高中物理 | 高中原子物理知识点

知识点1：原子核的组成及三种射线的产生机理

例1、如图所示，一天然放射性物质射出三种射线，经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域（方向如图所示），调整电场强度和磁感应强度的大小，使得在上只有两个点受到射线照射。下面的哪种判断是正确的（    ）。

A. 射到点的一定是射线           

B. 射到点的一定是射线

C. 射到点的一定是射线或射线

D. 射到点的一定是射线

答案：C

变式：如图所示，铅盒中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直纸面向里的匀强磁场，则下列说法中正确的是（    ）。

A. 打在图中、、三点的依次是射线、射线和射线

B. 射线和射线的轨迹是抛物线

C. 射线和射线的轨迹是圆弧

D. 如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下

答案：AC

知识点2：衰变次数及半衰期公式的的计算

例2、铀裂变的产物之一氪是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆，这些衰变是（    ）。

A. 1次衰变，6次衰变

B. 4次衰变

C. 2次衰变

D. 2次衰变，2次衰变

答案：B

变式：原子核经放射性衰变①变为原子，继而经放射性衰变②变为原子核，再经放射性衰变③变为原子核。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

答案：A

变式：某放射性元素经过11.4天有7/8的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为（   ）

A. 11.4天

B. 7.6天

C. 5.7天

D. 3.8天

答案：D

知识点3：爱因斯坦的质能方程的理解

例3、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         

答案：B

变式：为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”。对于爱因斯坦提出的质能方程，下列说法中不正确的是（    ）。

A. 表明物体具有的能量与其质量成正比

B. 根据可以计算核反应中释放的核能

C. 一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损

D. 中的是发生核反应中释放的核能

答案：D

知识点4：核能计算问题

例4、用速度几乎是零的慢中子轰击静止的硼核，产生锂核和粒子。已知中子质量u，硼核质量u，锂核质量u，粒子质量u。

（1）写出该反应的核反应方程；

（2）求出该反应放出的能量；

（3）若核反应中放出的能量全部变成生物能的动能，则锂核和粒子的动能各是多少（1u相当于931.5 MeV）？

解析：根据质量数和电荷数守恒写出核反应方程，由质量亏损及爱因斯坦质能方程求出核能，再由动量守恒和能量守恒求出锂核和粒子的动能。

（1）核反应方程为B+n→Li+He。

（2）核反应过程中的质量亏损为

，

释放出的能量为MeVMeV。

（3）根据动量守恒定律有，

由动能定义式有，，

联立有，

根据能量守恒有MeV，

解得锂核和粒子的动能分别为MeV，MeV。

变式：如图所示，有界匀强磁场的磁感应强度为T，磁场方向垂直于纸面向里，是磁场的左边界，在磁场中点处放一个放射源，内装Ra（镭），Ra放出某种射线后衰变为Rn（氡）。若距磁场的左边界的距离m，放在左侧的粒子接收器接收到垂直于边界方向射出的质量较小的粒子，此时接收器位于距经过的直线1.0m处。

（1）写出镭衰变的方程；

（2）一个静止的镭核Ra衰变过程中释放出多少能量（设衰变过程中不产生光子）？（最后答案保留两位有效数字）

解析：（1）Ra→Rn+He。

（2）镭衰变时放出的粒子和氡核在磁场中做匀速圆周运动，粒子垂直于边界射出被接收器接收，粒子在磁场中的轨迹为圆周，圆半径m，粒子的动量，

粒子的动能JJ。衰变过程中动量守恒，设氡核质量为，速度大小为，有，氡核的动能为，衰变过程中放出的能量为

JJ。