第17单元原子物理学
17第十七章
第十七章 量子力学基础
一、基本要求
1. 了解德布罗意的物质波概念，理解实物粒子的波粒二象性，掌握物质波波长的计算。
2. 了解不确定性原理的意义，掌握用不确定关系式计算有关问题。
3. 了解波函数的概念及其统计解释，理解自由粒子的波函数。
4. 掌握用定态薛定谔方程求解一维无限深势阱的简单问题，并会计算一维问题中粒子在空间某区间出现的概率。
5. 了解能量量子化、角动量量子化和空间量子化，了解斯特恩-盖拉赫试验及微观粒子的自旋。
6. 理解描述原子中电子运动状态的四个量子数的物理意义，了解泡利不相容原理和原子的壳层结构。
二、基本内容
1. 物质波
与运动的实物粒子相联系的波动，在此意义下，微观粒子既不是经典意义下的粒子，也不是经典意义下的波。描述其波动特性的物理量v 、λ和描述其粒子特性的物理量E 、p 由德布罗意关系
h E v =
p
h =
λ
联系起来，构成一幅统一的图像。
2. 波函数
对具有波粒二象性的微观粒子进行描述所使用的函数，一般写为(,)t ψr ， 波函数的主要特点：
（1）波函数必须是单值、有限、连续的； （2）*(,)(,)1t t d xd yd z
ψψ=⎰⎰⎰r r （归一化条件）
；
（3）*(,)t ψr ，(,)t ψr 表示粒子在t 时刻在（x 、y 、z ）处单位体积中出现的
概率，称为概率密度。
特别注意自由粒子的波函数：/()
i E t A e
--ψ= p.r 式中P 和E 分别为自由粒子
的动量和能量。
3. 不确定性原理
1927年海森堡提出：对于一切类型的测量，不确定量∆x
和∆
大学物理 第17章例题及练习题
个电子。 个电子。wenku.baidu.com
3. 下列各组量子数中，哪一组可以描述原子中电子 下列各组量子数中， 的状态？ 的状态？
(A) n = 2 , l = 2 , m l = 0 , m s = 1 2; (B) n = 3 , l = 1 , m l = −1, m s = − 1 2; (C) n = 1 , l = 2 , m l = 1, m s = 1 2; (D) n = 1 , l = 0 , m l = 1, m s = − 1 2;
第一节 原子结构的量子理论
练习： 练习： 1.n 3时可能出现的轨道角动量为 1. = 3时可能出现的轨道角动量为 该壳层最多容纳 18 个电子。 个电子。
0, 2h, 6h
,
2.d分壳层电子轨道角动量的可能值为 角动量在外场方向投影的可能值为 该分壳层最多容纳 10
6h,
0, ± h, ± 2h,
高中物理复习提纲-第十七章-原子物理
β衰变：
23940Th
234 91
Pa
0 1
e
(中子转化为质子和电子, 从核中射出电子)
半衰期（τ）：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间。
m
m0
(
1
t
)
2
半衰期是元素的一个特性，与外界因素无关。是统计规律，对单
个原子核没有意义。
(mv)
r q B q新 r新 (mv)新 q
q新 B
2、人式核转化反应：原子核在α粒子等的轰击下产生新原子核的过 程。
2 1
H
2 1
H
13H
11H
4MeV
2 1
H
3 1
H
4 2
He
01n 17.6MeV
4、核反应中质量亏损能量>>化学反应能量：
爱因斯坦质能方程：E=mc2 ΔE=Δm×c2
原子（质）量单位：u 1u=1.66×10—27kg
1u相当于931.5MeV的能量。
牛顿力学只能解决宏观、低速运动的物理问题。
四、原子的结构模型：
1、汤姆生发现电子，说明原子可分。 2、卢瑟福的a粒子散射实验说明了：很小的原子核集中了全部的正 电荷和绝大多数质量，电子在核外绕核作高速旋转。 3、原子核的质子数决定元素的化学性质。
同位素：有相同的质子数，不同中子数的元素。 如：（氕），（氘），（氚）。
第17单元：原子核
第17单元：原子核
一、黄金知识点：
1、天然放射现象；
2、原子核的人工转变；
3、原子核的组成，放射性同位素；
4、核能，重核的裂变，轻核的聚变。
二、要点大揭密：
（一）天然放射现象：
1、天然放射现象：
（1）放射性和放射性元素：物质发送某种看不见的射线的性质叫放射性，具有放射性的元素叫做放射性元素。
（2）射线的偏转实验：带正电的为α射线、带负电的为β射线、不带电的为γ射线。
2、放射线的性质：
（1）α射线：是速度约为光速十分之一的氦核流。电离本领大，贯穿力小。
（2）β射线：是接近光速的高速电子流。电离本领较小，贯穿力较大。
（3）γ射线：是波长极短的光子流。电离作用很小，贯穿力很强。
3、放射性元素的衰变：
（1）衰变：原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化称为
（2）衰变规律：α衰变：He Y X A Z A Z 4
242+→--（新核比原核质量数减
4，电荷数减2）
β衰变：e Y X A Z A Z 0
1
1-++→（新核比原核质量数不变，电荷数加1）
注意：衰变方程中两边的质量数和电荷数都守恒。 （二）原子核的人工转变 1、原子核的人工转变：
（1）原子核的人工转变：用人工的方法使原子核发生变化的过程称为原子核的人工转变。
（2）质子的发现：用α粒子轰击氧和质子，核反应方程为： 2、中子的发现：
（1）查德威克用α粒子轰击铍核，得到中子射线，核反应方程为：
（2）中子：质量跟质子几乎相等的不带电的中性粒子。 3、原子核的组成：
（1）原子核的组成：原子由核子（中子和质子）组成。原子核
的质子数等于原子序数（核电荷数），中子数等于质量数与核电数之差。
2017届高考物理一轮总复习 选修部分 第17章 原子结构 原子核 第2讲 放射性元素的衰变、核能课件
双基夯实 一、思维辨析 1．β 射线是光子流。( × ) 2．原子核是由质子和中子组成的。( √ ) 3．半衰期是一个统计规律，对少数原子核不适用。( √ ) 4．人造放射性同位素被广泛地应用。( √ ) 5．核力是弱相互作用力。 ( × ) 6．质能方程表明在一定条件下，质量可以转化为能量。( × ) 7．核反应都是释放能量的反应。( × )
解析 根据质量数和电荷数守恒可知，铅核比钍核少 8 个质子，少 16 个中子，故选项 A 错误，B 正
1 t 14 1 ＝ m，故选项 C 正确；设发生了 x 次 α 衰变和 y 次 β 衰变，则根据质量数和电 确；m 余＝m 原 ＝m· 2τ 2 16
)
荷数守恒有 2x－y＋82＝90,4x＋208＝232， 解得 x＝6， y＝4， 故衰变过程中共有 6 次 α 衰变和 4 次 β 衰变， 故选项 D 错误。
6．[核能的计算方法]一个锂核(7 3Li)受到一个质子的轰击，变成两个 α 粒子。已知一个氢原子核的质量 是 1.6736×10－27 kg，一个锂核的质量是 11.6505×10－27 kg，一个氦核的质量是 6.6466×10－27 kg。 (1)试写出这一过程的核反应方程； 1 4 答案 (1)7 3Li＋1H→22He (2)计算这一过程中的质量亏损；
m 之内；
③每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用。
原子核物理课件 (17)
1 M 2 qV (1)
2
qB M 2 (2)
R
q M
2V B2R2
即M
qB2 R2 2V
2.6531026 kg
由1，2可以解出 Bqr 1.1105 m / s
M
A
1.66
M 1027
16
1-3（原子核的质量，质谱仪工作原理）
1 M 2 qV
2
qB M 2
R
R
2VM qB 2
1-6 （原子核半径，核力作用半径）
Rx
1
r0 A3
1 3
1
r01893
解出A 7
这个稳定核为7 Li
1-8（原子核的同位旋） 同位旋多重态的定义：对于核子数A相同，自
旋和宇称也相同，而且同位旋量子数T也相同， 只有T3不同的各个态。
（1）从课本附录一可查出和12 C核子数A，
自旋和宇称相同的为12 B，12 N。
2V1M 1 q1B12
B2 1.2T
2V2M 2 q2 B22
1-4（原子核半径，核力作用半径）
1
R r0 A3 , r0 1.45 fm
1-5 （原子核的自旋，利用光谱线的 超精细结构来定出核的自旋）
由于原子能级的电子总角动量大于核的自
旋即 j I , F有2I 1个值
2I 1 6
高中物理习题汇编 第十七章 原子和原子核.pdf
5．重核的裂变和轻核的聚变是人类利用原子核能的两种主要方法，下面关于它们的说法中正确的是 [
]
A．裂变和聚变过程都有质量亏损
B．裂变过程有质量亏损，聚变过程质量有所增加
C．裂变过程质量有所增加，聚变过程有质量亏损
D．裂变和聚变过程质量都有所增加
．1919年英国物理学家
+→+．1932年英国物理学家
+→+．
7．一个原子核，它的符号是 个质子， 个中子．
8．铋210的半衰期是5d，10g的铋210经过10d后，还应该剩下 g．
．放射性同位素应用较广，它应用的两个主要方面是利用它的_______和_______．
10．某行星内发生核反应，三个α粒子结合成一个碳核要放出能量，已知α粒子的质量为4.002 6 u，碳核质量为
（1）______________，_______________________________
2.（2001春季）下列现象中，与原子核内部变化有关的是
A.粒子散射
B.光电效应
C.天然放射现象
D.原子发光现象
3．(2000年广东综合)蛇是老鼠的天敌，是通过接收热辐射来发现老鼠的。假设老鼠的体温约37℃，它发出的最强
[
]
A. 具有相同的核子数而质子数不同的原子
B. 具有相同的质子数而核子数不同的原子
原子物理学(山东大学(威海))知到章节答案智慧树2023年
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绪论单元测试
1.我国古代以墨家为代表的一派主张物质可以无限分割。
参考答案:
错
2.电子的发现表明原子只是构成物质的一个层次，是可以继续分割的。
参考答案:
对
第一章测试
1.原子中的电子承担了原子的绝大部分质量。
参考答案:
错
2.原子质量单位1u定义为12C原子质量的（）
参考答案:
1/12
3.卢瑟福由α粒子散射实验得出原子核式结构模型时，所依据的理论基础是
经典理论。
参考答案:
对
4.在α粒子散射实验中观察到极少数α粒子出现大角度散射的科学家是（）
参考答案:
盖革;马斯顿
5.库伦散射公式不能进行实验验证的原因是瞄准距离b无法准确测量。
参考答案:
对
6.对卢瑟福散射公式进行了实验验证的科学家有（）
参考答案:
查得维克;马斯顿;盖革
7.在阴极射线的研究过程中，发现阴极射线是电子流的科学家是（）
参考答案:
汤姆逊
8.以下哪些发现可以说明原子只是构成物质的一个层次，是可以继续分割的（）
参考答案:
电子的发现
;
原子放射性的发现
;
X射线的发现
;
中子的发现
9.在金箔引起的α粒子散射实验中，每10000个对准金箔的α粒子中发现有
4个粒子被散射到角度大于5°的范围内。若金箔的厚度增加到原来的4倍，那么被散射到该角度范围内的α粒子数会是（）
参考答案:
16
第二章测试
1.太阳可以被看作黑体。
参考答案:
对
2.正确的黑体辐射公式是由哪位科学家给出的（）
参考答案:
普朗克
3.白光的光谱属于（）
参考答案:
连续谱
4.氢原子发射的谱线都是可见的。
参考答案:
错
5.氢原子的巴尔末线系位于（）
第十七章原子物理学
第⼗七章原⼦物理学
第⼗七章原⼦物理学
★原⼦结构认识的历史过程
→汤姆⽣原⼦模型
→卢瑟福核式结构模型
例：卢瑟福实验证明：当两个原⼦核之间的距离⼩到10-15m 时, 它们之间的排斥⼒仍遵守库仑定律. ⾦的原⼦核中有79个质⼦, 氦原⼦核(α粒⼦)中有2个质⼦. 已知每个质⼦带电e=1.60×10-19C, α粒⼦质量为6.68×10-27kg, 当α粒⼦与⾦核相距为6.9×10-15m 时(设这时它们仍可当作点电荷), 求：
(1) α粒⼦所受的⼒; (2) α粒⼦的加速度.
例：电⼦的质量m=9.1×10-28g, 电⼦的电荷e=1.6×10-19C, 已知原⼦的核外电⼦绕核运动的圆轨道半径r=5.3×10-9cm . 问：
(1) 电⼦所受向⼼⼒等于多少? (2) 电⼦绕核运动的周期等于多少? →波尔原⼦模型
例：玻尔在他提出的原⼦模型中所做的假设有( ).
A 、原⼦处于称为定态的能量状态时,虽然电⼦做加速运动,但并不向外辐射能量
B 、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
C 、电⼦从⼀个轨道跃迁到另⼀轨道时,辐射(或吸收)⼀定频率的光⼦
D 、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
例：玻尔理论中依据氢原⼦电⼦绕核转动是库仑⼒提供向⼼⼒，即n n n r v me r e k 222
=，加之玻尔假设的电⼦轨道（半径）公式12r n r n =（n 为量⼦数），试推导出电⼦绕核运转的动能公式21n
E E k kn =及周期公式13T n T n =。例：氢原⼦处于基态时能量为E 1＝-13.6eV ，电⼦的质量为m ，电量为—e ，求：
17大学物理
第十七章 原子的量子理论
基 本 要 求
一、把握氢原子的光谱规律，明白得各谱线系的特点。 二、了解卢瑟福的有核原子模型。
三、明白得玻尔氢原子理论的三条大体假设的内容，及其由它得
出的一些重要结论，如能量量子化、轨道量子化等。 四、明白得实物粒子的波粒二象性；把握物质波（德布罗意波）
波长的计算。
五、明白得自由粒子的波函数及其统计说明。 六、了解测不准关系的物理意义。
七、把握用定态薛定锷方程求解一维无穷深势阱的简单问题。
内 容 提 要
一、氢原子光谱线系的体会公式
巴尔末系谱线
波长 ,5,4,3,22
22
=-=n n n B λ 其中 A
B 7.3645= 波数 单位长度内所含波的数量。
,5,4,3,1211~22=⎪⎭
⎫ ⎝⎛-==n n R λν
其中17m 10096776.14--⨯==B R 。上式即为氢原子光谱巴尔末系的里德伯公式。
二、里兹并合原理
)()(~n T k T -＝ν
谱线的波数由两个谱项的差值决定；若是前项的整数参变量
维持定值，那么能够给出同一谱系中各谱线的波数；若是改变前项参变量的数值，可给出不同的谱系。
对氢原子光谱：2)(k R k T =，2
)(n R n T = 对碱金属光谱：2)()(α+=k R k T ，2
)()(β+=
n R
n T 修正系数βα、对不同元素有不同的值。
三、卢瑟福原子有核模型
1. 原子的中心是原子核，几乎占有原子的全数质量，集中了原子中全数的正电荷。
2. 电子绕原子核旋转。
3. 原子核的体积比原子的体积小得多。原子半径的数量级为10-10m ，核半径的数量级为10-15m 。 四、玻尔的氢原子理论
大学物理第17章学习题答案.docx
习题十七
17-1按照原子核的质子一中子模型,组成原子核；X的质子数和中子数各是多少？核内共有多少个核子？这种原子核的质量数和电荷数各是多少？
答：组成原子核；X的质子数是Z,中子数是力-Z・核内共有/个核子.原子核的质量数是核电荷
数是Z.
17-2原子核的体积与质量数之间有何关系？这关系说明什么？
答：实验表明，把原子核看成球体，其半径7?与质量数/的关系为R = R.A\说明原子核的体积与质量数/成正比关系.这一关系说明一切原子核中核物质的密度是一个常数.即单位体积内核子数近似相等，并由此推知核的平均结合能相等.结合能正比于核子数，就表明核力是短程力.如果核力象库仑力那样，按照静电能的公式，结合能与核子数/的平方成正比，而不是与/成正比. 17-3什么叫原子核的质量亏损？如果原子核；X的质量亏损是A加，其平均结合能是多少？解：原子核的质量小于组成原子核的核子的质量之和，它们的差额称为原子核的质量亏损•设原子核的质量为M x,原子核；X的质量亏损为：△刃=[Zm p + (/ - Z)mJ- M x
平均结合能为£o= —=
0 A A
17-4已知％Th的原子质量为232.03821“，计算其原子核的平均结合能.
解:结合能为AE = [Zm H + (/ - Z)加”一M] x 931.5 MeV
隘Th 原子M = 232.03821 u, Z = 90,力=232,氢原子质量加日=1.007825
m n = 1.008665 u
:4E = [90x 1.007825 + (232-90)x 1.008665 — 232.0382l]x931.5 MeV
高中物理 第十七章原子核(复习)
第十七章 原 子 核（复习）
第二单元 核能 聚变和裂变
(一)、考试内容和要求
1．理解爱因斯坦质能方程、质量亏损及核能的计算；
2、了解重核的裂变和轻核的聚变，了解链式反应、核反应堆和可控热核反应；
3、了解现代粒子理论中的粒子分类。
(二)、知识拓展
1、爱因斯坦质能方程
(1)质量亏损：核子结合成原子核时，核的质量比核子的质量之和要小一些，这种现象叫做质量亏损。 (2)质能方程 E=mc 2
(3)核能的计算：ΔE=Δm c 2 (式中Δm 为质量亏损)
从核子平均质量随原子序数的变化图可知，把重核分裂成中等质量的核时会出现质量亏损，从而放出巨大的核能；把轻核结合成质量较大的的核时，这种聚变反应同样也会放出巨大的核能。
注意:有些核反应是放能反应,也有一些核反应是吸能反应。
图17-6
2、重核的裂变
(1) 重核俘获一个中子后分裂成几个中等质量的核的反应过程叫重核裂变。
例：铀核裂变：
n 3Kr Ba n U 1
092
54
141561023592＋＋＋−→−
(2) 链式反应：重核裂变时放出几个中子，这些中子再引起其他重核裂变而使裂变反应不断进行下去，释放出越来越多的能量。
(3) 临界体积：能发生链式反应的最小体积。
(4) 反应堆的构造：核燃料、减速剂、镉棒、防护层。
3、轻核的聚变
(1) 由质量较小的核结合成质量较大的核的反应过程叫聚变。
例如：氘核与氚核的聚变：n He H H 1
0423111＋＋−→−
(2) 热核反应：在极高温度下轻核才能产生聚变反应，故聚变反应又叫热核反应。 (3) 聚变的应用： ①氢弹 ②可控热核反应
2019-2020年高三物理第一轮复习《第十七章 原子和原子核》教案
2019-2020年高三物理第一轮复习《第十七章原子和原子核》教案
第55课时原子核式结构原子核
备课指要
教学建议
1、本节课教学要始终以实验为基础分析，原子核式结构理论是由实验事实得出假想再
用实验验证理论，在分析实验现象的基础上修改或重建新理论的一个范例，要让学生通过这一内容的学习知道探索自然界未知事物，创建新理论的途径常常是：实验—创建新模型—实验—修改模型或舍弃原模型，另建新模型.
2、α粒子散射实验是原子核式结构理论的基础，实验装置的每一部分的构造、要求等
要详加说明，实验中观察到的现象要一一列举，然后分别对照汤姆生提出的原子模型说明实验现象与该理论的不符之处；说明卢瑟福建立的原子核式结构理论如何说明实验事实的.
3、质子和中子的发现应该补充详细一些，核反应方程也要写出来，并且说明这两个发
现对人类认识原子核有重要意义.中子的发现涉及中子与氢核、碳核的碰撞问题，可以结合相关力学知识向学生介绍.
4、关于原子核的组成，要明确；核内的质子数等于原子序数，也等于中性原子的核外
电子数，核内的中子数等于质量数减去原子序数.
5、原子核的人工转变：三个重要的人工转变反应（卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子
的反应、查德威克用α粒子轰击铍核发现中子的反应和约里奥·居里夫妇首先用人工的方法制造放射性同位素的反应（注意：正电子不是约里奥·居里夫妇最先发现的），在物理学发展上均起了一定的作用，要让学生了解，掌握原子核的人工转变的特点.
6、同位素概念：元素的化学性质是由核电荷数和核外电子数决定的，所以具有相同核
电荷，而有不同的中子数的原子互称同位素并有相同的化学性质.
高中物理：第17章原子结构原子核
第17章原子结构原子核
第1讲原子结构氢原子光谱
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知识点1 氢原子光谱Ⅰ
1.原子的核式结构
（1）电子的发现：英国物理学家J·J·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，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来。
（3）原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的电量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。
2．光谱
（1）光谱
用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长（频率）和强度分布的记录，即光谱。
（2）光谱分类
有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱。有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱。
（3）氢原子光谱的实验规律
巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝R ⎝ ⎛⎭
⎪⎫122－1n2，（n ＝3,4,5，…），R 是里德伯常量，R ＝1.10×107 m －1，n 为量子数。
知识点2 氢原子的能级结构、能级公式 Ⅰ
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h ν＝E m －E n 。（h 是普朗克常量，h ＝6.63×10－34 J ·s ）
高中物理 第十七章 原子和原子核练习
第十七章原子和原子核
[解题方法指导]
例1 关于半衰期，以下说法正确的是：
A．同种放射性元素在化合物中的半衰期比单质中长。
B．升高温度可以使半衰期缩短。
C．氡的半衰期为3.8天，若有四个氡原子核，经过7.6天就只剩下一个。
D．氡的半衰期为3.8天，4克氡原子核，经过7.6天就只剩下1克。
【错解】每经过3.8天就有半数的氡核发生衰变，经过两个半衰期即7.6天后，只剩下四分之一的氡，故选 C，D。
【错解原因】放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间是一种统计规律，半衰期对某一个或某几个原子核来说，是无意义的。“上述”解法忽视了这一事实，故错选了C。
【分析解答】考虑到放射性元素衰变的快慢是跟原子所处的物理状态或化学状态无关，又考虑到半衰期是一种统计规律，即给定的四个氡核是否马上衰变会受到各种偶然因素的支配。因此，正确答案只有D。
(1)求电子在基态轨道上运动时的动能。
(2)有一群氢原子处于量子数n=3的激发态。画一能级图，在图14－1上用箭头标明这些氢原子能发出哪几条光谱线。
(3)计算这几条光谱线中波长最短的一条的波长。(其中静电力恒量K=9.0×109N·m2/C2，电子电量
e=1.6×10-19C，普朗克恒量h=6.63×10-34J·s，真空中光速c=3.0×108m/s)。
【错解】
(1)电子在基态轨道中运动时量子数n=1，其动能为
由于动能不为负值
(2)作能级图如图，可能发出两条光谱线。
(3)由于能级差最小的两能级间跃迁产生的光谱线波长越短，所以(E3-E2)时所产生的光谱线为所求，其中
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动量守恒定律得： m1v1 m2v2 m3v3
代入数值，得 v3 8.110 6 m / s
即反应后生成的氚核的速度大小为 8.1106 m / s ，方向与反应前中子的速度方向相反。
6.(2010 山东聊城二模)雷蒙德·臧维斯因研究来自太阳的电子中微子( ve )而获得了 2002
年度诺贝尔物理学奖。他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满 615t 四氯乙烯( C2Cl4 )
判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为____
【答案】 0.82MeV
MeV （结果保留两位有效数字）。
【解析】 E (36.95691 0.00055 36.95658) 931MeV 0.82MeV
7.（2010·江苏淮阴高三模拟考试）下列说法正确的是 A．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，释放一定频率的光子，同时电子 的动能增大，电势能减小 B．光的波动性是由于光子之间的相互作用引起的 C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关 D．α 射线、β 射线、γ 射线本质上都是电磁波，且 γ 射线的波长最短 【答案】AC 【解析】核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，释放出光子，电子绕核运动的轨道半 径减小，电子的动能增大，因为释放出光子，原子的能量降低，电势能变得更小，A 正确； 光的波动性是光的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的，B 错误；温度越高，黑体辐
观测到频率分别为 v1、v2、v3 的三条谱线，且 v3＞v2＞v1 ，则_______.(填入正确选项前的
字母)
A、 v0＜v1
B、 v3 v2 v1
C、 v0 v1 v2 v3
D、 1 1 1 v1 v2 v3
【答案】B
【解析】大量氢原子跃迁时只有三个频率的光谱，这说明是从 n=3 能级向低能级跃迁，
出的能量约为４×1026Ｊ，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近
Ａ．1036Kg
Ｂ．1018 Kg
Ｃ．1013 Kg
Ｄ．109 Kg
【答案】D
【解析】根据爱因斯坦的只能方程， m
E c2
4 1026 9 1016
4.4109 kg
，D 正确。
6.（上海物理）卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的ห้องสมุดไป่ตู้础是
其能量值分别是：1．89eV,10．2eV,12．09eV。跃迁发生前这些原子分布在_______个激发
态能级上，其中最高能级的能量值是______eV（基态能量为-13．6eV）。
【答案】（1）2,0.7
【解析】E-（-13.6）=12.9，E=0.7eV
二、模拟新题
1.（福建省龙岩二中 2010 届高三模拟考试）如图所示，1、2、3、4
第 17 单元•原子物理学•（高考真题+模拟新题）
一、高考真题
1.（全国卷
1）原子核
238 92
U
经放射性衰变①变为原子核
T 234 90
h
，继而经放射性衰变②变
为原子核
234 91
Pa
，再经放射性衰变③变为原子核
234 92
U
。放射性衰变
①、②和③依次为
A．α 衰变、β 衰变和 β 衰变 B．β 衰变、β 衰变和 α 衰变
3.（2010·海南师附中高三月考物理试题）钍 23920Th 经过 6 次衰变和 4 次衰变后, 生
成的新核中具有
个质子和
个中子．这个核反应方程可以写成
【答案】82；126；
234 90
Th
6
4 2
He+4
0 1
e+
208 82
Pb
4.（2010 山东济南二模）关于原子和原子核，下列说法正确的有
A．汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内
0
处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有 2 条，其颜色分别为
A.红、蓝、靛 B.黄、绿 C.红、紫 D.蓝—靛、紫 【答案】A 【解析】如果激发态的氢原子处于第二能级，能够发出 10.2 eV 的光子，不属于可见光； 如果激发态的氢原子处于第三能级，能够发出 12.09 eV、10.2 eV、1.89 eV 的三种光子，只 有 1.89 eV 属于可见光；如果激发态的氢原子处于第四能级，能够发出 12.75 eV、12.09 eV、 10.2 eV、2.55 eV、1.89 eV、0.66 eV 的六种光子，1.89 eV 和 2.55 eV 属于可见光，1.89 eV 的 光子为红光，2.55 eV 的光子为蓝—靛，A 正确。
B． α 粒子散射实验中少数 α 粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主
要依据之一
C．放射性元素发生衰变时，由于质量亏损，质量数不守恒
D．玻尔原子理论无法解释较复杂原子的光谱现象，说明玻尔提出的原子定态概念是错
误的
【答案】B
【解析】汤姆孙发现电子后猜想正负电荷均匀分布在原子内，A 错误；原子核式结构模
（D）3.8 天
【答案】D
t
【解析】根据
1 2
1 8
，t
3 ，因为 t=11.4day，所以
11.4 =3.8day，选 D。 3
本题考查原子核半衰期的计算。
难度：中等。
9.（天津卷）下列关于原子和原子核的说法正确的是
A．β 衰变现象说明电子是原子核的组成部分
B．波尔理论的假设之一是原子能量的量子化
X
12H
4 2
He
11H
，应用质量数与电荷数的守恒
A 2 4 1, Z 1 2 1，解得 A 3, Z 2 ，答案 D。
【命题意图与考点定位】主要考查根据原子核的聚变反应方程，应用质量数与电荷数的 守恒分析解决。
3.（新课标卷）用频率为 v0 的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能
型是跟据 α 粒子散射实验现象提出的，B 正确；发生核反应时，总是质量数守恒的，与质量
亏损无关，C 错误；玻尔原子理论虽然无法解释较复杂原子的光谱现象，但原子定态概念还
是正确的，C 错误。
5.（2010
山东济南三模）静止的锂核（
6 3
Li）俘获一个速度为
7.7×106m/s
的中子，发生
核反应后若只产生两个新粒子，其中一个粒子为氦核（
（A） 粒子的散射实验
（B）对阴极射线的研究
（C） 天然放射性现象的发现
（D）质子的发现
【答案】A
【解析】卢瑟福根据α粒子的散射实验结果，提出了院子的核式结构模型：原子核聚集
了院子的全部正电荷和几乎全部质量，电子在核外绕核运转。
本题考查原子的核式结构的建立。
难度：易。
7.（上海物理）现已建成的核电站的能量来自于
11.（浙江卷）在核反应 01n
X
13H
4 2
He
E
过程中，X
是未知核。由核反应知识
可以确定 X 核为
①
。若
1 0
n
、X
核、
3 1
H
和
4 2
He
的静止质量分别为
m1、mx、
m3 和 m4，则 E 的值为 ② 。（4 分）
【答案】①
6 3
Li
；②
E
(m1 m2) (m3 m4)
e2
12.（福建卷） 14 C 测年法是利用 14 C 衰变规律对古生物进行年代测定的方法。若以横
4 2
He），它的速度大小是
8.0×106m/s，
方向与反应前的中子速度方向相同。
（1）写出此核反应的方程式； （2）求反应后产生的另一个粒子的速度大小及方向。
【解析】（1）
6 3
Li
10
n
4 2
He
3 1
H
（2）用
m1 ,
m2
和
m3
分别表示分子（
1 0
n
）、氦核（
4 2
He
）和氚核（
3 1
H
）的质量，由
A. h1 【答案】C
B. h2
C.h3
D.h( 1+ 2+ 3)
【解析】氢原子吸收能量为 h3 光子，跃迁到第 3 能级，从第 3 能级向低能级跃迁过 程中，可发出频率分别为 1、2、3 的三种光，C 正确
9.（2010·江苏盐城 5 月调研）下列说法正确的是
A．α粒子散射实验揭示了原子核有复杂结构
为玻尔理论中氢原子最低的四个能级。用以下能量的光子照射基态的氢
原子时，能使氢原子跃迁到激发态的是 A．1.51eV B．3.4 eV C．10.2 eV D．10.3 eV 【答案】C 【解析】氢原子基态跃迁到激发态，需要吸收的光子的最小能量是-3.4eV（- -13.6）eV=10.2
eV 2.（2010·吉林省长白高三质量检测）在汤姆孙发现电子后，对于原子中正负电荷的分
C．β 衰变、α 衰变和 β 衰变 D．α 衰变、β 衰变和 α 衰变
【答案】A
【解析】29328U ①23940Th ,质量数少 4,电荷数少 2,说明①为 α 衰变. 23940Th②29314Pa,
质子数加 1,说明②为 β 衰变,中子转化成质子.
234 91
Pa③29324U
,质子数加
1,说明③为
布的问题，科学家们提出了许多模型，最后他们认定：占原子质量绝大部分的正电荷集中在 很小的空间范围内，电子绕正电荷旋转。此模型称原子的有核模型. 最先提出原子有核模型 的科学家是________________.他所根据的实验是________________________.
【答案】（1）卢瑟福 α粒子散射实验
（A）天然放射性元素衰变放出的能量
（B）人工放射性同位素放出的的能量
（C）重核裂变放出的能量
（D）化学反应放出的能量
【答案】C
【解析】本题考查原子核反应。
难度：易。
8.（上海物理）某放射性元素经过 11.4 天有 7 8 的原子核发生了衰变，该元素的半衰
期为
（A）11.4 天
（B）7.6 天
（C）5. 7 天
射只于温度有关，C 正确；α、β、γ 射线中，只有 γ 射线是电磁波，D 错误。
8.（2010·广西师大附中高三月考）光子能量为 E 的一束单色光, 照射容器中的氢气（氢
原子处于基态）, 氢原子吸收光子后, 能发出频率分别为 1、2、3 的三种光, 已知 1 < 2 < 3 , 则入射光束的光子能量为
溶液的巨桶，电子中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程式为
ve
1377Cl
37 18
Ar
10e
。已知
1377Cl
核的质量为
36.95658
u
，
37 18
Ar
核的质量为
36.
9569l u ，10e 的质量为 0.00055 u ，1u 质量对应的能量为 931.5MeV 。根据以上数据，可以
C．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短
D．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
【答案】B
10（. 重庆卷）氢原子部分能级的示意图如题 19 图所示，不同色光的光子能量如下所示：
色光光子能量 红
橙
黄
绿
蓝—靛
紫
范围（ eV ） 1.61---2.0 2.00—2.07 2.07—2.14 2.14—2.53 2.53—2.76 2.76—3.10
23940Th
24He
是
α
衰变
B.
14 7
N
24He
187O
11H
是 β 衰变
C.
2 1
H
13H
24He
01n
是轻核聚变
D . 3842Se3862Kr 24He 210e 是重核裂变
【答案】AC
【解析】B 为人工核转变，D 为衰变，选 AC。
14.（山东卷）大量氢原子处于不同能量激发态，发生跃迁时放出三种不同能量的光子，
根据能量守恒有， h 3 h 2 h 1 ，解得： v3 v2 v1 ，选项 B 正确。
4.（北京卷）属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中，
Ａ．真空中光速不变
Ｂ．时间间隔具有相对性
Ｃ．物体的质量不变
Ｄ．物体的能量与质量成正比
【答案】A
5.（北京卷）太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少。太阳每秒钟辐射
β
衰变,
中子转化成质子.
【命题意图与考点定位】主要考查根据原子核的衰变反应方程，应用质量数与电荷数的
守恒分析解决。
2.（全国卷
2）原子核
A Z
X
与氘核
2 1
H
反应生成一个α粒子和一个质子。由此可知
A．A=2，Z=1 B. A=2，Z=2 C. A=3，Z=3 D. A=3，Z=2
【答案】D
【解
析】
A Z
坐标 t 表示时间，纵坐标 m 表示任意时刻 14 C 的质量， m0 为 t＝0 时 m0 的质量。下面四幅
图中能正确反映 14 C 衰变规律的是
。（填选项前的字母）
【答案】C
【解析】由公式
m
m0
(
1
)
t
2
可知
C
答案正确。
13.（广东卷）关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有
A.
U 238
92
B．用质子流工作的显微镜比用相同速度的电子流工作的显微镜分
辨率高
C．光电效应揭示了光具有粒子性
D．原子核结合能越大，则原子核越稳定
【答案】BC
【解析】α 粒子散射说明原子有复杂的结构，A 错。比原子核结合能越大，原子核越稳
定，D 错。