原子物理同步精練

第十一章原子物理原子物理同步精練精練一（α粒子散射實(shí)驗(yàn)原子的核式結(jié)構(gòu)）盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了CD（ ）CD（A）原子中的帶正電部分均勻地分布在原子中（B）原子中的電子使α粒子發(fā)生偏轉(zhuǎn)（C）原子中帶正電部分體積很小，幾乎集中了原子的全部質(zhì)量（D）原子中很空蕩盧瑟福與湯姆遜的原子模型的主要區(qū)別是BD（ ）BD（A）原子的組成成分不同（B）原子的質(zhì)量分布不同（C）原子的電荷成分不同（D）原子內(nèi)電子的運(yùn)動(dòng)狀況不同盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果證明了CD（ ）CD（A）質(zhì)子和中子的存在（B）原子核由質(zhì)子和中子組成（C）原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核內(nèi)（D）原子內(nèi)的電子在核外繞核運(yùn)動(dòng)當(dāng)α粒子被重核射散時(shí)，圖所示的各種運(yùn)動(dòng)軌跡中，可能出現(xiàn)的是ACD（ ）ACD（A）a （B）b （C）c （D）d精練二（天然放射現(xiàn)象）關(guān)于天然放射現(xiàn)象，下述說(shuō)法中正確的是AB （ ）AB（A）具有天然放射性的原子核由于不穩(wěn)定而自發(fā)地進(jìn)行衰變（B）放射線是從原子核內(nèi)釋放出的看不見(jiàn)的射線（C）β射線是由電子組成，表明在原子核內(nèi)有電子（D）三種射線都屬于電磁波原子核要能變成。原子核，則B （ ）B（A）要經(jīng)過(guò)4次α衰變、6次β衰變（B）要經(jīng)過(guò)6次α衰變、4次β衰變（C）要經(jīng)過(guò)12次α衰變、6次β衰變（D）要經(jīng)過(guò)6次α衰變、2次β衰變下列關(guān)于放射性元素半衰期的幾種說(shuō)法中，正確的是D（ ）D（A）同種放射性元素在化合物中的半衰期比單質(zhì)中長(zhǎng)（B）壓強(qiáng)增大，半衰期變短（C）氖的半衰期為3.8天，若有4個(gè)氖原子核，經(jīng)過(guò)7.6天就只剩1個(gè)（D）氖的半衰期為3.8天，4g氖經(jīng)過(guò)7.6天就只剩1g的半衰期是5天，10g經(jīng)過(guò)20天后還剩下2.5g。2.磷30是不穩(wěn)定的，它會(huì)自發(fā)放出一個(gè)正電子，生成的新核是 ，核反應(yīng)方程是硅30、。硅30、精練三（原子核的人工轉(zhuǎn)變?cè)雍说慕M成）電子是 發(fā)現(xiàn)的，質(zhì)子是 發(fā)現(xiàn)的，中子是 發(fā)現(xiàn)的湯姆遜，盧瑟福，查德威克。湯姆遜，盧瑟福，查德威克放射性元素輻射出β粒子并不是原子的核外電子，而是由原子核內(nèi) 轉(zhuǎn)變成時(shí)所輻射的高速電子中子，質(zhì)子。中子，質(zhì)子原子核由 和 組成，其中 數(shù)等于原子在元素周期表中的序數(shù)，相對(duì)原子質(zhì)量等于 ；具有相同 數(shù)而不同 數(shù)的原子為同位素中子，質(zhì)子，質(zhì)子，中子和質(zhì)子數(shù)之和，質(zhì)子，中子。中子，質(zhì)子，質(zhì)子，中子和質(zhì)子數(shù)之和，質(zhì)子，中子用α粒子轟擊硼10，產(chǎn)生一個(gè)中子和一個(gè)具有放射性的核，這新核是 ；這新核可放出一個(gè)正電子，衰變所成的核為 ，其核反應(yīng)方程式為 氮13，碳13，氮13，碳13，原子物理綜合導(dǎo)學(xué)知識(shí)要點(diǎn)1．原子物理學(xué)和核物理學(xué)的開(kāi)創(chuàng)英國(guó)物理學(xué)家湯姆遜發(fā)現(xiàn)了從原子中發(fā)射出來(lái)的比原子更小的電子后，“原子不可分”的觀念就徹底被推翻了，人們就提出了“原子的組成”與“原子的結(jié)構(gòu)”等基本問(wèn)題，從而開(kāi)創(chuàng)了原子物理學(xué)的研究新領(lǐng)域。法國(guó)物理學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，引起了人類(lèi)對(duì)“原子核的組成與結(jié)構(gòu)”與“核變化的規(guī)律”等問(wèn)題的研究，又開(kāi)創(chuàng)了核物理學(xué)的領(lǐng)域。2．α粒子散射實(shí)驗(yàn)和原子的核式結(jié)構(gòu)為了了解原子的組成和結(jié)構(gòu)，1911年英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福等人做了用放射性元素釙放出的α粒子束，轟擊重金屬箔片的實(shí)驗(yàn)（圖）。實(shí)驗(yàn)思想：選擇真空環(huán)境，避免氣體分子對(duì)α粒子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響.并選擇延展性最好的金打成盡可能薄的金箔，使α粒子在穿過(guò)金箔的過(guò)程中只與某一個(gè)金原子發(fā)生相互作用，觀察并比較轟擊前后α粒子的運(yùn)動(dòng)情況，從而獲取原子結(jié)構(gòu)方面的信息。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后仍沿原來(lái)方向前進(jìn)，只有少數(shù)α粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，大約有八千分之一的α粒子偏轉(zhuǎn)角超過(guò)了90°，甚至有的被原路彈回，偏轉(zhuǎn)角幾乎為180°，這種現(xiàn)象叫作α粒子散射。對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的解釋?zhuān)海?）在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫做原子核；（2）原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里；（3）帶負(fù)電的電子在核外相當(dāng)于原子大小的空間里繞著核旋轉(zhuǎn).這就是盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)的主要內(nèi)容。根據(jù)原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)，α粒子穿過(guò)原子時(shí)，如果離核較遠(yuǎn)，受到的庫(kù)侖斥力就很小，運(yùn)動(dòng)方向基本不變。只有當(dāng)α粒子與核十分接近時(shí)，才會(huì)受到很大的庫(kù)侖斥力，發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)，產(chǎn)生散射。根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可估計(jì)出原子核大小的數(shù)量級(jí)為10－14～10－15m，原子直徑的數(shù)量級(jí)約為10－10m，可見(jiàn)整個(gè)原子是十分“空曠”3．天然放射現(xiàn)象放射性元素不斷地自發(fā)地放射出某種看不見(jiàn)、穿透能力相當(dāng)強(qiáng)的射線，這就是天然放射現(xiàn)象；這種射線來(lái)自于原子核，原子序數(shù)從84起的所有元素的原子核都有天然放射性。放射性物質(zhì)進(jìn)行天然衰變時(shí)放射出的α、β、γ三種射線，其本質(zhì)分別是高速氦核流、電子流及光子流（即電磁波）。放射性物質(zhì)在天然衰變過(guò)程中，遵循電荷數(shù)守恒和質(zhì)量守恒的原則。在α衰變中，其核反應(yīng)方程是；β衰變的核反應(yīng)式是：。4．放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變需要的時(shí)間叫做半衰期；不同的放射性元素有不同的半衰期，甚至差別很大；半衰期的大小是由原子核內(nèi)部因素決定的。5．原子核的人工轉(zhuǎn)變?nèi)藶榈赜酶吣芰Ｗ幼矒粼雍耍顾D(zhuǎn)變成另一種新原子核，這就是原子核的人工轉(zhuǎn)變。α射線轟擊氮原子核的實(shí)驗(yàn)，產(chǎn)生了質(zhì)子；α射線轟擊鈹原子核產(chǎn)生了中子.質(zhì)子和中子都是原子核的組成部分，統(tǒng)稱(chēng)為核子。學(xué)習(xí)指導(dǎo)1．天然放射性現(xiàn)象.1896年法國(guó)物理學(xué)家貝可勒爾發(fā)現(xiàn)鈾和含鈾的礦物質(zhì)會(huì)發(fā)出貫穿本領(lǐng)很強(qiáng)能使照相底片感光的射線，他把這種元素能不斷放出射線的性質(zhì)稱(chēng)為放射性.具有放射性的元素，稱(chēng)為放射性元素。這些元素不加人為的作用，就自發(fā)地放出射線，所以叫天然放射性。放射性元素的原子核由于放出α粒子而產(chǎn)生的衰變叫α衰變，例如。由于α粒子是氦原子核，因此每發(fā)生一次α衰變，新核的質(zhì)量數(shù)比原來(lái)核的質(zhì)量數(shù)減少4，新核的電荷數(shù)比原來(lái)核的電荷數(shù)減少2，因此新核在元素周期表中的位置要向前移兩位。放射性元素的原子核由于放出β粒子而產(chǎn)生的衰變叫β衰變，例如由于β粒子是電子，因此每發(fā)生一次β衰變，新核的質(zhì)量數(shù)不變，新核的電荷數(shù)比原來(lái)核的電荷數(shù)增加1，因此新核在元素周期表巾的位置向后移一位。伴隨著α粒子、β粒子的射出，時(shí)常還γ射線發(fā)射出來(lái).這是因?yàn)橐恍┰雍嗽谶M(jìn)行α衰變和β衰變后，具有過(guò)多的能量使新核處于“激發(fā)”狀態(tài).處于較高激發(fā)態(tài)的原子核向較低激發(fā)態(tài)躍遷時(shí)，就釋放出γ射線。2．α、β、γ射線的性質(zhì)的區(qū)別放射性衰變的原子核放出的射線有α、β、γ三種.它們的本質(zhì)是不同的，性質(zhì)也不同。（1）關(guān)于射線電離作用的比較.電離就是指使物質(zhì)的原子或分子離解成離子的現(xiàn)象，α粒子與原子中電子的吸引力、β粒子與原子中電子的排斥力的作用，使原子中的某些電子脫離原子，而原子變成了正離子，這就是α、、β射線的電離作用產(chǎn)生的原因。帶電粒子在同一物質(zhì)中電離作用的強(qiáng)弱主要決定于帶電粒子的速率和電量。粒子的帶電量越大，它與原子中電子的作用力就越大，就越容易把電子拉出原子；粒子跑得慢，它與電子的相互作用時(shí)間就長(zhǎng)，也就容易把電子拉出原子。α粒子比β粒子帶電量大，運(yùn)動(dòng)速度慢，顯然α粒子的電離本領(lǐng)要比β粒子強(qiáng)得多。（2）關(guān)于貫穿本領(lǐng)的比較。帶電粒子經(jīng)過(guò)物質(zhì)時(shí)，一路上產(chǎn)生了許多離子對(duì)，每產(chǎn)生一對(duì)離子，都要消耗帶電粒子自己的動(dòng)能，因此就會(huì)越跑越慢，最后α粒子就與物質(zhì)中的某兩個(gè)電子結(jié)合成氦原子，盧粒子則成了物質(zhì)中的自由電子，或與某個(gè)離子結(jié)合成中性原子。帶電粒子在物質(zhì)中所走路程的長(zhǎng)短叫做射程。一般來(lái)說(shuō)，射程主要是由電離作用決定的，電離作用越強(qiáng)，則能量損失越快，射程就越短。α粒子的電離作用比β粒子的電離作用強(qiáng)，因此它在物質(zhì)中的射程較短，貫穿本領(lǐng)就比較小。3．查德威克在研究原子核的人工轉(zhuǎn)變現(xiàn)象時(shí)發(fā)現(xiàn)中子.盧瑟福用α粒子轟擊氮核發(fā)現(xiàn)質(zhì)子以后，又預(yù)言了質(zhì)量與質(zhì)子相近的不帶電的中子存在.1930年人們?cè)谟糜舍暦派涑龅摩辽渚€轟擊鈹時(shí)產(chǎn)生了一種不知名的射線，它的貫穿能力極強(qiáng)，能夠穿透幾厘米厚的鉛.后來(lái)用這種射線去轟擊石蠟（含有大量氫原子），竟能從石蠟中打出質(zhì)子來(lái).1932年英國(guó)物理學(xué)家查德威克經(jīng)過(guò)仔細(xì)的研究，發(fā)現(xiàn)這種射線在磁場(chǎng)中不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，可見(jiàn)它是中性粒子流.又測(cè)出射線的速度約為十分之一光速，排除了它是γ射線的可能.他又用這種射線轟擊氫原子和氮原子，結(jié)果打出了一些氫核（質(zhì)子）和氮核.他測(cè)出了被打出的氫核和氮核的速度，并由此計(jì)算出了這種射線粒子的質(zhì)量.查德威克還用別的物質(zhì)代替氫、氮做實(shí)驗(yàn)，得到結(jié)果都差不多.于是，一種新的與氫核質(zhì)量差不多的粒子 中子被發(fā)現(xiàn)了.后來(lái)更精確的實(shí)驗(yàn)測(cè)出，質(zhì)子與中子質(zhì)量非常接近.在原子物理中，中子與質(zhì)子的質(zhì)量數(shù)都記為1，其符號(hào)就是4.原子核的天然衰變與人工轉(zhuǎn)變過(guò)程比較.（1）原子核發(fā)生上述兩種轉(zhuǎn)變過(guò)程的條件不同.凡是具有天然放射性的原子核都是不穩(wěn)定的，都會(huì)自發(fā)地衰變成較輕的粒子.一般說(shuō)來(lái)，只要較重原子核的中子數(shù)與質(zhì)子數(shù)之比接近3：2，它們的原子核就是穩(wěn)定的；較輕原子核的中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)之比接近1，它們的原子核也是穩(wěn)定的.當(dāng)中子數(shù)與質(zhì)子數(shù)之比大于上述比例時(shí)，就可能發(fā)生天然衰變.例如，鈾238（）的原子核中，質(zhì)子數(shù)等于92，中子數(shù)等于146，則中子數(shù)與質(zhì)子數(shù)之比是146：92，大于3：2，因而鈾238具有天然放射性.鈾238經(jīng)過(guò)一系列衰變，當(dāng)它變成鉛206時(shí)，由于的質(zhì)子數(shù)是82，中子數(shù)是124，則中子數(shù)與質(zhì)子數(shù)之比接近3：2，因而它的原子核處于穩(wěn)定狀態(tài)，不再具有放射性了.又如，較輕的碳12（）的中子數(shù)與質(zhì)子數(shù)相等，所以是穩(wěn)定的.但它的同位素碳14（）的中子數(shù)（8個(gè)）大于質(zhì)子數(shù)（6個(gè)），就具有天然放射性（β衰變）.除有天然放射性的原子核外，絕大多數(shù)存在于自然界中的核都是穩(wěn)定的.必須人為地用高能粒子來(lái)撞擊原子核，方可達(dá)到人工轉(zhuǎn)變的目的.α粒子、中子都可以成為使穩(wěn)定的原子核衰變成新核的有效射擊武器.（2）原子核的天然衰變與人工轉(zhuǎn)變過(guò)程的時(shí)間不同.天然衰變的快慢程度決定于這種元素的半衰期.而半衰期幾乎不受外界條件的影響，不論是用我們現(xiàn)在所能達(dá)到的最高或最低的溫度、壓強(qiáng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)，或者是化學(xué)變化.這說(shuō)明放射性元素的放射性有它自己的特點(diǎn)和規(guī)律.人工轉(zhuǎn)變的核反應(yīng)速度很快（約10-16s數(shù)量級(jí)）.分層練習(xí)原子物理A卷一、選擇題有關(guān)光的干涉和衍射現(xiàn)象，下述說(shuō)法中正確的是（）（A）在陽(yáng)光照射下，CD片呈現(xiàn)彩色花紋是光的干涉現(xiàn)象（B）只有在障礙物（或小孔）的尺寸能跟光的波長(zhǎng)相比擬時(shí)，才會(huì)發(fā)生光的衍射現(xiàn)象（C）分別用黃光和藍(lán)光照射肥皂膜，都能得到明暗相問(wèn)的條紋，且藍(lán)光的條紋間距較寬（D）干涉條紋與衍射條紋相比，干涉條紋的寬度、亮度及條紋間距都近似相同。而衍射圖像的中央條紋的寬度、亮度及與相鄰條紋的間距都明顯大于其他條紋.答案：AD入射光照射到某金屬表面上發(fā)生光電效應(yīng)，若入射光的強(qiáng)度減弱，頻率保持不變，那么（ ）（A）從光照至金屬表面上到發(fā)射出光電子之間的時(shí)間間隔將增大.（B）逸出光電子的最大初動(dòng)能將減小.（C）單位時(shí)間內(nèi)此金屬表面逸出的光電子數(shù)量減小.（D）有可能不發(fā)生光電效應(yīng).答案：C下列核反應(yīng)方程中，X代表中子的方程有 （ ）（A）， （B）.（C）. （D）.答案：B、C、D以下說(shuō)法中正確的是ABD （ ）ABD（A）具有相同質(zhì)子數(shù)不同中子數(shù)的原子稱(chēng)為同位素.（B）在電場(chǎng)中不發(fā)生偏轉(zhuǎn)的放射線是γ射線，它是一種波長(zhǎng)很短的電磁波.（C）在電場(chǎng)中逆電場(chǎng)線方向偏轉(zhuǎn)的是β射線，它來(lái)自于原子核外的電子.（D）在電場(chǎng)中順電場(chǎng)線方向偏轉(zhuǎn)的是α射線，它有很強(qiáng)的電離本領(lǐng).設(shè)某放射性物質(zhì)A的半衰期為T(mén)，另一種放射性物質(zhì)B的半衰期為2T，在初始時(shí)刻，A的原子核數(shù)目為B的原了核數(shù)日的4倍，則 （ ）（A）經(jīng)過(guò)時(shí)問(wèn)2T，A與B的原子核數(shù)目相同.（B）經(jīng)過(guò)時(shí)間2T、，A的原子核數(shù)目大于B的原子核數(shù)目.（C）經(jīng)過(guò)時(shí)問(wèn)3T，A的原子核數(shù)目大于B的原子核數(shù)目.（D）經(jīng)過(guò)時(shí)間4T，A與B的原子核數(shù)目相同.答案：B、D二、填空題6.光的學(xué)說(shuō)的發(fā)展歷史上， 提出了光的波動(dòng)說(shuō).有力地支持光具有波動(dòng)性的實(shí)驗(yàn)足 ； 提出了光的電磁說(shuō)， 提出了光子說(shuō)，有力地支持光具有粒子性的實(shí)驗(yàn)是 答案：惠更斯，楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，麥克斯韋，愛(ài)因斯坦，光電效應(yīng)7.盧瑟福發(fā)現(xiàn)原子核式結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)是；證實(shí)質(zhì)子是原子核的組成成分的實(shí)驗(yàn)是；證實(shí)中子也是原子核的組成成分的實(shí)驗(yàn)是。α粒子散射實(shí)驗(yàn)，α粒子轟擊氮的原子核，α粒子散射實(shí)驗(yàn)，α粒子轟擊氮的原子核，α粒子轟擊鈹?shù)脑雍?.在電磁波的大家族中，頻率比可見(jiàn)光高的有；比可見(jiàn)光容易發(fā)生干涉的有。紫外線、X射線、γ射線，紅外線、無(wú)線電波紫外線、X射線、γ射線，紅外線、無(wú)線電波9.已知太陽(yáng)光從太陽(yáng)照射到地球需要8min20s，太陽(yáng)與地球之間的距離大約為 m.答案：1.5×10-11m10.放射性元素輻射出的β粒子并不是原子的核外電子，而是由原子核內(nèi) 轉(zhuǎn)變成 時(shí)所輻射的高速電子.答案：中子，質(zhì)子原子物理B卷一．選擇題1．α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了ABD（ ）ABD（A）原子中有一個(gè)很小的核（B）原子核集中了原子的全部正電荷（C）原子核集中了原子的全部的質(zhì)量（D）原子核由帶正電的質(zhì)子和不帶電的中子組成2．如圖所示，某單色光照射到光電管的陰極上，電路中有電流，下述方法中，能使電流增大的是D（ ）D（A）增大入射光的頻率，且增長(zhǎng)光的照射時(shí)間（B）增長(zhǎng)光的照射時(shí)間（C）增大入射光的頻率（D）增大入射光的強(qiáng)度3．以下幾個(gè)原子核反應(yīng)方程式中，X代表α粒子的反應(yīng)式是BCD（ ）BCD（A） （B）（C） （D）4．在X射線管中，在陰極發(fā)射的電子被加速后打到陽(yáng)極，會(huì)產(chǎn)生包括X光在內(nèi)的各種能量的光子，其中光了能量的最大值等于電子的動(dòng)能。已知陽(yáng)極與陰極間的電勢(shì)差U，普朗克常數(shù)h，電子的電量e和光速c，則可知該X射線管發(fā)出的X光的D （ ）D（A）最短波長(zhǎng)為 （B）最長(zhǎng)波長(zhǎng)為（C）最小頻率為 （D）最大頻率為.5．生活中很容易看到水波的衍射現(xiàn)象.而不容