沪教版高中物理选修3-5课件 第4章 从原子核到夸克 复习课件27张PPT

课件27张PPT。第4章 从原子核到夸克
复习课件　
知识网络规律：质量数_____、电荷数______、动量____；释放的能量以放出
粒子和反冲核的动能及γ光子能量的形式表现出来.
半衰期：大量原子核有_____发生衰变需要的时间，它由核______
_____决定，一般与物理、化学性质______天然放射现象：3种射线（α射线、β射线、γ射线）的本质和性质从原子核到夸克原子核的组成：核子质子（ ）中子（ ）意义：原子核___________________而转变为新核衰变法则原子
核的
衰变衰变：中子：??自发地放出某种粒子守恒守恒守恒半数本身性质无关放射性的应用和防护从原子核到夸克探测射线的方法：计数器、云室、乳胶照相人工转变防护应用利用它的射线
作为示踪原子中子的发现：质子的发现：正电子的发现：
题型探究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.一、识记物理学史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.α射线→α粒子流→氦原子核→高电离本领
β射线→高速电子流→电离本领较α粒子弱
γ射线→高能量光子→高穿透本领例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√解析答案√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.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）
根据质量数、电荷数守恒得
Z＝Z′＋2n－m
A＝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.二、半衰期及衰变次数的计算例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218
D.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√解析答案√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.解析答案图1√解析　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．三、原子核物理与动量、能量相结合的综合问题例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.答案 42∶1　见解析图　 解析答案解析　氡核经α衰变的核反应方程为
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＝mPovPo
α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＝
故 示意图如图甲所示.（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）答案 Δt＝109Tα　 解析答案解析　它们在磁场中运动的周期T＝ 它们的周期之比为
即109Tα＝84TPo，这样，α粒子转109圈，Po核转84圈，两者才相遇.
所以α粒子与Po核两次相遇的时间间隔Δt＝109Tα.（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 见解析图 解析答案解析　若放射性元素在匀强磁场中垂直磁场方向发生β衰变，则β粒子和反冲衰变过程仍符合动量守恒定律，它们也在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，但由于β粒子带负电，反冲核带正电，衰变时它们两个运动方向相反，但受的洛伦兹力方向相同，所以它们的轨迹圆是内切的，且β粒子的轨迹半径大于反冲核的轨迹半径，其运动轨迹的示意图如图乙所示.
达标检测1.氪 是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆 ，这些衰变是
A.1次α衰变，6次β衰变
B.4次β衰变
C.2次α衰变
D.2次α衰变，2次β衰变√解析答案解析　解法一　推理计算法
根据衰变规律，β衰变不影响核的质量数，发生一次β衰变，核电荷数增加1；发生一次α衰变，质量数减少4，核电荷数减少2， 质量数不变，故未发生α衰变；
核电荷数增加4，一定是发生了4次β衰变.
解法二　列方程求解
由质量数守恒得90＝90＋4x
由电荷数守恒得36＝40＋2x－y
解得x＝0，y＝4，即只经过了4次β衰变，选项B正确.2.一块含铀的矿石质量为M，其中铀元素的质量为m.那么下列说法中正确的是
A.经过两个半衰期后，这块矿石中基本不再含有铀了
B.经过两个半衰期后，原来所含的铀元素的原子核有 发生了衰变
C.经过三个半衰期后，其中铀元素的质量还剩
D.经过一个半衰期后，该矿石的质量剩下解析答案√解析　经过两个半衰期后，铀元素的质量还剩 ，A、B项均错误；
经过三个半衰期后，铀元素还剩 ，C项正确；
铀衰变后，铀核变成了新的原子核，故D项错误.3.（多选）天然放射性物质的放射线包括三种成分，下列说法正确的是
A.一张厚的黑纸能挡住α射线，但不能挡住β射线和γ射线
B.某原子核在放出γ射线后会变成另一种元素的原子核
C.三种射线中对气体电离作用最强的是α射线
D.β粒子是电子，但不是原来绕核旋转的核外电子答案√√√4.在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个α粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片（如图2所示），今测得两个相切圆半径之比r1∶r2＝1∶44.求：反冲核的电荷数是多少？（已知新核电荷量大于α粒子电荷量）.解析答案答案 88图2解析　原子核放出α粒子的过程动量守恒，由于初始动量为零，所以末态动量也为零，α粒子和反冲核的动量大小相等、方向相反，即p1＝p2＝p
α粒子和反冲核在磁场中均做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，qvB＝ 可知粒子运动的半径大小与其所带的电荷量成反比，则2是α粒子的运动轨迹，1是新核的运动轨迹.
所以α粒子的半径：r2＝
设反冲核的电荷量为Q，则反冲核的半径：r1＝
所以： Q＝88e.
即反冲核的电荷数是88.谢 谢