2016高三物理原子物理复习(有答案)讲解
高三总复习物理课件 原子结构 原子核
01 立足“四层”
夯基础
清单·记牢·悟透
02
着眼“四翼” 探考点
题型·规律·方法
01
立足“四层” 夯基础
清单·记牢·悟透
一、原子结构 1．电子的发现：英国物理学家_汤__姆__孙___发现了电子。 2．原子的核式结构 (1)α粒子散射实验：1909～1911 年，英国物理学家__卢__瑟__福__和他的助手进行了用 α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前 进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于 90°，也就是说它们几 乎被“撞”了回来。(如图所示)
5．氢原子的能级、能级公式 (1)氢原子的能级(能级图如图所示)
(2)氢原子的能级公式和轨道半径公式 ①能级公式：En＝n12E1(n＝1，2，3，…)，其中基态的能量 E1 最低，其数值为 E1 ＝－13.6 eV。 ②半径公式：rn＝n2r1(n＝1，2，3，…)，其中 r1 为基态半径，其数值为 r1＝0.53×10 －10 m。
4．放射性同位素的应用 (1)放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素 的化学性质相同。 (2)应用：射线测厚仪、放射治疗、培优保鲜、做__示__踪__原子等。 (3)防护：防止放射性对人体组织的伤害。 5．核力和核能 (1)核力：原子核内部，__核__子__间__所特有的相互作用力。 (2)核能 ①核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其对应的能量ΔE＝__Δ__m__c_2___。 ②原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Δm，吸收的能量为Δ E＝Δmc2。
(2)原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的__正__电__荷__和几 乎全部__质__量__都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。
高三物理原子核的天然衰变试题答案及解析
高三物理原子核的天然衰变试题答案及解析1.（5分）以下关于天然放射现象，叙述正确的是（填正确答案标号。
选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分）A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减少B．β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的C．在α，β，γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强D．铀核衰变为铅核的b过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变E．α衰变的实质是原子核内个质子和两个中子结合成一个α粒子的【答案】CDE【解析】半衰期是放射性元素有半数发生衰变的时间，由原子核的种类决定，与温度等外界因数无关，故A错误；β衰变的实质是原子核中的中子转变成质子和电子，即电子来源于原子核，故B错误；在α．β．γ这三种射线中，γ射线是波长很短的电磁波．其穿透能力最强，α射线是He 原子核，带正电，故其电离能力最强，故C正确；铀核（）衰变为铅核（）的过程的方程为：，即每次α衰变放出一个α粒子，每次β衰变放出一个电子，故D正确；α衰变的实质是原子核内个质子和两个中子结合成一个α粒子的，E正确；【考点】半衰期、α衰变、β衰变、天然放射现象、核反应方程式2.碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有A．B．C．D．【答案】C【解析】放射性物质发生衰变时，由原子核的衰变公式，其中为半衰期的次数，解得，故选C.【考点】本题考查了原子核的衰变规律、半衰期的计算.3.发生衰变有多种可能性。
其中的一种可能是先衰变成，再一次衰变变成（X 代表某种元素），或再经一次衰变变成最后都衰变成，衰变路径如图所示。
则由图可知：①②③④四个过程中，是衰变；是衰变。
【答案】②③；①④【解析】1）衰变有放出，质量数减少数4，而荷电荷数减少2，而衰变有放出，质量数不变，荷电荷数增加1，由质量数和电荷数守恒即可判断，得出正确答案。
【考点】衰变和衰变4.（6分）2011年3月11日本福岛核电站发生核泄漏事故，其中铯137（Cs）对核辐射的影响最大，其半衰期约为30年。
原子物理学习题(参考答案)
【1-6】一束α 粒子垂直射到一重金属箔上，求α 粒子被金属箔散射后，散射角θ ≥600 的 α 粒子数与散射角θ ≥900 的α 粒子数之比。
Z Z e2 dN 1 2 sin 4 ( ) Nnt ( 1 2 2 ) 2 2 4 0 2Mv 解：由 d 可得散射角 90 的α 粒子数为
2
1 ) 180 0 sin 2
5.06 10 14 m
α 粒子与 7Li 核对心碰撞的最小距离（考虑质心系运动）
rm
1 4 0 1 4 0 1 4 0
Z1 Z 2 e 2 (1 v 2 Z1 Z 2 e 2 (1 2 Ec
2
1 sin 1 sin
2
)
2
原子物理学习题 一、选择10-8m ； C C、10-10m ；
D、10-13m 。 C
（2）原子核式结构模型的提出是根据 粒子散射实验中 A、绝大多数 粒子散射角接近 180 ； C、以小角散射为主也存在大角散射；
B、 粒子只偏 2 ～3 ； D、以大角散射为主也存在小角散射。
散射角 60 的α 粒子数
N dN (
1 4 0
) 2 Nnt (
Z1 Z 2 e 2 2 ) 2Mv 2
180
1 sin
4
2
d
散 射 角
60 的 α 粒子数与散 (
α 【2-2】 分别计算 H、 He+、 Li++： （1）第一波尔半径、第二波尔半径及电子在这些轨道上的速度； （2）电子在基态的结合能； （3）由基态到第一激发态所需的激发能量及由第一激发态到基态所辐射的光子的波长。 解： （1）由
原子物理知识点总结
原子物理一、波粒二象性1、热辐射：一切物体均在向外辐射电磁波。
这种辐射与温度有关。
故叫热辐射。
特点：1）物体所辐射的电磁波的波长分布情况随温度的不同而不同；即同时辐射各种波长的电磁波，但某些波长的电磁波辐射强度较强，某些较弱，分布情况与温度有关。
2）温度一定时，不同物体所辐射的光谱成分不同。
2、黑体：一切物体在热辐射同时，还会吸收并反射一部分外界的电磁波。
若某种物体，在热辐射的同时能够完全吸收入射的各种波长的电磁波，而不发生反射，这种物体叫做黑体(或绝对黑体)。
在自然界中，绝对黑体实际是并不存在的，但有些物体可近似看成黑体，例如，空腔壁上的小孔。
注意，黑体并不一定是黑色的。
热辐射特点吸收反射特点一般物体辐射电磁波的情况与温度，材料种类及表面状况有关既吸收，又反射，其能力与材料的种类及入射光波长等因素有关黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关完全吸收各种入射电磁波，不反射黑体辐射的实验规律：1）温度一定时，黑体辐射的强度，随波长分布有一个极大值。
2）温度升高时，各种波长的辐射强度均增加。
3）温度升高时，辐射强度的极大值向波长较短方向移动。
4、能量子:上述图像在用经典物理学解释时与该图像存在严重的不符（维恩、瑞利的解释）。
普朗克认为能量的辐射或者吸收只能是一份一份的．这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子．νεh=)1063.6(34叫普朗克常量sJh⋅⨯=-。
由量子理论得出的结果与黑体的辐射强度图像吻合的非常完美，这印证了该理论的正确性。
5光电效应：在光的照射下，金属中的电子从金属表面逸出的现象。
发射出来的电子叫光电子。
光电效应由赫兹首先发现。
爱因斯坦指出:① 光的能量是不连续的，是一份一份的，每一份能量子叫做一个光子．光子的能量为ε＝h ν，其中h=6.63×10－34 J ·s 叫普朗克常量，ν是光的频率；② 当光照射到金属表面上时，一个光子会被一个电子吸收，吸收的过程是瞬间的（不超过10-9s ）。
高考物理总复习第十二单元波粒二象性原子结构与原子核课时2原子结构原子核教师用书(含解析)新人教版
1.原子的核式结构模型(1)电子的发现:英国物理学家汤姆孙发现了电子。
(2)α粒子散射实验:1909~1911年,英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验,实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进,但有少数α粒子发生了大角度偏转,几乎被“撞”了回来。
(3)卢瑟福提出原子的核式结构模型:在原子中心有一个很小的核,原子几乎全部质量都集中在核里,带负电的电子在核外空间绕核旋转。
2.氢原子的能级结构(1)玻尔理论①定态:原子只能处于一系列不连续的能量状态中,在这些能量状态中原子是稳定的,电子虽然绕核运动,但并不向外辐射能量。
②跃迁:原子从一种定态跃迁到另一种定态时,它辐射或吸收一定频率的光子,光子的能量由这两个定态的能量差决定,即hν=E m-E n。
(h是普朗克常量,h=6.626×10-34J·s)③轨道:原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应。
原子的定态是不连续的,因此电子的可能轨道也是不连续的。
(2)基态和激发态:原子能量最低的状态叫基态,其他能量较高的状态叫激发态。
3.原子核的组成(1)原子核由质子和中子组成,它们统称为核子。
(2)原子核的核电荷数=质子数,原子核的质量数=质子数+中子数。
(3)同位素:具有相同质子数、不同中子数的原子。
同位素在元素周期表中的位置相同。
4.天然放射现象(1)天然放射现象:元素自发地放出射线的现象,首先由贝可勒尔发现。
天然放射现象的发现,说明原子核还具有复杂的结构。
(2)三种射线放射性元素放射出的射线共有三种,分别是α射线、β射线、γ射线。
其中α射线是高速运动的氦核,β射线是高速运动的电子流,γ射线是光子。
(3)半衰期①定义:放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。
②影响因素:放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的,跟原子所处的物理状态(如温度、压强)及化学状态(如单质、化合物)无关。
(4)α衰变和β衰变的实质α衰变:核内两个中子和两个质子作为一个整体从较大的原子核内抛射出来。
原子物理学习题标准答案(褚圣麟)很详细
1．原子的基本状况1.1解：根据卢瑟福散射公式：20222442K Mv ctgb b Ze Zeαθπεπε== 得到：2192150152212619079(1.6010) 3.97104(48.8510)(7.681010)Ze ctg ctg b K οθαπεπ---⨯⨯===⨯⨯⨯⨯⨯⨯米 式中212K Mvα=是α粒子的功能。
1.2已知散射角为θ的α粒子与散射核的最短距离为2202121()(1)4sin mZe r Mv θπε=+ ，试问上题α粒子与散射的金原子核之间的最短距离m r 多大？ 解：将1.1题中各量代入m r 的表达式，得：2min202121()(1)4sin Ze r Mv θπε=+ 1929619479(1.6010)1910(1)7.6810 1.6010sin 75ο--⨯⨯⨯=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯143.0210-=⨯米 1.3 若用动能为1兆电子伏特的质子射向金箔。
问质子与金箔。
问质子与金箔原子核可能达到的最解：当入射粒子与靶核对心碰撞时，散射角为180ο。
当入射粒子的动能全部转化为两粒子间的势能时，两粒子间的作用距离最小。
根据上面的分析可得：220min124p Ze Mv K r πε==，故有：2min 04p Ze r K πε=19291361979(1.6010)910 1.141010 1.6010---⨯⨯=⨯⨯=⨯⨯⨯米 由上式看出：min r 与入射粒子的质量无关，所以当用相同能量质量和相同电量得到核代替质子时，其与靶核的作用的最小距离仍为131.1410-⨯米。
1.7能量为3.5兆电子伏特的细α粒子束射到单位面积上质量为22/1005.1米公斤-⨯的银箔上，α粒解：设靶厚度为't 。
非垂直入射时引起α粒子在靶物质中通过的距离不再是靶物质的厚度't ，而是ο60sin /'t t =，如图1-1所示。
因为散射到θ与θθd +之间Ωd 立体角内的粒子数dn 与总入射粒子数n 的比为：dnNtd nσ= (1) 而σd 为：2sin )()41(422220θπεσΩ=d Mvzed （2）把（2）式代入（1）式，得：2sin)()41(422220θπεΩ=d Mv ze Nt n dn ……（3） 式中立体角元0'0'220,3/260sin /,/====Ωθt t t L ds dN 为原子密度。
原子核物理(卢希庭)课后习题答案全
观测分量是 1 ，试计算相应的磁矩的最大可观测分量（用核磁子表示）。 2
解：设质子密度均匀，匀速转动
角动量
L
r0 2
r 2drd (r sin )2
r 2dr sin 3 d d r 2
8 r0 5
00 0
3
2 1
得：
I
9 2
2
对
2S
1 2
分裂为
2
1 2
1
2个子能级
2
D
3 2
分裂为
2
3 2
1
4个子能级
2S 1和 2D3谱线分裂的总子能级为 6个。
2
2
1-6原子核半径
Rx
1
r0 A3
1 3
1
r01893
解出A 7
Z
A
2 解出Z 3
பைடு நூலகம்
1.98 0.0155A 3
1-7
原子核同位旋量子 T满数足下列关系
15
m 4 r 2 3 3m 4 r 2
L 2 r0 2 m 3
5
2
1
5 3 2 r0 4 m
0
2
r0
sin T
r0 d
( r0
sin
)2
其中
e 4 r0 2
，
T
2
0
e 2 r0 s in r0 d 4 r0 2 2
( r0
sin
)2
2-14
解：E E(130Te)E(130Xe) (130Te)(130Xe) (87.353) (89.881) 2.53MeV
高三物理原子核的天然衰变试题答案及解析
高三物理原子核的天然衰变试题答案及解析1.氡222是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤。
它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一。
其衰变方程是→＋。
已知的半衰期约为 3.8天，则约经过天，16g的衰变后还剩1g。
【答案】，15.2【解析】根据衰变过程中，质量数与电荷数守恒可知，该衰变过程中，所释放的粒子的质量数为A＝222－218＝4，电荷数为Z＝86－84＝2，所以该粒子为，根据半衰期公式有：m＝，代入数据解得：t＝4τ＝15.2天m【考点】本题主要考查了核反应中质量数与电荷数守恒、半衰期公式的应用问题，属于中档偏低题。
2.碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有A．B．C．D．【答案】C【解析】放射性物质发生衰变时，由原子核的衰变公式，其中为半衰期的次数，解得，故选C.【考点】本题考查了原子核的衰变规律、半衰期的计算.3.核可以通过衰变产生粒子，下列说法中正确的有( )A．式中x=90、y=234，由此可推得所有的衰变均满足电荷数和质子数守恒B．核的比结合能比核的大C．1.0×1024个核经过两个半衰期后还剩1.0×106个D．若核原来是静止的，则衰变后瞬间核和粒子的速度方向有可能相同【答案】B【解析】因为所有的衰变均满足电荷数与质量数守恒，故可推得式中x=90、y=234，所以A错误；该衰变发反应释放能量，故核的比结合能比核的大，所以B正确；半衰期是大量的统计规律，少量的核衰变，不满足，所以C错误；由于核反应满足动量守恒，反应前总动量为零，故反应后核和粒子的总动量也为零，故速度方向相反，所以D错误。
【考点】本题考查原子核的衰变4.（6分）下列说法正确的是。
（选对一个给3分，选对两个给4分，选对3个给6分。
每选错一个扣3分，最低得分为0分）A．汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现了电子，从而揭示了原子是有复杂结构的B．卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子，实现了人类第一次原子核的人工转变C．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7. 6天后就一定剩下一个原子核D．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子而产生的E．玻尔建立了量子理论，成功解释了各种原子发光现象【答案】ABD【解析】汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现了电子，从而揭示了原子是可分的，有复杂的结构，A正确；卢瑟福发现了质子，是通过α粒子轰击氮原子核，，实现了人类第一次原子核的人工转变，B正确；半衰期是对大量原子核的一个统计规律，对于少量的原子不成立，C错误；β衰变所释放的电子是原子核内的一个中子转化成一个质子和一个电子而产生的，D正确；爱因斯坦提出了光的量子化，玻尔建立玻尔理论成功解释了氢原子发光的现象，E错误。
(完整版)原子物理试题集及答案
第一章填空1、（ ）实验否定了汤姆逊原子结构模形。
答：（α粒子散射）。
2、原子核式结构模型是（）。
3、夫兰克—赫兹实验证明了（ ）答原子能级的存在。
4、德布罗意波的实验验证是（ ）答电子衍射实验。
选择题1、原子核式模型的实验依据是：（只选一个）（A ）α粒子散射实验。
（B ）光电效应，（C ）康谱顿效应，（D ）夫兰克—赫兹实验。
答（A ）2、α粒子散射实验实验得到的结果：（A ）绝大多数α粒子的偏转角大于90。
，（B ）只有1/800的α粒子平均在2—3度的偏转角。
（C ）只有1/800的α粒子偏转角大于90。
，其中有接近180。
的。
（D ）全部α粒子偏转角大于90。
答（C ）第二章填空1、光谱的类型（ ）光谱、 （ ）光谱 ， （ ）光谱。
答：线状、带状，连续。
2、巴耳末线系的可见光区中的四条谱线颜色是（ ）、 （ ）、（ ）、（ ） 答；（红、深绿、青、紫）3、氢原子光谱的前4个谱线系是（ ）、（ ）、（ ）、（ ）。
答“（赖曼系，巴巴耳末、帕邢、布喇开）4、玻尔理论的三个假设是（1）、（（2）（ ）（3）（ ）5、能级简并是指（n 个状态的能量是相同的状况）6、氢原子和类氢离子在不考虑相对论效应时能级是（简并）的，简并度为（n ）7、当氢原子和类氢离子在不考虑相对论效应时，在n=3的能级中可能有多少个不同状态的椭圆轨道？（答案3个）（可作填空或选择）8、氢原子的玻尔半径a 0=0.529A,在n=2能级的椭圆轨道半长轴为（ ）A ，半短轴分别为（ ）A 、（ ）A 。
解：根据半长轴20a a nZ =可得： 2.116a =A 因1,2n φ= 由n b a n φ=得 b 1=1.053A, b 2=2.116A9在气体放电管中，用能量为12.1eV 的电子去轰击处于基态的氢原子，此时氢原子所能发射的光子能量中能是（A ）12.1eV , (B)10.2 Ev .（C ）12.1 eV 、 10.2 eV 、19 eV ，（D ）12.1 eV 、 10.2 eV 、3.4 eV . 答案(C)10在气体放电管中，用能量为12.1eV 的电子去轰击处于基态的氢原子，此时氢原子所能发射的普线有( )条答案(3)问答5、玻尔理论是建立在物理学那三方面的基础上？答（1）光谱的实验资料和经验规律，（2）以实验基础的原子核式结构模型，（3）从黑体辐射的事实发展出来的量子论。
高考物理一轮复习 习题：第十四章 碰撞与动量守恒定律 第3课时 原子结构 氢原子光谱【含解析】
一、原子的核式结构1．α粒子散射实验的结果．绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子的偏转超过了90°，有的甚至被撞了回来，如图所示．2．卢瑟福的原子核式结构模型．在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核旋转．3．原子核的尺度：原子核直径的数量级为10－15 m，原子直径的数量级约为10－10m.二、玻尔理论1．定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量．2．跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝E m－E n(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s)．3．轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的．4．氢原子的能级、能级公式．(1)氢原子的能级图(如图所示)．(2)氢原子的能级和轨道半径．①氢原子的能级公式：E n＝1n2E1(n＝1，2，3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6_e V.②氢原子的半径公式：r n＝n2r1(n＝1，2，3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10_m.1．α粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上．(√) 2．阴极射线来源于原子核．(×)3．原子的核式结构模型是由英国物理学家卢瑟福提出的．(√)4．原子光谱是不连续的，是由若干频率的光组成的．(√)5．氢原子由能量为E n的定态向低能级跃迁时，氢原子辐射的光子能量为hν＝E n. (×) 6．电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率．(×)7．氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁．(×)8．原子的能量量子化现象是指原子的能量状态是不连续的．(√)1．(2015·开封模拟)在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是()解析：金箔中的原子核与α粒子都带正电，α粒子接近原子核过程中受到斥力而不是引力作用，选项A、D错误；由原子核对α粒子的斥力作用及物体做曲线运动的条件，知曲线轨迹的凹侧应指向受力一方，选项B错误，C正确．答案：C2．(多选)(2016·芜湖模拟)按照玻尔原子理论，下列表述正确的是()A．核外电子运行轨道半径可取任意值B．氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量越大C．原子跃迁时，辐射或吸收光子的能量由能级的能量差决定，即hν＝|E m－E n|D．氢原子从激发态向基态跃迁的过程，可能辐射能量，也可能吸收能量解析：由玻尔理论知核外电子轨道是不连续的，不可以取任意值，故选项A错误；电子离原子核越远，能级越高，故原子的能量越大，选项B正确；原子发生跃迁时，若从低能级向高能级跃迁，吸收能量，从高能级向低能级跃迁，释放能量，且吸收和放出的光子的能量，由能级的能量差决定，故选项C 正确，D 错误．答案：BC3．(2015·西安模拟)用频率为ν0的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为ν1、ν2、ν3的3条谱线，且ν3＞ν2＞ν1，则( )A ．ν0＜ν1B ．ν3＝ν2＋ν1C ．ν0＝ν1＋ν2＋ν3D.1ν1＝1ν2＋1ν3解析：大量氢原子跃迁时，只有3个频率的光谱，这说明是从n ＝3能级向低能级跃迁，根据能量守恒有h ν3＝h ν2＋h ν1，解得ν3＝ν2＋ν1，B 正确．答案：B4．(2016·株洲模拟)根据玻尔原子结构理论，氦离子(He ＋)的能级图如图所示．电子处在n ＝3轨道上比处在n ＝5轨道上离氦核的距离________(填“近”或“远”)．当大量He ＋处在n ＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有______条．解析：根据玻尔原子理论，量子数n 越小，轨道越靠近原子核，所以n ＝3比n ＝5的轨道离原子核近，大量处于n ＝4 激发态的原子跃迁一共有6种情形，即产生6条谱线．答案：近 6一、单项选择题1．(2014·上海卷)不能用卢瑟福原子核式结构模型得出的结论是()A．原子中心有一个很小的原子核B．原子核是由质子和中子组成的C．原子质量几乎全部集中在原子核内D．原子的正电荷全部集中在原子核内解析：为了解释α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，但不能得到原子核内的组成，故选项B不能用卢瑟福原子核式结构模型得出，A、C、D可以．答案：B2．(2015·安阳模拟)已知处于某一能级n上的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出10种不同频率的光，下列能表示辐射光波长最长的那种跃迁的示意图是()解析：由图示可知，在A 所示能级间跃迁中释放光子的能量最小，辐射光波的波长最长．选项A 正确．答案：A3．(2016·大同模拟)氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中( )A ．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量增大B ．原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量也减小C ．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小，原子的能量增大D ．原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大，原子的能量增大解析：根据玻尔理论，氢原子核外电子在离核越远的轨道上运动时，其能量越大，由能量公式E n ＝E 1n 2(E 1＝－13.6 eV)，可知电子从低轨道(量子数n 小)向高轨道(n 值较大)跃迁时，要吸收一定能量的光子，选项B 可排除；氢原子核外电子绕核做圆周运动，其向心力由原子核对电子的库仑引力提供，即ke 2r 2＝mv 2r ，电子运动的动能E k ＝12mv 2＝ke 22r，由此可知电子离核越远，r 越大时，则电子的动能就越小，选项A 、C 均可排除；由于原子核带正电荷，电子带负电荷，事实上异种电荷远离过程中需克服库仑引力做功，即库仑力对电子做负功，则原子系统的电势能将增大，系统的总能量增大，选项D 正确．答案：D4．(2016·宝鸡模拟)氢原子的部分能级如图所示，氢原子吸收以下能量时，可以从基态跃迁到n ＝2能级的是( )A ．10.2 eVB ．3.4 eVC．1.89 eV D．1.51 eV解析：氢原子基态能量为－13.6 eV，n＝2能级的能量为－3.4 eV，两者的差值为10.2 eV，即所需要吸收的能量，故选项A正确．答案：A5．(2015·东营模拟)仔细观察氢原子的光谱，发现它只有几条分立的不连续的亮线，其原因是()A．氢原子只有几个能级B．氢原子只能发出平行光C．氢原子有时发光，有时不发光D．氢原子辐射的光子的能量是不连续的，所以对应的光的频率也是不连续的解析：光谱中的亮线对应不同频率的光，“分立的不连续的亮线”对应着不同频率的光，选项B、C错误；氢原子在不同的能级之间跃迁时，辐射不同能量的光子，并且满足E＝h ν，能量不同，相应光子频率不同，体现在光谱上是一些不连续的亮线，选项A错误，D 正确．答案：D6．(2015·秦皇岛模拟)如图所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干种不同频率的光，下列说法正确的是()A．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光B．由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的光频率最小C．由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光最容易发生衍射现象D．用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应解析：由原子跃迁、光电效应的规律分析．这些氢原子向低能级跃迁时可辐射出6种光子，选项A错误；由n＝4能级跃迁到n＝3能级产生的光子能量最小，光频率最小，选项B错误；由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光子能量最大，光频率最大，光波长最小，最不容易发生衍射现象，选项C错误；由n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子能量为10.20 eV>6.34 eV，所以能使金属铂发生光电效应，选项D正确．答案：D二、多项选择题7．如图所示为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验装置的示意图．荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，观察到以下现象，其中正确的是()A．放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最少B．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置时稍少些C．放在C、D位置时，屏上观察不到闪光D．放在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少解析：根据α粒子散射现象，绝大多数α粒子沿原方向前进，少数α粒子发生较大偏转，放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多．答案：BD8．(2016·大连模拟)如图所示为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是3.34 eV，那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是()A．用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能产生光电效应现象B．一群处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，能放出3种不同频率的光C．一群处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75 eVD．用能量为10.3 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态E．用能量为14.0 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子电离解析：当氢原子从高能级向低能级跃迁时，辐射出光子的能量有可能大于3.34 eV，锌板有可能产生光电效应，选项A错误；由跃迁关系可知，选项B正确；从n＝3能级向基态跃迁时发出的光子最大能量为12.09 eV，由光电效应方程可知，发出光电子的最大初动能为8.75 eV，选项C正确；氢原子在吸收光子能量时需满足两能级间的能量差，因此选项D 错误；14.0 eV＞13.6 eV，因此可以使处于基态的氢原子电离，选项E正确．答案：BCE9．(2016·烟台模拟)已知氢原子的能级如图所示，现用光子能量在10～12.9 eV范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，则下列说法中正确的是()A．在照射光中可能被吸收的光子能量有无数种B．在照射光中可能被吸收的光子能量只有3种C．照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有6种D．照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有3种解析：n＝1→n＝5，hν＝E5－E1＝13.06 eV，故能量在10～12.9 eV范围内的光子，仅吸收符合n＝1→n＝2，n＝1→n＝3，n＝1→n＝4的能级差的三种光子，选项A错误，B 正确；照射后处于最高能级的原子的量子数n＝4，故向低能级跃迁能辐射的光谱条数N＝n（n－1）－12＝6，选项C正确，D错误．答案：BC三、非选择题10．玻尔氢原子模型成功解释了氢原子光谱的实验规律，氢原子能级图如图所示．当氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时，辐射出频率为____Hz的光子，用该频率的光照射逸出功为 2.25 eV的钾表面，产生的光电子的最大初动能为____eV(电子电荷量e＝1.60×10－19C，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s)．解析：氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时，释放出光子的能量为E＝－0.85 eV －(－3.40eV)＝2.55 eV，由hν＝E解得光子的频率ν＝6.2×1014Hz.用此光照射逸出功为2.25 eV的钾时，由光电效应方程知，产生光电子的最大初动能为E k＝hν－W＝(2.55－2.25) eV＝0.30 eV.答案：6.2×10140.3011．氢原子基态能量E1＝－13.6 eV，电子绕核做圆周运动的半径r1＝0.53×10－10m.求氢原子处于n＝4激发态时：(1)原子系统具有的能量；(2)电子在n＝4轨道上运动的动能(已知能量关系E n＝1n2E1，半径关系r n＝n2r1，k＝9.0×109N ·m 2/C 2，e ＝1.6×10－19C)；(3)若要使处于n ＝2轨道上的氢原子电离，至少要用频率为多大的电磁波照射氢原子 (普朗克常量h ＝6.63×10－34 J ·s)?解析：(1)由E n ＝1n 2E 1得 E 4＝E 142＝－0.85 eV . (2)因为r n ＝n 2r 1，所以r 4＝42r 1，由圆周运动知识得k e 2r 24＝m v 2r 4， 所以E k4＝12mv 2＝ke 232r 1＝9.0×109×（1.6×10－19）232×0.53×10－10J ≈0.85eV(3)要使处于n ＝2的氢原子电离，照射光的光子能量应能使电子从第2能级跃迁到无限远处，最小频率的电磁波的光子能量应为h ν＝0－E 14， 得ν≈8.21×1014Hz.答案：(1)－0.85 eV (2)0.85 eV (3)8.21×1014 Hz。
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原子物理内容知识点学习水平说明物质原子的核式结构 A物质的放射性 A原子核的组成 A重核的裂变链式反应 A放射性元素的衰变 B 只要求写出简单的核反应方程，不涉及衰变定律。
原子核的人工转变 B核能的应用核电站 A我国核工业发展 A宇宙的基本结构 A天体的演化 A一．原子1．1897年英国物理学家汤姆生发现电子，说明原子是可分的。
2．英国物理学家卢瑟福做了用放射性元素放出的α粒子轰击金箔的实验。
α粒子散射实验结果：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进，少数α粒子发生了较大的偏转，极少数α粒子的偏转超过了90°，有的甚至几乎达到180°，象是被金箔弹了回来。
3．为了解释实验结果，卢瑟福提出了如下的原子的核式结构学说：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕着核旋转。
原子的半径大约是10－10米，原子核的大小约为10－15～10－14米。
α粒子散射实验【典型例题】1．下面有关物理史实及物理现象的说法中，正确的是（AD ）（A）卢瑟福的原子核式结构学说完全能解释α粒子散射现象（B）麦克斯韦用实验的方法证实了电磁波的存在，并预言光是电磁波（C）双缝干涉图样的中央明纹又宽又亮（D）用紫光照射某金属表面能产生光电效应，那么用红光照射该金属也可能发生光电效应2．提出原子核式结构模型的科学家是（C ）（A）汤姆生（B）玻尔（C）卢瑟福（D）查德威克3．卢瑟福通过实验，发现了原子中间有一个很小的核，并由此提出了原子的核式结构模型，右面平面示意图中的四条线表示α粒子运动的可能轨迹，在图中完成中间两条α粒子的运动轨迹。
4．在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，其原因是（ A ）（A）原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上（B）正电荷在原子中是均匀分布的（C）原子中存在着带负电的电子（D）原子只能处于一系列不连续的能量状态中5．卢瑟福α粒子散射实验的结果（C ）（A）证明了质子的存在（B）证明了原子核是由质子和中子组成的（C）说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上（D）说明原子中的电子只能在某些不连续的轨道上运动6．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出（A ）（A）原子的核式结构模型（B）原子核内有中子存在（C）电子是原子的组成部分（D）原子核是由质子和中子组成的7．卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有（ACD ）（A）原子的中心有个核，叫做原子核（B）原子的正电荷均匀分布在整个原子中（C）原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里（D）带负电的电子在核外绕着核旋转8．根据卢瑟福的原子核式结构模型，下列说法中正确的是（D ）（A）原子中的正电荷均匀分布在整个原子范围内（B）原子中的质量均匀分布在整个原子范围内（C）原子中的正电荷和质量都均匀分布在整个原子范围内（D）原子中的正电荷和几乎全部质量都集中在很小的区域范围内二．原子核1．放射性元素的衰变（天然放射性）1896年，贝克勒耳发现了天然放射现象。
原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变。
衰变过程遵循质量数守恒、电荷数守恒的规律。
α衰变放射性元素放出α粒子的衰变叫做α衰变，例如：He Th U 422349023892+→。
α衰变的规律是新核质量数减少4，电荷数减少2，新核在元素周期表中的位置向前移两位。
α衰变的本质是原子核中的2个质子和2个中子转变为1个α粒子，即：211H ＋210n →42Heβ衰变放射性元素放出β粒子的衰变叫做β衰变，例如：e Pa Th 012349123490-+→。
β衰变的规律是新核的质量数不变，电荷数增加1，新核在元素周期表中的位置向后移一位。
β衰变的本质是原子核中的1个中子转变为1个质子和一个电子，即：10n→11H ＋01-eγ辐射放射性元素的原子核在发生α衰变或β衰变时产生的新核有的具有过多的能量,这时它就会辐射出γ光子。
因此，γ射线是伴随α射线β射线产生的。
α、β、γ射线的本质和性质由下表列出名称 本质 带电量 静止质量 速度 性质 α射线 氦核流 ＋2 6.64×10-27kg （4u ）约110c 贯穿能力较差，电离能力强 β射线 电子流 －1 9.1×10－31kg 接近c 贯穿能力较强，电离能力次之 γ射线光子流c贯穿能力最强，电离能力最弱【典型例题】9． 天然放射现象的发现揭示了（C ）（A ）原子不可再分 （B ）原子的核式结构（C ）原子核还可再分 （D ）原子核由质子和中子组成 10．关于α、β、γ三种射线，下列说法中正确的是（ C ） （A ）α射线是原子核自发放射出的氦核，它的穿透能力最强（B ）β射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力 （C ）γ射线一般们随着α或β射线产生，它的穿透能力量强 （D ）γ射线是电磁波，它的穿透能力最弱 11． 下列说法正确的是（C ） （A ）α射线与γ射线都是电磁波（B ）β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流（C ）用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能改变原子核衰变的半衰期 （D ）原子核经过衰变生成新核，则新核的质量总等于原核的质量12．图中P 为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场的作用下分成a 、b 、c 三束，以下判断正确的是（BC ） （A ）a 为α射线、b 为β射线 （B ）a 为β射线、b 为γ射线 （C ）b 为γ射线、c 为α射线 （D ）b 为α射线、c 为γ射线13． 一置于铅盒中的放射源发射出的α、β和γ射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔，铝箔后的空间有一匀强电场。
进入电场后，射线变为a 、b 两束，射线a 沿原来方向行进，射线b 发生了偏转，如图所示．则图中的射线a 为 射线，射线b 为 射线。
γ，β14．图中R 是一种放射性物质，它能放出α、β、γ 三种射线，虚线框内是竖直方向的匀强电场，LL ＇是纸板，MM ＇是荧光屏，实验时发现在荧光屏上只有O 、P 两点处有亮斑。
下列说法正确的是( BC ) （A ）电场方向竖直向下，到O 点的是γ射线 （B ）电场方向竖直向上，到O 点的是γ射线 （C ）电场方向竖直向上，到P 点的是β射线 （D ）电场方向竖直向下，到P 点的是α射线 15． 现在，科学家们正在设法探寻“反物质”。
所谓“反物质”是由“反粒子”构成的。
“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电量，但电荷的符号相反。
据此，若有反α粒子，它的质量数为 ，电荷数为 。
4，－2 16．Th 23290（钍）经过一系列α和β衰变，成为Pb 20882（铅），（ ABD ） （A ）铅核比钍核少8个质子（B ）铅核比钍核少16个中子（C ）共经过4次α衰变和6次β衰变（D ）共经过6次α衰变和4次β衰变 17． 放射性元素23290Th 经过 次α衰变和 次β衰变成为稳定元素20882Pb 。
6，418． 天然放射性元素23290Th （钍）经过一系形α衰变和β衰变之后，变成20882Pb （铅）。
下列论断中正确的是（ BD ）（A ）铅核比钍核少24个中子 （B ）铅核比钍核少8个质子（C ）衰变过程中共有4次α衰变和8次β衰变（D ）衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变 19．23892U 衰变为22286Ra 要经过m 次α衰变和n 次β衰变，则m ，n 分别为（ B ）（A ）2，4 （B ）4，2 （C ）4，6 （D ）16，620． 最近几年，原子核科学家在超重元素岛的探测方面取得重大进展。
1996年科学家们在研究某两个重离子结合成超重元素的反应时，发现生成的超重元素的核AZ X 经过6次α衰变后的产物是253100Fm 。
由此，可在判定生成的超重元素的原子序数和质量数分别是（D ）（A ）124，259 （B ）124，265 （C ）112，265 （D ）112，27721．铀裂变的产物之一氪90（9036Kr ）是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆90（9040Zr ），这些衰变是（ B ）（A ）1次α衰变，6次β衰变 （B ）4 次β衰变（C ）2次α衰变 （D ）2次α衰变，2次β衰变 22．下列说法正确的是（BC ） （A ）22688Ra 衰变为22286Rn 要经过1次α衰变和1次β衰变（B ）23892U 衰变为23491Pa 要经过1次α衰变和1次β衰变 （C ）23290Th 衰变为20882Pb 要经过6次α衰变和4次β衰变（D ）23892U 衰变为22286Rn 要经过4次α衰变和4次β衰变23．本题中用大写字母代表原子核。
E 经α衰变成为F ，再经β衰变成为G ，再经α衰变成为H 。
上述系列衰变可记为下式：H G F E −→−−→−−→−αβα另一系列衰变如下：S R Q P −→−−→−−→−αββ 已知P 是F 的同位素，则（ B ）（A ）Q 是G 的同位素，R 是H 的同位素（B ）R 是E 的同位素，S 是F 的同位素 （C ）R 是G 的同位素，S 是H 的同位素（D ）Q 是E 的同位素，R 是F 的同位素2．半衰期半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间。
放射性元素衰变的快慢是由核内部本身的因素决定的，而跟原子所处的物理状态和化学状态无关。
m ＝m 0Tt ⎪⎭⎫⎝⎛21 【典型例题】24． 完成核反应方程：23490Th →23491Pa ＋ 。
23490Th 变为23491Pa 的半衰期是12分钟，则64克23490Th 经过60分钟还有 克尚未衰变。
01-e ，225． 若元素A 的半衰期为4天，元素B 的半衰期为5天，则相同质量的A 和B ，经过20天后，剩下的质量之比m A ：m B 为（ ）（A ）30：31 （B ）31：30 （C ）1：2 （D ）2：126．放射性同位素2411Na 的样品经过6小时后还剩1/8没有衰变，它的半衰期是（ A ）（A ）2小时 （B ）1.5小时 （C ）1.17小时 （D ）0.75小时27．（1990上海）设某放射性同位素A 的半衰期为T ，另一种放射性同位素B 的半衰期为T/2。
在初始时刻，A 的原子核数目为N 0，B 的原子核数目为4N 0，则（ B ）（A ）经过时间T ，A 、B 的原子核数目都等于N 0/2（B ）经过时间2T ，A 、B 的原子核数目都等于N 0/4 （C ）经过时间3T ，A 、B 的原子核数目都等于N 0/8（D ）经过时间4T ，A 、B 的原子核数目都等于N 0/16 28． 氡222衰变为钋218的半衰期为3.8天。