2019年高考物理 高頻考點解密 專題13 原子與原子核教學(xué)案.doc
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專題13 原子與原子核 核心考點 考綱要求 氫原子光譜 氫原子的能級結(jié)構(gòu)、能級公式 原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期 放射性同位素 核力、核反應(yīng)方程 結(jié)合能、質(zhì)量虧損 裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)、裂變反應(yīng)堆 射線的危害和防護(hù) 光電效應(yīng) 愛因斯坦光電效應(yīng)方程 Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ 考點1 光電效應(yīng) 一、光電效應(yīng) 1.光電效應(yīng)現(xiàn)象 照射到金屬表面的光,能使金屬中的電子從表面逸出。逸出的電子叫做光電子。 2.光電效應(yīng)的規(guī)律 (1)每種金屬都有一個發(fā)生光電效應(yīng)的最小頻率,稱為截止頻率或極限頻率(νc)。 (2)入射光的頻率不變時,入射光越強(qiáng),飽和光電流越大。光電流的強(qiáng)度(單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù))與入射光的強(qiáng)度成正比。 (3)入射光的頻率不變時,存在一個使光電流減小到0的反向電壓,即遏止電壓(Uc)。表明光電子的能量只與入射光的頻率有關(guān),而與入射光的強(qiáng)度無關(guān)。 (4)光照射到金屬表面時,光電子的逸出幾乎是瞬時的,精確測量為10–9 s。 3.愛因斯坦光電效應(yīng)方程 (1)光子說:光由一個個不可分割的能量子組成,頻率為ν的光的能量子為hν,即光子,其中h普朗克常量。 (2)愛因斯坦光電效應(yīng)方程:Ek=hν–W0 其中Ek為光電子的最大初動能,Ek=eUc=mev2,hν為入射光子的能量,W0為金屬的逸出功 4.愛因斯坦光電效應(yīng)方程對光電效應(yīng)的解釋 (1)光電子的最大初動能Ek與入射光的頻率ν有關(guān),而與光的強(qiáng)弱無關(guān)。只有當(dāng)hν>W0時,才有光電子逸出,截止頻率νc= (2)電子一次性吸收光子的全部能量,不需要積累能量的時間,所以光電流幾乎在瞬間產(chǎn)生。 (3)對于頻率ν相同的光,光較強(qiáng)時,包含的光子數(shù)較多,照射金屬時產(chǎn)生的光電子較多,因而飽和光電流較大。 二、光電效應(yīng)的圖象分析 1.光電流與電壓的關(guān)系圖象(I–U圖象) (1)電壓范圍足夠大時,電流的最大值為飽和光電流Im;圖線與橫軸交點的橫坐標(biāo)的絕對值為遏止電壓Uc;光電子的最大初動能Ek=eUc (2)頻率相同的入射光,遏止電壓相同;飽和光電流與光照強(qiáng)度成正比。 (3)不同頻率的入射光,遏止電壓不同;入射光頻率越大,遏止電壓越大。 2.最大初動能與入射光頻率的關(guān)系圖象(Ek–ν圖象) (1)函數(shù)方程為Ek=hν–W0=hν–hνc (2)圖線斜率等于普朗克常量h;橫軸截距等于截止頻率vc;縱軸截距的絕對值E等于逸出功W0=hνc 3.遏止電壓與入射光頻率的關(guān)系圖象(Uc–ν圖象) (1)函數(shù)方程為Uc=ν–=ν– (2)圖線斜率與電子電荷量的乘積等于普朗克常量h;橫軸截距等于截止頻率νc;縱軸截距的絕對值與電子電荷量的乘積等于逸出功。 (2018黑龍江省哈爾濱師范大學(xué)附屬中學(xué))用如圖所示的光電管研究光電效應(yīng)的實驗中,用某種頻率的單色光照射光電管的陰極K,電流計G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。那么 A.該單色光光的頻率一定小于陰極K的極限頻率 B.增加單色光的強(qiáng)度可能使電流計G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn) C.若將變阻器滑片P向左滑動,有可能使電流計G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn) D.交換電源的正負(fù)極可能使電流計G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn) 【參考答案】CD 【試題解析】電流計G指針不偏轉(zhuǎn),有可能是電流太小或者由于兩極板間電壓太大,光電子不能達(dá)到A板,故有可能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象,即該單色光的頻率有可能大于陰極K的極限頻率,若將變阻器滑片P向左滑動,電流增大,所以該情況下有可能使電流計G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),A錯誤C正確;如果是該單色光光的頻率小于陰極K的極限頻率,則不可能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象,而增加單色光的強(qiáng)度只會增加光電子數(shù)目,仍舊不會發(fā)生光電效應(yīng),即不會使得電流計發(fā)生偏轉(zhuǎn),B錯誤;若發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象,則交換電源的正負(fù)極,則光電子受到電場加速,故可以使得電流計的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),D正確。 1.(2018河南省鶴壁市)1916年,美國著名實驗物理學(xué)家密立根,完全肯定了愛因斯坦光電效應(yīng)方程,并且測出了當(dāng)時最精確的普朗克常量h的值,從而贏得1923年度諾貝爾物理 (1)有些光譜是一條條的亮線(譜線),這樣的光譜叫做線狀譜。 (2)有的光譜是連在一起的光帶,這樣的光譜叫做連續(xù)譜。 3.光譜分析 (1)特征譜線:各種原子的發(fā)射光譜都是線狀譜,原子只能發(fā)出幾種特定頻率的光。不同原子的亮線位置不同,說明不同院子的發(fā)光頻率不一樣,這些亮線被稱為原子的特征譜線。 (2)明線光譜,又叫發(fā)射光譜。物質(zhì)(原子)發(fā)光,特征譜線為亮線。 (3)暗線光譜,又叫吸收光譜。物質(zhì)(原子)吸收白光,特征譜線為暗線。 (4)光譜分析:每種原子都有自己的特征譜線,用特征譜線可以鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分。 二、氫原子光譜的實驗規(guī)律 1.1885年,巴耳末(J.J.Balmer)分析氫原子光譜在可見光區(qū)的四條譜線,寫出了表示譜線波長關(guān)系的巴耳末公式。 2.巴耳末公式:=R(–),n=3,4,5,…,其中R為里德伯常量,R=1.10107 m–1 3.由巴耳末公式確定的一組譜線稱為巴耳末系。氫光譜在紅外和紫外光區(qū)的其他譜線的波長也滿足與巴耳末公式類似的關(guān)系式。 三、經(jīng)典理論解釋原子問題的困難 1.原子的穩(wěn)定性 (1)經(jīng)典理論:核外電子在原子核庫侖引力的作用下繞核轉(zhuǎn)動,會產(chǎn)生變化的電磁場,電子的動能以電磁波的形式輻射出去,最終電子會落向原子核。 (2)實際現(xiàn)象:原子是個很穩(wěn)定的系統(tǒng)。 2.原子光譜的分立特征 (1)經(jīng)典理論:電子輻射電磁波的頻率就是電子繞原子核轉(zhuǎn)動的頻率,電子繞核轉(zhuǎn)動的頻率是連續(xù)變化的,則原子輻射的各種頻率的光,即原子光譜應(yīng)該是連續(xù)的。 (2)實際現(xiàn)象:原子光譜是分立的線狀譜。 四、玻爾的原子模型 1.玻爾原子理論的基本假設(shè) (1)軌道量子化與定態(tài) 電子的軌道是量子化的。 當(dāng)電子在不同的軌道上運(yùn)動時,原子處于不同的狀態(tài),具有不同的能量,即原子的能量是量子化的。這些量子化的能量值叫做能級。原子中這些具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài),稱為定態(tài)。 定態(tài)中能量最低的狀態(tài)叫做基態(tài),其他狀態(tài)叫做激發(fā)態(tài)。 通常用一個或幾個量子數(shù)來標(biāo)志各定態(tài),如用n=1,2,3,…對應(yīng)的E1,E2,E3,…表示氫原子基態(tài)(n=1)和激發(fā)態(tài)(n=2,3,4,…)的能量值。 (2)頻率條件 當(dāng)電子從能量較高的定態(tài)軌道(Em)躍遷到能量較低的定態(tài)軌道(En,m>n)時,會放出能量為hν的光子,有hν=Em–En,其中h為普朗克常量。 2.氫原子的能級 (1)氫原子的能級 (2)氫原子的能級公式:En=E1(n=1,2,3,…),其中E1為基態(tài)能量,E1=–13.6 eV (3)氫原子的半徑公式:rn=n2r1(n=1,2,3,…),其中r1為基態(tài)半徑,又稱玻爾半徑,r1=5.310–11 m 3.玻爾模型的意義與局限性 (1)意義:玻爾的原子理論第一次將量子觀念引入原子領(lǐng)域,提出了定態(tài)和躍遷的概念,成功地解釋了氫原子光譜的實驗規(guī)律。 (2)局限:對稍微復(fù)雜一點的原子如氦原子的光譜現(xiàn)象,玻爾理論無法解釋。玻爾理論仍保留了經(jīng)典粒子的觀念,仍然把電子的運(yùn)動看作經(jīng)典力學(xué)中軌道運(yùn)動。 (3)實際上,原子中電子的坐標(biāo)是概率的,其概率分布可通過電子云形象地表示出來。 五、能級躍遷 1.氫原子的能級躍遷 (1)低能級→高能級 吸收能量,原子能量變大;電子的軌道半徑變大,電場力做負(fù)功,電勢能變大,電子動能變小。 (2)高能級→低能級 放出能量,原子能量變??;電子的軌道半徑變小,電場力做正功,電勢能變小,電子動能變大。 2.電離 (1)定義:電子脫離原子核的束縛成為自由電子的過程叫做電離。 (2)電離態(tài):n=∞,E=0 氫原子基態(tài)→電離態(tài),吸收13.6 eV的電離能;激發(fā)態(tài)(En)→電離態(tài):吸收En+13.6 eV的電離能。 如過原子吸收的能量足夠大,自由電子還將攜帶一部分動能。 3.氫原子從高能級向低能級躍遷發(fā)出的譜線數(shù) (1)一個氫原子從高能級(n)向各低能級躍遷發(fā)出的譜線最多有n–1條。 (2)一群氫原子從高能級(n)向各低能級躍遷發(fā)出的譜線最多有=條。 4.入射光子和入射電子的區(qū)別 (1)若入射光子使原子躍遷,則入射光子的能量一定等于原子的某兩個能級差,或大于等于原子的電離能。 (2)若入射電子使原子躍遷,則入射電子的能量只需要大于等于原子的某兩個能級差或電離能。如弗蘭克–赫茲實驗中,汞原子的能量是量子化的,電子的動能會被汞原子以4.9 eV的整數(shù)倍吸收。 (2018山東省濟(jì)南第一中學(xué))氦原子被電離出一個核外電子,形成類氫結(jié)構(gòu)的離子,其能能級示意圖如圖所示,當(dāng)分別用能量均為的電子和光子作用于處在基態(tài)的氦離子時 A.當(dāng)用能量為光子作用于處在基態(tài)的氦離子時可能輻射能量為40.8 eV的光子 B.當(dāng)用能量為光子作用于處在基態(tài)的氦離子時一定不能輻射能量為40.8 eV的光子 C.當(dāng)用能量為電子作用于處在基態(tài)的氦離子時可能輻射能量為40.8 eV的光子 D.當(dāng)用能量為電子作用于處在基態(tài)的氦離子時一定不能輻射能量為40.8 eV的光子 【參考答案】BC 【試題解析】當(dāng)用能量為50 eV光子作用于處在基態(tài)的氦離子時,能量為–54.4+50.0 eV=–4.4 eV,不能躍遷,一定不能輻射能量為40.8 eV的光子,故A錯誤,B正確;當(dāng)用能量為50 eV電子作用于處在基態(tài)的氦離子時,基態(tài)的氦離子吸收部分的電子能量,能躍遷到第二能級,可以輻射能量為40.8 eV的光子,故C正確,D錯誤。 1.(2018內(nèi)蒙古集寧一中)圖甲為氫原子的能級圖,圖乙為某金屬在光的照射下,發(fā)生光電效應(yīng)時產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖象。若氫原子從n=3能級躍遷到n=2能級放出的光子剛好使該金屬發(fā)生光電效應(yīng),普朗克常數(shù)h=6.6310–34 Js,1 eV=1.610–19 J,則下列說法正確的是 A.由乙圖知普朗克常量h=– B.乙圖中E=hν0=1.89 eV C.該金屬的極限頻率為5.41014 Hz D.用氫原子從n=2能級躍遷到n=1能級釋放的光子去照射該金屬,打出光電子的最大初動能為10.2 eV 【答案】B 考點3 原子核與放射性 一、原子核的組成 1.天然放射現(xiàn)象 (1)定義:元素自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象。1896年,法國物理學(xué)家貝可勒爾首先發(fā)現(xiàn)。 (2)放射性和放射性元素 物質(zhì)發(fā)射射線的性質(zhì)稱為放射性,具有放射性的元素稱為放射性元素。 (3)意義:原子核內(nèi)部是有結(jié)構(gòu)的。 2.三種射線 名稱 本質(zhì) 來源 速度 電離能力 穿透能力 α射線 氦核流 原子核 可達(dá)0.1c 強(qiáng) 較差,用紙即可擋住 β射線 高速電子流 中子→質(zhì)子+電子 可達(dá)0.99c 較弱 較強(qiáng),穿透幾毫米厚的鋁板 γ射線 電磁波,波長 小于0.1 nm 原子核能級躍遷 c 最小 最強(qiáng),穿透幾厘米厚的鉛板 和幾十厘米厚的混凝土 3.原子核的組成 (1)質(zhì)子 1919年,盧瑟福用鐳放射出的α粒子轟擊氮原子核,從氮原子核中打出了質(zhì)子。 質(zhì)子用符號p(或)表示,帶正電,所帶電荷量大小等于元電荷。 (2)中子 盧瑟福通過質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)猜想了中子的存在。1932年,查德威克實驗證實。 中子用符號n表示,其質(zhì)量與質(zhì)子非常接近,不帶電。 (3)質(zhì)子和中子除了帶電的差異及質(zhì)量的微小差別外,其余性質(zhì)十分相似,都是原子核的組成部分,故統(tǒng)稱為核子。 原子核用符號表示,X為元素符號,Z為原子核的電荷數(shù)(即原子序數(shù))等于核內(nèi)質(zhì)子數(shù),A為原子核的質(zhì)量數(shù)等于核子數(shù)。 質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的原子核互稱同位素。 ★特別提示: 原子核的電荷數(shù)不是它所帶的電荷量,質(zhì)量數(shù)也不是它的質(zhì)量。 二、放射性元素的衰變 1.原子核的衰變 (1)定義:原子核放出α粒子或β粒子,變成另一種原子核的變化稱為原子核的衰變。 (2)分類 α衰變:,如 衰變實質(zhì)是2個質(zhì)子和2個中子結(jié)合成一個整體從原子核中被拋射出來。 β衰變:,如 衰變實質(zhì)是原子核的中子轉(zhuǎn)化成一個質(zhì)子和一個電子, (3)衰變時,原子核會從較高能級向低能級躍遷,放出能量,能量以γ光子的形式輻射出來。所以γ射線經(jīng)常伴隨著α射線和β射線產(chǎn)生。當(dāng)放射性物質(zhì)(如)發(fā)生連續(xù)衰變時,原子核中既發(fā)生了α衰變,又發(fā)生了β衰變,同時伴隨著γ輻射,這時放射性物質(zhì)發(fā)出的射線中就會同時有α、β和γ三種射線。 2.半衰期 (1)定義:放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間。 (2)原子核發(fā)生衰變是概率的,半衰期描述的是大量原子核發(fā)生衰變的統(tǒng)計規(guī)律。 (3)元素的放射性與其存在于單質(zhì)或化合物中的狀態(tài)無關(guān),不受溫度、外界壓強(qiáng)、元素的化學(xué)性質(zhì)影響。衰變的快慢(半衰期)也是由核內(nèi)部的因素決定的,跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒有關(guān)系。 (4)公式:質(zhì)量為m0的物質(zhì)(半衰期為T)經(jīng)過時間t后剩余未衰變物質(zhì)的質(zhì)量m=m0()t/T (5)應(yīng)用:碳14()測年技術(shù)。 三、射線的探測 1.射線與物質(zhì)作用的現(xiàn)象 (1)射線粒子使氣體或液體電離,以這些離子為核心,過飽和蒸氣會產(chǎn)生液滴,過熱液體會產(chǎn)生氣泡。 (2)使照相乳膠感光。 (3)使熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光。 2.威爾遜云室 (1)原理:云室內(nèi)充滿過飽和酒精蒸氣,射線使云室內(nèi)的空氣電離,過飽和酒精蒸氣以離子為核心凝結(jié)成霧滴,顯示出射線的徑跡。 (2)現(xiàn)象:α粒子的徑跡直而清晰,高速β粒子的徑跡又細(xì)又直,低速β粒子的徑跡又短又粗而且是彎曲的,在云室中一般看不到γ粒子的徑跡。 3.氣泡室 射線通過氣泡室中的液體時,使過熱液體沸騰產(chǎn)生氣泡,顯示出射線的徑跡。 4.蓋革–米勒計數(shù)器 射線使計數(shù)管中的氣體電離,產(chǎn)生的電子在電場中加速到達(dá)陽極,正離子到達(dá)陰極,形成脈沖放電。 四、放射性的應(yīng)用與防護(hù) 1.原子核的人工轉(zhuǎn)變 用高能粒子轟擊靶核,產(chǎn)生另一種新核的反應(yīng)過程。 (1)盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子: (2)查德威克發(fā)現(xiàn)中子: (3)約里奧–居里夫婦發(fā)現(xiàn)人工放射性和正電子: , 2.放射性同位素:有天然放射性同位素和人工放射性同位素兩類。 (1)應(yīng)用:消除靜電、射線測厚、工業(yè)探傷、放射治療、培育優(yōu)種、放射殺菌、作示蹤原子等。 (2)防護(hù):過量的射線對人體組織有破壞作用,生活環(huán)境中輻射的強(qiáng)度要控制在安全劑量以內(nèi)。 (2018黑龍江省齊齊哈爾市)下列說法中正確的是 A.湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子,并發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象 B.對于ɑ射線、β射線、γ射線這三種射線而言,波長越長,其能量就越大 C.天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),說明原子可以再分 D.黑體輻射的實驗表明,隨著溫度的升高,輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短方向移動 【參考答案】D 【試題解析】貝可勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射性,由于天然放射性是原子發(fā)生變化而產(chǎn)生的,則說明原子核是有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的,AC錯誤;波長越長,頻率越小,根據(jù)可知能量越低,B錯誤;黑體輻射的實驗表明,隨著溫度的升高,輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短方向移動,D正確。 1.(2018貴州省畢節(jié)市大方縣育德中學(xué))在α粒子轟擊金箔的散射實驗中,α粒子可以表示為, 中的4和2分別表示 A.4為核子數(shù),2為中子數(shù) B.4為質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和,2為質(zhì)子數(shù) C.4為核外電子數(shù),2為中子數(shù) D.4為中子數(shù),2為質(zhì)子數(shù) 【答案】B 【解析】中的4為質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和,即質(zhì)量數(shù),2為質(zhì)子數(shù)或電荷數(shù);故選B。 考點4 核力與結(jié)合能 一、核力 1.核力定義:把核子緊緊地束縛在原子核內(nèi),形成穩(wěn)定的原子核的力。 2.核力特點: (1)核力是強(qiáng)相互作用(強(qiáng)力)的一種表現(xiàn);在原子核的尺度內(nèi),核力比庫侖力大得多。 (2)核力是短程力,作用范圍的數(shù)量級為10–15 m;核力既能表現(xiàn)為引力,也能表現(xiàn)為斥力,引力束縛核子,斥力使核子不會融合在一起。 (3)每個核子只跟鄰近的核子發(fā)生核力作用,這種性質(zhì)稱為核力的飽和性。 3.原子核中質(zhì)子與中子的比例 自然界中較輕的原子核,質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等,較重的原子核的中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù),越重的元素的中子數(shù)與質(zhì)子數(shù)相差越多。 原子核大到一定程度時,質(zhì)子間的距離較遠(yuǎn),核力不足以平衡庫侖力;中子與其他核子間沒有庫侖斥力,但有相互吸引的核力,所以增加中子數(shù)有助于維系原子核的穩(wěn)定。 4.弱相互作用(弱力) (1)引起原子核β衰變,即引起中子–質(zhì)子轉(zhuǎn)變。 (2)短程力,作用范圍的數(shù)量級為10–18 m。 (3)作用強(qiáng)度:強(qiáng)力>電磁力>弱力>萬有引力 二、結(jié)合能 1.結(jié)合能:核子結(jié)合為原子核時釋放的能量或原子核分解為自由核子時吸收的能量,即核能。 類比:基態(tài)氫原子的電子逸出原子所需要的電離能(13.6 eV)即基態(tài)氫原子的結(jié)合能。 組成原子核的核子越多,其結(jié)合能越高 2.比結(jié)合能 (1)定義:原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比,稱做比結(jié)合能,也叫平均結(jié)合能。 (2)不同原子核的比結(jié)合能不同,比結(jié)合能越大,原子核中核子結(jié)合得越牢固,原子核越穩(wěn)定。 (3)核能釋放的兩種途徑 由于中等大小的核的比結(jié)合能最大,最穩(wěn)定。故核能釋放可以:①使較重的核分裂成中等大小的核,核子的比結(jié)合能增大;②使較輕的核結(jié)合成中等大小的核,核子的比結(jié)合能增大。 3.質(zhì)量虧損 (1)質(zhì)能方程:E=mc2,其中E為能量,m為質(zhì)量,c為真空中的光速 1原子質(zhì)量單位(1 u)相當(dāng)于931.5 MeV的能量。 (2)質(zhì)量虧損與核能 ①核子在結(jié)合成原子核時質(zhì)量虧損Δm,釋放能量ΔE=Δmc2 ②原子核分解成自由核子時要吸收一定的能量,質(zhì)量增加Δm,吸收的能量ΔE=Δmc2 (3)應(yīng)用質(zhì)能方程解題的流程 書寫核反 應(yīng)方程式 → 計算質(zhì)量 虧損Δm → 利用ΔE=Δmc2 計算釋放的核能 三、核裂變 1.重核裂變 (1)定義:質(zhì)量數(shù)較大的原子核受到高能粒子的轟擊而分裂成幾個質(zhì)量數(shù)較小的原子核的過程。 (2)典型的裂變反應(yīng)方程: (3)鏈?zhǔn)椒磻?yīng):由重核裂變產(chǎn)生的中子使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程。 (4)臨界體積和臨界質(zhì)量:裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積及相應(yīng)的質(zhì)量。 2.核裂變的應(yīng)用:原子彈、核電站(核反應(yīng)堆)。 3.核電站 (1)核燃料:鈾棒(其中的) (2)慢化劑:使快中子減速成為慢中子(熱中子),被鈾核俘獲,發(fā)生核裂變。 常用慢化劑:石墨、重水、普通水(輕水)。 慢化劑的原子核質(zhì)量數(shù)應(yīng)較小,以使中子與其碰撞后有較好的減速效果。使用石墨作為慢化劑是因為其不吸收中子,重水中的氘不易吸收中子,普通水中的氫核容易吸收中子。在可以制造高濃度的核燃料后,慢化劑一般使用普通水。 (3)控制棒:調(diào)節(jié)中子數(shù)目,控制反應(yīng)速度。 鎘吸收中子的能力很強(qiáng),當(dāng)反應(yīng)過于激烈時,將鎘棒插入深些,以多吸收中子,減緩鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度。 (4)防護(hù)層:很厚的水泥防護(hù)層。 (5)水或液態(tài)金屬鈉等流體在反應(yīng)堆內(nèi)外循環(huán)流動,把反應(yīng)堆內(nèi)的熱量傳輸出去,同時冷卻反應(yīng)堆。 (6)反應(yīng)堆放出的熱使水變成水蒸氣,推動汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。 四、核聚變 1.輕核聚變 (1)定義:兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的核反應(yīng)。 (2)要使輕核發(fā)生聚變,必須把它們加熱到很高的溫度,使原子核具有足夠的動能克服庫侖斥力。因此,聚變又叫熱核反應(yīng)。 (3)典型的聚變反應(yīng)方程: (4)恒星就是一個巨大的熱核反應(yīng)堆。 2.聚變與裂變相比的優(yōu)點 (1)輕核聚變產(chǎn)能效率高。 (2)地球上聚變?nèi)剂系膬α控S富。 (3)輕核聚變更為安全、清潔。實現(xiàn)核聚變需要高溫,一旦出現(xiàn)故障,高溫不能維持,反應(yīng)即自動終止。聚變反應(yīng)堆比裂變反應(yīng)堆生成的廢物數(shù)量少,容易處理。 3.受控?zé)岷朔磻?yīng) (1)產(chǎn)生高溫的兩種方案:磁約束和慣性約束。 (2)環(huán)流器(托卡馬克,tokamak) 利用帶電粒子在強(qiáng)磁場中受到的洛倫茲力約束反應(yīng)物的性能最好的裝置。能在短時間內(nèi)實現(xiàn)受控?zé)岷朔磻?yīng),尚無法投入實用。 (2018四川省成都市第七中學(xué))關(guān)于原子核的結(jié)合能,下列說法正確的是 A.原子核的比結(jié)合能等于將其完全分解成自由核子所需能量的最小值 B.原子核衰變成α粒子和另一原子核,并釋放出能量,衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定小于原來原子核的結(jié)合能 C.銫原子核()的結(jié)合能小于鉛原子核()的結(jié)合能 D.比結(jié)合能越大,原子核越不穩(wěn)定 【參考答案】C 【試題解析】原子核的結(jié)合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量,故A錯誤;原子核衰變成粒子和另一原子核,要釋放能量,衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于原來重核的結(jié)合能,故B錯誤;銫原子核()的比結(jié)合能與鉛原子核()的比結(jié)合能差不多,而銫原子核()的核子小于鉛原子核()的核子,故銫原子核()的結(jié)合能小于鉛原子核()的結(jié)合能,故C正確;比結(jié)合能越大,原子核越穩(wěn)定,故D錯誤。 1.(2018廣東省七校聯(lián)合體)以下關(guān)于近代物理內(nèi)容的若干敘述正確的是 A.比結(jié)合能越小,表示原子核中的核子結(jié)合得越牢固,原子核越穩(wěn)定 B.光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)揭示了光的粒子性,前者表明光子具有能量,后者表明光子既有能量,又有動量 C.某原子經(jīng)過一次α衰變和兩次β衰變后,核內(nèi)中子數(shù)減少了6個 D.普朗克把光的波粒二象性推廣到實物粒子,預(yù)言實物粒子也具有波動性 【答案】B 1.(2018天津卷)氫原子光譜在可見光區(qū)域內(nèi)有四條譜線,都是氫原子中電子從量子數(shù)n>2的能級躍遷到n=2的能級發(fā)出的光,它們在真空中的波長由長到短,可以判定 A.對應(yīng)的前后能級之差最小 B.同一介質(zhì)對的折射率最大 C.同一介質(zhì)中的傳播速度最大 D.用照射某一金屬能發(fā)生光電效應(yīng),則也一定能 【答案】A 【解析】根據(jù)分析前后能級差的大小;根據(jù)折射率與頻率的關(guān)系分析折射率的大??;根據(jù)判斷傳播速度的大?。桓鶕?jù)發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象的條件是入射光的頻率大于該光的極限頻率判斷是否會發(fā)生光電效應(yīng)。波長越大,頻率越小,故的頻率最小,根據(jù)可知對應(yīng)的能量最小,根據(jù)可知對應(yīng)的前后能級之差最小,A正確;的頻率最小,同一介質(zhì)對應(yīng)的折射率最小,根據(jù)可知的傳播速度最大,BC錯誤;的波長小于的波長,故的頻率大于的頻率,若用照射某一金屬能發(fā)生光電效應(yīng),則不一定能,D錯誤。 2.(2018天津卷)國家大科學(xué)過程——中國散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功,獲得中子束流,可以為諸多領(lǐng)域的研究和工業(yè)應(yīng)用提供先進(jìn)的研究平臺,下列核反應(yīng)中放出的粒子為中子的是 A.俘獲一個α粒子,產(chǎn)生并放出一個粒子 B.俘獲一個α粒子,產(chǎn)生并放出一個粒子 C.俘獲一個質(zhì)子,產(chǎn)生并放出一個粒子 D.俘獲一個質(zhì)子,產(chǎn)生并放出一個粒子 【答案】B 3.(2017新課標(biāo)全國Ⅲ卷)在光電效應(yīng)實驗中,分別用頻率為νa、νb的單色光a、b照射到同種金屬上,測得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub、光電子的最大初動能分別為Eka和Ekb。h為普朗克常量。下列說法正確的是 A.若νa>νb,則一定有Ua- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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