20051原子物理B(侯)
《1原子结构》[侯老师]【市一等奖】优质课 省优获奖课件
![《1原子结构》[侯老师]【市一等奖】优质课 省优获奖课件](https://img.taocdn.com/s3/m/ec3b824fa5e9856a56126068.png)
同位素
质子数相同而中子数不同的同一种元 素的不同核素互为同位素。
4.原子结构中各微粒之间的关系：
质子数 质子
决定
决定 核电荷数
元素 种类
原 子 核
与质子数共同决定
中子
原子种类
决定 质量数
近似相 对原子 质量
5.重要的核素 （1）用以制造氢弹的是 21H 、31H ； （2）核反应堆的燃料是 ； （3）考古时用于测定文物年代的是146C 。
【思考与交流】
1.构成原子的基本微粒是质子、中子和电子，那么一个原 子中，是否都存在这三种微粒？ 提示：不是，如 11中H无中子。 2.质子数相同，中子数不同的原子是同种元素的原子吗？
提示：属于同种元素，但不是同种原子。 3.因为 3157Cl 的质量数是35，因此氯元素的相对原子质量约 为35。
2.同位素的特征 (1)同一种元素的各种同位素的化学性质几乎完全相 同，物理性质不同。 (2)在天然存在的某种元素里，各种同位素原子所 占的百分数一般是不变的。
3.元素、核素、同位素之间的关系
元素 核素1 … 核素n
具有相同质子数的同一类原子的总称， 一种元素可以有多种核素。
具有一定数目质子和一定数目中子 的一种原子。
不论你在什么时候开始，重要 的是开始之后就不要停止。
蔡琰（作者有待考证）的《胡笳十八 拍》 郭璞的《游仙诗》
鲍照的《拟行路难》 庾信的《拟咏怀》
都特别喜欢。不过都是组诗，太长了 ，就不 贴了orz 。
最后还想推一下萧绎的《幽逼诗》四 首：
【南史曰：元帝避建邺则都江陵，外 迫强敌 ，内失 人和。 魏师至 ，方征 兵四方 ，未至 而城见 克。在 幽逼求 酒，饮 之，制 诗四绝 。后为 梁王詧 所害。 】 南风且绝唱，西陵最可悲。今日还蒿 里，终 非封禅 时。 人世逢百六，天道异贞恒。何言异蝼 蚁，一 旦损鲲 鹏。 松风侵晓哀，霜雰当夜来。寂寥千载 后，谁 畏轩辕 台。 夜长无岁月，安知秋与春。原陵五树 杏，空 得动耕 人。
(2021年整理)2005物理化学
(完整版)2005物理化学编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（(完整版)2005物理化学）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。
本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为(完整版)2005物理化学的全部内容。
(完整版）2005物理化学编辑整理:张嬗雒老师尊敬的读者朋友们:这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布到文库，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方,但是我们任然希望 (完整版)2005物理化学这篇文档能够给您的工作和学习带来便利。
同时我们也真诚的希望收到您的建议和反馈到下面的留言区,这将是我们进步的源泉，前进的动力。
本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请下载收藏以便随时查阅,最后祝您生活愉快业绩进步,以下为〈(完整版）2005物理化学> 这篇文档的全部内容。
青岛科技大学2005年研究生入学考试试卷(A)考试科目：物理化学（答案全部写在答案纸上）一．填空与选择题(每题3分，共30分)1。
某系统为被隔板分隔成等体积两部分的刚性绝热箱，左边装空气,压力为 200kPa，右边也为空气，压力为 100kPa。
抽掉隔板后，至两边空气的压力相等，此过程 W0 和∆U0 （填〉，〈或 =).2。
0℃，101。
3kPa下，1mol冰溶化成水，吸热 6.02kJ，此过程∆G =。
3．动电电位为双电层的电位,只有在和作反向移动时，才能显出电位差。
4．质量摩尔浓度为1mol·kg—1的 Na2SO4水溶液，平均活度系数为γ± ，该溶液的平均活度a±＝γ± 。
5. 非理想气体进行某不可逆循环，则.（A）∑δQ/T = 0 (B) ∑δQ/T 〈0 (C) ∑δQ/T > 0 (D）∆S > 0 6。
原子物理第一单元课件
知道了原子量，就可以求出原子质量的绝对值： 知道了原子量，就可以求出原子质量的绝对值：
A MA = N0
(1)
其中， 为原子量， 为原子质量， 为阿伏伽德罗常数。 其中，A 为原子量，MA为原子质量，N0 为阿伏伽德罗常数。 由(1)式可算出氢原子的质量为： 式可算出氢原子的质量为：0−28 g
两个小插曲： 两个小插曲：
早在1890年，休斯特 ．schuster)就曾研究过氢放电管中阴 年 休斯特(A． 早在 就曾研究过氢放电管中阴 极射线的偏转。 极射线的偏转 。 且算出构成阴极射线微粒的荷质比为氢离子荷 质比的千倍以上。但他不敢相信自己的测量结果，而觉得“ 质比的千倍以上 。 但他不敢相信自己的测量结果 ， 而觉得 “ 阴 极射线粒子质量只有氢原子的千分之一还不到” 极射线粒子质量只有氢原子的千分之一还不到 ” 的结论是荒谬 相反，他假定：阴极射线粒子的大小与原子一样， 的 ； 相反 ， 他假定 ： 阴极射线粒子的大小与原子一样 ， 而电荷 却较氢离子大。 却较氢离子大。 1897年，德国的考夫曼 ．Kaufman)做了类似的实验，他测到 年 德国的考夫曼(W． 做了类似的实验， 做了类似的实验 数值远比汤姆逊的要精确，与现代值只差1％ 的e/me数值远比汤姆逊的要精确，与现代值只差 ％。他还观察 值随电子速度的改变而改变。但是， 到 e/me 值随电子速度的改变而改变 。 但是 ， 他当时没有勇气发 表这些结果，因为他不承认阴极射线是粒子的假设。直到1901 表这些结果， 因为他不承认阴极射线是粒子的假设。 直到 他才把结果公布于世。 年，他才把结果公布于世。
1897年，英国物理学家汤姆逊 年 英国物理学家汤姆逊(Josph John Thomson) 从实验确认了电子的存 测出了电子的菏质比e/me。 在，测出了电子的菏质比 由于电子的发现，汤姆逊被人们誉为： 由于电子的发现，汤姆逊被人们誉为： “ 一位最先打开通基本粒子物理学大门 的伟人。 并因此被授予1906年诺贝尔 的伟人 。 ” 并因此被授予 年诺贝尔 物理奖。 物理奖。
原子物理五套试题及答案
原子物理五套试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 原子核的组成元素是（）。
A. 质子和中子B. 电子和质子C. 电子和中子D. 质子和电子答案：A2. 根据波尔理论，氢原子的能级是（）。
A. 连续的B. 离散的C. 线性的D. 非线性的答案：B3. 电子云的概念是由哪位科学家提出的？（）A. 尼尔斯·玻尔B. 阿尔伯特·爱因斯坦C. 马克斯·普朗克D. 埃尔温·薛定谔答案：D4. 根据海森堡不确定性原理，以下说法正确的是（）。
A. 粒子的位置和动量可以同时被精确测量B. 粒子的位置和动量不能同时被精确测量C. 粒子的能量和时间可以同时被精确测量D. 粒子的能量和时间不能同时被精确测量答案：B5. 原子核外电子的排布遵循（）。
A. 泡利不相容原理B. 洪特规则C. 库仑定律D. 以上都是答案：D6. 原子核的放射性衰变遵循（）。
A. 线性规律B. 指数规律C. 正态分布D. 泊松分布答案：B7. 原子核的结合能是指（）。
A. 原子核内所有核子的总能量B. 原子核内单个核子的能量C. 原子核内所有核子的总能量与单独核子能量之和的差值D. 原子核内单个核子的能量与单独核子能量之和的差值答案：C8. 原子核的同位素是指（）。
A. 具有相同原子序数但不同质量数的原子核B. 具有相同质量数但不同原子序数的原子核C. 具有相同原子序数和质量数的原子核D. 具有不同原子序数和质量数的原子核答案：A9. 原子核的裂变是指（）。
A. 原子核分裂成两个或多个较小的原子核B. 原子核结合成更大的原子核C. 原子核的放射性衰变D. 原子核的聚变答案：A10. 原子核的聚变是指（）。
A. 原子核分裂成两个或多个较小的原子核B. 原子核结合成更大的原子核C. 原子核的放射性衰变D. 原子核的裂变答案：B二、填空题（每题2分，共20分）1. 原子的核外电子排布遵循______原理。
原子核物理(修订版)习题答案 卢希庭
Sp(6,13) (5,12) (1 H ) (6,13) 13.369MeV 7.289MeV 3.125MeV 17.533MeV
对13C，Z=6，A=13取出一个中子后变为 12C ， Z=N=6偶偶核中子与质子对称相处，且质子与中 子各自成对相处，有较大的稳定性，结合能 B(Z,A-1)非常大，
部分放射性活度在任何时候都是与总放射性活 度成正比。
设总的衰变常量为 且
ln 2
I I0eet I0e T1 2
ln 2 T1
2
解得 ：T1 2=3.01min
2.8
解： N (235U ) N0 (235U )e5t
N (238U ) N0 (238U )e8t
两式相其比中，5，8分别为235U ,238U的衰变概率。
1.2 1012
N12 6.981014
t 1 ln N0 T1/ 2 ln N0
N ln 2 N
2.35104 a
因为测量精度
=7% 其中 为Nc总计数 所以 =2N0c 4
又 Nc=AT A为 放14C射性活度，T为测量时间
所以
T1/
2
为 为
1T4C=的的N质半／c 量衰A 数期。，Am为 Mm样品NA中 Tl含n1/22
[1.007825 1.008665 2.014102]u 931.494MeV
2.224MeV
比结合能 同理依次为：
B
A
2.224MeV
2
1.112MeV
40C：a B 342.05Me比V 结合能
B A 8.551MeV
： 197Au B 1559.363M比eV结合能
： C 197 f
2.5
2005年高考江苏省物理试题及答案
化学总复习资料基本概念：1、化学变化：生成了其它物质的变化2、物理变化：没有生成其它物质的变化3、物理性质：不需要发生化学变化就表现出来的性质(如:颜色、状态、密度、气味、熔点、沸点、硬度、水溶性等)4、化学性质：物质在化学变化中表现出来的性质(如:可燃性、助燃性、氧化性、还原性、酸碱性、稳定性等)5、纯净物：由一种物质组成6、混合物：由两种或两种以上纯净物组成,各物质都保持原来的性质7、元素：具有相同核电荷数(即质子数)的一类原子的总称8、原子：是在化学变化中的最小粒子，在化学变化中不可再分9、分子：是保持物质化学性质的最小粒子，在化学变化中可以再分10、单质：由同种元素组成的纯净物11、化合物：由不同种元素组成的纯净物12、氧化物：由两种元素组成的化合物中,其中有一种元素是氧元素13、化学式：用元素符号来表示物质组成的式子14、相对原子质量：以一种碳原子的质量的1/12作为标准,其它原子的质量跟它比较所得的值某原子的相对原子质量=相对原子质量≈ 质子数+ 中子数(因为原子的质量主要集中在原子核)15、相对分子质量：化学式中各原子的相对原子质量的总和16、离子：带有电荷的原子或原子团注：在离子里，核电荷数= 质子数≠ 核外电子数18、四种化学反应基本类型：①化合反应：由两种或两种以上物质生成一种物质的反应如：A + B = AB②分解反应：由一种物质生成两种或两种以上其它物质的反应如：AB = A + B③置换反应：由一种单质和一种化合物起反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应如：A + BC = AC + B④复分解反应：由两种化合物相互交换成分，生成另外两种化合物的反应如：AB + CD = AD + CB19、还原反应：在反应中，含氧化合物的氧被夺去的反应(不属于化学的基本反应类型)氧化反应：物质跟氧发生的化学反应(不属于化学的基本反应类型)缓慢氧化：进行得很慢的,甚至不容易察觉的氧化反应自燃：由缓慢氧化而引起的自发燃烧20、催化剂：在化学变化里能改变其它物质的化学反应速率,而本身的质量和化学性在化学变化前后都没有变化的物质（注：2H2O2 === 2H2O + O2 ↑ 此反应MnO2是催化剂）21、质量守恒定律：参加化学反应的各物质的质量总和，等于反应后生成物质的质量总和。
2005年高考理综全国1卷试题及答案60965
2005年高考理综全国1卷试题及答案609652005年普通高等学校招生全国统一考试理科综合能力测试（全国卷一）本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回.第I卷（选择题共24分）注意事项：1．答第Ⅰ卷前，考生务必将自己的姓名、考生号、考试科目涂写在答题卡上。
2．每小题选出答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。
如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。
不能在答在试题卷上。
3．本卷共21小题，每小题6分，共126分。
以下数据可供解题时参考：相对原子质量（原子量）：C 12 O 16 Na 23一、选择题（本题包括13小题。
每小题只有一个选项符合题意）6．下列分子中所有原子都满足最外层为8电子结构的是（）A．BF3B．H2O C．SiCl4 D．PCl57．等物质的量的主族金属A、B、C分别与足量的稀盐酸反应，所得氢气的体积依次为V A、V B、V C，已知V B=2V C，且V A=V B+V C，则在C的生成物中，该金属元素的化合价为（）A．+1 B．+2 C．+3 D．+48．已知Q与R的摩尔质量之比为9:22，在反应X+2Y=2Q+R中，当1.6g X与Y完全反应后，生成4.4g R，则参与反应的Y和生成物Q的质量之比为（）A．46 : 9 B．32 : 9 C．23 : 9 D．16 : 99．下列说法中正确的是（）A．非金属元素呈现的最高化合价不超过该元素原子的最外层电子数B．非金属元素呈现的最低化合价，其绝对值等于该元素原子的最外层电子数C．最外层有2个电子的原子都是金属原子D．最外层有5个电子的原子都是非金属原子10．在pH=1的溶液中，可以大量共存的离子是（）A．K+、Na+、SO42—、S2O32—B．NH4+、Mg2+、SO42—、Cl—C．Na+、K+、HCO3—、Cl—D．K+、Na+、AlO2—、NO3—11．关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是（）A．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠B．若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色C．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性12．右图是温度和压强对X+Y 2Z反应影响的示意图。
2025届物理一轮资料(配套PPT课件)第十五章 近代物理 第2讲 原子与原子核
目录
1
夯实必备知识
目录
夯实必备知识
1.原子核式结构 (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，但少数α粒子发生了较大的 偏转，并且有极少数α粒子的偏转超过了___9_0_°___，有的 甚至达到180°。
目录
研透核心考点
2.电离 电离态：m＝∞，E＝0 基态→电离态：E吸＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV。 激发态→电离态：E吸＞0－En＝|En|。 若吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还携带动能。
目录
研透核心考点
3.原子辐射光谱线数量的确定方法 (1)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n－1)条。
目录
夯实必备知识
4.氢原子能级和能级公式 (1)氢原子的能级公式和轨道半径公式 1 ①能级公式：En ＝___n_2_E_1__(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。 (2)氢原子的能级图(如图所示)
匀强磁场中轨迹形状
衰变规律
电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒
目录
研透核心考点
2.三种射线的比较
名称 构成 符号 电荷量 质量 电离能力 贯穿本领
α 射线 氦核 42He β 射线 电子 －10e
＋2e 4 u
－e
1 1 837u
最强 较强
最弱 较强
2005北京高考物理试题及解析答案
2005年普通高等学校招生全国统一考试理科综合物理部分试题（北京卷）14.下列关于热现象的说法，正确的是 A .外界对物体做功，物体的内能一定增加 B .气体的温度升高，气体的压强一定增大C .任何条件下，热量都不会由低温物体传递到高温物体D .任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化为机械能 15.在下列各组的两个现象中都表现出光具有波动性的是A .光的折射现象、色散现象B .光的反射现象、干涉现象C .光的衍射现象、偏振现象D .光的直线传播现象、光电效应现象16.为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”。
对于爱因斯坦提出的质能方程E=mc 2，下列说法中不正确的是 A .E ＝mc 2表明物体具有的能量与其质量成正比 B .根据ΔE ＝Δmc 2可计算核反应的能量C .一个质子和一个中子结合成一个氘核时释放能量，表明此过程出现了质量亏损D .E ＝mc 2中的E 是发生核反应中释放的核能17.一列简谐机械横波某时刻的波形图如图所示，波源的平衡位置坐标为x ＝0。
当波源质点处于其平衡位置上方且向下运动时，介质中平衡位置坐标x ＝2m 的质点所处位置及运动情况是 A .在其平衡位置下方且向上运动 B ..在其平衡位置下方且向下运动 C .在其平衡位置上方且向上运动 D .在其平衡位置上方且向下运动18.正弦交流电源与电阻R 、交流电压表按图1所示的方式连接，R ＝100Ω，交流表的示数是10V 。
图2是交变电源输出电压u 随时间t 变化的图象，则1A .通过R 的电流i R 随时间t 变化的规律是i R ＝ 2 cos100πt (A)B .通过R 的电流i R 随时间t 变化的规律是i R ＝ 2 cos50πt (A)C .R 两端的电压u R 随时间t 变化的规律是u R ＝5 2 cos100πt (V)D .R 两端的电压u R 随时间t 变化的规律是u R ＝5 2 cos50πt (V)19.一人看到闪电12.3s 后又听到雷声。
2005年全国高考卷1物理试题及答案(精编清晰)
2005年高考理科综合能力测试Ⅰ（河北、河南、安徽、山西）二、选择题（本题包括8小题。
每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分） 14．一质量为m 的人站在电梯中，电梯加速上升，加速大小为g 31，g 为重力加速度。
人对电梯底部的压力为（ ）A ．mg 31B ．2mgC ．mgD ．mg 3415．已知π+介子、π—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u 或反夸克d ）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 ．π+由u 和d 组成B ．π+由d 和u 组成C ．π—由u 和d 组成 D ．π—由d 和u 组成16．把火星和地球绕太阳运行的轨道视为圆周。
由火星和地球绕太阳运动的周期之比可求得（ ） A ．火星和地球的质量之比 B ．火星和太阳的质量之比 C ．火星和地球到太阳的距离之比 D ．火星和地球绕太阳运行速度大小之比 17．图示为一直角棱镜的横截面，︒=∠︒=∠60,90abc bac 。
一平行细光束从O 点沿垂直于bc 面的方向射入棱镜。
已知棱镜材料的折射率n=2，若不考试原入射光在bc 面上的反射光，则有光线（ ） A ．从ab 面射出 B ．从ac 面射出C ．从bc 面射出，且与bc 面斜交D ．从bc 面射出，且与bc 面垂直18．一列沿x 轴正方向传播的简谐横波，周期为0.50s 。
某一时刻，离开平衡位置的位移都相等的各质元依次为P 1，P 2，P 3，……。
已知P 1和P 2之间的距离为20cm ，P 2和P 3之间的距离为80cm ，则P 1的振动传到P 2所需的时间为（ ）A ．0.50 sB ．0.13 sC ．0.10 sD ．0.20 s19．图中两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为l ，磁场方向垂直纸面向ca里。
abcd 是位于纸面内的梯形线圈， ad 与bc 间的距离也为l 。
原子物理习题解答1
原子物理学习题解答1.1 电子和光子各具有波长0.20nm,它们的动量和总能量各是多少? 解：由德布罗意公式p h /=λ,得：m/s kg 10315.3m 1020.0sJ 1063.624934⋅⨯=⨯⋅⨯===---λhp p 光电 )J (109.94510310315.316-824⨯=⨯⨯⨯====-c p hch E 光光λν21623116222442022)103101.9(103)10315.3(⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=+=--c m c p E 电电)J (1019.8107076.61089.9142731---⨯=⨯+⨯=1.2 铯的逸出功为1.9eV,试求: (1)铯的光电效应阈频率及阈值波长;(2)如果要得到能量为1.5eV 的光电子,必须使用多大波长的光照射? 解：(1) 由爱因斯坦光电效应公式w h mv -=ν2021知,铯的光电效应阈频率为: Hz)(10585.41063.6106.19.11434190⨯=⨯⨯⨯==--h w ν 阈值波长: m)(1054.610585.4103714800-⨯=⨯⨯==νλc (2) J 101.63.4eV 4.3eV 5.1eV 9.12119-20⨯⨯==+=+=mv w h ν故: m)(10656.3106.14.31031063.6719834---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯===ννλh hc c 1.3 室温(300K)下的中子称为热中子.求热中子的德布罗意波长?解：中子与周围处于热平衡时,平均动能为:0.038eV J 1021.63001038.123232123≈⨯=⨯⨯⨯==--kT ε 其方均根速率: m/s 27001067.11021.6222721≈⨯⨯⨯==--nm v ε由德布罗意公式得：)nm (15.027001067.11063.62734=⨯⨯⨯===--v m h p h n n λ1.4 若一个电子的动能等于它的静止能量,试求：(1)该电子的速度为多大?(2)其相应的德布罗意波长是多少? 解：（1）由题意知，20202c m c m mc E k =-=，所以20222022/1c m c v c m mc =-=23cv =⇒ （2）由德布罗意公式得： )m (104.1103101.931063.632128313400---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=====c m h v m h mv h p h λ 1.5 (1)试证明: 一个粒子的康普顿波长与其德布罗意波长之比等于2/120]1)/[(-E E ,式中0E 和E 分别是粒子的静止能量和运动粒子的总能量.(2)当电子的动能为何值时,它的德布罗意波长等于它的康普顿波长? (1)证明：粒子的康普顿波长:c m h c 0/=λ德布罗意波长: 1)/(1)/(2020204202-=-=-===E E E E c m hcc m E hc mv h p h c λλ 所以,2/120]1)/[(/-=E E c λλ(2)解：当c λλ=时，有11)/(20=-E E ，即：2/0=E E 02E E =⇒故电子的动能为：2000)12()12(c m E E E E k -=-=-=)J (1019.8)12(109101.9)12(141631--⨯⨯-=⨯⨯⨯⨯-= MeV 21.0eV 1051.0)12(6=⨯⨯-=1.6 一原子的激发态发射波长为600nm 的光谱线,测得波长的精度为710/-=∆λλ,试问该原子态的寿命为多长?解： 778342101061031063.6)(---⨯⨯⨯⨯⨯=∆⋅=∆-=∆=∆λλλλλνhc ch h E )J (10315.326-⨯= 由海森伯不确定关系2/ ≥∆∆t E 得：)s (1059.110315.32100546.1292634---⨯=⨯⨯⨯=∆≥=∆E t τ 1.7 一个光子的波长为300nm,如果测定此波长精确度为610-.试求此光子位置的不确定量.解： λλλλλλλλ∆⋅=∆≈∆+-=∆h h h h p 2，或：λλλλλνννν∆⋅=∆=∆-=∆+-=∆h c c h c h c h c h p 2)( m/s)kg (1021.2101031063.6336734⋅⨯=⨯⨯⨯=---- 由海森伯不确定关系2/ ≥∆∆p x 得：)m (10386.21021.22100546.1223334---⨯=⨯⨯⨯=∆≥∆p x 2.1 按汤姆逊的原子模型，正电荷以均匀密度ρ分布在半径为R 的球体内。
原子物理例题汇总资料
原子及原子核物理知识总结：一．光的本性：光既是一种电磁波，同时又具有粒子性。
光具有波粒二象性。
光的干涉和衍射现象能充分证明光是一种电磁波。
而光电效应和康普顿效应能充分证明光具有粒子性。
光电效应证明了光子具有能量，E= hν。
康普顿效应证明了光子具有动量，P=h/λ。
康普顿效应：康普顿研究了X射线被较轻物质(石墨、石蜡等)散射后光的成分，发现散射谱线中除了有波长与原波长相同的成分外，还有波长较长的成分。
这种散射现象称为康普顿散射或康普顿效应。
光的波动性只有在研究大量光子时才能展现出来，可见光这种波是一种概率波。
德布罗意指出：实物粒子也具有波粒二象性，实物粒子在运动时对应的波叫物质波，又叫德布罗意波，λ=h/p。
物质波也是概率波。
1927年戴维孙和汤姆孙分别用晶体做了电子束衍射的实验，证实了电子的波动性。
二．原子的核式结构：英国物理学家汤姆孙研究了阴极射线的性质，证明了阴极射线的本质是高速运动的带负电的粒子流，他把这种带电粒子叫做电子。
美国物理学家密立根用油滴实验准确地测出了电子的电量和质量。
e=1.6×10-19C。
汤姆孙通过实验证实，电子是所以物质的共有组成部分。
电子带负电，而原子是电中性的，所以原子中一定有带正电的物质，对于原子的组成，汤姆孙提出了枣糕模型：原子是一个球体，里面充满了均匀分布的带正电的流体，电子镶嵌在正电荷液体中，就象枣点缀在一块蛋糕里一样。
英国物理学家卢瑟福根据著名的α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型。
右图为α粒子散射实验装置图。
用α粒子轰击金箔（非常薄的金片，约有3000层金原子的厚度）其实验结果如下：1．绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进，2．少数α粒子（约占8000分之一）发生了较大的偏转，3．极少数α粒子的偏转超过了90°，有的甚至几乎被撞了回来。
α粒子大角散射现象，尤其是有极少数α粒子偏转角度几乎达到了1800的现象让卢瑟福感到非常震惊。
《原子物理》(褚圣麟)习题解答
1
3
=RH [
4.试估算一次电离的氦离子 He 、二次电离的锂离子 Li
的第一玻尔轨道半径、电离电
势、第一激发电势和赖曼系第一条谱线波长分别与氢原子的上述物理量之比值。 解： He 、 Li
都是类氢粒子，由玻尔理论可列表如下：
r1 ( A)
H 0.529 0.265 0.176
0
V (V )
4 0 h 2 v2 e2 m 0.529 10 10 （m） ，其中 a1 2 2 a1 4 0 a1 4 me
由此求得电子的线速度： v 2.18核转动的频率： f
v 6.56 1015 ( s 1 ) 。 2a1
电子的加速度： a
v2 8.98 10 22 (ms 2 ) 。 a1
2. 试用氢原子的里德伯常数计算基态氢原子的电离电势和第一激发电势。
第 4 页
~ =RH 〔 解：∵
1 1 ~ =RH 。∴ U hcR H 13.6(V ) 2 〕,电离情况对应于 n=∞，即 2 1 n e 3 RH , 4
4 2 me 4 2n 当 n 1 时， n cR 2 2 = n n 4 0 2 n 3 h 3
第 7 页
9. Li 原子序数 Z=3,其光谱的主线系可用下式表示：
~=
R R 2 (1 0.5951) (n 0.0401) 2
+++ + ++
已知 Li 原子电离成 Li 离子需要 203.44ev 的功。问如果把 Li 离子电离成 Li 离子， 需要多少 ev 的功？ 解：第一步，由已知公式求出 Li Li 所需的功：
2025高考物理备考教案含答案解析 第2讲 原子核
第十六章近代物理第2讲原子核课标要求核心考点五年考情核心素养对接1.了解原子核的组成和核力的性质，知道四种基本相互作用.能根据质量数守恒和电荷守恒写出核反应方程.2.了解放射性和原子核衰变.知道半衰期及其统计意义.了解放射性同位素的应用，知道射线的危害与防护.3.认识原子核的结合能，了解核裂变反应和核聚变反应.关注核技术应用对人类生活和社会发展的影响.4.了解人类对物质结构的探索历程.原子核的衰变及半衰期2023：广东T1，海南T1，浙江1月T9；2022：浙江6月T14；2021：山东T1，广东T1，河北T1，湖南T1，全国甲T17，全国乙T17，重庆T2，上海T131.物理观念：了解原子核的结构和特点，能说明原子核的衰变、裂变、聚变和放射现象；掌握核衰变、核反应等规律；更好地形成物质观念、运动与相互作用观念及能量观念.2.科学思维：运用守恒思想分析原子物理问题；通过推理、类比思维认识核力和结合能.3.科学态度与责任：知道科学技术的应用对人类生活和社会发展的积极影响，但同时也会带来一系列问题，人类必须尊重自然，遵循自然规律.核反应方程与核能的计算2023：北京T3，湖南T1，天津T3，上海T16，浙江6月T5，全国乙T16，全国甲T15；2022：湖北T1，辽宁T2，上海T14，浙江1月T14；2021：湖北T1，北京T1，海南T5，浙江6月T14；2020：全国ⅢT19核反应与动量守恒的综合问题2019：浙江4月T15命题分析预测高考主要考查天然放射现象、核反应和核能等.主要为选择题形式，可能单独考查，也可能结合磁场等综合考查，涉及动量问题时有可能会以计算题形式出现.试题往往灵活多变，且常与最新时事相结合，考查对相关知识的理解和应用.1.原子核的组成原子核是由[1]质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的[2]质子数.原子核的符号为Z A X，其中Z为原子核的电荷数，反映了原子核的带电荷量即q＝Ze；A为原子核的质量数，即质子数与中子数之和，反映了原子核的质量大小，m＝A u（u为原子质量单位），中子数N＝A－Z.2.天然放射现象放射性元素[3]自发地发出射线的现象，首先由[4]贝克勒尔发现.天然放射现象的发现，说明[5]原子核具有复杂的结构.3.三种射线的比较α射线β射线γ射线组成高速氦核流高速电子流光子流（高频电磁波）带电荷量2e－e0质量4m pm p1836静止质量为零符号[6]24He－10eγ速度可达0.1c可达0.99c c垂直进入电场或磁场的偏转情况偏转偏转[7]不偏转穿透能力最弱较强最强对空气的电离作用很强较弱最弱4.原子核的衰变α衰变：Z AX →Z －2A －4Y ＋24He 本质：211H ＋201n →24Heβ衰变：Z A X →Z+1 AY ＋－1 0e 本质：01n →11H ＋－1 0e原子核衰变规律：质量数和电荷数都守恒.当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时放出[8] γ射线 .5.半衰期公式 N 余＝N 原（12）tT，m 余＝m 原（12）t T，t 表示衰变时间，T 表示半衰期.影响因素 由核内部自身的因素决定，与原子所处外部条件和化学状态无关，不同元素的半衰期不同.适用条件半衰期是大量原子核衰变的统计规律，只对大量原子核有意义，对少数原子核没有意义.6.放射性同位素的应用与防护（1）放射性同位素：有[9] 天然 放射性同位素和[10] 人工 放射性同位素两类，同种元素的放射性同位素的化学性质相同.（2）应用：消除静电、工业探伤、作为示踪原子等.（3）防护：防止放射性对人体组织的伤害.居家装修中经常用到的花岗岩都不同程度地含有放射性元素（含铀、钍等），会释放出α、β、γ射线，这些射线如果过量会导致细胞发生癌变及呼吸道方面的疾病.根据有关放射性知识判断下列说法的正误.（1）α射线是发生α衰变时产生的，新核与原来的原子核相比，中子数减少了4.（ ✕ ）（2）β射线是发生β衰变时产生的，新核与原来的原子核相比，质量数减少了1.（ ✕ ）（3）γ射线是发生γ衰变时产生的，新核与原来的原子核相比，中子数减少了1.（ ✕ ）（4）在α、β、γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强、电离能力最弱.（ √ ）（5）β衰变中的电子来源于原子核外电子.（ ✕ ）（6）发生β衰变时，新核的电荷数不变.（ ✕ ）（7）如果现在有100个某放射性元素的原子核，那么经过一个半衰期后还剩50个.（ ✕ ）命题点1 原子核的衰变1.[2021全国甲]如图，一个原子核X 经图中所示的一系列α、β衰变后，生成稳定的原子核Y ，在此过程中放射出电子的总个数为（ A ）A.6B.8C.10D.14解析 根据图像可得其原子核分别为92238X 、82206Y ，则经历α衰变8次，β衰变6次，放出6个电子，A 正确. 方法点拨确定衰变次数的方法命题点2 半衰期的理解与应用2.[2022全国甲]两种放射性元素的半衰期分别为t 0和2t 0，在t ＝0时刻这两种元素的原子核总数为N ，在t ＝2t 0时刻，尚未衰变的原子核总数为N 3，则在t ＝4t 0时刻，尚未衰变的原子核总数为（ C ）A.N12B.N 9 C.N8D.N 6解析命题拓展命题情境不变，设问拓展[2024武汉部分校调研]2023年8月24日，日本政府启动了福岛核污染水排海计划.核污染水中含有60余种放射性物质，这将对全球海洋环境和人类健康造成难以估量的影响.关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的是（ C ）A.放射性元素的原子核经过两个半衰期后，将完全衰变殆尽B.放射性元素的原子核经过一个半衰期后，数目一定减为原来的一半C.同种放射性元素在不同化学状态下其半衰期不变D.将核污染水升温加压后，可以缩短放射性元素的半衰期解析 半衰期指的是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，其描述的是一种统计规律，对大量的原子核适用，对少量的原子核不适用，由于B 选项中没有明确放射性元素的原子核是否是大量的，所以其经过一个半衰期后，数目不一定减为原来的一半，B 错误；大量的放射性元素的原子核发生衰变时，其经过两个半衰期后数目应减为原来的14【点拨：大量的原子核经过n 个半衰期后数目应减为原来的12n 】，不会完全衰变殆尽，A 错误；由于半衰期只与原子核的内部因素有关，与其所处的物理环境和化学状态无关，故同种放射性元素在不同化学状态下其半衰期不变，将核污染水升温加压后，放射性元素的半衰期也不变，C 正确，D 错误.考点2 核反应方程与核能的计算1.核反应的四种类型类型可控性核反应方程举例衰变 α衰变 自发 92238U →90234Th ＋24Heβ衰变 自发 90234Th →91234Pa ＋－10e人工转变 人工控制714N ＋24He →817O ＋11H （卢瑟福发现质子）49Be ＋24He →612C ＋01n （查德威克发现中子）1327Al ＋24He →1530P ＋01n1530P →1430Si ＋10e （约里奥－居里夫妇发现放射性同位素）重核裂变反应时可以通过核反应堆控制92235U ＋01n →56144Ba ＋3689Kr ＋301n92235U ＋01n →3890Sr ＋54136Xe ＋1001n应用：核电站、原子弹轻核聚变目前实验中通过激光或者超强磁场进行控制12H ＋13H→ 24He ＋01n应用：人造太阳、氢弹2.核反应方程式的书写（1）熟记常见基本粒子的符号，是正确书写核反应方程的基础.如质子（ 11H ）、中子（ 01n ）、α粒子（ 24He ）、β粒子（－10e ）、正电子（ 10e ）、氘核（ 12H ）、氚核（ 13H ）等.（2）掌握核反应方程遵循的规律：质量数守恒，[11] 电荷数 守恒.（3）由于核反应不可逆，所以书写核反应方程式时只能用“→”表示反应方向.3.核力和核能（1）核力：核力是[12] 短程力 ，作用范围只有约10－15m ；每个核子只跟它邻近的核子间有核力作用.（2）结合能：核子结合为原子核时[13] 释放 的能量或原子核分解为核子时[14] 吸收 的能量，原子核的结合能与原子核大小有关，原子核越大，结合能[15] 越大 .（3）比结合能：原子核的结合能与[16] 核子数 之比.不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越大，表示原子核中核子结合得越[17] 牢固 ，原子核越[18] 稳定 .自然界中最稳定的原子核是[19] 铁原子核 .（4）核反应中如果放出能量，生成物的原子核的总的结合能会[20] 大于 反应物的原子核的总的结合能，结合能的增量等于放出的能量.（5）爱因斯坦质能方程：E ＝mc 2，ΔE ＝Δmc 2.核反应中如果放出能量，则反应前后质量有亏损，放出的能量与质量亏损成正比.在火星上太阳能电池板发电作用有限，因此科学家用放射性材料PuO 2作为发电能源为火星车供电.PuO 2中的Pu 元素是 94238Pu.（1）写出 94238Pu 发生α衰变的核反应方程；（2） 94238Pu 的半衰期是87.7年，大约要经过多少年才会有87.5％的原子核发生衰变？答案 （1） 94238Pu →92234U ＋ 24He （2）263.1年解析 （1）由于 94238Pu 发生的是α衰变，故其衰变方程为94238Pu→ 92234U ＋24He.（2）由题意可知经过时间t 后，尚未衰变的原子核是原来的12.5％，根据半衰期的定义，有m ＝m 0（12）n ＝0.125m 0，解得n ＝3，即要经过三个半衰期，故其时间为t ＝3×87.7年＝263.1年.太阳内部核反应的主要模式之一是质子—质子循环，循环的结果可表示为411H →24He ＋210e ＋2γ.已知 11H 和 24He 的质量分别为m p ＝1.0078u 和m α＝4.0026u ，1u ＝931.5MeV /c 2，c 为光速.在4个 11H 转变成1个 24He 的过程中，释放的能量约为多少？（结果保留一位小数）答案 26.6MeV解析 因电子质量远小于质子质量，计算中可忽略不计，核反应质量亏损Δm ＝4m p －m α＝4×1.007 8 u －4.002 6 u ＝0.028 6 u ，释放的能量ΔE ＝Δmc 2＝0.028 6×931.5 MeV ＝26.6 MeV.4.核能的计算方法ΔE ＝Δmc 2Δm 单位是kg ，c 单位是m/s ，ΔE 单位是JΔE ＝Δm ×931.5MeVΔm 单位是u ，ΔE 单位是MeV 根据核子比结合能计算 原子核的结合能＝核子比结合能×核子数提醒 比结合能是原子核的结合能与核子数之比，也叫平均结合能.结合能大，比结合能不一定大，比结合能越大，原子核越稳定命题点1 核反应方程的类型判断3.[2023重庆]原子核 92235U 可以经过多次α和β衰变成为稳定的原子核 82207Pb ，在该过程中，可能发生的β衰变是（ A ）A .87223Fr →88223Ra ＋ －10eB .83213Bi →84213Po ＋ －10e C .88225Ra →89225Ac ＋ －10eD .84218Po →85218At ＋－1e 解析 一次{α衰变→新核质量数少4，电荷数少2β衰变→新核质量数不变，电荷数多1则新核质量数相比 92235U 减少是因为发生α衰变，故新核质量数相比92235U 的减少数应为4的整数倍4.[2021海南]1932年，考克饶夫和瓦尔顿用质子加速器进行人工核蜕变实验，验证了质能关系的正确性.在实验中，锂原子核俘获一个质子后成为不稳定的铍原子核，随后又蜕变为两个原子核，核反应方程为 37Li ＋ 11H →Z ABe→2X.已知 11H 、37Li 、X 的质量分别为m 1＝1.00728u 、m 2＝7.01601u 、m 3＝4.00151u ，光在真空中的传播速度为c ，则在该核反应中（ B ）A.质量亏损Δm ＝4.02178uB.释放的核能ΔE ＝（m 1＋m 2－2m 3）c 2C.铍原子核内的中子数是5D.X 表示的是氚原子核解析 核反应过程的质量亏损Δm ＝m 1＋m 2－2m 3＝0.020 27 u ，A 错误；核反应过程释放的核能为ΔE ＝Δmc 2＝(m 1＋m 2－2m 3)c 2，B 正确；由质量数守恒和电荷数守恒可知铍原子核的质量数为8，核电荷数为4，中子数为4，故铍原子核蜕变为质量数为4，核电荷数为2的两个粒子，故X 为α粒子，C 、D 项错误.5.[2023浙江6月]“玉兔二号”装有核电池，不惧漫长寒冷的月夜.核电池将 94238Pu 衰变释放的核能一部分转换成电能.94238Pu 的衰变方程为 94238PuU ＋ 24He ，则（ C ）A.衰变方程中的X 等于233B .24He 的穿透能力比γ射线强C .94238Pu 比 92X U 的比结合能小D.月夜的寒冷导致 94238Pu 的半衰期变大解析 由于核反应遵循质量数守恒、电荷数守恒，则X 应为234，A 错；α射线的穿透能力比γ射线的穿透能力弱，B 错；比结合能越大，原子核越稳定，则 92234U 的比结合能比 94238Pu 的比结合能大，C 对；放射性元素的半衰期与物理状态以及化学状态均无关，所以月夜寒冷的天气中 94238Pu 的半衰期不会发生变化，D 错. 考点3 核反应与动量守恒的综合问题已知某种核电池的电能由 94238Pu 衰变释放的能量提供，该衰变方程形式上可表示为94238Pu→ Z A X ＋24He.某次由静止 94238Pu 衰变释放的能量为E ，射出的α粒子的动能是E α，假定94238Pu 衰变释放的能量全部转化为新核和α粒子的动能.则A ＝ 234 ，Z ＝ 92 ，E ＝119117E α .6.某静止的原子核发生核反应且放出能量Q ，其核反应方程为A B X →C D Y ＋ E FZ ，假设释放的能量全都转化为新核Y 和Z 的动能，测得其中Z 的速度大小为v .下列说法正确的是（ A ）A.Y 和Z 的结合能之和一定大于X 的结合能B.Y 原子核的动能是Z 原子核的动能的DF 倍C.Y 原子核和Z 原子核的质量之和比X 原子核的质量大Q c2（c 为光速）D.Y 原子核的速度大小为FC v解析 因该核反应放出能量，则Y 和Z 的结合能之和一定大于X 的结合能，A 正确；根据动量守恒定律有Dm 0v Y ＝Fm 0v ，则Y 原子核的速度大小为v Y ＝FD v ，Y 原子核的动能与Z 原子核的动能之比E kYE kZ＝12Dm 0v Y 212Fm 0v 2＝FD ，B 、D 错误；核反应放出能量，有质量亏损，则Y 原子核和Z 原子核的质量之和比X 原子核的质量小Δm ＝Qc 2(c 为光速)，C 错误.7.在磁感应强度为B 的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变.放射出的α粒子（ 24He ）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R .以m 、q 分别表示α粒子的质量和电荷量.（1）放射性原子核用 Z A X 表示，新核的元素符号用Y 表示，写出该α衰变的核反应方程.（2）α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小.（3）设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，新核的质量为M ，真空中的光速为c ，求衰变过程的质量亏损Δm .答案（1） Z A XY ＋24He （2）2πm qBq 2B 2πm（3）（M ＋m )(qBR ）22mMc 2解析 （1） Z A XY ＋24He.（2）设α粒子的速度大小为v ，由qvB ＝m v 2R ，T ＝2πR v，得α粒子在磁场中运动周期T ＝2πm qB环形电流大小I ＝qT ＝q 2B2πm.（3）由qvB ＝m v 2R，得v ＝qBR m设衰变后新核Y 的速度大小为v'，系统动量守恒，有Mv'－mv ＝0，解得v'＝mvM ＝qBR M由Δmc 2＝12Mv'2＋12mv 2得Δm ＝（M ＋m )(qBR ）22mMc 2.热点12 核技术在社会生活中的应用了解核技术应用对人类生活和社会发展的影响.如秦山核电站、医学治疗、利用半衰期测定年份较近的湖泊沉积物的形成年份等.这些素材是未来高考命题的热点素材之一.1.[2023湖南]2023年4月13日，中国“人造太阳”反应堆中科院环流器装置（EAST ）创下新纪录，实现403秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，为可控核聚变的最终实现又向前迈出了重要的一步，下列关于核反应的说法正确的是（ A ）A.相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变释放的核能更多B.氘氚核聚变的核反应方程为 12H ＋13H→ 24He ＋ －10eC.核聚变的核反应燃料主要是铀235D.核聚变反应过程中没有质量亏损解析 相同质量的核燃料，轻核聚变要比重核裂变质量亏损更多，根据爱因斯坦质能方程可知，轻核聚变释放的核能更多，A 对，D 错；根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒可知，氘氚核聚变的产物之一为中子，而不是电子，B 错；铀235为核裂变的主要燃料，C 错.2.[2023浙江1月]宇宙射线进入地球大气层与大气作用会产生中子，中子与大气中的氮14会产生以下核反应： 714N ＋ 01n→ 614C ＋11H ，产生的 614C 能自发进行β衰变，其半衰期为5730年，利用碳14的衰变规律可推断古木的年代.下列说法正确的是（ D ）A. 614C 发生β衰变的产物是 715NB.β衰变辐射出的电子来自于碳原子的核外电子C.近年来由于地球的温室效应，引起 614C 的半衰期发生微小变化D.若测得一古木样品的 614C 含量为活体植物的14，则该古木距今约为11460年解析 由题意可知 614C 能自发进行β衰变，则其核反应方程为 614C →－10e ＋714N ，所以产物为 714N ，A 错误；β衰变辐射出的电子是核内的中子转变成质子的同时向外释放的，B 错误； 614C 的半衰期不受外界因素的影响，与环境的压强、温度等无关，因此温室效应不会引起 614C 的半衰期发生变化，C 错误；若测得一古木样品的 614C 含量为活体植物的14，由m ＝m0·（12）n 可知n ＝2，则经过了两个半衰期，即11460年，D 正确.3.[硼中子俘获治疗/2021北京]硼（B ）中子俘获治疗是目前最先进的癌症治疗手段之一.治疗时先给病人注射一种含硼的药物，随后用中子照射，硼俘获中子后，产生高杀伤力的α粒子和锂（Li ）离子.这个核反应的方程是（ A ）A. 510B ＋ 01n →37Li ＋ 24He B .511B ＋ 24He →714N ＋ 01n C .714N ＋ 24He →817O ＋11HD .714N ＋ 01n →614C ＋ 11H解析 由 01n 表示中子、 24He 表示α粒子，以及核反应方程的质量数守恒和电荷数守恒可知，A 正确.4.[秦山核电站/2022浙江1月/多选]2021年12月15日秦山核电站迎来了安全发电30周年，核电站累计发电约6.9×1011kW·h ，相当于减排二氧化碳六亿多吨.为了提高能源利用率，核电站还将利用冷却水给周围居民供热.下列说法正确的是（ CD ）A.秦山核电站利用的是核聚变释放的能量B.秦山核电站发电使原子核亏损的质量约为27.6kgC.核电站反应堆中需要用镉棒控制链式反应的速度D.反应堆中存在 92235U ＋ 01n →56144Ba ＋ 3689Kr ＋301n 的核反应解析 秦山核电站利用的是重核裂变释放的能量，故A 错误；如果不考虑核能与电能的转化效率，则根据爱因斯坦质能方程E ＝mc2可以推算出，原子核亏损的质量约为m ＝Ec 2＝6.9×1011×3.6×1069×1016kg ＝27.6kg ，但核能转化为电能的效率不可能达到100％，所以质量亏损应该超过27.6kg ，故B 错误；镉吸收中子的能力强，因此在核电站反应堆中需要用镉棒调节中子的数目，从而控制链式反应的速度，故C 正确；反应堆利用铀235的裂变，生成多个核和中子，且产物有随机的两分裂、三分裂，即存在 92235U ＋01n→ 56144Ba ＋ 3689Kr ＋301n 的核反应，故D 正确.5.[2024鄂东南省级示范高中联考]现代核电站主要是通过可控链式裂变反应来实现核能的和平利用的， 92235U 是核裂变的主要燃料之一.铀核裂变的产物是多样的，一种典型的铀核裂变是生成钡和氪，同时放出3个中子，核反应方程是 92235U ＋X →56144Ba ＋ 3689Kr +301n.关于该核反应，下列说法正确的是（ D ）A.X 是质子，质子是卢瑟福通过实验最先发现的B .92235U 与 56144Ba 、 3689Kr 相比， 92235U 核子数最多，结合能最大，最稳定C .92235U 有放射性，经过一个半衰期，1000个 92235U 只剩下500个未衰变D.该核反应中，X 的速度不能太快，否则铀核不能“捉”住它，不能发生核裂变解析 X 为 01n ，是中子，中子是查德威克发现的，A 错误；与 56144Ba 、 3689Kr 相比， 92235U的核子数最多，结合能最大，而比结合能越大，原子核越稳定，在原子核的衰变反应中生成物比反应物稳定，所以92235U最不稳定，B 错误；半衰期描述的是统计规律，不适用于少量原子核，C 错误.1.[核反应方程/2023北京]下列核反应方程中括号内的粒子为中子的是（ A ）A. 92235U ＋ 01n →56144Ba ＋ 3689Kr ＋（ ）B .92238U →90234Th ＋（ ）C .714N ＋ 24He →817O ＋（ ）D .614C →714N ＋（ ）解析 A 为重核裂变的典型核反应方程， 92235U ＋ 01n→ 56144Ba ＋ 3689Kr ＋（301n ），A 对；B 为典型的α衰变， 92238U→ 90234Th ＋（ 24He ），B 错；C 为卢瑟福用α粒子轰击N 核发现质子的方程， 714N ＋ 24He→ 817O ＋（ 11H ），C 错；D 为β衰变， 614C →714N ＋（ －10e ），D 错.2.[核聚变＋核反应方程/2023天津]关于太阳上进行的核聚变，下列说法正确的是（ A ）A.核聚变需要在高温下进行B.核聚变中电荷不守恒C.太阳质量不变D.太阳上进行的核反应为 92235U ＋01n →56144Ba ＋ 3689Kr +301n解析 因为高温时原子核的热运动剧烈，使得一部分原子核具有足够的动能，可以克服库仑斥力，碰撞时十分接近，发生核聚变，故核聚变也叫热核反应，需要在高温下进行，A 正确；由于核反应过程遵循质量数守恒以及电荷数守恒，因此核聚变中电荷数是守恒的，即电荷也是守恒的，B 错误；轻核聚变释放出巨大的能量，由爱因斯坦质能方程可知核聚变存在质量亏损，所以太阳进行核聚变时，其质量减小，C 错误；太阳上进行的是核聚变，而 92235U ＋01n →56144Ba ＋ 3689Kr +301n 是重核的裂变反应，故D 错误.3.[半衰期/2021广东]科学家发现银河系中存在大量的放射性同位素铝26.铝26的半衰期为72万年，其衰变方程为 1326Al →1226Mg ＋Y.下列说法正确的是（ C ）A.Y 是氦核B.Y 是质子C.再经过72万年，现有的铝26衰变一半D.再经过144万年，现有的铝26全部衰变解析 由质量数守恒与电荷数守恒可知，核反应方程 1326Al→ 1226Mg ＋Y 中的Y 是 10e ，即正电子，A 、B 均错误；由铝26的半衰期为72万年可知，再经过72万年，现有的铝26原子核有一半发生衰变，然后再经过72万年（即经过144万年），现有的铝26原子核还有四分之一未发生衰变，而不是全部发生衰变，C 正确，D 错误.4.[核反应方程/2022湖北]上世纪四十年代初，我国科学家王淦昌先生首先提出证明中微子存在的实验方案：如果静止原子核 47Be 俘获核外K 层电子e ，可生成一个新原子核X ，并放出中微子νe ，即 47Be ＋－10e→X ＋ 00νe .根据核反应后原子核X 的动能和动量，可以间接测量中微子的能量和动量，进而确定中微子的存在.下列说法正确的是（ A ）A.原子核X 是 37LiB.核反应前后的总质子数不变C.核反应前后总质量数不同D.中微子νe 的电荷量与电子的相同解析 根据电荷数守恒和质量数守恒可知，原子核X 是 37Li ，A 正确；反应前总质子数为4，反应后总质子数为3，核反应前后的总质子数变化，B 错误；核反应前后总质量数均为7，所以C 错误；中微子νe 的电荷量为零，与电子的不同，D 错误.5.[原子核衰变与动量守恒定律/浙江高考/多选]静止在匀强磁场中的原子核X 发生α衰变后变成新原子核Y.已知核X 的质量数为A ，电荷数为Z ，核X 、核Y 和α粒子的质量分别为m X 、m Y 和m α，α粒子在磁场中运动的半径为R .则（ AC ）A.衰变方程可表示为 Z A X →Z －2A －4Y ＋ 24HeB.核Y 的结合能为（m X －m Y －m α）c 2C.核Y 在磁场中运动的半径为2R Z －2D.核Y 的动能为E kY ＝m Y （m X －m Y －m α）c 2m Y ＋m α解析 衰变过程中质量数和电荷数均守恒， 故该衰变方程为 Z A X→ Z−2A−4Y ＋24He ，故A 正确；结合能是把核子分开而需要的能量，而(m X －m Y －m α)c 2是衰变过程中释放的能量，故B 错误；衰变过程中满足动量守恒定律，即有0＝m Y v Y －m αv α，又粒子在磁场中做圆周运动的半径r ＝mv qB ，故核Y 与α粒子在磁场中做圆周运动的半径之比r Y r α＝q αq Y＝2Z−2，故r Y ＝2RZ−2，C 正确；衰变过程中根据能量守恒定律，若释放的核能全部转化为动能，则E kY ＋E k α＝(m X －m Y －m α)c 2，而EkY E kα＝vY v α＝mαm Y，联合上述二式可得，E kY ＝m α(m X −m Y −m α)c 2m Y ＋m α，若释放的核能不完全转化为动能，则无法计算，故D 错误.1.[2024福建宁德一中模拟]核能是一种重要的能量来源，我国目前正式投入运营的核电站利用的核反应是（ A ）A.重核裂变，核燃料为铀B.重核聚变，核燃烧为铀C.轻核裂变，核燃烧为氘D.轻核聚变，核燃料为氘解析 我国目前运营的核电站是利用重核裂变获得能量的，核燃料为铀，故A 正确，B 、C 、D 错误.2.[2023广东]理论认为，大质量恒星塌缩成黑洞的过程，受核反应 612C ＋Y→ 816O 的影响，下列说法正确的是（ D ）A.Y 是β粒子，β射线穿透能力比γ射线强B.Y 是β粒子，β射线电离能力比γ射线强C.Y 是α粒子，α射线穿透能力比γ射线强D.Y 是α粒子，α射线电离能力比γ射线强 解析→Y 为 24He ，即α粒子，A 、B 错α射线与γ射线的比较如表所示3.下列核反应方程，表述正确的是（ D ）A. 12H ＋ 13H →24He ＋ 01n 是α衰变B. 90234Th → 91234Pa ＋ －1e 是核裂变C. 714N ＋ 24He → 817O ＋ 11H 是核聚变D. 92235U ＋ 01n → 56144Ba ＋ 3689Kr +301n 是核裂变解析 21H ＋ 31H → 42He ＋ 10n 为轻核的聚变，故A 错误； 90234Th → 91234Pa ＋ 0－1e 为β衰变，故B 错误； 714N ＋42He→ 817O ＋11H 为原子核的人工转变，故C 错误； 92235U ＋10n→ 56144Ba ＋3689Kr +310n 为重核的裂变，故D 正确. 4.在下列两个核反应方程中X ＋ 714N →Y ＋ 817OY ＋ 37Li 2XX 和Y 代表两种不同的原子核，以Z 和A 分别表示X 的电荷数和质量数，则（ D ）A.Z ＝1，A ＝1B.Z ＝1，A ＝2C.Z ＝2，A ＝3D.Z ＝2，A ＝4解析Z AX ＋714NY ＋817O {A +14=A 1+17Z +7=Z 1+8Z 1A 1Y ＋37Li →2Z AX {A 1+7=2A Z 1+3=2Z →{A =4Z =2→D 对光速解法 通过第二个核反应方程可知，2A ＞7，所以A ＞3.5，排除A 、B 、C 项，快速选出D 项.5.[2024湖北“宜荆荆恩”起点考试]宇宙射线撞击空气中的氮原子能产生碳14原子.碳14具有放射性，衰变方式为β衰变，半衰期为5730年.关于一个碳14原子的衰变，以下说法正确的是（ D ）A.碳14衰变时放出的β射线是电磁波B.只有在温度很高时这个碳14原子才会衰变C.碳14以化合物形式存在时，半衰期会发生改变D.经过5730年，这个碳14原子不一定会衰变解析 根据题意可知，该衰变方程为 614C →714N ＋－10e ，β射线为电子，A 错误；β衰变对温度没有要求，B 错误；半衰期与原子所处的化学状态和外部条件无关，仅由核内部自身因素决定，C 错误；半衰期是统计学规律，适用于大量原子核的衰变，对少数原子核不成立，D 正确.6.[联系航天背景/2024福建泉州质检]“玉兔二号”是我国研制的月面巡视探测器，在月球上已经工作了4年多.若其上装核电池，将大大延长工作时间.核电池将 94238Pu 衰变释放的核能的一部分转化成电能， 94238Pu 的衰变方程为 94238Pu→ 92234U ＋X ，已知94238Pu 的质量为m 1， 92234U 的质量为m 2，X 的质量为m 3，光速为c ，则（ D ）A.衰变方程中的X 为 23HeB.衰变方程中的X 为中子C.该衰变过程释放的核能为（m 1＋m 2＋m 3）c 2D.该衰变过程释放的核能为（m 1－m 2－m 3）c 2解析X 为 24He ，A 、B 错ΔE ＝Δmc 2⇒ΔE ＝（m 1－m 2－m 3）c 2，C 错，D 对7.[2023全国乙]2022年10月，全球众多天文设施观测到迄今最亮伽马射线暴，其中我国的“慧眼”卫星、“极目”空间望远镜等装置在该事件观测中作出重要贡献.由观测结果推断，该伽马射线暴在1分钟内释放的能量量级为1048J.假设释放的能量来自于物质质量的减少，则每秒钟平均减少的质量量级为（光速为3×108m/s ）（ C ）A.1019kgB.1024kgC.1029kgD.1034kg解析 根据爱因斯坦质能方程ΔE ＝Δmc 2，结合题意知，每秒钟平均减少的质量为Δm ＝1048(3×108)2×60 kg ＝10485.4×1018 kg ≈1.85×1029 kg ，则每秒钟平均减少的质量量级为1029 kg ，C 正确.8.[多选]原子核的比结合能曲线如图所示.根据该曲线，下列判断正确的有（ BC ）A. 24He 核的结合能约为14MeVB. 24He 核比 36Li 核更稳定。
新教材2025版高中物理第五章原子核2
2.放射性元素的衰变素养目标1.知道衰变、半衰期并驾驭原子核衰变的规律．了解核反应及放射性同位素应用的基本观念和试验证据．(物理观念)2．理解原子核的衰变规律及半衰期的计算方法．驾驭核反应方程的写法与放射性同位素的应用，培育分析、推理实力．(科学思维)3．了解放射性同位素带来的辐射与平安问题．(科学看法与责任)自主落实·必备学问全过关一、原子核的衰变1．定义原子核自发地放出________或________，由于核电荷数变了，它在元素周期表中的位置就变了，变成另一种________．我们把这种变更称为原子核的衰变．没有外界影响2．衰变分类(1)α衰变：放出α粒子的衰变．(2)β衰变：放出β粒子的衰变．3．衰变过程＋________．＋________．4．衰变规律(1)原子核衰变时________和________都守恒．(2)任何一种放射性元素只有一种放射性，不能同时既发生α衰变又发生β衰变，而γ射线常常伴随α射线和β射线产生．二、半衰期1．定义放射性元素的原子核有________发生衰变所需的时间．只对大量原子核有意义，对少数原子核没有意义2．确定因素放射性元素衰变的快慢是由____________的因素确定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系．3．应用利用半衰期特别稳定这一特点，可以测量其衰变程度、推断时间．三、核反应1．人工核转变：.2．定义：原子核在其他粒子的轰击下产生____________________________或发生状态变更的过程．人工限制原子核的变更3．特点：在核反应中，________守恒、________守恒．跟衰变一样都遵循两守恒四、放射性同位素的应用与平安1．放射性同位素：许多元素都存在一些具有________的同位素，它们被称为放射性同位素．半衰期短，放射强度简单限制，运用更广泛2．放射性同位素的应用一是利用射线，二是用作示踪原子(1)射线测厚仪．(2)放射治疗．(3)培优、保鲜．(4)示踪原子：一种元素的各种同位素具有________化学性质，用放射性同位素代替非放射性的同位素后，可以探测出原子到达的位置．3．辐射与平安：人类始终生活在放射性的环境中，过量的射线对人体组织____________．要防止放射性物质对水源、空气、用具等的污染．走进科学我们通常听到关于考古的报道，都会在新闻信息里重重地加上一句，这是某朝代的文物、几万年前的人类遗迹、侏罗纪的化石等，可见考古学家对年头推断是特别有信念的，考古学家是怎样确定古迹年头的？合作探究·实力素养全提升探究一原子核的衰变规律与衰变方程情境探究下图为α衰变、β衰变示意图．(1)当原子核发生α衰变时，原子核的质子数和中子数如何变更？为什么？(2)当发生β衰变时，新核的核电荷数相对原来的原子核变更了多少？新核在元素周期表中的位置怎样变更？核心归纳1.衰变实质：(1)α衰变：原子核内两个质子和两个中子结合成一个α粒子，并在肯定条件下作为一个整体从较大的原子核中抛射出来，产生α衰变．转化方程为He.(2)β衰变：原子核内的一个中子变成一个质子留在原子核内，同时放出一个电子，即β粒子放射出来．转化方程为2．衰变规律：原子核发生衰变时，遵循三个守恒定律：(1)衰变前后的电荷数守恒．(2)衰变前后的质量数守恒．(3)衰变前后的动量守恒．3．衰变方程通式：(1)α衰变：He.(2)β衰变：.应用体验例 1 (多选)自然放射性元素(钍)经过一系列的α衰变和β衰变之后，变成(铅)．下列说法正确的是( )A．衰变过程共发生了6次α衰变和4次β衰变B．铅核比钍核少8个质子C．β衰变放出的电子来源于原子核外电子D．钍核比铅核多24个中子[试解]规律方法确定原子核衰变次数的方法(1)方法一：设放射性元素经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素，则衰变方程为依据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m以上两式联立解得n＝，m＝＋Z′－Z(2)方法二：为了确定衰变次数，一般先由质量数的变更确定α衰变的次数(这是因为β衰变的次数多少对质量数没有影响)，然后依据衰变规律确定β衰变的次数．针对训练1．下列表示放射性元素碘)发生β衰变的方程是( )2．由于放射性元素的半衰期很短，所以在自然界始终未被发觉，只是在运用人工的方法制造后才被发觉．已知经过一系列α衰变和β衰变后变成，下列说法正确的是( )的原子核比的原子核少28个中子B．衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变C.衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变D.衰变前比衰变后全部物质的质量数少探究二半衰期的理解与应用核心归纳1.对半衰期的理解半衰期是表示放射性元素衰变快慢的物理量，同一放射性元素具有的衰变速率肯定，不同元素半衰期不同，有的差别很大．2．公式N余＝N原m余＝m原m式中N原、m原表示衰变前的放射性元素的原子核数或质量，N余、m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子核数或质量，t表示衰变时间，T表示半衰期．3．适用条件半衰期是一个统计概念，是对大量的原子核衰变规律的总结，对于一个特定的原子核，无法确定其何时发生衰变，半衰期只适用于大量的原子核．4．应用利用半衰期特别稳定这一特点，可以测量其衰变过程、推断时间等．应用体验例 2 关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的是( )A．原子核全部衰变所需时间的一半B．原子核有半数发生衰变所需的时间C．原子质量数削减一半所需的时间D．原子质量削减一半所需的时间[试解]例 3[2024·全国甲卷]两种放射性元素的半衰期分别为t0和2t0，在t＝0时刻这两种元素的原子核总数为N，在t＝2t0时刻，尚未衰变的原子核总数为，则在t＝4t0时刻，尚未衰变的原子核总数为( )A．B．C．D．[试解]针对训练3.[2024·山东卷]碘125衰变时产生γ射线，医学上利用此特性可治疗某些疾病．碘125的半衰期为60天，若将肯定质量的碘125植入患者病灶组织，经过180天剩余碘125的质量为刚植入时的( )A．B．C．D．4．现在许多心血管专科医院都引进了一种被称为“心脏灌注显像”的检测技术，方法是将若干毫升含放射性元素锝的注射液注入被检测者的动脉，经过40分钟后，这些含放射性物质的注射液通过血液循环匀称地分布在血液中，这时对被检测者的心脏进行造影．心脏血管正常的位置由于有放射性物质随血液到达而显示有射线射出；心脏血管被堵塞的部分由于无放射性物质到达，将无射线射出，医生依据显像状况就可以判定被检测者心血管有无病变，并推断病变位置．你认为检测用的放射性元素锝的半衰期应当最接近下列数据中的( ) A．10分钟B．10小时C．10个月D．10年探究三核反应核心归纳1.原子核的人工转变(1)条件：用α粒子、质子、中子，甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转变．(2)实质：用粒子轰击原子核并不是粒子与原子核碰撞，将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使原子核发生了转变．(3)规律：反应前、后电荷数守恒、质量数守恒．2．三个重要原子核的人工转变方程(1)1919年卢瑟福发觉质子的核反应方程：+.(2)1932年查德威克发觉中子的核反应方程：.(3)1934年约里奥—居里夫妇发觉放射性同位素并探测到正电子的核反应方程：；留意：原子核的人工转变必须要有肯定的装置和条件，不会自发产生．3．人工转变核反应与衰变的比较(1)不同点：原子核的人工转变是一种核反应，是其他粒子与原子核相碰撞的结果，须要肯定的装置和条件才能发生，而衰变是原子核的自发变更，它不受物理和化学条件的影响．(2)相同点：人工转变与衰变过程一样，在发生过程中质量数与电荷数都守恒，反应前后粒子总动量守恒．应用体验例 4[2024·湖北卷]上世纪四十年头初，我国科学家王淦昌先生首先提出证明中微子存在的试验方案：假如静止原子核俘获核外K层电子e，可生成一个新原子核X，并放出中微子νe，即.依据核反应后原子核X的动能和动量，可以间接测量中微子的能量和动量，进而确定中微子的存在．下列说法正确的是( )A．原子核X是B．核反应前后的总质子数不变C．核反应前后总质量数不同D．中微子νe的电荷量与电子的相同[试解]针对训练5.(多选)下列核反应方程中，X1、X2、X3、X4代表α粒子的有( )6．(多选)1934年，约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝箔，首次产生了人工放射性同位素X，反应方程为.X会衰变成原子核Y，衰变方程为e.则( )A．X的质量数与Y的质量数相等B．X的电荷数比Y的电荷数少1C．X的电荷数比的电荷数多2D．X的质量数与的质量数相等探究四放射性同位素及其应用核心归纳1.放射性同位素具有放射性的同位素，叫作放射性同位素．有自然存在的和人工放射性同位素两类．2．放射性同位素的应用(1)利用放射性同位素放出的射线①探伤：射线穿透金属部件时，假如遇到砂眼、裂痕等伤痕，接收到的射线将与正常处不同，因此可利用放射性同位素放出射线探伤．②测厚：射线穿透某些物质的实力与物质的厚度、密度有关，因此可用射线来检查某些产品的厚度，技术上可用作自动限制．③利用射线电离作用，可以使空气电离，除去纺织车间的静电，或制成报警器．辐照：利用射线照耀，可以杀死癌细胞，用以治病；用射线照耀植物，引起植物变异，用以育种等．(2)作示踪原子由于放射性同位素跟同种元素的非放射性同位素具有相同的化学性质，假如在某种元素里掺进一些放射性同位素，那么元素无论走到哪里，它的放射性同位素也经过同样的过程．而放射性同位素不断地放出射线，再用仪器探测这些射线，即可知道元素的行踪，这种用途的放射性同位素叫作示踪原子．3．人工放射性同位素的优点(1)自然放射性元素不过40多种，但人工放射性同位素已达3 000多种，目前每种元素都有了自己的放射性同位素．(2)和自然放射性物质相比，人工放射性同位素的放射强度简单限制，还可以制成各种所需的不同形态，特殊是它的半衰期比自然放射性物质短得多，因此放射性废料简单处理．由于这些优点，所以在生产和科研中凡是用到射线时，用的都是人工放射性同位素，而不用自然放射性物质．应用体验例 5 下列应用中，属于将放射性同位素作为示踪原子的是( )A．γ射线探伤仪B．利用60Co治疗肿瘤等疾病C．检测古生物体中14C与非放射性碳的含量比，以确定该生物的死亡年头D．把含有放射性同位素的肥料施给农作物，用以检测确定农作物汲取养分的规律[试解]针对训练7.[2024·河北卷]银河系中存在大量的铝同位素26Al.26Al核β＋衰变的衰变方程为，测得26Al核的半衰期为72万年．下列说法正确的是( )A．26Al核的质量等于26Mg核的质量B．26Al核的中子数大于26Mg核的中子数C．将铝同位素26Al放置在低温低压的环境中，其半衰期不变D．银河系中现有的铝同位素26Al将在144万年后全部衰变为26Mg学以致用·随堂检测全达标衰变为过程中释放出某种粒子流，该粒子流( )A．没有质量B．速度与光速相同C．能够穿透1 cm厚的铅板D．与阴极射线电性相同2．在核反应方程式O＋Z中( )A．X是质子，Y是中子，Z是正电子B．X是正电子，Y是中子，Z是质子C．X是正电子，Y是质子，Z是中子D．X是中子，Y是正电子，Z是质子3．[2024·湖南卷]核废料具有很强的放射性，须要妥当处理．下列说法正确的是( ) A．放射性元素经过两个完整的半衰期后，将完全衰变殆尽B．原子核衰变时电荷数守恒，质量数不守恒C．变更压力、温度或浓度，将变更放射性元素的半衰期D．过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，但辐射强度在平安剂量内则没有损害4．自然放射性元素经过一系列α衰变和β衰变后，变成.下列推断中正确的是( )A．U(铀)元素发生α衰变的半衰期随温度上升而变短B．共发生了4次α衰变和2次β衰变C．α射线比β射线的穿透实力强，但电离作用比较弱D．β粒子来源于原子的核外内层电子，β射线是高速的电子流5．医学治疗中常用放射性核素113In产生γ射线，而113In是由半衰期相对较长的113Sn 衰变产生的．对于质量为m0的113Sn，经过时间t后剩余的113Sn质量为m，其 t图线如图所示．从图中可以得到113Sn的半衰期为( )A．67.3 d B．101.0 dC．115.1 d D．124.9 d6．[2024·浙江6月](多选)秦山核电站生产的核反应方程为的衰变方程为下列说法正确的是( ) A．X是C可以用作示踪原子e来自原子核外D．经过一个半衰期，10个将剩下5个2．放射性元素的衰变自主落实·必备学问全过关一、1．α粒子β粒子原子核He4．电荷数质量数二、1．半数2．核内部自身三、2．新原子核3．质量数电荷数四、1．放射性2．相同的3．有破坏作用走进科学提示：依据古迹中物体所含碳14的含量及其半衰期确定的．合作探究·实力素养全提升探究一情境探究提示：(1)当原子核发生α衰变时，原子核的质子数和中子数各削减2个．因为α粒子是原子核内2个质子和2个中子结合在一起放射出来的．(2)当原子核发生β衰变时，新核的核电荷数相对于原来增加了1个．新核在元素周期表中的位置向后移动了1个位次．应用体验[例1] 解析：依据质量数守恒和电荷数守恒可知，α衰变的次数m＝＝6，所以发生了6次α衰变，β衰变次数n＝2×6－(90－82)＝4，所以发生了4次β衰变，A正确；铅核有82个质子，钍核有90个质子，所以铅核比钍核少8个质子，B正确；β衰变是原子核中的中子变成质子而放出的电子，不是原子核外电子，C错误；钍核的中子数是232－90＝142，铅核的中子数为208－82＝126，所以钍核比铅核多142－126＝16个中子，D错误．答案：AB针对训练1．解析：β衰变必定放射出电子，即，故选B.答案：B2．解析：与的中子数分别为237－93＝144、209－83＝126，故中子数之差为144－126＝18，即的原子核比（的原子核少18个中子，A错误.衰变成（的衰变方程为（，式中x、y分别为α衰变和β衰变的次数，由质量数守恒和电荷数守恒得4x＋209＝237，2x－y＋83＝93，解得x＝7，y＝4，即衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变，B正确，C错误．依据衰变规律可知，反应前后质量数守恒，D错误．答案：B探究二应用体验[例2] 解析：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫半衰期，它与原子核全部衰变所需时间的一半不同，放射性元素发生衰变后变成一种新的原子核．发生不同的衰变，其质量数削减的规律不同，原子核衰变时，原来的放射性元素的原子核个数不断削减，那么放射性元素的原子核的质量也不断减小．综上所述可知，B正确．答案：B[例3] 解析：设两种放射性元素的原子核原来总数分别为N1和N2，则N＝N1＋N2，因为N余＝·N原，所以t＝2t0时刻，＝N1＋N2，联立解得N1＝N，N2＝N，故t＝4t0时刻＝，C项正确．答案：C针对训练3．解析：设刚植入时碘的质量为m0，经过180天后的质量为m，依据m＝，代入数据解得m＝＝m0()3＝m0，B正确．答案：B4．解析：假如半衰期太短，首先在放射期内，由于放射性物质的注射液尚未匀称地分布在血液中而无法完成检测工作，其次可能因放射强度较大而对人体造成损害．假如半衰期太长，放射性物质长期残留在人体内也会对人体造成损害．对比四个选项中的时间，10小时最相宜，B符合题意．答案：B探究三应用体验[例4] 解析：依据质量数守恒和电荷数守恒有X的质量数为7，电荷数为3，可知原子核X是，A正确、C错误；由选项A可知，原子核X是，则核反应方程为，则反应前的总质子数为4，反应后的总质子数为3，B错误；中微子不带电，则中微子νe的电荷量与电子的不相同，D错误．答案：A针对训练5．解析：由质量数守恒及电荷数守恒知，X1的质量数为2＋2－1＝3，电荷数为1＋1＝2；X2的质量数为2＋3－1＝4，电荷数为1＋1＝2；X3的质量数为×(235＋1－144－89)＝1，电荷数为×(92－56－36)＝0；X4的质量数为1＋6－3＝4，电荷数为3－1＝2，则X1、X2、X3、X4分别为、、、，代表α粒子)的有X2、X4，B、D正确，A、C错误．答案：BD6．解析：设X的质量数为A、电荷数为B，Y的质量数为C、电荷数为D，依据核反应中质量数守恒和电荷数守恒可知4＋27 ＝1＋A，2＋13＝0＋B，A＝C＋0，B＝D＋1，解得A＝C ＝30，B＝15，D＝14，所以X的质量数等于Y的质量数，X的电荷数比Y的电荷数多1，X的电荷数比的电荷数多2，X的质量数比的质量数多3，故A、C正确，B、D错误．答案：AC探究四应用体验[例5] 解析：γ射线探伤仪是利用γ射线的穿透实力，故A错误；利用60Co治疗肿瘤等疾病是利用它放出的γ射线，故B错误；检测古生物体中14C与非放射性碳的含量比，以确定该生物的死亡年头，是利用它的半衰期进行计算，故C错误；把含有放射性同位素的肥料施给农作物，用检测放射性的方法确定放射性同位素在农作物内转移和分布状况，找出合理施肥的规律是示踪原子的应用，故D正确．答案：D针对训练7．解析：26Al发生衰变的过程中释放正电子的同时还有核能释放，发生质量亏损，所以26Al核的质量大于26Mg核的质量，故A错误；26Al核的中子数n26Mg核的1＝26－13＝13，而中子数n2＝26－12＝14，所以26Al核的中子数小于26Mg核的中子数，故B错误；半衰期是原子核固有的属性，与物理环境和化学状态无关，故C正确；铝同位素26Al的半衰期为72万年，所以经过144万年也就是两个半衰期后还剩下没有衰变，故D错误．答案：C学以致用·随堂检测全达标1．解析：衰变为（过程中，依据质量数和电荷数守恒可知，放出的粒子流为β射线，即电子流．电子有质量，故A错误；β射线的速度小于光速，故B错误；β射线不能够穿透1 cm厚的铅板，故C错误；β射线是电子流，与阴极射线电性相同，故D正确．答案：D2．解析：依据核反应中质量数和电荷数守恒可知：X的质量数为0，电荷数为1，则X 为正电子；Y的质量数为1，电荷数为0，则Y为中子；Z的质量数为1，电荷数为1，则Z 为质子，B正确．答案：B3．解析：依据半衰期的定义可知，放射性元素经过两个完整的半衰期后，还剩原来的未衰变，A错误；原子核衰变时电荷数和质量数都守恒，B错误；放射性元素的半衰期由原子核内部自身的因素确定，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，因此变更压力、温度或浓度，放射性元素的半衰期不变，C错误；过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，若辐射强度在平安剂量内则不会对人体组织造成损害，D正确．答案：D4．解析：半衰期是由核内部自身的因素确定的，与原子所处的外部条件(如压强、温度等)无关，A错误；第一步计算α衰变的次数，m＝×(238—222)＝4，其次步计算β衰变的次数，n＝2×4－(92—86)＝2，B正确；三种射线中穿透实力强弱关系为γ>β>α；电离作用强弱关系为α>β>γ，C错误；β射线是高速电子流，β粒子来自原子核内部，D错误．答案：B5．解析：原子核衰变剩余质量为m＝，变形得＝，由题图知＝＝，由以上两式解得T＝115.1 d，C正确，A、B、D错误．答案：C6．解析：依据核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒，可知X为质子，A正确；由于具有放射性，且C是构成生物体的主要元素之一，所以可以用作示踪原子，B正确；β衰变放出的电子来自原子核，C错误；由于半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量原子核不适用，所以经过一个半衰期，10个不肯定剩下5个，D错误．答案：AB。
新教材适用2025版高考物理二轮总复习第1部分核心主干复习专题专题6热学原子物理第16讲原子物理
第一部分 专题六 第16讲A 组·基础练1. (2024·海南高考卷)钍元素衰变时会放出β粒子，其中β粒子是( C ) A ．中子 B ．质子 C ．电子D ．光子【解析】 放射性元素衰变时放出的三种射线α、β、γ分别是氦核流、电子流和光子流。
故选C 。
2. (2024·全国乙卷)2024年10月，全球众多天文设施观测到迄今最亮伽马射线暴，其中我国的“慧眼”卫星、“极目”空间望远镜等装置在该事务观测中作出重要贡献。
由观测结果推断，该伽马射线暴在1分钟内释放的能量量级为1048J 。
假设释放的能量来自物质质量的削减，则每秒钟平均削减的质量量级为(光速为3×108 m/s)( C )A ．1019kg B ．1024kg C ．1029 kgD ．1034kg【解析】 由爱因斯坦质能方程E ＝mc 2可得Δm Δt ＝ΔEc 2Δt ＝10483×1082×60kg/s≈2×1029kg/s ，选项C 正确。
3. (2024·新课标卷)铯原子基态的两个超精细能级之间跃迁放射的光子具有稳定的频率，铯原子钟利用的两能级的能量差量级为10－5eV ，跃迁放射的光子的频率量级为(普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s，元电荷e ＝1.60×10－19C)( C )A ．103Hz B ．106Hz C ．109 HzD ．1012Hz【解析】 依据ΔE ＝hν，得ν＝10－5×1.60×10－196.63×10－34Hz ＝2.4×109Hz ，选项C 正确。
4. (2024·齐鲁名校大联盟三模)智能手机和平板电脑给人类生活和学习带来便利的同时，也给人们的健康带来了威逼，如电子屏幕散发出的短波蓝光辐射(波长在400～450 nm)对眼睛的损害就是其一。
新教材2025版高中物理第四章原子结构和波粒二象性4
4.氢原子光谱和玻尔的原子模型素养目标1.知道光谱、连续谱、线状谱及玻尔原子理论基本假设的内容，了解能级、能级跃迁、能量量子化以及基态、激发态等概念．(物理观念)2．驾驭氢原子光谱的试验规律和氢原子能级图，了解玻尔理论的局限性，能用原子能级图分析、推理、计算，提高解决问题的实力．(科学思维)3．学会用事实说话，坚持实事求是的科学看法，体验科学家的艰辛，激发探究科学规律的热忱．(科学看法与责任)自主落实·必备学问全过关一、光谱及氢原子光谱的试验规律1．光谱(1)定义：用棱镜或光栅可以把物质发出的光按________(频率)绽开，获得________(频率)和强度分布的记录，即光谱．(2)分类①线状谱：有些光谱是一条条的________，叫作谱线不同原子发光频率不同，这样的光谱叫作线状谱．②连续谱：有的光谱看起来不是一条条分立的谱线，而是连在一起的________，叫作连续谱．③特征谱线气体中中性原子的发光光谱都是________，且不同原子的亮线位置________，故这些亮线称为原子的________谱线．(3)光谱分析①定义：利用原子的________来鉴别物质和确定物质的组成成分．②优点：灵敏度高.元素含量达到10－13kg就能被检测到2．氢原子光谱的试验规律和经典理论的困难氢原子光谱是线状谱，只有一系列特定波长的光(1)氢原子光谱的试验规律①巴耳末公式＝R∞，n＝3，4，5，…②意义：巴耳末公式以简洁的形式反映了氢原子的________的特征．(2)经典理论的困难用经典理论说明不通①用经典电磁理论在说明原子的________时遇到了困难．②用经典电磁理论在说明原子光谱是________的线状谱时遇到了困难．二、玻尔原子理论的基本假设1．玻尔原子模型(1)原子中的电子在________的作用下，绕________做圆周运动．特定的不连续的轨道(2)电子绕核运动的轨道是________的．(3)电子在这些轨道上绕核的运动是________的，不产生________．2．定态当电子在不同轨道上运动时，原子处于不同的状态，具有________的能量动能和势能的总和，即原子的能量只能取一系列特定的值，这些量子化的能量值叫作________．原子具有确定能量的稳定状态，称为________．能量最低的状态叫作________，其他的状态叫作________．3．跃迁当电子从能量较高的定态轨道(其能量记为E n)________到能量较低的定态轨道(能量记为E m，n>m)时，会________能量为hν的光子，这个光子的能量由前后两个能级的________，即hν＝________，这个式子被称为频率条件，又称________条件．三、玻尔理论对氢光谱的说明及其局限性1．玻尔理论对氢光谱的说明(1)说明巴耳末公式①依据玻尔的频率条件，原子从高能级跃迁到低能级时辐射的光子的能量为hν＝________．②巴耳末公式中的正整数n和2[公式中的2换为其他自然数，就得到其他谱线系的波长]，正好代表电子跃迁之前和跃迁之后所处的________的量子数n和2.并且理论上的计算和试验测量的________符合得很好．(2)说明氢原子光谱的不连续性原子从较高的能级向低能级跃迁时放出光子的能量等于前后________．由于原子的能级[不同的原子能级不同，辐射光子的频率不同]是________的，所以放出的光子的能量也是________的．因此，原子的放射光谱只有一些分立的亮线．2．玻尔理论的局限性(1)胜利之处玻尔的原子理论第一次将________观念引入原子领域，提出了________的概念，胜利地说明了________光谱的试验规律．(2)局限性保留了________的观念，仍旧把电子的运动看作经典力学描述下的________运动．(3)电子云原子中电子的坐标没有确定的值，我们只能描述某时刻电子在某点旁边单位体积内出现的________是多少．当原子处于不同的状态时，电子在各处出现的概率是不一样的．假如用疏密不同的点表示电子在各个位置出现的概率，画出图来就像________一样，故称________．情境体验光通过三棱镜后会发生色散现象，形成彩色的光带，这种彩色的光带叫作光谱，如图所示．光谱都是这样的连续光带吗？合作探究·实力素养全提升探究一光谱及氢原子光谱的规律核心归纳1.光谱的分类2．光谱分析(1)优点：灵敏度高，分析物质的最低含量达10－13 kg.(2)应用：①应用光谱分析发觉新元素．②鉴别物体的物质成分；探讨太阳光谱时发觉了太阳中存在钠、镁、铜、锌、镍等金属元素．③应用光谱分析鉴定食品优劣．3．巴耳末公式(1)巴耳末对氢原子光谱的谱线进行探讨得到了下面的公式：＝R∞()，n＝3，4，5，…，该公式称为巴耳末公式．(2)公式中只能取n≥3的整数，不能连续取值，波长是分立的值．应用体验题型1 对光谱的理解例1[2024·河北张家口宣化高二联考]关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是( ) A．太阳光谱是连续谱，分析太阳光谱可以知道太阳内部的化学组成B．霓虹灯和炼钢炉中炙热铁水产生的光谱都是线状谱C．强白光通过酒精灯火焰上的钠盐形成的是汲取光谱D．进行光谱分析时，可以利用放射光谱，也可以利用汲取光谱题型2 对巴耳末公式的理解例2 (多选)下列关于巴耳末公式＝R∞()的理解，正确的是( )A．此公式是巴耳末在探讨氢原子光谱特征时发觉的B.公式中n可取随意值，故氢原子光谱是连续谱C．公式中n只能取不小于3的整数值，故氢原子光谱是线状谱D．公式不但适用于氢原子光谱的分析，也适用于其他原子的光谱针对训练1.与原子光谱有关的物理学问，下列说法正确的是( )A．有些原子的放射光谱是线状谱，有些原子的放射光谱是连续谱B．太阳光谱中的很多暗线与太阳大气中存在的金属元素的特征谱线相对应C．巴耳末发觉氢原子的可见光谱有分立特征，但氢原子的不行见光谱有连续特征D．有些电子绕原子核运动的变更是连续的，所以我们看到了原子的连续光谱探究二玻尔原子理论的基本假设情境探究如图所示为分立轨道示意图．(1)电子的轨道有什么特点？(2)氢原子只有一个电子，电子在这些轨道间跃迁时伴随什么现象发生？核心归纳1.轨道量子化：(1)轨道半径特点：轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的数值．(2)轨道半径规律：氢原子各条可能轨道上的半径r n＝n2r1(n＝1，2，3，…)其中n是正整数，r1是离核最近的可能的轨道半径，r1＝0.53×10－10m．其余可能的轨道半径还有0.212 nm、0.477 n m……不行能出现介于这些轨道半径之间的其他值．2．能级量子化：(1)定态的特点：电子在可能轨道上运动时，虽然是变速运动，但它并不释放能量，原子是稳定的．(2)能级①能级特点：由于原子的可能状态(定态)是不连续的，具有的能量也是不连续的．②基态：能量最低的状态称为基态，基态最稳定，其他的状态叫作激发态．③能级公式：对氢原子，以无穷远处为势能零点时，其能级公式E n＝E1(n＝1，2，3，…)．其中E1代表氢原子的基态的能级，即电子在离核最近的可能轨道上运动时原子的能量值E1＝－13.6 eV.n是正整数，称为量子数．量子数n越大，表示能级越高．(3)原子的能量包括原子的原子核与电子所具有的电势能和电子运动的动能．3．跃迁：(1)能量差确定因素：原子从一种定态(设能量为E2)跃迁到另一种定态(设能量为E1)时，它辐射(或汲取)肯定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差确定，(2)跃迁特点：电子假如从一个轨道到另一个轨道，不是以螺旋线的形式变更半径大小的，而是从一个轨道上“跳动”到另一个轨道上．应用体验例3 一个氢原子中的电子从一个半径为r a的轨道自发地干脆跃迁至另一个半径为r b的轨道，已知r a>r b，则在此过程中( )A．原子发出一系列频率的光子B．原子要汲取一系列频率的光子C．原子要汲取某一频率的光子D．原子要辐射某一频率的光子针对训练2.(多选)依据玻尔理论，下列说法正确的是( )A．原子处于定态时，虽然电子做变速运动，但并不向外辐射能量B．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放肯定频率的光子，电势能的削减量大于动能的增加量C．氢原子可以汲取小于使氢原子电离能量的随意能量的光子，因而轨道半径可以连续增大D．电子没有确定轨道，只存在电子云探究三对氢原子的能级结构和跃迁问题的理解情境探究原子从一种定态跃迁到另一种定态时，会汲取或辐射出肯定频率的光子．(1)若从E3跃迁到E1是否只有E3―→E1一种可能？(2)假如是一群氢原子处于量子数为n的激发态，最多能辐射出多少条谱线？核心归纳1.对能级图的理解(1)能级图中n称为量子数，E1代表氢原子的基态能量，即量子数n＝1时对应的能量，其值为－13.6 eV.E n代表电子在第n个轨道上运动时的能量(电子的动能与电势能的和)．(2)能级横线间的距离越大，能级差越大；量子数越大，能级越密；竖直线的箭头表示原子跃迁方向，长度表示辐射光子能量的大小；n＝1是原子的基态，n―→∞是原子电离时对应的状态．2．能级跃迁处于激发态的原子是不稳定的，它会自发地向较低能级跃迁，经过一次或几次跃迁到达基态．所以一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为N＝＝.3．光子的放射原子由高能级向低能级跃迁时以光子的形式放出能量，放射光子的频率由下式确定．hν＝E n－E m(E m、E n是始末两个能级且m<n)能级差越大，放出光子的频率就越高．4．使原子能级跃迁的两种粒子——光子与实物粒子(1)原子若是汲取光子的能量而被激发，其光子的能量必需等于两能级的能量差，否则不被汲取，不存在激发到n能级时能量有余，而激发到n＋1时能量不足，则可激发到n能级的问题．(2)原子还可汲取外来实物粒子(例如，自由电子)的能量而被激发，由于实物粒子的动能可部分地被原子汲取，所以只要入射粒子的能量大于两能级的能量差值(E＝E n－E m)，就可使原子发生能级跃迁．应用体验例4如图所示为氢原子的能级示意图，关于氢原子跃迁，下列说法正确的是( ) A．一群处于n＝5激发态的氢原子，向低能级跃迁时可以发出10种不同频率的光B．一个处于n＝4激发态的氢原子，向低能级跃迁时可以发出6种不同频率的光C．用12 eV的光子照耀处于基态的氢原子时，电子可以跃迁到n＝2能级D．氢原子中的电子从高能级向低能级跃迁时动能增大，氢原子的电势能增大误区警示一个氢原子与一群氢原子在能级分析中的差别(1)假如是一个氢原子，该氢原子的核外电子在某时刻只能处在某一个可能的轨道上，由这一轨道向另一轨道跃迁时只能有一种光，但可能发出不同的光条数为(n－1)．(2)假如是一群氢原子，该群氢原子的核外电子在某时刻有多种可能轨道，每一个跃迁时只能发出一种光，多种轨道同时存在，发光条数N＝.(3)若知道每条光线的能量，可依据已知状况判定光线的波长或光线所在的区域．针对训练3．氢原子从某激发态跃迁到基态，则该氢原子( )A．放出光子，能量增加B．放出光子，能量削减C．汲取光子，能量增加D．汲取光子，能量削减4．[2024·浙江6月]如图为氢原子的能级图．大量氢原子处于n＝3的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照耀逸出功为2.29 eV的金属钠．下列说法正确的是( )A．逸出光电子的最大初动能为10.80 eVB．n＝3跃迁到n＝1放出的光子动量最大C．有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应D．用0.85 eV的光子照耀，氢原子跃迁到n＝4激发态学以致用·随堂检测全达标1.下列对于巴耳末公式的说法正确的是( )A．全部氢原子光谱的波长都与巴耳末公式相对应B．巴耳末公式只确定了氢原子发出的光在可见光部分的光的波长C．巴耳末公式确定了氢原子发出的光在一个线系的波长，其中既有可见光，又有紫外光D．巴耳末公式确定了各种原子发出的光的波长2.如图所示是某原子的能级图，a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光．在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是( )3．(多选)欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是( )A．用能量为10.2 eV的光子照耀B．用能量为12 eV的光子照耀C．用能量为14 eV的光子照耀D．用动能为12 eV的电子碰撞4．[2024·北京东城区高二联考]如图所示放电管两端加上高压，管内的淡薄气体会发光，从其中的氢气放电管视察氢原子的光谱，发觉它只有一些分立的不连续的亮线，下列说法正确的是( )A．亮线分立是因为氢原子有时发光，有时不发光B．有几条谱线，就对应着氢原子有几个能级C．核式结构确定了氢原子有这种分立的光谱D．光谱不连续对应着氢原子辐射光子能量的不连续5．氢原子能级示意图如图所示．氢原子由高能级向低能级跃迁时，从n＝4能级跃迁到n＝2能级所放出的光子恰能使某种金属发生光电效应，则处在n＝4能级的一大群氢原子跃迁时所放出的光子中共有几种光子能使该金属发生光电效应( )A．2 B．3C．4 D．84．氢原子光谱和玻尔的原子模型自主落实·必备学问全过关一、1．(1)波长波长(2)亮线光带线状谱不同特征(3)特征谱线2．(1)线状光谱(2)稳定性分立二、1．(1)库仑引力原子核(2)量子化(3)稳定电磁辐射2．不同能级定态基态激发态3．跃迁放出能量差E n－E m辐射三、1．(1)E n－E m定态轨道里德伯常量(2)两个能级之差分立分立2．(1)量子定态和跃迁氢原子(2)经典粒子轨道(3)概率云雾电子云情境体验提示：不是．合作探究·实力素养全提升探究一应用体验[例1] 解析：太阳光谱是汲取光谱，分析太阳光谱可以知道太阳内部的化学组成，故A错误；霓虹灯产生的是线状谱，炼钢炉中炙热铁水产生的是连续谱，故B错误；强白光通过酒精灯火焰上的钠盐，形成的是汲取光谱，故C正确；放射光谱既可以是线状谱，也可以是连续谱，只有线状谱才能进行光谱分析，故D错误．答案：C[例2] 解析：此公式是巴耳末在探讨氢原子光谱在可见光区的四条谱线中得到的，只适用于氢原子光谱的分析，选项A正确、D错误；公式中n只能取不小于3的整数，则λ不能连续取值，故氢原子光谱是线状谱，选项B错误、C正确．答案：AC针对训练1．解析：各种原子的放射光谱都是线状谱，A错误；太阳光谱中的很多暗线与太阳大气中存在的金属元素的特征谱线相对应，于是我们知道太阳大气中存在哪些金属元素，B正确；可见光谱与不行见光谱都有分立特征，没有连续特征，C错误；电子绕原子核运动的变更都是不连续的，我们看到的原子光谱都是线状谱，D错误．答案：B探究二情境探究提示：(1)电子的轨道是不连续的，是量子化的．(2)电子在轨道间跃迁时会汲取光子或放出光子．应用体验[例3] 解析：因为是从高能级向低能级跃迁，所以应放出光子，故B、C错误；“干脆”从一能级跃迁到另一能级，只对应某一能级差，故只能放出某一频率的光子，故A错误，D正确．答案：D针对训练2．解析：A对：原子具有确定能量的稳定状态称为定态，此时电子绕核运动，但它并不向外辐射能量．B对：氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放肯定频率的光子，电势能的削减量大于动能的增加量．C错：原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的．D错：玻尔理论中，电子有确定轨道．答案：AB探究三情境探究提示：(1)不是．可以是E3―→E1，也可以是E3―→E2，E2―→E1.(2)共有N＝＝条．应用体验[例4] 解析：A对：一群处于n＝5激发态的氢原子，向低能级跃迁时，最多发出＝10种不同频率的光子．B错：一个处于n＝4激发态的氢原子，向低能级跃迁时，最多可以发出3种不同频率的光子．C错：用12 eV的光子照耀处于基态的氢原子时，该光子能量不能被汲取而使电子发生跃迁．D错：氢原子中的电子从高能级向低能级跃迁时，原子能量减小，依据k＝m得，电子动能增大，则氢原子的电势能减小．答案：A针对训练3．解析：氢原子从某激发态跃迁到基态，则该氢原子放出光子，且放出光子的能量等于两能级之差，能量削减，B正确．答案：B4．解析：氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级时释放的光子能量最大，频率也最大，能量为E1＝(－1.51 eV)－(－13.6 eV)＝12.09 eV，照耀逸出功为2.29 eV的金属钠，光电子的最大初动能为E km＝E1－W＝9.8 eV，频率大的光子波长小，依据p＝可知频率大的光子动量大，A错误，B正确；氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时释放的光子能量为E2＝(－1.51 eV)－(－3.4 eV)＝1.89 eV<W，该光子不能使金属钠发生光电效应，可知有2种频率的光子能使金属钠产生光电效应，C错误；－1.51 eV＋0.85 eV＝－0.66 eV，可知氢原子不能汲取该光子从n＝3能级跃迁到n＝4能级，D错误．答案：B学以致用·随堂检测全达标1．解析：巴耳末公式是巴耳末对当时已知的氢原子在可见光区的四条谱线进行分析总结出来的，它只确定了氢原子发出的光在可见光部分的光的波长，B正确，A、C、D错误．答案：B2．解析：依据玻尔的原子跃迁公式h＝|E n－E m|可知，两个能级间的能量差值越大，辐射光的波长越短，从题图中可看出，能量差值最大的是E3－E1，辐射光a的波长最短，能量差值最小的是E3－E2，辐射光b的波长最长，所以谱线从左向右的波长依次增大的是a、c、b，C正确．答案：C3．解析：由原子的跃迁条件知，氢原子在各能级间跃迁时，只有汲取光子的能量值刚好等于某两能级间的能量差(hν＝E初－E末)时才会发生跃迁，由氢原子能级关系不难算出10.2 eV刚好为氢原子n＝1和n＝2两能级间的能量差，而12 eV不是氢原子基态和任一激发态间的能量差．对于能量为14 eV的光子，其能量大于氢原子的电离能(13.6 eV)，足以使氢原子电离，使电子脱离核的束缚成为自由电子，因而不受氢原子能级间跃迁条件的限制．由能量守恒定律不难知道，处于基态的氢原子汲取能量为14 eV的光子电离后，产生的自由电子还应具有0.4 eV的动能．另外，用电子去碰撞氢原子时，入射电子的动能可全部或部分被氢原子汲取，所以只要入射电子的动能大于或等于基态和某个激发态间的能量差，就可使氢原子激发．由以上分析知A、C、D符合题意．答案：ACD4．解析：放电管两端加上高压，管内的淡薄气体会发光，这是因为原子发生了跃迁，同时辐射出光子，形成光谱，但是因为原子在不同能级之间跃迁时，形成不同波长的光，而形成的光谱是已经发生了跃迁的能级形成的，由于不同能级之间发生跃迁的条件不一样，几条光谱线并不对应着氢原子有几个能级，同时氢原子的光谱是一些分立的不连续的亮线，故A、B、C错误，D正确．故选D.答案：D5．解析：氢原子由n＝4能级跃迁到n＝2能级所放出的光子恰能使某种金属发生光电效应，则n＝4―→n＝1、n＝3―→n＝1、n＝2―→n＝1、n＝4―→n＝2能级差大于或等于n ＝4―→n＝2的能级差，即有4种光子能使该金属发生光电效应．答案：C。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2005-2006学年第 1 学期试题名称：近代物理 B 共2页第 1 页专业年级：学号姓名授课教师名分数
参考常数：m
e =9.1x10-31kg hc=1240nm·eV R
H
=109677cm-1 1μm=10-6m
（答案写在答题纸上）
1．[10分]钾的光电效应红限波长为λ0=0.62μm，求：(1)钾的逸出功；(2)在波长λ=330nm的紫外光照射下，钾的遏止电势差。
2．[10分]试计算在宽度为0.lnm的无限深势阱中n =1,2,10,100,101各能态电子的能量,如果势阱宽为1.0cm又如何?
3．[10分]在气体放电管中，高速电子撞击原子发光，如高速电子的能量为12.2eV，轰击处于基态的氢原子，试求氢原子被激发后所能发射的光谱线波长。
4．[10分]波长λ0 =0.0708nm的X射线在石蜡上受到康普顿散射，在π/2和π方向上所散射的X射线的波长以及反冲电子所获得的能量各是多少?
5．[15分]设粒子在沿x 轴运动时，速率的不确定量为∆v =l cm/s，试估算下列情况下坐标的不确定量∆x : (1)电子;
(2)质量为10-13 kg的布朗粒子;
(3)质量为10-4 kg的小弹丸.
授课教师侯世林命题教师或命题负责人
签字
院系负责人
签字
年月日
2005-2006学年第 1 学期试题名称：近代物理共 2 页第2页
6．[15分]计算3D原子态电子的（1）自旋角动量、轨道角动量、总角动量（2）自旋角动量、轨道角动量夹角的可能值。
7．[10分]写出L-S耦合模式下npn’d电子组态所有可能的光谱项。
8．[10分]哪些实验可以说明电子具有自旋角动量？试给出两例。
9．[10分]试说明He原子光谱的特点，并解释其为什么可以有“两套”光谱。