1、原子物理典型例題解析,例題一,近幾年，我國北京、上海、山東、廣州等地引進了十多臺刀，治療患者5000余例，效果極好，成為治療腦腫瘤的最佳儀器。令人感嘆的是，用刀治療時不用麻醉，病人清醒，時間短，半小時可完成手術(shù)，無需住院，因而刀被譽為“神刀”。據(jù)報道，我國自己研制的旋式刀性能更好，即將進入各大醫(yī)院為患者服務(wù)。問：刀治療腦腫瘤主要是利用（ ） A射線具有很強的貫穿本領(lǐng) B射線具有很強的電離作用 C射線具有很高的能量 D射線很容易繞過障礙物,射線在電磁波譜中的頻繁最高,光子能量最大。,穿透能力最強,AC,例題二,如圖所示，兩個相切的圓表示一個靜止的原子核發(fā)生某種核變化后，產(chǎn)生的兩種運動粒子在勻強磁

2、場中的運動軌跡，可能是（ ） A原子核發(fā)生了衰變 B原子核發(fā)生了衰變 C原子核放出了一個正電子 D原子核放出了一個中子,衰變過程動量守恒,m1V1,m2V2,由圖可知，兩粒子均帶正電。,AC,例題三,(2003年江蘇高考)原子從一個能級躍遷到一個較低的能級時，有可能不發(fā)射光子，例如在某種條件下，鉻原子的n=2能級上的電子躍遷到n=1能級上時并不發(fā)射光子，而是將相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)交給n=4能級上的電子，使之能脫離原子，這一現(xiàn)象叫做俄歇效應(yīng)，以這種方式脫離了原子的電子叫做俄歇電子，已知鉻原子的能級公式可簡化表示為En=-A/n2,n=1，2，3表示不同能級，A是正的已知常數(shù)，上述俄歇電子的動能是（）,例

3、題分析與解答,鉻原子的n=2能級上的電子躍遷到n=1能級上時 釋放出能量為E=-A/4-（-A）=3A/4。 所以在n=4能級上的電子獲得的能量3A/4 在n=4能級上的電子的脫離原子核需要能量A/16 所以n=4能級上的電子脫離原子后的動能是 3A/4-A/16=11A/16 正確選項是C。,例題四,處于靜止?fàn)顟B(tài)的原子核X，經(jīng)歷了一次衰變后變成質(zhì)量為M的Y原子核，放出的粒子垂直射入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場。測得其做圓周運動的半徑為r，已知粒子的質(zhì)量為m，電量為q，求此衰變過程虧損的質(zhì)量。,例題分析與解答,mV2=MV1 r=mV2/qB mC2 =,例題五,氫原子核外電子在第一軌道上運動時，

4、能量E1=13.6eV，軌道半徑r1=0.531010m。這時電子運動的動能是多少eV？電勢能是多少eV？,EK1+EP1=E1=-13.6eV，,EP1=-27.2eV.,例題六,太陽現(xiàn)在正處于主序星演化階段，它主要是由電子和、11H、42He等原子核組成，維持太陽輻射的是它內(nèi)部的核聚變反應(yīng)，核反應(yīng)方程是 2e411H42He釋放的核能，這些核能最后轉(zhuǎn)化為輻射能。根據(jù)目前關(guān)于恒星演化的理論，若由聚變反應(yīng)而使太陽中的核數(shù)目從現(xiàn)有數(shù)減少10，太陽將離開主序星階段而轉(zhuǎn)入紅巨星的演化階段。為了簡化，假定目前太陽全部由電子和11H核組成。 （1）為了研究太陽演化進程，需知道目前太陽的質(zhì)量M，已知地球半

5、徑R=6.4106m，地球質(zhì)量m=6.01024kg，日地中心的距離r=1.51011m，地球表面處的重力加速度g=10m/s2，一年約為3.2107s，試估算目前太陽的質(zhì)量M。 （2）已知11H質(zhì)量mp=1.672610-27kg，42He質(zhì)量m=6.645810-27kg，電子質(zhì)量me=0.910-30kg，光速c=3108m/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。 （3）又知地球上與太陽光垂直的每平方米截面上，每秒通過的太陽輻射能=1.35103W/m2，試估算太陽繼續(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）,例題分析與解答,（2） m= (41.67

6、26+20.0009-6.6458)10-27=0.046410-27,E=mC2=4.210-12J,例題七,如下一系列核反應(yīng)是在恒星內(nèi)部發(fā)生的： p126C137N， 137N136Ce+，p136C147N， p147N158O，158O157Ne+，p137N126C 其中p是質(zhì)子，是粒子，e+為正電子，為中微子。 已知質(zhì)子的質(zhì)量為mp=1.67264810-27kg，粒子的質(zhì)量為m=6.64492910-27kg，正電子的質(zhì)量為me=9.1110-31kg，中微子的質(zhì)量可忽略不計。真空中的光速c=3.00108m/s。試計算該系列核反應(yīng)完成后釋放的能量。,例題分析與解答,把所有核反應(yīng)

7、方程相加得 p126C137N 137N136Ce+ p136C147N p147N158O 158O157Ne+ p157N126C,4p +2e+2 ,m=(4 1.672648- 6.644929 ) 10-27-18.22 10-31 = 4.3810-29,E=mC2=3.910-12J=24MeV.,作業(yè)1,下列說法正確的是（） A22688Ra衰變?yōu)?2286Rn要經(jīng)過1次衰變和1次衰變B23892U衰變?yōu)?3491Pa要經(jīng)過1次哀變和1次衰變C23290Th衰變?yōu)?0882Pb要經(jīng)過6次衰變和4次衰變D23892U衰變?yōu)?2286Rn要經(jīng)過4次衰變和4次衰變,應(yīng)該先根據(jù)質(zhì)量數(shù)算

8、哀變的次數(shù)。知道為什么嗎？,再根據(jù)電荷數(shù)計算衰變的次數(shù),B,C,作業(yè)2,處于基態(tài)的一群氫原子受某種單色光的照射時， 只發(fā)射波長為1、2、3 的三種單色光，且123 ，則照射光的波長為（ ） A1 B1+2+3 C,基態(tài),n=1,n=2,n=3,E1+E2=E3,D,作業(yè)3,若元素A的半衰期為4天,元素B的半衰期為5天,則相同質(zhì)量的A和B,經(jīng)過20天后,剩下的質(zhì)量之比mA:mB（ ） A30:31 B31:30 C1:2 D2:1,C,作業(yè)4,關(guān)于、三種射線，下列說法中正確的是（ ） A射線是原子核自發(fā)放射出的氦核，它的穿透能力最強。 B射線是原子核外電子電離形成的電子流，它具有中等的穿透能力。

9、 C射線一般伴隨著或射線產(chǎn)生，它的穿透能力最強。 D射線是電磁波，它的穿透能力最弱。,三種射線中， 射線的穿透能力最強。,三種射線中， 射線的電離能力最強。,C,作業(yè)5,圖中P為放在勻強電場中的天然放射源，其放出的射線在電場的作用下分成a、b、c三束，以下判斷正確的是（） A為射線、b為射線 B為射線、b為射線 C為射線、C為射線 D為射線、C為射線,B,C,作業(yè)6,目前普遍認(rèn)為，質(zhì)子和中子都是由被稱為u夸克和d夸克的兩類夸克組成。u夸克帶電量為2e/3，d夸克帶電量-e/3，e為基元電荷。下列論斷可能正確的是（） A質(zhì)子由1個u夸克和1個d夸克組成，中子由1個u夸克和2個d夸克組成 B質(zhì)子由

10、2個u夸克和1個d夸克組成，中子由1個u夸克和2個d夸克組成 C質(zhì)子由1個u夸克和2個d夸克組成，中子由2個u夸克和1個d夸克組成 D質(zhì)子由2個u夸克和1個d夸克組成，中子由1個u夸克和1個d夸克組成,B,質(zhì)子帶電量為e，中子不帶電。,作業(yè)7,氫原子的核外電子從距核較近的軌道躍遷到距核較遠的軌道的過程中（ ） A原子要吸收光子，電子的動能增大，原子的電勢能增大 B原子要放出光子，電子的動能減小，原子的電勢能減小 C原子要吸收光子，電子的動能增大，原子的電勢能減小 D原子要吸收光子，電子的動能減小，原子的電勢能增大,r增大則動能減小,克服電場力做功則電勢能增加,D,作業(yè)8,一個電子和一個正電子對

11、撞發(fā)生湮滅而轉(zhuǎn)化為一對光子。設(shè)正、負(fù)電子對撞前的質(zhì)量均為m,動能均為Ek，光速為c，普朗克恒量為h，則對撞過程中的質(zhì)量虧損為 ，轉(zhuǎn)化成的光子在真空中的波長 。,2m,為什么一定是生成兩個光子？,作業(yè)9,云室處在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，一靜止質(zhì)量為M的原子核在云室中發(fā)生一次衰變，粒子的質(zhì)量為m，電量為q，其運動軌跡在磁場垂直的平面內(nèi)?，F(xiàn)測得粒子運動的軌道半徑為R，試求在衰變過程中的質(zhì)量虧損（注：涉及物理過程時，虧損的質(zhì)量可忽略不計 ）,作業(yè)10,氘核在能量足夠大的光子的照射下，會分裂為中子和質(zhì)子。已知氘核的質(zhì)量m1=3.343510-27kg，質(zhì)子的質(zhì)量為m2=1.672110-27kg，中

12、子的質(zhì)量為m3=1.674410-27kg。今用波長=4.810-13m的光子照射靜止的氘核， （1）寫出核反應(yīng)方程； （2）反應(yīng)后生成物的總動能是多少？,（2）分裂一個氘核需要能量E1=,(m3+m2-m1)C2=2.7 10-13J,入射光子的能量E=hC/=4.1410-13J,生成物動能Ek=E-E1=1.44 10-13 J,作業(yè)11,某一個用鈾做核燃料的原子能電站，設(shè)計功率為300萬千瓦，所用濃縮鈾含23592U的比例為7，U235核裂變時每個核子釋放的能量為0.5MeV ，求該廠一年所需濃縮鈾的質(zhì)量。,核電站一年需要核能E=3 109 365 24 3600=9.5 1016 J,一個U235裂變釋放多少能量？,一個U235裂變釋放的能量E1=0.5 106 1.6 10-19 235 = 1.88 10-11 J,一年中需要裂變U235的個數(shù)N=,這些U235的摩爾數(shù)n=8.42 103mol,純U235的質(zhì)量M1=1980Kg,一年需要鈾礦質(zhì)量M=,作業(yè)12,如圖所示，有界的勻強磁場磁感應(yīng)強度為B=0.50T，磁場方向垂直于紙面向里，MN是磁場的左邊界。在磁場中A處放一個放射源，內(nèi)裝22688Ra（鐳），放出某種射線后衰變成22286Rn（氡）。試寫出22688Ra衰變的方程。若A距磁場的左邊界MN的距離OA=1.0m時，放在MN左側(cè)的粒子接收器