2020高考物理考点精炼(14)原子物理高中物理
高三物理原子核物理练习题及答案
高三物理原子核物理练习题及答案一、选择题1.以下哪个是不稳定的原子核？A. 氘核B. 氦核C. 镭核D. 铀核答案：C2.下列物质中，具有中子最多的是：A. 氢B. 氮C. 铁D. 铀答案：D3.以下哪个是半衰期较短的放射性同位素？A. 铀-238B. 铀-235C. 钍-232D. 钚-239答案：D4.下列几种放射线中，穿透能力最强的是：A. α射线B. β射线C. γ射线D. X射线答案：C5.核反应中质量守恒定律及能量守恒定律的基础是：A. 爱因斯坦质能方程B. 力守恒定律C. 电荷守恒定律D. 反射定律答案：A二、填空题1.法拉第定律指出，电流的大小与通过导线的_____成正比，与导线的长度及截面积的____成反比。
答案：电压、电阻2.铀-238衰变成钍-234时，放射出____和____。
答案：α粒子、氚核3.芬特方法通过测量放射性同位素的_____测定样品的年龄。
答案：衰变产物4.质子数为92的核素是_____。
答案：铀5.链式反应是指每个裂变核生成的中子都能引起_____个新的裂变核裂变。
答案：大于1个三、计算题1.一个铀-235核裂变时，平均产生3个中子，使周围8个铀-235核继续裂变。
假设每次裂变放出的能量为210MeV，求铀-235核裂变的倍增时间。
答案：根据倍增时间的定义，我们有Td = (N-1) × τ其中，Td为倍增时间，N为平均每次裂变释放的中子数，τ为平均裂变时间。
由题意可知，N = 3裂变时间τ = 1秒/8 = 0.125秒将N和τ代入上述公式，解得Td = (3-1) × 0.125 = 0.25秒2.一个样品中的放射性同位素含量初试为1000g，经过5个半衰期后剩余多少克？答案：根据半衰期的定义，经过一个半衰期放射性同位素的质量会剩下原来的一半。
因此，经过5个半衰期，剩余的质量为原质量的(1/2)^5倍。
即，剩余质量 = 1000g × (1/2)^5 = 1000g × 1/32 = 31.25g四、解答题1.请简述核聚变和核裂变的基本原理及其应用领域。
(完整版)原子物理知识点汇总(最新整理)
高考考点：原子物理考点分析一、历史人物及相关成就1、汤姆生：发现电子，并提出原子枣糕模型——说明原子可再分2、卢瑟福：粒子散射实验——说明原子的核式结构模型发现质子3、查德威克：发现中子4、约里奥.居里夫妇：发现正电子5、贝克勒尔：发现天然放射现象——说明原子核可再分6、爱因斯坦：质能方程E =mc2，∆E =∆mc27、玻尔：提出玻尔原子模型，解释氢原子线状光谱8、密立根：油滴实验——测量出电子的电荷量二、核反应的四种类型类型可控性核反应方程典例衰变衰变自发238 U→234 Th+4 H e92 90 2衰变自发234 Th→234Pa+0e90 91 -114N +4He→17o+1H 卢瑟福发现质子7 2 8 19Be+4He→12C +1n 查德威克发现中子4 2 6 0人工转变人工控制27A l +4He→30P+1n 约里奥.居里夫妇13 2 15 030P→30Si+0e 发现放射性同位素，同15 14 1时发现正电子重核裂变比较容易进235U +1n→144 B a+89Kr +31n92 0 56 36 0行人工控制235U +1n→136Xe+90Sr + 10 1n92 0 54 38 0轻核聚变除氢弹外无法控制2H +3H →4He+1n1 12 0提醒：1、核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单箭头表示反应方向，不能用等号连接。
2、核反应的生成物一定要以实验事实为基础，不能凭空只依据两个守恒定律杜撰出生成物来写出核反应方程3、核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，遵循电荷数守恒射线( 4He)2 射线( 0e)1射线提醒：1、半衰期：表示原子衰变一半所用时间2、半衰期由原子核内部本身的因素据顶，跟原子所处的物理状态(如压强、温度)或化学状态（如单质、化合物）无关3、半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，个别原子核经多长时间衰变无法预测，对个别或极少n1 数原子核，无半衰期而言。
高中物理,原子和原子核,典型题,精品含答案
《原子和原子核》典型题1．(多选)下列说法正确的是( )A.天然放射性现象说明原子核内部具有复杂的结构B.a粒子散射实验说明原子核内部具有复杂的结构C.原子核发生p衰变生成的新核原子序数增加D.氢原子从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的波长小于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的波长2.(多选)下列说法中正确的是( )A. p衰变现象说明电子是原子核的组成部分B.目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变C.一个氢原子从n = 3的激发态跃迁到基态时，能辐射3种不同频率的光子D.卢瑟福依据极少数a粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型3.(多选)下列说法正确的是( )A.发现中子的核反应方程是4Be+2He f国+0nB.汤姆孙发现了电子，说明原子核有复杂的结构C.卢瑟福在a粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型D.要使金属发生光电效应，照射光的频率必须超过某一数值4.(多选)下列说法中正确的是( )A.放射性元素的半衰期是针对大量原子核的统计规律B.a、P、Y射线比较，a射线的电离作用最弱C.光的波长越短，光子的能量越大，光的粒子性越明显D.原子的全部正电荷和全部质量都集中在原子核里5.(多选)以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中正确的是( )A.紫外线照射到金属锌板表面时能产生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大B.每个核子只跟邻近的核子发生核力作用C.原子核式结构模型是由汤姆孙在a粒子散射实验基础上提出的D.太阳内部发生的核反应是热核反应6.（多选）下列说法正确的是（）A.方程式赞U-204Th+2He是重核裂变反应方程B.铯原子核（甯Cs）的结合能小于铅原子核您Pb）的结合能C.P衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的D.核力是短程力，与核子间的距离有关，有时表现为引力，有时表现为斥力7.（多选）关于原子核的结合能，下列说法正确的是（）A.原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量8.一重原子核衰变成a粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能C.铯原子核（甯Cs）的结合能小于铅原子核您Pb）的结合能D.比结合能越大，原子核越不稳定8.自然界里一些放射性重元素往往会发生一系列连续的衰变，形成放射系.如图所示为锕系图的一部分，纵坐标N表示中子数，则图中U衰变成Po, 经历了次a衰变，次P衰变.9. （1）（多选）卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变，其核反应方程为：2He+174N f gO+l H,下列说法正确的是（）A.卢瑟福通过该实验提出了原子的核式结构模型B.实验中是用a粒子轰击氮核的C.卢瑟福通过该实验发现了质子D.原子核在人工转变的过程中，电荷数一定守恒（2）为确定爱因斯坦的质能方程A E=A mc2的正确性，设计了如下实验：用动能为E 1 = 0.60 MeV的质子轰击静止的锂核7U,生成两个a粒子，测得两个a粒子的动能之和为E2=19.9 MeV,已知质子、a粒子、锂粒子的质量分别取m =1.007 3 u、m a=4.001 5 u、m Li=7.016 0 u,求：①写出该反应方程；②通过计算说明A E=A mc2正确.(1 u= 1.660 6义10f kg)10．(1)(多选)关于天然放射现象，下列叙述正确的是( )A.若使放射性物质所在处的压强升高，其半衰期将减小B.当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时，将发生P衰变C.在a、|3、Y这三种射线中，Y射线的穿透能力最强，a射线的电离能力最强D.铀核(燹U)衰变为铅核(/Pb)的过程中，要经过8次a衰变和6次P衰变(2)用速度大小为v的中子轰击静止的锂核(6Li),发生核反应后生成氚核和a 粒子.生成的氚核速度方向与中子的速度方向相反，氚核与a粒子的速度之比为7：8,中子的质量为m，质子的质量可近似看成m，光速为c.①写出核反应方程；②求氚核和a粒子的速度大小；③若核反应过程中放出的核能全部转化为a粒子和氚核的动能，求出质量亏损.11.(1)下列说法正确的是()A. P射线的穿透能力比Y射线强B.电子的衍射图样表明实物粒子也具有波动性C.雷Bi的半衰期是1小时，质量为m的超Bi经过3小时后还有6m没有衰变D.对黑体辐射的研究表明，温度越高，辐射强度极大值所对应的电磁波的频率不变(2)氢原子的能级如图所示.氢原子从n = 3能级向n =1能级跃迁所放出的光子，恰能使某种金属产生光电效应，则该金属的逸出功为eV;用一群处n=4能级的氢原子向低能级跃迁时所发出的光照射该金属，产生的光电子最大初动能为eV.n.㈤足V«--- ------ 04----------------- 0.853----------------- -L5I2------------------- 3A1----------------- 13,6(3)—静止的铀核(燹U)发生a衰变转变成钍核(Th),已知放出的a粒子的质量为m,速度为v0,假设铀核发生衰变时，释放的能量全部转化为a粒子和钍核的动能.①试写出铀核衰变的核反应方程；②求出铀核发生衰变时的质量亏损.(已知光在真空中的速度为如不考虑相对论效应)《原子和原子核》典型题参考答案1．解析：选AC.天然放射性现象说明原子核内部具有复杂的结构，选项A正确；a粒子散射实验说明原子具有核式结构，选项B错误；根据电荷数守恒和质量数守恒知，B衰变放出一个电子，新核的电荷数增加1，即原子序数增加，故C正确；氢原子从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的能量小于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的能量，故从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的波长大于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的波长，选项D错误.2．解析：选BD.P衰变现象不能说明电子是原子核的组成部分，A选项是错误的；目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变，故B选项正确；一群氢原子从n= 3的激发态跃迁到基态时，能辐射03 = 3种不同频率的光子，而一个氢原子从n = 3的激发态跃迁到基态时，只能是三种可能频率中的一种或两种，故C 选项错误；卢瑟福依据极少数a粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型，D选项正确.3．解析：选ACD.发现中子的核反应方程是4Be + 4He - i62C + 0n，选项A正确；汤姆孙发现了电子，说明原子有复杂的结构，选项B错误；卢瑟福在a粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型，选项C正确；要使金属发生光电效应，照射光的频率必须超过某一数值，即超过这种金属的极限频率，选项D 正确．4．解析：选AC.放射性元素的半衰期是针对大量原子核的统计规律，A正确；a、区Y三种射线电离本领依次减弱，贯穿本领依次增强，B错误；根据公式c 二人可得光的波长越短，频率越大，根据公式E=hv可得频率越大，光子的能量越大，光的粒子性越明显，C正确；原子的正电荷都集中在原子核里，绝大部分质量在原子核里，不是全部质量，D错误.5．解析：选BD.根据爱因斯坦光电效应方程E k= hv - %可知，最大初动能与光的照射强度无关，与光的频率有关，选项A错误；核子之间的核力是短程力，每个核子只跟邻近的核子发生核力作用，选项B正确；原子核式结构模型是由卢瑟福在a粒子散射实验基础上提出的，选项C错误；太阳内部发生的核反应是聚变反应，属于热核反应，选项D正确.6．解析：选BCD.方程式赞U-204Th+ g He的反应物只有一个，生成物有g He , 属于a衰变，选项A错误；由原子核的平均结合能的曲线可知，铯原子核的比结合能与铅原子核的比结合能差不多，而铯原子核的核子数少得多，所以铯原子核的结合能小于铅原子核的结合能，选项B正确；B衰变所释放的电子不是来源于原子核外面的电子，而是原子核内的中子转化成质子时所产生的（0n-]H+ 01 e）,选项C正确；相邻的质子与质子、中子与质子、中子与中子既不会融合在一起（斥力），又相距一定距离组成原子核（引力），选项D正确.7．解析：选ABC.原子核的结合能等于核子结合成原子核所释放的能量，也等于将原子核完全分解成核子所需要的最小能量，A正确；重核衰变时释放能量，从能量守恒的角度可以理解，要把衰变产物分解成单个核子需要更多的能量，所以衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，B正确；原子核的结合能是该原子核的比结合能与核子数的乘积，铯原子核（甯Cs）的比结合能与铅原子核（208Pb）的比结合能差不多，但铯原子核。
高中原子物理知识点归纳
高中原子物理知识点归纳
1.原子结构
-原子是由带正电的原子核和围绕核运动的电子组成的。
-原子核由质子和中子构成，质子带有正电荷，中子则是中性的。
-电子分布在不同的能级上，每个能级对应一定的能量。
-能级结构可以用波尔模型或者量子力学的薛定谔方程来描述，能级之间的跃迁伴随着能量的变化，这对应着原子光谱的现象。
-核内的质子和中子可以通过核反应（如裂变、聚变）释放或吸收能量。
2.原子核的特性
-原子核的质量远大于电子，集中在原子的中心部位。
-原子核大小与原子整体相比很小，但密度极高。
-卢瑟福通过α粒子散射实验证实了原子的核式结构模型，即大部分空间是空的，电子在核外空间运动。
3.原子序数与核电荷数
-原子序数等于原子核内质子的数量，决定了元素的化学性质。
-原子的核电荷数等于质子数，也等于核外电子总数（在中性原子中）。
4.放射性衰变
-放射性元素自发发生核转变，释放出α粒子、β粒子（电子或正电子）或γ射线等形式的能量。
-放射性衰变遵循一定的半衰期规律。
5.核能与核反应
-核能来源于核子重组过程中释放的能量，如核裂变（如铀-235的链式反应）和核聚变（如氢弹中的氘氚反应）。
6.量子数与电子排布
-电子在原子轨道中的排布遵循泡利不相容原理、洪特规则等，形成了元素周期表中的电子构型。
7.原子光谱
-当电子在不同能级之间跃迁时，会发射或吸收特定波长的光，形成原子的发射光谱和吸收光谱。
2020届高考物理专题训练：原子物理(两套 附详细答案解析)
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235U＋1n→144Ba＋89Kr＋31n中，235U的结合能比144Ba和89Kr都大，但比结合能没有92056360925636144 56Ba或89Kr大36D．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23592U的结合能比144Ba和89Kr都大，但235U的比结合能比144Ba和89Kr都小，C正确；α射线、β射线都5636925636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1表面逸出的光电子的个数增多，光电子的最大初动能增大C．氢原子光谱有很多不同的亮线，说明氢原子能发出很多不同的频率的光，但它的光谱不是连续谱D．天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构，阴极射线是原子核内的中子转变为质子时产生的高速电子流【答案】C【解析】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，原子能量增大，A项错误；由E＝hν－W可知，只增加光照强度而不改变光的频k0率，光电子的最大初动能不变，B项错误；原子核内的中子转变为质子时产生的高速电子流是β射线，不是阴极射线，D项错误。
高中物理原子与原子核知识点总结
高中物理原子与原子核知识点总结必修三原子、原子核这一章虽然不是重点;但是高考选择题也会涉及到;其实只要记住模型和方程式;就不会在做题上出错;下面的一些总结希望对大家有所帮助.卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构学说;玻尔把量子说引入到核式结构模型之中;建立了以下三个假说为主要内容的玻尔理论.认识原子核的结构是从发现天然放射现象开始的;发现质子的核反应是认识原子核结构的突破点.裂变和聚变是获取核能的两个重要途径.裂变和聚变过程中释放的能量符合爱因斯坦质能方程..整个知识体系;可归结为：两模型原子的核式结构模型、波尔原子模型；六子电子、质子、中子、正电子、粒子、光子；四变衰变、人工转变、裂变、聚变；两方程核反应方程、质能方程..4条守恒定律电荷数守恒、质量数守恒、能量守恒、动量守恒贯串全章..1.汤姆生模型枣糕模型汤姆生发现电子;使人们认识到原子有复杂结构..从而打开原子的大门.2.卢瑟福的核式结构模型行星式模型卢瑟福α粒子散射实验装置;现象;从而总结出核式结构学说α粒子散射实验是用α粒子轰击金箔;实验现象：结果是绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进;但是有少数α粒子发生了较大的偏转.这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上..卢瑟福由α粒子散射实验提出：在原子的中心有一个很小的核;叫原子核;原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里;带负电的电子在核外空间运动..由α粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是10-15m..而核式结构又与经典的电磁理论发生矛盾：①原子是否稳定;②其发出的光谱是否连续3.玻尔模型引入量子理论;量子化就是不连续性;整数n叫量子数玻尔补充三条假设⑴定态--原子只能处于一系列不连续的能量状态称为定态;电子虽然绕核运转;但不会向外辐射能量..本假设是针对原子稳定性提出的⑵跃迁--原子从一种定态跃迁到另一种定态;要辐射或吸收一定频率的光子其能量由两定态的能量差决定本假设针对线状谱提出辐射吸收光子的能量为hf＝E初-E末氢原子跃迁的光谱线问题一群氢原子可能辐射的光谱线条数为 ..大量处于n激发态原子跃迁到基态时的所有辐射方式⑶能量和轨道量子化----定态不连续;能量和轨道也不连续;即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分布也是不连续的针对原子核式模型提出;是能级假设的补充氢原子的激发态和基态的能量最小与核外电子轨道半径间的关系是:说明氢原子跃迁① 轨道量子化r n=n2r1n＝1;2.3…r1=0.53×10-10m=－13.6eV能量量子化：E1②③氢原子跃迁时应明确：一个氢原子直接跃迁向高能级跃迁;吸收光子一般光子某一频率光子一群氢原子各种可能跃迁向低能级跃迁放出光子可见光子一系列频率光子④氢原子吸收光子时——要么全部吸收光子能量;要么不吸收光子1光子能量大于电子跃迁到无穷远处电离需要的能量时;该光子可被吸收..即：光子和原于作用而使原子电离2光子能量小于电子跃迁到无穷远处电离需要的能量时;则只有能量等于两个能级差的光子才能被吸收..受跃迁条件限：只适用于光于和原于作用使原于在各定态之间跃迁的情况..⑤氢原子吸收外来电子能量时——可以部分吸收外来碰撞电子的能量实物粒子作用而使原子激发..因此;能量大于某两个能级差的电子均可被氢原子吸收;从而使氢原子跃迁..E51=13.06 E41=12.75 E31=12.09 E21=10.2；有规律可依E52=2.86 E42=2.55 E32=1.89； E53=0.97 E43=0.66； E54=0.31⑶玻尔理论的局限性..由于引进了量子理论轨道量子化和能量量子化;玻尔理论成功地解释了氢光谱的规律..但由于它保留了过多的经典物理理论牛顿第二定律、向心力、库仑力等;所以在解释其他原子的光谱上都遇到很大的困难..氢原子在n能级的动能、势能;总能量的关系是：EP=－2EK;E=EK+EP=－EK..类似于卫星模型由高能级到低能级时;动能增加;势能降低;且势能的降低量是动能增加量的2倍;故总能量负值降低..量子数1.天然放射现象的发现;使人们认识到原子核也有复杂结构..核变化从贝克勒耳发现天然放射现象开始衰变用电磁场研究：2.各种放射线的性质比较三种射线在匀强磁场、匀强电场、正交电场和磁场中的偏转情况比较：四种核反应类型衰变;人工核转变;重核裂变;轻核骤变⑴衰变：α衰变：实质：核内α衰变形成外切同方向旋;β衰变：实质：核内的中子转变成了质子和中子β衰变形成内切相反方向旋;且大圆为α、β粒子径迹..+β衰变：核内γ衰变：原子核处于较高能级;辐射光子后跃迁到低能级..⑵人工转变：发现质子的核反应卢瑟福用α粒子轰击氮核;并预言中子的存在发现中子的核反应查德威克钋产生的α射线轰击铍人工制造放射性同位素正电子的发现约里奥居里和伊丽芙居里夫妇α粒子轰击铝箔⑶重核的裂变：在一定条件下超过临界体积;裂变反应会连续不断地进行下去;这就是链式反应..⑷轻核的聚变：需要几百万度高温;所以又叫热核反应所有核反应的反应前后都遵守：质量数守恒、电荷数守恒..注意：质量并不守恒..核能计算方法有三：①由△m单位为“kg”计算；②由△E=931.5△m△m 单位为“u”计算；③借助动量守恒和能量守恒计算..2.半衰期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..对大量原子核的统计规律计算式为： N表示核的个数 ;此式也可以演变成或 ;式中m表示放射性物质的质量;n 表示单位时间内放出的射线粒子数..以上各式左边的量都表示时间t后的剩余量..半衰期由核内部本身的因素决定;与物理和化学状态无关、同位素等重要概念放射性标志3.放射性同位素的应用⑴利用其射线：α射线电离性强;用于使空气电离;将静电泄出;从而消除有害静电..γ射线贯穿性强;可用于金属探伤;也可用于治疗恶性肿瘤..各种射线均可使DNA发生突变;可用于生物工程;基因工程..⑵作为示踪原子..用于研究农作物化肥需求情况;诊断甲状腺疾病的类型;研究生物大分子结构及其功能..⑶进行考古研究..利用放射性同位素碳14;判定出土木质文物的产生年代..一般都使用人工制造的放射性同位素种类齐全;各种元素都有人工制造的放射性同位..半衰期短;废料容易处理..可制成各种形状;强度容易控制..高考对本章的考查：以α粒子散射实验、原子光谱为实验基础的卢瑟福原子核式结构学说和玻尔原子理论;各种核变化和与之相关的核反应方程、核能计算等..在核反应中遵循电荷数守恒和质量数守恒;在微观世界中动量守恒定律同样适用..。
高考物理原子核专题训练附解析
高考物理原子核专题训练（附解析）高考物理原子核专题训练（附解析）1、下列说法正确的是__________。
（填正确答案标号。
选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分。
每错选1个扣3分，最低得分为0分）A．氢原子从第一激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子B．若使放射性物质的温度升高，其半衰期可能变小C．Th核发生一次α衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了4D．α粒子散射实验能揭示原子具有核式结构E．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应答案ADE2、下列说法正确的是__________（选对一个给3分，选对两个给4分，选对三个给5分。
选错一个扣3分，最低得分为0分）A．卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型B．宏观物体的物质波波长非常小，极易观察到它的波动性C．β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的D．爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说E．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应F．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，核外电子的运动加速度增大答案ACE。
由α粒子散射实验可知是卢瑟福通过该实验建立了原子核结构模型，A正确；B答案是很难观察到它的波动性，易看到粒子性，B错误；根据衰变中产生的β射线产生的机理可知C正确；受普朗克量子论的启发，爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说。
D错误；根据光电效应规律可知入射光的频率高于该材料的极限频率（入射光的波长必须小于这个波长）才能发生光电效应，E正确；根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能将减小，核外电子的加速度增大，F错误；故本题选择ACE。
3、以下关于天然放射现象，叙述正确的是（）A．若使某放射性物质的温度升高，其半衰期将变短B．衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的C．铀核衰变为铅核的过程中，要经过8次衰变和6次衰变D．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，电子的动能减小，电势能增大，原子的总能量不变答案C解析：A、半衰期的长度与元素的物理状态无关，若使某放射性物质的温度升高，其半衰期将不变，故A错误；B、β衰变所释放的电子是从原子核内释放出的电子，故B错误；C、铀核（23892U）衰变为铅核（20682Pb）的过程中，每经一次α衰变质子数少2，质量数少4；而每经一次β衰变质子数增1，中子数不变；由质量数和核电荷数守恒，要经过8次α衰变和6次β衰变，故C 正确；D、库仑力对电子做负功，所以动能变小，电势能变大（动能转为电势能）而因为吸收了光子，总能量变大，D错误；4、已知氘核的比结合能是1．09MeV，氚核的比结合能是2．78MeV，氦核的比结合能是7．03MeV。
高中物理原子物理知识点总结
高中物理原子物理知识点总结一、原子的组成原子是物质的基本单位，由原子核和电子组成。
原子核位于原子的中心，由质子和中子组成，质子带正电荷，中子不带电荷；电子绕着原子核运动，带负电荷。
二、原子的结构1. 核原子核的直径约为10^-15米，质子和中子都存在于核中。
质子的质量大约是中子的1.6726219 × 10^-27 千克，它们的电量相等，大小为1.60217662 × 10^-19 库仑。
2. 电子壳层电子围绕在原子核外部的轨道上，称为电子壳层。
电子壳层的数量决定了原子的大小。
第一层能容纳最多2个电子，第二层最多容纳8个电子，第三层最多容纳18个电子。
三、原子的质量数和原子序数原子的质量数是指原子核中质子和中子的总数。
原子的质量数通常用字母A表示。
原子的原子序数是指原子核中质子的个数，也称为元素的序数。
原子的原子序数通常用字母Z表示。
四、同位素同位素是指化学元素原子中，质子数相同，中子数不同的原子。
同位素具有相同的化学性质，但物理性质可能有所不同。
五、原子的电离原子的电离是指从一个原子中剥离出一个或多个电子形成带电离子的过程。
当原子失去电子后变为带正电荷的离子，称为正离子；当原子获得电子后变为带负电荷的离子，称为负离子。
六、电子能级和电子排布规则电子能级是指电子在原子中的能量状态。
电子按照一定的能级顺序依次填充到不同的能级中。
根据泡利不相容原理和伯利斯规则，电子排布规则如下：1. 每个能级最多只能容纳一定数量的电子；2. 电子填充时要先填满较低的能级；3. 每个能级的轨道填充电子时，按照上层轨道的能级对轨道进行排布。
七、原子的能级跃迁原子的能级跃迁是指电子在不同能级之间跃迁的过程。
根据能级跃迁所产生的能量差异，原子可以发射光线，这种现象称为光谱。
八、原子核的衰变和辐射原子核可以通过放射性衰变进行变化，衰变过程伴随着放射性辐射的释放。
常见的原子核衰变方式包括α衰变、β衰变和γ衰变。
高考真题汇编14 原子结构、原子核和波粒二象性
1 12 1 0 1 专题 14 原子结构、原子核和波粒二象性1．（2020·新课标Ⅱ卷）氘核2 H 可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式6 2 H → 2 4 He + 21H+2 1 n+43.15MeV 表示。
海水中富含氘，已知 1kg 海水中含有的氘核约为 1.0×1022 个，若全都发生聚变反应，其释放的能量与质量为 M 的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知 1 kg 标准煤燃烧释放的热量约为 2.9×107 J ， 1 MeV= 1.6×10–13J ，则 M 约为 A ．40 kgB ．100 kgC ．400 kgD ．1 000 kg2．（2020·江苏卷）“测温枪”（学名“红外线辐射测温仪”）具有响应快、非接触和操作方便等优点。
它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。
若人体温度升高，则人体热辐射强度 I 及其极大值对应的波长的变化情况是 A ．I 增大，增大 B ．I 增大，减小 C ．I 减小，增大 D ．I 诚小，减小3．（2020·浙江卷）下列说法正确的是 A ．质子的德布罗意波长与其动能成正比B.天然放射的三种射线，穿透能力最强的是射线C.光电效应实验中的截止频率与入射光的频率有关D ．电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性4．（2020·ft 东卷）氚核3 H 发生 β 衰变成为氦核3 He 。
假设含氚材料中3 H 发生 β121衰变产生的电子可以全部定向移动，在 3.2⨯ 104 s 时间内形成的平均电流为 5.0⨯ 10-8 A 。
已知电子电荷量为 1.6⨯ 10-19 C ，在这段时间内发生 β 衰变的氚核3 H 的个数 为 （ ） A ． 5.0 ⨯1014B ．1.0 ⨯1016C ． 2.0 ⨯1016D ．1.0 ⨯10181 1 0 11 1 0 292 0 56 36 30 3 1 42 13 0 1 5．（2020·天津卷）在物理学发展的进程中，人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究，获得正确的理论认识。
2020年新课标高考物理第二讲原子结构原子核考点考向
基础复习课第二讲原子结构原子核一、氢原子光谱、氢原子的能级、能级公式1．原子的核式结构(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：1909～1911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来．(3)原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转．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，这样的光谱叫作线状谱．有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫作连续谱．(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．3．玻尔理论(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量．(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝E m－E n.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s)(3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的．4．氢原子的能级、能级公式(1)氢原子的能级能级图如图所示(2)氢原子的能级和轨道半径①氢原子的能级公式：E n＝1n2E1(n＝1,2,3…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6 eV.②氢原子的半径公式：r n＝n2r1(n＝1,2,3…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10m.二、原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期、放射性同位素1．原子核的组成(1)原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子．质子带正电，中子不带电．(2)基本关系①核电荷数(Z)＝质子数＝元素的原子序数＝核外电子数．②质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数．(3)X元素的原子核的符号为A Z X，其中A表示质量数，Z表示核电荷数．2．天然放射现象(1)天然放射现象元素自发地放出射线的现象，首先由贝克勒尔发现．天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构．(2)放射性和放射性元素物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性．具有放射性的元素叫放射性元素．(3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是α射线、β射线、γ射线．(4)放射性同位素的应用与防护①放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同．②应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等．③防护：防止放射性对人体组织的伤害．3．原子核的衰变(1)衰变：原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变．(2)分类Y＋42He.α衰变：A Z X→A－4Z－2β衰变：A Z X→A Z＋1Y＋0－1e.(3)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的物理状态、化学状态无关．三、核力、结合能、质量亏损1．核力(1)定义原子核内部，核子间所特有的相互作用力．(2)特点①核力是强相互作用的一种表现．②核力是短程力，作用范围在1.5×10－15m之内．③每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用．2．结合能核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时至少要吸收的能量，叫作原子核的结合能，亦称核能．3．比结合能(1)定义原子核的结合能与核子数之比，称作比结合能，也叫平均结合能．(2)特点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牢固，原子核越稳定．4．质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E＝mc2，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm，这就是质量亏损．由质量亏损可求出释放的核能ΔE＝Δmc2.四、裂变反应和聚变反应、裂变反应堆、核反应方程1．重核裂变(1)定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程．(2)典型的裂变反应方程：235U＋10n→8936Kr＋144 56Ba＋310n.92(3)链式反应：由重核裂变产生的中子使裂变反应不断进行下去的过程．(4)临界体积和临界质量：裂变物质能够发生链式反应的最小体积及其相应的质量．(5)裂变的应用：原子弹、核反应堆．(6)反应堆构造：核燃料、减速剂、镉棒、防护层．2．轻核聚变(1)定义：两轻核结合成质量较大的核的反应过程．轻核聚变反应必须在高温下进行，因此又叫热核反应．(2)典型的聚变反应方程：2H＋31H→42He＋10n＋17.6 MeV1[小题快练]1．判断题(1)α粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上．( √ )(2)氢原子由能量为E n的定态向低能级跃迁时，氢原子辐射的光子能量为E n＝hν.( × )(3)氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就剩下一个原子核了．( × )(4)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，同时遵循电荷数守恒．( √ )(5)爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间可以相互转化．( × ) 2．(2015·天津卷)物理学重视逻辑，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上．下列说法正确的是( A )A．天然放射现象说明原子核内部是有复杂结构的B．电子的发现使人们认识到原子具有核式结构C．α粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的D ．密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的3．(多选)(2015·广东卷)科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：X ＋Y →42He ＋31H ＋4.9 MeV 和21H ＋31H →42He ＋X ＋17.6 MeV .下列表述正确的有( AD )A ．X 是中子B ．Y 的质子数是3，中子数是6C ．两个核反应都没有质量亏损D ．氘和氚的核反应是核聚变反应4. 如图所示为氢原子的四个能级，其中E 1为基态，若氢原子A 处于激发态E 2，氢原子B 处于激发态E 3，则下列说法正确的是( B )A ．原子A 可能辐射出3种频率的光子B ．原子B 可能辐射出3种频率的光子C ．原子A 能够吸收原子B 发出的光子并跃迁到能级E 4D ．原子B 能够吸收原子A 发出的光子并跃迁到能级E 4考点一 氢原子能级的跃迁 (自主学习)1．定态间的跃迁——满足能级差(1)从低能级(n 小)――→跃迁高能级(n 大)―→吸收能量．hν＝E n 大－E n 小(2)从高能级(n 大)――→跃迁低能级(n 小)―→放出能量． hν＝E n 大－E n 小 2．电离 电离态与电离能 电离态：n ＝∞，E ＝0基态→电离态：E 吸＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV 电离能． n ＝2→电离态：E 吸＝0－E 2＝3.4 eV如吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还具有动能．1－1.[氢原子跃迁问题] (2019·河北武邑中学考试)如图所示为氢原子的能级示意图，大量氢原子处于n ＝3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.29 eV 的金属钠，下列说法中正确的是( )A ．这些氢原子能发出两种不同频率的光子B ．从n ＝3跃迁到n ＝2所发出光子的波长最短C ．金属钠发出的光电子的最大初动能为9.80 eVD ．从n ＝3跃迁到n ＝1所发出的光子频率最低解析：大量氢原子处于n＝3的激发态向较低能级跃迁的过程中向外发出光子数为C23＝3种，选项A错误；从n＝3跃迁到n＝2能级差最小，所发出光子的频率最小，波长最长，选项B 错误；从n＝3跃迁到n＝1能级差最大，所发出的光子频率最高，选项D错误；从n＝3跃迁到n＝1所发出的光子的能量最大，其值为(－1.51)－(－13.6)＝12.09 eV，则金属钠发出的光电子的最大初动能为12.09 eV－2.29 eV＝9.80 eV，选项C正确．答案：C1－2.[跃迁规律的分析]根据玻尔原子结构理论，氦离子(He＋)的能级图如图所示．电子处在n＝3轨道上比处在n＝5轨道上离氦核的距离(填“近”或“远”)．当大量He＋处在n＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有条．解析：量子数越大，轨道半径越大，电子处在n＝3轨道上比处在n＝5轨道上离氦核的距离要近；处在n＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有C24＝6条．答案：近6[反思总结]解答氢原子能级与原子跃迁问题的注意事项1．能级之间发生跃迁时放出(吸收)光子的频率由hν＝E m－E n求得．若求波长可由公式c＝λν求得．2．一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n－1)．3．一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法．(1)用数学中的组合知识求解：N＝C2n＝n(n－1)2.(2)利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加．考点二原子核的衰变(自主学习)1．衰变规律及实质(1)α衰变和β衰变的比较(2)γ射线：γ射线经常是伴随着α衰变或β衰变同时产生的．(3)衰变次数的确定方法方法一：确定衰变次数的方法是依据两个守恒规律，设放射性元素A Z X经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素A′Z′Y，则表示该核反应的方程为A Z X→A′Z′Y＋n42He＋m0－1e.根据质量数守恒和电荷数守恒可列方程A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m由以上两式联立解得n＝A－A′4，m＝A－A′2＋Z′－Z，由此可见确定衰变次数可归结为求解一个二元一次方程组．方法二：因为β衰变对质量数无影响，可先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后根据衰变规律确定β衰变的次数．2．三种射线的成分和性质3.半衰期的公式：N余＝N原⎝⎛⎭⎪⎫12，m余＝m原⎝⎛⎭⎪⎫12.式中N原、m原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N余、m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，t表示衰变时间，τ表示半衰期．2－1.[衰变次数的计算]238 92U衰变为222 86Rn要经过m次α衰变和n次β衰变，则m、n分别为() A．2、4B．4、2C．4、6 D．16、6答案：B2－2.[半衰期的计算](2018·江苏卷)已知A和B两种放射性元素的半衰期分别为T和2T，则相同质量的A和B经过2T后，剩有的A和B质量之比为()A．1∶4B．1∶2C ．2∶1D ．4∶1解析：根据半衰期公式m ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12，经过2T ，A 剩有的质量为m A ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12， B 剩有的质量为m B ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12，故m A ∶m B ＝1∶2，选项B 正确．答案：B 考点三 核反应方程及类型 (自主学习)1．核反应的四种类型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(10n)、α粒子(42He)、β粒子(0－1e)、正电子(01e)、氘核(21H)、氚核(31H)等．(2)掌握核反应方程遵守的规律，是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据，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)核反应过程中质量数守恒，电荷数守恒．3－1.[α衰变反应](2015·北京卷)下列核反应方程中，属于α衰变的是()A.14 7N＋42He→17 8O＋11HB.238 92U→234 90Th＋42HeC.21H＋31H→42He＋10nD.234 90Th→234 91Pa＋0－1e答案：B3－2.[核反应类型的判断](多选)能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一．下列释放核能的反应方程，表述正确的有()A.31H＋21H→42He＋10n是核聚变反应B.31H＋21H→42He＋10n是β衰变C.235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n是核裂变反应D.235 92U＋10n→140 54Xe＋9438Sr＋210n是α衰变答案：AC考点四质量亏损及核能的计算(自主学习)1．对质能方程的理解(1)一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正比，即E＝mc2.方程的含义：物体具有的能量与它的质量之间存在简单的正比关系，物体的能量增大，质量也增大；物体的能量减少，质量也减少．(2)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其能量也要相应减少，即ΔE＝Δmc2.(3)原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Δm，吸收的能量为ΔE＝Δmc2. 2．核能的计算方法(1)根据ΔE＝Δmc2计算时，Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”．(2)根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算时，Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”．(3)根据核子比结合能来计算核能：原子核的结合能＝核子比结合能×核子数．4－1.[质量亏损问题](多选)(2019·青岛初调)“超导托卡马克”(俗称“人造太阳”)是我国自行研制的可控热核反应实验装置．设该实验反应前氘核(21H)的质量为m1，氚核(31H)的质量为m2，反应后氦核(42He)的质量为m3，中子(10n)的质量为m4，光速为c.下列说法中正确的是()A．这种装置中发生的核反应方程式是21H＋31H→42He＋10nB ．该核反应类型为核裂变反应C ．由核反应过程质量守恒可知m 1＋m 2＝m 3＋m 4D ．核反应放出的能量等于(m 1＋m 2－m 3－m 4)c 2解析：可控热核反应装置中发生的核反应方程式是：21H ＋31H →42He ＋10n ，故A 正确；这种装置的核反应是核聚变，B 错误；核反应过程中质量数守恒，但质量不守恒，核反应过程中存在质量亏损，故C 错误；核反应过程中的质量亏损Δm ＝m 1＋m 2－m 3－m 4，释放的核能ΔE ＝Δmc 2＝(m 1＋m 2－m 3－m 4)c 2，故D 正确．答案：AD4－2.[核能的计算] 一个静止的铀核232 92 U(原子质量为232.037 2 u)放出一个α粒子(原子质量为4.002 6 u)后衰变成钍核228 90 Th(原子质量为228.028 7 u)．(已知：原子质量单位1 u ＝1.67×10－27 kg ，1 u 相当于931 MeV)(1)写出核衰变反应方程；(2)算出该核衰变反应中释放出的核能；(3)假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和α粒子的动能，则钍核获得的动能有多大？解析：(1)232 92 U →228 90 Th ＋42He(2)质量亏损：Δm ＝0.005 9 uΔE ＝Δmc 2＝0.005 9×931 MeV ＝5.50 MeV .(3)系统动量守恒，钍核和α粒子的动量大小相等，即⎭⎪⎬⎪⎫p Th ＋(－p α)＝0p Th ＝p α ⎭⎪⎬⎪⎫E kTh ＝p 2Th 2m Th E k α＝p 2α2m αE kTh ＋E k a ＝ΔE所以钍核获得的动能E kTh＝mαmα＋m Th ×ΔE＝44＋228×ΔE＝0.09 MeV.答案：(1)23292U→228 90 Th＋42He(2)5.50 MeV(3)0.09 MeV1．(多选)以下说法符合物理学史的是( AC )A．普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元B．康普顿效应表明光子具有能量C．德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，认为实物粒子也具有波动性D．汤姆孙通过α粒子散射实验，提出了原子具有核式结构2．(2018·广东茂名一模)铝核2713Al被α粒子击中后产生的反应生成物是磷3015P，同时放出一种粒子，关于这种粒子的下列说法中正确的是( B )A．这种粒子在电场中可以被加速或发生偏转B．这种粒子在磁场中一定不受磁场力作用C．这种粒子在真空中的速度等于3×108 m/sD．在碳14核内有6个这种粒子解析：根据质量数和电荷数守恒可知放出的粒子质量数为1，电荷数为0，故该粒子为中子，中子不带电不会在电场中加速或偏转，也不会受到磁场力作用，故A错误，B正确；该粒子的速度小于光速，故C错误；碳14核的电荷数为6，中子数为14－6＝8个，故D错误．3．(2019·江苏高级中学检测)静止在匀强磁场中63Li俘获一个速度v0＝7.7×104 m/s的中子而发生核反应，生成一个42He 和一个未知粒子y x X ，若已知42He 的速度v 1＝2.0×104 m/s ，其方向与反应前中子的方向相同，试求：(1)写出核反应方程式并求X 粒子元素符号和x ，y ；(2)求出未知粒子y x X 的速度大小和方向．解析：(1)根据电荷数守恒、质量数守恒可得核反应方程为：63Li ＋10n →31H ＋42He ，故未知粒子为31H.(2)设中子、未知粒子和42He 质量分别为m 、3m 和4m ，未知粒子的速度为v 2，把核反应等效为对心正碰，由动量守恒定律有：m v 0＝4m v 1＋3m v 2，解出：v 2＝－1 000 m/s ，方向与v 0相反。
高中物理原子物理知识点
高中物理原子物理知识点原子是构成物质的最基本单位，它由电子、质子和中子组成。
原子物理是研究原子结构、原子核、原子能级等相关现象的科学领域。
本文将围绕原子物理的几个重要知识点展开讨论。
1. 原子结构原子由带负电荷的电子、带正电荷的质子和中性的中子组成。
电子绕着原子核运动，形成了电子云。
质子和中子位于原子核中心，质子数目决定了原子的原子序数，而中子数目决定了同位素的存在。
2. 原子核原子核由质子和中子组成。
质子带有正电荷，中子是中性的。
质子和中子的质量都集中在原子核中，占据很小的空间。
电子云则围绕着原子核旋转。
3. 原子能级原子中的电子存在于不同的能级上。
每个能级都有特定的能量，并且每个能级只能容纳一定数量的电子。
当电子从低能级跃迁到高能级时，需要吸收能量；当电子从高能级跃迁到低能级时，会释放出能量。
这种能级跃迁导致了光谱线的产生。
4. 量子理论量子理论是描述微观粒子行为的物理理论。
根据量子理论，物质和能量都存在离散的量子化现象。
例如，电子的能量是量子化的，只能取特定的能量值。
量子理论的发展深化了对原子物理的理解，解释了许多原子现象的奇特行为。
5. 半导体物理半导体是一种具有特殊电导特性的物质，广泛应用于电子器件中。
半导体物理研究半导体材料的性质和行为。
半导体器件中最重要的是PN结，它由掺杂了杂质的P型半导体和N型半导体组成。
PN 结具有整流、放大、开关等功能，在电子技术中有着广泛的应用。
6. 原子核衰变和放射性原子核中某些核素是不稳定的，会发生衰变放射出射线。
这种现象被称为放射性。
放射性有三种类型：α衰变、β衰变和γ衰变。
α衰变是指原子核放射出一个α粒子，即两个质子和两个中子组成的粒子。
β衰变是指原子核中的一个中子转变为一个质子，同时放射出一个β粒子。
γ衰变是指放射出高能γ光子。
7. 核聚变和核裂变核聚变是指两个轻核结合成一个更重的核的过程，释放出巨大的能量。
核聚变是太阳能的主要能量来源，也是未来清洁能源的发展方向之一。
高中物理-专题 原子物理-2020高考真题(解析版)
2021年高考物理100考点最新模拟题千题精练（选修3-5）第六部分 原子物理专题6.19原子物理-2020高考真题一．填空题1.（2020高考江苏物理）大量处于某激发态的氢原子辐射出多条谱线，其中最长和最短波长分别为1λ和2λ，则该激发态与基态的能量差为_______，波长为1λ的光子的动量为_______.（已知普朗克常量为h ，光速为c ）【参考答案】 （2）2hc λ 1h λ 【名师解析】激发态与基态的能量差最大，对应最短波长2λ，该激发态与基态的能量差为△E=2hc λ。
由光子动量公式可知，波长为1λ的光子的动量为p1=1h λ。
二．选择题2. （2020高考北京卷）氢原子能级示意如图。
现有大量氢原子处于3n =能级上，下列说法正确的是A.这些原子跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子B.从3n =能级跃迁到1n =能级比跃迁到2n =能级辐射的光子频率低C.从3n =能级跃迁到4n =能级需吸收0.66eV 的能量D. 3n =能级的氢原子电离至少需要吸收13.6eV 的能量【参考答案】C【命题意图】本题考查能级、光的辐射、电离及其相关知识点。
【解题思路】大量氢原子处于n=3能级上，最多可以辐射出2+1=3种频率的光子，选项A 错误；根据h 31=E 3-E 1，h 32=E 3-E 2，可知从n=3能级跃迁到n=1能级比跃迁到n=2能级辐射的光子的频率高，选项B 错误；从n=3能级跃迁到n=4能级需要吸收能量△E= E 4-E 3=（-0.85eV ）-（-1.51eV ）=0.66eV ，选项C 正确；n=3能级的氢原子电离至少需要吸收1.51eV 的能量，选项D 错误。
3.（2020高考江苏物理）“测温枪”（学名“红外线辐射测温仪”）具有响应快、非接触和操作方便等优点.它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示.若人体温度升高，则人体热辐射强度I 及其极大值对应的波长λ的变化情况是______________________.A. I 增大，λ增大B. I 增大，λ减小C. I 减小，λ增大D. I 诚小，λ减小【参考答案】B【名师解析】若人体温度升高，则人体热辐射强度I 增大，光子能量增大，频率增大，热辐射强度I 极大值对应的波长λ减小，选项B 正确。
2020年高考物理真题分类汇编 原子结构、原子核、波粒二象性
2020年高考物理真题分类汇编（详解+精校）原子结构、原子核、波粒二象性1.（2020年高考•上海卷）卢瑟福利用a粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是A. B. D.1.D解析：本题考查a粒子散射实验的原理，主要考查学生对该实验的轨迹分析和理解。
由于a粒子轰击金箔时，正对金箔中原子核打上去的一定原路返回，故排除A、C选项；越靠近金原子核的a粒子受力越大，轨迹弯曲程度越大，故D正确。
2.（2020年高考•上海卷）用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是（）A.改用频率更小的紫外线照射B.改用X射线照射C.改用强度更大的原紫外线照射D.延长原紫外线的照射时间2.B解析：本题考查光电效应现象，要求学生知道光电效应发生的条件。
根据爱因斯坦对光电效应的研究结论可知光子的频率必须大于金属的极限频率，A错；与光照射时间无关，D错；与光强度无关，C错；X射线的频率比紫外线频率较高，故B对。
3.（2020年高考•上海卷）在存放放射性元素时，若把放射性元素①置于大量水中；②密封于铅盒中；③与轻核元素结合成化合物。
则（）A.措施①可减缓放射性元素衰变B.措施②可减缓放射性元素衰变C.措施③可减缓放射性元素衰变D.上述措施均无法减缓放射性元素衰变4.D解析：本题考查衰变及半衰期，要求学生理解半衰期。
原子核的衰变是核内进行的，故半衰期与元素处于化合态、游离态等任何状态无关，与外界温度、压强等任何环境无关，故不改变元素本身，其半衰期不会发生变化，A、B、C三种措施均无法改变，故D对。
5.（2020年高考•北京理综卷）表示放射性元素碘131（i3i I）6衰变的方程是53A.1311—127Sb+4HeB.1311—131Xe+o eC.1311—130I+1n535125354-153530D.131I—130Te+1H535214.B解析：A选项是a衰变，A错误；B选项是6衰变，B正确；C选项放射的是中子，C错误；D选项放射的是质子，D错误。
2020届高中物理二轮总复习《原子物理》试题
2020届高中物理二轮总复习《原子物理》试题试卷满分：150分命题人：嬴本德一、单选题：本题共24小题，每小题2分，共48分。
在每个小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求。
1．光子的能量与其()A．频率成正比B．波长成正比C．速度成正比D．速度平方成正比2．关于光电效应，下列说法正确的是()A．极限频率越大的金属材料逸出功越大B．只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应C．从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小D．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多3．下列说法中正确的是()A．为了解释光电效应规律，爱因斯坦提出了光子说B．在完成α粒子散射实验后，卢瑟福提出了原子的能级结构C．玛丽·居里首先发现了放射现象D．在原子核人工转变的实验中，查德威克发现了质子4．对于巴耳末公式，下列说法正确的是()A．所有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光的可见光部分的光的波长C．巴耳末公式确定了氢原子发光的一个线系的波长，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光中的光的波长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．40.8eVB．43.2eVC．51.0eVD．54.4eV 6．关于α、β、γ三种射线，下列说法正确的是()A．α射线是一种波长很短的电磁波B．γ射线是一种波长很短的电磁波C．β射线的电离能力最强D．γ射线的电离能力最强7．有关下列四幅图的说法正确的是()A．甲图中，球m1以速度v碰撞静止球m2，若两球质量相等，碰后m2的速度一定为vB．乙图中，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大C．丙图中射线1由β粒子组成，射线2为γ射线，射线3由α粒子组成D．丁图中，链式反应属于轻核聚变8．如图，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是()A．①表示γ射线，③表示α射线B．②表示β射线，③表示α射线C．④表示α射线，⑤表示γ射线D．⑤表示β射线，⑥表示α射线9．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－hλcB．E＋hλcC．E－h cλD．E＋h cλ10．关于下面四个装置说法正确的是()A．图甲实验可以说明α粒子的贯穿本领很强B．图乙的实验现象可以用爱因斯坦的质能方程解释C．图丙是利用α射线来监控金属板厚度的变化D．图丁中进行的是聚变反应11．关于光谱，下列说法正确的是()A．大量原子发出的光谱是连续谱，少量原子发出的光是线状谱B．线状谱由不连续的若干波长的光组成C．作光谱分析时只能用发射光谱，不能用吸收光谱D．作光谱分析时只能用吸收光谱，不能用发射光谱12．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发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的个数越多，光电子的最大初动能增大C．氢原子光谱有很多不同的亮线，说明氢原子能发出很多不同频率的光，但它的光谱不是连续谱D．天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构，阴极射线是原子核内的中子转变为质子时产生的高速电子流13．在卢瑟福的α粒子散射实验中，某一α粒子经过某一原子核附近时的轨迹如图3中实线所示．图中P、Q为轨迹上的点，虚线是过P、Q两点并与轨迹相切的直线，两虚线和轨迹将平面分为四个区域．不考虑其他原子核对该α粒子的作用，那么关于该原子核的位置，下列说法中正确的是()A．可能在①区域B．可能在②区域C．可能在③区域D．可能在④区域14．一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，衰变方程为23892U→23490Th＋42He.下列说法正确的是()A．衰变后钍核的动能等于α粒子的动能B．衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小C．铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间D．衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量15．如图所示为氢原子的能级结构示意图，一群氢原子处于n=3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外辐射出光子，用这些光子照射逸出功为2.49eV的金属钠．下列说法正确的是()A．这群氢原子能辐射出三种不同频率的光，其中从n=3能级跃迁到n=2能级所发出的光波长最短B．这群氢原子在辐射光子的过程中电子绕核运动的动能减少，电势能增加C．能发生光电效应的光有三种D．金属钠表面所发出的光电子的最大初动能是9.60eV 16．大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电．氘核聚变反应方程是：21H＋21H→32He＋10n.已知21H的质量为2.0136u，32He的质量为3.0150u，10n的质量为1.0087u,1u=931MeV/c2．氘核聚变反应中释放的核能约为()A．3.7MeV B．3.3MeVC．2.7MeV D．0.93MeV17．铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应：23592U＋10n→a＋b＋210n则a＋b可能是() A．14054Xe＋9336Kr B．14156Ba＋9236KrC．14156Ba＋9338Sr D．14054Xe＋9438Sr18．氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为ν1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为ν2，已知普朗克常量为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则()A．吸收光子的能量为hν1＋hν2B．辐射光子的能量为hν1＋hν2C．吸收光子的能量为hν2－hν1D．辐射光子的能量为hν2－hν119．天然放射现象中可产生α、β、γ三种射线．下列说法正确的是()A．β射线是由原子核外电子电离产生的B．23892U经过一次α衰变，变为23890ThC．α射线的穿透能力比γ射线穿透能力强D．放射性元素的半衰期随温度升高而减小20．核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设．核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高罹患癌症的风险．已知钚的一种同位素23994Pu的半衰期为24100年，其衰变方程为23994Pu→X＋42He＋γ，下列说法中正确的是()A．X原子核中含有92个中子B．100个23994Pu经过24100年后一定还剩余50个C．由于衰变时释放巨大能量，根据E=mc2，衰变过程总质量增加D．衰变发出的γ射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力21．如图所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于n=4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干种不同频率的光，下列说法正确的是()A．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光B．由n=2能级跃迁到n=1能级产生的光频率最小C．由n=4能级跃迁到n=1能级产生的光最容易发生衍射现象D．用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV 的金属铂能发生光电效应22．人们在研究原子结构时提出过许多模型，其中比较有名的是枣糕模型和核式结构模型，它们的模型示意图如图所示．下列说法中正确的是()A ．α粒子散射实验与枣糕模型和核式结构模型的建立无关B ．科学家通过α粒子散射实验否定了枣糕模型，建立了核式结构模型C ．科学家通过α粒子散射实验否定了核式结构模型，建立了枣糕模型D ．科学家通过α粒子散射实验否定了枣糕模型和核式结构模型，建立了波尔的原子模型23．2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100nm(1nm =10－9m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲．大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用．一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎．据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h=6.6×10－34J·s ，真空光速c=3×108m/s)()A ．10－21J B ．10－18J C ．10－15JD ．10－12J24．氢原子的部分能级如图所示，氢原子吸收以下能量可以从基态跃迁到n=2能级的是()A ．10.2eVB ．3.4eVC ．1.89eVD ．1.51eV25．（附加题）在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图所示，则可判断出()A ．甲光的频率大于乙光的频率B ．乙光的波长大于丙光的波长C ．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D ．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能二、多选题：本题共34小题，每小题3分，共102分。
(完整版)《原子物理学》经典例题及答案
《原子物理学》经典题一、简答题【每题满分15分，满分合计60分】1、简述原子的样子（结构、大小、质量）。
答：（1）α粒子散射的实验与理论充分证明了原子具有核式结构：原子具有一个集中了原子绝大部分质量和所有正电荷但尺度较小的中心体——原子核，原子核所带正电的数值是原子序数乘单位正电荷，原子核周围散布着带负电的电子。
【9分】(2)原子半径：10-10米。
【2分】(3)原子核半径：10-15米。
【2分】(4)原子质量：10-27千克。
【2分】2、简述氢原子光谱的特征和实验规律。
答：(1)氢原子光谱是线状分离谱，谱线分为赖曼线系（紫外光区）、巴尔末线系（可见光区）、帕邢线系（近红外光区）、布喇开线系（中红外光区）、普丰德线系（远红外光区）五个线系。
【7分】（2）氢原子光谱的每一条谱线的波数都可以表达为： 【4分】 氢原子光谱的每一条谱线的波数都可以表达为两光谱项之差：()()T m T n ν=-% ——里兹并合原理。
其中，()H R T n n 2= （n 为正整数）【4分】【备注：照抄课本P26页的（1）、（2）、（3）条而且抄全的得9分】3、简述玻尔理论对氢原子光谱实验规律的解释。
2271111()1231.096775810%L H HR k n k n k n k R m νλ-==-=>=⨯其中：、为整数，、 、 、 ；； 里德堡常数答：（1）玻尔理论的三个基本假设：定态假设、频率假设、量子化假设。
【6分】（2）将氢原子的库仑作用力和势能表达式联立玻尔理论的角动量量子化和频率假设，可得：【4分】【4分】 和氢原子光谱实验规律吻合。
【1分】二、计算题【满分合计40分】1、试由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。
【本题满分16分】解：电离能为i E E E 1∞=-，【4分】氢原子的能级公式n E Rhc n 2/=-，【2分】 代入，得：i H H E R hc R hc 211()1=-=∞=13.6eV 。
原子物理高考必背知识点归纳总结
原子物理高考必背知识点归纳总结在准备高考物理考试时，原子物理是一个重要的知识点。
了解原子结构、放射性衰变、核能和核辐射等内容，对于解答试题是至关重要的。
本文将对原子物理考点进行归纳总结，帮助考生系统地掌握这些知识。
一、原子结构1. 原子的组成：原子由电子、质子和中子组成。
电子带有负电荷，质量极小；质子带有正电荷，质量较大；中子不带电，质量与质子相近。
2. 原子核的结构：原子核由质子和中子组成，质子数决定了元素的属性。
3. 原子的电荷状态：正负电荷的数量相等时，原子呈中性；带有正电荷时，称为正离子；带有负电荷时，称为负离子。
二、放射性衰变1. 放射性衰变的概念：放射性衰变是指不稳定核自发地转变成稳定核的过程，伴随着放射性衰变产物的释放。
2. 放射性衰变的种类：包括α衰变、β衰变和γ衰变。
α衰变是指放射出α粒子，改变了核的质量数和原子序数；β衰变是指放射出β粒子，改变了核的质量数，但不改变原子序数；γ衰变是指放射出γ射线，不改变核的质量数和原子序数。
3. 放射性衰变的应用：放射性同位素在医学诊疗、工业上有广泛应用，如碘-131用于治疗甲状腺疾病，辐射消毒灯可用于杀菌消毒等。
三、核能1. 核反应的能量变化：核反应中，质量可以转化为能量。
根据爱因斯坦的质能方程E=mc²，质量变化Δm对应的能量变化ΔE=Δmc²。
2. 核聚变和核裂变：核聚变是指轻核聚合成重核的过程，如太阳能的产生；核裂变是指重核分裂成轻核的过程，如核电站的反应堆。
3. 核能的应用：核能可以用于发电、提供热能等，但同时也存在核废料处理和环境影响的问题，需要合理利用和管理。
四、核辐射1. 核辐射的定义：核辐射是指放射性核和高能粒子通过空气、物质等传播的现象。
2. 核辐射的种类：包括α粒子、β粒子、γ射线等。
α粒子带有正电荷，质量较大，穿透能力较弱；β粒子带有负电荷，质量比较小，穿透能力较强；γ射线为电磁辐射，穿透能力最强。
【高中物理】物理知识点总结：原子物理
【高中物理】物理知识点总结：原子物理卢瑟福的核式结构模型（行星式模型）α粒子散射实验：是的α当粒子轰击金箔时，结果是绝大多数的α粒子经过金箔后，基本上仍沿原方向运动，但有少数α粒子发生了较大的偏转。
这表明原子的正电荷和质量必须集中在一个非常小的原子核上。
卢瑟福由α粒子散射实验提出：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间运动。
根据α，粒子散射实验的实验数据也可以估计出原子核大小的数量级为10-15m。
2.玻尔模型（引入量子理论，量子化就是不连续性，整数n叫量子数。
）（1）玻尔的三个假设（量化）①轨道量子化rn=n2r1r1=0.53×10-10m② 能量量化：E1=-13.6ev★③原子在两个能级间跃迁时辐射或吸收光子的能量hν=em-en（2）光子在从高能级到低能级的转换过程中发射；从低能级到高能级的转变可能是由于光子的吸收或碰撞（加热会加剧分子的热运动，分子之间的相互碰撞可以传递能量）。
原子从低能级跃迁到高能级时，只能吸收一定频率的光子；从某个能级到被电离，能量大于或等于任何电离能频率的光子都可以被吸收。
（例如，在基态中，任何带e的光子≥ 13.6ev可被吸收，吸收的能量转化为电离电子的动能（电离除外）。
2、天然放射现象⑴. 自然辐射现象——自然辐射现象的发现使人们意识到原子核也有复杂的结构。
⑵.各种放射线的性质比较物种基本质量（U）电荷（E）速度（c）电离穿透α射线氦核4+20.1是最强和最弱的。
纸能挡住它β射线Electronic 1/1840-10.99坚固耐用，可佩戴数毫米铝板γ射线光子001最弱最强，穿几cm铅版3.核反应①核反应类型（1）衰变：α衰变：（在原子核中）β衰变：（核内）γ衰变：原子核处于更高的能级，在辐射光子后，原子核会跃迁到更低的能级。
⑵人工转变：（发现质子的核反应）（发现中子的核反应）⑶重核的裂变：在一定条件下（超过临界体积），裂变反应会连续不断地进行下去，这就是链式反应。
2020届全国1卷高三理综物理基础复习讲义第10讲 原子物理
2020届高三理综物理基础复习讲义第10讲 --《原子物理》一、高频考点：1.氢原子光谱（I ）2.原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期（I ）3.核反应方程（I ）4.质量亏损（I ）5.裂变反应（I ）6.光电效应（I ）7.爱因斯坦光电效应方程（I ）二、必备知识：1.光电效应现象在光的照射下，金属中的电子从表面逸出的现象，发射出来的电子叫光电子2.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等于这个极限频率才能产生光电效应.光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光(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, 光电子不是光子，而是电子(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，饱和光电流的大小与入射光的强度成正比3.爱因斯坦光电效应方程(1)光子说：在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量ε＝ h ν .(2)逸出功W 0：电子从金属中逸出所需做功的最小值 ,逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关. .(3)最大初动能：发生光电效应时，金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值.(4)光电效应方程 表达式：W mv hv +=221 极限频率：图线与V 轴交点的橫坐标v0逸出功：图线与EK 轴交点的纵坐标的值W普朗克常量：图线的斜率4.遏止电压 W hv mv eU -==221 遏止电压与入射光的强度无关;入射光的频率越大，遏止电压越大。
5.光的波粒二象性 光同时具有波动性和粒子性光的干涉、衍射实验表明，光具有波动性;光电效应、康普顿效应均表明光具有粒子性(1)个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性．(2)频率越低波动性越显著；频率越高粒子性越显著(3)光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时，往往表现为粒子性．6.α粒子散射实验的结果（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 粒子发生了较大的偏转．（3）极少数α粒子的偏转超过90°． （4）极少数有的甚至几乎达到180 °．7.卢瑟福原子的核式结构模型在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核．原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里．带负电的电子在核外绕着核旋转．原子核直径的数量级为10－15m,原子直径的数量级为10－10m,8.原子核的组成：9.原子跃迁能级越高，动能越小，势能越大，总能量越大（1）从低能级向高能级跃迁若提供能量的是光子，该光子的能量要满足hν＝E高－E低若提供能量的是高速运动的自由电子，提供能量大于或等于E高－E低时都能被氢原子吸收，多余部分返还给自由电子作为动能．当光子能量大于或等于13.6 eV时，也可以被处于基态氢原子吸收，使氢原子电离；当氢原子吸收的光子能量大于13.6 eV时，氢原子电离后，电子具有一定的初动能．(2)从高能级向低能级跃迁：以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差10.原子光谱每种原子都有自己特定的光谱，因而原子光谱被称为原子的指纹。
2020年高考物理总复习：原子结构
第2节原子结构考点1►α粒子散射和核式结构模型【p212】夯实基础1．汤姆孙原子模型(“枣糕模型”)(1)__汤姆孙__研究阴极射线时用测定粒子比荷的方法发现了电子．电子的发现证明了原子是可分的．(2)汤姆孙原子模型：原子里面带__正电荷__的物质均匀分布在整个原子球体中，而__带负电的电子__则一粒粒镶嵌在球内．2．卢瑟福的α粒子散射实验(1)卢瑟福的α粒子散射实验装置(如下图所示)(2)α粒子散射实验现象：__绝大__多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，__少数__α粒子穿过金箔后发生了大角度偏转，__极少数__α粒子甚至被反弹回来．3．卢瑟福的原子核式结构模型在原子的中心有一个__很小的核__，叫原子核，原子的所有__正电荷__和几乎所有__质量__都集中在原子核里，带负电的__电子__在核外绕核旋转．由α粒子散射实验的数据估算出原子核半径的数量级为__10－15__m，而原子半径的数量级为__10－10__ m.考点突破例1在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数的α粒子发生了大角度的偏转，其原因是()A．原子是可再分的B．正电荷在原子中是均匀分布的C．原子中有带负电的电子，电子会对粒子有引力作用D．原子的正电荷和绝大部分的质量都集中在一个很小的核上【解析】阴极射线的发现，说明原子是可再分的，故A错误；α粒子和电子之间有相互作用力，它们接近时就有库仑引力作用，但由于电子的质量只有α粒子质量的17 300，α粒子与电子碰撞就像一颗子弹与一粒灰尘碰撞一样，α粒子质量大，其运动方向几乎不改变．α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，说明三点：一是原子内有一质量很大的粒子存在；二是这一粒子带有较多的正电荷；三是这一粒子的体积很小，故D正确，B、C错误．【答案】D针对训练1．电子的发现是人类对物质结构认识上的一次飞跃，开创了探索物质微观结构的新时代，下列关于电子的说法正确的是(A)A．J.J.汤姆孙发现不同物质发出的阴极射线的粒子比荷相同，这种粒子即电子B．β衰变时原子核会释放电子，说明电子也是原子核的组成部分C．电子穿过晶体时会产生衍射图样，这证明了电子具有粒子性D．β射线是高速电子流，它的穿透能力比α射线和γ射线都弱【解析】J.J.汤姆孙发现不同物质发出的阴极射线的粒子比荷相同，这种粒子即电子，故A正确；衰变现象是原子核内部的中子转化为质子同时释放一个电子，故B错误；电子穿过晶体时会产生衍射图样，这证明了电子具有波动性，故C错误；β射线是高速电子流，它的穿透能力比γ射线弱，比α射线强，故D错误．2．(多选)卢瑟福在研究α粒子轰击金箔的实验中，根据实验现象提出原子的核式结构．以下说法正确的是(ACD)A．按照汤姆孙模型，α粒子轰击金箔时不可能发生大角度的偏转，因而卢瑟福否定了汤姆孙的“枣糕模型”，提出新的原子结构模型B．绝大多数α粒子穿过金箔运动方向不变，说明原子所带正电是均匀分布的C．α粒子轰击金箔实验现象说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里D．卢瑟福通过α粒子轰击金箔的实验的数据记录估算出原子核的大小【解析】卢瑟福根据α粒子散射实验现象，否定了汤姆孙的“枣糕模型”，提出了原子核式结构模型，A正确；实验中绝大多数α粒子穿过金箔运动方向不变，说明原子内部大部分是空的，所带正电集中在很小的空间，并且能估计出原子核大小的数量级，B错误；C、D正确．考点2►氢原子能级氢原子跃迁氢原子的光谱【p212】夯实基础1．玻尔原子模型(1)轨道假设：原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做圆周运动，电子绕核运动的可能轨道是__不连续__的．(2)定态假设：电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，因而具有不同的能量，即原子的能量是__不连续__的．这些具有确定能量的稳定状态称为定态，在各个定态中，原子是__稳定__的，不向外辐射能量．(3)跃迁假设：原子从一个能量状态向另一个能量状态跃迁时要__吸收__或__放出__一定频率的光子，光子的能量等于两个状态的__能级差__，即hν＝__E m －E n __(m>n)．2．几个名词解释(1)能级：在玻尔理论中，原子各个可能状态的__能量值__叫能级．能级是电子动能与电势能之和，电子的电势能是个负值，其绝对值是动能的2倍．(2)基态和激发态：原子能量__最低__的状态叫基态，其他能量(相对于基态)较高的状态叫激发态．(3)量子数：现代物理学认为原子的可能状态是__不连续__的，各状态可用正整数1，2，3，…表示，叫做量子数，一般用n 表示．3．氢原子的能级和核外电子的轨道半径(1) 氢原子的能级公式：E n ＝__1n2E 1__(n ＝1，2，3，…)，其中E 1为基态能量，E 1＝__－13.6__eV__．(2)氢原子核外电子的轨道半径公式：r n ＝n 2r 1(n ＝1，2，3，…)，其中r 1为基态半径，又称玻尔半径，r 1＝0.53×10－10 m.(3)氢原子能级图(如图)①能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态——定态．②横线左端的数字“1、2、3…”表示量子数，右端的数字“－13.6，－3.4…”表示氢原子的能级．③相邻横线间的距离，表示相邻的能级差，量子数越大，相邻的能级差越小．④带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，放出光子的能量：__hν＝E m －E n (m>n)__．4．氢原子的光谱(1)光谱：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按__波长__展开，获得光的__波长__(频率)和强度分布的记录，即光谱．(2)光谱分类光谱⎩⎪⎨⎪⎧发射光谱⎩⎪⎨⎪⎧ 连续 谱 线状 谱 吸收光谱}——原子的__特征谱线__ (3)氢原子光谱的实验规律：巴耳末系是氢光谱在__可见光区域__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)． (4)光谱分析：利用每种原子都有自己的__特征谱线__可以用来鉴别物质和确定物质的组成成分且灵敏度很高，在发现和鉴别化学元素上有重大的意义．考点突破例2氢原子能级如图所示，当氢原子从n＝3跃迁到n＝2的能级时，辐射光的波长为656 nm.以下判断正确的是()A．氢原子从n＝2跃迁到n＝1的能级时，辐射光的波长大于656 nmB．用动能为10.5 eV的入射电子碰撞激发，可使氢原子从n＝1跃迁到n＝2的能级C．用波长为656 nm的光照射，能使处在n＝2能级的氢原子电离D．一个处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线【解析】从n＝3跃迁到n＝2的能级时，辐射光的波长为656 nm，而当从n＝2跃迁到n＝1的能级时，辐射能量更多，则频率更高，由c＝λν知波长小于656 nm，故A错误；当从n＝1跃迁到n＝2的能级，吸收的能量：ΔE12＝E2－E1＝10.2 eV，而用入射电子碰撞转移能量可能会损失或部分转移，则10.5 eV>10.2 eV，可以使电子跃迁，故B正确；波长为656 nm的光对应的能量为ΔE32＝E3－E2＝1.89 eV，而n＝2能级的电子电离需要的电离能为ΔE ＝E∞－E2＝3.4 eV>1.89 eV，故光的能量不够电离，C错误；一个氢原子只有一个电子能跃迁，同一时刻只能出现在一个能级上，则逐级向下跃迁产生的谱线最多为2种，D错误；故选B.【答案】B【小结】1.对原子跃迁条件的理解(1)原子从低能级向高能级跃迁，吸收一定能量的光子，当一个光子的能量满足hν＝E末－E初时，才能被某一个原子吸收，使原子从低能级E初向高能级E末跃迁，而当光子能量hν大于或小于E末－E初时都不能被原子吸收．(2)原子从高能级向低能级跃迁，以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰好等于发生跃迁时的两能级间的能量差．(3)原子跃迁条件hν＝E m－E n(m>n)只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况．对于光子和处于基态的氢原子作用而使氢原子电离时，只要入射光子的能量E≥13.6 eV，氢原子就能吸收．对于实物粒子与原子作用使原子激发时，粒子能量大于能级差即可．2．量子数为n的氢原子跃迁时辐射光子种数的判定方法：如果是一个氢原子，向低能级跃迁时辐射光子的最多频率种数为(n－1)．如果是一群氢原子，向低能级跃迁时可能发出的光子种数为C2n.求解方法→方法1：采用画图法，原子在两个不同能级间跃迁能产生一条频率不同的光谱线方法2：用数学组合公式C2n求解针对训练3．氢原子的能级图如图所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62～3.11 eV.下列说法中正确的是(C)A．一个处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可能发出3种不同频率的光B．大量氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时，可能发出可见光C．用一群处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，所发出的光照射逸出功为2.49 eV 的金属钠，则从金属钠表面所发出的光电子的最大初动能可能为9.60 eVD．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出5种不同频率的光【解析】一个处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可能发出2种不同频率的光，即n＝3能级到n＝2能级，n＝2能级到n＝1能级，故A错误；氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时发出的光子能量小于1.51 eV，小于可见光的光子能量，故B错误；从n＝3跃迁到n ＝1所发出的光能量最大，光照射逸出功为2.49 eV 的金属钠，所发出的光电子的初动能最大，根据爱因斯坦光电效应方程得，E km ＝hν－W 0＝(E 3－E 1)－W 0＝[－1.51－(－13.6)] eV －2.49 eV ＝9.60 eV ，故C 正确；大量处于n ＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出C 24＝4×（4－1）2＝6种不同频率的光，故D 错误． 4．现有1 500个氢原子被激发到量子数为4的能级上，若这些受激发的氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是(假定处在量子数为n 的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的1n －1)(C) A ．2 200 B ．2 500 C ．2 750 D ．2 400【解析】根据题中所给信息，处在量子数为4的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的13，即向量子数为2、3的激发态和基态各跃迁1 500×13＝500个，发出光子500×3＝1 500个；同理，处在量子数为3的激发态的500个氢原子跃迁到量子数为2的激发态和基态的原子数都是500×12＝250个，发出光子250×2＝500个；处在量子数为2的激发态的500＋250＝750个氢原子跃迁到基态的原子数是750×1＝750个，发出光子750个；所以在此过程中发出的光子总数为n ＝1 500＋500＋750＝2 750个，C 正确．5．氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论，下列判断正确的是(D)A ．电子绕核旋转的轨道半径增大B ．电子的动能减少C ．氢原子的电势能增大D ．氢原子的能级减小【解析】氢原子辐射出光子后，由高能级跃迁到低能级，轨道半径减小，电子动能增大，此过程中库仑力做正功，电势能减小．D 对．考 点 集 训 【p 347】A 组1．在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看做静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是(C)【解析】金的原子核带正电，α粒子也带正电，它们之间应是斥力作用，根据库仑定律，电荷之间的距离越小，斥力越大．再根据曲线运动的知识，斥力应指向曲线的凹面的一侧，因此只有选项C 正确．2．下列叙述中符合物理学史的有(C)A ．汤姆孙通过研究阴极射线实验，发现了电子和质子的存在B ．卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，证实了原子是可以再分的C ．美国物理学家密立根测出元电荷e 的电荷量的实验，是著名的“密立根油滴实验”．D ．玻尔提出的原子模型，彻底否定了卢瑟福的原子核式结构学说【解析】汤姆孙通过研究阴极射线实验，发现了电子；卢瑟福发现了质子，选项A 错误；卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，得到了原子的核式结构理论，选项B 错误；美国物理学家密立根用著名的“密立根油滴实验”，测出了元电荷e 的电荷量，选项C 正确；玻尔建立了量子理论，成功解释了氢原子光谱；但其是建立在卢瑟福的原子核式结构学说之上得出的结论，D 错误；故选C.3．氢原子从能量为E 的能级跃迁到能量为E′的能级时，辐射出波长为λ的光子．已知普朗克常量为h ，光在真空中的速度为c.则E′等于(A)A ．E －hc λB ．E ＋hc λC ．E ＋hλcD ．E －hλc【解析】由玻尔理论得：E －E′＝hν＝hc λ.所以E′＝E －h c λ，A 正确．4．如图所示，某原子的三个能级的能量分别为E 1、E 2和E 3，a 、b 、c 为原子跃迁所发出的三种波长的光，下列判断正确的是(C)A ．E 1>E 3>E 2B ．E 3－E 2＝E 2－E 1C ．a 光的频率最小D ．c 光的波长最长【解析】结合题图和电子跃迁时发出的光子的能量为E ＝E m －E n 可知E c ＝E a ＋E b ，能量差E 3－E 2等于光子a 的能量，能量差E 2－E 1等于光子b 的能量，能量差E 3－E 1等于光子c 的能量，那么c 对应的能量最大，而a 对应的能量最小，即E 1<E 2<E 3，且E n ＝E 1n 2，则有(E 3－E 2)<(E 2－E 1)，A 、B 错误；又E ＝hc λ，c 光的频率最高波长最小，a 光的波长最长频率最小，C 正确，D 错误．5．氢原子的能级图如图所示．用某种单色光照射容器中大量处于n ＝2能级的氢原子，氢原子吸收这种光子后，能发出波长分别为λ1、λ2、λ3的三种光子(λ1>λ2>λ3)．则照射光光子的波长为(A)A ．λ1B ．λ3C ．λ1－λ2D ．λ2＋λ3【解析】处于激发态的氢原子并不稳定，能够自发地向低能级跃迁并发射光子，氢原子只发出三种不同频率的色光，知氢原子处于n ＝3能级．所以某种单色光照射容器中大量处于n ＝2能级的氢原子，氢原子跃迁到处于n ＝3能级．氢原子吸收这种光子后，能发出波长分别为λ1、λ2、λ3的三种光子(λ1＞λ2＞λ3)．根据光子频率ν＝c λ，得光子波长越小，频率越大．显然从n ＝3直接跃迁到n ＝2能级时辐射光子的能量等于入射光子的能量，故入射光子的能量E ＝hν1，所以照射光光子的波长为λ1.故选A.6．已知氢原子的基态能量为E 1，激发态能量E n ＝E 1n 2，其中n ＝2，3，4，….用h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为(C)A ．－4hc 3E 1B ．－2hc E 1C ．－4hc E 1D ．－9hcE 1【解析】依题意可知第一激发态的能量为E 2＝E 122，要将其电离，需要的能量至少为ΔE ＝0－E 2＝hν，根据波长、频率与波速的关系c ＝νλ，联立解得最大波长λ＝－4hc E 1，C 正确．7．(多选)如图所示，氢原子在不同能级间发生a 、b 、c 三种跃迁时，释放光子的波长分别是λa 、λb 、λc ，则下列说法正确的是(AD)A ．从n ＝3能级跃迁到n ＝1能级时，释放光子的波长可表示为λb ＝λa λc λa ＋λcB ．从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级时，电子的电势能减小，氢原子的能量增加C ．用11 eV 的电子碰撞处于基态的氢原子时，氢原子一定不会发生跃迁D ．用12.09 eV 的光子照射大量处于基态的氢原子时，可以发出三种频率的光【解析】因为E m －E n ＝hν，知E b ＝E a ＋E c ，所以h c λb ＝h c λa ＋h c λc ，得：λb ＝λa λc λa ＋λc，故A 正确；从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级时，释放能量，则电子的电势能减小，动能增加，而氢原子的能量减小，故B 错误；用11 eV 的电子碰撞处于基态的氢原子时，电子可能将10.2 eV 的能量转移给氢原子，则原子可以从1能级跃迁到2能级，C 错误；12.09 eV 的光子照射大量处于基态的氢原子时，氢原子能从n ＝1能级跃迁到n ＝3能级，在这些氢原子向基态跃迁的过程中，可以发出三种频率的光，故D 正确．B 组8．如图所示是α粒子(氦原子核)被重金属原子核散射的运动轨迹，M 、N 、P 、Q 是轨迹上的四点，在散射过程中可以认为重金属原子核静止．图中所标出的α粒子在各点处的加速度方向正确的是(C)A ．M 点B ．N 点C ．P 点D ．Q 点【解析】α粒子(氦原子核)和重金属原子核都带正电，互相排斥，加速度方向与α粒子所受斥力方向相同．带电粒子加速度方向沿相应点与重金属原子核连线指向曲线的凹侧，故只有选项C 正确．9．已知氢原子基态能级E 1，激发态能级E n ＝E 1n 2(n ＝2，3，…)，普朗克常量为h ，光速为c ，则氢原子从n ＝4向n ＝2跃迁时发出光的波长为__－16hc 3E 1__；若此光恰好使某金属产生光电效应，一群处于n ＝4能级的氢原子发出的光中，共有__4__种频率的光能使该金属产生光电效应．【解析】根据玻尔理论可知，氢原子从n ＝4向n ＝2跃迁时发出光的波长：E 4－E 2＝hc λ，即E 142－E 122＝hc λ，解得λ＝－16hc 3E 1；除从n ＝4向n ＝2跃迁时发出光外，还有从4→1，3→1，2→1的跃迁放出的光子的能量都大于从4→2的跃迁时放出的光子的能量，故一群处于n ＝4能级的氢原子发出的光中，共有4种频率的光能使该金属产生光电效应．10．一个运动的处于基态的氢原子与另一个静止的处于基态的氢原子发生完全非弹性碰撞时，可使这两个氢原子发生相同的能级跃迁，则运动的氢原子碰撞前的最小动能是多少？已知氢原子的电离能E ＝13.6 eV .【解析】由玻尔理论知两基态氢原子碰撞时损失的动能的最小值必为氢原子从n ＝1激发到n ＝2能级的能量差ΔE ＝E 2－E 1＝34E ，设碰前运动的氢原子最小速度为v 0，初动能为E k ，碰后两氢原子速度为v ，由动量守恒mv 0＝2mv ，由能量守恒得：12mv 20－12·2m·v 2＝2ΔE ，即12E k ＝2ΔE ，得E k ＝4ΔE ＝40.8 eV .。
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2020高考物理考点精炼（14）原子物理高中物理考点介绍本考点知识的特点是〝点多面宽〞，〝考点分散〞，因此高考对本点考的考查要紧是从对差不多概念的明白得、辨不方面进行，包括阅读明白得部分；题型要紧以选择题为主，有单项选择向多项选择转化的趋势，在近几年高考试卷中几乎每年都考．其中重点考查的有能级与光谱、核反应方程及规律、质能方程及核能、相关物理史，光子论等内容的题目；还有与磁场中带电粒子的运动、动量守恒、能的转化与守恒等知识综合考查的咨询题；同时，有的试题还以与现代科学技术有着紧密联系的近代物理为背景来考查原子物理的重点知识．一、考点聚焦α粒子散射实验，原子的核式结构Ⅰ要求氢原子的能级结构，光子的发射和接收Ⅱ要求氢原子中的电子云Ⅰ要求天然放射现象，α射线，β射线，γ射线，半衰期Ⅰ要求原子核的人工转变，原子核的组成．核反应方程，放射性同位素及其应用Ⅰ要求放射性污染和防护Ⅰ要求二、知识扫描〔1〕α粒子散射实验结果：绝大多数α粒子沿原方向前进，少数α粒子发生较大偏转。
〔2〕、原子的核式结构模型：在原子的中心有一个专门小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部的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．〔3〕、原子核的大小：原子的半径大约是10-10米，原子核的半径大约为10-14米～10-15米．2、玻尔理论有三个要点：(1)原子只能处于一系列的不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳固的．电子尽管绕核旋转，但并不向外辐射能量，这些状态叫定态．(2)原子从一种定态跃迁到另一定态时，它辐射(或吸取)一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定．即hν=E2-E1(3)原子的不同能量状态对应于电子沿不同圆形轨道运动．原子的定态是不连续的，因而电子的可能轨道是分立的．在玻尔模型中，原子的可能状态是不连续的，各状态对应的能量也是不连续的，这些不连续的能量值的能量值叫做能级。
3、原子核的组成核力原子核是由质子和中子组成的．质子和中子统称为核子．将核子稳固地束缚在一起的力叫核力，这是一种专门强的力，而且是短程力，只能在2．0X10-15的距离内起作用，因此只有相邻的核子间才有核力作用．4、原子核的衰变〔1〕、天然放射现象：有些元素自发地放射出看不见的射线，这种现象叫天然放射现象．15．2-115-2-2〔2这三种射线能够用磁场和电场加以区不，如图15.2-1 所示〔3〕放射性元素的衰变：放射性元素放射出α粒子或β粒子后，衰变成新的原子核，原子核的这种变化称为衰变．典型衰变： (4)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时刻称为半衰期．不同的放射性元素的半衰期是不同的，但关于确定的放射性元素，其半衰期是确定的．它由原子核的内部因素所决定，跟元素的化学状态、温度、压强等因素无关． 〔5〕．同位素：具有相同质子数，中子数不同的原子在元素周期表中处于同一位置，互称同位素 三、[好题精析]例1、如下图15-2-2为卢瑟福和他的同事们做α 粒子散射实验装的示意图，荧光屏和显微镜一起分不放在图中的A 、B 、C 、D 四个位置时，观看到的现象，下述讲法中正确的选项是A ．放在A 位置时，相同时刻内观看到屏上的闪光次数最多B ．放在B 位置时，相同时刻内观看到屏上的闪光次数只比A 些C ．放在C 、D 位置时，屏上观看不到闪光 D ．放在D 位置时，屏上仍能观看一些闪光，但次数极少 [解析] 依照α粒子散射现象，绝大多数α粒子沿原方向前进，少数α粒子发生较大偏转，此题应选择A 、B 、D[点评]：此题考查学生是否把握卢瑟福的α粒子散射实验结果。
例2．氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中 ( ) A ．原子要吸取光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量增大 B ．原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量也减小 C ．原子要吸取光子，电子的动能增大，原子的电势能减小，原子的能量增大 D ．原子要吸取光子，电子的动能减小，原子的电势能增大，原子的能量增加[解析]： 依照玻尔理论，氢原子核外电子在离核越远的轨道上运动时，其能量越大， 由能量公式En=21n E 〔E 1=-13．6 eV 〕可知，电子从低轨道(量子数n 小)向高轨道(n 值较大)跃迁时，要吸取一定的能量的光子．应选项B 可排除．氢原子核外电子绕核做圆周运动，其向心力由原子核对电子的库仑引力提供，即22r ke =r mv 2，电子运动的动能E k =21mv 2=r ke 22．由此可知：电子离核越远，r 越大时，那么电子的动能就越小，应选项A 、C 均可排除．由于原子核带正电荷，电子带负电荷，事实上异性电荷远离过程中需克服库仑引力做功，即库仑力对电子做负功，那么原子系统的电势能将增大，系统的总能量增加，应选项D 正确． [点评] 考查对玻尔理论、库仑定律、圆周运动规律及电场力做功性质的综合运用的能力． 例3、关于天然放射现象，以下表达正确的选项是 〔 〕A ．假设使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小B ．β衰变所开释的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的C ．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强D ．铀核(23892U )衰变为铅核(20682Pb )的过程中，要通过8次α衰变和10次β衰变[解析]半衰期是由放射性元素原子核的内部因素所决定，跟元素的化学状态、温度、压强等因素无关．A 错；β衰变所开释的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的，e H n 011110-+→，B 对；依照三种射线的物理性质，C 对；23892U 的质子数为92，中子数为146，20682Pb 的质子数为82，中子数为124，因而铅核比铀核少10个质子，22个中子。
注意到一次α衰变质量数减少4，故α衰变的次数为x=4206238-=8次。
再结合核电荷数的变化情形和衰变规律来判定β衰变的次数y 应满足 2x-y+82＝92， y ＝2x-10=6次。
故此题正确答案为B 、C 。
[点评]：1 此题考查α衰变、β衰变的规律及质量数，质子数、中子数之间的关系。
2 β衰变放出的电子并不是由核外电子跃迁出来的，而是从核中衰变产生的。
例4、如图15-2-3K -介子衰变的方程为0ππK +→--，其中K -介子和π-介子带负的基元电荷，π0介子不带电。
一个K -介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧AP ，衰变后产生的π-介子的轨迹为圆弧PB ，两轨迹在P 点相切，它们的半径R K-与R π-之比为2∶1。
π0介子的轨迹未画出。
由此可知π-介子的动量大小与π0介子的动量大小之比为 A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.1∶6[解析] 依照题意，分不运算出带电粒子在磁场中作圆周运动的轨道半径。
依照动量的定义，分不求出两个介子的动量大小，再从图中确定两个介子动量的方向，最后运用动量守恒，运算出0π粒子的动量大小。
qv K B=m K kK R v 2，R K =,2qB p B qv v m K K K K =R qB p -=ππ，12=-πp p K ，p K =-p -π+p 0π， p -=ππp 30。
正确选项为〔C 〕[点评] 这题以差不多粒子的衰变为情形，涉及带电粒子在磁场中运动规律和动量守恒等知识点，是一道综合性题目。
带电粒子在磁场中受到洛伦磁力作用，该力的方向与粒子的速度方向垂直，因此，带电粒子作圆周运动。
依照动量守恒，差不多粒子衰变前后的总动量不变，但运算过程要主注意动量的方向咨询题。
例5 假设原子的某内层电子被电离形成空位，其它的电子跃迁到该空位上时，会将余外的能量以电磁辐射的形式开释出来，此电磁辐射确实是原子的特点X 射线。
内层空位的产生有多种机制，其中的一种称为内转换，即原子中处于激发态的核跃迁回基态时，将跃迁时开释的能量交给某一内层电子，使此内层电子电离而形成空位〔被电离的电子称为内转换电子〕。
O P 214的原子核从某一激发态回到基态时，可将能量E 0=1.416MeV 交给内层电子(如K 、L 、M 层电子，K 、L 、M 标记原子中最靠近核的三个电子层)使其电离。
实验测得从O P 214原子的K 、L 、M 层电离出的动能分不为E K =1.323MeV 、E L =1.399MeV 、E M =1.412MeV.那么可能发射的特点X 射的能量为A 0.013MeVB 0.017MeVC 0.076MeVD 0.093MeV[解析]电子电离后的动能等于吸取的能量减去电子原先所处的能级的能量，因此原子核的K 层的能量为0．093MeV ，原子核的L 层的能量为0．017MeV ，原子核的M 层的能量为0．004MeV。
因此可能发射的特点K -π-A BPX 射的能量为0．076MeV 、0．087MeV 、0．013MeV 。
故正确为A 、C[点评]：这是一道信息题要求学生能把题中所给的知识与已学知识有机结合。
学生第一要弄清电子的电离能、动能与吸取能量的关系。
四、变式迁移1、用a 、b 两束单色光分不照耀同一双缝干涉装置，在距双缝恒定距离的屏上得到图示的干涉图样，其中甲图是a 光照耀时形成的，乙图是b 光照耀时形成的。
那么关于a 、b 两束单色光，下述正确的选项是BA ．a 光光子的能量较大B ．在水中a 光传播的速度较大C ．假设用a 光照耀某金属时不能打出光电子，那么用b 光照耀该金属时一定打不出光电子D ．假设a 光是氢原子从n ＝4的能级向n ＝2的能级跃迁时产生的，那么b 光可能是氢原子从n ＝3的能级向n ＝2的能级跃迁时产生的2、德国物理学家弗兰克林和赫兹进行过气体原子激发的实验研究。
如图〔1〕他们在一只阴极射线管中充了要考察的汞蒸气。
极射发出的电子受阴极K 和栅极R 之间的电压U R 加速，。
电子到达栅极R 时，电场做功eU R 。
此后电子通过栅极R 和阳极A 之间的减速电压U A 。
通过阳极的电流如图〔2〕所示，随着加建电压增大，阳极电流在短时刻内也增大。
然而到达一个特定的电压值U R 后．观看到电流突然减小。
在那个电压值上，电于的能量刚好能够激发和它们碰撞的原子。
参加碰撞的电子交出其能量，速度减小，因此刻达不了阳极．阳极电流减小。
eU R 即为基态气体原于的激发能。
得到汞原子的各条能级比基态高以下能量值：4.88eV, 6.68eV, 8.78eV, 10.32eV(此为汞原子的电离能)。
假设一个能量为7.97eV 电子进入汞蒸气后测量它的能量大约是A. 4.88eV 或7.97eVB. 4.88eV 或 6.68eVC. 2.35eV 或7.97eVD.1.29eV 或3.09eV 或7.97eV D五、能力突破1、某原子核的衰变过程是A −→−βB −→−αC ，下述讲法中正确的选项是 ， A ．核C 比核B 的中子数少2 B ．核C 比核A 的质量数少5C ．原子核为A 的中性原子的电子数比原子核为B 的中性原子的电子数多2D ．核C 比核A 的质子数少12、原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子．例如在某种条件下，铬原子的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．以这种方式脱离了原子的 电子叫做俄歇电子．铬原子的能级公式可简化表示为En=-2n A ，式中n=1，2，3…表示不同能级，A 是正的常数．上述俄歇电子的动能是 (A)163A(B)167A (C)1611A (D)1613A(1) (2)3、 地球的年龄到底有多大，科学家利用天然放射性元素的衰变规律，通过对目前发觉最古老的岩石中铀和铅含量来推算。