这种射线是一种中性粒子流;1932年,查德威克用这种射线轰击氢原子和氮原子,打出了一些氢核（质子）和氮核,测量出被打出的氢核和氮核的速度,并由此推算出这种粒子的质量而发现了中子.查德威克认为:氢核、氮核的热运动速度远小于未知粒子的速度而可以忽略不计;被碰出的氢核、氮核之所以会具有不同的速率是由于碰撞的情况不同而造成的,其中速率最大的应该是弹性正碰的结果.实验中测得氢核的最大速度为vH=3.3×107m/s,氮核的最大速度为vN=4.5×106m/s;已知mN=14mH.请你根据查德威克的研究,经过推理计算,证明卢瑟福的“预言”是正确的.

答案查德威克认为氢核、氮核与未知粒子之间的碰撞是弹性正碰;设未知N粒子质量为m,速度为v0,氢核的质量为mH,最大速度为vH,并认为氢核在打出前为静止的,那么根据动量守恒和能量守恒可知:mv0=mv+mHvH①

=②

其中v是碰撞后未知粒子的速度,由此可得:

vH=③

同样可求出未知射线与氮原子碰撞后,打出的氮核的速度

vN=④

查德威克在实验中测得氢核的最大速度为

vH=3.3×107m/s

氮核的最大速度为:vN=4.5×106m/s

因为mN=14mH,由方程③④可得

⑤

将速度的最大值代入方程⑤,可得

可得:m=1.05mH

由此可见,该中性粒子的质量与质子相近,卢瑟福的“预言”是正确的.

1.根据粒子散射实验,卢瑟福提出了原子的核式结构模型,图中虚线表示原子核所形

成的电场的等势线,实线表示一个粒子的运动轨迹,在粒子从a运动到b,再运动

到c的过程中,下列说法中正确的是（）

A.动能先增大,后减小B.电势能先减小,后增大

C.电场力先做负功,后做正功,总功等于零D.加速度先变小,后变大

答案C

2.（2009宜昌模拟）如图甲是、、γ三种射线穿透能力的示意图,图乙是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部的伤痕的示意图,请问图乙中的检查是利用了哪种射线（）

A.射线B.射线C.γ射线D.三种射线都可以

答案C

3.静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核,当它放出一个粒子后,其速度方向与

磁场方向垂直,测得粒子和反冲核轨道半径之比为44∶1,如图所示（图中直径没

有按比例画）,则（）

A.粒子和反冲核的动量大小相等方向相反B.原来放射性元素的原子核电荷数是90

C.反冲核的核电荷数是88D.粒子和反冲核的速度之比为1∶88

答案ABC

4.一原子质量单位为u,且已知1u=931.5MeV,c为真空中的光速,当质量分别为m1、m2的两种原子核结合成质量为M的新原子核时,释放出的能量是（）

A.（M-m1-m2）c2JB.（m1+m2-M）×931.5J

C.（m1+m2-M）c2JD.（m1+m2-M）×931.5MeV

答案C

5.新中国成立后,为了打破西方霸权主义的核威胁,巩固我们来之不易的独立自主,无数科技工作者以全世界独一无二的热情及艰苦奋斗的精神投入核武器的研制工作之中,终于在1964年、1967年分别成功爆炸我国第一颗原子弹（atombomb）和第一颗氢弹（hydrogenbomb）.下列核反应方程可表示两弹的爆炸原理的是（）

A.B.

C.D.

答案BD

6.如图所示,R是一种放射性物质,虚线框内是匀强磁场B,LL′是一厚纸板,MN是

荧光屏.实验时,发现在荧光屏O、P两处有亮斑,则下列关于磁场方向、到达O点

的射线、到达P点的射线的判断与实验相符的是（）

答案C

7.有下列5个核反应方程:

对以上核反应分类,列成下表,则分类正确的是（）

答案B

8.用于火灾报警的离子烟雾传感器如图所示,在网罩Ⅰ内有电极Ⅱ和Ⅲ,a、b端接

电源,Ⅳ是一小块放射性同位素镅241,它能放射出一种很容易使气体电离的粒

子.平时,镅放射出的粒子使两个电极间的空气电离,在a、b间形成较强的电流.

发生火灾时,烟雾进入网罩内,烟尘颗粒吸收空气中的离子和镅发出的粒子,导致电流发生变化,电路检测到这种变化从而发生警报.下列有关这种报警器的说法正确的是（）

A.镅241发出的是粒子,有烟雾时电流增强

B.镅241发出的是粒子,有烟雾时电流减弱

C.镅241发出的是粒子,有烟雾时电流增强

D.镅241发出的是粒子,有烟雾时电流减弱

答案B

9.裂变反应是目前核能利用中常见的反应,以原子核为燃料的反应堆中,当俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式,其中一种可表示为:

反应方程下方的数字是中子及有关原子的静止质量（以原子质量单位u为单位,取1u的质量对应的能量为9.3×102MeV）,此裂变反应中（）

A.释放出的能量是30×102MeV,X是中子

B.释放出的能量是30MeV,X是质子

C.释放出的能量是1.8×102MeV,X是中子

D.释放出的能量是1.8×102MeV,X是质子

答案C

10.如图所示,是利用放射线自动控制铝板厚度的装置.假如放射源能放射出、、三种射线,而根据设计,该生产线压制的是3mm厚的铝板,那么这三种射线中的哪种射线对控制厚度起主要作用?当探测接收器单位时间内接收到的放射性粒子的个数超过标准值时,将会通过自动装置将M、N两个轧辊间的距离调大还是调小?（）

A.射线;大B.射线;大C.射线;小D.射线;大

答案B

11.在可控核反应堆中需要给快中子减速,轻水、重水和石墨等常用作减速剂.中子在重水中可与核碰撞减速,在石墨中与核碰撞减速.上述碰撞可简化为弹性碰撞模型.某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰,通过计算说明,仅从一次碰撞考虑,用重水和石墨作减速剂,哪种减速效果更好？

答案重水减速效果更好

12.一个原来静止的锂核（）俘获一个速度为7.7×104m/s的中子后,生成一个氚核和一个氦核,已知氚核的速度大小为1.0×103m/s,方向与中子的运动方向相反.

（1）试写出核反应方程.

（2）求出氦核的速度.

（3）若让一个氘核和一个氚核发生聚变时,可产生一个氦核同时放出一个中子,求这个核反应释放出的能量.（已知氘核质量为mD=2.014102u,氚核质量为mT=3.016050u,氦核的质量mHe=4.002603u,中子质量mn=1.008665u,1u=1.6606×10-27kg）

答案（1）（2）2×104m/s（3）2.82×10-12J

13.利用核反应堆工作时释放出的热能使水汽化以推动汽轮发电机发电,这就是核电站.核电站消耗的“燃料”很少,但功率却很大.目前,核能发电技术已经成熟,我国已具备了发展核电的基本条件.

（1）核反应堆中的“燃料”是,完成下面的核反应方程式

（2）一座100万千瓦的核电站,每年需要多少吨浓缩铀?（已知铀核的质量为235.0439u,中子的质量为1.0087u,锶（Sr）核的质量为89.9077u,氙（Xe）核的质量为135.9072u,1u=1.66×10-27kg,浓缩铀中铀235的含量占2%.）

（3）同样功率（100万千瓦）的火力发电站,每年要消耗多少吨标准煤?（已知标准煤的热值为2.93×104kJ/kg）

（4）为了防止铀核裂变的产物放出的各种射线对人体的危害和对环境的污染,需采取哪些措施?（举两种）

答案（1）13638（2）27t（3）1.1×106t

（4）核反应堆外面需要修建很厚的水泥保护层,用来屏蔽射线;对放射性废料,要装入特制的容器,埋入地层深处进行处理.

知识整合演练高考

题型1氢原子能级跃迁

【例1】（2007全国Ⅰ19）用大量具有一定能量的电子轰击大量处于基态的

氢原子,观测到了一定数目的光谱线.调高电子的能量再次进行观测,发现光

谱线的数目比原来增加了5条.用Δn表示两次观测中最高激发态的量子数n

之差,E表示调高后电子的能量.根据氢原子的能级图（如图）可以判断,Δn和

E的可能值为（）

A.Δn=1,13.22eVE13.32eVB.Δn=2,13.22eVE13.32eV

C.Δn=1,12.75eVE13.06eVD.Δn=2,12.75eVE13.06eV

答案AD

题型2半衰期应用

【例2】（2008上海2B）放射性元素的原子核在衰变或衰变生成新原子核时,往往会同时伴随着辐射.已知A、B两种放射性元素的半衰期分别为T1和T2,t=T1T2时间后测得这两种放射性元素的质量相等,那么它们原来的质量之比mA∶mB=.

答案γ

题型3核反应方程

【例3】（2008全国Ⅰ18）三个原子核X、Y、Z,X核放出一个正电子后变为Y核,Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个氦核（He）,则下面说法正确的是（）

A.X核比Z核多一个质子B.X核比Z核少一个中子

C.X核的质量数比Z核质量数大3D.X核与Z核的总电荷是Y核电荷的2倍

?答案CD

题型4核能计算

【例4】（2008北京14）一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核,同时辐射一个γ光子.已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3,普朗克常量为h,真空中的光速为c.下列说法正确的是（）

A.核反应方程是

B.聚变反应中的质量亏损Δm=m1+m2-m3

C.辐射出的γ光子的能量E=（m3-m1-m2）c

D.γ光子的波长=

答案B

1.（2008广东6）有关氢原子光谱的说法正确的是（）

A.氢原子的发射光谱是连续谱

B.氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光

C.氢原子光谱说明氢原子能级是分立的

D.氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关

答案BC

2.（2008四川15）下列说法正确的是（）

A.射线在电场和磁场中都不会发生偏转B.射线比射线更容易使气体电离

C.太阳辐射的能量主要来源于重核裂变D.核反应堆产生的能量来自轻核聚变

答案A

3.（2008广东2）铝箔被粒子轰击后发生了以下核反应:.下列判断正确的是（）

A.是质子B.是中子

C.X是Si的同位素D.X是P的同位素

答案BD

4.（2008上海6）在下列四个核反应方程中,x表示质子的是（）

答案C

5.（2008天津15）一个氡核Rn衰变成钋核Po并放出一个粒子,其半衰期为3.8天.1g氡经过7.6天衰变掉氡的质量,以及Rn衰变成Po的过程放出的粒子是（）

A.0.25g,粒子B.0.75g,粒子

C.0.25g,粒子D.0.75g,粒子

答案B

6.（2008全国Ⅱ20）中子和质子结合成氘核时,质量亏损为Δm,相应的能量ΔE=Δmc2=2.2MeV是氘核的结合能.下列说法正确的是（）

A.用能量小于2.2MeV的光子照射静止氘核时,氘核不能分解为一个质子和一个中子

B.用能量等于2.2MeV的光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和为零

C.用能量大于2.2MeV的光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和为零

D.用能量大于2.2MeV的光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和不为零

答案AD

7.（2008重庆14）放射性同位素钍232经、衰变会生成氡,其衰变方程为Th→Rn+x+y,其中（）

A.x=1,y=3B.x=2,y=3C.x=3,y=1D.x=3,y=2

?答案D

章末检测

一、选择题（共8小题,每小题6分,共48分）

1.（2009宁波质检）氢原子从n=3的激发态向低能级状态跃迁可能放出的光子中,只有一种光子不能使金属A产生光电效应,则下列说法正确的是（）

A.不能使金属A产生光电效应的光子一定是从n=3激发态直接跃迁到基态放出的

B.不能使金属A产生光电效应的光子一定是从n=3激发态直接跃迁到n=2激发态时放出的

C.从n=4激发态跃迁到n=3激发态,所放出的光子一定不能使金属A产生光电效应

D.从n=4激发态跃迁到基态,所放出的光子一定不能使金属A产生光电效应

答案BC

2.某核反应方程为.已知的质量为2.0136u,的质量为3.0180u,He的质量为4.0026u,X的质量为1.0087u.则下列说法中正确的是（）

A.X是质子，该反应释放能量B.X是中子，该反应释放能量

C.X是质子，该反应吸收能量D.X是中子，该反应吸收能量

答案B

3.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,比如,有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡,而氡会发生放射性衰变,放射出、、射线,这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病,根据有关放射性知识可知,下列说法正确的是()

A.氡的半衰期为3.8天,若取4个氡原子核,经7.6天后就一定剩下一个原子核了

B.衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的

C.射线一般伴随着或射线产生,在这三种射线中,射线的穿透能力最强,电离能力最弱

D.发生衰变时,生成核与原来的核相比,中子数减少了4个

答案BC

4.中子和质子结合成氘核,同时放出光子,核反应方程是H+n→H+,以下说法中错误的是()

A.反应后氘核的质量一定小于反应前质子和中子的总质量

B.反应前后质量数不变,因而质量不变

C.由核子组成原子核一定向外释放能量

D.光子所具有的能量为Δmc2,Δm为反应中的质量亏损,c为光速

答案B

5.在下列四个方程中,X1、X2、X3和X4各代表某种粒子

U+n→Ba+Kr+3X1

P→Si+X2

U→Th+X3

Th→Pa+X4

以下判断中错误的是()

A.X1是中子B.X2是质子C.X3是粒子D.X4是电子

答案B

6.下列说法中正确的是()

A.放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间就是半衰期

B.光导纤维内芯的折射率比外套小,光传播时在内芯与外套的界面发生全反射

C.当放射性元素的原子外层电子具有较高能量时,将发生衰变

D.放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时,辐射出射线

答案D

7.美国研究人员正在研制一种新型镍—铜长效电池,它是采用铜和半衰期长达100年的放射性同位素镍63(Ni)这两种金属作为长寿命电池的材料.将镍63置于中央,四周包上铜皮,利用镍63发生衰变时释放电子给铜片,用镍63和铜片作电池两极,为外接负载提供电能.下列有关该电池的说法正确的是()

A.镍63的衰变方程是Ni→e+Cu

B.镍63的衰变方程是Ni→e+Cu

C.外接负载时镍63的电势比铜片高

D.该电池内电流方向是从铜片到镍

答案ACD

8.(2009海口模拟)某同学采用如图所示的实验装置来研究光电效应现象.当用某一频率的光照射光电管的阴极K时,会发生光电效应现象,电流计中有电流通过.闭合开关S,在阳极A和阴极K之间加上反向电压,通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压,直至电流计中电流恰好为零,此时电压表的电压值称为反向截止电压.现有频率为ν的绿光照射阴极,测量到反向截止电压为U,设电子电荷量为e,普朗克常量为h,则()

A.逸出的光电子的最大初动能为eU

B.阴极K的逸出功W=h-eU

C.如改用紫光照射,则光电子的最大初动能一定增加

D.如改用紫光照射,则阴极K的逸出功一定发生变化

答案ABC

二、计算论述题(共4小题,共52分,其中9、10小题各12分,11、12小题各14分)

9.物理学家们普遍相信太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应.根据这一理论,在太阳内部4个氢核(H)转化成一个氦核(He)和两个正电子(e)并放出能量.已知质子质量mp=1.0073u,粒子质量=4.0015u,电子的质量me=0.0005u,1u的质量对应931.5MeV的能量.

(1)写出该热核反应方程.

(2)一次这样的热核反应过程中释放出多少兆电子伏的能量?(结果保留四位有效数字)

答案(1)4H→He+2e(2)24.87MeV

10.已知氢原子基态的电子轨道半径r1=0.53×10-10m,基态的能级值为E1=-13.6eV.

(1)求电子在n=1的轨道上运动形成的等效电流.

(2)有一群氢原子处于量子数n=3的激发态,画出能级图,在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几条光谱线.

(3)计算这几条光谱线中最长的波长.

答案(1)1.05×10-3A

(2)

(3)6.58×10-7m

11.2006年,我国自行设计并研制的“人造太阳”——托卡马克实验装置运行获得重大进展,这标志着我国已经迈入可控热核反应领域先进国家行列.该反应所进行的聚变过程是H+H→He+n,反应原料氘(H)富存于海水中,而氚(H)是放射性元素,自然界中不存在,但可以通过中子轰击锂核(Li)的人工核转变得到.则

(1)请把下列用中子轰击锂核(Li)产生一个氚核(H)和一个新核的人工核转变方程填写完整.

Li+→+H.

(2)在(1)中,每生产1g的氚同时有多少个Li核实现了核转变?(阿伏加德罗常数NA取6.0×1023mol-1)

(3)一个氘核和一个氚核发生核聚变时,平均每个核子释放的能量为5.6×10-13J,求该核聚变过程中的质量亏损.

答案(1)nHe(2)2.0×1023个(3)3.1×10-29kg

12.1930年科学家发现钋放出的射线贯穿能力极强,它甚至能穿透几厘米厚的铅板,1932年,英国年轻物理学家查德威克用这种未知射线分别轰击氢原子和氮原子,结果打出一些氢核和氮核,测量出被打出的氢核和氮核的速度,并由此推算出这种粒子的质量.若未知射线均与静止的氢核和氮核正碰,测出被打出的氢核最大速度为vH=3.3×107m/s,被打出的氮核的最大速度vN=4.5×106m/s,假定正碰时无机械能损失,设未知射线中粒子质量为m,初速为v,质子的质量为m′.

(1)推导被打出的氢核和氮核的速度表达式;

(2)根据上述数据,推算出未知射线中粒子的质量m与质子的质量m′之比.(已知氮核质量为氢核质量的14倍,结果保留三位有效数字)

答案(1)vH=vN=(2)=1.05

量子世界教学设计

第二节量子世界（2个课时）
【教材分析】
本节为《普通高中物理课程标准》共同必修模块“物理2”中第六章第2节的内容。本节“量子世界”从热辐射的规律入手，提示经典物理学理论与实验结果的严重背离，阐述普朗克的“量子假说”，初步认识玻尔理论的重要意义，同时让学生认识光的粒子性和波动性。通过实例，初步了解微观世界的量子化现象。
【学情分析】
本节学习内容是学生已通过一年的物理学习的最后一节内容，可能会出现学习不够重视、不够认真的局面。关键是本节内容也比较抽象，相关知识网又没有建立，所以本节内容的讲述和学习可能会流于形式。为了让学生引起兴趣，所以必须补充一些科学发展史。
【教学目标】
1、知识与技能目标
初步了解普朗克“量子假说”的背景，体会经典力学的局限性。知道普朗克“量子假说”的主要内容。
初步了解爱因斯坦“光量子说”的含义，了解光的微粒说与波动说之争，知道光具有波粒二象性。
2、过程与方法目标
认识到发展问题和提出问题的意义，认识到在科学理论建立过程中猜想和假设的重要性，以及科学争论和自由争鸣对科学发展所起的作用，培养学生的质疑能力和相像能力。
能尝试运用物理原理和研究方法解决一些相关的实际问题，培养解决实际问题的能力。
3、情感态度与价值观目标
领略到自然界的奇妙与和谐，发展学生对科学的发奇心与求知欲。体会辩论和质疑在科学研究中所起的积极作用。
养成敢于发表自己观点，既坚持原则又尊重他人的良好习惯。培养有根据的怀疑精神和批判意识，敢于坚持真理、勇于创新和实事求是的科学态度和科学精神以及判断大众传媒等有关信息是否科学的意识。
【重点难点】
教学重点：初步建立量子化的概念。
教学难点：物质的波粒二象性概念。
【教学方法】
通过自主学习和交流讨论的方式、上网查阅有关资料、教师讲授法结合。
【教学建议】
1．本节从世纪之交经典物理学无法解释“黑体辐射实验”的“紫外灾难”，引出普朗克的“量子假说”产生的历史背景，体会物理问题的研究往往是从模型的建立和假说入手。教学中可让学生通过自主学习和交流讨论的方式，完成对学习过程的体验。
2．认识科学问题的研究总是经历：提出问题→猜想假设→实践论证→修改理论……最终提示自然规律的过程。
3．关于光的波动性、粒子性及量子理论初步等内容的教学，应强调科学真理发现的道路并不平坦，需要一个漫长的过程；学习中应认真体会辩论和质疑在科学研究中所起的积极作用，通过典型的实例让学生充分认识量子理论的发展如何推动现代科学技术的迅猛发展，理解科学对技术发展的促进作用。
4．教学中要充分利用物理学史知识，围绕核心问题、展开师生之间的交流互动。教师不要局限于教材，可以根据学生的实际情况，做到用教材而不是教教材。充分利用多煤体教学手段，提高学生学习的兴趣和学习效率。
5．由于本节知识带有科普性质，所以无论是补充的内容还是原来课本的内容，都不宜也不可能讲得很深，尽可能把抽象问题形象化，能达到学生有一定的继续学习的兴趣即可。
【教学过程】
1．让学生阅读全文，允许学生互相讨论交流，并提出问题。（约20分钟）
2．对学生提出的问题做出正面的回答，尽可能把抽象问题形象化。（至少20分钟）
3．预计且建议可补充的内容有：
a：关于黑体的相关知识；
b：光的本性发展简史；
c：光电效应；
d：能级的相关知识；
e：课程资源：
1．普朗克及其对物理学的贡献
2．光电效应和爱因斯坦光量子理论
（1）光电效应的规律
(2)经典物理理论对光电效应解释的困难
(3)爱因斯坦光子说及其对光电效应的圆满解释
3．玻尔对原子结构学说的贡献
4．光的本性——光的波动说和微粒学之争
5．德布罗意的物质波观点
本教案设计过程简单，只是给出一个授课过程的框架性建议，以及一些补充建议，实在不是本人想偷工减料,只是因为教材处理灵活，至于要补充什么，第一课时讲到哪里，相信每个教师都有自己的特点及学情，不应受到束缚。从这点意义上讲，这样的教案设计或许符合课改的精神吧？