原子一原子核物理复习

1、原子和原子核原子和原子核高考物理专题高考物理专题复习复习“原子和原子核物理原子和原子核物理”是历年高考必考内容是历年高考必考内容之一，试题中出现的题型为选择题。这一部之一，试题中出现的题型为选择题。这一部分知识要求不高，但对基本概念理解不透彻，分知识要求不高，但对基本概念理解不透彻，很容易导致失分。对近很容易导致失分。对近5年高考试题进行了年高考试题进行了研究，发现对本单元知识，应重点掌握好以研究，发现对本单元知识，应重点掌握好以下几个方面的知识。下几个方面的知识。 、粒子散射实验粒子散射实验 、原子能级、原子能级 、天然放射性、天然放射性 、核反应及核反应方程、核反应及核反应方程 、核力及核

2、能、核力及核能 、核衰变与动量守恒及带电粒子、核衰变与动量守恒及带电粒子 在电磁场中运动的综合应用在电磁场中运动的综合应用 1. 粒子散射实验粒子散射实验 实验现象：把实验现象：把粒子束射到金箔上，粒子束射到金箔上，绝大多数绝大多数穿穿过金箔，沿原来的方向前进；过金箔，沿原来的方向前进；少数少数粒子发生较大粒子发生较大的偏转；的偏转；极少数极少数的偏转角超过的偏转角超过90度度.甚至有的甚至有的被反被反弹回。弹回。对实验结果的解释对实验结果的解释-卢瑟福提出的原子的核式结卢瑟福提出的原子的核式结构：在原子的中心有一个很小的核构：在原子的中心有一个很小的核(称为原子核称为原子核)；在核上集中了全

3、部正电荷和几乎全部质量，带负在核上集中了全部正电荷和几乎全部质量，带负电的电子在空间里高速绕核旋转。电的电子在空间里高速绕核旋转。原子半径数量级为原子半径数量级为1010m, 原子核大小数量级为原子核大小数量级为1015m例例1. 在卢瑟福在卢瑟福粒子散射实验中，有少数粒子散射实验中，有少数粒子粒子发生大角度偏转，其原因是（发生大角度偏转，其原因是（ ） . 原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上。很小的核上。 B. 正电荷在原子中是均匀分布的。正电荷在原子中是均匀分布的。 C. 原子中存在带负电的电子原子中存在带负电的电子 D. 原子只能处在一系列

4、不连续的能量状态中原子只能处在一系列不连续的能量状态中 答案答案A例例2. 关于原子的核式结构学说，下列说法不关于原子的核式结构学说，下列说法不正确的是（正确的是（ ） . 原子中大部分是空的，原子核很小。原子中大部分是空的，原子核很小。 B. 电子在核外绕原子核旋转，向心力是库电子在核外绕原子核旋转，向心力是库仑力。仑力。 C. 原子的全部正电荷和几乎全部质量都集原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里。中在原子核里。 D. 原子核的半径大约是原子核的半径大约是10-10m答案答案D原子只能处于一系列不连续的能量状态中，这原子只能处于一系列不连续的能量状态中，这些状态称为定态。些状态称

5、为定态。 原子各个定态的能量值原子各个定态的能量值)( eV.EnEEn613121、原子能级、原子能级原子从一种定态跃迁到另一定态时原子从一种定态跃迁到另一定态时,要辐射要辐射（或吸收）一定频率的光子（或吸收）一定频率的光子,光子能量等于两定光子能量等于两定态的能量差态的能量差原子不同能量状态跟电子沿不同轨道绕核运动相原子不同能量状态跟电子沿不同轨道绕核运动相对应。因定态不连续，所以电子可能轨道分布也是对应。因定态不连续，所以电子可能轨道分布也是不连续的。不连续的。高能级高能级低能级低能级放出光子放出光子吸收能量吸收能量例题例题1、如图给出氢原子最低的四个能级，大量氢如图给出氢原子最低的四个

6、能级，大量氢原子在这些能级之间跃迁所辐射的光子的频率最原子在这些能级之间跃迁所辐射的光子的频率最多有种，其中最小的频率等于赫多有种，其中最小的频率等于赫（保留两个数字）。（保留两个数字）。h=6.631034JSE（ev）3.42 21.513 30.854 413.51 1n61.61014用光子能量为用光子能量为E的单色光照射容器中处于基态的氢原的单色光照射容器中处于基态的氢原子。停止照射后，发现该容器内的氢能够释放出三种子。停止照射后，发现该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为1、2、3，由此可知，开始用来照射容器的单色

7、光的光子能，由此可知，开始用来照射容器的单色光的光子能量可以表示为：量可以表示为： h1；h3；h(1+2)；h(1+2+3) 以上表示式中以上表示式中A.只有只有正确正确 B.只有只有正确正确 C.只有只有正确正确 D.只有只有正确正确 例题例题2答案：答案：C3、天然放射现象、天然放射现象：某些元素能自发地放出射线的现象：某些元素能自发地放出射线的现象叫做天然放射现象。这些元素称为放射性元素。叫做天然放射现象。这些元素称为放射性元素。 半衰期：是反应衰变快慢的物理量，它表示放射性元半衰期：是反应衰变快慢的物理量，它表示放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。半衰期只与元素的原子核有半数

8、发生衰变所需的时间。半衰期只与元素本身有关素本身有关,与所处的物理、化学状态及周围环境、温度与所处的物理、化学状态及周围环境、温度都无关。都无关。天然放射性产生的三种射线：天然放射性产生的三种射线： 例例1、关于、关于、三种射线，下列说法中正确的是：三种射线，下列说法中正确的是： A、 射线是原子核自发放射出的氦核，它的穿透射线是原子核自发放射出的氦核，它的穿透能力最强；能力最强； B、 射线是原子核核外电子电离形成的电子流；射线是原子核核外电子电离形成的电子流； C、 射线一般伴随着射线一般伴随着或或射线产生，它的穿透本射线产生，它的穿透本领最强；领最强； D、 射线是电磁波，它的穿透能力最

9、弱。射线是电磁波，它的穿透能力最弱。 答案答案C例例2. 下面关于放射性元素半衰期的说法正确的是下面关于放射性元素半衰期的说法正确的是 A. 半衰期是指原子核有半数发生衰变所需的半衰期是指原子核有半数发生衰变所需的时间时间 B. 半衰期长短是由核内部本身的因素决定的。半衰期长短是由核内部本身的因素决定的。 C.原子核经过原子核经过衰变或衰变或衰变后变成新核，若衰变后变成新核，若新核有过多的能量时，它还要进行新核有过多的能量时，它还要进行衰变衰变 D. 在用作示踪原子时，应选用半衰期较长的放在用作示踪原子时，应选用半衰期较长的放射性元素射性元素 答案答案AB例例3. 关于放射元素放出关于放射元素

10、放出、 三种射线的说法中三种射线的说法中正确的是（正确的是（ ） A. 原子核每放出一个原子核每放出一个粒子，就减少两个质子和粒子，就减少两个质子和两个中子。两个中子。 B. 原子核每放出一个原子核每放出一个粒子，就增加一个质子，粒子，就增加一个质子，减少一个中子。减少一个中子。 C. 原子核每放出一个原子核每放出一个粒子，就增加一个中子，粒子，就增加一个中子，减少一个质子。减少一个质子。 D. 原子核在放出原子核在放出射线、射线、射线的同时，常伴随着射线的同时，常伴随着放出放出射线。射线。答案答案ABD4、核反应及核反应方程、核反应及核反应方程核反应类型核反应类型衰变衰变人工转变人工转变裂变

11、裂变聚变聚变核反应中应遵循两个守恒规律：质量数守恒和核反应中应遵循两个守恒规律：质量数守恒和电荷数守恒。电荷数守恒。 “”不能写成不能写成“”衰变衰变HeYXAZAZ4242衰变衰变eYXAZAZ011衰 变衰 变方 程方 程发现质子发现质子)(1117842147卢瑟福HOHeN发现中子发现中子)(101264294查得威克nOHeBe人工转变人工转变变 方 程变 方 程裂变方程裂变方程聚变方程聚变方程例例1、已知核反应的反应物和生成物，平衡核反应方、已知核反应的反应物和生成物，平衡核反应方程时应遵循的原则是：程时应遵循的原则是： A、质子数守恒；、质子数守恒； B、中子数守恒；、中子数守恒

12、； C、电荷数守恒；、电荷数守恒； D、质量数守恒。、质量数守恒。 答案答案CD例例2. 23290Th （钍）经过一系列（钍）经过一系列 和和 衰变衰变, 变变成成20882Pb ，下列说法正确的是（，下列说法正确的是（ ） A. 铅核比钍核少铅核比钍核少8个质子个质子 B. 铅核比钍核少铅核比钍核少16个中子个中子 C. 共经历了共经历了4次次衰变和衰变和6次次衰变衰变 D. 共经历了共经历了6次次衰变和衰变和4次次衰变衰变 答案答案ABD例例3. 以下几个原子核反应中，以下几个原子核反应中，x代表代表粒子的反应粒子的反应式是（式是（ ） 答案答案C5、核力及核能、核力及核能原子核由质子和

13、中子组成。质子和中子统称为核子。质原子核由质子和中子组成。质子和中子统称为核子。质 子数相同，中子数不同的元素互称为同位素。核子之间的子数相同，中子数不同的元素互称为同位素。核子之间的相互作用力叫核力。核力是很强的短距离作用力。相互作用力叫核力。核力是很强的短距离作用力。核子在结合成原子核时释放出来的能量叫做原子核的结核子在结合成原子核时释放出来的能量叫做原子核的结合能。同样，原子核在分解为核子时也合能。同样，原子核在分解为核子时也 要吸收能量，其要吸收能量，其数值等于它的结合能。数值等于它的结合能。质量亏损：反应前原子核的总质量与反应后原子核的总质量亏损：反应前原子核的总质量与反应后原子核的

14、总质量之差。质量之差。 爱因斯坦质能方程：爱因斯坦质能方程：E=mc2,E= mc2(1u相当于相当于931.5MeV) 人类获得核能的两条途径：利用重核的裂变（核电站人类获得核能的两条途径：利用重核的裂变（核电站和原子弹就是利用重核裂变）和轻核的聚变和原子弹就是利用重核裂变）和轻核的聚变(氢弹就是利氢弹就是利用轻核的聚变，目前聚变不能用于发电用轻核的聚变，目前聚变不能用于发电)。例例1、质子、中子和氘核的质量分别为、质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和和m3,质子和中子结合成氘核时，释放出的质子和中子结合成氘核时，释放出的能量是多少能量是多少?例例2、 裂变反应是目前核能利用中常用的反应

15、，裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核以原子核23592U为燃料的反应堆中，当为燃料的反应堆中，当23592U俘获俘获一个慢中子后发生的裂变可以有多种方式。其一个慢中子后发生的裂变可以有多种方式。其中一种可表示为中一种可表示为反应方程下方的数字是中子及有关原子的静止反应方程下方的数字是中子及有关原子的静止质量（以原子质量单位为单位），已知质量（以原子质量单位为单位），已知1的的质量对应的能量为质量对应的能量为9.3102 MeV ，此裂变反应，此裂变反应释放出的能量是释放出的能量是_。 m=(235.0439+1.0087)u-(138.9178+93.9154+31.0087)u=0

16、.9132u释放的核能E=mC2=0.19329.3102MeV 6、核衰变与动量守恒及带电粒子在电磁场中运、核衰变与动量守恒及带电粒子在电磁场中运动的综合应用。动的综合应用。 在在、衰变过程中系统的动量守恒，若原核衰变过程中系统的动量守恒，若原核是静止的，则据动量守恒定律有：是静止的，则据动量守恒定律有： mv-M新V新=0 或或粒子的半径大、新核的半径小，粒子的半径大、新核的半径小，两圆内切为两圆内切为衰变，两圆外切为衰变，两圆外切为衰变；衰变；由两圆半径关系可推知新核及原核的核电荷数。由两圆半径关系可推知新核及原核的核电荷数。 例例1、光子的能量为、光子的能量为h,动量的大小为动量的大小

17、为h/c.如果一个如果一个静止的放射性元素的原子核在发生静止的放射性元素的原子核在发生衰变时衰变时只发生一个只发生一个光子，则衰变后的原子核：光子，则衰变后的原子核： A、仍然静止；、仍然静止； B、沿着与光子运动方向相同的方向运动；、沿着与光子运动方向相同的方向运动； C、沿着与光子运动方向相反的方向运动；、沿着与光子运动方向相反的方向运动； D、可能向任何方向运动。、可能向任何方向运动。 答案答案C例例2、云室处在磁感强度为、云室处在磁感强度为B的匀强磁场中，一静的匀强磁场中，一静止的质量为止的质量为M的原子核在云室中发生的原子核在云室中发生衰变，衰变，粒粒子子 的质量为的质量为m，电量为

18、，电量为q，其运动轨迹在与磁场，其运动轨迹在与磁场垂直的平面内。现测得垂直的平面内。现测得粒子运动的轨道半径为粒子运动的轨道半径为R，试求试求 在衰变过程中的质量亏损。（注：涉及动量问题在衰变过程中的质量亏损。（注：涉及动量问题时，亏损的质量可忽略不计）时，亏损的质量可忽略不计） 例例3、在匀强磁场中，一个原来静止的放射性原、在匀强磁场中，一个原来静止的放射性原子核，由于天然衰变而得到两条内切的圆径迹，子核，由于天然衰变而得到两条内切的圆径迹，圆半圆半径之比为径之比为44：1，则放射性元素的原子序数是（，则放射性元素的原子序数是（ ） A. 43 B. 45 C. 86 D. 90 答案答案A例例4：用放射源钋（：用放射源钋（P0）发射的）发射的粒子打在铍核粒子打在铍核49Be上，产生一种新的粒子和另一生这成物。些上，产生一种新的粒子和另一生这成物。些新粒子组成的粒子流有以下特点：新粒子组成的粒子流有以下特点： （1）在任意方向的磁场中都不偏转；）在任意方向的磁场中都不偏转； （2）让它与含氢物质中的静止的氢核相碰撞，）让它与含氢物质中的静