高中物理 第十七章 原子和原子核练习.doc

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1、第十七章原子和原子核[考点解读]知识内容要求说明102、α粒子散射实验，原子的核式结构103、氢原子的能级结构，光子的发射和吸收104、氢原子的电子云105、原子核的组成，天然放射现象，α射线，β射线，γ射线，衰变、半衰期106、原子核的人工转变，核反应方程，放射性同位素及其应用107、放射性污染和防护108、核能、质量亏损，爱因斯坦的质能方程109、重核的裂变，链式反应，核反应堆110、轻核的聚变，可控热核反应111、人类对物质结构的认识ⅠⅡⅠⅠⅠⅠⅡⅠⅠⅠ原子物理电子的发现原子的结构汤姆生模型a粒子散射实验实验的结果是：绝大多数a粒子穿过金箔后仍沿

2、原来的方向前进，少数a粒子发生了较大的偏转，极少数a粒子偏转角超过了90°，极个别的甚至被弹回，偏转角几乎是180°天然放射线α射线:α粒子流。α粒子就是氦原子核,贯穿本领小,电离作用强。β射线:高速电子流。β粒子就是电子，贯穿本领强，电离作用弱。Υ射线:波长极短的电磁波。贯穿本领很强，电离作用很小。原子核的衰变指原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化。半衰期指放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间。人工核转变发现质子发现中子原子核的组成原子核由质子和中子组成，质子与中子统称核子。具有相同质子数和不同中子数的原子之间，互称同位素。核力指把各种核子

3、紧紧地约束在原子核里的力。核能指原子核转变中释放(或吸收)的能量。质能方向E=mc2,重核裂变轻核聚变卢瑟福核式结构模型在原子的中心有一个很小的核叫原子核，原子核集中了原子的全部正电荷和几乎全部的质量，带负电的电子在核外绕核旋转。玻尔理论1、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。2、原子从一种定态跃迁到另一种定态时，辐射(或吸收)一定频率的光子。光子的能量hv=E初－E终。(各定态的能量值叫能级。)3、原子的不同能量状态与电子沿不同半径圆轨道绕核运动相对应。能量不连续，故可能的电子轨道也不连续。[解题方法指导]３５７例1 关于半衰期，

4、以下说法正确的是：A．同种放射性元素在化合物中的半衰期比单质中长。B．升高温度可以使半衰期缩短。C．氡的半衰期为3.8天，若有四个氡原子核，经过7.6天就只剩下一个。D．氡的半衰期为3.8天，4克氡原子核，经过7.6天就只剩下1克。【错解】每经过3.8天就有半数的氡核发生衰变，经过两个半衰期即7.6天后，只剩下四分之一的氡，故选C，D。【错解原因】放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间是一种统计规律，半衰期对某一个或某几个原子核来说，是无意义的。“上述”解法忽视了这一事实，故错选了C。【分析解答】考虑到放射性元素衰变的快慢是跟原子所处的物理状态或

5、化学状态无关，又考虑到半衰期是一种统计规律，即给定的四个氡核是否马上衰变会受到各种偶然因素的支配。因此，正确答案只有D。(1)求电子在基态轨道上运动时的动能。(2)有一群氢原子处于量子数n=3的激发态。画一能级图，在图14－1上用箭头标明这些氢原子能发出哪几条光谱线。(3)计算这几条光谱线中波长最短的一条的波长。(其中静电力恒量K=9.0×109N·m2/C2，电子电量e=1.6×10-19C，普朗克恒量h=6.63×10-34J·s，真空中光速c=3.0×108m/s)。【错解】(1)电子在基态轨道中运动时量子数n=1，其动能为３５７由于动能不为负值

6、(2)作能级图如图，可能发出两条光谱线。(3)由于能级差最小的两能级间跃迁产生的光谱线波长越短，所以(E3-E2)时所产生的光谱线为所求，其中【错解原因】(1)动能的计算错误主要是不理解能级的能量值的物理意义，因而把道上的能量，它包括电势能EP1和动能EK1。计算表明EP1=-2EK1，所以E1=EP1＋EK1=-EK1，EK1=-E1=l3.6eV。虽然错解中数值表明正确，但理解是错误的。(2)错解中的图对能级图的基本要求不清楚。(3)不少学生把能级图上表示能级间能量差的长度线看成与谱线波长成正比了。【分析解答】(l)设电子的质量为m，电子在基态轨道

7、上的速率为v1，根据牛顿第３５７(2)当氢原子从量子数n=3的能级跃迁到较低能级时，可以得到3条光谱线。如图14-2所示。(3)与波长最短的一条光谱线对应的能级差为E3-E1。例3 钍232经过6次α衰变和4次β衰变后变成一种稳定的元素。这种元素是什么？它的原子量是多少？它的原子序数是多少？【错解】最后生成元素的原子量是208，原子序数是82，由查表知这是铅208，【错解原因】何况反应的次序也不是先进行6次α衰变，再进行4次β衰变，所以此解法是错误的。【分析解答】6次α衰变和4次β衰变总的效果使原子量和原子序数变化为原子量=232-6×4=208３５７

8、原子序数=90-2×6-4×(-1)=82[学习感悟][实战训练场]1．下列核反应方程中，哪些