高三物理專題復(fù)習(xí)(原子核物理)

1、高三專題復(fù)習(xí)（原子核物理部分）高三物理專題復(fù)習(xí)原子結(jié)構(gòu)與原子核1、 粒子散射實驗（1）粒子散射實驗裝置粒子散射實驗的裝置，主要由放射源、金箔、熒光屏、望遠(yuǎn)鏡和轉(zhuǎn)動圓盤幾部分組成。（2）實驗的觀察結(jié)果 粒子散射實驗的實驗現(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，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)于粒子散射實驗，下列說法正確的是()A粒子穿過原子時，由于粒子的質(zhì)量比電子大得多，電子

2、不可能使粒子的運動方向發(fā)生明顯的改變B由于絕大多數(shù)粒子穿過金箔后仍按原來方向前進，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)集中著對粒子產(chǎn)生庫侖力的正電荷C粒子穿過原子時，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會很小D使粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的原因是粒子穿過原子時，原子內(nèi)部兩側(cè)的正電荷對粒子的斥力不相等2、(2013·福建高考)在盧瑟福粒子散射實驗中，金箔中的原子核可以看作靜止不動，下列各圖畫出的是其中兩個粒子經(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驗中，某一粒子經(jīng)過某一原子核附近時的軌跡如圖中實線所示圖中P、Q為軌跡上的點，

3、虛線是過P、Q兩點并與軌跡相切的直線，兩虛線和軌跡將平面分為四個區(qū)域不考慮其他原子核對該粒子的作用，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)。光譜定義：由發(fā)光體直接產(chǎn)生的光譜連續(xù)光譜產(chǎn)生條件：熾熱的固體、液體和高壓氣體發(fā)光形成的光譜的形式：連續(xù)分布，一切波長的光都有發(fā)射光譜光譜形式：一些不連續(xù)的明線組成，不同元素的明線光譜不同

4、（又叫特征光譜）吸收光譜線狀譜產(chǎn)生條件：稀薄氣體發(fā)光形成的光譜或金屬蒸汽定義：連續(xù)光譜中某些波長的光被物質(zhì)吸收后產(chǎn)生的光譜產(chǎn)生條件：熾熱的白光通過溫度較白光低的氣體后，再色散形成的光譜形式：用分光鏡觀察時，見到連續(xù)光譜背景上出現(xiàn)一些暗線（與特征譜線相對應(yīng)）（2）氫原子光譜的實驗規(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：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)巴耳末對氫原子光譜的譜線進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

5、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，

6、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（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，電子雖然繞核運動，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，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)跟電子沿不同的圓形軌道繞核運動相對應(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。（針對原子核式模型提出，是能級假

7、設(shè)的補充）2.玻爾根據(jù)經(jīng)典電磁理論和牛頓力學(xué)計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動時的能量（包括動能和勢能）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動時的能量，rn、En 分別代表第n條可能軌道的半徑和電子在第n條軌道上運動時的能量，n是正整數(shù)，叫量子數(shù)。2氫原子的能級圖3玻爾理論對氫光譜的解釋（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，這時電子在離核最近的軌道上運動，這種定態(tài)，叫基態(tài)。激發(fā)態(tài)：原子處于較高能級時，電子在離核較遠(yuǎn)的軌道上運動，這種定態(tài)，叫激發(fā)態(tài)。（2）

8、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)生躍遷的兩能級之差?！緩?fù)習(xí)鞏固題】1、(2014·山東卷)氫原子能級如圖所示，當(dāng)氫原子從n3躍遷到n2的能級時，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的能級時，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C一群處于n3能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產(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2

9、、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)直接躍遷到基態(tài)時放出的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)時放出的C從n4激發(fā)態(tài)躍遷到n3激發(fā)態(tài)

10、，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，會發(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兩次均向高能級躍遷，且|E1|>|E2|B兩次均向低能級躍遷，且|E1|E2|C先向高能級躍遷，再向低能級躍遷，且|E1|E2|D先向高能級躍遷，再向低能級躍遷，且|E1|E2|6、原子從一個能級躍遷一個較低能級時，有可能不發(fā)射光子例如在某種條件下，鉻原子的n=2能級上的電子躍遷到n=1能級上時并不發(fā)射光子，而是將相應(yīng)

11、的能量轉(zhuǎn)交給n=4能級上的電子，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.已知鉻原子的能級公式可簡化表示為，式中n=1，2，3表示不同的能級，A是正的已知常數(shù).上述俄歇電子的動能是（ ）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，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，實際就是氦原子核，電荷數(shù)是2，質(zhì)量

12、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(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，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.)實質(zhì)是核內(nèi)的一個中子轉(zhuǎn)化成一個質(zhì)子和一個電子，其轉(zhuǎn)化方程為：nHe.舉例：ThPae. 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)，故射線不會改變元素在周期表中的位

13、置4、半衰期：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間不同的放射性元素，半衰期不同注意以下兩點：(1)對于同一種元素，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)計規(guī)律對于大量的原子核發(fā)生衰變才具有實際意義，而對于少量的原子核發(fā)生衰變，該統(tǒng)計規(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)樵雍?2U.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

14、素氡(Rn)經(jīng)衰變成為釙(Po)，半衰期約為3.8天，但勘測表明，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的增加會減慢Rn的衰變進程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驗示意圖，用天然放射性元素釙(Po)放射的射線轟擊鈹時會產(chǎn)生粒子流A，用粒子流A轟擊石蠟時，會打出粒子流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、（

15、2010福建卷）（1）測年法是利用衰變規(guī)律對古生物進行年代測定的方法。若以橫坐標(biāo)t表示時間，縱坐標(biāo)m表示任意時刻的質(zhì)量，為t0時的質(zhì)量。下面四幅圖中能正確反映衰變規(guī)律的是 。（填選項前的字母）KS*5U.C#5、靜止在勻強磁場中的某放射性元素的原子核，當(dāng)它放出一個粒子后，其速度方向與磁場方向垂直，測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1885、 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

16、，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會釋放核能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，例如精確計算表明：氘核的質(zhì)量比一個中子和一個質(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： Emc2相對論指出，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：

17、物體所具有的能量跟它的質(zhì)量成正比。由于c2這個數(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.單個的質(zhì)子、中子的質(zhì)量已經(jīng)精確測定。用質(zhì)譜儀或其他儀器測定某種原子核的質(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?！緩?fù)習(xí)鞏固題】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)一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合成氘核時，釋放的

18、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)念愛因斯坦對物理學(xué)的巨大貢獻，聯(lián)合國將2005年定為“國際物理年”對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可以計算核反應(yīng)中釋放的核能C一個中子和一個質(zhì)子結(jié)合成氘核時，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

19、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，其質(zhì)量虧損所對應(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，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，氘核不能分解為一個質(zhì)子和一個中子B用能量等于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時，氘核可能分解為一個質(zhì)子和一個中子，它們的動能之和為零C用能量大于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時，氘核可能分解為一個質(zhì)子和一個中子，它們的動能之和為

20、零D用能量大于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時，氘核可能分解為一個質(zhì)子和一個中子，它們的動能之和不為零5、一個電子(質(zhì)量為m、電荷量為e)和一個正電子(質(zhì)量為m、電荷量為e)，以相等的初動能Ek相向運動，并撞到一起，發(fā)生“湮滅”，產(chǎn)生兩個頻率相同的光子，設(shè)產(chǎn)生光子的頻率為，若這兩個光子的能量都為h，動量分別為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

21、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）兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，這樣的反應(yīng)叫做聚變。 例：HHHen17.6 MeV（2）氫的聚變反應(yīng)：21H+21H31He+11H+4 MeV、 21H+31H42He+10n+17.6

22、MeV（3）釋放能量：Emc217.6 MeV，平均每個核子釋放能量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)進行下去，在短時間釋放巨大的能量，這就是聚變引起的核爆炸?！緩?fù)習(xí)鞏固題】1、一個鈾235吸收一個中子后發(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(m1m29mM)c22、1個鈾235核吸收1個中子發(fā)生核反應(yīng)時，大約放出196 MeV的能量，則1 g純鈾235完全發(fā)生核反應(yīng)放出的能量為(NA為阿伏伽