原子物理知識歸納新原子物理知識歸納新/原子物理知識歸納新原子物理一、原子模型1．J．J湯姆生模型（棗糕模型）——1897年發(fā)現(xiàn)電子，認識到原子有復雜結構。2．盧瑟福的核式結構模型（行星式模型）α粒子α粒子盧瑟福由α粒子散射實驗提出模型：在原子的中心有一個很小的核，高考資源網(wǎng)，5叫原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負電的電子在核外空間運動。由α粒子散射實驗的實驗數(shù)據(jù)還可以估算出原子核大小的數(shù)量級是10-15m。1．在物理學發(fā)展史上，有一些定律或規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，首先是通過推理論證建立理論，然后再由實驗加以驗證。下列敘述內(nèi)容符合上述情況和是（ ）A．牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力，并測出引力常量的數(shù)值，從而驗證了萬有引力定律，B．愛因斯坦提出了量子理論，后來普朗克用光電效應實驗提出了光子說，C．麥克斯韋提出電磁場理論并預言了電磁波存在，后來由赫茲用實驗證實電磁波的存在D．湯姆生提出原子的核式結構學說，后來由盧瑟福用粒子散射實驗給予了驗證2.英國物理學家盧瑟福通過粒子散射實驗的研究提出了原子的核式結構學說，該學說包括的內(nèi)容有（雙選）A.原子的中心有一個很小的原子核B.原子核具有復雜的結構C.原子的質(zhì)量幾乎全部集中在原子核內(nèi)D.原子核是由質(zhì)子和中子組成的3．玻爾模型（引入量子理論）氫原子的能級圖n氫原子的能級圖n∞01-13.62-3.43-1.514-0.853E1E2E3①軌道量子化：原子只能處于不連續(xù)的可能軌道中，即原子的可能軌道是不連續(xù)的②能量量子化：一個軌道對應一個能級，軌道不連續(xù)，所以能量值也是不連續(xù)的，這些不連續(xù)的能量值叫做能級。在這些能量狀態(tài)是穩(wěn)定的，并不向外界輻射能量，叫定態(tài)③原子可以從一個能級躍遷到另一個能級。原子由高能級向低能級躍遷時，放出光子，在吸收一個光子或通過其他途徑獲得能量時，則由低能級向高能級躍遷。原子在兩個能級間躍遷時輻射或吸收光子的能量（量子化就是不連續(xù)性，n叫量子數(shù)。）（2）從高能級向低能級躍遷時放出光子；從低能級向高能級躍遷時可能是吸收光子，也可能是由于碰撞（用加熱的方法，使分子熱運動加劇，分子間的相互碰撞可以傳遞能量）。原子從低能級向高能級躍遷時只能吸收一定頻率的光子；而從某一能級到被電離可以吸收能量大于或等于電離能的任何頻率的光子。（如在基態(tài)，可以吸收E≥13.6的任何光子，所吸收的能量除用于電離外，都轉化為電離出去的電子的動能）。（3）玻爾理論的局限性。由于引進了量子理論（軌道量子化和能量量子化），玻爾理論成功地解釋了氫光譜的規(guī)律。高考資源網(wǎng)，5但由于它保留了過多的經(jīng)典物理理論（牛頓第二定律、向心力、庫侖力等），所以在解釋其他原子的光譜上都遇到很大的困難。3.下列說法正確的是（）A．太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的裂變反應B．盧瑟福的α粒子散射實驗可以估測原子核的大小C．大量氫原子從n＝4的激發(fā)態(tài)躍遷到n＝2的激發(fā)態(tài)時，可以產(chǎn)生4種不同頻率的光子D．一種元素的同位素具有相同的質(zhì)子數(shù)和不同的中子數(shù)4、下列對玻爾原子理論的說法中，不正確的是A、玻爾原子理論繼承了盧瑟福原子模型，但對原子能量和電子軌道引入了量子化假設B、玻爾原子理論對經(jīng)典電磁理論中關于做加速運動的電荷要輻射電磁波的觀點，提出了電子在可能軌道上運動時不輻射電磁波的假設C、玻爾原子理論用能量轉化與守恒的觀點建立了原子發(fā)光頻率與原子能量變化之間的定量關系D、玻爾原子理論保留了較多的經(jīng)典物理理論，圓滿解釋了原子光譜6。已知可見光的光子能量范圍約為1.623.11.一群氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，則關于這些氫原子可能產(chǎn)生的光譜線，下列說法中不正確的是A.一共可能產(chǎn)生6條光譜線B.可以產(chǎn)生二條在可見光區(qū)的光譜線C.可以產(chǎn)生四條在紅外區(qū)的光譜線D.可以產(chǎn)生三條在紫外區(qū)的光譜線7．氫原子的1、2、3、4各個能級的能量如圖所示，一群氫原子處于4的激發(fā)態(tài)，當它們自發(fā)地躍遷到較低能級時（雙選）A．最多激發(fā)出3種不同頻率的光子B．最多激發(fā)出6種不同頻率的光子C．由4躍遷到1時發(fā)出光子的頻率最小D．由4躍遷到3時發(fā)出光子的頻率最小8．按照玻爾的理論，氫原子的能級是氫原子處于各個定態(tài)時的能量值，它包括氫原子系統(tǒng)的電勢能和電子在軌道上運動的動能。當一個氫原子從4的能級向低能級躍遷時，下列說法正確的是（雙選）Ａ．氫原子系統(tǒng)的電勢能減小，電子的動能增加Ｂ．氫原子系統(tǒng)的電勢能減小，電子的動能減?。茫畾湓涌赡茌椛洌斗N不同波長的光Ｄ．氫原子可能輻射３種不同波長的光圖1圖19、已知氫原子部分能級示意圖如圖1所示，則具有下列能量的光子，能被處于基態(tài)的氫原子吸收的是（雙選）A．1.51 B．11.29C．12.09D．14.0011.如圖2所示，1、2、3、4為玻爾理論中氫原子最低的四個能級。用以下能量的光子照射基態(tài)的氫原子時，能使氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)的是圖2A.1.51B.3.4圖2C.10.2D.10.312.當氫原子由較高能級躍遷到較低能級時將A.輻射光子,獲得能量 B.吸收光子,獲得能量C.吸收光子,放出能量D.輻射光子,放出能量13．氫原子的核外電子從距核較近的軌道躍遷到距核較遠的軌道過程中A.原子要吸收光子，電子的動能增大，原子的電勢能增大，原子的能量增大B.原子要放出光子，電子的動能減小，原子的電勢能減小，原子的能量也減小C.原子要吸收光子，電子的動能增大，原子的電勢能減小，原子的能量增大D.原子要吸收光子，電子的動能減小，原子的電勢能增大，原子的能量增大4．氫原子中的電子云對于宏觀質(zhì)點，只要知道它在某一時刻的位置和速度以及受力情況，就可以應用牛頓定律確定該質(zhì)點運動的軌道，算出它在以后任意時刻的位置和速度。對電子等微觀粒子，牛頓定律已不再適用，因此不能用確定的坐標描述它們在原子中的位置。玻爾理論中說的“電子軌道”實際上也是沒有意義的。更加徹底的量子理論認為，我們只能知道電子在原子核附近各點出現(xiàn)的概率的大小。在不同的能量狀態(tài)下，電子在各個位置出現(xiàn)的概率是不同的。高考資源網(wǎng)，5如果用疏密不同的點子表示電子在各個位置出現(xiàn)的概率，畫出圖來，就像一片云霧一樣，可以形象地稱之為電子云。二、天然放射現(xiàn)象1．天然放射現(xiàn)象——天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，使人們認識到原子核也有復雜結構。1895年——湯姆生——電子1896年——貝可勒爾——天然放射現(xiàn)象1897年——倫琴——倫琴射線大于等于83號元素的都具有天然放射性，小于83號的有的也具有天然放射性2．各種放射線的性質(zhì)比較種類本質(zhì)質(zhì)量（u）電荷（e）速度（c）電離性貫穿性α射線氦核4+20.1最強最弱，紙能擋住β射線電子1/1840-10.99較強較強，穿幾鋁板γ射線光子001最弱最強，穿幾鉛版三種射線在勻強磁場、勻強電場、正交電場和磁場中的偏轉情況比較：ββγααγβ⑴⑵⑶O如⑴、⑵圖所示，在勻強磁場和勻強電場中都是β比α的偏轉大，γ不偏轉；區(qū)別是：在磁場中偏轉軌跡是圓弧，在電場中偏轉軌跡是拋物線。⑶圖中γ肯定打在O點；如果α也打在O點，則β必打在O點下方；如果β也打在O點，則α必打在O點下方。14.下列說法正確的是（雙選）A.放射性元素的半衰期是指該元素大量的原子核中有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時間B.發(fā)生衰變時，生成核與原來的原子核相比，中子數(shù)減少4C.衰變的實質(zhì)是原子核內(nèi)的中子轉化成質(zhì)子從而放出電子D.射線一般伴隨或射線產(chǎn)生，在這三種射線中，射線的穿透能力和電離能力最強15、α射線的速度約為光速度的10%，β射線的速度約為光速度的99%，γ射線是光子。如圖1所示，某放射性元素同時放出α、β、γ三種射線，從區(qū)域正中央進入勻強電場或者勻強磁場，其中，三種粒子的運動軌跡都正確的是（雙選）3、半衰期描述衰變的快慢由核內(nèi)部本身決定，與所處的物理和化學狀態(tài)無關是統(tǒng)計規(guī)律，少數(shù)原子核不存在該規(guī)律放射源探測接收器放射源探測接收器MN 解：α射線不能穿過3厚的鋁板，γ射線又很容易穿過3厚的鋁板，基本不受鋁板厚度的影響。而β射線剛好能穿透幾毫米厚的鋁板，因此厚度的微小變化會使穿過鋁板的β射線的強度發(fā)生較明顯變化。高考資源網(wǎng)，5即是β射線對控制厚度起主要作用。若超過標準值，說明鋁板太薄了，應該將兩個軋輥間的距離調(diào)節(jié)得大些。三、核反應（核的變化，電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)守恒，質(zhì)量并不守恒。） （1）衰變：α衰變：（核內(nèi)）β衰變：（核內(nèi)）+β衰變：（核內(nèi)）γ衰變：原子核的能量也是不連續(xù)的，原子核放出射線后，核處于激發(fā)態(tài)，當它向低能級躍遷時，輻射γ光子。因此γ衰變是伴隨著α、β衰變發(fā)生的。 （2）人工轉變：（盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應）（查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應）（小居里人工制造放射性同位素）放射性同位素的應用 ①利用其射線：α射線電離性強，用于使空氣電離，將靜電泄出，從而消除有害靜電。γ射線貫穿性強，可用于金屬探傷，也可用于治療惡性腫瘤。各種射線均可使發(fā)生突變，可用于生物工程，基因工程。 ②作為示蹤原子。用于研究農(nóng)作物化肥需求情況，診斷甲狀腺疾病的類型，研究生物大分子結構及其功能。 ③進行考古研究。利用放射性同位素碳14，判定出土木質(zhì)文物的產(chǎn)生年代。一般都使用人工制造的放射性同位素（種類齊全，半衰期短，可制成各種形狀，強度容易控制）。 （3）重核的裂變：在一定條件下（超過臨界體積），裂變反應會連續(xù)不斷地進行下去，這就是鏈式反應。 （4）輕核的聚變：（需要幾百萬度高溫，所以又叫熱核反應） 【例4】關于放射性同位素應用的下列說法中正確的有 A．放射線改變了布料的性質(zhì)使其不再因摩擦而生電，因此達到消除有害靜電的目的 B．利用γ射線的貫穿性可以為金屬探傷，也能進行人體的透視 C．用放射線照射作物種子能使其發(fā)生變異，其結果一定是成為更優(yōu)秀的品種 D．用γ射線治療腫瘤時一定要嚴格控制劑量，以免對人體正常組織造成太大的危害 解：利用放射線消除有害靜電是利用放射線的電離性，使空氣分子電離成為導體，將靜電泄出。γ射線對人體細胞傷害太大，高考資源網(wǎng)，5不能用來進行人體透視。作物種子發(fā)生的突變不一定都是有益的，還要經(jīng)過篩選才能培育出優(yōu)秀品種。用γ射線治療腫瘤對人體肯定有副作用，因此要科學地嚴格控制劑量。本題選D。16．一個原子核在中子的轟擊下裂變方程為，則下列說法不正確的是A．X原子核中含有86個中子B．X原子核中含有141個核子C．鈾核裂變的產(chǎn)物是多種多樣的，具有一定的偶然性D．為了使裂變的鏈式反應容易進行，最好用純鈾23517.一個U原子核在中子的轟擊下發(fā)生一種可能的核反應為→，則下敘述正確的是（雙選）A.X原子核中含有86個中子B.該反應是核聚變反應C.由于該反應釋放能量，根據(jù)E2判斷，反應后的總質(zhì)量數(shù)增加D.雖然該反應出現(xiàn)質(zhì)量虧損，但反應前后總質(zhì)量數(shù)不變18．近段時間，朝鮮的“核危機”引起了全世界的矚目，其焦點問題就是朝鮮核電站采用的是輕水堆還是重水堆。因為重水堆核電站在發(fā)電的同時還可以產(chǎn)生研制核武器的钚239（）這種可由鈾239（）經(jīng)過衰變而產(chǎn)生，則（雙選）A．與的核內(nèi)具有相同中子數(shù)B．與的核內(nèi)具有相同核子數(shù)C．經(jīng)過兩次β衰變產(chǎn)生D．經(jīng)過1次α衰變產(chǎn)生19．一個原子核在中子的轟擊下發(fā)生一種可能的裂變反應，其裂變方程為，則下列說法正確的是的原子核中含有86個中子的原子核中含有141個核子C.因為裂變釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以裂變后的總質(zhì)量數(shù)減少D.是天然放射性元素，它的半衰期約為7億年，隨著地球環(huán)境的不斷變化，半衰期可能變短也可能變長20．惰性氣體氡發(fā)生放射性衰變，放出、、射線，根據(jù)有關放射性知識可知，下列說法正確的是（）A.氡的半衰期為3.8天，若取4個氡原子核，經(jīng)7.6天后就一定剩下一個原子核了B.衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉化成質(zhì)子和電子所產(chǎn)生的C.射線一般伴隨著或射線產(chǎn)生，在這三種射線中，射線的穿透能力最強，電離能力也最強D.發(fā)生衰變時，生成核與原來的原子核相比，中子數(shù)減少了421．一個受激發(fā)的原子核放出γ射線以后，下列說法正確的是（ ）A．原子核的質(zhì)子數(shù)將發(fā)生改變B．原子核的中子數(shù)將發(fā)生改變C．原子核的質(zhì)量數(shù)將發(fā)生改變D．原子核的質(zhì)量將發(fā)生改變22、俄羅斯聯(lián)合核研究所的科學家在實驗室里通過化學實驗證明了門捷列夫元素周期表114號“超重”元素的存在，該元素的“壽命”僅為半秒，其質(zhì)量數(shù)為289，它的原子核經(jīng)過多次衰變可變?yōu)殂G209（），關于這種“超重”元素，下面說法正確的是（雙選）A．它的核內(nèi)中子數(shù)為289B．它的核內(nèi)質(zhì)子數(shù)為114C．它的原子核可能經(jīng)過20次α衰變和9次β衰變后，變?yōu)殂G209D．如果它形成中性原子，其核外電子數(shù)為17523．下列核反應中產(chǎn)生的X不是中子的是A． B．C． D．24．元素除天然的外，還可以通過合成的方法獲得新的人造元素，如1996年德國的達姆施特重離子研究所就合成了一種新的人造元素，它是由撞入一個的原子核，并立即釋放出一個中子后而形成的，則該新元素的（雙選）Ａ．原子序數(shù)為113Ｂ．原子序數(shù)為112Ｃ．中子數(shù)為165Ｄ．核子數(shù)為27825.在居室裝修中經(jīng)常用到花崗巖、大理石等裝飾材料，這些巖石都不同程度地含有放射性元素，下列有關放射性知識的說法中正確的是（雙選）A．衰變成要經(jīng)過6次β衰變和8次α衰變B．氡的半衰期為3.8天，若有4個氡原子核，經(jīng)過7.6天后就一定只剩下1個氡原子核C．放射性元素發(fā)生β衰變時所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉化為質(zhì)子時產(chǎn)生的D．β射線與γ射線一樣是電磁波，但穿透本領遠比γ射線弱26．正電子發(fā)射計算機斷層顯象()的基本原理是：將放射性同位素注入人體，在人體內(nèi)衰變放出的正電子與人體內(nèi)的負電子相遇而湮滅轉化為一對γ光子，被探測器探測到，經(jīng)計算機處理后產(chǎn)生清晰的圖象．根據(jù)的原理，下列選項不正確的是A．在人體內(nèi)衰變的方程式是：B．正負電子湮滅的方程式是：C．在中，的主要用途是作為示蹤原子D．在中，的主要用途是參與人體的代謝過程 四、核能 1．核能——核反應中放出的能叫核能。 2．質(zhì)量虧損——核子結合生成原子核，所生成的原子核的質(zhì)量比生成它的核子的總質(zhì)量要小些，這種現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損。3．愛因斯坦質(zhì)能方程：物體的能量和質(zhì)量間存在著正比關系。比例系數(shù)為光速的平方。（在非國際單位里，可以用12=931.5。它表示1原子質(zhì)量單位的質(zhì)量跟931.5的能量相對應。） 4．釋放核能的途徑 凡是釋放核能的核反應都有質(zhì)量虧損。核子組成不同的原子核時，平均每個核子的質(zhì)量虧損是不同的，所以各種原子核中核子的平均質(zhì)量不同。核子平均質(zhì)量小的，每個核子平均放的能多。鐵原子核中核子的平均質(zhì)量最小，所以鐵原子核最穩(wěn)定。凡是由平均質(zhì)量大的核，生成平均質(zhì)量小的核的核反應都是釋放核能的。27、下圖中有四幅圖片，涉及到有關物理學發(fā)展歷史的四個重大發(fā)現(xiàn)，則下列的有關說法中，不正確的是：A、X光是居里夫人最先發(fā)現(xiàn)的。B、天然放射性是貝克勒爾最先發(fā)現(xiàn)的。C、法拉第發(fā)現(xiàn)了磁生電的方法和規(guī)律。D、為了維護世界和平，1964年10月16日,我國第一顆原子彈爆炸成功．核能的利用得益于質(zhì)能方程,質(zhì)能方程在世界上得到了的廣泛應用,正影響著今天的世界,因此被稱為改變世界的方程。28．關于愛因斯坦質(zhì)能方程，有下列幾種理解，其中正確的是（雙選）A．質(zhì)量為m的煤，完全燃燒放出的能量為ｍc2；B．質(zhì)量為m的物體，具有的能量為ｍc2；C．α粒子的質(zhì)量為m，因此在α衰變中放出的能量為ｍc2；D．核反應中若質(zhì)量虧損為m，則該反應中釋放的核能為ｍc2．29．設質(zhì)子、中子、氘核的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，那么，當一個質(zhì)子和一個中子結合成氘核時，所釋放的能量是（真空中的光速為c）Ａ、m2c2Ｂ、(m1＋m2)c2Ｃ、(m3－m2－m1)c2Ｄ、(m1＋m2－m3)c2 5．核反應堆目前的所有正式運行的核電站都是應用裂變發(fā)電的。 核反應堆的主要組成是： （1）核燃料。用濃縮鈾（能吸收慢中子的鈾235占34%）。 （2）減速劑。用石墨或重水（使裂變中產(chǎn)生的中子減速，以便被鈾235吸收）。 （3）控制棒。用鎘做成（鎘吸收中子的能力很強）。 （4）冷卻劑。用水或液態(tài)鈉（把反應堆內(nèi)的熱量傳輸出去用于發(fā)電，同時使反應堆冷卻，保證安全）。 （5）水泥防護層。用來屏蔽裂變產(chǎn)物放出的各種射線。 6．粒子物理學 到19世紀末，人們認識到物質(zhì)由分子組成，分子由原子組成，原子由原子核和電子組成，原子核由質(zhì)子和中子組成。 20世紀30年代以來，人們認識了正電子、μ子、K介子、π介子等粒子。后來又發(fā)現(xiàn)了各種粒子的反粒子（質(zhì)量相同而電荷及其它一些物理量相反）。 現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的粒子達400多種，形成了粒子物理學。按照粒子物理理論，可以將粒子分成三大類：媒介子、輕子和強子，其中強子是由更基本的粒子——夸克組成。從目前的觀點看，媒介子、輕子和夸克是沒有內(nèi)部結構的“點狀”粒子。 用粒子物理學可以較好地解釋宇宙的演化。30．以下是力學中的三個實驗裝置，由圖可知這三個實驗共同的物理思想方法是()顯示玻璃瓶受力形變顯示玻璃瓶受力形變顯示桌面受力形變測定引力常數(shù)A．極限的思想方法B．放大的思想方法C．控制變量的方法 D．猜想的思想方法31、在學習物理過程中，物理學史也成為一個重要的資源，通過學習大師們進行科學研究的方法有助于提高同學們的科學素養(yǎng)。本題所列舉的科學家都是為物理學發(fā)展做出突出貢獻的人物。下面列舉的事例中正確的是A、居里夫婦用α粒子轟擊鋁箔時發(fā)現(xiàn)電子B、盧瑟福的原子核式結構學說成功地解釋了氫原子的發(fā)光現(xiàn)象C、麥克斯韋從理論上預言了電磁波的存在，赫茲用實驗方法給予了證實D、是愛因斯坦發(fā)現(xiàn)了光電效應現(xiàn)象，普朗克為了解釋光電效應的規(guī)律，提出了光子說32．在物理學的發(fā)展過程中，許多物理學家的科學發(fā)現(xiàn)推動了人類歷史的進步。在對以下幾位物理學家所作科學貢獻的敘述中，正確的說法是（）（雙選）A．庫侖發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應B．普朗克成功地解釋了光電效應現(xiàn)象C．法拉第發(fā)現(xiàn)了磁場產(chǎn)生電流的條件和規(guī)律D．牛頓提出的萬有引力定律奠定了天體力學的基礎33．下列說法正確的是（雙選