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1、.原 子 物 理一、卢瑟福的原子模型核式结构1.1897年,_发现了电子.他还提出了原子的_模型.2.物理学家_用_粒子轰击金箔的实验叫_。3.实验结果: 绝大部分粒子穿过金箔后_;少数粒子发生了较大的偏转; 极少数的粒子甚至被_.4.实验的启示：绝大多数粒子直线穿过，说明原子内部存在很大的空隙；少数粒子较大偏转，说明原子内部集中存在着对粒子有斥力的正电荷；极个别粒子反弹，说明个别粒子正对着质量比粒子大很多的物体运动时，受到该物体很大的斥力作用5.原子的核式结构:卢瑟福依据粒子散射实验的结果，提出了原子的核式结构：在原子中心有一个很小的核，叫_，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，
2、带负电的电子在核外空间绕核旋转例1:在粒子散射实验中,卢瑟福用粒子轰击金箔,下列四个选项中哪一项属于实验得到的正确结果: A.粒子穿过金箔时都不改变运动方向 B.极少数粒子穿过金箔时有较大的偏转,有的甚至被反弹 C.绝大多数粒子穿过金箔时有较大的偏转 D.粒子穿过金箔时都有较大的偏转. abc原子核粒子例2:根据粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。如图1-1所示表示了原子核式结构模型的粒子散射图景。图中实线表示粒子的运动轨迹。其中一个粒子在从a运动到b、再运动到c的过程中（粒子在b点时距原子核最近），下列判断正确的是（ ）A粒子的动能先增大后减小B粒子的电势能先增大后减小C粒子的加速
3、度先变小后变大D电场力对粒子先做正功后做负功图1-1二 玻尔的原子模型 能级1玻尔提出假说的背景原子的核式结构学说与经典物理学的矛盾：按经典物理学理论，核外电子绕核运动时，要不断地辐射电磁波，电子能量减小，其轨道半径将不断减小，最终落于原子核上，即核式结构将是不稳定的，而事实上是稳定的电子绕核运动时辐射出的电磁波的频率应等于电子绕核运动的频率，由于电子轨道半径不断减小，发射出的电磁波的频率应是连续变化的，而事实上，原子辐射的电磁波的频率只是某些特定值。 为解决原子的核式结构模型与经典电磁理论之间的矛盾，玻尔提出了三点假设，后人称之为玻尔模型2玻尔模型的主要内容：定态假说：原子只能处于一系列_的
4、能量状态中，在这些状态中原子是_的，电子虽然绕核运动，但不向外辐射能量这些状态叫做_ 跃迁假说：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两定态的能量差决定，即_.轨道假说：原子的不同能量状态对应于_子的不同轨道.原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的3氢原子的能级公式和轨道公式原子各定态的能量值叫做原子的能级，对于氢原子，其能级公式为:_；对应的轨道公式为：。其中n称为量子数，只能取正整数.E1=-13.6eV，r1=0.53×10-10m原子的最低能量状态称为_，对应电子在离核最近的轨道上运动；原子的较高能量状态称为_，对应电子
5、在离核较远的轨道上运动4氢原子核外的电子绕核运动的轨道与其能量相对应核外电子绕核做圆周运动的向心力，来源于库仑力(量子化的卫星运动模型)由得动能， 即r越大时，动能_.又因为， 即量子数n越大时，动能_，势能_，总能量_5用玻尔量子理论讨论原子跃迁时释放光子的频率种数氢原子处于n=能级向较低激发态或基态跃迁时，可能产生的光谱线条数的计算公式为：例1: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的过程中 ( )A原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大B原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小C原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小D原子要吸收光子，电子的动能减
6、小，原子的电势能增大例2:大量氢原子处于n4的激发态，当它们向各较低能级跃迁时，对于多种可能的跃迁，下面说法中正确的是( )A最多只能释放出4种不同频率的光子 B从n4能级跃迁到n1能级释放出的光子波长最长C从n4能级跃迁到n1能级释放出的光子频率最大玻璃砖b光束aD从n4能级跃迁到n3能级释放出的光子波长等于从n2能级跃迁到n1能级释放出的光子波长例3:氢原子发出a、b两种频率的光，经平行玻璃砖折射后的光路如图2-1所示。若a光是由能级n=4向n=1跃迁时发出的，则b光可能是( )A从能级n=5向n=1跃迁时发出的 B从能级n=3向n=1跃迁时发出的图2-1C从能级n=5向n=2跃迁时发出的
7、 D从能级n=3向n=2跃迁时发出的例4:如图2-2所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n=3的激发态，原子在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子。若用这些光照射逸出功为2. 49 eV的金属钠，则下列说法正确的是（ ）A这群氢原子能发出三种频率不同的光，其中从n=3跃迁到n=2所发出的光波长最短B这群氢原子能发出两种频率不同的光，其中从n=3跃迁到n=1所发出的光频率最高C金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为11. 11 eV图2-2D金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为9. 60 eV例5:a、b两束单色光分别用同一双缝干涉装置进行实验，在距双缝恒定距离的屏上得到如图2-3所示的
8、干涉图样，图甲是a光照射时形成的干涉图样，图乙是b光照射图甲图乙时形成的干涉图样。下列关于a、b两束单色光的说法正确的是（ ）Aa光子的能量较大B在水中a光传播的速度较小C若用b光照射某金属没有光电子逸出,则a光照射该金属时也没有光电子逸出D若a光是氢原子的核外电子从第三能级向第二能级跃迁时产生的, 则b光可能是氢原子图2-3的核外电子从第四能级向第三能级跃迁时产生的例6:处于n3激发态的大量氢原子向基态跃迁时所放出的光子中，只有一种光子不能使金属A产生光电效应，则下列说法不正确的是 （ ）A不能使金属A产生光电效应的光子一定是氢原子从n3的激发态直接跃迁到基态时放出的B不能使金属A产生光电效
9、应的光子一定是氢原子从n3的激发态跃迁到n2的激发态时放出的C氢原子从n4的激发态跃迁到n3的激发态，所放出的光子一定不能使金属A产生光电效应1234n13.63.41.510.850E/eVD氢原子从n4激发态直接跃迁到基态,所放出的光子一定能使金属A产生光电效应例7:如图2-4所示是氢原子的能级图，现让一束单色光照射一群处于基态的氢原子，受激发的氢原子能自发地辐射出三种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为( )A13.6eV B12.09eVC10.2eV D3.4eV 例8:如图2-4所示为氢原子能级图，可见光的光子能量范围约为1.62eV-3.11eV。下列说法正确的是（ ）
10、A大量处在n>3的高能级的氢原子向n=3能级跃迁时，发出图2-4的光有一部分是可见光B大量处在n=3的氢原子向n=2能级跃迁时，发出的光是紫外线C大量处在n=3能级的氢原子向n=1能级跃迁时，发出的光都应具有显著的热效应D处在n=3能级的氢原子吸收任意频率的紫外线光子都能发生电离例9:如图2-5所示,设光子A、B、C的能量和波长分别为 则( )A B C D 三、天然放射现象图2-51.天然放射现象:首先由贝克勒耳发现，天然放射现象的发现，说明_还有内部结构2.衰变不稳定的原子核自发放出粒子或粒子后，转变为新核的变化称为原子核的衰变射线是伴随着衰变或衰变产生的，也叫辐射天然放射现象就是_
11、的衰变现象三种射线的性质种类射线射线射线组成高速_流高速_流_流(高频电磁波)带电量质量4（1.67×kg）静止质量为零在磁场中穿透本领对空气的电离作用半衰期：放射性元素的_有_发生衰变所需的时间半衰期由_因素决定，跟原子所处的_或_状态无关。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。衰变规律衰变规律衰变(新核的核电荷数_，质量数_.)衰变 (新核的核电荷数_，质量数_.)半衰期T 一半原子核发生衰变需要的时间 (5)质量数为M电荷数为N的原子核，在垂直于磁场方向上发生衰变后, 粒子与反冲核的运动轨迹为一对_(内、外)切圆, 两粒子的动量之比为_.两圆的运
12、动半径之比为_.发生衰变后，粒子与反冲核的运动轨迹为一对_(内、外)切圆,两粒子的动量之比为_,动能之比为_.两圆的运动半径之比为_,周期之比为_.例1:关于半衰期,下列叙述正确的是( ) A. 放射性物质的质量越大,半衰期越长 B. 提高温度和压力不能改变半衰期 C. 单质铀的半衰期比化合态铀中的半衰期长 D. 半衰期是指原子核全部衰变所需时间的一半例2:下列现象中，与原子核内部变化有关的是( )A粒子散射现象 B天然放射现象 C光电效应现象 D原子发光现象例3: 按照电离能力来看，放射性元素放出的三种射线由弱到强的排列顺序是( )A射线，射线，射线 B射线，射线，射线C射线，射线，射线 D
13、射线，射线，射线例4:下列说法正确的是( ) A用加温或加压的方法不能改变原子核衰变的半衰期 B某原子核经过一次衰变后，核内质子数减少4个C射线是原子的核外电子电离后形成的电子流 D射线的贯穿作用很强，可用来进行工业探伤例5: 一置于铅盒中的放射源发射的射线，由 铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔， 铝箔右侧的空间有一匀强电场。射线进入电场后，变为a、b两束，射线a沿原来方向行进，射线b发生了偏转，如图3-1所示，则图中的（ ）图3-1A射线a为射线，射线b为射线B射线a为射线，射线b为射线C射线a为射线，射线b为射线D射线a为射线，射线b为射线例6:29325U衰变成28027Pb,要经过_次
14、衰变和_次衰变.例7:若元素A的半衰期为4 天，元素B的半衰期为5 天，则相同质量的A和 B，经过20天后，剩下的质量之比mAmB为（ ） A301 B3130 C12 D21例8:某放射性元素经20天后剩下原有质量的6.25，可知其半衰期为 再经过l0天，剩下质量为最初质量的 × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × ×
15、 × × × × × × × × × × × × × 例9: 一个原来静止在匀强磁场中的原子核发生衰变，放出某种粒子后， 在匀强磁场中形成如图3-2所示的径迹，原子核放出的粒子可能是（ ）A. 氦核 B. 电子 C. 光子 D. 正电子图3-2四、核 能1.原子核的组成: 原子核是由质子和中子组成，质子和中子统称核子2.核能(1)爱因斯坦质能方程:凡具有质量的物体都具有能量，物体的质量和能量间的关系为：_. 若原子核质量亏损m对应释放的能量为_注意: 质量亏损并不是
16、质量损失，也不是与质量守恒定律相矛盾，而是亏损的质量以能量的形式辐射出去了.在核能的计算中c的单位取国际单位制，此时若m的单位为kg，能量的单位为J，当m的单位为u（原子质量单位）时，1u=1.660566×10-27kg=1.49×10-10J =9.315×108eV；1eV=1.6×10-19J.(2)原子核中的核子(质子、中子)的平均质量在不同的原子中是_同的,其大小与核子数的关系如图4-1所示.可见在元素Fe附近,核子的平均质量是最_的。当比Fe小得多原子核结合成较大的原子核时，核子的平均质量将_(增大、减小),因而_(放出、吸收)能量;当比F
17、e大得多原子核裂变成较小的原子核时，核子的平均质量将_(增大、减小),因而_(放出、吸收)能量。图4-13.重核的裂变 重核的裂变：重核分裂成两个质量较小的原子核的核反应叫裂变铀核的裂变 :核反应方程为：29325U+10n15461Ba+9326 Kr+3 10 n.(2)链式反应：裂变要在一定的条件下才能进行，铀235核受到中子轰击时会发生裂变，而裂变时又要放出一些中子，这些中子又可引起其它的轴235核裂变，而使裂变反应不断进行下去，这种反应叫做链式反应4.轻核的聚变 (1)轻核的聚变：轻核结合成质量较大的原子核的核反应称为聚变氢核的聚变：核反应方程为： (2)热核反应：聚变必须在轻核间的
18、距离十分接近，即达到10-15m时才能进行在极高温度下，原子核可以获得足够的动能克服库仑斥力而发生聚变，这种聚变反应叫做热核反应(3)目前已实现的人工热核反应是氢弹的爆炸核子平均质量例1:如图4-2所示，给出了核子平均质量（原子核的质量除以核 子数）与原子序数的关系。下列说法中正确的是( )A英国物理学家汤姆生，在粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型B天然放射性元素在衰变过程中电荷数和质量数守恒，放出的射线垂直磁感线穿过磁 场时，一定发生偏转C由图可知，原子核A裂变成原子核B和C要放出核能图4-2D由图可知，原子核D和E聚变成原子核F要吸收核能例2:一个氘核（）与一个氚核（）发生聚变，
19、产生一个中子和一个新核，并出现质量亏损，则聚变过程（ ）A吸收能量，生成的新核为 B放出能量，生成的新核为C吸收能量，生成的新核为 D放出能量，生成的新核为例3:用粒子轰击铍核，生成物是碳核和另一个粒子，则该粒子是 A B. C. D.例4:太阳内部的核聚变可以释放出大量的能量，这些能量以电磁波（场）的形式向四面八方辐射出去，其总功率达到3.8×1026。根据爱因斯坦的质能方程估算，单纯地由于这种辐射，太阳每秒钟减少的物质质量的数量级最接近于（ ）A1018 kg B 109 kg C 10-10 kg D 10-17 kg例5: 太阳的能量来源于太阳内部氢核的聚变，设每次聚变反应可
20、以看作是4个氢核（）结合成1个氦核（），同时释放出正电子（）。已知氢核的质量为，氦核的质量为，正电子的质量为，真空中光速为c。下列关于氢核聚变的说法正确的是（ ）A此聚变反应的核反应方程是B此聚变反应也叫链式反应C反应后核子的平均质量大于反应前核子的平均质量D每次核反应释放的能量为（42）c2例6: 太阳的能量来自于热核反应，其中一种核反应是四个质子聚变成一个粒子，同时放出两个正电子和两个没有静止质量的中微子。已知粒子的质量为m，质子的质量为mp，电子的质量为me，c为光在真空中的传播速度，N为阿伏伽德罗常数。在这种核反应中1000g的氢核聚变所放出的能量为A1000（4mp+m+2me）N
21、Ac2 B1000（m2me4mp）N Ac2C250（4mpm2me）N Ac2 D250（m2me4mp）N Ac2例7:原子核的裂变和聚变都是人类利用原子核能的途径，我国目前已建成了秦山和大亚湾两座核电站下面关于这两座核电站的说法中正确的是( )A它们都是利用核裂变释放的原子能 B它们都是利用核聚变释放的原子能C它们一座是利用核裂变释放的原子能，另一座是利用核聚变释放的原子能 D以上说法都不正确例8: （07年崇文二模）下列说法不正确的是（ ） A. 是聚变 B. 是裂变 C. 是衰变 D. 是裂变网例9:铀239（）经过衰变可产生钚239（）.关于铀239的衰变,下列说法正确的是( ）
22、A与的核内具有相同的中子数和不同的核子数 B放射性物质发生衰变时所释放的电子来源于核外电子 C经过2次衰变产生 D温度升高，的半衰期减小例10:当两个质子(质量是1.007276u)和两个中子(质量是1.008665u)结合为一个氦核(质量是4.001509u)时,发 生的质量亏损是多少?释放出的能量是多少兆电子伏?补充练习：1.下列说法正确的是：A太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应B汤姆生发现电子，表明原子具有核式结构C一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短D按照波尔理论，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，原子总能量增加2.
23、一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个光子。已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3,普朗克常量为h,真空中的光速为c。下列说法正确的是（ ）A.核反应方程是H+nH+ B.聚变反应中的质量亏损1+m2-m3C.辐射出的光子的能量E=(m3-m1-m2)c D. 光子的波长3.对原子跃迁条件的理解：原子的跃迁条件：，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，对于光子和原子作用而使原子电离和实物粒子作用而使原子激发的情况，则不受条件的限制。这是因为，原子一旦电离，原子结构即被破坏，因而不再遵守有关原子结构的理论，基态氢原子的电离能为13.6 ev，只要大于或等于1
24、3.6 eV的光子都能使基态的氢原子吸收而发生电离，只不过入射光子的能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能越大，至于实物粒子和原子碰撞情况，由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两定态能量之差，也可以使原子受激发而向较高能级跃迁4.原子核的人工转变原子核的人工转变是用高速运动的粒子轰击原子核，产生另一种新核的方法质子的发现卢瑟福发现质子的实验：用粒子轰击氮原子核. 核反应方程：中子的发现卢瑟福预见中子的存在，后英国物理学家查德威克发现了中子核反应方程式 中子是一种不带电，穿透力很强的粒子，其质量与质子质量差不多9.人工放射性同位素的发现1934年，居里夫妇用粒子轰击铝箔时，发现了放射性同位素和正电子，核反应方程式为 ，放射性同位素：具有放射性的同位素叫放射性同位素，如上式中的就是磷的一种同位素，具有放射性.正电子：质量与电子相同带一个单位正电荷的粒子，其产生的实质是质子衰变成中子时产生的，方程为放射性同位素的应用：利用它的射线；作为示踪原子.;