原子物理复习专题
［知识框架］
原子结构专题 一. 原子的核式结构
1. 阴极射线实验——电子的发现（汤姆生的贡献）——建立“枣糕”式原子模
型。 汤姆生发现电子的重大意义：由于电子的发现，人们认识到原子不
是组成物质的最小微粒，原子本身也具有结构。
2. α粒子散射实验——原子核式结构
（1）α粒子散射现象（三个要点）：实验结果表明，绝大多数α粒子穿过
金箔后仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了较大的偏转，并有
极少数α粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°而被反弹回来，
这就是α粒子的散射现象。
（2）原子核式结构：卢瑟福根据α粒子散射实验结果提出了原子的核式结构学
说。（三点）认为在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核(nucleus)，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
空间里绕着核旋转。 说明：从α粒子散射实验的数据可以估计出原
子核的大小约为1015-～1014-m ，原子半径大约是1010-m ，即原子核半径只相当
于原子半径的万分之一，原子核体积只相当于原子体积万亿分之一。
二. 玻尔理论（为解决核式结构与经典电磁理论的矛盾而提出）
1. 玻尔理论的三条假设
（1）定态假设：原子只能处于一系列不连续的能量的状态中，在这些状态中原子是稳定，电子虽然绕原子核做圆周运动，但并不向外辐射能量，这些状态叫定态。
（2）跃迁假设：电子从一个定态轨道跃迁到另一个定态轨道上时，会辐射或吸收一定频率的光子，能量由这两种定态的能量差来决定，
即
h E E
ν=-
初终
（3）轨道量子化假设：原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形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的分布也是不连续的。
2. 玻尔氢原子理论
（1）氢原子的轨道半径与能
量：
说明：公式中r
1
、E
1
分别指第一条（离核最近的）可能轨道的半径和电子在这
条轨道上运动时原子的能量； r
n
、E
n
的分别表示第n条可能轨道半径和电
子在这条轨道上运动时原子的能量。 n叫做量子数，r
1
=0.53×10-10m，E
1
=-13.6eV。
n=2，3，4…时，相应的能量为E
2
=-3.4eV、E
3
=-1.51eV、E
4
=-0.85eV…E
∞
=0 （2）能级：氢原子在各种定态时的能量值叫做能级，根据以上的计算，可画出示意的能级图。
基态与激发态：原子最低能级所对应的状态叫做基态(n=1)，比基态能量高的状态叫激发态(n>1)。原子从基态向激发态跃迁，电子克服库仑引力做功增
r n r
E
n
E
r m
E e V
n
n
n
=
=
?
?
?
?
?
=?
=-
=
-
2
1
21
1
10
1
1
05310
136
123
.
.
，，
大电势能，原子的能量增加，要吸收能量。原子也可以从激发态向基态跃迁，电子所受库仑力做正功减小电势能，原子的能量减少，要辐射出能量，这一能量以光子的形式放出。
明确：原子的能量增加是因为电子增加的电势能大于电子减少的动能；反之原子的能量减少是因为电子减少的电势能大于电子增加的动能。
三、光谱
①原子光谱：原子发光是由于原子内部的电子受到激发后产生的。由于每一种元素的原子发出的光都具有自己的特征，因此研究不同物质的发光情况，即分析物质的光谱，就可以了解物质的化学组成。②光谱的分类：按产生方式：发射光谱与吸收光谱；根据产生的情况不同，又可以分为连续光谱与线状光谱。连续光谱：炽热的固体、液体以及高压气体发光产生的光谱，是由连续分布的一切波长的光组成的，叫做连续光谱。例如白炽灯、熔融的钢水发出的光。线状光谱：稀薄的气体发光产生的光谱，是由一些不连续的亮线组成，这种光谱叫做线状光谱。也叫做原子光谱。不同元素都有自己特有的线状光谱，不同元素的线状光谱中明线的条数、位置各不相同。每一种元素只能发出具有本身特征的特定波长的光谱线，也叫原子的特征谱线。暗线光谱：（吸收光谱）高温物体发出的白光通过温度较低的物质时，某些波长的光波被物质吸收后产生的光谱，叫做吸收光谱。这个光谱的特点是在连续的光谱背景上，分布着若干暗线。如太阳光谱是吸收光谱。
附：电子云图形象地给出了电子在核周围各处单位体积中出现的几率。
【典型例题】
1、氢原子的基态能量为E
1，电子轨道半径为r
1
，电子质量为m，电量大小
为e。氢原子中电子在n=3的定态轨道上运动时的速率为v
3
，氢原子从n=3的
定态跃迁到n=1的基态过程中辐射光子的波长为λ，则以下结果正确的是[ ]
A. B.
C．电子的电势能和动能都要减小 D．电子的电势能减小，电子的
动能增大
分析：电子在核外绕核做匀速圆周运动，电子受到的库仑力作向心力，
有：
根据玻尔理论r
n =n2r
1
即r
3
=9r
1
，所以，因此A正确。
由于，且，即，所以
，因此B 正确。 氢原子从n=3跃迁到n=1，电子受到的库仑力做正功，电势能减小；由
可知电子动能
，即轨道半径越小，动能越大，所以 D 正确，C 错误。 答案：ABD
2、有大量的氢原子，吸收某种频率的光子后从基态跃迁到n=3的激发态，
已知氢原子处于基态时的能量为E 1，则吸收光子的频率υ=_______；当这些处
于激发态的氢原子向低能态跃迁发光时，可发出_______条谱线，辐射光子的能
量为____。
分析：根据玻尔的第二条假设，当原子从基态跃迁到n=3的激发态时，吸
收光子的能量
，而，
所以吸收光子的频率
当原子从n=3的激发态向低能态跃迁时，由于是大量的原子，可能的跃迁
有多种，如从n=3到n=1，从n=3到n=2，再从n=2到n=1，因此应该发出三条
谱线，三种光子的能量分别为
3、根据玻尔氢原子模型，核外电子在第一和第三可绕轨道运动时（ ）
A. 半径之比1：3
B. 速率之比为3：1
C. 周期之比为1：9
D. 动能之比为9：1
分析与解：所用知识点，rn r r r n ==21319， ∴（1）r r 139= A 错
（2）k e r
m v r 2
12121=（库仑力充当向心力）
v k e m r
v k e
m r
v
v
r
r
1
2
1 3
2
31
3
3
1
3
1
= =?
?
?
?
?
?
?
?==∴
选项B正确
（3）k
e
r
m
T
r
2
1
2
1
2
1
2
=()
π
∴=
=
?
?
?
?
?
?
?
?==∴
T
m
r
k e
T
m
r
k e
T
T
r
r
1
2
1
3
2
3
2
3
3
2
1
3
1
3
3
3
4
4
1
27
π
π
选项C错误
（4）E m v
E m v
E
E
k
k
k
k
1
3
1
3
1
2
1
2
9
1
1
2
3
2
=
=
?
?
??
?
?
?
=∴
选项D正确∴
答案为B、D。
4、（98高考题）处于基态的氢原子在某单色光照射下，只能发现频率为
、、的三种光，且<<，则该照射光的光子能量为（）
A. h
B. h
C. h
D. h(++)
解答：单色光照射基态氢原子时，会使处于基态的氢原子吸收光子而跃迁到激发态，当氢原子由激发态跃迁回基态时，就会发出各种频率的单色光。氢原子从n=2的激发态跃迁到基态时，只能发出一种频率的单色光，而从n=3的激发态跃迁到n=2的激发态，再由n=2的激发态跃迁到基态。故只可能选C选项。
点击高考题
1. （94·上海）提出原子核式结构模型的科学家是（）
A. 汤姆生
B. 玻尔
C. 卢瑟福
D. 查德威克
2. （96·上海）根据卢瑟福的原子核式结构模型，下列说法正确的是
（）
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
3. （97·全国）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. 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
4.（97·上海）关于原子结构，卢瑟福根据______实验提出了
原子核式结构模型；本世纪初，玻尔结合普朗克量子学说提出的氢原子模型成功地解释了______原子的光谱。
5. （93·全国）用电磁波照射某原子，使它从能量为E
1
的基态跃迁到能
量为E
2
的激发态，则该电磁波的频率等于________。
6. （93·上海）氢原子的核外电子由一个轨道跃迁到另一个轨道时，可能发生的情况有（）
A. 放出光子，电子动能减少，原子势能增加
B. 放出光子，电子动能增加，原子势能减少
C. 吸收光子，电子动能减少，原子势能增加
D. 吸收光子，电子动能增加，原子势能减
少
7. （95·全国）如图18-1给出氢原子最低的四个能级，氢原子在这些能级之间跃迁所辐射的光子的频率最多有_________种，其中最小的频率等于________Hz.（保留两位有效数字）
8. （95·上海）按照玻尔理论，氢原子处在量子数为n=2和n=3的定态时，其相应的原子能n E n（eV）4-0.85
3 -1.51
2-3.4
1 -13.6
图18-1
量的绝对值之比E E 23：=________.
9. （96·全国）根据玻尔理论，氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道后
（ ）
A. 原子的能量增加，电子的动能减小
B. 原子的能量增加，电子的动能增加
C. 原子的能量减小，电子的动能减小
D. 原子的能量减小，电子的动能增加
10. （2000·全国春季·5）根据玻尔理论，某原子的电子从能量为E 的轨道跃
迁到能量为E
'的轨道，辐射出波长为λ的光，以h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，则E
'等于（ ） A. E h c -λ
B. E h c +λ
C. E h c
-λ D. E h c
+λ
原子核专题 一. 天然放射现象
1. 两种衰变：原子核自发地放出某种粒子而转变为新核的变化叫原子核的衰
变。
放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间，叫半衰期。半衰期是由核本身的因素决定的，与它所处的物理状态或化学状态无关。核反应的规律：质量数守恒；核电荷数守恒。
三种射线（1）α射线：由约为1
10光速的氦核流，符号：24H
e ，电离本领最强。
（2）β射线：本质：亚光速电子流，符号：性质：电离本领较弱，贯穿本领强。-???10e
（3）γ射线本质：光子流（电磁波），伴射或射线产生性质：不带电，电离本领最弱，贯穿本领最强。αβ
??? 二. 核子、核力、核能
1. 核子：原子核是由质子和中子组成的，质子和中子统称为核子。
（1）卢瑟福发现质子的核反应方程：7142
481711N H eO H +→+
（2）查德威克发现中子的核反应方程：492461201B e H eC n +→+ （3）原子核组成：①由核子组成：核子数=质子数+中子数
x —核电荷数
②原子核的符号：用x
y A 表示 y —原子核质量数 y -x —核内中子数
③同位素：具有相同质子数，不同中子数的原子核互称为同位素。
2. 核力：除质子之间的库仑斥力之外能把各核子紧紧拉在一起的力
（1）核力是很强的力 （2）核力作用范围小，只在201015
.?-m 短距离内起作用 （3）每个核子只跟它相邻的核子间才有核力的作用
3. 核能：（1）结合能：核子结合成原子核时放出一定的能量，原子核分解成
核子时吸收一定的能量，这种能量叫结合能。
（2）质量亏损：组成原子核的核子质量与所组成的原子核质量之差。
?m m m =-'
（3（4）核能计算的注意点： ①应用??E m c =2
时应选用国际单位，?E 单
位：焦耳；?m 单位为千克；c 单位米/秒 ②19315u M e V =.，u 为原子质量
单位。 19660566101101161027619u k g M e V e V e V J =?==?--..，， 三. 重核裂变与轻核聚变
1. 重核的裂变（应用：原子弹、原子核反应堆）
（1）重核：质量数很大的原子核
（2应能持续地进行的过程称为链式反应。发生链式反应的条件是：裂变物质的体积大于临界体积。 2. 轻核聚变（应用：氢弹、可控热核反应、太阳内部是热核反应）
（1）轻核：质量数很小的原子核，如氢核，氘核等。
（2）聚变：某些轻核结合成质量数较大的原子核的反应过程叫做轻核聚变，同
时放出大量能量。
（3（4）特点：只能发生在超高温（百万度以上）条件下，也称作热核反应。
【典型例题】
例2. 静止的15
30
P 衰变成1430S i ，静止原子核90234T h 衰变为91234P a ，在同一匀强磁场中的轨道如图所示，由此可知（ ）
A. 甲图为15
30
P 的衰变轨迹，乙图为Th 核衰变轨迹
B. 甲图为90234
T h 的衰变轨迹，乙图为1530P 的衰变轨迹
C. 图中2，4为新核轨迹，1、3为粒子轨迹
D. 图中2、4为粒子轨迹，1、3为新核轨迹
×
× ×
× × ×
× × × × × ×
甲 乙
分析与解：原子核P 衰变成Si 时，放出正电子，两者均带正电，运动方向相反，根据左手定则，轨道应是外切圆，如图乙，根据动量守恒，
m v m v 3344=
R m v B q R R q q =∴==∴34431413为粒子轨迹
同理：R R q q 12219111
==∴为粒子轨迹
核Th 变成Pa 时，放出负电子，轨道应是内切圆，如图甲可知选项B 、C 正
【点击高考题】
1. （95·上海）质子、中子和氘核的质量分别为m 1、m 2和m 3。质子和中子结
合成氘核时，发出γ射线。已知普朗克恒量为h ，真空中光速为c ，则γ射线的
频率ν=_________.
2. （2000·上海）关于α
βγ、、三种射线，下列说法中正确的是（ ） 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射线一般伴随着α或β射线产生，它的穿透能力最强
D. γ射线是电磁波，它的穿透能力最弱
3. （99·上海）天然放射现象的发现揭示了（ ）
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
4. （93·上海）以下几个原子核反应式中，X 代表α粒子的反应式是
（ ）
A. 2449612H e B eC X +→+
B. 121301H H n X +→+
C.
90234
91234T h P a X →+ D. 15301430P S i X →+ 5. （96·全国）下列核反应方程中，表示核聚变过程的是（ ）
A. 15
30143010P S i e →+ B. 12132401H H H e n +→+
C. 614
71410CN e →+- D. 922389023424U T h H e →+ 6. （97·全国）在下列核反应方程中，X 代表质子的方程是（ ）
A. 132724
1530A l H eP X +→+ B. 71424817N H eO X +→+
C. 1201H n X +→+γ
D. 132401H X H e n +→+ 7. （98·上海）下列核反应方程中正确的是（ ）
A.
922389023412U T h H →+ B. 492461201B e H eC n +→+ C. 902349023410T h P a e →+- D. 1531143010P S i e →+
8. （96·上海）放射性元素
90232
T h 经过________次α衰变和________次β衰
变成了稳定元素82208P b . 9. （98·全国）天然放射性元素90
232T h （钍）经过一系列α衰变和β衰变之
后，变成82208P b （铅）。下列论断中正确的是（ ） A. 铅核比钍核少24个中子 B. 衰变过程中共有4次α衰变和8次β衰变
C. 铅核比钍核少8个质子
D. 衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变
10. （99·全国）下列说法正确的是（ ）
A.
88236R a 衰变为86222R n 要经过1次α衰变和1次β衰变 B.
92238U 衰变为91234P a 要经过1次α衰变和1次β衰变 C.
90232T h 衰变为82208P b 要经过6次α衰变和4次β衰变 D. 92238
U 衰变为86222R n 要经过4次α衰变和4次β衰变
11. （2000·全国）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2A X 经过6次α衰变后的产物是100253F m ，由此，可以判定
生成的超重元素的原子序数和质量数分别是
（ ） .
A. 124、259
B. 124、265
C. 112、256
D. 112、
277
12. （2000·全国）裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核92
235U
为燃料的反应堆中，当92235U 俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方
式，其中一种可表示为
922350154139
3894013U n X e S r n +→++ 235.0439 1.0087 138.9178 93.9154
反应方程下方的数字是中子及有关原子的静止质量（以原子质量单位u 为
单 位）。已知1u 的质量对应的能量为93102.?M e V ，此裂变反应释放出的能
量是________MeV.
13. （95·全国）放射性同位素11
24
N a 的样品经过6h 后还剩下1
8没有衰变，它的半衰期是（ ）
A. 2h
B. 1.5h
C. 1.17h
D. 0.75h
14. （93·全国）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 m A B ：为（ ）
A. 30：31
B. 31：30
C. 1：2
D. 2：1
15. （94·上海）放射性元素铋的半衰期是5天，10g 的铋经过10天后还
剩余______g 。
16.（97上海）氘核（1
2H ）和氚核（13H ）聚合成核（24H
e ）的核反应方程如下 ：12132401H H H e n +→+. 设氘核质量为m 1，氚核质量为m 2，氦核质量为m 3，中子质量为m 4，则反应过程中释放的能量为（ ）
A. ()m m m c 1232+-
B. ()m m m c 1242+-
C. ()m m m m c 12342+--
D. ()m m m m c 34122+--
17. （02·上海）图18-4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（ ）
A. a 为α射线、b 为β射线
B. a 为β射线、b 为α射线
C. b 为γ射线、c 为α射线
D. b 为α射线、c 为γ射线
基础知识检测题
一. 选择题：
1. 让原来静止的氢核，氘核的混合物通过同一加速电场后，它们将具有
（ ）
A. 相同的动量
B. 相同的动能
C. 相同的速度
D.
都不相同
2. 氢原子的核外电子由基态跃迁到量子数n =2激发态时，吸收光子的能量是
E ，若氢原子从量子数n =3的能级跃迁到量子数n =2的能级时，释放光子的能
量是 （ ） A. E 3 B. E
4 C. 527E D. 136E
3. 有质子、电子和α粒子及氚的正离子，经不同电场加速后射入同一匀强磁场后，速度与磁感强度B 的方向垂直，设它们都能做圆周运动，其中周期最大的粒子是（ ） A. 电子 B. 质子 C. α粒子 D. 氚离子
4. 如图所示，在匀强磁场中，一静止的放射性原子核A 发生衰变，拍得一张两个外切的圆形轨迹照片，测得其中大圆半径r 1，小圆半径为r 2，由此可知
（ ）
A. 原子核A 中的质子数
B. 原子核A 中的中子数
C. 所产生新核中的中子数
D. 所产生新核中的核子数
5. 一个质子击中硼511B 核后生成的新核为铍48B
e ，测得该反应中的质量亏损为1511030.?-kg ，那么（ ）
A. 核反应方程为511114824B H B e H e +→+
B. 核反应方程为511114801B H B e n +→+
C. 释放核能为1.39J
D. 释放核能为1391013.?-J
6. 静止的88228
R n 发生α衰变，则（ ）
A. α粒子与新核的动量之比为1：1
B. α粒子与新核的动量之比为22：1
C. α粒子与新核的动能之比为1：43
D. α粒子与新核的动能之比为43：1
二. 填空题：
1. 氢原子的电子核绕核作匀速圆周运动的轨迹半径为r ，电子电量为e ，质量为m ，静电力常数为k ，则可以计算出电子绕核运动的等效电流的电流强度为I =_____。
2. 如图所示，匀强磁场中的A 点，有一个静止的原子核，当它发生
________衰变时，射出的粒子以及新核的轨道作如图示的圆周运动，可以确定发生衰变时新核的运动方向是_________。若两圆半径之比为44：1，则这个放射性元素的原子序数是______。
3. 用γ光子轰击氘核，使之产生质子和中子，已知氘核质量为2.0135u ，
质子质量为1.0072u ，中子质量为1.0086u ，1166051027u =?-.kg ，普朗克恒量
h J s =??-6631034.，则γ光子波长应为__________m （保留两位有效数字）
4. 氢原子中，电子绕核运动形成电流，基态时为I ，则在量子数n =2的激
发态时，形成电流为________。
5. 一铍核4
9B e 和一个α粒子在某种情况下结合成一个碳612C ，并放出5.6
MeV 的能量，其核反应方程为___________，若49B e 和α粒子共有130 g ，且刚好完全反应，则共放出能量为________J ，反应过程中的总质量亏损为
_________kg 。
专题一热学
液体表面张力的日常实例：吹泡泡，小昆虫在水面，荷叶上的水珠、不粘锅等
M N 4图铅柱钩码3 图固体分为晶体和非晶体，基本区别是是否有一定的熔点。 晶体分为单晶体和多晶体。单晶体具有各向异性和规则的外形特征。 晶体有：石英、食盐、萘，冰，各种金属、石墨，金刚石 非晶体：玻璃、沥青、石蜡、橡胶、松香 【高考真题】1、（10年广东）如图是密闭的气缸，外力推动活塞P 压缩气体，对缸内气体做功800J ，同时气体向外界放热200J ，缸内气体的 A ．温度升高，内能增加600J B ．温度升高，内能减少200J C ．温度降低，内能增加600J D ．温度降低，内能减少200J 2、（11年广东）如图3所示,两个接触面平滑的铅柱压紧后悬挂起来,下面的铅柱不脱落,主要原因是 A.铅分子做无规则热运动 B.铅柱受到大气压力作用 C.铅柱间存在万有引力作用 D.铅柱间存在分子引力作用 3、（11年广东）图4为某种椅子与其升降部分的结构示意图,M 、N 两筒间密闭了一定质量的气体，M 可沿N 的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在M 向下滑动的过程中 A.外界对气体做功，气体内能增大 B.外界对气体做功，气体内能减小 C.气体对外界做功，气体内能增大 D.气体对外界做功，气体内能减小 4、（12年广东）清晨 ，草叶上的露珠是由空气中的水汽凝结成德水珠 ，这一物理过程中，水分子间的 A 引力消失 ，斥力增大 B 斥力消失，引力增大 C 引力、斥力都减小 D 引力、斥力都增大 5、（12年广东）.景颇族的祖先发明的点火器如图1所示，用牛角做套筒，木质推杆前端粘着艾绒。猛推推杆，艾绒即可点燃，对同内封闭的气体，再次压缩过程中 A.气体温度升高，压强不变 B.气体温度升高，压强变大 C.气体对外界做正功，其体内能增加 D.外界对气体做正功，气体内能减少 6、（13年广东 双选）图6为某同学设计的喷水装置，内部装有2L 水，上部密封1atm 的空气0.5L ，保持阀门关闭，再充入1atm 的空气0.1L ，设在所有过程中空气可看作理想气体，且温度不变，下列说法正确的有 A.充气后，密封气体压强增加 B.充气后，密封气体的分子平均动能增加 C.打开阀门后，密封气体对外界做正功 D.打开阀门后，不再充气也能把水喷光 7、（10年广东）如图所示，某种自动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知管中的空气压力，从而控制进水量。设温度不变，洗衣缸内水位升高，则细管中被封闭的空气
新题型2 原子与原子物理之多项选择题 （2016·天津卷）物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展。下列说法符合事实的是 A．赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论 B．查德威克用α粒子轰击14 7N获得反冲核17 8 O，发现了中子 C．贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构D．卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型
A ．爱因斯坦在光的粒子性的基础上，建立了光电效应方程 B ．康普顿效应表明光子只具有能量，不具有动量 C ．玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律 D ．德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越长 2．现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的是 A ．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大 B ．入射光的频率变高，饱和光电流变大 C ．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大学，科。网、 D ．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生 3．一静止的铝原子核2713Al 俘获一速度为71.010?m/s 的质子p 后，变为处于激发态的硅原子核28* 14Si ，下 列说法正确的是 A ．核反应方程为2728*1314p Al Si +→ B ．核反应方程过程中系统动量守恒 C ．核反应过程中系统能量不守恒 D ．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和 4．下列说法中正确的是 A ．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都在增加，同时辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 B ．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此光子散射后 波长变短 C ．放射性元素原子核的半衰期长短与原子所处的化学状态和外部条件有关 D ．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的 5．以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中正确的是 A ．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，改用波长较长的光照射该金属可能 B ．氡222的半衰期为3.8天，则质量为4 g 的氡222经过7.6天还剩下1 g 的氡222 C ．玻尔理论解释了氢原子发射出来的光子其谱线为什么是不连续的 D ．重核裂变为几个中等质量的核，其平均核子质量会增加 6．氢原子的能级如图所示，现有处于4n =能级的大量氢原子向低能级跃迁，下列说法正确的是 A ．这些氢原子可能发出6种不同频率的光 B ．已知钾的逸出功为2.22eV ，则从3n =能级跃迁到2n =能级释放的光子可 以从金属钾的表面打出光电子 C ．氢原子从2n =能级跃迁到1n =能级释放的光子能量最小 D ．氢原子由4n =能级跃迁到3n =能级时，氢原子能量减小，电子动能增加
一、原子的核式结构 卢瑟福根据α粒子散射实验观察到的实验现象推断出了原子的核式结构．α粒子散射实验的现象是：①绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进；②极少数α粒子则发生了较大的偏转甚至返回．注意，核式结构并没有指出原子核的组成． 二、波尔原子模型 玻尔理论的主要内容： 1．“定态假设”：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中，电子虽做变速运动，但并不向外辐射电磁波，这样的相对稳定的状态称为定态． 定态假设实际上只是给经典的电磁理论限制了适用范围：原子中的电子绕核转动处于定态时不受该理论的制约． 2．“跃迁假设”：电子绕核转动处于定态时不辐射电磁波，但电子在两个不同定态间发生跃迁时，却要辐射(吸收)电磁波(光子)，其频率由两个定态的能量差值决定hν＝E m －E n ． 3．“能量量子化假设”和“轨道量子化假设”：由于能量状态的不连续，因此电子绕核转动的轨道半径也不能任意取值． 三、原子核的衰变及三种射线的性质 1．α衰变与β衰变方程 α衰变：X A Z →42Y A Z --＋42He β衰变：X A Z →1Y A Z +＋01e - 2．α和β衰变次数的确定方法 先由质量数确定α衰变的次数，再由核电荷数守恒确定β衰变的次数． 3．半衰期(T )：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间． 4．特征：只由核本身的因素所决定，而与原子所处的物理状态或化学状态无关． 5．规律：N ＝N 01()2 t T ． 6．三种射线 射线 α射线 β射线 γ射线 物质微粒 氦核 42He 电子01e - 光子γ 带电情况 带正电(2e ) 带负电(－e ) 不带电 速度 约为110 c 接近c c 贯穿本领 小(空气中飞行几厘米) 中(穿透几毫米厚的铝板) 大(穿透几厘米厚的铅板) 电离作用 强 次 弱 四、核能 1．爱因斯坦质能方程：E ＝mc 2． 2．核能的计算 (1)若Δm 以千克为单位，则： ΔE ＝Δmc 2． (2)若Δm 以原子的质量单位u 为单位，则： ΔE ＝Δm ×931.5 MeV ． 3．核能的获取途径 (1)重核裂变：例如 235 92U ＋10n →13654Xe ＋9038Sr ＋1010n (2)轻核聚变：例如 2 1H ＋31H →42He ＋10n 聚变的条件：物质应达到超高温(几百万度以上)状态，故聚变反应亦称热核反应． 二、考查衰变、裂变、聚变以及人工转变概念 ●例2 现有三个核反应： ①24 11Na →2412Mg ＋____； ②23592U ＋10n →14156Ba ＋9236Kr ＋____；③21H ＋31H →42He ＋____． 完成上述核反应方程，并判断下列说法正确的是( ) A ．①是裂变，②是β衰变，③是聚变
原 子 物 理 一、卢瑟福的原子模型——核式结构 1.1897年,_________发现了电子.他还提出了原子的 ______________模型. 2.物理学家________用___粒子轰击金箔的实验叫 __________________。 3. 实验结果:绝大部分α粒子穿过金箔后________;少数α粒子发生了较大的偏转;极少数的α粒子甚至被____. 4. 实验的启示：绝大多数α粒子直线穿过，说明原子内部存在很大的空隙； 少数α粒子较大偏转，说明原子内部集中存 在着对 α粒子有斥力的正电荷； 极个别α粒子反弹，说明个别粒子正对着质量比 α粒子大很多的物体运动时，受到该物体很大的斥 力作用． 5.原子的核式结构: 卢瑟福依据α粒子散射实验的结果，提出了原子的核式结构：在原子中心有一个很小 的核，叫 ________， 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核旋 转． 例1:在α粒子散射实验中,卢瑟福用α粒子轰击金箔,下列四个选项中哪一项属于实验得到的正确结果: A.α粒子穿过金箔时都不改变运动方向 B . 极少数α粒子穿过金箔时有较大的偏转 ,有的甚至被反 弹 C.绝大多数α粒子穿过金箔时有较大的 偏转 D. α粒子穿过金箔时都有较大的偏转. 例2:根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模 型。如图 1-1所示表示了 原子核式结构模型的 α粒子散射图景。图中实 线表示 α粒子的运动轨迹。其中一个 c α粒子在从a 运动到b 、再运动到c 的过程中（α粒子在b 点时距原子核最近），下 列判断正确的是 （ ） a b A ．α粒子的动能先增大后减小 原子核 B ．α粒子的电势能先增大后减小 C ．α粒子的加速度先变小后变大 α粒子 D ．电场力对α粒子先做正功后做负功 图1-1 二玻尔的原子模型 能级 1．玻尔提出假说的背景——原子的核式结构学说与经典物理学的矛盾：⑴按经典物理学理论，核外电子绕核运动时，要不断地辐射电磁波，电子能量减小，其轨道半径将不断减小，最终落于原子核上，即核式结构将是不稳定的，而事实上是稳定的．⑵电子绕核运动时辐射出的电磁波的频率应等于电子绕核运动的频率，由于电子轨道半径不断减小，发射出的电磁波的频率应是连续变化的，而事实上，原子辐射的电磁波的频率只是某些特定值。 为解决原子的核式结构模型与经典电磁理论之间的矛盾，玻尔提出了三点假设，后人称之为玻尔模型． 2．玻尔模型的主要内容： ⑴定态假说：原子只能处于一系列 __________的能量状态中，在 这些状态中原子是 _______的，电子虽然绕核运动， 但不向外辐射能量．这些状态叫做 ________． ⑵跃迁假说：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，光子的能量由这两定态的能量差决定，即________________. ⑶轨道假说：原子的不同能量状态对应于 ______子的不同轨道 .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． 3．氢原子的能级公式和轨道 公式 原子各定态的能量值叫做原子的能级，对于氢原子，其能级 公式为 :______________； 对应的轨道公式为： r n n 2 r 1。其中n 称为量子数，只能取正.E1=-13.6eV ，r1=0.53×10-10m ．
第十三章物质专题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（）
（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．（1994上海）提出原子核式结构模型的科学家是（） （A）汤姆生（B）玻尔（C）卢瑟福（D）查德威克 3．（2003上海）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．（1997全国）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）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．（1992全国）卢瑟福α粒子散射实验的结果（） （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．（2006上海）卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出（） （A）原子的核式结构模型 （B）原子核内有中子存在
高中物理选修3-5选择题集锦 一．选择题（共30小题） 1．（2014?上饶二模）下列说法正确的是（） A．在核反应堆中，为使快中子减速，在铀棒周围要放“慢化剂”，常用的慢化剂有石墨、重水和普通水 B．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减少，原子总能量增大C．当用蓝色光照射某金属表面时有电子逸出，则改用红光照射也一定会有电子逸出 D．核力是弱相互作用的一种表现，在原子核的尺度内，核力比库仑力大得多，其作用范围在1.5×l0﹣l0m E．原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为λ1的光子；原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为λ2 的光子，已知λ1＞λ2．那么原子从a能级状态跃迁到到c能级状态时将要吸收波长的光子2．（2014?江西二模）如图为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是3.34ev，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 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8.75eV D．用能量为10.3eV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．OeV的光子照射，可使处于基态的氢原子电离 3．（2014?开封二模）下列描述中正确的是（） A．卢瑟福的原子核式结构学说能很好地解释α粒子散射实验事实 B．放射性元素发生β衰变时所释放的电子来源于原子的核外电子 C．氢原子吸收一个光子跃迁到激发态后，再向低能级跃迁时放出光子的频率一定等于入射光子的频率 D．分别用X射线和紫光照射同一金属表面都能发生光电效应，则用X射线照射时光电子的最大初动能较大 E． （钍）核衰变为（镤）核时，衰变前Th核质量大于衰变后Pa核与β粒子的总质量4．（2014?南昌模拟）人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量（原子核的质量除以核子数）与原子序数有如图所示的关系．下列关于原子结构和核反应的说法正确的是（） A．由图可知，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损，要吸收能量 B．由图可知，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能 C．已知原子核A裂变成原子核B和C时放出的γ射线能使某金属板逸出光电子，若增加γ射线强度，则逸出光电子的最大初动能增大 D．在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度 E．在核反应堆的外面修建很厚的水泥层能防止放射线和放射性物质的泄漏 5．（2014?福建模拟）太阳内部持续不断地发生着热核反应，质量减少．核反应方程是，这个核反应释放出大量核能．已知质子、氦核、X的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c．下列说法中正确的是（）A． 方程中的X表示中子（） B． 方程中的X表示电子（） C．这个核反应中质量亏损△m=4m1﹣m2 D．这个核反应中释放的核能△E=（4m1﹣m2﹣2m3）c2
2012-11-7 1．(2011·山东高考·38)(1)碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰变期为8天． ①碘131核的衰变方程：I 131 53→________(衰变后的元素用X 表示)． ②经过____天有75%的碘131核发生了衰变． 解： 2、如图所示，光滑水平面上A 、B 两小球沿同一方向运动，A 球的动量p A ＝4 kg·m/s，B 球的质量m B ＝1 kg ，速度v B ＝6 m/s ，已知两球相碰后，A 球的动量减为原来的一半，方向与原方向一致．求碰撞后B 球的速度大小。 2012-11-8 1（2012·福建理综）关于近代物理，下列说法正确的是________。（填选项前的字母） A ．α射线是高速运动的氦原子 B ．.核聚变反应方程2 1H+31H →42He+10n ，1 0n 表示质子 C ．.从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比 D ．. 玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氦原子光谱的特征 2如图3所示，在水平光滑直导轨上，静止着三个质量均为m ＝1 kg 的相同小球A 、B 、C ，现让A 球以v 0 ＝2 m/s 的速度向着B 球运动，A 、B 两球碰撞后黏合在一起不再分开．两球继续向右运动并跟C 球碰撞，C 球的最终速度v C ＝1 m/s ． 求：（1）A 、B 两球跟C 球相碰前的共同速度多大？ (2)两次碰撞过程中一共损失了多少动能？（选做）
2012-11-11 1、一群处于基态的氢原子吸收某种单色光子后，向外辐射了ν1，ν2 ， ν3三种频率的光子，ν3＞ν2＞ν1且ν3＝ν1＋ν2，则 ( ) A ．被氢原子吸收的光子能量为hν3 B ．被氢原子吸收的光子能量为hν2 C ．被氢原子吸收的光子能量为hν1 D ．被氢原子吸收的光子能量为h (ν1＋ν2) 2、质量为1.5 kg 的物体，以4 m/s 的初速度竖直上抛，不 计空气阻力，求物体抛出时和落回抛出点时的动量及这段时间内动量的变化量。 2012-11-12 1、镭 Ra 的原子核具有放射性，释放出一个粒子后衰变为 Rn ，半衰期为1 620年． Ra 的衰变方程为___ _____ ，10 g Ra 经3 240年还剩____g 没衰变． Ra 原子核的质量为m 0， Rn 原子核的质量为m 1，释放出的粒子质量为m 2，衰变过程放出的能量为ΔE ＝____． 2、如图4所示，质量分别为m 1和m 2的两个小球在光滑的水平面上分别以速度v 1、v 2同向运动并发生对心碰撞，碰后m 2被右侧的墙原速率弹回，又与m 1相碰，碰后两球都静止．求第一次碰后m 1球的速度大小． 解： 22688 22688 22688 22688226 88 226 解
2012-11-7 1．(2011·山东高考·38)(1)碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰变期为8天． ①碘131核的衰变方程： I 131 53→________(衰变后的元素用X表示)． ②经过____天有75%的碘131核发生了衰变． 解： 2、如图所示，光滑水平面上A、B两小球沿同一方向运动，A球的动量p A＝4 kg·m/s，B球的质量m B＝1 kg，速度v B＝6 m/s，已知两球相碰后，A球的动量减为原来的一半，方向与原方向一致．求碰撞后B球的速度大小。 2012-11-8 1（2012·福建理综）关于近代物理，下列说法正确的是________。 A．α射线是高速运动的氦原子 B．.核聚变反应方程2 1H+3 1 H→4 2 He+1 n，1 n表示质子 C．.从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比 D．.玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氦原子光谱的特征 2如图3所示，在水平光滑直导轨上，静止着三个质量均为m＝1 kg的相同小球A、B、C，现让A球以v0＝2 m/s的速度向着B球运动，A、B两球碰撞后黏合在一起不再分开．两球继续向右运动并跟C球碰撞，C球的最终速度v C＝1 m/s． 求：（1）A、B两球跟C球相碰前的共同速度多大？ (2)两次碰撞过程中一共损失了多少动能？（选做）
2012-11-11 1、一群处于基态的氢原子吸收某种单色光子后，向外辐射了ν1，ν2， ν3三种频率的光子，ν3＞ν2＞ν1且ν3＝ν1＋ν2，则 ( ) A ．被氢原子吸收的光子能量为hν3 B ．被氢原子吸收的光子能量为hν2 C ．被氢原子吸收的光子能量为hν1 D ．被氢原子吸收的光子能量为h (ν1＋ν2) 2、质量为1.5 kg 的物体，以4 m/s 的初速度竖直上抛，不 计空气阻力，求物体抛出时和落回抛出点时的动量及这段时间内动量的变化量。 2012-11-12 1、镭 Ra 的原子核具有放射性，释放出一个粒子后衰变为 Rn ，半衰期为1 620年． Ra 的衰变方程为___ _____ ，10 g Ra 经3 240年还剩____g 没衰变． Ra 原子核的质量为m 0， Rn 原子核的质量为m 1，释放出的粒子质量为m 2，衰变过程放出的能量为ΔE ＝____． 2、如图4所示，质量分别为m 1和m 2的两个小球在光滑的水平面上分别以速度v 1、v 2同向运动并发生对心碰撞，碰后m 2被右侧的墙原速率弹回，又与m 1相碰，碰后两球都静止．求第一次碰后m 1球的速度大小． 解： 226 88 226 88226 8822688226 88 226 解
1．放射性元素在衰变过程中，有些放出α射线，有些放出β射线，有些在放出α射线或β射线的同时，还以射线的形式释放能量。例如核的衰变过程可表示为，这个衰变 A．是β衰变，产生的核从高能级向低能级跃迁 B．是β衰变，产生的核从低能级向高能级跃迁 C．是α衰变，产生的核从高能级向低能级跃迁 D．是α衰变，产生的核从低能级向高能级跃迁 2．下列核反应方程中X代表质子的是 A. B. C. D. 3．按照玻尔理论，大量氢原子从n=3的激发态向低能级跃迁时，最多能向外辐射 A．2种不同频率的光子 B．3种不同频率的光子 C．4种不同频率的光子 D．5种不同频率的光子 4. 已知天然放射现象放出α、β、γ三种射线。下列说法正确是 A．α、β、γ三种射线分别是氦原子核、电子和中子 B．三种射线中α射线速度最快、β射线离作用最强、γ射线穿透能力最强 C．α射线轰击氮原子核可以产生质子，核反应方程为++ D．英国物理学家J.J.汤姆孙最早用α射线完成著名的“α粒子散射实验”并提出核式结构的原子模 5．下列说法正确的是 A．α射线是高速运动的氦原子核 B．核聚变反应方程H＋H→He＋n中，n表示质子 C．从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比D．氢原子的核外电子从低能级跃迁到高能级时，向外辐射光子6．下列说法正确的是 A．研制核武器的钚239(Pu)由铀239(U)经过4次β衰变而产生 B.U在中子轰击下生成Sr和Xe的核反应前后核子总数减少 C．20 g的U经过两个半衰期后未衰变的铀核质量变为15 g D. 用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的危害 7．与新能源相关的核反应是21H+31H→42He+10n，关于这个核反应的下列说法中正确的是 A. 聚变反应吸收核能 B. 聚变反应释放核能 C. 裂变反应吸收核能 D. 裂变反应释放核能 8.根据玻尔理论，氢原子的电子由n=2轨道跃迁到n=1轨道
高考专题训练原子物理 时间：40分钟分值：100分 1．(多选题)(2013·河北保定期末)下列说法正确的是( ) A．汤姆生发现了电子，表明原子具有核式结构 B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应 C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短 D．将放射性元素掺杂到其他稳定元素中，并升高其温度，增加压强，它的半衰期也会相应发生改变 E．两个质量较轻的原子核聚变成一个中等质量的原子核必然释放核能 解析汤姆生发现了电子，不能表明原子具有核式结构，选项A错误；太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应，选项B正确；一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太长，选项C错误；将放射性元素掺杂到其他稳定元素中，并升高其温度，增加压强，它的半衰期不变，选项D错误；两个质量较轻的原子核聚变成一个中等质量的原子核必然释放核能，选项E正确． 答案BE 2．(2013·江苏省质检)热辐射是指所有物体在一定的温度下都要向外辐射电磁波的现象．辐射强度指垂直于电磁波方向的单位面积在单位时间内所接收到的辐射能量．在研究同一物体于不同温度下向外辐射的电磁波的波长与其辐射强度的关系时，得到如图所示的图线：图中横轴λ表示电磁波的波长，纵轴Mλ表示物体在不同温度下辐射电磁波的强度，则由Mλ-λ图线可知，同一物体在不同温度下，将：( ) A．向外辐射相同波长的电磁波的辐射强度相同
B．向外辐射的电磁波的波长范围是相同的 C．向外辐射的最大辐射强度随温度升高而减小 D．向外辐射的最大辐射强度的电磁波的波长随温度升高向短波方向偏移 解析由Mλ-λ图线可知，同一物体在不同温度下，向外辐射相同波长的电磁波的辐射强度随温度的升高而增大，选项A错误；向外辐射的电磁波的波长范围是不相同的，选项B 错误．向外辐射的最大辐射强度随温度升高而增大，向外辐射的最大辐射强度的电磁波的波长向短波方向偏移，选项C错误，D正确． 答案 D 3．一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子( ) A．放出光子，能量增加B．放出光子，能量减少 C．吸收光子，能量增加D．吸收光子，能量减少 解析本题考查玻尔原子模型中跃迁假设，意在考查学生的理解能力．氢原子从高能级向低能级跃迁时，将以辐射光子的形式向外放出能量，故B正确． 答案 B 4．(多选题)(2013·河南名校质检)已知金属钙的逸出功为2.7 eV，氢原子的能级图如图所示．一群氢原子处于量子数n＝4能级状态，则( ) A．氢原子可能辐射6种频率的光子 B．氢原子可能辐射5种频率的光子 C．有3种频率的辐射光子能使钙发生光电效应 D．有4种频率的辐射光子能使钙发生光电效应 解析因为一群氢原子能产生的光谱线种类为6种，而在这6种中，从4、3、2跃迁到1的发光能量都大于已知金属钙的逸出功2.7 eV，都能使钙发生光电效应，而辐射的其他光子的能量都小于金属钙的逸出功2.7 eV，都不能使钙发生光电效应，因此只有3种．A、C正确．答案AC 5．(多选题)(2013·江苏苏南四校联考)下列说法正确的是( ) A．比结合能小的原子核结合成比结合能大的原子核时一定释放核能 B．一定强度的入射光照射某金属发生光电效应时，入射光的频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多 C．根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，核外电子的运
高考专题复习原子物理与相对论 一、单选题 1.如图所示为氢原子能级的示意图，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个不同频率的光，关于这些光，下列说法正确的是（） A. 波长最大的光是由n=4能级跃迁到n=1能级产生的 B. 频率最小的光是由n=4能级跃迁到n=3能级产生的 C. 这些氢原子总共可辐射出3种不同的频率的光 D. 从n=2能级跃迁到n=1能级电子动能减小 2.原子核A X与氘核12H反应生成一个α粒子和一个质子．由此可知（） A. A=2，=1 B. A=2，=2 C. A=3，=3 D. A=3，=2 3.下列说法中正确的是（） A. α粒子散射实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据 B. Bi的半衰期是5天，12 g Bi样本经过15天后，样本质量变为1.5 g C. 根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能增大，核外电子的运动速度不变 D. 在N+ He→ O+X核反应中，X是中子，这个反应过程叫衰变 4.一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子。已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c。下列说法正确的是（） A. 核反应方程是＋→ ＋γ B. 聚变反应中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3 C. 辐射出的γ光子的能量E＝（m3－m1－m2）c D. γ光子的波长λ＝ 5.氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子．已知基态的氦离子能量为E1=﹣54.4eV，氦离子能级的示意图如图所示．在具有下列能量的光子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是（） A. 40.8 eV B. 43.2 eV C. 51.0 eV D. 54.4 eV 6.一群氢原子处于同一较高的激发态，它们向较低激发态或基态跃迁的过程中（） A. 可能吸收一系列频率不同的光子，形成光谱中的若干条暗线 B. 可能发出一系列频率不同的光子，形成光谱中的若干条亮线
2014年高考物理黄金易错点专题汇编专题16 原子物理 1．下列说法中正确的是 ( ) A.玛丽·居里首先提出原子的核式结构 B．卢瑟福在a粒子散射实验中发现了电子 C.查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子 d.爱因斯坦为解释光电效应的实验规律提出了光子说 2．铀裂变的产物之一氪90(90 36Kr)是不稳定的，它经过一系列衰变最终成稳定的锆90( 90 40Zr)，这些衰变 是 ( ) A. 1次a衰变，6次β衰变 B．4次β衰变 C. 2次a衰变 D．2次a衰变，2次β衰变 4．为了捍卫我国的领海主权，随着我国综合国力的不断增强，相信在不远的将来，我国会拥有自己的航空母舰．假设航空母舰的动力来自核反应堆，其中主要的核反应方程式是23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋( )10 n (1)在括号内填写10n前的系数； (2)用m1、m2、m3分别表示23592U、14156Ba、9236Kr核的质量，m表示中子的质量，则上述反应过程中一个铀235核发生裂变产生的核能ΔE是多少？ (3)假设核反应堆的功率P＝6.0×105kW，若一个铀235核裂变产生的能量为2.8×10－11J，则该航空母
舰在海上航行一个月需要消耗多少kg铀235？(铀235的摩尔质量M＝0.235kg/mol，一个月约为t＝2.6×106s，阿伏加德罗常数N A＝6.0×1023mol－1，计算结果保留两位有效数字) 5．在真空中，原来静止的原子核a b X在进行α衰变时，放出α粒子的动能为E0.假设衰变后产生的新核用字母Y表示，衰变时产生的能量全部以动能形式释放出来，真空中的光速为c，原子核的质量之比等于其质量数之比，原子核的重力不计． (1)写出衰变的核反应方程； (2)求衰变过程中总的质量亏损． 6．如图甲所示，MN为竖直放置、彼此平行的两块平板，两板间距为d，两板中央有一个小孔O、O′正对．在两板间有垂直于纸面方向的磁场，磁感应强度随时间变化如图乙所示，有一放射源内装镭核(22688 Ra)，放在平行板电容器的左侧，镭核(22688Ra)沿着OO′方向释放一个α粒子后衰变成氡(Rn)．设α粒子的质量为m，电荷量为q，该粒子在匀强磁场中运动的周期与磁场变化的周期都为T0，不考虑由于磁场变化而产生的电场的影响，不计粒子受的重力． (1)写出镭核的衰变方程； (2)求磁感应强度B0的大小； (3)要使α粒子从O′孔垂直于N板射出磁场，求射入磁场的速度． 7.在可控核反应堆中需要给快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作减速剂.中子在重水中可与 H 2 1核碰 撞减速，在石墨中与 C 12 6核碰撞减速.上述碰撞可简化为弹性碰撞模型.某反应堆中快中子与静止的靶核 发生对心正碰，通过计算说明，仅从一次碰撞考虑，用重水和石墨作减速剂，哪种减速效果更好？ 8.原子从一个能级跃迁到一个较低能级时,有可能不发射光子,例如在某种条件下,铬原子n=2能级上的电子跃迁到n=1能级上时并不发射光子,而是将相应的能量转交给n=4能级上的电子,使之能脱离原子,这一现象叫做俄歇效应,以这种方式脱离原子的电子叫俄歇电子.已知铬原子的能级公式可简化为
高考物理专题训练：原子物理 （基础卷） 一、 (本题共13小题，每小题4分，共52分。在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～13题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分) 1．下列说法正确的是( ) A．在核反应过程的前后，反应体系的质量数守恒，但电荷数不守恒 B．用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能改变放射性原子核的半衰期 C．18个放射性元素的原子核经一个半衰期一定有9个发生了衰变 D．由两种元素的原子核结合成一种新元素的原子核时，一定吸收能量 【答案】B 【解析】核反应前后质量数守恒，电荷数也守恒，A错误；半衰期是宏观统计概念，C错误；核聚变释放能量，D错误。 2．下列说法正确的是( ) A．12C与14C是同位素，它们的化学性质并不相同 B．核力是原子核内质子与质子之间的力，中子和中子之间并不存在核力 C．在裂变反应235 92U＋1 n→144 56 Ba＋89 36 Kr＋31 n中，235 92 U的结合能比144 56 Ba和89 36 Kr都大，但比结合能没有 144 56Ba或89 36 Kr大 D．α、β、γ三种射线都是带电粒子流 【答案】C 【解析】同位素的核外电子数量相同，所以一种元素的各种同位素都具有相同的化学性质，A 错误；原子核内相邻的质子和中子之间均存在核力，B错误；核子数越多其结合能也越大，所以235 92 U的结合能比144 56Ba和89 36 Kr都大，但235 92 U的比结合能比144 56 Ba和89 36 Kr都小，C正确；α射线、β射线都 是带电粒子流，而γ射线是电磁波，不带电，故D错误。 3．以下说法正确的是( ) A．氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子电势能增大，原子能量减小 B．紫外线照射到金属锌板表面时能够产生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板
高三物理二轮复习专题突破系列：整合测试--动量守恒原子物 理 本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。满分100分，考试时间90分钟。 第Ⅰ卷(选择题共20分) 一、选择题(共5小题，每小题4分，共20分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项符合题目要求，有的小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分) 1．(2013·北京东城区一模)下列说法正确的是( ) A．α射线是高速运动的氦原子核 B．核聚变反应方程21H＋31H→42He＋10n中，10n表示质子 C．从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比 D．氢原子的核外电子从低能级跃迁到高能级时，向外辐射光子 [答案]A [解析]α射线是高速运动的氦核流，A正确；10n表示中子，B错误；当照射光的频率大于金属的极限频率，能发生光电效应时，从金属表面逸出的光电子的最大初动能E k＝hν－W0，可见E k与ν不成正比，C错误；氢原子的核外电子从低能级跃迁到高能级时，吸收光子，D错误。 2．(2013·山东济南一模)在下列四个核反应方程中， x1、x2、x3和x4各代表某种粒子( ) ①31H＋x1→42He＋10n②14 7N＋42He→17 8O＋x2 ③94Be＋42He→12 6C＋x3④32He＋21H→42He＋x4 以下判断中正确的是( ) A．x1是电子B．x2是质子 C．x3是中子D．x4是中子 [答案]BC [解析]根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒可知，x1是氘核，x2是质子，x3是中子，x4是质子，故B、C正确。 3．(2013·福建泉州质检)“爆竹声中一岁除，春风送暖人屠苏”，爆竹声响是辞旧迎新的标志，是喜庆心情的流露。有一个质量为3m的爆竹斜向上抛出，到达最高点时速度大小为v0、方向水平向东，在最高点爆炸成质量不等的两块，其中一块质量为2m，速度大小为v，方向水平向东，则另一块的速度大小是( ) A．3v0－v B．2v0－3v C．3v0－2v D．2v0＋v
原子物理复习专题 ［知识框架］ 原子结构专题一. 原子的核式结构 1. 阴极射线实验——电子的发现（汤姆生的贡献）——建立“枣糕”式原子模型。汤姆生发现电子的重大意义：由于电子的发现，人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也具有结构。 2. α粒子散射实验——原子核式结构 （1）α粒子散射现象（三个要点）：实验结果表明，绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了较大的偏转，并有极少数α粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°而被反弹回来，这就是α粒子的散射现象。 （2）原子核式结构：卢瑟福根据α粒子散射实验结果提出了原子的核式结构学说。（三点）认为在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核(nucleus)，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 空间里绕着核旋转。 说明：从α粒子散射实验的数据可以估计出原 子核的大小约为1015-～1014-m ，原子半径大约是1010-m ，即原子核半径只相当 于原子半径的万分之一，原子核体积只相当于原子体积万亿分之一。 二. 玻尔理论（为解决核式结构与经典电磁理论的矛盾而提出） （3）轨道量子化假设：原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动 相对应，原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道的分布也是不连续的。 2. 玻尔氢原子理论 （1） 氢原子的轨道半径与能 量： 说明：公式中r 1、E 1分别指第一条（离核最近的）可能轨道的半径和电子在这 条轨道上运动时原子的能量； r n 、E n 的分别表示第n 条可能轨道半径和电 子在这条轨道上运动时原子的能量。 n 叫做量子数，r 1=0.53×10-10m ，E 1=- 13.6eV 。 n=2，3，4…时，相应的能量为E 2=-3.4eV 、E 3=-1.51eV 、E 4=-0.85eV…E ∞=0 （2） 能级：氢原子在各种定态时的能量值叫做能级，根据以上的计算，可画 出示意的能级图。 r n r E n E r m E eV n n n ==?????=?=-=-2 1211101105310136123..，，
选择题之原子物理学学案 一、光电效应 波粒二象性 1．光电效应规律 (1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能产生光电效应。 (2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大。 (3)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－ 9 s 。 (4)当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成正比。 2．爱因斯坦光电效应方程 (1)表达式：hν＝E k ＋W 0或E k ＝hν－W 0。 (2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W 0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能。 3．光电流和饱和光电流 金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。 4．入射光强度与光子能量 入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量，光子能量即每个光子的能量。光的总能量等于光子能量与入射光子数的乘积。 5．光电效应的两个图像 (1)光电子的最大初动能随入射光频率变化而变化的图像如图所示。 依据12m v 2max ＝hν－hν0可知：当E k ＝12 m v 2 max ＝0时，ν＝ν0，即图线在横轴上的截距在数值上等于金属的极限频率。 斜率k ＝h ——普朗克常量。 图线在纵轴上的截距的绝对值等于金属的逸出功：W 0＝hν0。 (2)光电流随外电压变化的规律 如图所示，纵轴表示光电流，横轴表示阴、阳两极处所加外电压。 当U ＝－U ′时，光电流恰好为零，此时能求出光电子的最大初动能，即E k ＝eU ′，此电压称为遏止电压。 当U ＝U 0时，光电流恰达到饱和光电流，此时所有光电子都参与了导电，电流最大为I max 。 6．光的波粒二象性 (1)大量光子易显示出波动性，而少量光子易显示出粒子性。 (2)波长长(频率低)的光波动性强，而波长短(频率高)的光粒子性强。 (3)光子说并未否定波动说，E ＝hν＝hc λ 中，ν和λ就是波的概念。 (4)波和粒子在宏观世界是不能统一的，而在微观世界却是统一的。 7．物质波 (1)定义：任何一个运动着的物体，都有一种波与之对应，这种波称为物质波。 (2)公式：物质波的波长λ＝h p ，p 为运动物体的动量，h 为普朗克常量。 1．[多选](2017·全国卷Ⅲ)在光电效应实验中，分别用频率为νa 、νb 的单色光a 、b 照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为U a 和U b 、光电子的最大初动能分别为E k a 和E k b 。h 为普朗克常量。下列说法正确的是( ) A ．若νa >νb ，则一定有U a νb ，则一定有E k a >E k b C ．若U a νb ，则一定有hνa － E k a >hνb －E k b
第四章 1、定性解释电子自旋定性解释电子自旋和 和轨道运动相互作用的物理机制。原子内价电子的自旋磁矩与电子轨道运动所产生的磁场间的相互作用，是磁相互作用。电子自旋对轨道磁场有两个取向，导致了能级的双重分裂，这就是碱金属原子能级双重结构的由来这种作用能通常比电子与电子之间的静电库仑能小（在LS 耦合的情况下），因此是产生原子能级精细结构即多重分裂（包括双重分裂）的原因。 2、原子态5D 4的自旋和轨道角的自旋和轨道角动量动量动量量子数是多少？总角量子数是多少？总角量子数是多少？总角动量动量动量在空间有几个取向在空间有几个取向在空间有几个取向，，如 何实验证实？ 由于J J J m J ??=,,1,?，共12+J 个数值，相应地就有12+J 个分立的2z 数值，即在感光片上就有12+J 个黑条，它代表了12+J 个空间取向。所以，从感光黑条的数目，就可以求出总角动量在空间有几个取向。 3、写出碱金属原子的能级公式，说明各写出碱金属原子的能级公式，说明各量量含义含义。 。4、朗、朗德间隔定则德间隔定则德间隔定则： ：在三重态中，一对相邻的能级之间的间隔与两个J 值中较大的那个成正比。 5、同科电子同科电子： ：n 和l 二量子数相同的电子。6、Stark 效应效应： ：原子能级在外加电场中的移位和分裂。7、塞曼效应效应： ：一条谱线在外磁场作用下一分为三，彼此间间隔相等，且间隔值为B B μ。 反常塞曼效应：光谱线在磁场中分裂的数目可以不是三个，间隔也不尽相同。 8、帕邢帕邢--巴克效应巴克效应： ：在磁场非常强的情况下，反常塞曼效应会重新表现为正常塞曼效应，即谱线的多重分裂会重新表现为三重分裂，这是帕邢和巴克分别于1912和1913年发现的,故名帕邢-巴克效应。 9、解释原子能级超精细结构产生的原因，与精细结构有何解释原子能级超精细结构产生的原因，与精细结构有何区别区别区别？ ？超精细结构是指导致原子、分子和离子的能级发生细微变化和分裂的一系列效应。精细结构是指由于电子自旋和轨道角动量产生的磁矩之间的相互作用所产生的。而超精细结构造成的能级变化和分裂更为微小，并且是由原子核内部的电磁场所产生的。 1010、 、碱金属原子能级与轨道角量子数有关的原因是什么？造成碱金属原子精细能级的原因是什么？ 1）自旋--轨道相互作用2）能级和光谱项的裂距 1111、什么是光谱（或能级）的精细结构？ 、什么是光谱（或能级）的精细结构？原子中电子自旋--轨道相互作用引起的原子能级的多重分裂结构。原子能级的精细结构使得原子跃迁时发出的光谱线也具有精细结构。 1212、 、什么是量子亏损？量子亏损描述的是里德堡系列偏离氢原子里德堡态行为的程度，且和被激发电子与剩下的离子实之间的相互作用有关。1313、 、写出下列各原子态的量子数j l s s m 1D 22200 3P 22111 ±5F 55322,1,0±±1s 2S 1/21/201/22 /1±