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1、考點清單,考點一原子物理 考向基礎 一、盧瑟福原子核式結構學說 1.粒子散射實驗,2.盧瑟福原子核式結構學說 原子由原子核和核外電子組成,原子核對核外電子的庫侖引力提供電子繞核做圓周運動的向心力。 二、玻爾原子理論 1.氫原子的能級圖和光譜 其中,巴耳末系的部分譜線處于可見光區(qū)。,2.能級 在玻爾模型中,原子的可能狀態(tài)是不連續(xù)的,因此各狀態(tài)對應的能量也是不連續(xù)的,這些能量值叫做能級。各狀態(tài)的標號1、2、3、叫做量子數,通常用n表示。能量最低的狀態(tài)叫做基態(tài),其他狀態(tài)叫做激發(fā)態(tài),基態(tài)和激發(fā)態(tài)的能量分別用E1、E2、E3、表示。 3.對躍遷的理解 (1)從低能量狀態(tài)向高能量狀態(tài)躍遷吸收能量 原子的
2、躍遷條件是h=Em-En,只適用于光子和原子的作用而使原 子在各定態(tài)之間躍遷的情況,即下述兩種情況則不受此條件限制: a.當光子與原子作用而使原子電離,產生離子和自由電子時,原子電離所,產生的自由電子的動能等于入射光子的能量減去電離能。 b.實物粒子和原子作用而使原子激發(fā)或電離,是通過實物粒子和原子碰撞來實現的。只要入射粒子的動能大于或等于原子某兩個能級 差值,就可以使原子受激發(fā)而躍遷到較高的能級;當入射粒子的動能 大于原子在某能級的電離能時,也可以使原子電離。 (2)從高能量狀態(tài)向低能量狀態(tài)躍遷放出能量 原子處于激發(fā)態(tài)時是不穩(wěn)定的,會自發(fā)地向基態(tài)或其他較低能級躍遷,由于這種自發(fā)躍遷的隨機性,
3、一個原子會有多種可能的躍遷。若是一群原子處于激發(fā)態(tài),則各種可能躍遷都會發(fā)生,輻射出的光譜線條數為N==。,(3)躍遷時能量的變化 從高能態(tài)躍遷到低能態(tài)時,電子的動能增大,電勢能減小, 原子總能量減小;反之,電子的動能減小,電勢能增大 ,原子總能量增大。 考向突破 考向一原子核式結構學說 1.粒子散射實驗用金箔作為靶子的原因 (1)金的延展性好,容易做成很薄的箔,實驗用的金箔厚度大約是10-7 m;(2)金原子帶的正電荷多,與粒子間的庫侖力大;(3)金原子質量大約是粒子質量的50倍,因而慣性大,粒子運動狀態(tài)容易改變。 2.原子中有電子,但電子質量很小,不及粒子質量的七千分之一,粒子,碰到它,就像
4、飛行的子彈碰到一粒塵埃一樣,運動方向不會發(fā)生明顯改變。粒子散射現象表明,原子內部非常空曠,帶正電的部分體積很小,但集中了幾乎全部質量,當粒子接近原子核時,就會受到很大的庫侖斥力,發(fā)生較大角度的偏轉,由于原子核體積小,粒子穿過金箔時接近原子核的機會很小,所以只有少數粒子發(fā)生大角度偏轉。 3.原子,例1關于粒子散射實驗,粒子的運動軌跡如圖所示,在其中一條粒子的運動軌跡上標出a、b、c三點。原子核對粒子的作用力在哪個點最大() A.a點B.b點 C.c點D.三個點一樣大,解析粒子與金原子核間存在靜電斥力,即庫侖力,根據庫侖定律,該力與距離的二次方成正比,故在b位置力最大,故選B。,答案B,考向二玻爾
5、原子理論,例2關于玻爾建立的氫原子模型,以下說法正確的是() A.氫原子處于基態(tài)時,電子的軌道半徑最大 B.氫原子在不同能量態(tài)之間躍遷時,可以吸收任意頻率的光子 C.氫原子從基態(tài)向較高能量態(tài)躍遷時,電子的動能減小 D.氫原子從基態(tài)向較高能量態(tài)躍遷時,系統的電勢能減小,解析根據電子軌道半徑公式rn=n2r1,可以知道,處于基態(tài)時,電子的軌道半徑最小,故A錯誤;根據躍遷時吸收光子的能量差公式E=Em-En,可以知道,躍遷時吸收特定頻率的光子,故B錯誤;氫原子吸收能量后從低能級向較高能級躍遷,能級增大,總能量增大,電子繞核旋轉的半徑增大,電子的動能減小,電勢能增大,所以C選項正確,D錯誤。,答案C,
6、考點二原子核 考向基礎 一、天然放射現象 1.衰變和衰變的比較,2.三種射線的本質和特性,二、原子核的組成,三、原子核的人工轉變、裂變和聚變,四、核能的釋放 1.愛因斯坦質能方程:E=mc2,方程揭示出質量與能量之間的密切關系。 2.核能的釋放:E=mc2,說明核反應中釋放的能量與質量虧損成正比。,1原子質量單位(1 u)相當于931.5 MeV。,考向突破 考向一天然放射現象 1.衰變中,粒子和新生原子核在磁場中的軌跡外切,如圖甲所示。 2.衰變中,粒子和新生原子核在磁場中的軌跡內切,如圖乙所示。,例3(多選)在勻強磁場中,一個原來靜止的原子核發(fā)生衰變,得到一個如圖所示的徑跡,圖中箭頭表示衰
7、變后粒子的運轉方向。不計放出光子的能量。則下述說法中正確的是() A.發(fā)生的是衰變,b為粒子的徑跡 B.發(fā)生的是衰變,b為粒子的徑跡 C.磁場方向垂直紙面向外,D.磁場方向垂直紙面向里,解析根據題圖中兩軌跡圓內切,可知發(fā)生的是衰變。又因R== ,粒子和新核動量大小相等,所以半徑大的軌跡圓是粒子的徑跡,半 徑小的軌跡圓是新核的徑跡,故選項A正確。由左手定則可知,選項D也正確。,答案AD,例4在垂直紙面的勻強磁場中,有不計重力的甲、乙兩個帶電粒子,在紙面內做勻速圓周運動,運動方向和軌跡如圖所示。則下列說法中正確的是() A.甲、乙兩粒子所帶電荷種類不同 B.若甲、乙兩粒子所帶電荷量及運動的速率
8、均相等,則甲粒子的質量較大 C.若甲、乙兩粒子的動量大小相等,則甲粒子所帶電荷量較大,D.該磁場方向一定是垂直紙面向里,解析因為兩粒子都逆時針旋轉,速度方向相同時受洛倫茲力方向相同,說明二者所帶電荷種類相同,A項錯。由Bqv=m得R=,若q、v相 等,又是同一磁場,質量大的軌跡半徑大,B項對;若甲、乙兩粒子的動量大小相等,即mv相等,B也相同,q小的軌跡半徑大,由題圖知,甲所帶電荷量小,C項錯。因為粒子所帶電荷的電性未知,所以無法判定磁場方向,D項錯。,答案B,考向二核能的釋放,核能:核反應中放出的能量稱為核能。且核反應中釋放的能量與質量虧損成正比:E=mc2。,例5太陽的能量來自下面的反應:
9、四個質子(氫核)聚變成一個粒子,同時發(fā)射兩個正電子和兩個沒有靜止質量的中微子e,若太陽輻射能量的總功率為P,質子H、氦核He、正電子e的質量分別為mp、mHe、me,真 空中的光速為c。 (1)寫出核反應方程式。 (2)求核反應所釋放的能量E。 (3)求在t時間內參與上述熱核反應的質子數。,解析(1)核反應方程式為HHe+e+2e (2)質量虧損m=4mp-mHe-2me,根據愛因斯坦質能方程得,核反應釋放的能量E=(4mp-mHe-2me)c2 (3)設時間t內參與熱核反應的質子數為N 依據能量關系Pt=N有N=。,答案見解析,方法技巧,方法1應用玻爾理論分析氫原子的能級、軌道及氫原子光譜的
10、方法 玻爾理論的成功之處在于引入了量子化的概念,但因保留了經典的原子軌道,故有關氫原子的計算仍應用經典物理的理論。對電子繞核運動的軌道半徑、速度、周期、動能、電勢能等的計算,是牛頓運動定律、庫侖定律、勻速圓周運動等知識的綜合應用。 氫原子各定態(tài)的能量值為電子繞核運動的動能Ek和電勢能Ep的代數和;當取無窮遠處電勢能為零時,各定態(tài)的電勢能均為負值。 光子和實物粒子均可與氫原子發(fā)生相互作用,從而使原子受激發(fā)而發(fā)生躍遷。躍遷到激發(fā)態(tài)的原子極不穩(wěn)定,會自發(fā)地從高能級躍遷到低能級而輻射光子,形成氫原子光譜。,解題思路 入射光子選擇性吸收 受激發(fā)后輻射光譜線條數N=,其中n為原子在激發(fā)態(tài)的量子數。,例1(
11、多選)已知氫原子的能級如圖所示,現用光子能量在1012.9 eV的光去照射一群處于基態(tài)的氫原子,則下列說法中正確的是() A.在照射光中可能被吸收的光子能量有無數種 B.在照射光中可能被吸收的光子能量只有3種 C.照射后可能觀測到氫原子發(fā)射不同波長的光有6種,D.照射后可能觀測到氫原子發(fā)射不同波長的光有3種,解析能量在1012.9 eV的光子,僅符合n=1n=2、n=1n=3、n=1n=4的能級差的三種光子被吸收,A錯,B對;照射后處于最高能級的原子的量子數n=4,故向低能級躍遷能輻射的光譜線條數N==6,C對,D 錯。,答案BC,方法2核反應中的能量和動量綜合分析法 衰變、衰變過程中系統的動
12、量守恒,若衰變前原子核在勻強磁場中是靜止的,則有m粒v粒=-m新v新。由帶電粒子在磁場中運動的軌跡半徑及旋轉方向可判斷粒子或粒子的半徑大、新核的半徑小,兩圓內切為衰變,兩圓外切為衰變;由兩圓半徑關系可推知新核及原核的電荷數。 因為原子核內部核子間存在很強的核力作用,所以核反應遵守動量守恒定律。核反應也遵守能量守恒定律。例如原子核的衰變過程中,伴隨著光子放出,衰變前后系統的動量守恒,質量虧損放出的能量變?yōu)楣庾拥哪芰炕蜃優(yōu)樾略雍撕土Ｗ踊蛄Ｗ拥膭幽?因此,需結合力學知識、電磁學知識進行有關計算。,例2自然界真是奇妙,微觀世界的運動規(guī)律竟然與宏觀運動規(guī)律存在相似之處。 根據玻爾的氫原子模型,電子的運
13、動看做經典力學描述下的軌道運動,原子中的電子在庫侖引力作用下,繞原子核做圓周運動。 已知電子質量為m,電荷量為e,靜電力常量為k。氫原子處于基態(tài)(n=1)時電子的軌道半徑為r1,電勢能為Ep1=-(取無窮遠處電勢能為零)。 氫原子處于第n個能級的能量為基態(tài)能量的(n=1,2,3,)。求氫原子 從基態(tài)躍遷到n=2的激發(fā)態(tài)時吸收的能量。 一個處于基態(tài)且動能為Ek0的氫原子與另一個處于基態(tài)且靜止的氫原子進行對心碰撞。若要使其中一個氫原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài),則Ek0,至少為多少?,若v1有實數解,則-40 即Ek0=m2E 氫原子能從n=1的基態(tài)躍遷到n=2的激發(fā)態(tài),需要吸收的能量為,故 要使其中一個氫原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài),Ek0至少為。,答案見解析,
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