例谈高考对_原子和原子核_的考查重点(1).pdf

~一~一- - - 一 - 一- - - ~ ~ ~ - - ~ - ~ ~ 一 - - - ~E、二枷; = =夸介兰.如二‘△E2e2B2 r 2,l 一~万 一一、—+斋)(3) 释放的能量有“=合刚卜枷:2e2B2尸 —+ 爪2B2e2r 2M故衰变前二核的质量为城=M+m+乙n l=Ze,刀,尸(上+2e 2B2r 2,l =l玫+m+一一下一一L一+因为dE=dl n了,所以.王国健蔡同欢例i 炎高奋对“原手 和原弓核”的奋查重点原子核《考试大纲》对“原子和原子核”这部分内容的考 点要求不高,只有“氢原子的能级结构”、“爱因斯坦质能方程”两个考点的要求等级为“1 1”外,其余考点的要求均是“I”.本章考查的内容主要集中在玻尔理论、原子的核式结构、核反应方程、质能方程、核能的释放等知识点.在考查题型上,主要以选择题与填空题的形式出现,分值约占总分的6%左右.个别年份也出现过综合计算题.总体来看考查范围和题型相对稳定,“重基础知识,不回避陈题”是本章高考命题的一个特点.随着高考改革的不断深人,对考生的能力考查不断加强,“联系实际、联系生活、联 系现代科学技术”考查学生理论联系实际的命题在这部分内容中有所体现.下面谈高考对“原子和原子核”的考查要点,并举例分析.一、考查卢瑟福的a粒子散射实验、原子的核式结构模型例1(20 03年上 海高考题 )卢瑟福通过 _实验提出了原子的核式结构模型,在图1平面示意 图中的四条线表示。

粒子运动的可能轨迹,在图中完成中间 两条a粒子的运动轨迹.解析:卢瑟福通过a粒子散射实验,观察到离原子核较近的那些粒子的运动方向发生了很大改变,有的甚至完全反弹.因此卢瑟福提出 了原 子中间聚集 着原子几乎所 有质量和全 部正电荷—原子的核式结构模型.图1中两条粒子的运动轨迹完成后如图2所示.点评:正确认识、理解二/ 一田、图1卢瑟福的粒子散射实验、原子核式结构模型,是解答此题的关键.二、玻尔的原子模型、能级概念例2(20 02年全国春季高考题)氢原子的能级是氢原 子处于各个状态时的能量值,它包括氢原子 系统的电势能和电子在软道上运动的动能.氢原子的电子 由外层轨道跃迁到内层轨道时()(A)氢原子的能量减小,电子动 能增加(B )氢原子的能量增加,电子动 能 增加(C)氢原子 的能量减小,电子动 能减小(D)氢原子的能量增加,电子动能减小解析:根据玻尔的氢原子模型,电子绕核作匀速圆周运动,处于一定的能量状态中,库仑力提供向心力,则有keZ琳即21,keZ一不一=—.‘二-刀乙公=吧了-.r -r乙乙r当电子由外层轨道跃迁到内层轨道时,辐射出一定能量的光子,故氢原子的能量减小.由于电子作匀速圆周运动的半径r变小,所以其动能知护变大,选项(A) 正确.产、~““2一’ 一~/、’~~、一产一,”’例3(200 4年全国高考理综试题) 现有1 20 0个氢原子被激发到 量子数为4的能级上,若这些受激氢原子最后都回到基态,则此过 程中发出的光子 总数是多少?假设处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原 子数都是处在该激发态能级上原 子总数的一牛.子,光子数为60 0、矛共=6 o o个.‘一l(A)2200((C)120 0(解析:从n二4能级向较低能级跃迁时,大量氢原子发生N二嵘=6种不同的跃迁,产生6种不同频率的光子,如图3所示.B)2〕叉)D)2 40 0r了=4月=3所以整个跃迁过程中发出的光子总数为1 20 0+40 0十印0=220 0个,选项(A)正确.点评:例2、例3两题主要考查对玻尔理论、能级概念的理解和具体运用.三、由衰变规律确定衰变次数衰变过程中,每经过一次。

衰变,核电荷数减少2,质量数减少4;每经一次刀衰变,核电荷数增加l,质量数不变.据上述规律可确定发生a衰变和 刀衰变的次数.例4(1998年全国高考题)梦Th ( 牡 )经过一系列a和月衰变,变为奢Pb,则经过了_次a衰变和_次 刀衰变.解析:方法一推理计算法:根据衰变规律尹衰变不影响核的质量数,发 生一次a衰变,核的质量数减少4.蒙T h变为罗Pb,质量数减少2 4,则一定经过了2 4/ 4二6次a衰变.经过一次衰变,核电荷数减少2,6次a衰变,核电荷数减少6、2二1 2.而嚣ZTh变为梦Pb,核电荷数减少8,经过一次月衰变,核电荷数增加1,所以一定是又经过了4次刀衰变.方法二列方程求解:设瑟T h变为奢P b经过了二次a衰变和y次口衰变,则有 梦Th*术He+y』e+奢P b从n=4能级向二图33、n=2、n=由质量数守恒得由电荷数守恒得232=4劣+2 0890=Zx一y+82跃迁的氢原子数各为120 0产生3种不同频率的光子x不丁i月二40 0个,共1 20 0个.这样处于n二3能级的氢原子有40 ( )个,它们向低能级跃迁时,跃迁到n二2、n二1能级的原子数各为40 0、兴=2 o o个,产生两种不一’一’~一~“一3一1一一‘’产一『‘J”””同频率的光子计4( X )个.处于n二6( X )个,向n=2能级的氢原子计有4 00+20 0二l能级跃迁时产生一种频率的光解得x=6,y二4,即经过了6次a衰变和4次刀衰变·点评:掌握衰变规律,根据核反应中的质量数守恒,电荷数守恒,即可确定衰变次数.四、完成核反应方程式例5(20 (衬年全国高考理综试题 )在核反应方程式瑟+孟n一男Sr+;;6Xe+kX中()(A)X是中子,无=9(B)X是中子,k=10(C)X是质子,k二921级n =肛能(D)X是质子,k=10解析:设X的电荷数是凡,质量数是A二,根据题设核反应的关系式,由电荷数守恒得9 ( )+0=38+54+kZ x,解得kZ:二0 .又依质量数守恒得235+l二90+136+k A二,解得k A:二1 0.综合解得k 尹 O,凡二o,可知X是中子;A二二l,k=10,可知选项(B)正确.点评:完成核反应方程的重要依据也是质量数守恒,电荷数守恒.但应该注意的是,不是只要满足了质量数守恒,电荷数守恒的关系,其核反应都会发生.能否发生某种核反应,还应以事实做依据.五、根据爱 因斯坦质能方程进行核能变化的计算例6( 20 04年高考广 东试题)中子n、质子p、氛核D的质 量分别 为m。

mD.现用光子能 量为E的r射线 照射静止氛核使之分解,反应方程为r+D=P+n.若分离后中子、质子的动 能 可视为相等,则中子的动 能是律,在核反应中同样成立,可根据爱因斯坦质能方程和能量守恒定律进行核能变化的计算.六、有关原子、原子核的综合题例7(20 ( )O年全国春季高考题)云室处在磁感应强度为B的匀强磁场中,一静止的质量为M的原 子核在云室中发生一次a衰变,粒子 的质量为m,电量为q,其运动轨迹在与磁场垂 直的平面内,现测得a粒子运动的执道半径为R.试求在衰变过程中的质量 亏损.(注:涉及动量问题,亏损的质量 可 忽略不计 )析与解:设a粒子的速度是由牛顿第二定律得丑=臀几设衰变后剩余核的速度为’ ,由衰变中动量守恒得(材一m)‘=m,·a粒子和剩余的动能等于核反应中亏损质量对应的能量,则有乙爪eZ=合(“一)一合刚解得△m二M(叮B双)’Ze,(对一)‘点评:这是一道综合计算题,解答此题除应用 了原子核知识外,还运用了匀速圆周运动、洛仑兹力提供向心力、动量守恒定律等力学、电学知识、考查学生 的分析、推理、判断能力和综合运用所学知识的能力.七、与原子、原子核相关的联系实 际、联系生活、联系高科技题近年来高考常以社会热点、焦点,联系实际,联系生活,联系高科技为背景进行立意命题.与原子、原子核知识相关的新能源开发、深人探测物质的微观结构等热点问题,在高考中常有出现应引起足够重视.例8(200 4年高考江苏省试题)雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子(Ve )而获得了2( X )2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6 15t四氛,. ,Ji,J.一!E EE一++合〔(m一、一’·’(C)合〔(n z r+m。

一合〔(琳一m P一吸J‘、,声A B矛‘、了. 、(D)令r(一n z‘一::解析:由题意可知m 、巧、分别为中子、质子、氛核的静止质量.设中子的动能为E*,由爱因斯坦质能方程及核反应 中能量守恒得E+moeZ二叭eZ+琳eZ+ZE*解出￡;=冬〔(m],所‘”’~一“2‘、一“一p以选项(C)正确.点评:能量守恒定律是 自然界中的普遍规乙烯(CZC I)溶液的巨捅.电子中微子 可以将一个氛核转变为一 个氮核,其核反应方程式为ve+释el一{ ;Ar+几,e.已知湃C l核的质量为3 6.9 5 6 58u,琵A r核的质量为36.9569lu进:e的质量为0.仪火 〕 55u,1u质量对应 的能量为93 1.SMeV.根据以上数据,可以利 断参与上 述反应的 电子中微子的最小能量 为() (A)0.82 MeV(B)0.0 31 MeV(C)1.33 MeV(D)0.51MeV解析:把电子中微子将一个氯核转变为一个氢核作为一个封闭系统来研究,在核反应中能量守恒,总质量守恒.设电子中微子的最小质量为mv由总质量守恒可得琳珑+爪a=m人r+m二、+二c,= =0.仪幻88(u).由爱因斯坦质能方程知电子中微子的最小能量为 E= =93 1.5x0.0叨88=0.82(MeV).所以选项(A)正确.点评:此类“联系”题,往往呈现“高起点,低落点”的特点.正确认识、运用核反应中的能量守恒、总质量守恒的规律和爱因斯坦质能方程,此类题便可迎刃而解..黄晏浅谈中学物理极值问题极值问题是中学物理应用数学工具的典型 问题,它的特点是综合强,对过程分析要求高,有时还比较隐蔽,使人感到难人手.本文将通过具体分析一些典型的例子,培养大家对极值问题的敏感性,并揭示极值问题的常用方法和注意事项.一、对是否存在极值的判断高尸V最大,此时对应温度为凡.由理想气体状态方程得(75+二)(9 ( )一_x凡_互互上丝江丝二.丝一30 0例1如图1,一根一端封闭的玻璃管开口向上,长L二9 0cm,管口处有一段长h二巧cm的水银柱,水银面与管口相平,此时被封气体的温度为2 7℃,外管大气压 为7 5cmHg,求温度至少升高至多少度,水银柱方能从管中全部溢出?分析与解:当水银不断流出时,封闭气体体积增大,压强变小,设还剩余:cm显然当:=7.5cm时,PV最大,此时凡二30 2.5(K).点评:本题常见的一种错解是以为水银流出时所需温度最高,得T二30 0K.形成这种错解的原因是对水银在不断流的过程中,尸V乘积存在最大值缺乏敏感性.通常当两个物理量一个在增大,另一个在减小时,其乘积很可能存在极值.另外从解得的结果T二30 0K二T O.也应该能够意识这种解法的错误,并感觉到中间过程中可能存在极值.这种思维方法在例2中有详细说明.例2如 图2电路,AB接在一个稳压电源两端,¼为理想电流表,试分析,当滑动变队 器T“土目目日曰曰口即下 ||.乙e el!土。