原子物理知识归纳新

原子物理知识归纳新原子物理知识归纳新/原子物理知识归纳新原子物理一、原子模型1．J．J汤姆生模型（枣糕模型）——1897年发现电子，认识到原子有复杂结构。2．卢瑟福的核式结构模型（行星式模型）α粒子α粒子卢瑟福由α粒子散射实验提出模型：在原子的中心有一个很小的核，高考资源网，5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。1．在物理学发展史上，有一些定律或规律的发现，首先是通过推理论证建立理论，然后再由实验加以验证。下列叙述内容符合上述情况和是（ ）A．牛顿发现了万有引力，并测出引力常量的数值，从而验证了万有引力定律，B．爱因斯坦提出了量子理论，后来普朗克用光电效应实验提出了光子说，C．麦克斯韦提出电磁场理论并预言了电磁波存在，后来由赫兹用实验证实电磁波的存在D．汤姆生提出原子的核式结构学说，后来由卢瑟福用粒子散射实验给予了验证2.英国物理学家卢瑟福通过粒子散射实验的研究提出了原子的核式结构学说，该学说包括的内容有（双选）A.原子的中心有一个很小的原子核B.原子核具有复杂的结构C.原子的质量几乎全部集中在原子核内D.原子核是由质子和中子组成的3．玻尔模型（引入量子理论）氢原子的能级图n氢原子的能级图n∞01-13.62-3.43-1.514-0.853E1E2E3①轨道量子化：原子只能处于不连续的可能轨道中，即原子的可能轨道是不连续的②能量量子化：一个轨道对应一个能级，轨道不连续，所以能量值也是不连续的，这些不连续的能量值叫做能级。在这些能量状态是稳定的，并不向外界辐射能量，叫定态③原子可以从一个能级跃迁到另一个能级。原子由高能级向低能级跃迁时，放出光子，在吸收一个光子或通过其他途径获得能量时，则由低能级向高能级跃迁。原子在两个能级间跃迁时辐射或吸收光子的能量（量子化就是不连续性，n叫量子数。）（2）从高能级向低能级跃迁时放出光子；从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子，也可能是由于碰撞（用加热的方法，使分子热运动加剧，分子间的相互碰撞可以传递能量）。原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子；而从某一能级到被电离可以吸收能量大于或等于电离能的任何频率的光子。（如在基态，可以吸收E≥13.6的任何光子，所吸收的能量除用于电离外，都转化为电离出去的电子的动能）。（3）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。高考资源网，5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。3.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裂变反应B．卢瑟福的α粒子散射实验可以估测原子核的大小C．大量氢原子从n＝4的激发态跃迁到n＝2的激发态时，可以产生4种不同频率的光子D．一种元素的同位素具有相同的质子数和不同的中子数4、下列对玻尔原子理论的说法中，不正确的是A、玻尔原子理论继承了卢瑟福原子模型，但对原子能量和电子轨道引入了量子化假设B、玻尔原子理论对经典电磁理论中关于做加速运动的电荷要辐射电磁波的观点，提出了电子在可能轨道上运动时不辐射电磁波的假设C、玻尔原子理论用能量转化与守恒的观点建立了原子发光频率与原子能量变化之间的定量关系D、玻尔原子理论保留了较多的经典物理理论，圆满解释了原子光谱6。已知可见光的光子能量范围约为1.623.11.一群氢原子处于n＝4的激发态，则关于这些氢原子可能产生的光谱线，下列说法中不正确的是A.一共可能产生6条光谱线B.可以产生二条在可见光区的光谱线C.可以产生四条在红外区的光谱线D.可以产生三条在紫外区的光谱线7．氢原子的1、2、3、4各个能级的能量如图所示，一群氢原子处于4的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时（双选）A．最多激发出3种不同频率的光子B．最多激发出6种不同频率的光子C．由4跃迁到1时发出光子的频率最小D．由4跃迁到3时发出光子的频率最小8．按照玻尔的理论，氢原子的能级是氢原子处于各个定态时的能量值，它包括氢原子系统的电势能和电子在轨道上运动的动能。当一个氢原子从4的能级向低能级跃迁时，下列说法正确的是（双选）Ａ．氢原子系统的电势能减小，电子的动能增加Ｂ．氢原子系统的电势能减小，电子的动能减小Ｃ．氢原子可能辐射６种不同波长的光Ｄ．氢原子可能辐射３种不同波长的光图1图19、已知氢原子部分能级示意图如图1所示，则具有下列能量的光子，能被处于基态的氢原子吸收的是（双选）A．1.51 B．11.29C．12.09D．14.0011.如图2所示，1、2、3、4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图2A.1.51B.3.4图2C.10.2D.10.312.当氢原子由较高能级跃迁到较低能级时将A.辐射光子,获得能量 B.吸收光子,获得能量C.吸收光子,放出能量D.辐射光子,放出能量13．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.原子要吸收光子，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.原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小，原子的能量增大D.原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大，原子的能量增大4．氢原子中的电子云对于宏观质点，只要知道它在某一时刻的位置和速度以及受力情况，就可以应用牛顿定律确定该质点运动的轨道，算出它在以后任意时刻的位置和速度。对电子等微观粒子，牛顿定律已不再适用，因此不能用确定的坐标描述它们在原子中的位置。玻尔理论中说的“电子轨道”实际上也是没有意义的。更加彻底的量子理论认为，我们只能知道电子在原子核附近各点出现的概率的大小。在不同的能量状态下，电子在各个位置出现的概率是不同的。高考资源网，5如果用疏密不同的点子表示电子在各个位置出现的概率，画出图来，就像一片云雾一样，可以形象地称之为电子云。二、天然放射现象1．天然放射现象——天然放射现象的发现，使人们认识到原子核也有复杂结构。1895年——汤姆生——电子1896年——贝可勒尔——天然放射现象1897年——伦琴——伦琴射线大于等于83号元素的都具有天然放射性，小于83号的有的也具有天然放射性2．各种放射线的性质比较种类本质质量（u）电荷（e）速度（c）电离性贯穿性α射线氦核4+20.1最强最弱，纸能挡住β射线电子1/1840-10.99较强较强，穿几铝板γ射线光子001最弱最强，穿几铅版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：ββγααγβ⑴⑵⑶O如⑴、⑵图所示，在匀强磁场和匀强电场中都是β比α的偏转大，γ不偏转；区别是：在磁场中偏转轨迹是圆弧，在电场中偏转轨迹是抛物线。⑶图中γ肯定打在O点；如果α也打在O点，则β必打在O点下方；如果β也打在O点，则α必打在O点下方。14.下列说法正确的是（双选）A.放射性元素的半衰期是指该元素大量的原子核中有半数发生衰变所需要的时间B.发生衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少4C.衰变的实质是原子核内的中子转化成质子从而放出电子D.射线一般伴随或射线产生，在这三种射线中，射线的穿透能力和电离能力最强15、α射线的速度约为光速度的10%，β射线的速度约为光速度的99%，γ射线是光子。如图1所示，某放射性元素同时放出α、β、γ三种射线，从区域正中央进入匀强电场或者匀强磁场，其中，三种粒子的运动轨迹都正确的是（双选）3、半衰期描述衰变的快慢由核内部本身决定，与所处的物理和化学状态无关是统计规律，少数原子核不存在该规律放射源探测接收器放射源探测接收器MN 解：α射线不能穿过3厚的铝板，γ射线又很容易穿过3厚的铝板，基本不受铝板厚度的影响。而β射线刚好能穿透几毫米厚的铝板，因此厚度的微小变化会使穿过铝板的β射线的强度发生较明显变化。高考资源网，5即是β射线对控制厚度起主要作用。若超过标准值，说明铝板太薄了，应该将两个轧辊间的距离调节得大些。三、核反应（核的变化，电荷数守恒，质量数守恒，质量并不守恒。） （1）衰变：α衰变：（核内）β衰变：（核内）+β衰变：（核内）γ衰变：原子核的能量也是不连续的，原子核放出射线后，核处于激发态，当它向低能级跃迁时，辐射γ光子。因此γ衰变是伴随着α、β衰变发生的。 （2）人工转变：（卢瑟福发现质子的核反应）（查德威克发现中子的核反应）（小居里人工制造放射性同位素）放射性同位素的应用 ①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。各种射线均可使发生突变，可用于生物工程，基因工程。 ②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。 ③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，半衰期短，可制成各种形状，强度容易控制）。 （3）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。 （4）轻核的聚变：（需要几百万度高温，所以又叫热核反应） 【例4】关于放射性同位素应用的下列说法中正确的有 A．放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到消除有害静电的目的 B．利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视 C．用放射线照射作物种子能使其发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种 D．用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的危害 解：利用放射线消除有害静电是利用放射线的电离性，使空气分子电离成为导体，将静电泄出。γ射线对人体细胞伤害太大，高考资源网，5不能用来进行人体透视。作物种子发生的突变不一定都是有益的，还要经过筛选才能培育出优秀品种。用γ射线治疗肿瘤对人体肯定有副作用，因此要科学地严格控制剂量。本题选D。16．一个原子核在中子的轰击下裂变方程为，则下列说法不正确的是A．X原子核中含有86个中子B．X原子核中含有141个核子C．铀核裂变的产物是多种多样的，具有一定的偶然性D．为了使裂变的链式反应容易进行，最好用纯铀23517.一个U原子核在中子的轰击下发生一种可能的核反应为→，则下叙述正确的是（双选）A.X原子核中含有86个中子B.该反应是核聚变反应C.由于该反应释放能量，根据E2判断，反应后的总质量数增加D.虽然该反应出现质量亏损，但反应前后总质量数不变18．近段时间，朝鲜的“核危机”引起了全世界的瞩目，其焦点问题就是朝鲜核电站采用的是轻水堆还是重水堆。因为重水堆核电站在发电的同时还可以产生研制核武器的钚239（）这种可由铀239（）经过衰变而产生，则（双选）A．与的核内具有相同中子数B．与的核内具有相同核子数C．经过两次β衰变产生D．经过1次α衰变产生19．一个原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为，则下列说法正确的是的原子核中含有86个中子的原子核中含有141个核子C.因为裂变释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数减少D.是天然放射性元素，它的半衰期约为7亿年，随着地球环境的不断变化，半衰期可能变短也可能变长20．惰性气体氡发生放射性衰变，放出、、射线，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是（）A.氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下一个原子核了B.衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的C.射线一般伴随着或射线产生，在这三种射线中，射线的穿透能力最强，电离能力也最强D.发生衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了421．一个受激发的原子核放出γ射线以后，下列说法正确的是（ ）A．原子核的质子数将发生改变B．原子核的中子数将发生改变C．原子核的质量数将发生改变D．原子核的质量将发生改变22、俄罗斯联合核研究所的科学家在实验室里通过化学实验证明了门捷列夫元素周期表114号“超重”元素的存在，该元素的“寿命”仅为半秒，其质量数为289，它的原子核经过多次衰变可变为铋209（），关于这种“超重”元素，下面说法正确的是（双选）A．它的核内中子数为289B．它的核内质子数为114C．它的原子核可能经过20次α衰变和9次β衰变后，变为铋209D．如果它形成中性原子，其核外电子数为17523．下列核反应中产生的X不是中子的是A． B．C． D．24．元素除天然的外，还可以通过合成的方法获得新的人造元素，如1996年德国的达姆施特重离子研究所就合成了一种新的人造元素，它是由撞入一个的原子核，并立即释放出一个中子后而形成的，则该新元素的（双选）Ａ．原子序数为113Ｂ．原子序数为112Ｃ．中子数为165Ｄ．核子数为27825.在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性知识的说法中正确的是（双选）A．衰变成要经过6次β衰变和8次α衰变B．氡的半衰期为3.8天，若有4个氡原子核，经过7.6天后就一定只剩下1个氡原子核C．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的D．β射线与γ射线一样是电磁波，但穿透本领远比γ射线弱26．正电子发射计算机断层显象()的基本原理是：将放射性同位素注入人体，在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇而湮灭转化为一对γ光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图象．根据的原理，下列选项不正确的是A．在人体内衰变的方程式是：B．正负电子湮灭的方程式是：C．在中，的主要用途是作为示踪原子D．在中，的主要用途是参与人体的代谢过程 四、核能 1．核能——核反应中放出的能叫核能。 2．质量亏损——核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些，这种现象叫做质量亏损。3．爱因斯坦质能方程：物体的能量和质量间存在着正比关系。比例系数为光速的平方。（在非国际单位里，可以用12=931.5。它表示1原子质量单位的质量跟931.5的能量相对应。） 4．释放核能的途径 凡是释放核能的核反应都有质量亏损。核子组成不同的原子核时，平均每个核子的质量亏损是不同的，所以各种原子核中核子的平均质量不同。核子平均质量小的，每个核子平均放的能多。铁原子核中核子的平均质量最小，所以铁原子核最稳定。凡是由平均质量大的核，生成平均质量小的核的核反应都是释放核能的。27、下图中有四幅图片，涉及到有关物理学发展历史的四个重大发现，则下列的有关说法中，不正确的是：A、X光是居里夫人最先发现的。B、天然放射性是贝克勒尔最先发现的。C、法拉第发现了磁生电的方法和规律。D、为了维护世界和平，1964年10月16日,我国第一颗原子弹爆炸成功．核能的利用得益于质能方程,质能方程在世界上得到了的广泛应用,正影响着今天的世界,因此被称为改变世界的方程。28．关于爱因斯坦质能方程，有下列几种理解，其中正确的是（双选）A．质量为m的煤，完全燃烧放出的能量为ｍc2；B．质量为m的物体，具有的能量为ｍc2；C．α粒子的质量为m，因此在α衰变中放出的能量为ｍc2；D．核反应中若质量亏损为m，则该反应中释放的核能为ｍc2．29．设质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，那么，当一个质子和一个中子结合成氘核时，所释放的能量是（真空中的光速为c）Ａ、m2c2Ｂ、(m1＋m2)c2Ｃ、(m3－m2－m1)c2Ｄ、(m1＋m2－m3)c2 5．核反应堆目前的所有正式运行的核电站都是应用裂变发电的。 核反应堆的主要组成是： （1）核燃料。用浓缩铀（能吸收慢中子的铀235占34%）。 （2）减速剂。用石墨或重水（使裂变中产生的中子减速，以便被铀235吸收）。 （3）控制棒。用镉做成（镉吸收中子的能力很强）。 （4）冷却剂。用水或液态钠（把反应堆内的热量传输出去用于发电，同时使反应堆冷却，保证安全）。 （5）水泥防护层。用来屏蔽裂变产物放出的各种射线。 6．粒子物理学 到19世纪末，人们认识到物质由分子组成，分子由原子组成，原子由原子核和电子组成，原子核由质子和中子组成。 20世纪30年代以来，人们认识了正电子、μ子、K介子、π介子等粒子。后来又发现了各种粒子的反粒子（质量相同而电荷及其它一些物理量相反）。 现在已经发现的粒子达400多种，形成了粒子物理学。按照粒子物理理论，可以将粒子分成三大类：媒介子、轻子和强子，其中强子是由更基本的粒子——夸克组成。从目前的观点看，媒介子、轻子和夸克是没有内部结构的“点状”粒子。 用粒子物理学可以较好地解释宇宙的演化。30．以下是力学中的三个实验装置，由图可知这三个实验共同的物理思想方法是()显示玻璃瓶受力形变显示玻璃瓶受力形变显示桌面受力形变测定引力常数A．极限的思想方法B．放大的思想方法C．控制变量的方法 D．猜想的思想方法31、在学习物理过程中，物理学史也成为一个重要的资源，通过学习大师们进行科学研究的方法有助于提高同学们的科学素养。本题所列举的科学家都是为物理学发展做出突出贡献的人物。下面列举的事例中正确的是A、居里夫妇用α粒子轰击铝箔时发现电子B、卢瑟福的原子核式结构学说成功地解释了氢原子的发光现象C、麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，赫兹用实验方法给予了证实D、是爱因斯坦发现了光电效应现象，普朗克为了解释光电效应的规律，提出了光子说32．在物理学的发展过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步。在对以下几位物理学家所作科学贡献的叙述中，正确的说法是（）（双选）A．库仑发现了电流的磁效应B．普朗克成功地解释了光电效应现象C．法拉第发现了磁场产生电流的条件和规律D．牛顿提出的万有引力定律奠定了天体力学的基础33．下列说法正确的是（双选