高中物理竞赛原子物理复习题

原子物理复习班级＿＿＿＿姓名＿＿＿＿学号＿＿＿＿知识点概括1.汤姆生模型（枣糕模型）汤姆生发现了电子，使人们认识到原子有复杂结构。2.卢瑟福的核式结构模型α粒子散射实验是用α粒子轰击金箔，结果是绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子发生了较大的偏转。这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。卢瑟福由α粒子散射实验提出：在原子的中心有一个很小的核，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。3.玻尔模型（引入量子理论，量子化就是不连续性，整数n叫量子数。）⑴玻尔的三条假设（量子化）①轨道量子化rn=n2r1r1=0.53×10-10m②能量量子化：21nEEnE1=-13.6eV③原子在两个能级间跃迁时辐射或吸收光子的能量hν=Em-En⑵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≥13.6eV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）。⑶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。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。4.光谱和光谱分析⑴炽热的固体、液体和高压气体发出的光形成连续光谱。⑵稀薄气体发光形成线状谱（又叫明线光谱、原子光谱）5.天然放射现象氢原子的能级图nE/eV∞01-13.62-3.43-1.514-0.853E1E2E3天然放射现象的发现，使人们认识到原子核也有复杂结构。6.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mm铝板γ射线光子001最弱最强，穿几cm铅版7.核反应类型⑴衰变：α衰变：e422349023892HThU（核内Hen2H2421011）β衰变：ePaTh012349123490（核内eHn011110）γ衰变：原子核处于较高能级，辐射光子后跃迁到低能级。⑵人工转变：HOHeN1117842147（发现质子的核反应）nCHeBe101264294（发现中子的核反应）nPHeAl103015422713eSiP0130143015（人工制造放射性同位素）⑶重核的裂变：n3KrBanU109236141561023592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。⑷轻核的聚变：nHeHH10423121（需要几百万度高温，所以又叫热核反应）所有核反应的反应前后都遵守：质量数守恒、电荷数守恒。（注意：质量并不守恒。）8.放射性元素的半衰期半衰期由核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关。9.放射性同位素的应用⑴利用其射线；⑵作为示踪原子；⑶进行考古研究。习题巩固一、选择题1、下列观点属于卢瑟福原子核式结构理论的有：（）A.原子的中心有原子核，包括带正电的质子和不带点的中子B.原子的正电荷均匀分布在整个原子中C.原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里D.带负电的电子在核外绕着核在不同轨道上旋转2、关于光谱的产生，下列说法正确的是：（）A．正常发光的霓虹灯属稀薄气体发光和炽热固体发光，产生的光谱都是明线光谱B．各种原子的明线光谱中的明线和它吸收光谱中的暗线一一对应C．撒上食盐的酒精灯火焰发出的光是明线光谱D．甲物质发出的白光通过乙物质的蒸汽形成的是甲物质的吸收光谱3、当用具有1.87eV能量的光子照射n=3激发态的氢原子时，氢原子：（）A.不会吸收这个光子B.吸收该光子后被电离，电离后的动能为0.36eVC.吸收该光子后被电离，电离后电子的动能为零D.吸收该光子后不会被电离4、欲使处于基态的氢原子电离，下列措施不可行的是：（）A．用13.6eV的光子照射B．用15eV的光子照射C．用10.2eV动能的电子碰撞D．用15eV动能的电子碰撞5、氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论，下述说法中正确的是：（）)A．电子绕核旋转的半径增大B．氢原子的能量增大C．氢原子的电势能增大D．氢原子核外电子的速率增大6、图中P为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场的作用下分成a、b、c三束，以下判断正确的是（）A．a为α射线、b为β射线B．a为β射线、b为γ射线C．b为γ射线、c为α射线D．b为α射线、c为γ射线7、下列关于放射性元素半衰期的说法中,正确的是（）A.温度升高半衰期缩短B.压强增大半衰期增长C.半衰期由该元素质量多少决定D.半衰期与该元素质量、压强、温度无关8、下列说法正确的是（）A、α射线与γ射线都是电磁波B、β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流，它具有中等的穿透能力。C、用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能改变原子核衰变的半衰期D、原子核经过衰变生成新核，则新核的质量总等于原核的质量9、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DNA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10、中子和质子结合成氘核，同时释放出光子，以下说发正确的是：（）A、反应后氘核质量一定小于反应前质子和中子的质量之和。B、反应前后的质量数不变，因而质量不变。C、由核子组成原子核一定向外释放能量。D、光子所具有的能量为∆mc2，其中∆m为反应中的质量亏损，c为光子的能量。11、下面列出的是一些核反应方程（）A．X是质子，Y是中子，Z是正电子B．X是正电子，Y是质子，Z是中子C．X是中子，Y是正电子，Z是质子D．X是正电子，Y，是中子，Z是质子二、填空题12、氢原子从能级A跃迁到能级B时，辐射出波长为λ1的光子；从能级A跃迁到能级C时，辐射出波长为λ2的光子；若λ1＞λ2，则氢原子从能级B跃迁到能级C时，将______（填“辐射”或“吸收”）光子，光子的波长=_______．13、一个U235吸收一个中子后发生的反应是nSrXenU10903813654102359210，放出的能量为E。U235核的质量为M，中子的质量为m0，Xe136核的质量为m1，Sr90核的质量为m2，真空中的光速C，则释放的能量E=__________________。14、完成下列核反应方程，并注明反应类型：①nHeBe104294______，这是；②______2349123490PaTh，这是；③nHeH104221_____，这是；④HON11178147_____，这是；⑤nXeSrnU101365490381023592___，这是。XSPi30143015YBHBe1052194ZLiHeHe734242三、计算题15、一群处于n＝4的激发态的氢原子发生能级跃迁时，1）可以发出多少种不同波长的光？2）应用发射光谱照射钠，试通过计算说明，氢光谱中有哪几条谱线可使钠发生光电效应?已知钠的极限频率为6.00×1014Hz。26、人眼对绿光最为敏感.正常人的眼睛接收到波长为530nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉.普朗克常量为sJ341063.6，光速为sm/100.38，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是多少?17、氢原子基态能量E1=-13.6eV，电子绕核运动半径r1=0.53×10-10m．求氢原子处于n=4激发态时：(电子的质量m=0.9×10-30kg)1）原子系统具有的能量；2）电子在轨道上运动的动能；3）电子具有的电势能；4）向低能级跃迁辐射的光子频率最多有多少种？其中最低频率为多少（保留两位有效数字）？18、静止的镭核Ra22688发生a衰变，变为氡核Rn22286．已知镭核质量为226.0254u，氡核质量为222.0163u，a粒子质量为4.0026u．求衰变时放出的能量E．