高三一輪原子

原子物理知識內(nèi)容

要求

說明

89．電子的發(fā)現(xiàn)。電子比荷的測定90．

α粒子散射實驗。原子的核式結(jié)構(gòu)91．氫原子的能級結(jié)構(gòu)。光子的發(fā)射和吸收。氫原子的電子云92．原子核的組成。天然放射現(xiàn)象。

α射線、

β射線、

γ射線。衰變。半衰期93．原子核的人工轉(zhuǎn)變。核反應(yīng)方程。放射性同位素及其應(yīng)用。人類對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認識

94．放射性污染和防護95．核能。質(zhì)量虧損。愛因斯坦的質(zhì)能方程96．重核的裂變。鏈式反應(yīng)。核反應(yīng)堆97．輕核的聚變?？煽?zé)岷朔磻?yīng)IIIIIIII2014考試說明(2014)14.質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3.當(dāng)一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合成氘核時，釋放的能量是（c表示真空中的光速）A．B．C．D．（2012）13、一個氫旅子從n=3能級躍遷到n=2能級，該氫原子（）A、放出光子，能量增加B、放出光子，能量減少C、吸收光子，能量增加D、吸收光子，能量減少（2011）13．表示放射性元素碘131（

）β衰變的方程是

A．B．

C．D．（2010）15.太陽因核聚變釋放出巨大的能量，同時其質(zhì)量不斷減少。太陽每秒鐘輻射出的能量約為4×1026J，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，太陽每秒鐘減少的質(zhì)量最接近A.1036kg B.1018kg C.1013kg D.109kg（2009）14．下列現(xiàn)象中，與原子核內(nèi)部變化有關(guān)的是A．粒子散射現(xiàn)象B．天然放射現(xiàn)象C．光電效應(yīng)現(xiàn)象D．原子發(fā)光現(xiàn)象（2008）14．一個質(zhì)子與一個中子聚變結(jié)合成一個氘核，同時輻射出一個光子。已知質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3，普朗克常量為h，真空中的光速為c，下列說法中正確的是 （ ）（A）核反應(yīng)方程是（B）聚變反應(yīng)中的質(zhì)量虧損（C）輻射出的g光子的能量（D）g光子的波長l＝(2007)14．下列說法正確的是DA．太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的核裂變反應(yīng)B．湯姆生發(fā)現(xiàn)電子，表明原子具有核式結(jié)構(gòu)C．一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng)，是因為該束光的波長太短D．按照玻爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時，電子的動能減小，原子總能量增大(2006)13．目前核電站利用的核反應(yīng)是（）A．裂變，核燃料為鈾B．聚變，核燃料為鈾C．裂變，核燃料為氘D．聚變，核燃料為氘(2005)16.為紀念愛因斯坦對物理學(xué)的巨大貢獻，聯(lián)合國將2005年定為“國際物理年”。對于愛因斯坦提出的質(zhì)能方程E=mc2，下列說法中不正確的是A.E=mc2表明物體具有的能量與其質(zhì)量成正比B.根據(jù)ΔE＝Δmc2可計算核反應(yīng)的能量C.一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合成一個氘核時釋放能量，表明此過程出現(xiàn)了質(zhì)量虧損D.E=mc2中的E是發(fā)生核反應(yīng)中釋放的核能（2004）．氦原子被電離一個核外電子，形成類氫結(jié)構(gòu)的氦離子。已知基態(tài)的氦離子能量為E1＝－54.4eV，氦離子能級的示意圖如圖所示。在具有下列能量的光子中，不能被基態(tài)氦離子吸收而發(fā)生躍遷的是

A40.8eVE5-------------------------0B43.2eVE4————————-3.4eVC51.0eVE3————————-6.0eVD54.4eVE2————————-13.6eV

E1————————-54.4eV原子物理湯姆孫電子發(fā)現(xiàn)小居里夫婦發(fā)現(xiàn)人工放射性同位素核能原子結(jié)構(gòu)原子核盧瑟福a粒子散射實驗原子核式結(jié)構(gòu)玻爾氫原子模型光譜貝克勒爾天然放射線查德威克發(fā)現(xiàn)中子人工轉(zhuǎn)變盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子原子核的組成重核裂變（鏈式反應(yīng)）輕核聚變（熱核反應(yīng)）原子物理知識結(jié)構(gòu)原子可分原子核可分（衰變）三種射線半衰期1.原子結(jié)構(gòu)科學(xué)進程——原子結(jié)構(gòu)的建立和修正解釋α粒子散射實驗棗糕模型（湯姆孫）核式結(jié)構(gòu)（盧瑟福）能級理論（玻爾）氫原子光譜電子的發(fā)現(xiàn)（陰極射線）電子的發(fā)現(xiàn)1、湯姆孫的實驗2、盧瑟福：α粒子散射實驗實驗的結(jié)果：絕大多數(shù)α

粒子基本上仍沿原來的方向前進。少數(shù)

α

粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，甚至超過了90o。盧瑟福對實驗結(jié)果的解釋核式結(jié)構(gòu)模型（核半徑數(shù)量級10-15m）光譜的產(chǎn)生：分光鏡光譜的分類鈉蒸汽發(fā)光白光通過低溫鈉蒸汽光譜及光譜分析每種元素的明線光譜或吸收光譜都是不一樣的.所以利用物質(zhì)產(chǎn)生的明線光譜或吸收光譜可鑒定物質(zhì)的成份，這就是光譜分析。光譜發(fā)射光譜吸收光譜連續(xù)光譜明線光譜熾熱物體發(fā)出的光通過溫度較低的氣體熾熱的固體、液體或高壓氣體稀薄氣體發(fā)光太陽光譜是什么光譜？說明哪里的成分？例題.下列關(guān)于光譜說法正確的是（）熾熱的固體、液體發(fā)出的是連續(xù)光譜氣體發(fā)出的是明線光譜利用太陽光譜的暗線可以判斷太陽的組成成份利用明線光譜和暗線光譜都可以分析物質(zhì)的組成成份

AD原子光譜和波爾理論的聯(lián)系因為能級是不連續(xù)的，所以原子譜線是不連續(xù)的。3、玻爾的原子模型軌道量子化與定態(tài)原子能量量子化玻爾的原子模型頻率條件吸收光子(單擊)放出光子(單擊)吸收光子放出光子根據(jù)波爾理論，氫原子的核外電子由一個軌道躍遷到另一軌道時，可能發(fā)生的情況有：A、放出光子，電子動能減小，原子能量增加；B、放出光子，電子動能增加，原子能量減少；C、吸收光子，電子動能減小，原子能量增加；D、吸收光子，電子動能增加，原子能量減小。例.如圖給出了氫原子的最低的四個能級,氫原子在這些能級之間躍遷,所輻射的光子的頻率最多幾種?其中最小頻率是多少?最小波長又是多少?1234-13.6eV-3.4eV-1.51eV-0.85eV(1)6種(2)最小頻率對應(yīng)能級差最小(3)最小波長對應(yīng)最大能量λ=9.75×10-8m目的： 能根據(jù)能級圖畫出輻射光子的多種可能，并能根據(jù)能級差判斷出光子波長的大小例題2（2004北京）氦原子被電離一個核外電子，形成類氫結(jié)構(gòu)的氦離子。已知基態(tài)的氦離子能量為E1=－54.4eV，氦離子能級的示意圖如圖所示。在具有下列能量的光子中，不能被基態(tài)氦離子吸收而發(fā)生躍遷的是A40.8eVB43.2eVC51.0eVD54.4eVB目的：不符合hv=E初-E終的光子是不能被吸收的例題3.現(xiàn)有1200個氫原子被激發(fā)到量子數(shù)為4的能級上，若這些受激氫原子最后都回到基態(tài)，則在此過程中發(fā)出的光子總數(shù)是多少？假定處在量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷到各較低能級的原子數(shù)都是處在該激發(fā)態(tài)能級上的原子總數(shù)的1/(n-1)。

A．2200B．2000C．1200D．24001234120040060012004006002200例題：處于基態(tài)的的氫原子在某單色光的照射下,只能發(fā)出頻率為ν1﹑ν2﹑ν3的三種頻率的光，且ν1<ν2<ν3

，則該照射光的光子的能量為C目的：利用能級圖幫助學(xué)生理解吸收光子和輻射光子的關(guān)系波爾模型的局限性：電子云2.原子核天然放射現(xiàn)象原子核的結(jié)構(gòu)核力和結(jié)合能質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)中子的發(fā)現(xiàn)射線的特點衰變的本質(zhì)半衰期裂變聚變放射性同位素的應(yīng)用帶電性氦核流穿透能力構(gòu)成速度實質(zhì)名稱正強弱C/10電離能力負弱強0.99C電子流中最弱極強光子C光子流1、天然放射射線及特點衰變的本質(zhì)1為什么說射線都來自于從原子核內(nèi)部？實驗發(fā)現(xiàn)，如果一種元素具有放射性，那么，無論它是以單質(zhì)存在，還是以化合物形式存在，都具有放射性。放射性的強度也不受溫度，外界壓強的影響。由于元素的化學(xué)性質(zhì)決定于原子核外的電子，這就說明射線與這些電子無關(guān)，也就是說，射線來自原子核。這說明原子核內(nèi)部是有結(jié)構(gòu)的。衰變的本質(zhì)2α衰變β衰變：在發(fā)生α衰變和β衰變時，使新核處于能量較高的激發(fā)態(tài)，這時它就要向低能級躍遷，能量就以γ光子形式向外輻射出來。原子核衰變過程，電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)守恒。實質(zhì)半衰期放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變需要的時間碳14測年技術(shù)例.（07上海）一置于鉛盒中的放射源發(fā)射的、和射線，由鉛盒的小孔射出，在小孔外放一鋁箔后，鋁箔后的空間有一勻強電場。進入電場后，射線變?yōu)閍、b兩束，射線a沿原來方向行進，射線b發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，如圖所示，則圖中的射線a為_____射線，射線b為_____射線。

例：一個原子核經(jīng)過2次α衰變和3次β衰變后變成穩(wěn)定的原子核。其中a、c的關(guān)系a=___________，b、d的關(guān)系是b=_______。例：在勻強磁場中的A點，有一個靜止的原子核，當(dāng)它發(fā)生

衰變時，射出的粒子及新核的運動軌跡如圖所示。在A點發(fā)生衰變時，新核的運動方向是

。衰變后，新核按

時針方向沿圖中的軌道

運動。若兩圓的半徑之比為44:1,那末衰變前原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)為

。ⅠⅡA關(guān)于半衰期，以下說法正確的是：A．同種放射性元素在化合物中的半衰期比單質(zhì)中長。B．升高溫度可以使半衰期縮短。C．氡的半衰期為3.8天，若有四個氡原子核，經(jīng)過7.6天就只剩下一個。D．氡的半衰期為3.8天，4克氡原子核，經(jīng)過7.6天就只剩下1克。

核反應(yīng)的類型人工核反應(yīng)天然放射性衰變質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)中子的發(fā)現(xiàn)

人工放射性同位素輕核的聚變重核的裂變?nèi)私贪娼炭瓢嫒私贪娲鸢福築D2、人工放射性的應(yīng)用和防護人工放射性同位素的特點放射強度容易控制制成需要的各種形狀半衰期短，放射性廢料容易處理應(yīng)用和防護示蹤原子射線測厚放射治療育種抑菌（一）核力

1.原子核由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子間存在斥力，核又很穩(wěn)定。核內(nèi)存在克服庫侖斥力把核子緊緊地拉在一起的力叫做核力。2.核力的特征①核力是強作用力②核力是短程力③核力是特殊力相鄰核子之間才有作用。3、核力和結(jié)合能由于核子間存在著強大的核力，所以核子結(jié)合成原子核或分解為核子時，要放出或吸收能量，這就是原子核的結(jié)合能。類比：要使基態(tài)氫原子電離，可以讓氫原子吸收光子等途徑使它得到13.6ev的能量，叫做氫原子的電離能。（二）結(jié)合能比結(jié)合能：結(jié)合能和核子數(shù)之比。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。（三）愛因斯坦質(zhì)能方程E=mc2

E=m

c2(2)核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損與釋放出的能量對應(yīng)。(1)物體具有的能量跟它的質(zhì)量有簡單的正比關(guān)系。碳原子質(zhì)量的1/12叫做原子質(zhì)量單位，用u表示。由質(zhì)能方程可知：1u=1.66ⅹ10-27kg，相當(dāng)于931MeV（四）質(zhì)量虧損輕核的聚變、重核的裂變都會發(fā)生質(zhì)量虧損，釋放核能。4、聚變和裂變一．重核的裂變鏈式反應(yīng)臨界體積:能夠發(fā)生鏈式反應(yīng)的鈾塊的最小體積核反應(yīng)堆鈾棒：天然鈾或濃縮鈾組成減速劑：石墨或重水、普通水作用：裂變產(chǎn)生的速度很大的中子跟這些物質(zhì)相碰后，速度很慢，變成容易被鈾235吸收的慢中子控制棒：鎘棒作用：鎘棒吸收中子的能力很強，通過棒的深、淺吸收中子，控制反應(yīng)速度。核反應(yīng)堆二、輕核的聚變熱核反應(yīng)應(yīng)用：太陽釋放的能量主要來自熱核反應(yīng)氫彈可控?zé)岷朔磻?yīng)（05北京）為紀念愛因斯坦對物理學(xué)的巨大貢獻，聯(lián)合國將2005。年定為“國際物理年"。對于愛因斯坦提出的質(zhì)能方程E=mc2，下列說法中不正確的是A．E=mc2表明物體具有的能量與其質(zhì)量成正比B．根據(jù)ΔE=Δmc2可以計算核反應(yīng)中釋放的核能C．一個中子和一個質(zhì)子結(jié)合成氘核時，釋放出核能，表明此過程中出現(xiàn)了質(zhì)量虧損D．E=mc2中的E是發(fā)生核反應(yīng)中釋放的核能D（08北京）14．一個質(zhì)子和一個中子聚變結(jié)合成一個氘核，同時輻射一個光子γ。已知質(zhì)子、中子、氘核的質(zhì)量分別為m1、m2、m3,普朗克常量為h,真空中的光速為c。下列說法正確的是B例：一個鈾核衰變?yōu)殁Q核時釋放出一個α粒子，已知鈾核質(zhì)量m1=3.853131×10-25kg，釷核質(zhì)量m2=3.786567×10-25kg，α粒子的質(zhì)量m3=6.64672×10-27kg，在這個衰變過程中釋放出的能量是多少？（保留兩位有效數(shù)字）解析：鈾核衰變成釷核時的質(zhì)量虧損Δm=m1－

(m2+m3)=（3.853131－3.786567－0.0664672）×10-25=9.6×10-30kg所釋放的能量根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程：ΔE=Δmc2=9.6×10-30×(3×108)2=8.7×10-13J根據(jù)ΔE=Δmc2計算核能例：假設(shè)兩個氘核在