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20xx届高三物理一轮复习导学案
十八、原子和原子核（2）

【课题】原子核
【目标】
1、了解天然放射现象，知道三种射线的本质和特性，掌握核衰变的特点和规律；
2、知道原子核人工转变的原理，了解质子、中子和放射性同位素的发现过程。
3、知道原子核的组成和核力的概念；理解核能的概念，知道获得核能的两种途径。
【导入】
一、天然放射现象
1、发现过程：1896年贝克勤耳发现天然放射现象，从此，揭开了人类研究原于核结构的序幕．居里夫妇对铀和铀的各种矿石的研究发现了钋和镭．之后，人们通过对天然放射现象的进一步研究，发现了原子序数大于83的所有天然存在的元素，都有放射性．原子序数小于83的天然存在的元素，有的也有放射性．放射出来的射线共有三种：α射线、β射线和γ射线．
2、三种射线的本质和特性
二、原子核的衰变
1、衰变：原子核自发地放出某种粒子而转变为新核的变化．
2、衰变规律：α衰变X→Y+He；β衰变X→Y+e
3、α衰变和β衰变的实质
4、γ射线：总是伴随α衰变或β衰变产生的，不能单独放出γ射线．γ射线不改变原子核的电荷数和质量数．实质是元素在发生α衰变或β衰变时产生的某些新核由于具有过多的能量（核处于激发态），向低能级跃迁而辐射出光子．
5、半衰期
放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间，它是大量原子核衰变的统计结果，不是一个原子发生衰变所需经历的时间．
决定因素：由原子核内部的因素决定，与原子所处的物理状态（如压强、温度等）或化学状态（如单质或化合物）无关．
四、原子核的人工转变：
用高能粒子轰击靶核，产生另一种新核的反应过程，其核反应方程的一般形式为：
1、质子、中子的发现：N+He→O+H；Be+He→C+n
2、放射性同位素和正电子的发现：1934年约里奥居里夫妇用a粒子轰击铝核产生一种新的放射性元素，此后人们认识到放射性同位素可用人工核反应制取．
Al+He→P+nP→Si+e
3、探测射线的方法：
（1）威耳逊云室；（2）气泡室；（3）盖革计数器等（见课本P73-74）
4、放射性同位素的应用：
（1）利用它的射线；（2）做示踪原子。（见课本P76-78）
五、核反应
某种元素的原子核变为另一种元素的原子核的过程叫做核反应．常见的核反应分为衰变、人工转变、裂变和聚变等几种类型．
六、核力和核能
1、核力是核子之间的引力．核力与核子是否带电无关；是一种强相互作用；也是一种近程力（当两个核子间距r＜2×10-15m时才发生作用）．只有相邻的核子间才有核力作用．
2、核能．克服核力做功，使原子核分解为单个核子时吸收的能量，或若干个单个核子在核力作用下结合成原子核时放出的能量，叫原子核的结合能，简称核能．
例如H+n→H+△E（△E=2.22MeV）
2．核能的计算
根据爱因斯坦的质能方程E=mc2或△E=△mc2
3．获得核能的两种途径：
（1）重核的裂变：重核分裂成两个（或两个以上）中等质量核时要释放能量，这种核反应叫裂变．
铀核裂变的反应为：U+n→Xe+Sr+2n+217MeV
在一定条件下，如铀块大于临界体积时，裂变反应是链式反应，会放出大量能量．原子弹爆炸是激烈的裂变反应．秦山核电站和大亚湾核电站也是利用裂变反应．
（2）轻核的聚变：轻核结合成质量较大的核的变化．
例如氘核和氚核聚合成氦核．H＋H→He＋n＋17.6MeV
【导研】
[例1]（1）如图所示，a为未知的天然放射源，b为一张黑纸，C为水平放置的平行金属板，板间有竖直方向较强的匀强电场，d为荧光屏，e为固定不动的显微镜筒．整个装置放在真空中，实验时，如果将电场E撤去，从显微镜内观察到荧光屏上每分钟闪烁的亮点数没有变化．如果再将黑纸b移开，则从显微镜筒内观察到的每分钟闪烁的亮点数大为增加，由此可判定放射源a发出的射线为（）
A．β射线和γ射线B．α射线和β射线
C．α射线和γ射线D．α射线和X射线
（2）如图,在有小孔的铅盘中，放有能连续放出α、β、γ三种射线的放射性元素，放出的三种射线都打在孔对面屏M上的A点．要使三种射线分开，分别打在屏上的A、B、C三点（其中B到A的距离大于C到A的距离）可采取的措施是在屏与孔之间加上（）
A．重直纸面向里的匀强磁场B．垂直纸面向外的匀强磁场
C．水平向右的匀强电场D．水平向左的匀强电场

[例2]镅(Am)是一种放射性元素，在其分裂过程中，会释放出一种新的粒子，变成镎(NP)，由于放出的这种粒子很容易被空气阻隔，因此不会对人体构成任何的危害，火警的报警系统就是利用这种粒子作为报警的重要工具，这种粒子是（）
A．粒子B．质子C．中子D．正电子

[例3]“轨道电子俘获”也是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核（称为母核）俘获一个核外电子，其内部一个质子变为中子，从而变成一个新核（称为子核），并且放出一个中微子的过程，中微子的质量极小，不带电，很难被探测到，人们最早是通过子核的反冲而间接证明中微子的存在的．关于一个静止的母核发生“轨道电子俘获”，衰变为子核并放出中微子，下面的说法中正确的是（）
A．子核的动量与中微子的动量相同B．母核的电荷数小于子核的电荷数
C．母核的质量数等于子核的质量数D．子核的动能大于中微子的动能

[例4]对下列四个方程理解正确的是()
①；②
③④
A．方程①是衰变方程，其中X是β粒子
B．方程②是裂变方程，其中X是质子，且释放出核能
C．方程③是聚变方程，其中X是α粒子，且要吸收能量
D．方程④是人工核转变方程，其中X是α粒子

[例5]科学家发现在月球上含有丰富的（氦3）。它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料其参与的一种核聚变反应的方程式为。关于聚变下列表述正确的是（）
A．聚变反应不会释放能量B.聚变反应产生了新的原子核
C．聚变反应没有质量亏损D.目前核电站都采用聚变反应发电
[例6]在原子物理的研究中经常用到核子平均结合能的概念，核子平均结合能是指质子、中子结合成某原子核时每个核子放出核能的平均值。下图为核子平均结合能与原子序数Z的关系图像．下列说法中正确的是（）
A．某原子核的核子平均结合能大，则其核子的平均质量小
B．某原子核的核子平均结合能大，则其核子的平均质量大
C．若D、E能结合成F，结合过程一定放出能量
D．若A能分裂成B、C，分裂过程一定吸收能量

【导练】
1、有关放射性元素半衰期的下列说法中正确的是（）
A．放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间
B．放射性元素的原子核全部发生衰变所用的时间的一半
C．两个原子核有一个原子核发生衰变所用的时间
D．做示踪原子的物质尽可能选用半衰期长一些的放射性元素

2、（08重庆卷）放射性同位素钍232经α、β衰变会生成氧，其衰变方程为
，其中（）
A．x＝1，y＝3B．x＝2，y＝3C．x＝3，y＝1D．x＝3，y＝2

3、下面说法中正确的是（）
A．（钍）经过一系列的α和β衰变，成为，铅核比钍核少12个中子
Ｂ．β衰变的实质是核内的一个中子转化为一个质子和一个电子
Ｃ．γ射线是波长很短的电磁波，它的贯穿能力很大
Ｄ．利用γ射线的电离作用，可检查金属内部有无砂眼或裂纹

4、（吉林省长白县20xx届高三质量检测）（1）写出下列两个核反应的反应方程
Al(铝核)俘获一个α粒子后放出一个中子.__________________________
α粒子轰击N(氮核)放出一个质子.__________________________
（2）质量分别为m1和m2的两个小球在光滑的水平面上分别以速度v1、v2同向运动并发生对心碰撞，碰后m2被右侧的墙原速弹回，又与m1相碰，碰后两球都静止。求：第一次碰后m1球的速度.

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高考物理第一轮考纲知识复习:原子原子核

第2章原子原子核
【考纲知识梳理】
一、原子的核式结构模型
1、汤姆生的“枣糕”模型
（1）1897年汤姆生发现了电子，使人们认识到原子有复杂结构，揭开了研究原子的序幕．
(2)“枣糕”模型：原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，电子像枣糕里的枣子一样镶嵌在原子里．
2、卢瑟福的核式结构模型1909～1911年，英国物理学家卢琴福和他的助手们进行了α粒子散射实验
(1)实验装置如图所示：
如图所示，用α粒子轰击金箔，由于金原子中的带电微粒对α粒子有库仓力作用，一些α粒子穿过金箔后改变了运动方向，这种现象叫做α粒子散射.
荧光屏可以沿着图中虚线转动，用来统计向不同方向散射的粒子数目.全部设备装在真空中.
(2)α粒子散射实验结果：
绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了较大的偏转.，极少数偏转角超过900，有的甚至被弹回，偏转角几乎达到1800．
(3)现象解释：
认为原子中的全部正电荷和几乎所有质量都集中到一个很小的核上，由于核很小，大部分α粒子穿过金箔时都离核很远，受到的库仑力很小，它们的运动几乎不受影响.只有少数α粒子从原子核附近飞过，明显受到原子核的库仑力而发生大角度偏转.
核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，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里绕着核旋转．
原子核所带的单位正电荷数等于核外的电子数，所以整个原子是呈电中性的．电子绕着核旋转所需的向心力就是核对它的库仑引力．
[说明]核式结构模型的实验基础是α粒子散射实验，原子核是多么小，原子内部是多么“空”.
从α粒子散射的实验数据，估计原子核半径的数量级为10-14m～10-15m，而原子半径的数量级是10-10m.
二、天然放射性现象
1．放射性现象：贝克勒耳发现天然放射现象，使人们认识到原子核也有复杂结构，揭开了人类研究原子核结构的序幕．通过对天然放射现象的研究，人们发现原子序数大于83的所有天然存在的元素都有放射性，原子序数小于83的天然存在的元素有些也具有放射性，它们放射出来的射线共有三种：α射线、β射线、γ射线．
2、三种射线的本质和特性比较
①α射线：是氦核(He)流，速度约为光速的十分之一，在空气中射程几厘米，贯穿本领小，电离作用强.
②β射线：是高速的电子流，速度约为光速十分之几，穿透本领较大，能穿透几毫米的铝板，电离作用较弱.
③γ射线：是高能光子流，波长极短的电磁波，贯穿本领强，能穿透几厘米铅板，电离作用小.
[说明]放射性元素有的原子核放出α射线，有的放出β射线，多余的能量以γ光子的形式射出.
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
三种射线在匀强磁场、匀强电场、正交电场和磁场中的偏转情况比较：

3、原子核的衰变
定义：放射性元素的原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化称为衰变.
衰变规律：电荷数和质量数都守恒.
(1)α衰变的一般方程：→＋He每发生一次α衰变，新元素与原元素相比较，核电荷数减小2，质量数减少4．
α衰变的实质：是某元素的原子核同时放出由两个质子和两个中子组成的粒子(即氦核)．(核内)
(2)β衰变的一般方程：→＋e．每发生一次β衰变，新元素与原元素相比较，核电荷数增加1，质量数不变．
β衰变的实质：是元素的原子核内的一个中子变成质子时放射出一个电子．(核内)，+β衰变：
(3)γ射线是伴随α衰变或β衰变同时产生的、γ射线不改变原子核的电行数和质量数．
γ射线实质:是放射性原子核在发生α衰变或β衰变时,产生的某些新核由于具有过多的能量(核处于激发态)而辐射出光子．
三、氢原子能级及氢光谱
1、氢原子能级
氢原子的能级：原子各个定态的能量值叫做原子的能级。氢原子的能级公式为，对应的轨道半径关系式为：，其中n叫量子数，只能取正整数。n=1的状态称为基态，氢原子基态的能量值。量子数n越大，动能越小，势能越大，总能量越大。
（1）能级公式：；该能量包括电子绕核运动的动能和电子与原子核组成的系统的电势能。
（2）半径公式：
2、氢光谱
在氢光谱中，n=2，3，4，5，……向n=1跃迁发光形成赖曼线系；n=3，4，5，6向n=2跃进迁发光形成马尔末线系；n=4，5，6，7……向n=3跃迁发光形成帕邢线系；n=5，6，7，8……向n=4跃迁发光形成布喇开线系，其中只有马尔末线的前4条谱线落在可见光区域内。
3、光子的吸收与发射
原子从一种定态（能量为），跃迁到另一种定态（能量为），它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能级差决定：即。若，则辐射光子；若，则吸收光子。
能级跃迁：
使原子发生跃迁时，入射的若是光子，光子的能量必须恰好等于两定态能级差；若入射的是电子，电子的能量须大于或等于两个定态的能级差。
电离：
不论是光子还是电子使元子电离，只要光子或电子的能量大于两能级差就可以使其电离。
四、重核的裂变与轻核的聚变
1．重核的裂变（原子弹、核电站的原理）
①所谓重核即为质量数很大的原子核．裂变方程式例举：
②重核俘获一个中子后分裂为两个或几个中等质量数的原子核的反应过程叫重核的裂变。在裂变的同时，还会放出几个中子和大量能量．
铀235裂变时，同时放出2—3个中子，如果这些中子再引起其他铀235核裂变，就可使裂变反应不断地进行下去，释放越来越多的能量，这种反应叫链式反应（原子弹的原理）．核反应堆是人类对核裂变能的利用。
铀235核能够发生接式反应的铀块的最小体积叫做它的临界体积．链式反应条件：①纯铀235；②达到临界体积
③核反应堆的构造：
A.核燃料——用铀棒(含3%-4%的浓缩铀)B．减速剂——用石墨、重水或普通水(只吸收慢中子)
C．控制棒——用镉做成(镉吸收中子的能力很强)D．冷却剂——用水或液态钠(把反应堆内的热量传递出去)
E．建很厚的水泥防护层屏蔽射线，还要考虑核废料的处理。
2．轻核的聚变（原子弹的原理）优点：产能效率高，燃料的储量丰富，安全清洁，废料少易处理。
①所谓轻核是指质量数很小的原子核，如氢核、氘核等．
②某些轻核结合成质量数较大的原子核的反应过程叫做轻核的聚变，同时放出大量的能量．方程：H＋H→He＋n
轻核聚变条件：只能发生在超高温(需要几百万度高温)条件下，故轻核聚变也叫做热核反应．
【要点名师透析】
类型一原子的结构与α粒子散射实验
【例1】在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，其原因是（）
A．原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上
B．正电荷在原子中是均匀分布的
C、原子中存在着带负电的电子
D．原子只能处于一系列不连续的能量状态中
解析：α粒子散射实验中，有少数α粒子发生了较大偏转．并且有极少数α粒子的偏转超过了900，有的甚至被反弹回去，偏转角达到l800，这说明了这些α粒子受到很大的库仑力，施力体应是体积甚小的带电实体。根据碰撞知识，我们知道只有质量非常小的轻球与质量非常大的物体发生碰撞时，较小的球才被弹回去，这说明被反弹回去的α粒子碰上了质量比它大得多的物质实体，即集中了全部质量和正电荷的原子核．答案：A
类型二能级跃迁与光纤谱线
【例2】（09全国卷Ⅱ18）氢原子的部分能级如图所示。已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间。由此可推知,氢原子（AD）
A.从高能级向n=1能级跃迁时了出的光的波长比可见光的短
B.从高能级向n=2能级跃迁时发出的光均为可见光
C.从高能级向n=3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高
D.从n=3能级向n=2能级跃迁时发出的光为可见光
解析：本题考查玻尔的原理理论.从高能级向n=1的能级跃迁的过程中辐射出的最小光子能量为9.20ev,不在1.62eV到3.11eV之间,A正确.已知可见光子能量在1.62eV到3.11eV之间从高能级向n=2能级跃迁时发出的光的能量3.40ev，B错.从高能级向n=3能级跃迁时发出的光的频率只有能量大于3.11ev的光的频率才比可见光高,C错.从n=3到n=2的过程中释放的光的能量等于1.89ev介于1.62到3.11之间,所以是可见光D对。
类型三核能的计算
【例3】（09山东物理38）(1)历史上第一次利用加速器实现的核反应，是用加速后动能为0.5MeV的质子H轰击静止的X，生成两个动能均为8.9MeV的He.（1MeV=1.6×-13J）
①上述核反应方程为___________。
②质量亏损为_______________kg。
解析：（1）或，。
考点：原子核
【感悟高考真题】
1．（20xx重庆1９）氢原子分能级示意图如题19所示，不同色光的光子能量如下表所示。

色光赤橙黄绿蓝—靛紫
光子能量范围（eV）1.61~2.002.00~2.072.07~2.142.14~2.532.53~2.762.76~3.10
处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为
1.红、蓝靛
2.黄、绿
3.红、紫
4.蓝靛、紫
【答案】A

【解析】如果激发态的氢原子处于第二能级，能够发出10.2eV的光子，不属于可见光；如果激发态的氢原子处于第三能级，能够发出12.09eV、10.2eV、1.89eV的三种光子，只有1.89eV属于可见光；如果激发态的氢原子处于第四能级，能够发出12.75eV、12.09eV、10.2eV、2.55eV、1.89eV、0.66eV的六种光子，1.89eV和2.55eV属于可见光，1.89eV的光子为红光，2.55eV的光子为蓝—靛，A正确。
2.（20xx全国卷Ⅰ14）原子核经放射性衰变①变为原子核，继而经放射性衰变②变为原子核，再经放射性衰变③变为原子核。放射性衰变①、②和③依次为
A．α衰变、β衰变和β衰变B．β衰变、β衰变和α衰变
C．β衰变、α衰变和β衰变D．α衰变、β衰变和α衰变
【答案】A
【解析】,质量数少4,电荷数少2,说明①为α衰变.,质子数加1,说明②为β衰变,中子转化成质子.,质子数加1,说明③为β衰变,中子转化成质子.
【命题意图与考点定位】主要考查根据原子核的衰变反应方程，应用质量数与电荷数的守恒分析解决。
3.（20xx天津2）下列关于原子和原子核的说法正确的是
A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
B．波尔理论的假设之一是原子能量的量子化
C．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短
D．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
答案：B
4.（20xx天津8）用同一光管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图。则这两种光
A照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大
B.从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角大
C.通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大
D.通过同一玻璃三棱镜时，a光的偏折程度大
答案：BC
5.（20xx全国卷Ⅱ14）原子核与氘核反应生成一个α粒子和一个质子。由此可知
A．A=2，Z=1B.A=2，Z=2C.A=3，Z=3D.A=3，Z=2
【答案】D
【解析】，应用质量数与电荷数的守恒，解得，答案D。
【命题意图与考点定位】主要考查根据原子核的聚变反应方程，应用质量数与电荷数的守恒分析解决。
6．（20xx北京15）太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少。太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近
A.1036kgB.1018kgC.1013kgD.109kg
【答案】D
【解析】根据爱因斯坦的质能方程，kg，D正确
7．（20xx上海物理1）卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是
（A）粒子的散射实验（B）对阴极射线的研究
（C）天然放射性现象的发现（D）质子的发现
答案：A
解析：卢瑟福根据α粒子的散射实验结果，提出了院子的核式结构模型：原子核聚集了院子的全部正电荷和几乎全部质量，电子在核外绕核运转。
本题考查原子的核式结构的建立。
8.（20xx上海物理4）现已建成的核电站的能量来自于
（A）天然放射性元素衰变放出的能量（B）人工放射性同位素放出的的能量
（C）重核裂变放出的能量（D）化学反应放出的能量
【解析】C
本题考查原子核反应。难度：易。
9.（20xx上海物理4）某放射性元素经过11.4天有的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为
（A）11.4天（B）7.6天（C）5.7天（D）3.8天
答案：D
解析：根据，，因为t=11.4day，所以=3.8day，选D。
本题考查原子核半衰期的计算。
难度：中等。
10．（20xx福建29（1））测年法是利用衰变规律对古生物进行年代测定的方法。若以横坐标t表示时间，纵坐标m表示任意时刻的质量，为t＝0时的质量。下面四幅图中能正确反映衰变规律的是。（填选项前的字母）

答案：C
11．（20xx江苏物理12(C)）(1)研究光电效应电路如图所示，用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板（阴极K），钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流。下列光电流I与AK之间的电压的关系图象中，正确的是.

（2）钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子。光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小___▲____(选填“增大、“减小”或“不变”)，原因是___▲____。
（3）已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为-3.4eV和-1.51eV，金属钠的截止频率为Hz,普朗克常量h=Js.请通过计算判断，氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板，能否发生光电效应。
答案：
12.（20xx新课标34(1)）用频率为的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为的三条谱线，且，则_______.(填入正确选项前的字母)
A、B、C、D、
答案：B
解析：大量氢原子跃迁时只有三个频率的光谱，这说明是从n=3能级向低能级跃迁，根据能量守恒有，，解得：，选项B正确
13．（20xx海南物理19）(1)能量为的光子照射基态氢原子，刚好可使该原子中的电子成为自由电子．这一能称为氢的电离能．现用一频率为的光子从基态氢原子中击出了一电子，该电子在远离核以后速度的大小为_______________（用光子频率、电子质量、氢原子的电离能和普朗克常量表示）。
【答案】
【解析】由能量守恒得，解得电子速度为。
(2)在核反应堆中，常用减速剂使快中子减速．假设减速剂的原子核质量是中子的倍．中子与原子核的每次碰撞都可看成是弹性正碰．设每次碰撞前原子核可认为是静止的，求次碰撞后中子速率与原速率之比．
【答案】
【解析】设中子和作减速剂的物质的原子核A的质量分别为和，碰撞后速度分别为和，碰撞前后的总动量和总能量守恒，有
①
②
式中为碰撞前中子速度，由题设
③
由①②③式得，经1次碰撞后中子速率与原速率之比为
④
经N次碰撞后，中子速率与原速率之比为
⑤
【考点模拟演练】
1．科学家发现在月球上含有丰富的32He(氦3)．它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为32He＋32He―→211H＋42He.关于32He聚变下列表述正确的是
()
A．聚变反应不会释放能量
B．聚变反应产生了新的原子核
C．聚变反应没有质量亏损
D．目前核电站都采用32He聚变反应发电
【答案】B
【详解】轻核聚变而生成质量较大(中等)的新核．故B正确．
2.仔细观察氢原子的光谱,发现它只有几条分离的不连续的亮线,其原因是()
A.氢原子只有几个能级
B.氢原子只能发出平行光
C.氢原子有时发光,有时不发光
D.氢原子辐射的光子的能量是不连续的,所以对应的光的频率也是不连续的
【答案】选D.
【详解】光谱中的亮线对应不同频率的光,“分离的不连续的亮线”对应着不同频率的光,B、C错.氢原子在不同的能级之间跃迁时,辐射不同能量的光子,并且满足E=hν.能量不同,相应光子频率不同,体现在光谱上是一些不连续的亮线,A错误D正确.
3.卢瑟福和他的助手做α粒子轰击金箔实验,获得了重要发现:关于α粒子散射实验的结果,下列说法正确的是()
A.证明了质子的存在
B.证明了原子核是由质子和中子组成的
C.证明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里
D.说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动
【答案】选C.
【详解】α粒子散射实验发现了原子内存在一个集中了全部正电荷和几乎全部质量的核.数年后卢瑟福发现核内有质子并预测核内存在中子,所以C对,A、B错.玻尔发现了电子轨道量子化,D错.
4.下列关于放射性现象的说法中,正确的是()
A.原子核发生α衰变时,生成核与原来的原子核相比,中子数减少了4
B.原子核发生α衰变时,生成核与α粒子的总质量等于原来的原子核的质量
C.原子核发生β衰变时,生成核的质量数比原来的原子核的质量数多1
D.单质的铀238与化合物中的铀238的半衰期是相同的
【答案】选D.
【详解】原子核发生α衰变时,生成核与原来的原子核相比,中子数减少了2,A错误;生成核与α粒子的总质量小于原来的原子核的质量,B错误;原子核发生β衰变时,生成核的质量数与原来的原子核的质量数相同,C错误;放射性元素的半衰期由原子核的内部因素决定,跟元素的化学状态无关,所以单质的铀238与化合物中的铀238的半衰期是相同的,D正确.
5．(20xx河北石家庄三月)正电子发射型计算机断层显像(PET)的基本原理是：将放射性同位素158O注入人体，158O在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇湮灭转化为一对γ光子，被探测器采集后，经计算机处理生成清晰图像．则根据PET原理判断下列表述正确的是()
A.158O在人体内衰变方程是158O→157N＋01e
B．正、负电子湮灭方程是01e＋0－1e→2γ
C．在PET中，158O主要用途是作为示踪原子
D．在PET中，158O主要用途是参与人体的新陈代谢
【答案】ABC
【详解】由题意知A、B正确，显像的原理是采集γ光子，即注入人体内的158O衰变放出正电子和人体内的负电子湮灭转化为γ光子，因此158O主要用途是作为示踪原子，故C对，D错．
6．光电效应的实验结论是：对于某种金属
()
A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应
B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应
C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小
D．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大
【答案】AD
【详解】根据光电效应规律可知A正确，B、C错误．根据光电效应方程12mv2m＝hν－W，频率ν越高，初动能就越大，D正确．
7．裂变反应是目前核能利用中常见的反应．以原子核为燃料的反应堆中，当俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为：
23592U＋10n→13954Xe＋9438Sr＋3X
235．04321.0087138.917893.9154
反应方程下方的数字是中子及有关原子核的静止质量(以原子质量单位u为单位，取1u的质量对应的能量为9.3×102MeV，此裂变反应中
()
A．释放出的能量是30×102MeV，X是中子
B．释放出的能量是30MeV，X是质子
C．释放出的能量是1.8×102MeV，X是中子
D．释放出的能量是1.8×102MeV，X是质子
【答案】C
【结束】据核反应过程中质量数和电荷数守恒可判断X是中子．Δm＝(235.0432＋1.0087－138.9178－93.9154－3×1.0087)u＝0.1926u，可见该反应释放能量，释放的能量ΔE＝0.1926×9.3×102MeV＝1.8×102MeV.故C正确．
8.(1)氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时,下列说法中正确的是()
A.氢原子的能量增加
B.氢原子的能量减少
C.氢原子要吸收一定频率的光子
D.氢原子要放出一定频率的光子
(2)在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到n=2能级发出的谱线属于巴耳末线系，若一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有2条属于巴耳末线系，则这群氢原子自发跃迁时最多发出_____条不同频率的谱线.
【答案】(1)B、D(2)6
【详解】(1)选B、D.氢原子的核外电子离原子核越远,氢原子的能量(包括动能和势能)越大.当氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时,原子的能量减少,氢原子要放出一定频率的光子.显然,选项B、D正确.
(2)氢原子发出的光谱线中有2条属于巴耳末线系，说明电子是从n=4能级向低能级跃迁的，因此可发出的谱线条数为(条).
9．(20xx年济宁模拟)根据巴耳末公式，指出氢原子光谱在可见光范围内波长最长的两条谱线所对应的n，它们的波长各是多少？氢原子光谱有什么特点？
【答案】6.5×10－7m4.8×10－7m不连续的线状谱
【详解】根据巴耳末公式1λ＝R(122－1n2)，得
当n＝3,4时氢原子发光所对应的波长最长
当n＝3时有1λ1＝1.10×107×(122－132)
解得λ1＝6.5×10－7m
当n＝4时有1λ2＝1.10×107×(122－142)
解得λ2＝4.8×10－7m.
除巴耳末系外，在红外和紫外光区的其他谱线也都是满足与巴耳末公式类似的关系式，即1λ＝R(1a2－1n2)．其中a分别为1,3,4，…对应不同的线系，由此可知氢原子光谱是由一系列线系组成的不连续的线状谱．
10．原子可以从原子间的碰撞中获得能量，从而发生能级跃迁(在碰撞中，动能损失最大的是完全非弹性碰撞)．一个具有13.6eV动能、处于基态的氢原子与另一个静止的、也处于基态的氢原子发生对心正碰．
(1)是否可以使基态氢原子发生能级跃迁(氢原子能级如图11所示)?
(2)若上述碰撞中可以使基态氢原子发生电离，则氢原子的初动能至少为多少？
【答案】(1)不能(2)27.2eV
【详解】(1)设运动氢原子的速度为v0，完全非弹性碰撞后两者的速度为v，损失的动能ΔE被基态氢原子吸收．若ΔE＝10.2eV，则基态氢原子可由n＝1跃迁到n＝2.由动量守恒和能量守恒有：
mv0＝2mv①
12mv20＝12mv2＋12mv2＋ΔE②
12mv20＝Ek③
Ek＝13.6eV④
解①②③④得，ΔE＝1212mv20＝6.8eV
因为ΔE＝6.8eV10.2eV.
所以不能使基态氢原子发生跃迁．
(2)若使基态氢原子电离，则ΔE＝13.6eV，代入①②③得Ek＝27.2eV.

高考物理第一轮原子核专项复习

第4课时原子核
【基础知识回顾】
一、原子核的组成
1、1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现质子即氢原子核。核反应方程______________。
2、卢瑟福预想到原子内存在质量跟质子相等的不带电的中性粒子，即中子。查德威克经过研究，证明：用天α射线轰击铍时，会产生一种看不见的贯穿能力很强（10-20厘米的铅板）的不带电粒子，用其轰击石蜡时，竟能从石蜡中打出质子，此贯穿能力极强的射线即为设想中的中子。核反应方程_________________。
3、质子和中子统称核子，原子核的电荷数等于其质子数，原子核的质量数等于其质子数与中子数的和。具有相同质子数的原子属于同一种元素；具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称同位素。
4、天然放射现象
（1）人类认识原子核有复杂结构和它的变化规律，是从天然放射现象开始的。
（2）1896年贝克勒耳发现放射性，在他的建议下，玛丽居里和皮埃尔居里经过研究发现了新元素钋和镭。
（3）用磁场来研究放射线的性质（图见3-5第74页）：
①α射线带正电，偏转较小，α粒子就是氦原子核，贯穿本领很小，电离作用很强，使底片感光作用很强；②β射线带负电，偏转较大，是高速电子流，贯穿本领很强（几毫米的铝板），电离作用较弱；③γ射线中电中性的，无偏转，是波长极短的电磁波，贯穿本领最强（几厘米的铅板），电离作用很小。
二、原子核的衰变半衰期
1、原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变。在衰变中电荷数和质量数都是守恒的（注意：质量并不守恒。）。γ射线是伴随α射线或β射线产生的，没有单独的γ衰变（γ衰变：原子核处于较高能级，辐射光子后跃迁到低能级。）。α衰变举例；β衰变举例。
2、半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间。放射性元素衰变的快慢是由核内部本身的因素决定，与原子所处的物理状态或化学状态无关，它是对大量原子的统计规律。N=，m=。
三、放射性的应用与防护放射性同位素
1、放射性同位素的应用：a、利用它的射线（贯穿本领、电离作用、物理和化学效应）；b、做示踪原子。
2、放射性同位素的防护：过量的射线对人体组织有破坏作用，这些破坏往往是对细胞核的破坏，因此，在使用放射性同位素时，必须注意人身安全，同时要放射性物质对空气、水源等的破坏。
四、核力与结合能质量亏损
1、由于核子间存在着强大的核力（核子之间的引力，特点：①核力与核子是否带电无关②短程力，其作用范围为，只有相邻的核子间才发生作用），所以核子结合成原子核（例_______________________）或原子核分解为核子（例____________）时，都伴随着巨大的能量变化。核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量叫原子核的结合能，亦称核能。
2、我们把核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些，这种现象叫做质量亏损。爱因斯坦在相对论中得出物体的质量和能量间的关系式_________________，就是著名的质能联系方程，简称质能方程。1u=_____________kg相当于____________MeV（此结论在计算中可直接应用）。
五、原子核的人工转变原子核在其他粒子的轰击下产生新核的过程，称为核反应（原子核的人工转变）。在核反应中电荷数和质量数都是守恒的。举例：（1）如α粒子轰击氮原子核发现质子；（2）1934年，约里奥居里和伊丽芙居里夫妇在用α粒子轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探测到了正电子。核反应方程_________________________这是第一次用人工方法得到放射性同位素。
六、重核的裂变轻核的聚变
1、凡是释放核能的核反应都有质量亏损。核子组成不同的原子核时，平均每个核子的质量亏损是不同的，所以各种原子核中核子的平均质量不同。核子平均质量小的，每个核子平均放的能多。铁原子核中核子的平均质量最小，所以铁原子核最稳定。凡是由平均质量大的核，生成平均质量小的核的核反应都是释放核能的。
2、1938年德国化学家哈恩和斯特拉斯曼发现重核裂变，即一个重核在俘获一个中子后，分裂成几个中等质量的核的反应过程,这发现为核能的利用开辟了道路。铀核裂变的核反应方程_____________________。
3、由于中子的增殖使裂变反应能持续地进行的过程称为链式反应。为使其容易发生，最好使用纯铀235。因为原子核非常小，如果铀块的体积不够大，中子从铀块中通过时，可能还没有碰到铀核就跑到铀块外面去了，因此存在能够发生链式反应的铀块的最小体积，即临界体积。
发生链式反应的条件是裂变物的体积大于临界体积，并有中子进入。应用有原子弹、核反应堆。
4、轻核结合成质量较大的核叫聚变。（例：________）发生聚变的条件是：超高温（几百万度以上），因此聚变又叫热核反应。太阳的能量产生于热核反应。可以用原子弹来引起热核反应。应用有氢弹、可控热核反应。
要点讲练：
【例1】铀裂变的产物之一氪90（）是不稳定的,它经过一系列衰变最终成为稳定的锆86（）,这些衰变
是（）
A.1次衰变,6次衰变B.4次衰变
C.2次衰变D.2次衰变,2次衰变
【例2】放射性同位素在技术上有很多应用,不同的放射源可用于不同的目的,下表列出一些放射性同位素的半衰期和可供利用的射线:
对于以下几种用途,分别选取表中哪一种放射性元素作放射源.
（1）塑料公司生产聚乙烯薄膜,方法是让较厚的聚乙烯膜通过轧辊压薄,利用适当的放射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀.
（2）医生用放射性方法治疗肿瘤.
（3）放射源和控制器间相隔很小一段距离,若它们之间烟尘浓度比达某一设定的临界值,探测器探测到的射线强度将比正常情况下小得多,从而可通过自动控制装置,触发电铃,可发生火灾警报,预防火灾.
（4）用放射性同位素作示踪原子,用来诊断人体内的器官是否正常.方法是给被检查者注射或口服附有放射性同位素的元素的某些物质,当这些物质的一部分到达要检查的器官时,可根据放射性同位素的射线情况分析器官正常与否.
例3.一个U原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应,其裂变方程为U+n→X+Sr+n,则下列叙述正确的是（）
A.X原子核中含有86个中子
B.X原子核中含有141个核子
C.因为裂变时释放能量,根据E=mc2,所以裂变后的总质量数增加
D.因为裂变时释放能量,出现质量亏损,所以生成物的总质量数减少
【例4】一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核,同时辐射一个光子.已知质子、中子、氘核
的质量分别为m1、m2、m3,普朗克常量为h,真空中的光速为c.下列说法正确的是（）
A.核反应方程是B.聚变反应中的质量亏损Δm=m1+m2-m3
C.辐射出的光子的能量E=（m3-m1-m2）cD.光子的波长=
【例5】有下列4个核反应方程

（1）a、b、c、d四种粒子依次是（）

（2）上述核反应依次属于（）
A.衰变、人工转变、人工转变、聚变B.裂变、裂变、聚变、聚变
C.衰变、衰变、聚变、聚变D.衰变、裂变、人工转变、聚变
强化练习：
1.2006年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器,通过Ca（钙48）轰击Cf（锎249）发生核反应,成功合成了第118号元素,这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素.实验表明,该元素的原子核先放出3个相同的粒子x,再连续经过3次衰变后,变成质量数为282的第112号元素的原子核,则上述过程中的粒子x是（）
A.中子B.质子C.电子D.粒子
2.U放射性衰变有多种可能途径,其中一种途径是先变成Bi,而Bi可以经一次①衰变变成X（X代表某种元素）,也可以经一次②衰变变成Ti,X和Ti最后都变成Pb,衰变路径如图所示.则图中的（）
A.a=84,b=206
B.①是β衰变,放出电子,电子是由中子转变成质子时产生的
C.②是β衰变,放出电子,电子是由中子转变成质子时产生的
D.U经过10次β衰变,8次衰变可变成Pb
4.正电子（PET）发射计算机断层显像,它的基本原理是:将放射性同位素15O注入人体,参与人体的代谢过程.15O在人体内衰变放出正电子,与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子,被探测器探测到,经计算机处理后产生清晰的图象.根据PET原理,回答下列问题:
（1）写出15O的衰变和正负电子湮灭的方程式.
（2）将放射性同位素15O注入人体,15O的主要用途是（）
A.利用它的射线B.作为示踪原子C.参与人体的代谢过程D.有氧呼吸
（3）设电子质量为m,电荷量为q,光速为c,普朗克常量为h,则探测到的正负电子湮灭后生成的光子的波长=.
（4）PET中所选的放射性同位素的半衰期应（填“长”或“短”或“长短均可”）
5.在下列四个核反应方程中,x表示He,且属于聚变的反应是（）
A.U+n→Sr+Xe+3xB.H+H→x+nC.P→Si+xD.Mg+x→Al+H
12.一个原来静止的锂核（）俘获一个速度为7.7×104m/s的中子后,生成一个氚核和一个氦核,已知氚核的速度
大小为1.0×103m/s,方向与中子的运动方向相反.
（1）试写出核反应方程.
（2）求出氦核的速度.
（3）若让一个氘核和一个氚核发生聚变时,可产生一个氦核同时放出一个中子,求这个核反应释放出的能量.（已知氘核质量为mD=2.014102u,氚核质量为mT=3.016050u,氦核的质量mHe=4.002603u,中子质量mn=1.008665u,1u=1.6606×10-27kg）

原子和原子核专题

俗话说，磨刀不误砍柴工。教师要准备好教案，这是每个教师都不可缺少的。教案可以让学生们能够在上课时充分理解所教内容，帮助教师在教学期间更好的掌握节奏。怎么才能让教案写的更加全面呢？下面的内容是小编为大家整理的原子和原子核专题，欢迎您阅读和收藏，并分享给身边的朋友！

内容精讲

本专题内容包括原子核式结构的模型；玻尔理论、原子的能级；天然放射现象、衰变；核反应、核能；重核的裂变、轻核的聚变。

一．重要的概念：能级、天然放射现象、质量亏损、核能

二．重要规律：核反应遵守遵守两种守恒--质量数守恒和电荷数守恒（是核反应配平的依据）。

三．几个知识要点疏理：

1.知道α粒子的散射实验结果和原子核式结构的模型

2.熟记一些基本粒子（即中子、α粒子、电子、正电子、质子、氘核、氚核、光子）的符号。

3.光子的发射和吸收：原子可从一能级跃迁到另一能级。原子从高能级向低能级跃迁时，放出一个光子；原子由低能级向高能级跃迁时，则需吸收一个光子。但发射或吸收的光子不是任意的。

4.知道α射线、β射线、γ射线三种射线的实质和特性，以及射线的应用。

5.四种核反应：衰变、原子核的人工转变、重核裂变和轻核聚变。

6.核能的计算：

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高考物理考点重点原子结构和原子核复习

第十九章原子结构和原子核

1．本章内容可分为两部分，即原子结构和原子核。重点内容是：氢原子的能级结构和公式；原子核的衰变和半衰期；核反应方程的书写；结合能和质量亏损。从考试大纲可以看到全部是I级要求。
2．高考对本专题考查特点是命题热点分散，偏重于知识的了解和记忆，多以每部分内容单独命题，多为定性分析，“考课本”，“不回避陈题”是本专题考查的最大特点，题型多以选择题形式出现，几乎在每年高考中占一个小题。
3．本单元内容与现代科技相联系的题目较多，复习时应引起高度重视。
第一课时氢原子光谱
氢原子的能级结构和公式

【教学要求】
1．了解人们对原子结构的认识过程
2．掌握α粒子散射实验和原子核式结构的
3．理解玻尔模型的三条假设
【知识再现】
一、人们认识原子结构的思维线索
气体放电的研究→阴极射线→发现电子（1897年，汤姆生）→汤姆生的“枣糕模型”卢瑟福的核式结构模型玻尔模型（轨道量子化模型）。
二、卢瑟福的核式结构模型
1．α粒子散射实验
做法：用质量是电子7300倍的a粒子轰击薄金箔。
结果：绝大多数，少数，极少数，有的甚至。
2．原子的核式结构
在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，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里绕着核旋转．原子核所带的正电荷数等于核外的电子数，所以整个原子是中性的。
3．实验数据估算：原子核大小的数量级为10-15－10-14m，原子大小的数量级为10-10m
三、玻尔的原子理论——三条假设
1．“定态假设”：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中，电子虽做变速运动，但并不向外辐射电磁波，这样的相对稳定的状态称为定态。
2．“跃迁假设”：电子绕核转动处于定态时不辐射电磁波，但电子在两个不同定态间发生跃迁时，却要辐射（吸收）电磁波（光子），其频率由两个定态的能量差值决定hv=E2-E1。
3．“轨道量子化假设”：由于能量状态的不连续，因此电子绕核转动的轨道半径也不能任意取值，必须满足
四、氢原子能级及氢光谱
1．氢原子能级：原子各个定态对应的能量是不连续的，这些能量值叫做能级。
2．氢原子的能级图
3．氢光谱
在氢光谱中，n=2,3,4,5,……向n=1跃迁发光形成赖曼线系；
n=3,4,5,6向n=2跃迁发光形成巴耳末线系；
n=4,5,6,7……向n=3跃迁发光形成帕邢线系；
n=5,6,7,8……向n=4跃迁发光形成布喇开线系，
其中只有巴耳末线系的前4条谱线落在可见光区域内。
知识点一原子的核式结构
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。我们把这样的原子模型称为“核式结构模型”。
【应用1】英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔，发现了α粒子的散射现象。下图中，o表示金原子核的位置，则能正确表示该实验中经过金原子核附近的α粒子的运动轨迹的图是（）
导示:根据库仑定律知：离核越近的粒子受到的库仑斥力越大，运动轨迹弯曲越厉害。又正对原子核粒子将被弹回。故正确答案选BD。
知识点二氢原子的能级、轨道公式
1．能级公式：氢原子存在一个能量最低也是最稳定的状态，称为基态，其能量用E1表示；其余定态称为激发态，能量用En表示，由玻尔理论可推出氢原子能级公式En=E1/n2即(n=1、2、……)式中n称为能量量子数。E1=-l3.6eV。
2．半径公式rn=n2r1式中r1，为基态半径，又称为玻尔半径，r1=O.53×10-10m
【应用2】（07海南卷）氢原子第n能级的能量为En=E1/n2，其中E1是基态能量，而n=1、2、…。若一氢原子发射能量为的光子后处于比基态能量高出的激发态，则氢原子发射光子前后分别处于第几能级？
导示:设氢原子发射光子前后分别处于第l与第m能级，则依题意有
①
②
由②式解得：m=2③
由①③式得：l=4④
氢原子发射光子前后分别处于第4与第2能级。
1、原子定态能量En是指核外电子动能及电子与核之间的静电势能之和；2、En是负值，这里是取电子自由态作为能量零点。
类型一氢原子的跃迁与电离问题
当原子从低能级向高能级跃迁时，要吸收一定能量的光子，当一个光子的能量满足hγ=E末-E初时，才能被某一个原子吸收，使原子从低能级E初向高能级E末跃迁，而当光子能量hγ大于或小于E末-E初时都不能被原子吸收。当原子从高能级向低能级跃迁时，以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差．当光子能量大于或等于l3.6eV时，也可以被氢原子吸收，使氢原子电离；当氢原子吸收的光子能量大于13.6eV时，氢原子电离后，电子具有一定的初动能。
【例1】（2007年高考理综Ⅰ卷）用大量具有一定能量的电子轰击大量处于基态的氢原子，观测到了一定数目的光谱线。调高电子的能量再此进行观测，发现光谱线的数目比原来增加了5条。用△n表示两次观测中最高激发态的量子数n之差，E表示调高后电子的能量。根据氢原子的能级图可以判断，△n和E的可能值为（）
A．△n=1，13.22eVE13.32eV
B．△n=2，13.22eVE13.32eV
C．△n=1，12.75eVE13.06eV
D．△n=2，12.75eVE13.06eV
导示:原子的跃迁公式只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况。实物粒子与原子相互作用而使原子激发时，粒子的能量不受上述条件的限制。
本题由于是电子轰击,存在两种可能：第一种n=2到n=4,所以电子的能量必须满足13.6-0.85E13.6-0.54,故D选项正确；第二种可能是n=5到n=6,电子能量必须满足13.6-0.38E13.6-0.28,故A选项正确。
所以答案应选AD。
原子跃迁时需注意的几个问题：（1）一群原子和一个原子：一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为N=Cn2=n(n-1)/2；一个氢原子处于量子数为n的激发态上时，最多可辐射出n-1条光谱线。（2）光子激发和实物粒子激发：若是在光子的作用下引起原子的跃迁，则要求光子的能量必须等于原子的某两个能级差；若是在实物粒子的碰撞下引起原子的跃迁，则要求实物粒子的能量必须大于或等于原子的某两个能级差。（3）直接跃迁和间接跃迁：原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态，有时可能是直接跃迁，有时是间接跃迁。两种情况下辐射（或吸收）光子的可能性及频率可能不同。（4）跃迁和电离。
类型二跃迁过程的能量变化问题
【例2】（07届南京市综合检测题三）处于激发态的原子，如果在入射光子的作用下，可以引起其从高能态向低能态跃迁，同时在两个能态之间的能量差以辐射光子的形式发射出去，这种辐射叫做受激辐射。原子发生受激辐射时，发出的光子的频率、发射方向等都跟入射光子完全一样，这样使光得到加强，这就是激光产生的机理。那么，发生受激辐射时，产生激光的原子的总能量En、电子的电势能Ep、电子动能Ek的变化关系是（D）
A．En减小、Ep增大、Ek增大
B．En增大、Ep减小、Ek减小
C．En减小、Ep增大、Ek减小
D．En减小、Ep减小、Ek增大
导示:由玻尔理论可知，氢原子辐射光子后，应从离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道，在此跃迁过程中，电场力对电子做了正功，因而电势能应减小。另由经典电磁理论知，电子绕核做匀速圆周运动的向心力即为氢核对电子的库仑力：ke2/r2=mv2/r，所以Ek=mv2=ke2/2r。可见，电子运动半径越小，其动能越大．再结合能量转化和守恒定律，氢原子放出光子，辐射出一定的能量，所以原子的总能量减小。综上讨论，可知该题只有答案D正确。
故选D。
1．根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型．图中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个α粒子的运动轨迹．在α粒子从a运动到b、再运动到c的过程中，下列说法中正确的是（）
A．动能先增大，后减小
B．电势能先减小，后增大
C．电场力先做负功，后做正功，总功等于零
D．加速度先变小，后变大

2．（2007年全国卷Ⅱ）氢原子在某三个相邻能级间跃迁时，可发出三种不同波长的辐射光。已知其中的两个波长分别为λ1和λ2，且λ1＞λ2，则另一个波长可能是（）
A．λ1＋λ2B．λ1-λ2
C．D．

3．（07广东卷）如图所示为氢原子的四个能级，其中E1为基态，若氢原子A处于激发态E2，氢原子B处于激发态E3，则下列说法正确的是（）
A．原子A可能辐射出3种频率的光子
B．原子B可能辐射出3种频率的光子
C．原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁道能级E4
D．原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁道能级E4

答案：1、C；2、CD；3、B。

文章来源：http://m.jab88.com/j/73199.html

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