1、曾宪亮 2010.3.28,浅议原子和原子核的复习,高中物理课本原子和原子核部分的知识特点是“点多面宽”，考查特点是“考点分散”，这两部分内容主要是从对基本概念的理解、辨别方面进行考查，题型主要以选择题为主，在近几年高考试卷中经常出现，几乎每年都考。“细节决定成败”，很多考生没有考上理想的大学只因错选一道选择题，本人就近年来高考试卷中有关原子和原子核的考点分布进行分析，并对该部分内容在教学过程中存在的问题提些心得体会，有不妥之处，望批评指正。,一、考点分析：,1、考试内容及要求： 原子和原子核共有10个知识点，其中8个知识点为级要求，2个知识点为级要求；,2、考试的常见题型： 主要以选择题、但
2、也有与动量守恒、电荷在磁场中运动及现代科技联系紧密知识综合的计算题。,一、考点分析：,PET所用回旋加速器示意如图，其中置于高真空中的金属D形盒的半径为R，两盒间距为d，在左侧D形盒圆心处放有粒子源S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向如图所示。质子质量为m，电荷量为q。设质子从粒子源S进入加速电场时的初速度不计，质子在加速器中运动的总时间为t（其中已略去了质子在加速电场中的运动时间），质子在电场中的加速次数于回旋半周的次数相同，加速质子时的电压大小可视为不变。求此加速器所需的高频电源频率f和加速电压U。,正电子发射计算机断层（PET）是分子水平上的人体功能显像的国际领先技术，它为临床诊断和治疗提
3、供全新的手段。PET在心脏疾病诊疗中，需要使用放射正电子的同位素氮13示踪剂。氮13是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氧16获得的，反应中同时还产生另一个粒子，试写出该核反应方程。,试推证当Rd时，质子在电场中加速的总时间相对于在D形盒中回旋的时间 可忽略不计（质子在电场中运动时，不考虑磁场的影响）。,2005天津卷第25题,氢原子第n能级的能量为,，其中E1是基态能量。,的光子后处于比基态能量高出,一速度为v的高速粒子（,氖核（,求碰撞前后氖核的速度（不计相对论修正）,而n1，2，。若一氢原子发射能量为,的激发态，则氢,原子发射光子前后分别处于第几能级？,）与同方向运动的,）发生弹性正碰，
4、碰后粒子恰好静止。,2007海南卷第19题,3、试题的分数和难度分析：,一般来说有一个选择题,分。主要是以低档、中档题为主，间或出现难度很大的题目。,一、考点分析：,16.氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为1=0.6328m，2=3.39m，已知波长1为的激光是氖原子在能级间隔为E1=1.96eV的两个能级之间跃迁产生的。用E2表示产生波长为2的激光所对应的跃迁的能级间隔，则E2的近似值为A. 10.50eV B. 0.98eV C. 0.53eV D. 0.36eV,2009理综卷第16题,2003理综卷第22题,C,在本题中考核的相关知识和能力1.从文字资料中获取新知识的能
5、力2.对基本粒子相互作用方程的正确理解3.对衰变过程的正确理解4.对带电粒子在磁场中的运动的相关规律的把握和应用5.根据题给的条件进行推理运算的能力,介子的衰变过程是学生没有学过的知识，但题中用文字和图形资料为学生提供了相关的信息，本题首先考核的是如何获取这些信息、并和以往学过的知识建立联系,推理一：在正确理解衰变过程的基础上，可知在衰变前 介子的动量为PK -，由动量守恒定律可知，衰变后系统的总动量为P-与P0 的矢量和，只要了解了PK-与P-的比值，问题就可以得到解决。,推理二：衰变前 介子及衰变后 介子在磁场中运动的轨迹的半径比已知 ，应寻找半径与动量之间的关系,推理三：按带电粒子在匀强
6、磁场中运动的规律，应当有,得到结论：,4、常考点和重要考点分析：,一、考点分析：,原子与原子物理：突出考查了概念及模型的理解、记忆及在现代科技中的简单应用；也常以信息题形式考查学生知识的应用能力。,表一 、近5年来高考试卷中原子和原子核的考点分布,表一 、近5年来高考试卷中原子和原子核的考点分布,高考真题见附录三,表二、近5年来全国卷（）（）中原子和原子核的考点分布,16,18,20,18,19,18,14,14,15,17,考查的知识热点为:（）粒子散射实验的实验现象和原子核式结构。（）氢原子的能级图的理解。（）原子的能级跃迁与光子的辐射与吸收。（）原子核的衰变规律及三种射线的特性。（）核反
7、应方程的书写。（）爱因斯坦质能方程的应用。（）核反应与力学、电磁学等知识的综合应用。,4、常考点和重要考点分析：,一、考点分析：,表三.近8年来全国卷（）中原子和原子核的考点分布,我省在近年考题特点：,（1）能级与光谱、核反应方程及规律.二部分我省考查的频率较高，但粒子物理思想的延伸却预外地考了两年。为什么呢？我就此问题谈一点体会，近代物理其中一个目的就是想说明，我们现在所了解的物质只是所有物质链中的一部分，物质可以大到不可想象，但是物质结构和运动有一定的规律，同样物质可不断的分解下去，也有规律可循即电荷数、质量数守恒规律，类似的还有电磁波包含不同频率的波，可见光只是其中的一小部分，可听声音与
8、此类似，可见速度的物体也与此类似。世界是无限的，人的认识是局限的，这是近代物理的一个思想。物理学向微观和宇观两个领域的研究其实是统一的，物理学的完整、和谐美在这里得到了体现。物理学研究最大与最小对象的两个分支-宇宙学和粒子物理学就奇妙地 接在一起，犹如一条怪蟒咬住自己的尾巴。,一、考点分析：,4、常考点和重要考点分析：,（2）近代物理的情景几乎不能再现，都要通过现象分析出本质，如：由原子光谱分析出原子的内部结构，由粒子散射现象分析出原子核式结构，由核能分析出质能方程等等，这些实验都不能再现，因此要求学生学习时要充分理解，灵活应用，举一反三，深入分析。,下列论断可能正确的是 ( ) A. 质子由
9、1个u夸克和1个d夸克组成, 中子由1个u夸克和2个d夸克组成B. 质子由2个u夸克和1个d夸克组成, 中子由1个u夸克和2个d夸克组成C. 质子由1个u夸克和2个d夸克组成, 中子由2个u夸克和1个d夸克组成D. 质子由2个u夸克和1个d夸克组成, 中子由1个u夸克和1个d夸克组成,目前普遍认为, 质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成。u夸克带电量为 ,d夸克带电为 ,e为基元电荷。,B,2002理综卷第15题,目前普遍认为, 质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成。u夸克带电量为 ,d夸克带电为 ,e为基元电荷。,二.近8年来全国卷（）考题欣赏,2003理综卷第2
10、2题,C,14在核反应方程式中（ ）AX是中子，k=9BX是中子，k=10CX是质子，k=9DX是质子，k=10,B,2004理综卷第14题,已知 介子 、 介子都是由一个夸克（夸克u或夸克d）和一个反夸克（反夸克 或反夸克 ）组成的，它们的带电量如下表所示，表中 e 为元电荷。下列说法正确的是（ ） A 由 u 和 组成 B 由 d 和 组成 C 由 u 和 组成 D 由 d 和 组成,2005理综卷第15题,AD,某原子核,吸收一个中子后，放出一个电子，分裂为,两个粒子。 由此可知（ ）AA=7，Z=3 BA=7，Z=4 CA=8，Z=3 DA=8，Z=4,2006理综卷第14题,用大量具
11、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。调高电子的能量再次进行观测，发现光谱线的数目比原来增加了5条。用n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可以判断，n和E的可能值为（ A D ）,An = 1，13.22eV E 13.32eV Bn = 2，13.22eV E 13.32eVCn =1，12.75eV E 13.06eV Dn = 2，12.75eV E 13.06eV,2007理综卷第19题,18.三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个个氦（42He）,则下面
12、说法正确的是( CD )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,2008理综卷第18题,16.氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为1=0.6328m，2=3.39m，已知波长1为的激光是氖原子在能级间隔为E1=1.96eV的两个能级之间跃迁产生的。用E2表示产生波长为2的激光所对应的跃迁的能级间隔，则E2的近似值为( D )A. 10.50eV B. 0.98eV C. 0.53eV D. 0.36eV,2009理综卷第16题,三.原子物理复习方法与技巧,高考对本章知识的考查主要集中在原子的核
13、式结构、氢原子的能级跃迁、核反应方程、核能的计算四个方面。试题基本上为选择题，难度不大，但考查的知识面比较广泛，试题较为灵活。值得注意的是本章知识与动量守恒、电荷在磁场中运动及现代科技联系紧密，还可能出论述、计算等综合性题目。“联系实际，联系生活，联系高科技”已成为这一章高考命题的趋势。考查中体现时代气息，如2002年、2006年考查中子、质子由U夸克和d夸克组成；2003年考查介子衰变等。复习中一定要注意这类新颖试题的命题思想。,对本章的复习既要突出重点，又要不丢细节。可以采取以下方法: 第一以科学家的发现为主线，理清教材脉络，夯实基础知识。 (见附录一 )第二以典型例题的归类分析为突破口，
14、灵活运用所学知识，提高分析、综合能力。(见附录二)第三加强对高考题的研究,通过对高考物理试题的对比分析,从中总结出高考物理试题的命题 规律,以及今后高考物理试题的命题趋势.,三.原子物理复习方法与技巧,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是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,氢原子的能级如图所示，已知可见的光的光子能量范围约为1.62eV3.11eV.下列说法错误的是（ D ）
15、,2006江苏卷第4题,A. 从高能级向n=1能级跃迁时了出的光的波长比可见光的短 B. 从高能级向n=2能级跃迁时发出的光均为可见光C. 从高能级向n=3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高D. 从n=3能级向n=2能级跃迁时发出的光为可见光,2009理综卷第18题,氢原子的部分能级如图所示。已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间。由此可推知, 氢原子 （ AD ）,A.氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出射线B.氢原子从n4的能级向n3的能级跃迁时会辐射出紫外线C.在水中传播时，a光较b光的速度小D.氢原子在n2的能级时可吸收任意频率的光而发生电离,2009四川卷第18题
16、,氢原子能级的示意图如图所示，大量氢原子从n4的能级向n2的能级跃迁时辐射出可见光a，从n3的能级向n2的能级跃迁时辐射出可见光b，则（ C ）,预测2010年高考原子物理命题主要表现在：1原子物理中物理学史、著名实验和重要的物理理论；2原子的核式结构、氢原子的跃迁和能级、核反应方程和核能等重点内容；3以原子物理知识为基础，以高科技背景为素材的联系实际问题有可能出现；4与带电粒子在电场和磁场中运动综合和与力学中的动量守恒、能量守恒综合的问题要引起注意,四.2010年高考预测,正电子发射itg机断层显像(PET)的基本原理是：将放射性同位素 注入人体， 在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相
17、遇而湮灭，转化为一对光子，被探测器探测到后，经计算机处理即产生清晰的图像根据PET的原理，下列说法正确的是( A B C )A在人体内衰变的方程式是：B正负电子湮灭的方程式是：C在PET中，的主要用途是作为示踪原子D在PET中，的主要用途是参与人体的代谢过程,附录五,子与氢原子核（质子）构成的原子称为氢原子（hydrogen muon atom），它在原子核物理的研究中有重要作用。图为氢原子的能级示意图。假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n=2能级的氢原子，氢原子吸收光子后，发出频率为1、2、3、4、5和6的光，且频率依次增大，则E 等于 A. h (3-1) B.h (5+6) C.
18、h3 D.h4,甲 乙 丙 丁,下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是( AB ),A图甲：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一B图乙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的C图丙：卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子D图丁：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性,月球土壤里大量存在着一种叫做“氦3（ ）”的化学元素，是热核聚变重要原料。科学家初步估计月球上至少有100万吨氦3，如果相关技术开发成功，将可为地球带来取之不尽的能源。关于“氦3（ ）”与氘核聚变，下列说法中正确的是( AD ) A核反应方
19、程为 B核反应生成物的质量将大于参加反应物质的质量 C氦3（ ）一个核子的结合能大于氦4（ ）一个核子的结合能 D氦3（ ）的原子核与一个氘核发生聚变将放出能量,要使氚核聚变，必须使它们之间的距离接近到 ，也就是接近到核力能够发生作用的范围。物质温度很高时，氘原子将变为等离子体，等离子体的分子平均动能为Ek=3k1T/2，k1叫玻耳兹曼常数，T为热力学温度。两个氘核之间的电势能EP=ke2/r，k为静电力常量，r为电荷之间的距离，则氘核聚变的温度至少为（ ）,A B C D,某静止的放射性元素的原子核 ，放出一个粒子后转变成某种新核Y，设衰变过程产生的核能以动能的形式释放，若已知粒子的动能为E
20、K，则 （ ）A 新核Y的动能为（m4）EK/4B 新核Y的动能为 4EK/（m4）C 衰变中的质量亏损为 mEK/（m4）c2D 衰变中的质量亏损为（m4）EK/mc2,BC,目前，在居室装修中经常用花岗岩、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，例如，这些含有铀、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、r 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（ ）A. 氡的半衰期为3.8d，若取4个氡原子核，经7.6 d后就一定只剩下一个氡原子核B. 衰变所释放的电子是原子核内的质子转化成中子时所产生的C. R 射线一般伴随着或射线产生，在这三种射线中，r 射线的穿透能力最强，电离能力最弱D. 发生衰变时，生成核与原来的核相比，中子数减小了4,幸福是独立的、新奇的梦想幸福是不经意之间的感动幸福是看到人生的希望幸福是在知识中启航幸福是一生的信仰幸福是勇于攀登幸福是用心倾听幸福是真诚的分享幸福是下一步的欲望幸福是身边有许多知己幸福是做最有意义的事情幸福是勤奋、是精神的富有,祝愿大家永远快乐、幸福！,谢谢,
