高三物理專題復(fù)習(xí)原子核物理

1、高三物理專題復(fù)習(xí)原子結(jié)構(gòu)與原子核1、 粒子散射實(shí)驗(yàn)（1）粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置粒子散射實(shí)驗(yàn)的裝置，主要由放射源、金箔、熒光屏、望遠(yuǎn)鏡和轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤幾部分組成。（2）實(shí)驗(yàn)的觀察結(jié)果 粒子散射實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：絕大多數(shù)粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進(jìn)，但有少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90°.盧瑟福的原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫做原子核原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里帶負(fù)電的電子在核外空間繞著核旋轉(zhuǎn)【復(fù)習(xí)鞏固題】1、(多選題)關(guān)于粒子散射實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是()A粒子穿過原子時(shí)，由于粒子的質(zhì)量比電子大得多，電子不可能使粒子的運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生明顯

2、的改變B由于絕大多數(shù)粒子穿過金箔后仍按原來方向前進(jìn)，所以使粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的原因是在原子中極小的區(qū)域內(nèi)集中著對(duì)粒子產(chǎn)生庫侖力的正電荷C粒子穿過原子時(shí)，只有少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的原因是原子核很小，粒子接近原子核的機(jī)會(huì)很小D使粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的原因是粒子穿過原子時(shí)，原子內(nèi)部兩側(cè)的正電荷對(duì)粒子的斥力不相等2、(2013·福建高考)在盧瑟福粒子散射實(shí)驗(yàn)中，金箔中的原子核可以看作靜止不動(dòng)，下列各圖畫出的是其中兩個(gè)粒子經(jīng)歷金箔散射過程的徑跡，其中正確的是()3、在盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)中，某一粒子經(jīng)過某一原子核附近時(shí)的軌跡如圖中實(shí)線所示圖中P、Q為軌跡上的點(diǎn)，虛線是過P、Q兩點(diǎn)并與軌跡相切的

3、直線，兩虛線和軌跡將平面分為四個(gè)區(qū)域不考慮其他原子核對(duì)該粒子的作用，那么關(guān)于該原子核的位置，下列說法中正確的是()A可能在區(qū)域B可能在區(qū)域 C可能在區(qū)域 D可能在區(qū)域2、 氫原子光譜（1）光譜與光譜分析由于每種原子都有自己的特征譜線，因此可以根據(jù)光譜來鑒別物質(zhì)和確定的化學(xué)組成。這種方法叫做光譜分析。原子光譜的不連續(xù)性反映出原子結(jié)構(gòu)的不連續(xù)性，所以光譜分析也可以用于探索原子的結(jié)構(gòu)。（2）氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律（1）氫原子的光譜：從氫氣放電管可以獲得氫原子光譜，如圖所示（2）氫原子光譜的特點(diǎn)：在氫原子光譜圖中的可見光區(qū)內(nèi)，由右向左，相鄰譜線間的距離越來越小，表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性（3）巴耳末公式：(1)

4、巴耳末對(duì)氫原子光譜的譜線進(jìn)行研究得到了下面的公式：R() n3，4，5該公式稱為巴耳末公式(2)公式中只能取n3的整數(shù)，不能連續(xù)取值，波長是分立的值（4）其他譜線：除了巴耳末系，氫原子光譜在紅外和紫外光區(qū)的其他譜線，也都滿足與巴耳末公式類似的關(guān)系式【復(fù)習(xí)鞏固題】1、關(guān)于太陽光譜，下列說法正確的是()A太陽光譜是吸收光譜B太陽光譜中的暗線，是太陽光經(jīng)過太陽大氣層時(shí)某些特定頻率的光被吸收后而產(chǎn)生的C根據(jù)太陽光譜中的暗線，可以分析太陽的物質(zhì)組成D根據(jù)太陽光譜中的暗線，可以分析地球大氣層中含有哪些元素2、如圖甲所示的a、b、c、d為四種元素的特征譜線，圖乙是某礦物的線狀譜，通過光譜分析可以確定該礦物中

5、缺少的元素為()a元素 Bb元素 Cc元素 Dd元素3、氫原子光譜的巴耳末系中波長最長的光波的光子能量為E1，其次為E2，則為()A.B.C.D.3、 玻爾氫原子理論1玻爾的原子理論（1）能級(jí)（定態(tài)）假設(shè)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量。這些狀態(tài)叫定態(tài)。（本假設(shè)是針對(duì)原子穩(wěn)定性提出的）（2）躍遷假設(shè)：原子從一種定態(tài)（設(shè)能量為En）躍遷到另一種定態(tài)（設(shè)能量為Em）時(shí)，它輻射（或吸收）一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定，即 （h為普朗克恒量）（本假設(shè)針對(duì)線狀譜提出）（3）軌道量子化假設(shè)：原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿

6、不同的圓形軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)。原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道的分布也是不連續(xù)的。（針對(duì)原子核式模型提出，是能級(jí)假設(shè)的補(bǔ)充）2.玻爾根據(jù)經(jīng)典電磁理論和牛頓力學(xué)計(jì)算出氫原子的電子的各條可能軌道半徑和電子在各條軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量（包括動(dòng)能和勢(shì)能）公式：軌道半徑： n=1，2，3能 量： n=1，2，3式中r1、E1、分別代表第一條（即離核最近的）可能軌道的半徑和電子在這條軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量，rn、En 分別代表第n條可能軌道的半徑和電子在第n條軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量，n是正整數(shù)，叫量子數(shù)。2氫原子的能級(jí)圖3玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋（1）基態(tài)和激發(fā)態(tài)基態(tài)：在正常狀態(tài)下，原子處于最低能級(jí)，這時(shí)電子在

7、離核最近的軌道上運(yùn)動(dòng)，這種定態(tài)，叫基態(tài)。激發(fā)態(tài)：原子處于較高能級(jí)時(shí)，電子在離核較遠(yuǎn)的軌道上運(yùn)動(dòng)，這種定態(tài)，叫激發(fā)態(tài)。（2）原子發(fā)光：原子從基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷的過程是吸收能量的過程。原子從較高的激發(fā)態(tài)向較低的激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷的過程，是輻射能量的過程，這個(gè)能量以光子的形式輻射出去，吸收或輻射的能量恰等于發(fā)生躍遷的兩能級(jí)之差?！緩?fù)習(xí)鞏固題】1、(2014·山東卷)氫原子能級(jí)如圖所示，當(dāng)氫原子從n3躍遷到n2的能級(jí)時(shí)，輻射光的波長為656 nm.以下判斷正確的是()A氫原子從n2躍遷到n1的能級(jí)時(shí)，輻射光的波長大于656 nmB用波長為325 nm的光照射，可使氫原子從n1躍遷到n2的能級(jí)C一

8、群處于n3能級(jí)上的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)最多產(chǎn)生3種譜線D用波長為633 nm的光照射，不能使氫原子從n2躍遷到n3的能級(jí)2、根據(jù)玻爾理論，某原子從能量為E的軌道躍遷到能量為E的軌道，輻射出波長為的光以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，E等于()AEh BEhCEh DEh3、用頻率為0的光照射大量處于基態(tài)的氫原子，在所發(fā)射的光譜中僅能觀測(cè)到頻率分別為1、2、3的三條譜線，且321，則()A01 B321C0123 D.4、氫原子從n3激發(fā)態(tài)向低能級(jí)狀態(tài)躍遷可能放出的光子中，只有一種光子不能使金屬A產(chǎn)生光電效應(yīng)，則下列說法正確的是()A不能使金屬A產(chǎn)生光電效應(yīng)的光子一定是從n3激發(fā)態(tài)直接躍遷

9、到基態(tài)時(shí)放出的B不能使金屬A產(chǎn)生光電效應(yīng)的光子一定是從n3激發(fā)態(tài)直接躍遷到n2激發(fā)態(tài)時(shí)放出的C從n4激發(fā)態(tài)躍遷到n3激發(fā)態(tài)，所放出的光子一定不能使金屬A產(chǎn)生光電效應(yīng)D從n4激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，所放出的光子一定不能使金屬A產(chǎn)生光電效應(yīng)5、紫外線照射一些物質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生熒光效應(yīng)，即物質(zhì)發(fā)生可見光，這些物質(zhì)中的原子先后發(fā)生兩次躍遷，其能量變化分別為E1和E2，下列關(guān)于原子這兩次躍遷的說法中正確的是()A兩次均向高能級(jí)躍遷，且|E1|>|E2|B兩次均向低能級(jí)躍遷，且|E1|E2|C先向高能級(jí)躍遷，再向低能級(jí)躍遷，且|E1|E2|D先向高能級(jí)躍遷，再向低能級(jí)躍遷，且|E1|E2|6、原子從一個(gè)能級(jí)躍

10、遷一個(gè)較低能級(jí)時(shí)，有可能不發(fā)射光子例如在某種條件下，鉻原子的n=2能級(jí)上的電子躍遷到n=1能級(jí)上時(shí)并不發(fā)射光子，而是將相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)交給n=4能級(jí)上的電子，使之脫離原子，這一現(xiàn)象叫做俄歇效應(yīng)以這種方式脫離了原子的電子叫俄歇電子.已知鉻原子的能級(jí)公式可簡化表示為，式中n=1，2，3表示不同的能級(jí)，A是正的已知常數(shù).上述俄歇電子的動(dòng)能是（ ）A B C D四、天然放射現(xiàn)象（1）物質(zhì)發(fā)射射線的性質(zhì)稱為放射性(radioactivity)。元素這種自發(fā)的放出射線的現(xiàn)象叫做天然放射現(xiàn)象具有放射性的元素稱為放射性元素（2）放射性不是少數(shù)幾種元素才有的，研究發(fā)現(xiàn)，原子序數(shù)大于82的所有元素，都能自發(fā)的放出射線

11、，原子序數(shù)小于83的元素，有的也具有放射性1三種射線的本質(zhì)(1)射線：射線是高速粒子流，實(shí)際就是氦原子核，電荷數(shù)是2，質(zhì)量數(shù)是4.(2)射線：射線是高速電子流(3)射線：射線是能量很高的電磁波(4)如圖1所示中1是射線，2是射線，3是射線2三種射線的特點(diǎn)(1)射線：粒子容易使空氣電離，但穿透本領(lǐng)很弱(2)射線：粒子穿透能力較強(qiáng)，但電離作用較弱(3)射線：粒子電離作用很弱，但穿透能力很強(qiáng)3、衰變：XYHe(新核的質(zhì)量數(shù)減少4，電荷數(shù)減少2.)舉例：UThHe.衰變：XAZ1Ye(新核的質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)增加1.)實(shí)質(zhì)是核內(nèi)的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，其轉(zhuǎn)化方程為：nHe.舉例：ThPae

12、. 射線是在或衰變過程中伴隨而生的，且粒子是不帶電的粒子，因此射線并不影響原子核的電荷數(shù)，故射線不會(huì)改變?cè)卦谥芷诒碇械奈恢?、半衰期：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間不同的放射性元素，半衰期不同注意以下兩點(diǎn)：(1)對(duì)于同一種元素，其半衰期是一定的，無論是加溫、加壓，或是處于單質(zhì)、化合物狀態(tài)均不影響元素的半衰期，但不同元素的半衰期不同，有的差別很大(2)半衰期是一種統(tǒng)計(jì)規(guī)律對(duì)于大量的原子核發(fā)生衰變才具有實(shí)際意義，而對(duì)于少量的原子核發(fā)生衰變，該統(tǒng)計(jì)規(guī)律不再適用5半衰期公式【復(fù)習(xí)鞏固題】1、原子核92U經(jīng)放射性衰變變?yōu)樵雍?0Th，繼而經(jīng)放射性衰變變?yōu)樵雍?1Pa，再經(jīng)放射性衰變變?yōu)?/p>

13、原子核92U.放射性衰變、和依次為()A衰變、衰變和衰變B衰變、衰變和衰變C衰變、衰變和衰變D衰變、衰變和衰變2、放射性元素氡(Rn)經(jīng)衰變成為釙(Po)，半衰期約為3.8天，但勘測(cè)表明，經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代后，目前地殼中仍存在天然的含有放射性元素Rn的礦石，其原因是()A目前地殼中的Rn主要來自于其他放射性元素的衰變B在地球形成的初期，地殼中元素Rn的含量足夠高C當(dāng)衰變產(chǎn)物Po積累到一定量以后，Po的增加會(huì)減慢Rn的衰變進(jìn)程D.Rn主要存在于地球深處的礦石中，溫度和壓力改變了它的半衰期3、如圖所示為查德威克實(shí)驗(yàn)示意圖，用天然放射性元素釙(Po)放射的射線轟擊鈹時(shí)會(huì)產(chǎn)生粒子流A，用粒子流A轟擊石

14、蠟時(shí)，會(huì)打出粒子流B，經(jīng)研究知道()AA為中子，B為質(zhì)子BA為質(zhì)子，B為中子CA為射線，B為中子DA為中子，B為射線4、（2010福建卷）（1）測(cè)年法是利用衰變規(guī)律對(duì)古生物進(jìn)行年代測(cè)定的方法。若以橫坐標(biāo)t表示時(shí)間，縱坐標(biāo)m表示任意時(shí)刻的質(zhì)量，為t0時(shí)的質(zhì)量。下面四幅圖中能正確反映衰變規(guī)律的是 。（填選項(xiàng)前的字母）KS*5U.C#5、靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的某放射性元素的原子核，當(dāng)它放出一個(gè)粒子后，其速度方向與磁場(chǎng)方向垂直，測(cè)得粒子和反沖核的軌道半徑之比為441，如圖所示，則()A粒子與反沖核的動(dòng)量大小相等、方向相反B原來放射性元素的核電荷數(shù)為90C反沖核的核電荷數(shù)為88D粒子和反沖核的速度之比為18

15、85、 核力與結(jié)合能1比結(jié)合能曲線：不同原子核的比結(jié)合能隨質(zhì)量數(shù)變化圖線如圖所示從圖中可看出，中等質(zhì)量原子核的比結(jié)合能最大，輕核和重核的比結(jié)合能都比中等質(zhì)量的原子核要小2當(dāng)比結(jié)合能較小的原子核轉(zhuǎn)化為比結(jié)合能較大的原子核時(shí)會(huì)釋放核能3比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定，中等核子數(shù)的原子核，比結(jié)合能較大，原子核較穩(wěn)定4質(zhì)量虧損（1）質(zhì)量虧損科學(xué)家研究證明在核反應(yīng)中原子核的總質(zhì)量與組成原子的核子的質(zhì)量之和并不相等，例如精確計(jì)算表明：氘核的質(zhì)量比一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)子的質(zhì)量之和要小一些，這種現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損，質(zhì)量虧損只有在核反應(yīng)中才能明顯的表現(xiàn)出來. （2）愛因斯坦質(zhì)能方程： Emc

16、2相對(duì)論指出，物體的能量（E）和質(zhì)量（m）之間存在著密切的關(guān)系，即Emc2式中， c為真空中的光速。愛因斯坦質(zhì)能方程表明：物體所具有的能量跟它的質(zhì)量成正比。由于c2這個(gè)數(shù)值十分巨大，因而物體的能量是十分可觀的。 （3）核反應(yīng)中由于質(zhì)量虧損而釋放的能量：E=m c2物體貯藏著巨大的能量是不容置疑的，但是如何使這樣巨大的能量釋放出來？從愛因斯坦質(zhì)能方程同樣可以得出，物體的能量變化E與物體的質(zhì)量變化m的關(guān)系：E=mc2.單個(gè)的質(zhì)子、中子的質(zhì)量已經(jīng)精確測(cè)定。用質(zhì)譜儀或其他儀器測(cè)定某種原子核的質(zhì)量，與同等數(shù)量的質(zhì)子、中子的質(zhì)量之和相比較，看一看兩條途徑得到的質(zhì)量之差，就能推知原子核的結(jié)合能。【復(fù)習(xí)鞏固題

17、】1、(2014·北京卷)質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3.當(dāng)一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成氘核時(shí)，釋放的能量是(c表示真空中的光速)()A(m1m2m3)c B(m1m2m3)cC(m1m2m3)c2 D(m1m2m3)c22、為紀(jì)念愛因斯坦對(duì)物理學(xué)的巨大貢獻(xiàn)，聯(lián)合國將2005年定為“國際物理年”對(duì)于愛因斯坦提出的質(zhì)能方程Emc2，下列說法中不正確的是()AEmc2表明物體具有的能量與其質(zhì)量成正比B根據(jù)Emc2可以計(jì)算核反應(yīng)中釋放的核能C一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)子結(jié)合成氘核時(shí)，釋放出核能，表明此過程中出現(xiàn)了質(zhì)量虧損DEmc2中的E是發(fā)生核反應(yīng)中釋放的核能3、(2013·新課

18、標(biāo)全國卷)關(guān)于原子核的結(jié)合能，下列說法正確的是()A原子核的結(jié)合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B一重原子核衰變成粒子和另一原子核，衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于原來重核的結(jié)合能C銫原子核(Cs)的結(jié)合能小于鉛原子核(Pb)的結(jié)合能D比結(jié)合能越大，原子核越不穩(wěn)定E自由核子組成原子核時(shí)，其質(zhì)量虧損所對(duì)應(yīng)的能量大于該原子核的結(jié)合能4、中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核時(shí)，質(zhì)量虧損為m，相應(yīng)的能量Emc22.2 MeV是氘核的結(jié)合能下列說法正確的是()A用能量小于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時(shí)，氘核不能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子B用能量等于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時(shí)，氘核可能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)

19、中子，它們的動(dòng)能之和為零C用能量大于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時(shí)，氘核可能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子，它們的動(dòng)能之和為零D用能量大于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時(shí)，氘核可能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子，它們的動(dòng)能之和不為零5、一個(gè)電子(質(zhì)量為m、電荷量為e)和一個(gè)正電子(質(zhì)量為m、電荷量為e)，以相等的初動(dòng)能Ek相向運(yùn)動(dòng)，并撞到一起，發(fā)生“湮滅”，產(chǎn)生兩個(gè)頻率相同的光子，設(shè)產(chǎn)生光子的頻率為，若這兩個(gè)光子的能量都為h，動(dòng)量分別為p和p，下面關(guān)系中正確的是()Ahmc2，ppBhmc2，ppChmc2Ek，ppDh(mc2Ek)，pp6、 重核裂變與輕核聚變1核裂變重核分裂成質(zhì)量較小的核，釋放

20、出核能的反應(yīng)，稱為裂變。不是所有的核反應(yīng)都能放出核能，有的核反應(yīng)，反應(yīng)后生成物的質(zhì)量比反應(yīng)前的質(zhì)量大，這樣的核反應(yīng)不放出能量，反而在反應(yīng)過程中要吸收大量的能量。只有重核裂變和輕核聚變能放出大量的能量。2、鈾核的裂變（1）鈾核的裂變的一種典型反應(yīng)。（2）鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：由重核裂變產(chǎn)生的中子使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程，叫做核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件(1)鈾塊的體積大于臨界體積或鈾塊的質(zhì)量大于臨界質(zhì)量通常把裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積叫做它的臨界體積，相應(yīng)的質(zhì)量叫做臨界質(zhì)量。(2)有足夠數(shù)量的慢中子3、聚變及其條件（1）兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，這樣的反應(yīng)叫做聚變。 例：HHHen1

21、7.6 MeV（2）氫的聚變反應(yīng)：21H+21H31He+11H+4 MeV、 21H+31H42He+10n+17.6 MeV（3）釋放能量：Emc217.6 MeV，平均每個(gè)核子釋放能量3 MeV以上，約為裂變反應(yīng)釋放能量的34倍（4）核聚變發(fā)生的條件微觀上：參與反應(yīng)的原子核必須接近到原子核大小的尺寸范圍，即10-15 m，要使原子核接近到這種程度，必須使它們具有很大的動(dòng)能以克服原子核之間巨大的庫侖斥力。宏觀上：要使原子核具有如此大的動(dòng)能，就要把它加熱到幾百萬攝氏度的高溫。聚變反應(yīng)一旦發(fā)生，就不再需要外界給它能量，靠自身產(chǎn)生的熱就可以維持反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行下去，在短時(shí)間釋放巨大的能量，這就是聚變引起的核爆炸。【復(fù)習(xí)鞏固題】1、一個(gè)鈾235吸收一個(gè)中子后發(fā)生的一種核反應(yīng)方程是235 92Un136 54XeSr10n，放出的能量為E，鈾235核的質(zhì)量為M，中子的質(zhì)量為m，氙136核的質(zhì)量為m1，鍶90核的質(zhì)量為m2，真空中光速為c，則釋放的能量E等于()A(Mm1m2)c2B(Mmm1m2)c2C(Mm1m29m)c2D(m1m29