2021-2022年人教版（2019）高中物理选修3-5学案

第十六章动量守恒定律16．1实验：探究碰撞中的不变量【本课时学习目标（导）】1．会结合已掌握的知识探索碰撞前后的不变量。2．通过实验找到碰撞前后的不变量。【自主思考（思）】1.两个物体________沿同一直线运动，________仍沿这一直线运动，这种碰撞叫做一维碰撞。2．在“探究碰撞中的不变量”的实验中，需要考虑的首要问题是________，即如何保证两个物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿这条直线运动。此外，还要考虑怎样测量物体的________和怎样测量物体的________。3．关于实验数据的处理，应用________的形式记录，填表时注意思考：如果小球碰撞后运动的速度与原来的方向________，应该怎样记录？4．对于每一种碰撞的情况(例如两个物体碰后分开或粘在一起的两种情况)，都要填写一个表格，然后根据表中的数据寻找碰撞前后的___。【小组合作学习（议、展、评）】5.实验的基本思路1）一维碰撞两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动。这种碰撞叫做一维碰撞。2）怎样找出不变量？(1)质量：质量是不变的，但质量与运动状态无关，不是要寻找的量。(2)mv：物体质量与各自速度的乘积之和是否为不变量，即是否有m1v1＋m2v2＝＋(3)mv2：物体质量与各自速度平方的乘积之和是否为不变量，即是否有(4)：物体速度与其质量之比的和是否为不变量，即是否有＋＝＋说明：碰撞是在物体之间进行的，碰撞前后物体的速度一般要发生变化，因此要找出碰撞中的不变量，应考虑到质量与速度的各种组合。6.需要考虑的问题①怎样才能保证碰撞是一维的可以利用凹槽或气垫导轨限定物体在同一直线上运动，也可以利用长木板限定物体在同一直线上运动，或使两物体重心连线与速度方向共线。②怎样测量物体运动的速度？参考案例一：v＝，式中Δx为滑块上挡光片的宽度，Δt为光电计时器显示的挡光片经过光电门的时间。【课堂训练（检）】1．在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量时，用到的测量工具有(　　)A．秒表、天平、刻度尺B．弹簧秤、秒表、天平C．天平、刻度尺D．秒表、刻度尺2.A、B两滑块在同一光滑的水平直导轨上相向运动发生碰撞(碰撞时间极短)。用闪光照相，闪光4次摄得的闪光照片如下图所示。已知闪光的时间间隔为Δt，而闪光本身持续时间极短，在这4次闪光的瞬间，A、B两滑块均在0-80cm刻度范围内，且第一次闪光时，滑块A恰好通过x=55cm处，滑块B恰好通过x=70cm处，问：(1)碰撞发生在何处?(2)碰撞发生在第一次闪光后多长时间?(3)设两滑块的质量之比为mA：mB=2：3，试分析碰撞前后两滑块的质量与速度乘积之和是否相等?[来源:学。43/43 【课后练习（练）】1．在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量时，哪些因素可导致实验误差（）A．导轨安放不水平B．小车上挡光片倾斜C．两小车质量不相等D．两小车碰后连在一起2．在用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”实验时，左侧滑块质量m1＝170g，右侧滑块质量m2＝110g，挡光片宽度为3.00cm，两滑块之间有一压缩的弹簧片，并用细线连在一起，如图所示。开始时两滑块静止，烧断细线后，两滑块分别向左、右方向运动。挡光片通过光电门的时间分别为Δt1＝0.32s，Δt2＝0.21s。则两滑块的速度分别为＝________m/s，＝________m/s。烧断细线前m1v1＋m2v2＝________kg·m/s，烧断细线后m1＋m2＝__________kg·m/s。可得到的结论是_______________________________。3.如图所示，在实验室用两端带竖直挡板C、D的气垫导轨和有固定挡板的质量都是M的滑块A、B，做探究碰撞中不变量的实验：(1)把两滑块A和B紧贴在一起，在A上放质量为m的砝码，置于导轨上，用电动卡销卡住A和B，在与A和B的固定挡板间放一弹簧，使弹簧处于水平方向上的压缩状态。(2)按下电钮使电动卡销放开，同时起动两个记录两滑块运动时间的电子计时器，当A和B与挡板C和D碰撞同时，电子计时器自动停表，记下A至C运动时间t1，B至D运动时间t2。(3)重复几次取t1，t2的平均值。请回答以下几个问题：①在调整气垫导轨时应注意；②应测量的数据还有；③作用前A、B两滑块速度与质量乘积之和为，作用后A、B两滑块速度与质量乘积之和为。4、为了研究碰撞，实验可以在气垫导轨上进行，这样就可以大大减小阻力，使滑块在碰撞前后的运动可以看成是匀速运动，使实验的可靠性及准确度得以提高．在某次实验中，A、B两铝制滑块在一水平长气垫导轨上相碰，用闪光照相每隔0．4s的时间拍摄一次照片，每次拍摄时闪光的延续时间很短，可以忽略，如图所示，已知A、B之间的质量关系是mB=1．5mA，拍摄共进行了4次，第一次是在两滑块相撞之前，以后的三次是在碰撞之后，A原来处于静止状态，设A、B滑块在拍摄闪光照片的这段时间内是在10cm至105cm这段范围内运动，(以滑块上的箭头位置为准)，试根据闪光照片求出：(1)A、B两滑块碰撞前后的速度各为多少?(2)根据闪光照片分析说明两滑块碰撞前后两个物体各自的质量与自己的速度的乘积和是不是不变量?43/43 16.2动量和动量定理【本课时学习目标（导）】1．理解动量的概念，知道动量的含义，知道动量是矢量。2．知道动量的变化也是矢量，会正确计算一维动量变化。3．理解动量定理的内容，会用动量定理进行定量计算与定性分析有关现象。【自主思考（思）】一、动量：1、定义：物体的______和______的乘积。2、定义式：p=______。[来源:学,科,网Z,X,X,K]3、单位：______。4、方向：动量是矢量，方向与______的方向相同，因此动量的运算服从____________法则。5、动量的变化量：（1）定义：物体在某段时间内______与______的矢量差（也是矢量）。（2）公式：∆P=____________（矢量式）。（3）方向：与速度变化量的方向相同，（4）同一直线上动量变化的计算：选定一个正方向，与正方向同向的动量取正值，与正方向反向的动量取负值，从而将矢量运算简化为代数运算。计算结果中的正负号仅代表______，不代表______。二、动量定理1、与的乘积叫做力的冲量2、冲量的数学表达式为I=，单位：。3、冲量是矢量，其方向与一致。（如果力的方向在作用时间内不变，冲量的方向就与力的方向相同）4、动量定理的内容是：5、动量定理的数学表达式为：。说明：①动量定理中的Ft指的是的冲量②动量定理描述的是一个过程，它表明物体所受是物体的原因，物体动量的变化是由它受到的外力经过一段时间积累的结果.③Ft=p′-p是一个矢量式，运算应遵循．若动量定理公式中各量均在一条直线上，可规定某一方向为正，根据已知各量的方向确定它们的正负，从而把矢量运算简化为代数运算．④动量定理说明合外力的冲量与研究对象的动量增量的数值，方向，单位．但不能认为合外力的冲量就是动量的增量．[来源:学科网ZXXK]⑤动量定理既适用于恒力，也适用于．对于变力的情况，F应理解为变力在作用时间内的平均值．【小组合作学习（议、展、评）】【例1】通过解答以下两个小题，思考动量与动能的区别。（1）质量为2kg的物体，速度由3m／s增大为6m／s，它的动量和动能各增大为原来的几倍?（2）质量为2kg的物体，速度由向东的3m／s变为向西的3m／s，它的动量和动能是否变化了?如果变化了，变化量各是多少?总结：1.动量和动能都是量（填“状态量”或“过程量”）2.动量是量，动能是量(标量或矢量)3.动量发生变化时，动能发生变化，动能发生变化时，动量发生变化（填一定或不一定）【例2】一个质量为0.18kg的垒球，以25m/s的水平速度飞向球棒，被球棒打击后，反向水平飞回，速度大小为45m/s，若球棒与垒球的作用时间为0.01s，球棒对垒球的平均作用力为多大？43/43 小组内交流讨论下列问题：（1）末动量的方向与初动量的方向相同吗？如何处理？（2）以初速度方向为正方向，用动量定理求得的平均作用力带负号，其中负号怎么理解？【课堂训练（检）】1．关于动量的概念，下列说法正确的是(　　)A．动量大的物体惯性一定大B．动量大的物体运动一定快C．动量相同的物体运动方向一定相同D．动量相同的物体速度小的惯性大2．关于动量的大小，下列叙述中正确的是(　　)A．质量小的物体动量一定小B．质量小的物体动量不一定小C．速度大的物体动量一定大D．速度大的物体动量不一定大3．关于动量变化量的方向，下列说法中正确的是(　　)A．与速度方向相同B．与速度变化的方向相同C．与物体受力方向相同D．与物体受到的总冲量的方向相同4．对于任何一个质量不变的物体，下列说法正确的是(　　)A．物体的动量发生变化，其动能一定变化B．物体的动量发生变化，其动能不一定变化C．物体的动能不变，其动量一定不变D．物体的动能发生变化，其动量不一定变化5．对于力的冲量的说法，正确的是(　　)A．力越大，力的冲量就越大B．作用在物体上的力大，力的冲量也不一定大C．F1与其作用时间t1的乘积F1t1等于F2与其作用时间t2的乘积F2t2，则这两个冲量相同D．静置于地面的物体受到水平推力F的作用，经时间t物体仍静止，则此推力的冲量为零6.质量为0.5kg的弹性小球，从1.25m高处自由下落，与地板碰撞后回跳高度为0.8m，设碰撞时间为0.1s，取g＝10m/s2，求小球对地板的平均冲力。【课后练习（练）】1．从同一高度落下的玻璃杯掉在水泥地上比掉在泥土上易碎，是因为掉在水泥地上时，杯子(　　)A．受到的冲量大　　　　B．受到的作用力大C．动量的变化量大D．动量大43/43 2．汽车从静止开始沿平直轨道做匀加速运动，所受的阻力始终不变，在此过程中，下列说法正确的是(　　)A．汽车输出功率逐渐增大B．汽车输出功率不变C．在任意两相等的时间内，汽车动能变化相等D．在任意两相等的时间内，汽车动量变化的大小相等3．一个质量是0.1kg的钢球，以6m/s的速度水平向右运动，碰到一个坚硬的障碍物后被弹回，沿着同一直线以6m/s的速度水平向左运动。求：碰撞前后钢球的动量有没有变化？变化了多少？4.一辆轿车强行超车时，与另一辆迎面驶来的轿车相撞，两车车身因相互挤压，皆缩短了0.5m，据测算两车相撞前速度约为30m/s，则：(1)假设两车相撞时人与车一起做匀减速运动，试求车祸中车内质量约60kg的人受到的平均冲力是多大？(2)若此人系有安全带，安全带在车祸过程中与人体的作用时间是1s，求这时人体受到的平均冲力为多大？5.将质量m=0.2kg的小球以水平速度v0=3m/s抛出，不计空气阻力，g取10m/s2,求：[来源:学.科.网Z.X.X.K](1)抛出后0.4s内重力对小球的冲量.(2)抛出0.4s时小球的动量.(3)抛出后0.4s内小球动量的变化量.43/43 16．3动量守恒定律【本课时学习目标（导）】1．理解内力和外力的概念。2．理解动量守恒定律的确切含义和表达式，知道定律的适用条件。3．掌握应用动量守恒定律解决问题的一般步骤。【自主思考（思）】1.系统　内力和外力在物理学中，把几个有相互作用的物体合称为，系统内物体间的作用力叫做，系统以外的物体对系统的作用力叫做。2.动量守恒定律(1)定律的推导过程(2)内容：。(3)表达式：p＝p′对两个物体组成的系统，可写为：m1v1＋m2v2＝m1v′1＋m2v′2。式中m1、m2分别为两物体的质量，v1、v2为相互作用前两物体的速度，v′1、v′2为相互作用后两物体的速度。该表达式还可写作p1＋p2＝p′1＋p′2。若物体1的动量变化为Δp1，物体2的动量变化为Δp2，则动量守恒定律表达式可写为Δp1＝－Δp2。(4)动量守恒的条件①系统______________外力作用；②系统受外力作用，合外力__________。③系统的内力远远大于外力（如：爆炸）；④系统在某一方向上符合以上的某一条件，则系统在该方向上动量守恒。【小组合作学习（议、展、评）】【例1】如图所示，斜面体C固定在水平地面上，物块A、B叠放在斜面上，且保持静止状态，下列说法中正确的是A．在A、B、C三者组成的系统中，A所受的重力是内力B．在A、B组成的系统中，A、B之间的静摩擦力是内力C．A、C之间的静摩擦力是外力D．物块B对物块A的压力是内力【例2】如图16－3－3所示，A、B两物体的质量mA＞mB，中间用一段细绳相连并有一被压缩的弹簧，放在平板小车C上后，A、B、C均处于静止状态。若地面光滑，则在细绳被剪断后，A、B从C上未滑离之前，A、B在C上沿相反方向滑动过程中(　　)A．若A、B与C之间的摩擦力大小相同，则A、B组成的系统动量守恒，A、B、C组成的系统动量也守恒B．若A、B与C之间的摩擦力大小不相同，则A、B组成的系统动量不守恒，A、B、C组成的系统动量也不守恒C．若A、B与C之间的摩擦力大小不相同，则A、B组成的系统动量不守恒，但A、B、C组成的系统动量守恒D．以上说法均不对【例3】．如图所示的装置中，木块B与水平桌面间的接触是光滑的。子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内，将弹簧压缩到最短，现将子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象(系统)，则此系统在子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的过程中A．动量守恒，机械能守恒B．动量不守恒，机械能不守恒C．动量守恒，机械能不守恒D．动量不守恒，机械能守恒43/43 【例4】．如图所示，一带有半径为R的1/4光滑圆弧的小车其质量为M，置于光滑水平面上，一质量为m的小球从圆弧的最顶端由静止释放，则球离开小车时，球和车的速度分别是多少？【课堂训练（检）】1．在光滑水平面上A、B两小车中间有一弹簧，如图所示，用手抓住小车并将弹簧压缩后使小车处于静止状态。将两小车及弹簧看做一个系统，下面说法正确的是(　　)A．两手同时放开后，系统总动量始终为零B．先放开左手，再放开右手后，动量不守恒C．先放开左手，后放开右手，总动量向左D．无论何时放手，两手放开后，系统总动量都保持不变，但系统的总动量不一定为零2．一辆平板车停止在光滑水平面上，车上一人(原来也静止)用大锤敲打车的左端，如图所示，在锤的连续敲打下，这辆平板车将(　　)A．左右来回运动　　　　B．向左运动C．向右运动D．静止不动3.质量为10g的子弹，以300m/s的速度射入质量为240g、静止在光滑水平桌面上的木块，并留在木块中。此后木块运动的速度是多大？如果子弹把木块打穿，子弹穿过后的速度为100m/s，这时木块的速度又是多大？【课后练习（练）】1．在光滑水平面上停着一辆平板车，车左端站着一个大人，右端站着一个小孩，此时平板车静止。在大人和小孩相向运动而交换位置的过程中，平板车的运动情况应该是(　　)A．向右运动B．向左运动C．静止D．上述三种情况都有可能2．如图所示，三个小球的质量均为m，B、C两球用轻弹簧连接后放在光滑的水平面上，A球以速度v0沿B、C两球球心的连线向B球运动，碰后A、B两球粘在一起。对A、B、C及弹簧组成的系统，下列说法正确的是(　　)A．机械能守恒，动量守恒B．机械能不守恒，动量守恒C．三球速度相等后，将一起做匀速运动D．三球速度相等后，速度仍将变化3．甲、乙两人站在光滑的水平冰面上，他们的质量都是M，甲手持一个质量为m的球，现甲把球以对地为v的速度传给乙，乙接球后又以对地为2v的速度把球传回甲，甲接到球后，甲、乙两人的速度大小之比为(　　)43/43 A.B.C.D.4．如图所示，小车在光滑的水平面上向左运动，木块水平向右在小车的水平车板上运动，且未滑出小车，下列说法中正确的是(　　)A．若小车的动量大于木块的动量，则木块先减速再加速后匀速B．若小车的动量大于木块的动量，则小车先减速再加速后匀速C．若小车的动量小于木块的动量，则木块先减速后匀速D．若小车的动量小于木块的动量，则小车先减速后匀速5．质量为m2＝1kg的滑块静止于光滑的水平面上，一质量为m1＝50g的小球以1000m/s的速率碰到滑块后又以800m/s的速率被弹回，试求滑块获得的速度。6．质量为m1＝10g的小球在光滑的水平桌面上以v1＝30cm/s的速率向右运动，恰遇上质量为m2＝50g的小球以v2＝10cm/s的速率向左运动，碰撞后，小球m2恰好静止，则碰后小球m1的速度大小、方向如何？16．4碰撞【本课时学习目标（导）】1、了解弹性碰撞、非弹性碰撞和完全非弹性碰撞。会应用动量、能量的观点综合分析、解决一维碰撞问题。2、了解对心碰撞和非对心碰撞。3、了解散射和中子的发现过程，体会理论对实践的指导作用，进一步了解动量守恒定律的普适性。【自主思考（思）】1.如果碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫做________。2．如果碰撞过程中机械能不守恒，这样的碰撞叫做________。3．一个运动的球与一个静止的球碰撞，如果碰撞之前球的运动速度与两球心的连线在________，碰撞之后两球的速度________会沿着这条直线。这种碰撞称为正碰，也叫________碰撞。4．一个运动的球与一个静止的球碰撞，如果之前球的运动速度与两球心的连线不在同一条直线上，碰撞之后两球的速度都会________原来两球心的连线。这种碰撞称为________碰撞。5．微观粒子相互接近时并不发生直接接触，因此微观粒子的碰撞又叫做________。6.弹性碰撞和非弹性碰撞从能量是否变化的角度，碰撞可分为两类：(1)弹性碰撞：碰撞过程中机械能守恒。(2)非弹性碰撞：碰撞过程中机械能不守恒。说明：碰撞后，若两物体以相同的速度运动，此时损失的机械能最大。43/43 7.弹性碰撞的规律质量为m1的物体，以速度v1与原来静止的物体m2发生完全弹性碰撞，设碰撞后它们的速度分别为v′1和v′2，碰撞前后的速度方向均在同一直线上。由动量守恒定律得m1v1＝m1v′1＋m2v′2由机械能守恒定律得m1v＝m1v′＋m2v′联立两方程解得v′1＝v1，v′2＝v1。(2)推论①若m1＝m2，则v′1＝0，v′2＝v1，即质量相等的两物体发生弹性碰撞将交换速度。惠更斯早年的实验研究的就是这种情况。②若m1≫m2，则v′1＝v1，v′2＝2v1，即质量极大的物体与质量极小的静止物体发生弹性碰撞，前者速度不变，后者以前者速度的2倍被撞出去。③若m1≪m2，则v′1＝－v1，v′2＝0，即质量极小的物体与质量极大的静止物体发生弹性碰撞，前者以原速度大小被反弹回去，后者仍静止。乒乓球落地反弹、台球碰到桌壁后反弹、篮球飞向篮板后弹回，都近似为这种情况。【小组合作学习（议、展、评）】【例1】在光滑水平面上有三个完全相同的小球，它们成一条直线，2、3小球静止，并靠在一起，1球以速度v0射向它们，如图所示。设碰撞中不损失机械能，则碰后三个小球的速度可能是(　　)A．v1＝v2＝v3＝v0B．v1＝0，v2＝v3＝v0C．v1＝0，v2＝v3＝v0D．v1＝v2＝0，v3＝v0【例2】甲、乙两球在光滑水平轨道上同向运动，已知它们的动量分别是p甲＝5kg·m/s，p乙＝7kg·m/s，甲追上乙并发生碰撞，碰后乙球的动量变为p乙′＝10kg·m/s，则两球质量m甲、m乙的关系可能是(　　)A．m乙＝m甲　　　　　　B．m乙＝2m甲C．m乙＝4m甲D．m乙＝6m甲【例3】一个物体静置于光滑水平面上，外面扣一质量为M的盒子，如图所示。现给盒子一初速度v0，此后，盒子运动的v－t图象呈周期性变化，如图所示。请据此求盒内物体的质量。【课堂训练（检）】1、光滑水平面上的两个物体发生碰撞，下列情形可能成立的是A．碰撞后系统的总动能比碰撞前小，但系统的总动量守恒B．碰撞前后系统的总动量均为零，但系统的总动能守恒C．碰撞前后系统的总动能均为零，但系统的总动量不为零43/43 D．碰撞前后系统的总动量、总动能均守恒2、在光滑水平面上有A、B两小球。A球动量是10kg·m/s，B球的动量是12kg·m/s，在A球追上B球时发生正碰，碰撞后A球的动量变为8kg·m/s，方向和原来相同，则AB两球的质量之比可能为()A．0.5B．0.6C．0.65D．0.753、两个质量相等的小球在光滑水平面上沿同一直线同方向运动，A球的动量是7kg·m/s，B球的动量是5kg·m/s，A球追上B球时发生碰撞，则碰撞后A、B两球的动量可能值是()A．pA=6kg·m/s，PB=6kg·m/sB．pA=3kg·m/s，PB=9kg·m/sC．pA=－2kg·m/s，PB=14kg·m/sD．pA=－5kg·m/s，PB=15kg·m/s4、质量为m的小球A，在光滑的水平面上以速度v与静止在光滑水平面上的质量为2m的小球B发生正碰，碰撞后，A球的动能变为原来的1/9，则碰撞后B球的速度大小可能是()A．1/3vB．2/3vC．4/9vD．8/9v【课后练习（练）】1、在光滑水平面上相向运动的A、B两小球发生正碰后一起沿A原来的速度方向运动，这说明原来()A．A球的质量一定大于B球的质量B．A球的速度一定大于B球的速度C．A球的动量一定大于B球的动量D．A球的动能一定大于B球的动能2．三个相同的木块A、B、C从同一高度处自由下落，其中木块A刚开始下落的瞬间被水平飞来的子弹击中，木块B在下落到一定高度时，才被水平飞来的子弹击中，木块C未受到子弹打击。若子弹均留在木块中，则三木块下落的时间tA、tB、tC的关系是(　　)A．tA<tB<tC　　　　　B．tA>tB＜tCC．tA＝tC<tBD．tA＝tB<tC3.如图所示，P物体与一个连着弹簧的Q物体正碰，碰后P物体静止，Q物体以P物体碰前的速度v离开，已知P与Q质量相等，弹簧质量忽略不计，那么当弹簧被压缩至最短时，下列结论中正确的是(　　)A．P的速度恰好为零B．P与Q具有相同的速度C．Q刚开始运动D．Q的速度等于v4.如图所示，三个可视为质点的物块A、B、C，在水平面上排成一条直线，且彼此间隔一定距离静止在光滑水平面上。已知mA＝mB＝10kg，mC＝20kg，A具有20J的初动能向右运动，与静止的B发生碰撞后粘在一起，又与静止的C发生碰撞，最后A、B、C粘成一个整体，g＝10m／s2，求：在第二次碰撞后A、B、C组成的整体的速度大小43/43 16.5反冲火箭【本课时学习目标（导）】1．知道反冲运动的含义和反冲运动在技术上的应用。2．知道火箭的飞行原理和主要用途。【自主思考（思）】一、反冲1、一个静止的物体在____________的作用下分裂为两个部分，由动量守恒定律可知：一部分向某个方向运动，而另一部_______________运动，我们称为反冲。此时动量守恒定律的表达式可表示为：_______________。2、反冲现象在生活中有着广泛的应用，比如灌溉喷水器、反击式水轮机、喷气式飞机、火箭等，但我们也要____反冲现象存在着弊端，用枪射击时，子弹向前飞去，由于反冲现象枪身会________，从而影响射击的________。二、火箭1、工作原理：火箭的飞行应用了_____的原理，火箭的燃料点燃后燃烧生成的高温燃气以很大的速度______喷出，火箭由于反冲而向前运动。2、影响火箭获得速度大小的因素：（1）____________；（2）质量比（火箭______的质量与火箭____________质量之比）；（3）______越大，______越大，火箭最终获得的速度就越大。3、现代火箭主要用来发射探测仪器、常规弹头或核弹头、人造卫星或宇宙飞船，即利用火箭作为运载工具。【小组合作学习（议、展、评）】【例1】一炮艇总质量为M，以速度v0匀速行驶，从艇上以相对海岸的水平速度v沿前进方向射出一质量为m的炮弹，发射炮弹后艇的速度为v′，若不计水的阻力，则下列各关系式中正确的是(　　)A．Mv0＝(M－m)v′＋mv　　　　B．Mv0＝(M－m)v′＋m(v＋v0)C．Mv0＝(M－m)v′＋m(v＋v′)D．Mv0＝Mv′＋mv【例2】质量为M的气球上有一质量为m的人，共同静止在距地面高为h的空中，现在从气球中放下一根不计质量的软绳，人沿着软绳下滑到地面，软绳至少为多长，人才能安全到达地面？【例3】如图16－5－3所示，长为l、质量为M的小船停在静水中，一个质量为m的人立在船头。若不计水的黏滞阻力，在人从船头走到船尾的过程中，船和人的对地位移各是多少？【学习笔记】43/43 【课堂训练（检）】1.下列不属于反冲运动的是()A.喷气式飞机的运动B.直升飞机的运动C.火箭的运动D.反击式水轮机的运动2.运送人造地球卫星的火箭开始工作后，火箭做加速运动的原因是()A.燃料推动空气，空气的反作用力推动火箭B.火箭发动机用力将燃料燃烧产生的气体向后推出，气体的反作用力推动火箭C.火箭吸入空气，然后向后排出，空气对火箭的反作用力推动火箭D.火箭燃料燃烧放热，加热周围空气，空气膨胀推动火箭3.(2012·庆阳高二检测)一气球由地面匀速上升，当气球下的吊梯上站着的人沿着梯子向上爬时，下列说法正确的是()A.气球可能匀速上升B.气球可能相对地面静止C.气球可能下降D.气球运动速度不发生变化[来源:学|科|网Z4.小车上装有一桶水,静止在光滑水平地面上,如图所示,桶的前、后、底及侧面各装有一个阀门,分别为S1、S2、S3、S4(图中未画出),要使小车向前运动,可采用的方法是()[来源:ZA.打开阀门S1B.打开阀门S2C.打开阀门S3D.打开阀门S4【课后练习（练）】1.质量为m的人站在质量为2m的平板小车上，以共同的速度在水平地面上沿直线前行，车所受地面阻力的大小与车对地面压力的大小成正比.当车速为v0时，人从车上以相对于地面大小为v0的速度水平向后跳下.跳离瞬间地面阻力的冲量忽略不计，则能正确表示车运动的v-t图象为()2.如图所示,装有炮弹的火炮总质量为m1,炮弹的质量为m2,炮弹射出炮口时对地的速率为v0,若炮管与水平地面的夹角为θ,则火炮后退的速度大小为(设水平面光滑)()3.如图所示，半径为R的光滑圆槽质量为M，静止在光滑水平面上，其内表面有一质量为m的小球被细线吊着位于槽的边缘处，如将线烧断，小球滑行到最低点向右运动时，圆槽的速度为()A.0B.，向左C.，向右D.不能确定4.如图所示,物体A和B质量分别为m1和m2,其图示直角边长分别为a和b.设B与水平地面无摩擦,当A由顶端O从静止开始滑到B的底端时,B的水平位移是多少?43/43 5.在太空中有一枚质量为M、相对于太空站静止的火箭，突然喷出质量为m的气体，喷出的速度为v0(相对于太空站)，紧接着再喷出质量也为m的另一部分气体，此后火箭获得的速度为v(相对太空站)，求火箭第二次喷射的气体的速度多大(相对于太空站)？第十七章波粒二象性17.1能量量子化【本课时学习目标（导）】1、了解黑体和黑体辐射的实验规律。2、体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识。【自主思考（思）】一．黑体与黑体辐射1．热辐射：周围的一切物体都在辐射           ，这种辐射与物体的　　   有关，所以叫做热辐射。2．绝对黑体（简称黑体）：某种物体能够      吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是           ，简称       。一般材料的物体，辐射的电磁波除与         有关，还与     的种类及     状况有关。3．黑体辐射的实验规律黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的        有关。随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有          。另一方面，辐射强度的极大值向波长较    的方向移动。二．能量量子化1．普朗克能量量子化假说：(能量子概念)普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能时，只能辐射和吸收某个最小能量值的       。即：能的辐射或者吸收只能是           。这个不可再分的最小值ε叫做          。2．能量子公式：ε=hγ，其中γ是电磁波的频率，h称为         常量。h=           。3．能量的量子化：在微观世界中能量是          的，或者说微观粒子的能量是      的，这种现象叫能量的量子化。4．量子化假说的实验证实5．普朗克能量量子化假说的意义【小组合作学习（议、展、评）】【例1】黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知A．随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加B．随温度降低，各种波长的辐射强度都有增加C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动【例2】．关于对普朗克能量子假说的认识，下列说法正确的是(　　)A．振动着的带电微粒的能量只能是某一能量值ε43/43 B．带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍C．能量子与电磁波的频率成正比D．这一假说与现实世界相矛盾，因而是错误的【例3】．红光和紫光相比(　　)A．红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较大B．红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较大C．红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较小D．红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较小【例4】光是一种电磁波，可见光的波长的大致范围是400—700nm、400nm、700nm电磁辐射的能量子的值各是多少？【课堂训练（检）】1．关于对黑体的认识，下列说法正确的是(　　)A．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类及表面状况无关D．如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体2．关于对热辐射的认识，下列说法中正确的是(　　)A．热的物体向外辐射电磁波，冷的物体只吸收电磁波B．温度越高，物体辐射的电磁波越强C．辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关，与材料种类及表面状况无关D．常温下我们看到的物体的颜色就是物体辐射电磁波的颜色3．红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是(　　)A．红光　B．橙光C．黄光D．绿光4．氦—氖激光器发出波长为633nm的激光，当激光器的输出功率为1mW时，每秒发出的光子数为多少个？【课后练习（练）】1．某激光器能发射波长为λ的激光，发射功率为P，c表示光速，h表示普朗克常量，则激光器每秒发射的能量子数为(　　)A.B.C.D.2．2006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化。他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点。下列与宇宙微波背景辐射的黑体谱相关的说法中正确的是(　　)A．微波是指波长在10－3m到10m之间的电磁波B．微波和声波一样都只能在介质中传播43/43 C．黑体的热辐射实际上是电磁辐射D．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说3．在自然界生态系统中，蛇与老鼠和其他生物通过营养关系构成食物链，在维持生态平衡方面发挥着重要作用。蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠的。假设老鼠的体温约为37℃，它发出的最强的热辐射的波长为λm。根据热辐射理论，λm与辐射源的绝对温度T的关系近似为Tλm＝2.90×10－3m·K。(1)老鼠发出最强的热辐射的波长为(　　)A．7.8×10－5mB．9.4×10－6mC．1.16×10－4mD．9.7×10－8m(2)老鼠发出的最强的热辐射属于(　　)A．可见光波段B．紫外波段C．红外波段D．X射线波段4．二氧化碳能强烈吸收红外长波辐射，这种长波辐射的波长范围约是1.4×10－3—1.6×10－3m，相应的频率范围是________，相应的光子能量的范围是________，“温室效应”使大气全年的平均温度升高，空气温度升高，从微观上看就是空气中分子的________。(已知普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，真空中的光速c＝3.0×108m/s。结果取两位数字)5．神光“Ⅱ”装置是我国规模最大，国际上为数不多的高功率固体激光系统，利用它可获得能量为2400J、波长λ为0.35μm的紫外激光，已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，则该紫外激光所含光子数为多少个？(取两位有效数字)。17.2光的粒子性【本课时学习目标（导）】1．通过实验了解光电效应的实验规律。2．知道爱因斯坦光电效应方程以及意义。3．了解康普顿效应，了解光子的动量【自主思考（思）】一、光电效应定义：在照射下从物体发射出的现象，发射出来的电子叫做．二、光电效应的实验规律1、认识研究光电效应的电路图如右图，光线经窗口照在阴极K上，便有逸出——光电子。光电子在电场作用下形成。2、光电效应的实验规律（1）存在饱和电流[来源:学§科§网]在上图的实验中，保持光照的条件不变，在初始电流较小[来源:Z.xx.k.Com]的情况下，随着所加电压的增大，光电流，但是存在一个，即：光电流达到此值以后，即使增加电压，光电流也不再增加。（2）存在遏止电压在上图的实验中，即使电压为0，光电流也不为，只有将所加电压反向的时候（在光电管间形成使电子减速的电场），光电流才可能为。使光电流减小到0的反向电压称为，用符号表示。43/43 遏止电压的存在表明：，初速度的上限应该满足关系：。实验表明：对于一定颜色的光，遏止电压都是，与光照强度，这表明：光电子的能量只与有关，而与无关。（3）存在截止频率实验还表明，当入射光的频率减小到某一数值νc时，即使不施加反向电压也没有光电流，这表明已经没有了，这个频率称为，也就是说当：入射光的频率小于时，将不发生光电效应。（4）光电效应具有瞬时性当入射光频率超过截止频率νc时，无论入射光怎样微弱，几乎在照到金属时产生光电流，这个时间不超过。三、光电效应解释中的疑难按照经典电磁理论，对于光电效应该如何解释？还应得出如下的结论：（1）（2）（3）但是这些结论与观察到的现象不符，为了解释光电效应，爱因斯坦在能量子假说的基础上提出光子理论，提出了光量子假设。四、爱因斯坦的光量子假设1、内容：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的组成的。频率为ν的光的能量子为，这些能量子称为。（h为普朗克常量）2、爱因斯坦光电效应方程在光电效应中金属中的电子吸收了光子的能量，一部分消耗在电子，另一部分变为光电子逸出后的。由能量守恒可得出：W0为电子逸出金属表面所需做的功，称为逸出功。Ek为光电子的最大初动能。爱因斯坦光电效应方程：3、爱因斯坦对光电效应的解释：①光强大，光子数多，释放的光电子也多，所以光电流也大。②电子只要吸收一个光子就可以从金属表面逸出，所以不需时间的累积。③从方程可以看出光电子初动能和照射光的频率成线性关系④从光电效应方程中，当初动能为零时，可得截止频率：五、光电效应理论的验证美国物理学家密立根，花了十年时间做了“光电效应”实验，结果在1915年证实了爱因斯坦光电效应方程，h的值与理论值完全一致，又一次证明了“光量子”理论的正确。由于爱因斯坦提出的光子假说成功地说明了光电效应的实验规律，荣获1921年诺贝尔物理学奖。密立根由于研究基本电荷和光电效应，特别是通过著名的油滴实验，证明电荷有最小单位。获得1923年诺贝尔物理学奖。六、康普顿效应1、光的散射光在介质中与物质微粒相互作用，因而，这种现象叫做光的散射。2、康普顿效应1923年康普顿在做X射线通过物质散射的实验时，发现散射线中除有与入射线波长相同的射线外，还有比入射线波长更长的射线，这个现象称为：。3、光电效应和康普顿效应深入的揭示了，前者表明：，后者表明：。七、光子的动量P=[来源:Zxxk.Com]【小组合作学习（议、展、评）】【例1】入射光照射到某金属表面上发生了光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，则下列说法中正确的是(　　)A．从光照射到金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加43/43 B．逸出的光电子的最大初动能将减小C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少D．有可能不发生光电效应【例2】．光电效应实验的装置如图所示，则下面说法中正确的是(　　)A．用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转B．用绿色光照射锌板，验电器指针会发生偏转C．锌板带的是负电荷D．使验电器指针发生偏转的是正电荷【例3】铝的逸出功是4.2eV，现在将波长200nm的光照射铝的表面。(1)求光电子的最大初动能；(2)求遏止电压；(3)求铝的截止频率。【例4】．下列对光电效应的解释正确的是(　　)A．金属内的每个电子能吸收一个或一个以上的光子，当它积累的能量足够大时，就能逸出金属B．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应C．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大D．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属发生光电效应的入射光的最低频率也不同【例5】假如一个光子与一个静止的电子碰撞，光子并没有被吸收，只是被电子反弹回来，则散射光子的频率与原来光子的频率相比哪个大？【课堂训练（检）】1．如图所示，锌板与验电器相连，用紫外线灯照射锌板，发现验电器指针张开一个角度，则(　　)A．锌板带正电，验电器带负电B．锌板带正电，验电器带正电C．若改用红外线照射，验电器指针仍张开D．若改用红外线照射，验电器指针不会张开2．光电效应中，从同一金属逸出的电子动能的最大值(　　)A．只跟入射光的频率有关B．只跟入射光的强度有关C．跟入射光的频率和强度都有关D．除跟入射光的频率和强度有关外，还与光照的时间有关3．某单色光照射某金属时不能产生光电效应，则下述措施中可能使该金属产生光电效应的是(　　)A．延长光照时间B．增大光的强度C．换用波长较短的光照射D．换用频率较低的光照射4．用绿光照射一光电管，能产生光电效应，欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增加，则应(　　)A．改用红光照射B．增大绿光的强度C．增大光电管上的加速电压D．改用紫光照射5．某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2.21eV，用波长为2.5×10－7m的紫外线照射阴极，已知真空中光速为3.0×108m/s，元电荷的带电量为1.6×10－19C，普朗克常量为6.63×10－34J·s，求得钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大初动能分别是多大？43/43 【课后练习（练）】1．某种单色光的频率为ν，用它照射某种金属时，在逸出的光电子中动能最大值为Ek，则这种金属逸出功和极限频率分别是(　　)A．hν－Ek，ν－　　　　　B．Ek－hν，ν＋C．hν＋Ek，ν－D．Ek＋hν，ν＋2.如图所示为一真空光电管的应用电路，其阴极金属材料的极限频率为4.5×1014Hz，则以下判断正确的是(　　)A．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的频率B．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度C．用λ＝0.5μm的光照射光电管时，电路中有光电流产生D．光照射时间越长，电路中的光电流越大3．已知钙的逸出功是3.20eV，对此理解正确的是(　　)A．钙中的电子脱离钙需做功3.20eVB．钙表面的电子脱离钙需做功3.20eVC．钙只需吸收3.20eV的能量就有电子逸出D．入射光子的能量必须大于3.20eV才能发生光电效应4．在做光电效应的实验时，某种金属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的最大初动能Ek与入射光的频率ν的关系如图所示，由实验图可求出(　　)A．该金属的极限频率和极限波长B．普朗克常量C．该金属的逸出功D．单位时间内逸出的光电子数5．现有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa＞λb＞λc。用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应。若分别用a光束和c光束照射该金属，则可以断定(　　)A．a光束照射时，不能发生光电效应B．c光束照射时，不能发生光电效应C．a光束照射时，释放出的光电子数目最多D．c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小6、已知铯的极限频率为4.55×1014Hz，钠的极限频率为6.00×1014Hz，银的极限频率为1.15×1015Hz，铂的极限频率为1.53×1015Hz，当用波长为0.375μm的光照射它们时，可发生光电效应的是()A．铯B．钠C．银D．铂7．频率为ν的光照射某种金属，产生光电子的最大初动能为Ek，若用频率为2ν的光照射同一金属，则光电子的最大初动能是多少呢？8、某种金属的逸出功是1.25eV，为了使它发生光电效应，照射光的频率至少应为多少？或用可见光照射它，能否发生光电效应？9、某金属在一束黄光照射下，刚好有电子逸出（即用频率小于黄光的光照射就没有电子逸出）。在下述情况下，电子的最大初动能及逸出的电子数目会发生什么变化？（1）增大光强而不改变光的频率；（2）用一束强度更大的红光代替黄光；（3）用强度相同的紫光代替黄光43/43 17.3粒子的波动性【本课时学习目标（导）】1．了解光既具有波动性，又具有粒子性。2．知道实物粒子和光子一样具有波粒二象性。3．知道德布罗意波的波长和粒子动量关系。【自主思考（思）】一、光的波粒二象性1.光的本性（1）大量光子产生的效果显示出，比如阻、、的现象表明光在传播中具有波动性电。[来源:学§科§网]（2）个别光子产生的效果往往显示出，比如、等光子与电子作用是一份一份进行的，这都体现了光的粒子性。光既具有又具有，光具有。2.光的能量和动量（1）光的能量：（2）光的动量：3.意义：能量和动量是描述物质的的重要物理量；波长和频率是描述物质性的典型物理量，因此和揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系。[来源:学科网ZXXK]二、粒子的波动性（1）德布罗意波[来源:Zxxk.Com]每一个的粒子都与一个相应的波相联系，这种与系的波称为德布罗意波，也叫做。（2）物质波的波长、频率之间的关系式【小组合作学习（议、展、评）】【例1】对光的认识，以下说法中正确的是(　　)A．个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性B．光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的C．光表现出波动性时，就不具有粒子性了，光表现出粒子性时，就不具有波动性了D．光的波粒二象性应理解为：在某种情境下光的波动性表现明显，在另外某种情境下，光的粒子性表现明显【例2】．关于对光的认识，下列说法正确的是(　　)A．频率高的光是粒子，频率低的光是波B．光有时是波，有时是粒子C．光有时候表现出波动性，有时候表现出粒子性D．光既是宏观概念中的波，也是宏观概念中的粒子【例3】关于物质波，下列认识中错误的是(　　)A．任何运动的物体(质点)都伴随一种波，这种波叫物质波B．X射线的衍射实验，证实了物质波假设是正确的C．电子的衍射实验，证实了物质波假设是正确的D．宏观物体尽管可以看做物质波，但它们不具有干涉、衍射等现象【例4】为了观察晶体的原子排列，可以采用下列方法：(1)用分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜成像(由于电子的物质波波长很短，能防止发生明显衍射现象，因此电子显微镜的分辨率高)；(2)利用X43/43 射线或中子束得到晶体的衍射图样，进而分析出晶体的原子排列。则下列分析中正确的是A．电子显微镜所利用的是电子的物质波的波长比原子尺寸小得多B．电子显微镜中电子束运动的速度应很小C．要获得晶体的X射线衍射图样，X射线波长要远小于原子的尺寸D．中子的物质波的波长可以与原子尺寸相当【课堂训练（检）】1．人类对光的本性的认识经历了曲折的过程。下列关于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实的是(　　)A．牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的B．光的双缝干涉实验显示了光具有波动性C．麦克斯韦预言了光是一种电磁波D．光具有波粒二象性2．能说明光具有波粒二象性的实验是(　　)A．光的干涉和衍射B．光的干涉和光电效应C．光的衍射和康普顿效应D．光电效应和康普顿效应3．关于光的本性，下列说法中正确的是(　　)A．光子说并没有否定光的电磁说B．光电效应现象反映了光的粒子性C．光的波粒二象性是综合了牛顿的微粒说和惠更斯的波动说提出来的D．大量光子产生的效果往往显示出粒子性，个别光子产生的效果往往显示出波动性4．下列关于光的波粒二象性的说法中，正确的是(　　)A．有的光是波，有的光是粒子B．光子与电子是同样的一种粒子C．光的波长越长，其波动性越明显；波长越短，其粒子性越显著D．大量光子的行为往往显示出粒子性【课后练习（练）】1．关于物质波，下列说法中正确的是(　　)A．速度相等的电子和质子，电子的波长大B．动能相等的电子和质子，电子的波长小C．动量相等的电子和中子，中子的波长小D．甲电子速度是乙电子的3倍，甲电子的波长也是乙电子的3倍2．已知α粒子的质量mα＝6.64×10－27kg，速度v＝3×107m/s，要观察到α粒子明显的衍射现象，障碍物的尺寸约为(　　)A．3.3×10－10m　　　　B．3.3×10－12mC．3.3×10－15mD．3.3×10－18m3．下列关于光的波粒二象性的说法中，正确的是(　　)A．光显示粒子性时是分立而不连续的，无波动性；光显示波动性时是连续而不分立的，无粒子性B．光的频率越高，其粒子性越明显；光的频率越低，其波动性越明显C．光的波动性可以看作是大量光子运动的规律D．伦琴射线比可见光更容易发生光电效应，而更不容易产生干涉、衍射等物理现象4．关于物质波的认识，正确的是(　　)A．电子的衍射证实了物质波的假设是正确的B．物质波也是一种概率波C．任何一个物体都有一种波和它对应，这就是物质波D．物质波就是光波17.4概率波17.5不确定性关系【本课时学习目标（导）】1．了解微粒说的基本观点及对光学现象的解释和所遇到的问题．2．了解波动说的基本观点及对光学现象的解释和所遇到的问题．3．了解事物的连续性与分立性是相对的，了解光既有波动性，又有粒子性【自主思考（思）】43/43 1．经典粒子：粒子有一定的____________，有一定的__________有的还具有电荷。运动的基本特征是：任意时刻的确定的____________和____________以及时空中确定的__________。2．经典波：经典的波在时空是弥散开来的，基本特征是：具有______和______，即具有时空的周期性3概率波：光波是一种概率波，光的波动性不是光子之间____________引起的，而是光子自身_________的性质，光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确定，所以光波是一种概率波。4．不确定性关系：（1）定义：在经典力学中，一个质点的位置和动量是可以同时测定的，在量子力学中，要同时测出位置和动量是不太可能的，这种关系叫____________关系。（2）表达式：___________【小组合作学习（议、展、评）】1．在双缝干涉实验中，发现100个光子中有96个通过双缝后打到了观察屏上的某处，则该处可能()A．出现亮条纹B．出现暗条纹C．可能出现亮条纹，可能出现暗条纹D．出现明暗相间的条纹2、由不确定关系可以得出的结论是()A．如果动量的不确定范围越小，则与之对应的坐标的不确定范围就越大B．如果坐标的不确定范围越小，则动量的不确定范围就越大C．动量的不确定范围和与之对应的坐标的不确定范围不成反比关系D．动量的不确定范围和与之对应的坐标的不确定范围有唯一确定的关系3、下列关于不确定关系说法正确的是()A．只对微观粒子适用B．只对宏观粒子适用C．对微观和宏观粒子都适用D．对微观和宏观粒子都不适用4．下列对物理模型和物理现象的关系理解正确的是(　　)A．物理模型应与日常经验相吻合，并能解释物理现象B．物理模型可以与日常经验相悖，但应与实验结果一致C．物理模型不能十分古怪，让人难以理解D．只要物理模型与实验结果一致，它在一定范围内就能正确代表研究的对象【课堂训练（检）】1．用电子做双缝干涉实验时，少量电子在屏上看不到分布规律，体现了电子的_____________性，但大量电子通过双缝时，在屏上就得到了清晰的干涉条纹，体现了电子的_____________性。2．电子、质子等实物粒子和光子一样，具有波动性，这种波动性就是粒子本身在空间某处出现的_____________大小问题；但光子又不同于其他实物粒子，光子在真空中的__________________是其他粒子永远达不到的3.一颗质量为10g的子弹，具有200m·s-1的速率，若其动量的不确定范围为动量的0.01%(这在宏观范围是十分精确的了)，则该子弹位置的不确定量范围为多大?【课后练习（练）】1．由不确定性关系可以得出的结论是(　　)A．如果动量的不确定范围越小，则与它对应坐标的不确定范围就越大B．如果位置坐标的不确定范围越小，则动量的不确定范围就越大C．动量和位置坐标的不确定范围之间的关系不是反比例函数D．动量和位置坐标的不确定范围之间有唯一确定的关系2．下列关于物质波的说法中正确的是(　　)A．实物粒子与光子一样都具有波粒二象性，所以实物粒子与光子是本质相同的物体B．物质波和光波都是概率波43/43 C．粒子的动量越大，其波动性越易观察D．粒子的动量越小，其波动性越易观察3．关于电子云，下列说法正确的是(　　)A．电子云是真实存在的实体B．电子云周围的小黑点就是电子的真实位置C．电子云上的小黑点表示的是电子的概率分布D．电子云说明电子在绕原子核运动时有固定轨道4．如下图所示是双缝干涉的图样，我们如何用光的波粒二象性来解释呢？第十八章原子结构18.1电子的发现【本课时学习目标（导）】1、知道电子发现的过程2、知道电子的发现对人类探索原子结构的重大意义3、理解汤姆孙发现电子的研究方法【自主思考（思）】一、阴极射线1．产生：如图所示，真空玻璃管中，K是金属板制成的______，接在感应线圈的______上，金属环制成的______A，接感应线圈的______，接通电源后，观察管端玻璃壁上亮度的变化．2．实验现象：德国物理学家普吕克尔在类似的实验中看到了玻璃壁上淡淡的______及管中物体在玻璃壁上的______．3．实验分析：荧光的实质是由于玻璃受到______发出的某种射线的撞击而引起的，这种射线被命名为__________．4.上图中的研究阴极射线的实验，如何判断射线的电性?二、电子的发现汤姆孙对阴极射线的探究(1)阴极射线分别通过电场或磁场，根据现象，证明它是的粒子流并求出了其比荷．(2)换用不同材料的阴极做实验，所得粒子的_______相同，是氢离子比荷的近两千倍．(3)结论：粒子带_____，其电荷量的大小与________大致相同，而质量氢离子的质量，后来组成阴极射线的粒子被称为______．【小组合作学习（议、展、评）】一、阴极射线的产生43/43 【例1】关于阴极射线的本质，下列说法正确的是(　　)A．阴极射线本质是氢原子B．阴极射线本质是电磁波C．阴极射线本质是电子D．阴极射线本质是X射线二、电子的发现【例2】汤姆孙用来测定电子的比荷(电子的电荷量与质量之比)的实验装置如图2所示。真空管内的阴极K发出的电子(不计初速、重力和电子间的相互作用)经加速电压加速后，穿过A′中心的小孔沿中心轴O1O的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P和P′间的区域。当极板间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成了一个亮点；加上偏转电压U后，亮点偏离到O′点(O′点与O点的竖直间距为d，水平间距可忽略不计)。此时，在P和P′间的区域，再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场。调节磁场的强弱，当磁感应强度的大小为B时，亮点重新回到O点。已知极板水平方向的长度为L1，极板间距为b，极板右端到荧光屏的距离为L2。(1)求打在荧光屏O点的电子速度的大小；(2)推导出电子的比荷的表达式。【课堂训练（检）】1．下面对阴极射线的认识正确的是(　　)A．阴极射线是由阴极发出的粒子撞击玻璃管壁上的荧光而产生的B．只要阴阳两极间加有电压，就会有阴极射线产生C．阴极射线可以穿透薄铝片，这说明它是电磁波D．阴阳两极间加有高压时，电场很强，阴极中的电子受到很强的库仑力作用而脱离阴极2．如果阴极射线像X射线一样，则下列说法正确的是(　　)A．阴极射线管内的高电压能够对其加速而增加能量B．阴极射线通过偏转电场不会发生偏转C．阴极射线通过偏转电场能够改变方向D．阴极射线通过磁场时方向可能发生改变3．如图所示，在阴极射线管正下方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线将(　　)A．向纸内偏转　B．向纸外偏转C．向下偏转D．向上偏转4．关于电荷量下列说法错误的是(　　)A．物体的带电荷量可以是任意值B．物体的带电荷量只能是某些值C．物体的带电荷量的最小值为1.6×10－19CD．一个物体带1.6×10－9C的正电荷，这是它失去了1.0×1010个电子的缘故【课后练习（练）】1．关于阴极射线的本质，下列说法正确的是（）A．阴极射线的本质是氢原子B．阴极射线的本质是电磁波C．阴极射线的本质是电子D．阴极射线的本质是X射线2．关于阴极射线的性质，下列说法正确的是（）A．阴极射线带负电B．阴极射线带正电C．阴极射线的荷质比比氢原子的荷质比大D．阴极射线的荷质比比氢原子的荷质比小43/43 3．关于密立根“油滴实验”的科学意义，下列说法正确的是（）A．测得了电子的电荷量B．提出了电荷分布的量子化观点C．为电子质量的最终获得做出了突出贡献D．为人类进一步研究原子的结构提供了一定的理论依据4．一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的正下方，放一通电直导线AB时，发现射线径迹向下偏，则：（    ）A．导线中的电流由A流向BB．导线中的电流由B流向AC．若要使电子束的径迹往上偏，可以通过改变AB中的电流方向来实现D．电子束的径迹与AB中的电流方向无关5．一个半径为1.64ⅹ10-4cm的带负电的油滴，在电场强度等于1.92ⅹ105V/m的竖直向下的匀强电场中，如果油滴受到的库伦力恰好与重力平衡，则这个油滴带有几个电子的电荷量？已知油滴的密度为0.851ⅹ103kg/m318.2原子的核式结构模型【本课时学习目标（导）】1．知道α粒子散射实验。2．知道原子的核式结构模型的主要内容，理解模型提出的主要思想。3．知道原子的组成，了解原子核和原子大小的数量级。【自主思考（思）】1.汤姆孙原子模型：原子是一个球体，正电荷弥漫性地________分布在整个球体内，电子________其中，有人形象地把汤姆孙模型称为“西瓜模型”或“________模型”。2．α粒子散射实验现象：绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上________方向前进，但有少数α粒子(约占八千分之一)发生了________偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞了回来”3．卢瑟福原子结构模型：原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有________质量，电子在正电体的________运动。正电体的尺度是很小的，被称为________。所以卢瑟福的电子结构模型因而被称为________结构模型。4．原子由带电荷________的核与核外Z个电子组成。原子序数Z等于________与电子电荷大小的比值。原子核由________和________组成的，原子核的电荷数就是核中的________数。【小组合作学习（议、展、评）】5．α粒子散射实验（老师讲解）1909～1911年卢瑟福和他的助手做了用α粒子轰击金箔的实验，获得了重要的发现。(1)实验装置(如图所示)说明：①整个实验过程在真空中进行。②金箔很薄，α粒子(42He核)很容易穿过。(2)实验结果：绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子发生了大角度的偏转，偏转角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞了回来”。(3)实验分析43/43 按照汤姆孙的“枣糕”原子模型，α粒子如果从原子之间或原子的中心线穿过时，它受到周围的正负电荷作用的库仑力是平衡的，α粒子不产生偏转；如果α粒子偏离原子的中心轴线穿过，两侧电荷作用的库仑力相当于一部分被抵消，α粒子偏转很小；如果α粒子正对着电子射来，质量远小于α粒子的电子不可能使α粒子发生明显偏转，更不可能使它反弹。所以α粒子的散射实验结果否定了汤姆孙的原子模型。一、α粒子散射实验【例1】卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有(　　)A．原子的中心有个核，叫原子核B．原子的正电荷均匀分布在整个原子中C．原子的全部正电荷与几乎全部质量都集中在原子核里D．带负电的电子在核外绕着核旋转【例2】．下列关于卢瑟福α粒子散射实验结果的叙述正确的是(　　)A．全部α粒子都穿过金箔未发生偏转B．绝大多数α粒子穿过金箔未发生偏转，少数发生较大偏转，极少数被弹回C．绝大多数α粒子发生很大偏转，只有少数穿过金箔D．所有α粒子都发生较大偏转二、原子核的电荷与尺度【例3】下列对原子结构的认识，错误的是(　　)A．原子中绝大部分是空的，原子核很小B．电子在核外绕核旋转，向心力为库仑力C．原子的全部正电荷都集中在原子核里D．原子核的直径大约为10－10m【例4】．α粒子散射实验中，不考虑电子和α粒子的碰撞影响，是因为A．α粒子与电子根本无相互作用B．α粒子受电子作用的合力为零，是因为电子是均匀分布的C．α粒子和电子碰撞损失能量极少，可忽略不计D．电子很小，α粒子碰撞不到电子【课堂训练（检）】1．如图为α粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，关于观察到的现象，下述说法不正确的是(　　)A．相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最多B．相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数比放在A位置时少得多C．放在C、D位置时屏上观察不到闪光D．放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少2．关于α粒子散射实验，下列说法正确的是(　　)A．该实验在真空环境中进行B．带有荧光屏的显微镜可以在水平面内的不同方向上移动C．荧光屏上的闪光是散射的α粒子打在荧光屏上形成的D．荧光屏只有正对α粒子源发出的射线方向上才有闪光3．卢瑟福的α粒子散射实验的结果显示了下列哪些情况(　　)A．原子内存在电子B．原子的大小为10－10mC．原子的正电荷均匀分布在它的全部体积上D．原子的正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里4．在α粒子的散射实验中，使少数α粒子发生大角度偏转的作用力是原子核对α粒子的(　　)A．万有引力　　B．库仑力C．磁场力D．核力5．α粒子散射实验中，不考虑电子和α粒子的碰撞影响，这是因为(　　)A．α粒子与电子根本无相互作用B．α粒子受电子作用的合力为零，是因为电子是均匀分布的43/43 C．α粒子和电子碰撞损失能量极少，可忽略不计D．电子很小，α粒子碰撞不到电子【课后练习（练）】1．在α粒子散射实验中，当在α粒子最接近原子核时，关于描述α粒子的有关物理量情况正确的是(　　)A．动能最小B．势能最小C．α粒子与金原子核组成的系统能量最小D．α粒子所受金原子核的斥力最大2．在α粒子穿过金箔发生大角度偏转的过程中，下列说法正确的是(　　)A．α粒子先受到原子核的斥力作用，后受到原子核的引力作用B．α粒子一直受到原子核的斥力作用C．α粒子先受到原子核的引力作用，后受到原子核的斥力作用D．α粒子一直受到库仑斥力，速度一直减小3．关于原子的核式结构模型，下列说法正确的是(　　)A．原子中绝大部分是“空”的，原子核很小B．电子在核外绕核旋转的向心力是原子核对它的库仑力C．原子的全部电荷和质量都集中在原子核里D．原子核的直径的数量级是10－10m4.用α粒子撞击金原子核发生散射，中关于α粒子的运动轨迹正确的是(　　)A．aB．bC．cD．d5．如图所示为α粒子散射实验中α粒子穿过某一金属原子核附近时的示意图，A、B、C三点分别位于两个等势面上，则以下说法正确的是(　　)A．α粒子在A处的速度比在B处的速度小B．α粒子在B处的速度最大C．α粒子在A、C处的速度大小相等D．α粒子在B处速度比在C处速度小18.3氢原子光谱【本课时学习目标（导）】1.知道什么是光谱，什么是线状谱，什么是连续谱．2．知道光谱分析的应用．3．知道氢原子光谱的实验规律及巴尔末公式，知道经典电磁理论的困难【自主思考（思）】一、光谱1．定义：按照光的_____和强度分布的展开排列的记录，即光谱．2．分类：有些光谱是一条条的亮线，这样的亮线叫____，这样的光谱叫_______．有的光谱不是一条条分立的谱线，而是连续在一起的光带，这样的光谱叫做______．3．特征光谱：各种原子的发射光谱都是线状谱，说明原子只发射_________的光．不同原子发射的线状谱的亮线位置不同，说明不同原子________是不一样的，因此这些_____称为原子的特征光谱．4．光谱分析：利用原子的________来鉴别物质和确定物质的组成成分，这种方法叫做光谱分析．二、氢原子光谱的实验规律1．许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱研究是探索________的重要途径．[来源:学科网]2．巴耳末公式：＝R(－)(n＝3、4、5…)3．巴耳末公式的意义：以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的____特征．【小组合作学习（议、展、评）】【例1】对原子光谱，下列说法正确的是(　　)A．原子光谱是不连续的B．由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的原子光谱是相同的C．各种原子的原子结构不同，所以各种原子的原子光谱也不相同D．分析物质发光的光谱，可以鉴别物质中含哪些元素【例2】．太阳的连续光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线。产生这些暗线的原因是由于(　　)A．太阳表面大气层中缺少相应的元素43/43 B．太阳内部缺少相应的元素C．太阳表面大气层中存在着相应的元素D．太阳内部存在着相应的元素【例3】．要得到钠元素的特征谱线，下列做法正确的是(　　)A．使固体钠在空气中燃烧B．将固体钠高温加热成稀薄钠蒸汽C．使炽热固体发出的白光通过低温钠蒸汽D．使炽热固体发出的白光通过高温钠蒸汽二、氢原子光谱的实验规律【例4】下列说法正确的是(　　)A．所有氢原子光谱的波长都可由巴耳末公式求出B．据巴耳末公式可知，只要n取不同的值，氢原子光谱的谱线可以有无数条C．巴耳末系中的一部分谱线是氢原子光谱中的可见光部分D．氢原子光谱是线状谱的一个例证三、经典理论的困难【例5】关于经典电磁理论与原子的核式结构之间的关系，下列说法中正确的是(　　)A．经典电磁理论很容易解释原子的稳定性B．根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断释放能量，最后被吸附到原子核上C．根据经典电磁理论，原子光谱应该是连续的D．原子的核式结构模型彻底否定了经典电磁理论【课堂训练（检）】1．关于光谱和光谱分析，下列说法中正确的是(　　)A．太阳光谱和白炽灯光谱都是连续谱B．霓虹灯产生的是明线光谱C．进行光谱分析时，只能用明线光谱D．同一元素吸收光谱的暗线与明线光谱的位置是一一对应的2．下列说法不正确的是(　　)A．电子的发现表明原子核有复杂结构B．电子的发现表明原子有复杂结构C．α粒子散射实验证明了原子的核式结构D．氢原子光谱表明氢原子发出的光的频率是不连续的3．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4．利用光谱分析的方法能够鉴别物质和确定物质的组成成分，关于光谱分析，下列说法正确的是(　　)A．利用高温物体的连续谱就可鉴别其组成成分B．利用物质的线状谱就可鉴别其组成成分C．高温物体发出的光通过物质后的光谱上的暗线反映了高温物体的组成成分D．同一种物质的线状谱与吸收光谱上的暗线由于光谱的不同，它们没有关系【课后练习（练）】1.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43/43 2．关于巴耳末公式＝R的理解，正确的是(　　)A．此公式是巴耳末在研究氢原子光谱特征时发现的B．公式中n可取任意值，故氢原子光谱是连续谱C．公式中n只能取不小于3的整数值，故氢原子光谱是线状谱D．公式不但适用于氢原子光谱的分析，也适用于其他原子的光谱3．关于原子光谱，下列说法正确的是(　　)A．原子光谱是不连续的，是由若干频率的光组成的B．大量原子发光的光谱是连续的，少量原子发光的光谱是不连续的C．由于原子都是由原子核和核外电子组成，所以各种原子的原子光谱是相同的D．由于各种原子结构不同，所以各种原子的原子光谱也不相同4．如图甲所示是a、b、c、d四种元素的线状谱，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以了解该矿物中缺乏的是(　　)A．a元素　　　　　　B．b元素C．c元素D．d元素18.4玻尔原子模型【本课时学习目标（导）】1.知道玻尔原子理论的基本假设．2．知道能级、能级跃迁，会计算原子能级跃迁时辐射或吸收光子的能量．3．知道玻尔对氢光谱的解释以及玻尔理论的局限性．【自主思考（思）】1.由玻尔的原子理论可知，电子的轨道是________的。电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，________电磁辐射。2．由玻尔的原子理论可知，原子的能量是量子化的。这些量子化的能量值叫做________。原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为________。3．基态和激发态：能量____________的状态叫做基态，________的状态叫做激发态。4．按照玻尔的观点，当电子从能量较高的定态轨道(其能量记为Em)跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为En，m>n)时，会放出能量为________的光子，这个光子的能量由前后两个能级的________决定，即hν＝________，这个式子称为频率条件，又称辐射条件。反之，当电子吸收光子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态，________的光子的能量同样由频率条件决定。5．当原子处于不同的状态时，电子在各处出现的概率是________的。如果用疏密不同的点子表示电子在各个位置出现的概率，画出图来，就像云雾一样，可以形象地称做________。【小组合作学习（议、展、评）】一、玻尔原子模型【例1】关于玻尔的原子模型理论，下面说法正确的是(　　)A．原子可以处于连续的能量状态中B．原子的能量状态不是连续的C．原子中的核外电子绕核做加速运动一定向外辐射能量D．原子中的电子绕核运动的轨道半径是连续的【例2】．关于玻尔原子理论的基本假设，下列说法中正确的是A．原子中的电子绕原子核做圆周运动，库仑力提供向心力B．电子绕核运动的轨道半径只能取某些特定的值，而不是任意的C．原子的能量包括电子的动能和势能，电子动能可取任意值，势能只能取某些分立值D．电子由一条轨道跃迁到另一条轨道上时，辐射(或吸收)的光子频率等于电子绕核运动的频率二、氢原子的能级图43/43 【例3】一群处于基态的氢原子吸收某种光子后，向外辐射了ν1、ν2、ν3三种频率的光子，且ν1＞ν2＞ν3，则(　　)A．被氢原子吸收的光子的能量为hν1B．被氢原子吸收的光子的能量为hν2C．ν1＝ν2＋ν3D．hν1＝hν2＋hν3三、玻尔模型的局限性【例4】关于玻尔的原子模型，下列说法中正确的是(　　)A．它彻底否定了卢瑟福的核式结构学说B．它发展了卢瑟福的核式结构学说C．它完全抛弃了经典的电磁理论D．它引入了普朗克的量子理论四、跃迁的规律及理解【例5】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18－4－4所示)可以判断，Δn和E的可能值为(　　)A．Δn＝1,13.22eV<E<13.32eVB．Δn＝2,13.22eV<E<13.32eVC．Δn＝1,12.75eV<E<13.06eVD．Δn＝2,12.75eV<E<13.06eV【课堂训练（检）】1．玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有(　　)A．原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做变速运动，但不向外辐射能量B．原子的不同能量状态与电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的C．电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射(或吸收)一定频率的光子D．电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率2．一个氢原子中的电子从一个半径为ra的轨道自发地直接跃迁至另一半径为rb的轨道，已知ra＞rb，则在此过程中(　　)A．原子发出一系列频率的光子B．原子要吸收一系列频率的光子C．原子要吸收某一频率的光子D．原子要辐射某一频率的光子3．氢原子处于量子数n＝3的状态时，要使它的核外电子成为自由电子，吸收的光子能量应是(　　)A．13.6eV　B．3.5eVC．1.51eVD．0.54eV4.氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62eV—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【课后练习（练）】1．用能量为12.30eV的光子去照射一群处于基态的氢原子，则受到光的照射后下列关于氢原子跃迁说法正确的是(　　)A．电子能跃迁到n＝2的能级上去B．电子能跃迁到n＝3的能级上去C．电子能跃迁到n＝4的能级上去D．电子不能跃迁到其他能级上去2．氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量为E1＝－54.4eV，氦离子能级的示意图如图所示。在具有下列能量的光子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是(　　)A．40.8eVB．43.2eVC．51.0eVD．54.4eV43/43 3．如图13－4所示，画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量E。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的光电子总共有(　　)A．二种B．三种C．四种D．五种4．在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到n＝2能级发出的谱线属于巴耳末线系。若一群氢原于自发跃迁时发出的谱线中只有2条属于巴耳末线系，则这群氢原子自发跃迁时最多可发出多少条不同频率的谱线？5．如图所示，氢原子从n＞2的某一能级跃迁到n＝2的能级，辐射出能量为2.55eV的光子。问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏的能量，才能使它辐射上述能量的光子？请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图。第十八章原子核19.1原子核的组成【本课时学习目标（导）】(1)知道天然放射现象．(2)知道原子核的组成，知道核子的概念．【自主思考（思）】1.物质发射________的性质称为放射性，具有放射性的元素称为________。原子序数大于或等于________的元素，都具有放射性，原子序数________的元素，有的也能放出射线。放射性元素自发地发出射线的现象，叫做________现象。2．α射线是高速粒子流，实际上是________原子核，其________能力最弱，________最强；β射线是________，它的速度最大；γ射线是能量很高的________，波长极短，它的________最强，________最小。3．卢瑟福用α粒子轰击________原子核，发现了质子，质子用________表示；________发现了中子，中子用符号________表示。4．原子核常用符号________表示，其中X为________符号，上角表A表示核的________，下角标Z表示核的________。5．具有相同________数而________数不同的原子核，互称为同位素。氢有三种同位素，分别是氕(________)、氘(________)、氚(________)。【小组合作学习（议、展、评）】【例1】放射性元素放出的射线，在电场中分成A、B、C三束，如图所示，其中(　　)A．C为氦核组成的粒子流B．B为比X射线波长更长的光子流C．B为比X射线波长更短的光子流D．A为高速电子组成的电子流【例2】．将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场中，下列射线偏转情况中正确的是　　【例3】已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226。试问：(1)镭核中有几个质子？几个中子？(2)镭核所带的电荷量是多少？(3)若镭原子呈中性，它核外有几个电子？(4)Ra是镭的一种同位素，让Ra和Ra以相同速度垂直射入磁感应强度为B43/43 的匀强磁场中，它们运动的轨道半径之比是多少？【例4】.He可以作为核聚变材料。下列关于He的叙述正确的是(　　)A.He和H互为同位素B.He原子核内的中子数为2C.He原子核外的电子数为2D.He代表原子核内有2个质子和3个中子的氦原子【课堂训练（检）】1．天然放射现象说明(　　)A．原子不是单一的基本粒子B．原子核不是单一的基本粒子C．原子内部大部分是中空的D．原子核是由带正电和带负电的基本粒子组成的2．下列哪些事实表明原子核具有复杂的结构(　　)A．α粒子的散射实验　　B．天然放射现象C．阴极射线的发现D．X射线的发现3．有三种射线，射线a很容易穿透黑纸，速度接近光速；射线b可穿透几十厘米厚的混凝土，能量很高；用射线c照射带电的导体，可使电荷很快消失。则下列判断中正确的是(　　)A．a是α射线，b是β射线，c是γ射线B．a是β射线，b是γ射线，c是α射线C．a是γ射线，b是α射线，c是β射线D．a是γ射线，b是β射线，c是α射线4．下列哪些现象能说明射线来自原子核(　　)A．三种射线的能量都很高B．放射线的强度不受温度、外界压强等物理条件的影响C．元素的放射性与所处的化学状态(单质、化合态)无关D．α射线、β射线都是带电的粒子流5．若用x代表一个中性原子中核外的电子数，y代表此原子核内的质子数，z代表此原子的原子核内的中子数，则对的原子来说(　　)A．x＝90　y＝90　z＝234B．x＝90　y＝90　z＝144C．x＝144　y＝144　z＝90D．x＝234　y＝234　z＝324【课后练习（练）】1．氢有三种同位素，分别是氕、氘、氚，则(　　)A．它们的质子数相等B．它们的核外电子数相等C．它们的核子数相等D．它们的中子数相等2.如图所示，放射源放在铅块上的细孔中，铅块上方有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向外。已知放射源放出的射线有α、β、γ三种，下列判断中正确的是(　　)A．甲是α射线，乙是γ射线，丙是β射线B．甲是β射线，乙是γ射线，丙是α射线C．甲是γ射线，乙是α射线，丙是β射线D．甲是α射线，乙是β射线，丙是γ射线3.如图所示，天然放射性元素，放出α、β、γ三种射线同时射入互相垂直的匀强电场和匀强磁场中，射入时速度方向和电场、磁场方向都垂直，进入场区后发现β射线和γ射线都沿直线前进，则α射线(　　)A．向右偏B．向左偏C．直线前进D．无法判定19.2放射性元素的衰变【本课时学习目标（导）】1．知道α和β衰变的规律及实质。2．理解半衰期的概念。【自主思考（思）】1.原子核放出________或________的变化称为原子核的衰变。原子核衰变时________和________都守恒。43/43 2．β衰变的实质在于核内的________转化成了一个________和一个________。其转化方程是________，这种转化产生的________发射到核外，就是β粒子。3．放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，叫做这种元素的________。放射性元素衰变的快慢是由________的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件________关系。4．原子核的衰变原子核放出α粒子或β粒子，由于核电荷数变了，它在元素周期表中的位置就变了，变成另一种原子核，我们把这种变化叫做原子核的衰变。(1)衰变规律原子核衰变时电荷数和质量数都守恒。(2)两种衰变—α衰变和β衰变①原子核放出一个α粒子就说它发生了一次α衰变，新核的质量数比原来的减少4，而电荷数减少2，用通式表示为：X→Y＋He。②原子核放出一个β粒子就说它发生了一次β衰变，新核的质量数不变，而电荷数增加了1，用通式表示为：X→Y＋e。【小组合作学习（议、展、评）】【例1】对天然放射现象，下列说法中正确的是(　　)A．α粒子带正电，所以α射线一定是从原子核中射出的B．β粒子带负电，所以β射线有可能是核外电子C．γ粒子是光子，所以γ射线有可能是由原子发光产生的D．α射线、β射线、γ射线都是从原子核内部释放出来的【例2】．本题中用大写字母代表原子核，E经α衰变成为F，再经β衰变成为G，再经α衰变成为H。上述系列衰变可记为：EFGH；另一系列衰变为：PQRS。已知P和F是同位素，则A．Q和G是同位素，R和H是同位素B．R和E是同位素，S和F是同位素C．R和G是同位素，S和H是同位素D．Q和E是同位素，R和F是同位素【例3】14C是碳的一种半衰期为5730年的放射性同位素，2010年2月科学家发现了曹操墓，若考古工作者探测到其棺木中14C的含量约为原来的，则该古木死亡的时间距今大约为(（1/2）1/3=0.8)A．22900年　B．11400年　C．5700年　D．1900年【例4】．下列有关半衰期的说法中正确的是(　　)A．放射性元素的半衰期越短，表明有半数原子核发生衰变所需的时间越短，衰变速度越快B．放射性元素的样品不断衰变，随着剩下未衰变的原子核的减少，元素的半衰期也变短C．把放射性元素放在密封的容器中，可以减小放射性元素的衰变速度D．降低温度或增大压强或让该元素与其他物质形成化合物，均可减小衰变速度【例5】天然放射性元素Pu经过________次α衰变和________次β衰变，最后变成铅的同位素________。(填入铅的三种同位素Pb、Pb、Pb中的一种)【课堂训练（检）】1．原子核U经放射性衰变①变为原子核继而经放射性衰变②变为原子核Pa，再经放射性衰变③变为原子核U。放射性衰变①、②和③依次为(　　)A．α衰变、β衰变和β衰变B．β衰变、α衰变和β衰变C．β衰变、β衰变和α衰变D．α衰变、β衰变和α衰变43/43 2．由原子核的衰变规律可知(　　)A．放射性元素一次衰变可同时产生α射线和β射线B．放射性元素发生β衰变时，新核的化学性质不变C．放射性元素发生衰变的快慢不可人为控制D．放射性元素发生正电子衰变时，新核质量数不变，核电荷数增加13．关于放射性元素的半衰期，下列说法中正确的是(　　)A．原子核全部衰变所需要的时间的一半B．原子核有半数发生衰变所需要的时间C．原子量减少一半所需要的时间D．元素质量减半所需要的时间4．原子核发生β衰变时，此β粒子是(　　)A．原子核外的最外层电子B．原子核外的电子跃迁时放出的光子C．原子核内存在着电子D．原子核内的一个中子变成一个质子时，放射出一个电子5.在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹分别如图中a、b所示，由图可以判定(　　)A．该核发生的是α衰变B．该核发生的是β衰变C．磁场方向一定垂直纸面向里D．磁场方向向里还是向外不能判定【课后练习（练）】6．关于原子核的衰变，下列说法中正确的是(　　)A．α粒子来自于原子核，说明原子核里含有α粒子B．β粒子来自于原子中的电子，正如光电效应一样C．某些原子核发生衰变说明它们是不稳定的D．β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7．下列说法中正确的是(　　)A．把放射性元素放在低温处，可以减缓放射性元素的衰变B．把放射性元素同其他稳定元素结合成化合物，放射性元素的半衰期不变C．半衰期是放射性元素的原子核全部衰变所需时间的一半D．某一铅的矿石发现有20个氡原子核，经过3.8天(氡的半衰期)，此矿石中只剩下10个氡原子核8．一个氡核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，α粒子　　　　B．0.75g，α粒子C．0.25g，β粒子D．0.75g，β粒子9．静止的镭原子核Ra经一次α衰变后变成一个新核Rn，（1）写出衰变方程；（2）若测得放出的α粒子的动能为E1，求新核的动能；（3）镭核衰变时放出的能量。（不考虑γ衰变）10.(钍)经过一系列α和β衰变，变成(铅)，问经过了多少次α衰变？经过了多少次β衰变？43/43 11．为了测量某放射性元素衰变时释放的α粒子的动能，让α粒子垂直于磁感线方向进入磁感应强度B＝2T的匀强磁场中，测得其圆周运动的半径r＝30cm，则α粒子的动能为多少J?19.3探测射线的方法19.4放射性的防护和应用【本课时学习目标（导）】1．知道什么是人工和天然放射性同位素。2．了解放射性同位素的特点及应用。3．知道如何防护放射线。【自主思考（思）】1.可以通过下面这些现象来探知射线：(1)粒子使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和的蒸气会产生雾滴，过热液体会产生气泡。(2)使照相乳胶____________________________。(3)使荧光物质____________________________。2．利用威耳逊云室，可以根据径迹的________和________，可以知道粒子的性质；把云室放在磁场中，从带电粒子运动轨迹的________，还可以知道粒子所带电荷的正负。3．第一次实现原子核人工转变的方程为______________。4．原子核在其他粒子的轰击下产生________的过程称为核反应。与衰变过程一样，在核反应中，________守恒，________守恒。5．有些同位素具有________，叫做放射性同位素。第一次用人工的方式生成的放射性同位素是________，其生成方程式为________________________________________________________________________。6．放射性同位素的应用(1)工业部门可以使用射线来测________；(2)在医疗方面，患了癌症的病人可以接受________的放射治疗；(3)利用γ射线照射种子，会使种子的遗传基因发生变异，从而培育出新的优良品种。(4)用放射性同位素代替非放射性的同位素来制成各种化合物，这种化合物的原子跟通常的化合物一样参与所有化学反应，但却带有“放射性标记”，可以用仪器探测出来。这种原子就是________。7.放射性的应用与防护(1)核反应原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应。①核反应遵循的规律在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒。②人工转变核反应方程卢瑟福发现质子的过程：He＋N→O＋H查德威克发现中子的方程：He＋Be→C＋n约里奥·居里夫妇发现人工放射性同位素和正电子的方程：He＋Al→P＋n，P→Si＋e(2)放射性的应用与防护1932年，约里奥·居里和伊丽芙·居里用α粒子轰击铍、铝、硼等元素，发现了前所未见的穿透性强的辐射，后经查德威克的研究，确定为中子流，He＋Al→P＋n。【小组合作学习（议、展、评）】【例1】．关于用威耳逊云室探测射线，下列说法中正确的是43/43 A．威耳逊云室内充满过饱和蒸气，射线经过时可显示出射线运动的径迹B．威耳逊云室中径迹粗而短的是α射线C．威耳逊云室中径迹细而长的是γ射线D．威耳逊云室中显示粒子径迹的原因是电离，所以无法由径迹判断射线所带电荷的正负【例2】原子核X与氘核H反应生成一个α粒子和一个质子。由此可知A．A＝2，Z＝1　　B．A＝2，Z＝2C．A＝3，Z＝3D．A＝3，Z＝2【例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α、β、γ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．β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．γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱D．发生α衰变时，生成核与原来的核相比，中子减少了4个【例4】下列核反应方程中正确的是(　　)A.7N＋He―→8O＋nB.Na＋He―→Mg＋HC.8O＋n―→7F＋HD.5B＋He―→7N＋n【课堂训练（检）】1．关于放射性同位素，下列说法正确的是()A．放射性同位素与放射性元素一样，都具有一定的半衰期，衰变规律一样B．放射性同位素衰变可以生成另一种新元素C．放射性同位素只能是天然衰变时产生的，不能用人工方法测得D．以上说法都不对2．用盖革—米勒计数器测定放射源的放射强度为每分钟405次，若将一张厚纸板放在计数器与放射源之间，计数器几乎测不到射线。10天后再次测量，测得该放射源的放射强度为每分钟101次，则下列关于射线性质及它的半衰期的说法正确的是(　　)A．放射源射出的是α射线B．放射源射出的是β射线C．这种放射性元素的半衰期是5天D．这种放射性元素的半衰期是2.5天3．下列应用中把放射性同位素作为示踪原子的是()A．利用钻60治疗肿瘤等疾病B．射线探伤C．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况D．把含有放射性同位素的肥料施给农作物用以检测其吸收养分的情况4．1965年，我国科学家首次用人工合成的方法合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素是同一种物质，所使用的鉴别技术是()A．光谱分析B．同位素示踪原子C．微机技术D．测定介电常数5．对放射性的应用，下列说法正确的是(　　)A．放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，对人体的正常细胞不会有伤害作用B．对放射性的废料，要装入特制的容器并埋入深地层进行处理C．γ射线探伤仪中的放射源必须存放在特制的容器里，而不能随意放置D．对可能有放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的【课后练习（练）】1．下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的(　　)A．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况B．把含有放射性元素的肥料施给农作物，利用探测器的测量，找出合理的施肥规律C．利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹43/43 D．给怀疑患有甲状腺病的病人注射碘131，论断甲状腺的器质性和功能性疾病2．关于γ射线的产生和性质，下列说法中正确的是(　　)A．γ射线是原子内层电子受激发后产生的，在磁场中它不偏转B．γ射线是由处于激发状态的原子核放射出的光子，它在磁场中不发生偏转C．γ射线的电离本领和穿透本领都很强D．γ射线的电离本领最弱，穿透本领最强3．如图所示，为查德威克实验示意图，由天然放射性元素钋(Po)放射的α射线轰击铍时会产生粒子流a，用粒子流a轰击石蜡时，会打出粒子流b，经研究知道(　　)A．a为中子，b为质子B．a为质子，b为中子C．a为γ射线，b为中子D．a为中子，b为γ射线4．核反应堆中的核废料具有很强的放射性，目前常用的处理方法是将其装入特制的容器中，然后(　　)A．沉入海底B．放至沙漠C．运到月球D．深埋地下5．铝箔被α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是的同位素D．X是的同位素6．三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后变成Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个个氦()，则下面说法正确的是(　　)A．X核比Z核多一个原子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7．联合国环境公署对科索沃地区的调查表明，北约对南联盟进行的轰炸中，大量使用了贫铀炸弹，贫铀是从金属铀中提炼铀235以后的副产品，其主要成分是铀238。贫铀炸弹的贯穿能力是常规炸弹的9倍，杀伤力极大，而且残留物会长期危害环境，下列关于其残留物长期危害环境的理由正确的是()A．爆炸后的弹片存在放射性，对环境产生长期危害B．爆炸后的弹片不会对人体产生危害，但对环境产生了长期危害C．铀238的半衰期很长D．铀238的衰变速度很快19.5核力与结合能【本课时学习目标（导）】1．了解核力的概念。2．知道原子核中质子和中子的比例关系。3．了解爱因斯坦的质能方程，知道质量亏损的概念。4．会根据质能方程和质量亏损的概念计算核反应中释放的核能。【自主思考（思）】1.核力是存在于原子核里的________的相互作用，核力有以下特点：(1)核力是________相互作用(________)的一种表现。在原子核的尺度内，核力比库仑力________得多；(2)核力是短程力，作用范围在________m之内。(3)每个核子________的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性。2．原子核是核子结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的________。原子核的结合能与核子数之比，称做________，也叫平均结合能。比结合能越大，原子核中核子结合得越________，原子核越________。43/43 3．物体的能量与它的质量之间的关系，即________。4．原子核的质量________组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损。质量亏损表明，的确存在着原子核的________。【小组合作学习（议、展、评）】【例1】关于核力的说法正确的是(　　)A．核力同万有引力没有区别，都是物体间的作用B．核力就是电磁力C．核力是短程力，作用范围在1.5×10－15m之内D．核力与电荷有关【例2】．下列关于对核力的认识，正确的是(　　)A．核力是强相互作用的一种表现，比库仑力大得多B．核力存在于质子和中子、中子和中子之间，质子和质子之间只有库仑斥力C．核力是核子间相互吸引的力，是短程力D．核力只存在于相邻的核子之间，具有饱和性【例3】中子n、质子p、氘核D的质量分别为mn、mp、mD。现用能量为E的γ射线照射静止的氘核使之分解，反应方程为γ＋D→p＋n，若分解后的中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是(　　)A.[(mD－mp－mn)c2－E]B.[(mp＋mn－mD)c2－E]C.[(mD－mp－mn)c2＋E]D.[(mp＋mn－mD)c2＋E]【例4】．17．为了确定爱因斯坦质能方程ΔE＝mc2的正确性，设计了如下实验：用动能为E1＝0.6MeV的质子轰击静止的锂核Li，生成两个α粒子的动能之和为E2＝19.9MeV。(1)写出该核反应方程；(2)通过计算说明ΔE＝Δmc2正确。(已知质子mp＝1.0073u，α粒子mα＝4.0015u，锂核mLi＝7.0160u)【例5】已知原子核的质量为209.98287u，Pb原子核的质量为205.97446u，He原子核的质量为4.00260u，静止的核在α衰变中放出α粒子后变成Pb，求：(1)衰变过程中释放的能量；(2)α粒子从Po核中射出时的动能；(3)反冲核的动能(已知1u相当于931.5MeV，且核反应释放的能量只转化为动能。)【课堂训练（检）】1．氦原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则3种力从大到小的排列顺序是(　　)A．核力、万有引力、库仑力B．万有引力、库仑力、核力C．库仑力、核力、万有引力D．核力、库仑力、万有引力2．下列说法中正确的是(　　)A．原子核内的所有质子间都存在核力和库仑力B．对质子数较多的原子核，其中的中子起到维系原子核稳定的作用43/43 C．重核比中等质量的核更稳定D．两个质子之间不管距离如何，核力总大于库仑力3．下列说法正确的是(　　)A．自由核子结合成原子核时，一定遵循质量守恒B．在发生核反应时，反应前物质的总质量一定等于反应后所生成物质的总质量C．发生核反应时，反应前的总质量大于反应后的总质量，这个反应是放能反应D．发生核反应时，反应前的总质量大于反应后的总质量，这个反应必须吸收能量才能发生核反应4．下列说法中，正确的是(　　)A．爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间可以相互转化B．由E＝mc2可知，能量与质量之间存在着正比关系，可以用物体的质量作为它所蕴藏的能量的量度C．核反应中发现的“质量亏损”是消失的质量转变成为能量D．因在核反应中能产生能量，有质量的转化，所以系统只有质量数守恒，系统的总能量和总质量并不守恒5．关于质能方程，下列说法中正确的是(　　)A．质量减少，能量就会增加，在一定条件下质量转化为能量B．物体获得一定的能量，它的质量也相应地增加一定值C．物体一定有质量，但不一定有能量，所以质能方程仅是某种特殊条件下的数量关系D．某一定量的质量总是与一定量的能量相联系的【课后练习（练）】1．太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少。太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近(　　)A．1036kg　　　　B．1018kgC．1013kgD．109kg2．一个电子(质量为m、电荷量为－e)和一个正电子(质量为m、电荷量为e)，以相等的初动能Ek相向运动，并撞到一起，发生“湮灭”，产生两个频率相同的光子，设产生光子的频率为ν，若这两个光子的能量都为hν，动量分别为p和p′，下面关系中正确的是(　　)A．hν＝mc2，p＝p′B．hν＝mc2，p＝p′C．hν＝mc2＋Ek，p＝－p′D．hν＝(mc2＋Ek)，p＝－p′3．质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3，真空中光速为c，当质子和中子结合成氘核时，放出的能量是(　　)A．m3c2　　　　　　　　B．(m1＋m2)c2C．(m3－m2－m1)c2D．(m1＋m2－m3)c24．以mD、mp、mn分别表示氘核、质子、中子的质量，则(　　)A．mD＝mp＋mnB．mD＝mp＋2mnC．mn＞mp＋mnD．mD＜mp＋mn5．某核反应方程为H＋H→He＋X。已知H的质量为2.0136u，H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6．已知质子的质量是1.008665u、中子的质量也是1.008665u，氢原子的质量是1.007825u，碳原子的原子量是12.000000u,12个核子结合成碳原子核时，质量亏损是________，碳原子核的比结合能是________。7．α粒子的质量mα＝6.6467×10－27kg，质子的质量mp＝1.6726×10－27kg，中子的质量mn＝1.6749×10－27kg。求α粒子(氦核)的比结合能。19.6重核裂变【本课时学习目标（导）】43/43 1．知道重核的裂变和链式反应。2．会计算核裂变释放的能量。3．知道什么是核反应堆，了解核电站及核能的优缺点。【自主思考（思）】1、重核被中子轰击后分裂成两个质量差不多的新原子核的过程叫_______________，反应释放出的中子又轰击另一个重核……这样的反应一次接一次地进行下去，这样的过程叫________________，通常把此过程中的最小体积叫做它的___________体积，相应的质量叫___________质量。2、原子核的链式反应也可以在人工控制下进行，从而实现了____________的可控释放。实验可控的条件是控制引起链式反应的____________的数目，方法是在核反应堆的___________之间插入一些镉棒，镉具有吸收___________的能力，当将镉棒插得深一些时，就能更多的_________________，从而使链式反应的速度慢下来，这种镉棒也叫_____________。【小组合作学习（议、展、评）】【例1】关于重核的裂变，以下说法中正确的是(　　)A．铀235被中子轰击后都会分裂成两块质量差不多的碎块，同时放出几个中子B．铀235被中子轰击后二者都会发生分裂C．要使铀块发生链式反应，其体积必须足够大D．铀235分裂成两个中等质量的核，比结合能减小，放出核能【例2】现已建成的核电站发电的能量来自于(　　)A．天然放射性元素衰变放出的能量B．人工放射性同位素放出的能量C．重核裂变放出的能量D．化学反应放出的能量【例3】用中子轰击铀核(U)，其中的一个可能反应是分裂成钡(Ba)和氪(Kr)两部分，放出3个中子。各个核和中子的质量如下：mu＝390.3139×10－27kg，mn＝1.6749×10－27kgmBa＝234.0016×10－27kg，mKr＝152.6047×10－27kg试写出核反应方程，算出反应中释放的核能。【例4】已知一个铀235核裂变时能释放200MeV的能量，问1kg铀完全裂变能释放多少能量？相当于多少吨燃烧值为2.94×107J/kg的煤所放出的能量？【课堂训练（检）】1．下列核反应中，表示核裂变的是(　　)A.U→Th＋HeB.U＋n→Ba＋Kr＋3nC.P→Si＋eD.Be＋He→C＋n2．关于铀核裂变，下述说法正确的是(　　)A．铀核裂变的产物是多种多样的，但只能裂变成两种不同的核B．铀核裂变时还能同时释放2—3个中子43/43 C．为了使裂变的链式反应容易进行，最好用纯铀235D．铀块的体积对产生链式反应无影响3．关于重核的裂变，以下说法正确的是(　　)A．核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量B．中子从铀块中通过时，一定发生链式反应C．重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减小D．由于重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量，所以重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能4．利用重核裂变释放核能时选用铀235，主要因为(　　)A．它比较容易发生链式反应B．能自动裂变，与体积无关C．铀核比较容易分裂成为三部分或四部分，因而放出更多的核能D．铀235价格比较便宜，而且它裂变时放出的核能比其他重核裂变时放出的核能要多5．原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置，它主要有哪四部分组成(　　)A．原子燃料、慢化剂、冷却系统和控制调节系统B．原子燃料、慢化剂、发热系统和传热系统C．原子燃料、慢化剂、碰撞系统和传热系统D．原子燃料、中子源、原子能聚存系统和输送系统【课后练习（练）】6．2009年9月，山东荣成石岛湾核电站开工，计划总装机规模400万千瓦。核电站与火电站相比较，其优势在于(　　)A．核燃料释放出的能量远大于相等质量的煤放出的能量B．就可采储量来说，地球上核燃料资源远多于煤炭C．核电站造成的污染远小于相等发电能力的火电站D．核电站比火电站更容易建造7．在核反应方程式U＋n→Sr＋Xe＋kX中(　　)A．X是中子，k＝9　　　B．X是中子，k＝10C．X是质子，k＝9D．X是质子，k＝108．一个U原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程式为U＋n―→X＋Sr＋2n，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减少9．下列核反应方程中，符号“X”表示中子的是A．Be+He→C+XB．N+He→O+XC．Hg+n→Pt+2H+XD．U→Np+X10．下列核反应方程中正确的是A．U→Th+HB．Be+He→C+nC．Th→Pa+eD．P→Si+e11．.U受中子轰击时会发生裂变，产生Ba和Kr，同时放出200兆电子伏特的能量。现要建设发电能力是50万千瓦的核电站，用铀235作为原子锅炉的燃料。假设核裂变释放的能量全部被用来发电，那么一天需要纯铀235的质量为多大？(阿伏加德罗常数取6.02×1023个/摩尔)43/43 19.7核聚变19.8粒子和宇宙【本课时学习目标（导）】1．了解聚变反应的特点。2．知道可控热核反应。3．了解有关新粒子的情况。4．了解恒星及宇宙的演化情况。【自主思考（思）】1.两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫做________。从比结合能的图线中看，聚变后比结合能增加，因此反应中会________能量。2．发生聚变的条件：要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到________以内，核力才能起作用。由于原子核都带正电，要使它们接近到这种程度，必须克服巨大的________。3．当物质的温度达到几百万开尔文时，剧烈的________使得一部分原子核具有足够的动能，可以克服________，碰撞时十分接近，发生聚变。因此，聚变又叫________反应。4．为了解决实现核聚变的难点，科学家设想了两种方案，即磁约束和________。________是目前性能最好的一种磁约束装置。5.许多粒子都存在着________等物理性质与它相同而________等其他性质相反的粒子，叫做反粒子。6．按照粒子与各种相互作用的不同关系，可以将粒子分为三大类：________、轻子和________。(1)强子是参与________相互作用的粒子。________是最早发现的强子；(2)轻子是________强相互作用的粒子。最早发现的轻子是________。(3)________是传递各种相互作用的粒子，如光子等。7．许多实验事实表明，强子是有________结构的，强子由________的成分组成，这种成分叫做夸克。夸克模型的提出是物理学发展中的一个重大突破，它指出电子电荷________电荷的最小单元，即存在________电荷。【小组合作学习（议、展、评）】【例1】以下说法正确的是(　　)A．聚变是裂变的逆反应B．如果裂变释放能量，则聚变反应必定吸收能量C．聚变须将反应物加热至数百万度以上高温，显然聚变过程是吸收能量的D．裂变与聚变均可释放巨大能量【例2】．关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有(　　)43/43 【例3】一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量mH＝1.0073u，中子质量mn＝1.0087u，氚核质量m＝3.0180u。(1)写出聚变方程；(2)释放出的核能多大？(3)平均每个核子释放的能量是多少？【例4】．如图所示，托卡马克(Tokamak)是研究受控核聚变的一种装置，这个词是toroidal(环形的)、kamera(真空室)、magnit(磁)的头两个字母以及katushka(线圈)的第一个字母组成的缩写词。根据以上信息，下列判断中可能正确的是(　　)A．这种装置的核反应原理是轻核的聚变，同时释放出大量的能量，和太阳发光的原理类似B．线圈的作用是通电产生磁场使带电粒子在磁场中旋转而不溢出C．这种装置同我国秦山、大亚湾核电站所使用核装置的核反应原理相同D．这种装置可以控制热核反应速度，使聚变能缓慢而稳定地进行【例5】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H＋n―→H＋γB．聚变后应中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3C．辐射出的γ光子的能量ΔE＝(m3－m1－m2)cD．γ光子的波长λ＝【课堂训练（检）】1．目前核电站利用的核反应是(　　)A．裂变，核燃料为铀　　　B．聚变，核燃料为铀C．裂变，核燃料为氘D．聚变，核燃料为氘2．下列核反应方程式中，表示核聚变过程的是(　　)A.P→Si＋eB.H＋H→He＋nC.C→N＋eD.U→Th＋He3．太阳不断地向外辐射能量，仍保持1千万度以上的高温，其主要原因是太阳内部进行着激烈地(　　)A．衰变反应B．人工核反应C．裂变反应D．热核反应4．下列关于聚变的说法中，正确的是(　　)A．要使聚变产生，必须克服库仑斥力做功B．轻核聚变需要几百万摄氏度的高温，因此聚变又叫做热核反应C．原子弹爆炸能产生几百万摄氏度的高温，所以氢弹可以利用原子弹引发热核反应D．太阳和许多恒星内部都在激烈地进行着热核反应5．重核的裂变和轻核的聚变是人类利用核能的两种主要方式，但只有重核的裂变被人类和平利用，其原因是轻核聚变(　　)A．产能效率不高B．核燃料储量不够丰富C．核废料的处理比较困难D．反应速度的控制比较困难【课后练习（练）】1．据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置(又称“人造太阳”)已完成了首次工程调试。下列关于“人造太阳”的说法正确的是(　　)A．“人造太阳”的核反应方程是H＋H―→He＋nB．“人造太阳”的核反应方程是U＋n―→Ba＋Kr＋3nC．“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是ΔE＝Δmc2D．“人造太阳”核能大小的计算公式是E＝mc22．已知核反应方程H＋H―→He＋X。若用c表示光速，则(　　)A．X是质子，核反应放出的能量等于质子质量乘c243/43 B．X是中子，核反应放出的能量等于中子质量乘c2C．X是质子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与质子的质量和，再乘c2D．X是中子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与中子的质量和，再乘c23．关于粒子，下列说法中正确的是(　　)A．光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本粒子B．质量比核子大的粒子都参与强相互作用C．强子、轻子、媒介子都由更基本的粒子夸克组成D．许多粒子都存在反粒子4．根据宇宙大爆炸的理论，在宇宙形成之初是“粒子家族”尽显风采的时期，那么在大爆炸之后最早产生的粒子是(　　)A．夸克、轻子、胶子等粒子B．质子和中子等强子C．光子、中微子和电子等轻子D．氦核、氚核、氦子等轻核43/43