1、優(yōu)質(zhì)文檔優(yōu)質(zhì)文檔衰變中的動(dòng)量守恒衰變中的動(dòng)量守恒原子和原子核的知識(shí)在新課程改革中被安排在選修35模塊當(dāng)中，這部分內(nèi)容雖要求不高，難度不大，但由于其能緊密聯(lián)系生產(chǎn)、生活和現(xiàn)代科研的實(shí)際，因而也是高考選做題部分命題的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。這部分考題常以科學(xué)研究中的具體事例為背景，選取其中高中能討論的一些局部問(wèn)題進(jìn)行考查，有時(shí)還在題中給出一些新的知識(shí)、信息、成為信息題。其中以原子核的衰變過(guò)程為知識(shí)背景，可將粒子的運(yùn)動(dòng)，粒子能量和粒子動(dòng)量等知識(shí)融合一體

2、，實(shí)現(xiàn)考查學(xué)生綜合能力的目的。如在2008年江蘇首屆新高考的物理卷中第28題就考查了學(xué)生對(duì)動(dòng)量守恒條件的掌握情況。因而，我們很有必要將此類(lèi)問(wèn)題做點(diǎn)歸類(lèi)和分析，以便同學(xué)們掌握和靈活運(yùn)用。一粒子的能量和動(dòng)量一粒子的能量和動(dòng)量在近代物理領(lǐng)域，牛頓運(yùn)動(dòng)定律等一些經(jīng)典物理的規(guī)律將不再適用，而動(dòng)量守恒定律、核能的轉(zhuǎn)化和守恒定律仍可適用，且包括這兩個(gè)守恒定律在內(nèi)的一些守恒規(guī)律成為近代物理研究中的重要理論依據(jù)。只是各種守恒定律的應(yīng)用對(duì)象由經(jīng)典物理中的低

3、速宏觀物體變成了微觀粒子，因此關(guān)于能量和動(dòng)量的觀念，與在宏觀低速領(lǐng)域中相比應(yīng)有所拓展。在應(yīng)用能量守恒時(shí)，涉及的能量除動(dòng)能、電勢(shì)能外，還有與質(zhì)量對(duì)應(yīng)的總能量mc2，如果是光子，則是由頻率決定的能量?hE?。在應(yīng)用動(dòng)量守恒定律時(shí)，要注意除了實(shí)物粒子有動(dòng)量mv外，光子也有動(dòng)量?hp?，光子在與其他粒子相互作用時(shí)，其行為與實(shí)物粒子類(lèi)似?！纠}1】在X射線管中，由陰極發(fā)射的電子被加速后打到陽(yáng)極，回產(chǎn)生包括X光在內(nèi)的各種能量的光子，其中光子能量的最

4、大值等于電子的動(dòng)能。已知陰極與陽(yáng)極之間的電勢(shì)差U普朗克常數(shù)h、電子電量e和光速c，則可知該X射線管發(fā)出X光的（）(A)最短波長(zhǎng)為eUhc(B)最長(zhǎng)波長(zhǎng)為eUch(C)最小頻率為heU(D)最大頻率為heU二衰變中三個(gè)要點(diǎn)二衰變中三個(gè)要點(diǎn)1三種射線和兩種衰變?cè)诜派湫栽雍税l(fā)生衰變的過(guò)程會(huì)伴隨有α、β、γ三種射線發(fā)出。這三種射線的本質(zhì)、電性電量速率和性質(zhì)各不一樣，我們可用下表來(lái)比較。射線名稱實(shí)質(zhì)粒子帶電量運(yùn)行速率電離作用穿透本領(lǐng)α氦核＋2e

5、0.1c強(qiáng)弱β電子－e0.9c較強(qiáng)較弱γ光子不帶電c弱強(qiáng)雖然射線有三種，但衰變形式卻只有兩種，α衰變和β衰變，沒(méi)有γ衰變。γ射線是伴隨與α衰變和β衰變中產(chǎn)生的一種能量，它是高頻率的電磁波。2β粒子的來(lái)源原子核是由帶正電的質(zhì)子和不帶電的中子所組成，它的內(nèi)部并不存在帶負(fù)電的電子，那么，在β衰變?yōu)槭裁磿?huì)產(chǎn)生帶負(fù)電的電子呢？對(duì)于放射性原子核，其內(nèi)部的質(zhì)子和中子是可以相互轉(zhuǎn)化的。如：一個(gè)中子可轉(zhuǎn)化為一個(gè)質(zhì)子，同時(shí)還將產(chǎn)生一個(gè)電子（核反應(yīng)方程為eH

6、n011110???）。實(shí)際上，β衰變的過(guò)程就是原子核內(nèi)的中子在向質(zhì)子轉(zhuǎn)化中產(chǎn)生的負(fù)電子從原子核中分裂出來(lái)的過(guò)程。3衰變過(guò)程中的核子數(shù)變化特點(diǎn)優(yōu)質(zhì)文檔優(yōu)質(zhì)文檔【例題5】云室處在磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一靜止的質(zhì)量為M的原子核在云室中發(fā)生一次α衰變，粒子的質(zhì)量為m，電量為q，其運(yùn)動(dòng)軌跡在與磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)。現(xiàn)測(cè)得粒子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R，求在衰變過(guò)程中的質(zhì)量虧損。（注：涉及動(dòng)量問(wèn)題時(shí)，虧損的質(zhì)量可忽略不計(jì)）【點(diǎn)撥解疑】由于衰變放出α粒子在

7、勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律和洛侖茲力可知，洛侖茲力提供粒子圓周運(yùn)動(dòng)的向心力即：RvmqvB2?①核衰變過(guò)程中動(dòng)量守恒，得：??vmMmv???②又衰變過(guò)程中能量來(lái)自質(zhì)量虧損，即??2222121vmMmvmc?????③聯(lián)立①②③式可解得:??22222cmMmRBMqm???【例題6】在核反應(yīng)堆里，用石墨作減速劑，使鈾核裂變所產(chǎn)生的快中子通過(guò)與碳核不斷的碰撞而被減速。假設(shè)中子與碳核發(fā)生的是彈性正碰，且碰撞前碳核是靜止的。

8、已知碳核的質(zhì)量近似為中子質(zhì)量的12倍，中子原來(lái)的動(dòng)能為E0，試求：（1）經(jīng)過(guò)一次碰撞后中子的能量變?yōu)槎嗌?？?）若E0=1.76MeV，則經(jīng)過(guò)多少次后，中子的能量才可減少到0.025eV。【點(diǎn)撥解疑】按彈性正碰的規(guī)律可求出每次碰撞后中子的速度變?yōu)槎嗌?，?duì)應(yīng)的動(dòng)能也就可以求解；在根據(jù)每次碰撞前后的動(dòng)能之比與需要減少到0.025eV與原動(dòng)能E0的比值關(guān)系，取對(duì)數(shù)求出碰撞次數(shù)（必須進(jìn)位取整）。（1）彈性正碰遵循動(dòng)量守恒和能量守恒兩個(gè)規(guī)律。設(shè)中

9、子的質(zhì)量m，碳核的質(zhì)量M。有：Mvmvmv??10①22120212121Mvmvmv??②由上述兩式整理得011311vv??則經(jīng)過(guò)一次碰撞后中子剩余的動(dòng)能02211131121EmvE????????同理可得經(jīng)過(guò)第二次碰撞后中子剩余的動(dòng)能為022222131121EmvE?????????……則經(jīng)過(guò)n次碰撞后中子剩余的動(dòng)能為022131121EmvEnnn????????③由題意可知：經(jīng)過(guò)n次碰撞，中子的動(dòng)能減少為0.025eV，即