2012屆高考物理考點(diǎn)單元知識(shí)復(fù)習(xí)

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高三 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)
第四課時(shí) 單元知識(shí)整合
本章知識(shí)結(jié)構(gòu)
1.湯姆孫在發(fā)現(xiàn)電子后,提出原子模型是棗糕模型,盧瑟福根據(jù)著名的α粒子散射實(shí)驗(yàn)總結(jié)出原子的核式結(jié)構(gòu)模型,他提出原子中心有一個(gè)很小的原子核,它集中了原子的所有正電荷和幾乎全部的質(zhì)量,電子繞核旋轉(zhuǎn),原子核直徑的數(shù)量級(jí)是10-15~10-14m。
2.在玻爾理論中,原子的能量和電子的軌道半徑都是量子化的,原子在能級(jí)之間躍遷時(shí)要吸收或輻射特定頻率的光子,且光子能量E=hγ=Em-En。這也解釋了氫原子的線狀光譜。
3.天然放射現(xiàn)象中的三種射線:α射線是速度約為光速1/10的氦核流,貫穿本領(lǐng)很弱,電離作用很強(qiáng);β射線是高速電子流,貫穿本領(lǐng)很強(qiáng),電離作用較弱;γ射線是一種電磁波,貫穿本領(lǐng)極強(qiáng),電離作用很弱。
4.原子核放出α粒子或β粒子后,就變成新的原子核,我們把這種變化叫衰變。半衰期是放射性原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間,它是由核內(nèi)部本身因素決定的;衰變時(shí)的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都是守恒的。
5.具有相同質(zhì)子數(shù)和不同中子數(shù)的原子互稱同位素,放射性同位素的應(yīng)用(1) 利用它的射線(2) 作為示蹤原子
6.愛因斯坦質(zhì)能方程為E=mc2,質(zhì)量虧損△m時(shí)所釋放的核能為△E=△mc2,獲取核能的主要方式有重核裂變和輕核聚變。
1.實(shí)驗(yàn)法:研究物理學(xué)的重要手段,近代物理中的很多物理規(guī)律都是通過實(shí)驗(yàn)獲取的。
2.假設(shè)法:通過對(duì)物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察和研究提出假說解釋現(xiàn)象,這是物理研究的重要思維方法,如光子說、原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說、軌道量子化假設(shè)等。假說必須有一定的實(shí)驗(yàn)和理論依據(jù),并能成功解釋一些物理現(xiàn)象。
3.辯證思想:在宏觀世界中波是波,粒是粒,而在微觀世界中,光既具有粒子性又具有波動(dòng)性,是辯證統(tǒng)一的而不是一對(duì)矛盾。玻爾模型成功地解釋了氫原子線狀光譜的形成;而原子吸收高能量光子后又可電離(光電效應(yīng));物體的質(zhì)量和能量之間存在著簡(jiǎn)單的正比關(guān)系——要用聯(lián)系的觀點(diǎn)看問題。 4.模型法、類比法:光子、物質(zhì)波、原子核式結(jié)構(gòu)、玻爾模型、原子核(質(zhì)子、中子)等物理微觀模型不能直接看到,需要在頭腦中構(gòu)建一個(gè)模型來替代,同時(shí),也要注意與宏觀模型的類比,如玻爾模型與人造衛(wèi)星的圓周運(yùn)動(dòng)模型相類比,有很多類似規(guī)律,但要注意宏觀世界與微觀世界的區(qū)別。
5.守恒思想:核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒;動(dòng)量守恒定律對(duì)宏觀世界和微觀世界都是成立的;核反應(yīng)前后的總能量(含核能)也是守恒的。
類型一原子物理知識(shí)的綜合應(yīng)用
【例1】(07年江蘇省揚(yáng)州市一模)美國“里根”號(hào)核動(dòng)力航空母艦的動(dòng)力來自核反應(yīng)堆,其中主要的核反應(yīng)方程式是
(1)在括號(hào)內(nèi)填出 前的系數(shù);
(2)用m1、m2、m3均分別表示 核的質(zhì)量,m表示中子的質(zhì)量,則上述核反應(yīng)過程中一個(gè)鈾235核發(fā)生裂變產(chǎn)生的核能ΔE是多少?
(3)假設(shè)核反應(yīng)堆的功率P=6.0×105kW,若一個(gè)鈾235核裂變產(chǎn)生的能量為2.8×10-11J, 則該航空母艦在海上航行一個(gè)月需要消耗多少千克鈾235?( 鈾235的摩爾質(zhì)量μ=0.235kg/mol,一月約為t=2.6×106s,阿伏伽德羅常數(shù)NA=6.0×1023 mol-1。(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
導(dǎo)示: (1)3
(2) (3)一個(gè)月內(nèi)核反應(yīng)產(chǎn)生的總能量為E=Pt
同時(shí)
所以
類型二原子物理與社會(huì)生活及科學(xué)技術(shù)的結(jié)合
【例2】 天文學(xué)家測(cè)得銀河系中氦的含量約為25%。有關(guān)研究表明,宇宙中氦生成的途徑有兩條:一是在宇宙誕生后3分鐘左右生成的;二是在宇宙演化到恒星誕生后,由恒星內(nèi)部的氫核聚變反應(yīng)生成的。
(1)把氫核取變反應(yīng)簡(jiǎn)化為4個(gè)氫核 聚變成氦核( ),同時(shí)放出2個(gè)正電子 和2個(gè)中微子 ,請(qǐng)寫出該氫核聚變反應(yīng)的方程,并計(jì)算一次反應(yīng)釋放的能量。
(2)研究表明,銀河系的年齡約為t=3.8×1017s,每秒鐘銀河系產(chǎn)生的能量約為1×1037J(即P=1×1037J/S),F(xiàn)假定該能量全部來自上述氫核聚變反應(yīng),試估算銀河系中氦的含量(最后結(jié)果保留一位有效數(shù)字)。
(3)根據(jù)你的估算結(jié)果,對(duì)銀河系中氦的主要生成途徑做出判斷。(可能用到的數(shù)據(jù):銀河系質(zhì)量約為M=3×1041kg,原子質(zhì)量單位1u=1.66×10-27kg,1u相當(dāng)于1.5×10-10J的能量,電子質(zhì)量me=0.0005u,氦核質(zhì)量mα=4.0026u,氫核質(zhì)量mp=1.0078u,中微子 質(zhì)量為零。)
導(dǎo)示: (1)
(2)
氦的含量
(3)由估算結(jié)果可知, 遠(yuǎn)小于25%的實(shí)際值,所以銀河系中的氫重要是宇宙誕生后不久生成的。
類型三原子物理與動(dòng)量、能量結(jié)合的問題
【例3】(07海南卷)一速度為v的高速α粒子( )與同方向運(yùn)動(dòng)的氖核( )發(fā)生彈性正碰,碰后α粒子恰好靜止。求碰撞前后氖核的速度(不計(jì)相對(duì)論修正)。
導(dǎo)示: 設(shè)α粒子與氖核的質(zhì)量分別為ma與mNe,氖核在碰撞前后的速度分別為vNe與 。由動(dòng)量守恒與機(jī)械能守恒定律,有
、
、
 解得 、
、
已知 、
將⑤式代入③④式得   ⑥
、
1.(07年江蘇省揚(yáng)州市一模)太陽光垂直照射到地面上時(shí),地面上1m2的面積上接受太陽光的功率為1.4kW,其中可見光部分約占45%。
(1)假如認(rèn)為可見光的波長(zhǎng)為0.55μm,日地間距離R=1.5×1011m,普朗克常數(shù)為h=6.63×l0-34Js,估算太陽每秒輻射出的可見光光子數(shù)為多少?
(2)若已知地球的半徑為6.4×106 m,估算地球接受太陽光的總功率。(計(jì)算結(jié)果均保留一位有效數(shù)字)
2.在能源中,核能具有能量密度大、環(huán)境無污染的好處。在核電站中,核反應(yīng)堆釋放的核能轉(zhuǎn)化為電能。核反應(yīng)堆的工作原理是利用中子轟擊重核發(fā)生裂變反應(yīng),釋放出大量核能。
(1)核反應(yīng)方程 是反應(yīng)堆中發(fā)生的許多核反應(yīng)中的一種,n為中子,X為待求粒子,a為X的個(gè)數(shù),則X為  , a=  。以mU、mBa、mKr分別表示 核的質(zhì)量,mn、mP分別表示中子、質(zhì)子的質(zhì)量,c為光在真空中傳播的速度,則在上述核反應(yīng)過程中放出的核能為ΔE=        。
(2)有一座發(fā)電能力為P=1.00×106 kW的核電站,核能轉(zhuǎn)化為電能的效率為η=40%。假定反應(yīng)堆中發(fā)生的裂變反應(yīng)全是上述核反應(yīng),已知每次核反應(yīng)過程放出的核能ΔE=2.78×10-11 J,235 92U核的質(zhì)量mU=390×10-27kg,求每年(1年=3.15×107 s)消耗的 的質(zhì)量。
3.一個(gè)原來靜止的鋰核( )俘獲一個(gè)速度為7.7×104m/s的中子后,生成一個(gè)氚核和一個(gè)氦核,已知氚核的速度大小為1.0×103m/s,方向與中子的運(yùn)動(dòng)方向相反。
(1)試寫出核反應(yīng)方程;
(2)求出氦核的速度;
(3)若讓一個(gè)氘核和一個(gè)氚核發(fā)生聚變時(shí),可產(chǎn)生一個(gè)氦核同時(shí)放出一個(gè)中子,求這個(gè)核反應(yīng)釋放出的能量。(已知氘核質(zhì)量為mD=2.014102u,氚核質(zhì)量為mT=3.016050u,氦核的質(zhì)量mHe=4.002603u,中子質(zhì)量mn=1.008665u, 1u=1.6606×10-27kg)
答案:1、(1)5×1044(2)2×1014kW;
2、(1) 、3、(mU-mBa-mKr-2mn)c2
(2))M=mUPTηΔE(T為1年的時(shí)間);
3、(1)
(2)2×104m/s


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