2025新課改-高中物理-選修第3冊（10講）07 C原子結(jié)構(gòu) 提升版含答案

2025新課改-高中物理-選修第3冊（10講）07C原子結(jié)構(gòu)提升版原子結(jié)構(gòu)一、電子的發(fā)現(xiàn)如圖，真空玻璃管中K是金屬板制成的陰極，A是金屬環(huán)制成的陽極；把它們分別連接在感應(yīng)圈的負(fù)極和正極上。管中十字狀物體是一個金屬片。接通電源時，感應(yīng)圈產(chǎn)生的近萬伏的高電壓加在兩個電極之間，可以看到玻璃壁上淡淡的熒光及管中物體在玻璃壁上的影。1876年德國物理物理學(xué)家戈德斯坦認(rèn)為管壁上的熒光是由于玻璃受到陰極發(fā)出的某種射線的撞擊而引起的，并把這種射線命名為陰極射線。19世紀(jì)，對陰極射線的本質(zhì)的認(rèn)識有兩種觀點。一種觀點認(rèn)為陰極射線是一種電磁輻射，另一種觀點認(rèn)為陰極射線是帶電微粒。1．電子的發(fā)現(xiàn)英國物理學(xué)家湯姆孫認(rèn)為陰極射線是帶電粒子流。1897年，他根據(jù)陰極射線在電場和磁場中的偏轉(zhuǎn)情況斷定，陰極射線的本質(zhì)是帶負(fù)電的粒子流并求出了這種粒子的比荷。湯姆孫發(fā)現(xiàn)，用不同材料的陰極做實驗，所得比荷的數(shù)值都是相同的。這說明不同物質(zhì)都能發(fā)射這種帶電粒子，它是構(gòu)成各種物質(zhì)的共有成分。后來組成陰極射線的粒子被稱為電子。發(fā)現(xiàn)電子以后，湯姆孫又進(jìn)一步研究了許多新現(xiàn)象，如光電效應(yīng)、熱離子發(fā)射效應(yīng)和射線等。他發(fā)現(xiàn)，不論陰極射線、射線、光電流還是熱離子流，它們都包含電子。由此可見，電子是原子的組成部分，是比原子更基本的物質(zhì)單元。2．棗糕模型在湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子后，對原子中正負(fù)電荷如何分布的問題，科學(xué)家們提出了許多模型，其中較有影響的是湯姆孫本人提出的“棗糕模型”。他認(rèn)為：原子是一個球體，正電荷彌漫性地均勻分布在整個球體內(nèi)，電子鑲嵌其中。二、原子的核式結(jié)構(gòu)1．粒子散射實驗1909年，英籍物理學(xué)家盧瑟福指導(dǎo)他的學(xué)生蓋革和馬斯頓進(jìn)行了粒子散射實驗的研究，下面我們來介紹這個實驗。⑴實驗裝置介紹被鉛塊包圍的粒子源形成一束射線打在金箔上，由于金原子中帶電粒子對粒子的庫侖力作用，使得一些粒子的運(yùn)動方向會發(fā)生改變，即發(fā)生散射。觀測裝置是帶有熒光屏的放大鏡，被散射的粒子打在熒光屏上會有微弱的閃光產(chǎn)生，我們可在水平面內(nèi)不同的角度對散射的粒子進(jìn)行觀察。從粒子源到熒光屏這段路程處于真空中。⑵實驗現(xiàn)象絕大多數(shù)粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進(jìn)，但有少數(shù)粒子（約占）發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于，也就是說它們幾乎被“撞了回來”。⑶實驗結(jié)論大角度的偏轉(zhuǎn)不可能是由電子造成的，因為它只有粒子質(zhì)量的，它對粒子速度的大小和方向的影響完全可以忽略。因此，造成粒子偏轉(zhuǎn)的主要原因是它受到了原子中除電子以外的其他物質(zhì)的作用，而這部分物質(zhì)的質(zhì)量很大，而且是帶正電的。盧瑟福分析了實驗數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，事實應(yīng)該是：占原子質(zhì)量絕大部分的帶正電的那部分物質(zhì)集中在很小的空間范圍。這樣才會使粒子經(jīng)過時受到很強(qiáng)的斥力，從而發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)。典例精講【例1.1】（2020春?和平區(qū)校級期末）下列關(guān)于原子和原子核的說法正確的是（）A．氫原子光譜的發(fā)現(xiàn)是原子具有核式結(jié)構(gòu)的實驗依據(jù) B．原子核發(fā)生衰變時要遵守電荷守恒和質(zhì)量守恒的規(guī)律 C．核電站應(yīng)用了核裂變原理并利用鎘棒控制反應(yīng)進(jìn)程 D．每個核子都會和其余的核子發(fā)生核力作用【分析】α粒子散射實驗是原子具有核式結(jié)構(gòu)的實驗依據(jù)；原子核發(fā)生衰變時遵守電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒；核電站應(yīng)用了核裂變原理。結(jié)合梳子的飽和性分析?！窘獯稹拷猓篈、盧瑟福的α粒子散射實驗是原子具有核式結(jié)構(gòu)的實驗依據(jù)，故A錯誤；B、原子核發(fā)生衰變時要遵守電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒的規(guī)律，故B錯誤；C、核電站應(yīng)用了核裂變原理并利用鎘棒控制反應(yīng)進(jìn)程，故C正確；D、核子為短程力，每個核子只能跟鄰近的核子產(chǎn)生核力的作用，故D錯誤。故選：C?！军c評】解決本題的關(guān)鍵要掌握原子物理的基礎(chǔ)知識，要注意質(zhì)量與質(zhì)量數(shù)的區(qū)別，原子核發(fā)生衰變時遵守質(zhì)量數(shù)守恒，不是質(zhì)量守恒?！纠?.2】（2019秋?金平縣期末）下列說法正確的是（）A．質(zhì)子和中子的質(zhì)量不等，但質(zhì)量數(shù)相等 B．質(zhì)子和中子構(gòu)成原子核，原子核的質(zhì)量數(shù)等于質(zhì)子和中子的質(zhì)量總和 C．同一種元素的原子核有相同的質(zhì)量數(shù)，但中子數(shù)可以不同 D．中子不帶電，所以原子核的總電量等于質(zhì)子和電子的總電量之和【分析】輕核聚變有質(zhì)量虧損，向外放出能量。根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程判斷反應(yīng)前后的質(zhì)量關(guān)系；根據(jù)同位素的概念判斷；原子核的總電量等于質(zhì)子的總電量?！窘獯稹拷猓篈、質(zhì)子和中子的質(zhì)量不等，但它們質(zhì)量的差非常小，所以認(rèn)為質(zhì)量數(shù)都是1，是相等的。故A正確；B、質(zhì)子和中子構(gòu)成原子核，但當(dāng)中子和質(zhì)子結(jié)合成原子核時，有質(zhì)量虧損，所以原子核的質(zhì)量小于質(zhì)子和中子的質(zhì)量總和。故B錯誤；C、同一種元素的原子核有相同的質(zhì)子數(shù)，但中子數(shù)可以不同，所以它們的質(zhì)量數(shù)不同，被稱為同位素。故C錯誤；D、中子不帶電，所以原子核的總電量等于質(zhì)子的總電量。故D錯誤。故選：A?！军c評】解決本題的關(guān)鍵知道重核裂變、輕核聚變都有質(zhì)量虧損，向外放出能量?！纠?.3】（2020春?廣東期末）如圖，在α粒子散射實驗中，圖中實線表示α粒子的運(yùn)動軌跡，假定金原子核位置固定，a、b、c為某條軌跡上的三個點，其中a、c兩點距金原子核的距離相等（）A．盧瑟福根據(jù)α粒子散射實驗提出了能量量子化理論 B．大多數(shù)α粒子擊中金箔后幾乎沿原方向返回 C．從a經(jīng)過b運(yùn)動到c的過程中α粒子的電勢能先減小后增大 D．α粒子經(jīng)過a、c兩點時動能相等【分析】α粒子的散射實驗說明了原子具有核式結(jié)構(gòu)；α粒子在原子核形成的電場中運(yùn)動時，電荷間的電場力做功，根據(jù)電場力做功情況，即可判斷α粒子動能、電勢能的變化情況?！窘獯稹拷猓篈、α粒子的散射實驗說明了原子具有核式結(jié)構(gòu)，而普朗克提出能量量子化理論，故A錯誤；B、根據(jù)α粒子散射現(xiàn)象可知，大多數(shù)α粒子穿過金箔后幾乎沿原方向前進(jìn)，只有當(dāng)擊中金箔時才有較大角度的偏轉(zhuǎn)，故B錯誤；C、α粒子受到斥力作用，根據(jù)電場力做功特點可知：從遠(yuǎn)處運(yùn)動到近處過程中電場力做負(fù)功，電勢能增加，所以α粒子的電勢能先增大后減小，故C錯誤；D、a、c兩點距金原子核的距離相等，則α粒子經(jīng)過a、c兩點時動能相等，故D正確。故選：D?！纠?.4】（2020春?遂寧期末）氫的三種同位素，分別是氕（11H）、氘（12H）和氚（A．它們的質(zhì)子數(shù)和核外電子數(shù)都相等 B．它們的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)都相等 C．它們的核子數(shù)和中子數(shù)都相等 D．它們的中子數(shù)和核外電子數(shù)都相等【分析】同位素具有相同的電荷數(shù)，中子數(shù)不同，核子數(shù)等于中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)之和，可知核子數(shù)不同?！窘獯稹拷猓篈、氕（1#/DEL/#1#/DEL/#H）、氘（B、氕（1#/DEL/#1#/DEL/#H）、氘（C、氕（1#/DEL/#1#/DEL/#H）、氘（D、由于同位素的質(zhì)子數(shù)和核外電子數(shù)相同，可知氫的三種同位素的核外電子數(shù)分別為1、2、3，中子數(shù)分別為0、1、2，所以它們的中子數(shù)和核外電子數(shù)都不相等，故D錯誤。故選：A?！军c評】本題考查同位素，側(cè)重概念的理解，把握“同”為質(zhì)子數(shù)相同、核外電子數(shù)相同，但中子數(shù)不相同。2．原子的核式結(jié)構(gòu)模型1911年，盧瑟福提出了自己的原子結(jié)構(gòu)模型。他設(shè)想：原子中帶正電部分的體積很小，但幾乎占有全部質(zhì)量，電子在正電體的外面運(yùn)動。典例精講【例2.1】（2019春?天津期末）一個原子核符號是3895A．核內(nèi)有38個質(zhì)子，有95個中子 B．核內(nèi)有38個質(zhì)子，有57個中子 C．核內(nèi)有57個質(zhì)子，有38個中子 D．核內(nèi)有95個質(zhì)子，有57個中子【分析】掌握原子核的表示方法，知道38為電荷數(shù)，即核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)；而95表示質(zhì)量數(shù)，即質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和?！窘獯稹拷猓焊鶕?jù)原子核的表示方法得質(zhì)子數(shù)為38，質(zhì)量數(shù)為95，故中子數(shù)為95﹣38＝57．故ACD錯誤，B正確故選：B?！纠?.2】（2019春?宿遷期末）對原子的認(rèn)識，錯誤的是（）A．原子由原子核和核外電子組成 B．原子核的質(zhì)量就是原子的質(zhì)量 C．原子核的電荷數(shù)就是核中的質(zhì)子數(shù) D．原子序數(shù)等于核電荷與電子電荷大小的比值【分析】原子由原子核與核外電子組成，原子核由質(zhì)子與中子組成?！窘獯稹拷猓篈、原子由原子核和核外電子組成，故A正確B、原子核的質(zhì)量與電子的質(zhì)量和就是原子的質(zhì)量，故B錯誤C、原子核的電荷數(shù)就是核中的質(zhì)子數(shù)，故C正確D、原子序數(shù)等于核電荷與電子電荷大小的比值，故D正確。本題選錯誤的，故選：B。【例2.3】（2019?上海）原子核內(nèi)部有（）A．質(zhì)子 B．α粒子 C．電子 D．光電子【分析】根據(jù)原子核的微觀結(jié)構(gòu)以及組成分析解答即可。【解答】解：原子核是由核子組成的，核子包括質(zhì)子與中子。所以質(zhì)子是原子核的組成部分，α粒子、電子光電子都表示原子核的組成部分，故A正確，BCD錯誤故選：A。【例2.4】（2019春?離石區(qū)校級期末）氫有三種同位素，分別是氕（11H）、氘（12H）、氚（A．它們的質(zhì)子數(shù)相等 B．它們的核外電子數(shù)相等 C．它們的核子數(shù)相等 D．它們的化學(xué)性質(zhì)相同【分析】同位素具有相同的電荷數(shù)，中子數(shù)不同，核子數(shù)等于中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)之和，可知核子數(shù)不同。【解答】解：AB、具有相同的質(zhì)子數(shù)，核外電子數(shù)相同，故AB正確C、質(zhì)量數(shù)不同，質(zhì)量數(shù)等于核子數(shù)，故C錯誤D、同位素原子的最外層電子數(shù)相同，則同一元素的各種同位素的化學(xué)性質(zhì)相同，故D正確故選：ABD。三、玻爾原子模型1．氫原子光譜⑴經(jīng)典理論的困難=1\*GB3①按照經(jīng)典物理學(xué)，核外電子受到原子核的庫侖引力的作用，不可能是靜止的，它一定在以一定的速度繞核運(yùn)動。既然電子在做周期性運(yùn)動，它的電磁場就在周期性地變化，而周期性變化的電磁場會激發(fā)電磁波。也就是說，它將把自己繞核轉(zhuǎn)動的能量以電磁波的形式輻射出去。因此，電子繞核轉(zhuǎn)動這個系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，電子會失去能量，最后一頭栽到原子核上。但事實不是這樣，原子是個很穩(wěn)定的系統(tǒng)。=2\*GB3②根據(jù)經(jīng)典電磁理論，電子輻射電磁波的頻率，就是它繞核轉(zhuǎn)動的頻率。電子越轉(zhuǎn)能量越小，它離原子核就越來越近，轉(zhuǎn)的也就越來越快。這個變化是連續(xù)的，也就是說，我們應(yīng)該看到原子輻射的各種頻率的光，即原子的光譜應(yīng)該總是連續(xù)的，而實際上看到的是分立的線狀譜。⑵光譜用光柵和棱鏡可以把各種顏色的光按波長展開，獲得光的波長（頻率）和強(qiáng)度分布的記錄，即光譜。用攝譜儀可以得到光譜的照片，有些光譜是一條條的亮線，這樣的光譜叫做線狀譜；有些光譜看起來是連在一起的光帶，這樣的光譜叫做連續(xù)譜。⑶氫原子光譜玻璃管中稀薄氣體的分子在強(qiáng)電場的作用下會電離，成為自由移動的正負(fù)電荷，于是氣體變成導(dǎo)體，導(dǎo)電時會發(fā)光。這樣的裝置叫做氣體放電管。從氫氣放電管可以獲得氫原子光譜。1885年，巴耳末對當(dāng)時已知的，在可見光區(qū)的四條譜線做了分析，發(fā)現(xiàn)這些譜線的波長能夠用一個公式表示，如果采用波長的倒數(shù)，這個公式可以寫做、、式中叫做里德伯常量，實驗測得的值為。典例精講【例1.1】（2019春?綦江區(qū)校級月考）氫原子光譜在可見光區(qū)域內(nèi)有四條譜線Hα、Hβ、Hγ、Hδ，都是氫原子中電子從量子數(shù)n＞2的能級躍遷到n＝2的能級發(fā)出的光，它們在真空中的波長由長到短，可以判定（）A．Hα對應(yīng)的前后能級之差最小 B．Hα的粒子性最顯著 C．Hδ的頻率最大 D．用Hγ照射某一金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，則Hβ也一定能【分析】由波長與頻率關(guān)系，可判定四條譜線的頻率高低，從而確定其的能量大小，再結(jié)合躍遷過程中，釋放能量即為前后能級之差，并由能量大小，來判定頻率的高低；最后依據(jù)入射光的頻率不小于極限頻率時，才會發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象。【解答】解：A、四條譜線Hα、Hβ、Hγ和Hδ，在真空中的波長由長到短，根據(jù)γ=cλ，可知，四條譜線Hα、Hβ、Hγ和H而△E＝Em﹣En＝hγ，則Hα對應(yīng)的前后能級之差最小，故A正確；B、Hα的波長最大，則頻率最小，粒子性最弱。故B錯誤；C、Hδ的波長最小，則頻率最大，故C正確；D、若用Hγ照射某一金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，由于Hβ的能量小于Hγ，即Hβ的頻率小于Hγ，依據(jù)光電效應(yīng)發(fā)生條件，其入射頻率不小于極限頻率則Hβ不一定能，故D錯誤；故選：AC?！纠?.2】（2019春?大名縣校級月考）有關(guān)氫原子光譜的說法正確的是（）A．氫原子的光譜是連續(xù)譜 B．氫原子光譜說明氫原子只發(fā)出特定頻率的光 C．氫原子光譜說明氫原子能級是分立的 D．巴耳末公式反映了氫原子輻射電磁波波長的連續(xù)特性【分析】氫原子的光譜是由一些不連續(xù)的亮線組成的；氫原子光譜說明氫原子只發(fā)出特定頻率的光；氫原子光譜說明氫原子能級是分立的；巴耳末公式反映了氫原子輻射電磁波波長的不連續(xù)特性。【解答】解：A、氫原子的光譜是由一些不連續(xù)的亮線組成的，不是連續(xù)譜。故A錯誤；B、氫原子光譜說明氫原子只發(fā)出特定頻率的光，故B正確；C、氫原子光譜說明氫原子能級是分立的，故C正確；D、巴耳末公式反映了氫原子輻射電磁波波長的不連續(xù)特性，故D錯誤。故選：BC?！纠?.3】（2019春?七星區(qū)校級期中）電子的運(yùn)動受波動性的支配，對于氫原子的核外電子，下列說法不正確的是（）A．氫原子的核外電子可以用確定的坐標(biāo)描述它們在原子中的位置 B．電子繞核運(yùn)動時，可以運(yùn)用牛頓運(yùn)動定律確定它的軌道 C．電子繞核運(yùn)動的“軌道”其實是沒有意義的 D．電子軌道只不過是電子出現(xiàn)的概率比較大的位置【分析】最新的原子理論指出，原子中電子不能用確定的坐標(biāo)描述，但是它們在空間各處出現(xiàn)的幾率是有一定規(guī)律的，是一種概率波．描述電子在原子核外空間的一定軌道上繞核做高速圓周運(yùn)動的原子模型是玻爾原子模型．【解答】解：AB、微觀粒子的波動性是一種概率波，對應(yīng)微觀粒子的運(yùn)動，牛頓運(yùn)動定律已經(jīng)不適用了，所以氫原子的核外電子不能用確定的坐標(biāo)描述它們在原子中的位置，故AB不正確；CD、電子的“軌道”其實是沒有意義的，電子軌道只不過是電子出現(xiàn)的概率比較大的位置，故CD正確；本題選擇錯誤的，故選：AB。【例1.4】（2019春?東湖區(qū)校級月考）下列說法中正確的是（）A．氫原子吸收一個光子躍遷到激發(fā)態(tài)后，在向低能級躍遷時，輻射出光子的頻率可能小于原吸收光子的頻率 B．90234Th（釷）核衰變?yōu)?1234Pa（鏷）核時，衰變前Th核質(zhì)量大于衰變后Pa核與βC．α粒子散射實驗的結(jié)果證明原子核是由質(zhì)子和中子組成的 D．原子核的比結(jié)合能越大，則原子核中核子的平均質(zhì)量（原子核的質(zhì)量除以核子數(shù)）就越大，平均每個核子的質(zhì)量虧損就越多，原子核越穩(wěn)定【分析】氫原子由激發(fā)態(tài)向低能級躍遷時放出光子的種類可能不止一種，故放出光子的頻率不一定等于入射光子的頻率；核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒但反應(yīng)前后存在質(zhì)量虧損；α粒子散射實驗的結(jié)果證明原子的核式結(jié)構(gòu)；原子核的比結(jié)合能越大，則原子核中核子的平均質(zhì)量（原子核的質(zhì)量除以核子數(shù)）越小?！窘獯稹拷猓篈、氫原子吸收一個光子躍遷到激發(fā)態(tài)后，在向低能級躍遷時放出光子的種類可能不止一種，故放出光子的頻率不一定等于入射光子的頻率。故A正確；B、核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒但反應(yīng)前后存在質(zhì)量虧損。根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，虧損的質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量。故B正確；C、α粒子散射實驗的結(jié)果證明原子的核式結(jié)構(gòu)，故C錯誤；D、原子核的比結(jié)合能越大，則原子核中核子的平均質(zhì)量（原子核的質(zhì)量除以核子數(shù)）越小，故D錯誤。故選：AB。2．玻爾的原子模型⑴軌道量子化與定態(tài)首先，玻爾認(rèn)為原子中的電子在庫侖引力的作用下繞原子核做圓周運(yùn)動，服從經(jīng)典力學(xué)的規(guī)律。但不同的是：①電子的軌道是量子化的電子的軌道半徑不是任意的，只能取某些分立的數(shù)值，電子在這些軌道上繞核的轉(zhuǎn)動是穩(wěn)定的，不產(chǎn)生電磁輻射。②原子的能量也是量子化的當(dāng)電子處在不同的軌道上運(yùn)動時，原子處于不同的狀態(tài)，在不同的狀態(tài)下原子有不同的能量。這些量子化的能量值，叫做能級。這些具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)，叫做定態(tài)。能量最低的狀態(tài)叫做基態(tài)，其他的狀態(tài)叫做激發(fā)態(tài)。⑵頻率條件①原子由一個能量態(tài)變?yōu)榱硪粋€能量態(tài)的過程，稱為躍遷。這里的“躍”字，包含著“不連續(xù)”的意思。②當(dāng)原子從高能態(tài)（能量為）躍遷到低能態(tài)（能量為）時，會放出能量為的光子。這個光子的能量由前后兩個能級的能量差決定，即。這個式子稱為頻率條件，又稱輻射條件。③當(dāng)原子吸收光子時，會從低能態(tài)躍遷到高能態(tài)，吸收光子的能量同樣由頻率條件決定。（只有能量等于兩能級間能量差的特定光子才能被吸收）=3\*GB2⑶玻爾理論對氫光譜的解釋從玻爾的基本假設(shè)出發(fā)，運(yùn)用經(jīng)典電磁學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的理論，可以計算氫原子中電子的可能軌道半徑及相應(yīng)的能量。按照玻爾理論可以推導(dǎo)出巴耳末公式，并從理論上算出里德伯常數(shù)，這樣得到的結(jié)果與實驗值符合的很好。同樣，玻爾理論也能很好地解釋甚至預(yù)言氫原子的其他譜線系。是能量單位，代表一個電子經(jīng)1伏特電場加速后獲得的動能，。3．玻爾模型的局限性玻爾的原子理論第一次將量子觀念引入原子領(lǐng)域，成功解釋了氫原子光譜的實驗規(guī)律。但對于稍微復(fù)雜一點的原子如氦原子，玻爾理論就無法解釋它的光譜現(xiàn)象。這說明玻爾理論還沒有完全揭示微觀粒子運(yùn)動的規(guī)律。它的不足之處在于保留了經(jīng)典粒子的觀念，仍然把電子的運(yùn)動看做經(jīng)典力學(xué)描述下的軌道運(yùn)動。隨堂練習(xí)一．選擇題（共10小題）1．（2019春?沙坪壩區(qū)校級期中）下圖為α粒子散射實驗的原子核和兩個α粒子的徑跡，其中符合物理原理的是（）A． B． C． D．2．（2019?南開區(qū)一模）下列關(guān)于物質(zhì)結(jié)構(gòu)的敘述不正確的是（）A．質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)表明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的 B．天然放射性現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)表明了原子核內(nèi)部是有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的 C．電子的發(fā)現(xiàn)表明了原子內(nèi)部是有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的 D．α粒子散射實驗是原子核式結(jié)構(gòu)模型的實驗基礎(chǔ)3．（2019?青浦區(qū)二模）為盧瑟福提出原子核式結(jié)構(gòu)模型提供依據(jù)的實驗是（）A．α粒子散射實驗 B．光電效應(yīng)實驗 C．α粒子轟擊氮核實驗 D．α粒子轟擊鈹核實驗4．（2019?新疆模擬）根據(jù)盧瑟福提出的原子核式結(jié)構(gòu)模型解釋α粒子散射實驗，使少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的作用力是金原子核對α粒子的（）A．庫倫斥力 B．庫倫引力 C．萬有引力 D．核力5．（2019?赤峰模擬）氫原子從n＝6躍遷到n＝1能級時輻射出頻率為Y1的光子，從n＝5躍遷到n＝1能級時輻射出頻率為Y2的光子，下列說法正確的是（）A．頻率為Y1與頻率為Y2的光子的能量相等 B．頻率為Y1的光子的能量較小 C．Y1光子比Y2光子的波動性更顯著 D．做光電效應(yīng)實驗時，頻率為Y1的光產(chǎn)生的光電子的最大初動能較大6．（2019?章貢區(qū)校級模擬）以下關(guān)于近代物理內(nèi)容的敘述中，正確的是（）A．原子核發(fā)生一次β衰變，該原子外層就一定失去一個電子 B．天然放射現(xiàn)象中發(fā)出的α、β、γ三種射線本質(zhì)都是電磁波 C．對不同的金屬，若照射光頻率不變，光電子的最大初動能與金屬逸出功成線性關(guān)系 D．根據(jù)玻爾原子理論，一群氫原子從第3能級向低能級躍遷過程會發(fā)出6種不同頻率的光子7．（2019?合肥二模）下列說法正確的是（）A．中子與質(zhì)子結(jié)合成氘核時吸收能量 B．盧瑟福的α粒子散射實驗證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的 C．入射光照射到某金屬表面發(fā)生光電效應(yīng)，若僅減弱該光的強(qiáng)度，則仍可能發(fā)生光電效應(yīng) D．根據(jù)玻爾理論，氫原子的電子由外層軌道躍遷到內(nèi)層軌道，原子的能量減少，電子的動能增加8．（2019春?羅莊區(qū)校級月考）下列說法中正確的是（）A．發(fā)生a衰變時，新核與原來的原子核相比，中子數(shù)減少了4 B．用不可見光照射金屬一定比用可見光照射同種金屬產(chǎn)生的光電子的初動能大 C．由玻爾理論可知，氫原子輻射出一個光子后，其電勢能減小，核外電子的動能增大，原子總能量不變 D．比結(jié)合能小的原子核結(jié)合成或分解成比結(jié)合能大的原子核時一定放出核能9．（2019春?紅塔區(qū)校級月考）圖為氫原子的能級示意圖。關(guān)于氫原子躍遷，下列說法中不正確的是（）A．一群處于量子數(shù)n＝5激發(fā)態(tài)的氫原子，它向低能級躍遷時，最多可產(chǎn)生10種不同頻率的光子 B．處于n＝3激發(fā)態(tài)的氫原子吸收具有1.87eV能量的光子后被電離 C．用12eV的光子照射處于基態(tài)的氫原子，氫原子仍處于基態(tài) D．氫原子從高能級向低能級躍遷時，動能增大，電勢能增大10．（2019?浙江模擬）下列說法正確的是（）A．原子核的結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定 B．某些原子核能夠放射出β粒子，說明原子核內(nèi)有β粒子 C．核泄漏污染物55137Cs能夠產(chǎn)生對人體有害的輻射，核反應(yīng)方程式為55137Cs→56D．若氫原子從n＝6能級向n＝1能級躍遷時輻射出的光不能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則氫原子從n＝6能級向n＝2能級躍遷時輻射出的光能可能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)二．多選題（共3小題）11．（2019春?靈丘縣期末）下列關(guān)于四幅圖的描述正確的是（）A．圖甲：盧瑟福通過分析α粒子散射實驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子和中子 B．圖乙：原子的特征譜線，由于原子光譜只與原子結(jié)構(gòu)有關(guān)，因此可以把某種原子的光譜當(dāng)作該原子的“指紋”來進(jìn)行光譜分析 C．圖丙：玻爾理論指出氫原子能級是分立的，所以原子發(fā)射光子的頻率也是不連續(xù)的 D．圖丁：原子中的電子繞原子核高速運(yùn)轉(zhuǎn)時，運(yùn)行軌道的半徑是任意的12．（2016春?黔南州期末）下列說法中正確的是（）A．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān) B．按照波爾理論，氫原子核外電子從半徑較大的軌道躍遷到半徑較小的軌道時，電子的動能增加，原子的能量減小 C．在相同速率情況下，利用質(zhì)子流比利用電子流制造的顯微鏡將有更高的分辨率 D．對于同種金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)時，逸出光電子的最大初動能Ek與入射光的頻率成正比 E．粒子散射實驗表明了原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)13．（2019春?花溪區(qū)校級月考）相對論和量子理論是現(xiàn)代物理學(xué)兩大支柱。量子理論的核心觀念是“不連續(xù)”。關(guān)于量子理論，以下說法正確的是；（）A．普朗克為解釋黑體輻射，首先提出“能量子”的概念，他被稱為“量子之父” B．愛因斯坦實際上是利用量子觀念和能量守恒解釋了光電效應(yīng) C．康普頓效應(yīng)證明光具有動量，證明光具有波動性 D．玻爾的能量量子化和電子軌道量子化的觀點和現(xiàn)代量子理論是一致的三．計算題（共2小題）14．（2019春?錫山區(qū)校級期中）有大量的氫原子吸收某種頻率的光子后從基態(tài)躍遷到n＝3的激發(fā)態(tài)，已知氫原子的能級公式：En=E1n（1）則吸收光子的頻率v是多少？（2）當(dāng)這些處于激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷發(fā)光時，可發(fā)出幾條譜線？輻射光子的能量分別為多少？15．（2019春?西區(qū)校級月考）在氫光譜中，氫原子的核電子從量子數(shù)n大于2的軌道躍遷到n＝2的軌道上，產(chǎn)生的光譜譜線叫巴耳末線系。試根據(jù)玻爾原子理論，求氫原子的核外電子從第3能級躍遷到第2能級時，放出的光子的能量和波長。已知氫原子第一能級的能量E1＝﹣13.6ev，普朗克常量h＝6.63×10﹣34J?s，光在真空中的傳播速度C＝3.0×108m/s。四．解答題（共2小題）16．（2013秋?望城縣校級期中）如圖1所示，熱電子由陰極飛出時的初速度忽略不計，電子發(fā)射裝置的加速電壓為U0，電容器板長和板間距離均為L＝10cm，下極板接地，電容器右端到熒光屏的距離也是L＝10cm，在電容器兩極板間接一交變電壓，上極板的電勢隨時間變化的圖象如圖2所示．（每個電子穿過平行板的時間都極短，可以認(rèn)為電子穿過平行板的過程中電壓是不變的）求：（1）電子在剛進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時的速度，（用電子質(zhì)量m，電量q，電壓U0表示）（2）在t＝0.06s時刻，電子打在熒光屏上的何處；（3）熒光屏上有電子打到的區(qū)間有多長？17．（2017春?渭濱區(qū)校級期末）設(shè)氫原子處于基態(tài)時電子的軌道半徑為r1，動能為Ek1，處于第n能級時電子的軌道半徑為rn，動能為Ekn，已知rn＝n2r1，試用庫倫定律和牛頓運(yùn)動定律證明：Ekn=E

隨堂練習(xí)參考答案與試題解析一．選擇題（共10小題）1．（2019春?沙坪壩區(qū)校級期中）下圖為α粒子散射實驗的原子核和兩個α粒子的徑跡，其中符合物理原理的是（）A． B． C． D．【分析】在盧瑟福α粒子散射實驗中，大多數(shù)粒子沿直線前進(jìn)，少數(shù)粒子輻射較大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)粒子甚至被彈回。【解答】解：α粒子在靠近金原子核時，離核越近，所受庫侖斥力越大，偏轉(zhuǎn)角度越大，故C正確，ABD錯誤；故選：C。2．（2019?南開區(qū)一模）下列關(guān)于物質(zhì)結(jié)構(gòu)的敘述不正確的是（）A．質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)表明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的 B．天然放射性現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)表明了原子核內(nèi)部是有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的 C．電子的發(fā)現(xiàn)表明了原子內(nèi)部是有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的 D．α粒子散射實驗是原子核式結(jié)構(gòu)模型的實驗基礎(chǔ)【分析】天然放射現(xiàn)象說明原子核內(nèi)部有復(fù)雜結(jié)構(gòu)；α粒子散射實驗說明了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，湯姆生發(fā)現(xiàn)電子知原子內(nèi)部有復(fù)雜結(jié)構(gòu)?！窘獯稹拷猓篈、質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)與原子核是由質(zhì)子和中子組成的沒有關(guān)聯(lián)，故A不正確；B、天然放射現(xiàn)象說明原子核內(nèi)部有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，故B正確；C、湯姆生發(fā)現(xiàn)電子，知道原子還可以再分，表明了原子內(nèi)部是有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的，故C正確；D、α粒子散射實驗說明原子的核式結(jié)構(gòu)模型，故D正確；本題選擇不正確的，故選：A。3．（2019?青浦區(qū)二模）為盧瑟福提出原子核式結(jié)構(gòu)模型提供依據(jù)的實驗是（）A．α粒子散射實驗 B．光電效應(yīng)實驗 C．α粒子轟擊氮核實驗 D．α粒子轟擊鈹核實驗【分析】根據(jù)物理學(xué)史和常識解答，記住著名物理學(xué)家的主要貢獻(xiàn)即可?！窘獯稹拷猓篈、盧瑟福根據(jù)α粒子散射實驗的現(xiàn)象，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，故A正確；B、光電效應(yīng)實驗說明光具有粒子性，故B錯誤；CD、都是人工轉(zhuǎn)變的核反應(yīng)，故CD錯誤。故選：A。4．（2019?新疆模擬）根據(jù)盧瑟福提出的原子核式結(jié)構(gòu)模型解釋α粒子散射實驗，使少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的作用力是金原子核對α粒子的（）A．庫倫斥力 B．庫倫引力 C．萬有引力 D．核力【分析】這是因為原子核帶正電荷且質(zhì)量很大，α粒子也帶正電荷，由于同種電荷相互排斥庫侖力和α粒子被質(zhì)量較大的原子核彈回?！窘獯稹拷猓害亮Ｗ雍碗娮又g有相互作用力，它們接近時就有庫侖引力作用，但由于電子的質(zhì)量只有α粒子質(zhì)量的17300，粒子與電子碰撞就像一顆子彈與一個灰塵碰撞一樣，α粒子質(zhì)量大，其運(yùn)動方向幾乎不改變，只有是原子核對α粒子的庫侖斥力，其力較大，且原子核質(zhì)量較大，導(dǎo)致極少數(shù)α故選：A。5．（2019?赤峰模擬）氫原子從n＝6躍遷到n＝1能級時輻射出頻率為Y1的光子，從n＝5躍遷到n＝1能級時輻射出頻率為Y2的光子，下列說法正確的是（）A．頻率為Y1與頻率為Y2的光子的能量相等 B．頻率為Y1的光子的能量較小 C．Y1光子比Y2光子的波動性更顯著 D．做光電效應(yīng)實驗時，頻率為Y1的光產(chǎn)生的光電子的最大初動能較大【分析】能級間躍遷輻射光子的能量等于能級之差，根據(jù)能級差的大小比較光子能量，從而比較出光子的頻率。頻率大，波長小，并由λ=c【解答】解：AB、氫原子從n＝6的能級躍遷到n＝1的能級的能級差大于從n＝5的能級躍遷到n＝1的能級時的能極差，根據(jù)Em﹣En＝hγ，知，頻率為Y1的光子的能量大于頻率為Y2的光子的能量，故AB錯誤；C、由λ=cγ，可知，Y1光子的波長比Y2光子小，因此YD、做光電效應(yīng)實驗時，由光電效應(yīng)方程，Ekm＝hγ﹣W，頻率越高的，光電子的最大初動能增大，因此頻率為Y1的光產(chǎn)生的光電子的最大初動能較大，故D正確；故選：D。6．（2019?章貢區(qū)校級模擬）以下關(guān)于近代物理內(nèi)容的敘述中，正確的是（）A．原子核發(fā)生一次β衰變，該原子外層就一定失去一個電子 B．天然放射現(xiàn)象中發(fā)出的α、β、γ三種射線本質(zhì)都是電磁波 C．對不同的金屬，若照射光頻率不變，光電子的最大初動能與金屬逸出功成線性關(guān)系 D．根據(jù)玻爾原子理論，一群氫原子從第3能級向低能級躍遷過程會發(fā)出6種不同頻率的光子【分析】根據(jù)光電效應(yīng)的條件判斷不能發(fā)生光電效應(yīng)的原因；β衰變的實質(zhì)是原子核中的一個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€質(zhì)子和一個電子，電子釋放出來；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hv﹣W0進(jìn)行分析；根據(jù)玻爾理論分析?！窘獯稹拷猓篈、β衰變的實質(zhì)是原子核中的一個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€質(zhì)子和一個電子，電子釋放出來，不是來自核外電子，故A錯誤；B、天然放射現(xiàn)象的射線中，只有γ射線是電磁波，α射線是氦核，β射線是高速的電子流，故B錯誤；C、根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm＝hγ﹣W0，對于不同種金屬，若照射光頻率不變，Ek與金屬的逸出功成線性關(guān)系，故C正確；D、大量的氫原子從第4能級向低能級躍遷時會發(fā)出C3故選：C。7．（2019?合肥二模）下列說法正確的是（）A．中子與質(zhì)子結(jié)合成氘核時吸收能量 B．盧瑟福的α粒子散射實驗證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的 C．入射光照射到某金屬表面發(fā)生光電效應(yīng)，若僅減弱該光的強(qiáng)度，則仍可能發(fā)生光電效應(yīng) D．根據(jù)玻爾理論，氫原子的電子由外層軌道躍遷到內(nèi)層軌道，原子的能量減少，電子的動能增加【分析】盧瑟福的α粒子散射實驗揭示了原子的核式結(jié)構(gòu)模型；發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，光的強(qiáng)弱只影響單位時間內(nèi)發(fā)出光電子的數(shù)目；中子與質(zhì)子結(jié)合成氘核的過程中有質(zhì)量虧損，釋放能量；電子繞核運(yùn)動時，半徑減小，電場力做正功，勢能減小，總能量減?。桓鶕?jù)庫侖力提供向心力可分析動能變化?！窘獯稹拷猓篈、中子與質(zhì)子結(jié)合成氘核的過程中有質(zhì)量虧損，釋放能量，故A錯誤；B、盧瑟福的α粒子散射實驗揭示了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，故B錯誤；C、根據(jù)光電效應(yīng)方程知，EKM＝hγ﹣W0知，入射光的頻率不變，若僅減弱該光的強(qiáng)度，則仍一定能發(fā)生光電效應(yīng)，故C正確；D、電子由外層軌道躍遷到內(nèi)層軌道時，放出光子，總能量減??；根據(jù)kQqr2=故選：D。8．（2019春?羅莊區(qū)校級月考）下列說法中正確的是（）A．發(fā)生a衰變時，新核與原來的原子核相比，中子數(shù)減少了4 B．用不可見光照射金屬一定比用可見光照射同種金屬產(chǎn)生的光電子的初動能大 C．由玻爾理論可知，氫原子輻射出一個光子后，其電勢能減小，核外電子的動能增大，原子總能量不變 D．比結(jié)合能小的原子核結(jié)合成或分解成比結(jié)合能大的原子核時一定放出核能【分析】當(dāng)入射光的頻率大于金屬的極限頻率，則可發(fā)生光電效應(yīng)，根據(jù)光電效應(yīng)方程判斷光電子最大初動能與什么因素有關(guān)；根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒得出質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)的變化，從而得出中子數(shù)的變化；由高能級向低能級躍遷，輻射光子，根據(jù)軌道半徑的變化判斷動能的變化，根據(jù)能量和動能的變化判斷電勢能的變化；比結(jié)合能小的原子核結(jié)合成或分解成比結(jié)合能大的原子核時，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程判斷是釋放核能還是吸收能量?！窘獯稹拷猓篈、發(fā)生α衰變時，電荷數(shù)少2，質(zhì)量數(shù)少4，知中子數(shù)少2．故A錯誤。B、根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm＝hγ﹣W0，入射光的頻率越大，光電子的最大初動能也越大；不可見光的頻率有比可見光大的，也有比可見光小的。故B錯誤。C、由玻爾理論可知，氫原子的核外電子由較高能級躍遷到較低能級時，要釋放一定頻率的光子，能量減小，軌道半徑減小，根據(jù)ke2r2D、比結(jié)合能小的原子核結(jié)合成或分解成比結(jié)合能大的原子核時會出現(xiàn)質(zhì)量虧損，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程得知，一定釋放核能。故D正確。故選：D。9．（2019春?紅塔區(qū)校級月考）圖為氫原子的能級示意圖。關(guān)于氫原子躍遷，下列說法中不正確的是（）A．一群處于量子數(shù)n＝5激發(fā)態(tài)的氫原子，它向低能級躍遷時，最多可產(chǎn)生10種不同頻率的光子 B．處于n＝3激發(fā)態(tài)的氫原子吸收具有1.87eV能量的光子后被電離 C．用12eV的光子照射處于基態(tài)的氫原子，氫原子仍處于基態(tài) D．氫原子從高能級向低能級躍遷時，動能增大，電勢能增大【分析】根據(jù)向低能級躍遷時，一群原子可以發(fā)出Cn【解答】解：A、一群處于n＝5激發(fā)態(tài)的氫原子，依據(jù)C52B、處于n＝3激發(fā)態(tài)的氫原子的能級為﹣1.51eV，它吸收具有1.87eV＞1.51eV能量的光子后被電離，故B正確；C、處于基態(tài)的氫原子若吸收一個12eV的光子后的能量為：﹣13.6eV+12eV＝﹣1.6eV．由于不存在該能級，所以用12eV的光子照射處于基態(tài)的氫原子時，電子不可能躍遷到n＝2能級，故C正確；D、氫原子中的電子從高能級向低能級躍遷時軌道半徑減小，該過程中電場力做正功，電勢能減小；根據(jù)ke本題選擇不正確的，故選：D。10．（2019?浙江模擬）下列說法正確的是（）A．原子核的結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定 B．某些原子核能夠放射出β粒子，說明原子核內(nèi)有β粒子 C．核泄漏污染物55137Cs能夠產(chǎn)生對人體有害的輻射，核反應(yīng)方程式為55137Cs→56D．若氫原子從n＝6能級向n＝1能級躍遷時輻射出的光不能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則氫原子從n＝6能級向n＝2能級躍遷時輻射出的光能可能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)【分析】根據(jù)衰變的本質(zhì)分析；根據(jù)核反應(yīng)的過程中質(zhì)量數(shù)守恒與電荷數(shù)守恒判斷；依據(jù)比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定；根據(jù)光電效應(yīng)方程結(jié)合光電效應(yīng)的條件即可分析?！窘獯稹拷猓篈、原子核的比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，故A錯誤；B、原子核能夠放射出β粒子，是由于原子核內(nèi)發(fā)生β衰變，其中的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子而放出的電子，故B錯誤；C、根據(jù)量子說守恒與電荷數(shù)守恒可知，核反應(yīng)方程式55137Cs→56D、根據(jù)玻爾理論可知，氫原子從n＝6能級向n＝1能級躍遷時減小的能量大于氫原子從n＝6能級向n＝2能級躍遷時減小的能量，所以氫原子從n＝6能級向n＝1能級躍遷時輻射出的光子的能量大于氫原子從n＝6能級向n＝2能級躍遷時輻射出的光的能量，根據(jù)光電效應(yīng)發(fā)生的條件可知，若氫原子從n＝6能級向n＝1能級躍遷時輻射出的光不能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則氫原子從n＝6能級向n＝2能級躍遷時輻射出的光也不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，故D錯誤。故選：C。二．多選題（共3小題）11．（2019春?靈丘縣期末）下列關(guān)于四幅圖的描述正確的是（）A．圖甲：盧瑟福通過分析α粒子散射實驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子和中子 B．圖乙：原子的特征譜線，由于原子光譜只與原子結(jié)構(gòu)有關(guān)，因此可以把某種原子的光譜當(dāng)作該原子的“指紋”來進(jìn)行光譜分析 C．圖丙：玻爾理論指出氫原子能級是分立的，所以原子發(fā)射光子的頻率也是不連續(xù)的 D．圖?。涸又械碾娮永@原子核高速運(yùn)轉(zhuǎn)時，運(yùn)行軌道的半徑是任意的【分析】每種原子都有自己的特征譜線，故光譜分析可鑒別物質(zhì)。玻爾理論指出氫原子能級是分立的，所以原子發(fā)射光子的頻率也是不連續(xù)的；盧瑟福通過分析α粒子散射實驗結(jié)果，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型；根據(jù)玻爾理論知道，運(yùn)行軌道的半徑是定態(tài)的。【解答】解：A、盧瑟福通過分析α粒子散射實驗結(jié)果，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，發(fā)現(xiàn)質(zhì)子，中子是查德韋克發(fā)現(xiàn)的，故A錯誤；B、每種原子都有自己的特征譜線，故可以根據(jù)原子光譜來鑒別物質(zhì)的成分，故B正確；C、玻爾理論指出氫原子能級是分立的，所以原子發(fā)射光子的頻率也是不連續(xù)的，故C正確；D、由玻爾理論知道，電子的軌道不是任意的，電子有確定的軌道，故D錯誤；故選：BC。12．（2016春?黔南州期末）下列說法中正確的是（）A．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān) B．按照波爾理論，氫原子核外電子從半徑較大的軌道躍遷到半徑較小的軌道時，電子的動能增加，原子的能量減小 C．在相同速率情況下，利用質(zhì)子流比利用電子流制造的顯微鏡將有更高的分辨率 D．對于同種金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)時，逸出光電子的最大初動能Ek與入射光的頻率成正比 E．粒子散射實驗表明了原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)【分析】A、黑體輻射時波長越短，溫度越高時，其輻射強(qiáng)度越強(qiáng)；B、氫原子核外電子軌道半徑越大則能量越大；C、相同速率情況下，質(zhì)量越大的，動量越大，則波長越小，衍射現(xiàn)象不明顯，則分辨率高；D、根據(jù)光電效應(yīng)方程，Ek＝hγ﹣W，可知，最大初動能Ek與照射光的頻率的關(guān)系，動能越??；E、粒子散射實驗說明原子具有核式結(jié)構(gòu)．【解答】解：A、由黑體輻射規(guī)律可知，輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)，故A正確；B、庫侖力對電子做正功，所以動能變大，電勢能變小（電勢能轉(zhuǎn)為動能）而因為放出了光子，總能量變小，故B正確；C、相同速率情況下，質(zhì)子流的動量大于電子流，根據(jù)λ=?D、根據(jù)光電效應(yīng)方程，Ek＝hγ﹣W，可知，逸出光電子的最大初動能Ek與照射光的頻率成線性關(guān)系。故D錯誤。E、粒子散射實驗說明原子具有核式結(jié)構(gòu)，不能說明原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，故E錯誤；故選：ABC。13．（2019春?花溪區(qū)校級月考）相對論和量子理論是現(xiàn)代物理學(xué)兩大支柱。量子理論的核心觀念是“不連續(xù)”。關(guān)于量子理論，以下說法正確的是；（）A．普朗克為解釋黑體輻射，首先提出“能量子”的概念，他被稱為“量子之父” B．愛因斯坦實際上是利用量子觀念和能量守恒解釋了光電效應(yīng) C．康普頓效應(yīng)證明光具有動量，證明光具有波動性 D．玻爾的能量量子化和電子軌道量子化的觀點和現(xiàn)代量子理論是一致的【分析】普朗克通過研究黑體輻射提出能量子的概念，成為量子力學(xué)的奠基人之一，玻爾原子理論成功地解釋了氫原子光譜的實驗規(guī)律，發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率；康普頓效應(yīng)表明光子除了具有能量之外還具有動量；不確定關(guān)系告訴我們電子的動量是不能準(zhǔn)確測量的?！窘獯稹拷猓篈、普朗克為解釋黑體輻射，首先提出“能量子”的概念，他被稱為“量子之父”，故A正確；B、愛因斯坦實際上是利用量子觀念和能量守恒解釋了光電效應(yīng)，故B正確；C、康普頓效應(yīng)表明光子具有動量，證明光有粒子性，故C錯誤；D、玻爾原子理論第一次將量子觀念引入原子領(lǐng)域，提出了定態(tài)和躍遷的概念，成功地解釋了氫原子光譜的實驗規(guī)律，且只能解釋氫原子光譜，與現(xiàn)代的量子理論不一致的，故D錯誤；故選：AB。三．計算題（共2小題）14．（2019春?錫山區(qū)校級期中）有大量的氫原子吸收某種頻率的光子后從基態(tài)躍遷到n＝3的激發(fā)態(tài)，已知氫原子的能級公式：En=E1n（1）則吸收光子的頻率v是多少？（2）當(dāng)這些處于激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷發(fā)光時，可發(fā)出幾條譜線？輻射光子的能量分別為多少？【分析】（1）根據(jù)Em﹣En＝hv求出吸收光子的頻率；（2）根據(jù)數(shù)學(xué)組合公式Cn【解答】解：（1）據(jù)躍遷理論：E3﹣E1＝hv，而E3=E解得：v=E（2）由于是大量原子，可從n＝3躍遷到n＝1，從從n＝3躍遷到從n＝2，再從從n＝2躍遷到從n＝1，故應(yīng)有三條譜線，光子能量分別為△E1＝E3﹣E1，△E2＝E3﹣E2，△E3＝E2﹣E1，即△E1=?△E2=?△E3=?答：（1）則吸收光子的頻率v是?8（2）當(dāng)這些處于激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷發(fā)光時，可發(fā)出3條譜線，輻射光子的能量分別為?89E1，15．（2019春?西區(qū)校級月考）在氫光譜中，氫原子的核電子從量子數(shù)n大于2的軌道躍遷到n＝2的軌道上，產(chǎn)生的光譜譜線叫巴耳末線系。試根據(jù)玻爾原子理論，求氫原子的核外電子從第3能級躍遷到第2能級時，放出的光子的能量和波長。已知氫原子第一能級的能量E1＝﹣13.6ev，普朗克常量h＝6.63×10﹣34J?s，光在真空中的傳播速度C＝3.0×108m/s?！痉治觥磕芗夐g躍遷輻射或吸收的能量等于兩能級間的能級差，能級差越大，輻射的光子頻率越高，波長越小，從而即可求解?！窘獯稹拷猓涸O(shè)從第3能級躍遷到第2能級時釋放出的光子的能量為E，波長為λ，則有：E＝E3﹣E2＝E1（13且E=?c代入數(shù)據(jù)解得：E＝1.89eV，則有：λ＝6.58×10﹣7m；答：氫原子的核外電子從第3能級躍遷到第2能級時，放出的光子的能量1.89eV和波長為6.58×10﹣7m。四．解答題（共2小題）16．（2013秋?望城縣校級期中）如圖1所示，熱電子由陰極飛出時的初速度忽略不計，電子發(fā)射裝置的加速電壓為U0，電容器板長和板間距離均為L＝10cm，下極板接地，電容器右端到熒光屏的距離也是L＝10cm，在電容器兩極板間接一交變電壓，上極板的電勢隨時間變化的圖象如圖2所示．（每個電子穿過平行板的時間都極短，可以認(rèn)為電子穿過平行板的過程中電壓是不變的）求：（1）電子在剛進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時的速度，（用電子質(zhì)量m，電量q，電壓U0表示）（2）在t＝0.06s時刻，電子打在熒光屏上的何處；（3）熒光屏上有電子打到的區(qū)間有多長？【分析】（1）根據(jù)動能定理求出電子剛進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時的速度．（2）電子在偏轉(zhuǎn)電場中做類平拋運(yùn)動，根據(jù)偏轉(zhuǎn)電壓求出加速度，結(jié)合垂直電場方向做勻速直線運(yùn)動求出運(yùn)動的時間，從而得出偏轉(zhuǎn)位移與偏轉(zhuǎn)電壓的關(guān)系，得出偏轉(zhuǎn)位移的大?。鶕?jù)粒子出偏轉(zhuǎn)電場時反向延長線經(jīng)過中軸線的中點，結(jié)合相似三角形求出打在光屏上的位置．（3）通過第（2）問中偏轉(zhuǎn)位移與偏轉(zhuǎn)電壓的關(guān)系得出在電場中的最大偏轉(zhuǎn)位移，從而通過相似三角形，結(jié)合幾何關(guān)系求出得出電子打到光屏上的區(qū)間長度．【解答】解：（1）設(shè)電子經(jīng)電壓U0加速后的速度為v，根據(jù)動能定理得：qU0=12所以v=2q（2）經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場偏轉(zhuǎn)后偏移量y=12at2=12?q所以y=U由題圖知t＝0.06s時刻U偏＝1.8U0，代入數(shù)據(jù)解得y＝4.5cm．設(shè)打在屏上的點距O點距離為Y，根據(jù)相似三角形得，Y代入數(shù)據(jù)解得Y＝13.5cm．（2）由題知電子偏移量y的最大值為L2，所以當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓超過2U0則在偏轉(zhuǎn)電場中的最大偏移為L2根據(jù)Yy=所以熒光屏上電子能打到的區(qū)間長為2Y＝3L＝30cm．答：（1）電子在剛進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時的速度為2qU（2）打在屏上的點位于O點正上方，距O點13.5cm（3）熒光屏上有電子打到的區(qū)間有30cm．17．（2017春?渭濱區(qū)校級期末）設(shè)氫原子處于基態(tài)時電子的軌道半徑為r1，動能為Ek1，處于第n能級時電子的軌道半徑為rn，動能為Ekn，已知rn＝n2r1，試用庫倫定律和牛頓運(yùn)動定律證明：Ekn=E【分析】通過電子在軌道上受庫侖引力作用做勻速圓周運(yùn)動，由庫侖定律和牛頓第二定律推導(dǎo)出電子的動能大小，從而得知電子動能與量子數(shù)的關(guān)系．【解答】證明：電子在軌道上受庫侖引力作用做勻速圓周運(yùn)動，由庫侖定律和牛頓第二定律得，ke電子的動能Ek=又已知r得Ekn即Ekn證畢．原子核一、天然放射現(xiàn)象1．天然放射現(xiàn)象⑴物質(zhì)發(fā)射射線的性質(zhì)稱為放射性，具有放射性的元素稱為放射性元素。⑵放射性元素自發(fā)地發(fā)出射線的現(xiàn)象，叫做天然放射現(xiàn)象。典例精講【例1.1】（2019春?南鄭區(qū)校級期末）關(guān)于天然放射性，下列說法不正確的是（）A．所有元素都可能發(fā)生衰變 B．放射性元素的半衰期與外界的溫度無關(guān) C．放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性 D．α、β和γ三種射線中，γ射線的穿透能力最強(qiáng)【分析】自然界中有些原子核是不穩(wěn)定的，可以自發(fā)地發(fā)生衰變；衰變的快慢用半衰期表示，與元素的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)；α、β和γ三種射線中，γ射線的穿透能力最強(qiáng)，α射線的電離能力最強(qiáng)．【解答】解：A、有些原子核不穩(wěn)定，可以自發(fā)地衰變，但不是所有元素都可能發(fā)生衰變，故A錯誤；B、放射性元素的半衰期由原子核自身內(nèi)部因素決定，與外界的溫度無關(guān)，故B正確；C、放射性元素的放射性與核外電子無關(guān)，故放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性，故C正確；D、α、β和γ三種射線中，γ射線的穿透能力最強(qiáng)，故D正確；本題選擇不正確的，故選：A?！纠?.2】（2019春?沙坪壩區(qū)校級期末）關(guān)于天然放射性，下列說法正確的是（）A．所有元素都可能發(fā)生衰變 B．放射性元素的半衰期與外界的溫度有關(guān) C．放射性元素與別的元素形成化合物時不具有放射性了 D．α、β和γ三種射線中，γ射線的穿透能力最強(qiáng)【分析】自然界中有些原子核是不穩(wěn)定的，可以自發(fā)地發(fā)生衰變；衰變的快慢用半衰期表示，與元素的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)；α、β和γ三種射線中，γ射線的穿透能力最強(qiáng)，α射線的電離能力最強(qiáng)?！窘獯稹拷猓篈、有些原子核不穩(wěn)定，可以自發(fā)地衰變，但不是所有元素都可能發(fā)生衰變，故A錯誤；B、放射性元素的半衰期由原子核自身內(nèi)部因素決定，與外界的溫度無關(guān)，故B錯誤；C、放射性元素的放射性與核外電子無關(guān)，故放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性，故C錯誤；D、α、β和γ三種射線中，γ射線的穿透能力最強(qiáng)，故D正確；故選：D?！纠?.3】（2019?東寶區(qū)校級學(xué)業(yè)考試）下列說法中正確的有（）A．黑體輻射時電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān) B．普朗克為了解釋光電效應(yīng)的規(guī)律，提出了光子說 C．天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示原予核有復(fù)雜的結(jié)構(gòu) D．盧瑟福首先發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子和中子【分析】A、黑體輻射時波長越短，溫度越高時，其輻射強(qiáng)度越強(qiáng)；B、愛因斯坦為了解釋光電效應(yīng)的規(guī)律，提出了光子說；C、天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示原予核有復(fù)雜有結(jié)構(gòu)；D、盧瑟福首先發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，查德威克發(fā)現(xiàn)中子．【解答】解：A、由黑體輻射規(guī)律可知，輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)，故A正確；B、愛因斯坦為了解釋光電效應(yīng)的規(guī)律，提出了光子說，故B錯誤；C、天然放射線來自于原子核，說明原子核中有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，故C正確；D、盧瑟福首先發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，查德威克發(fā)現(xiàn)中子。故D錯誤。故選：AC。2．三種射線把放射源放入鉛做成的容器中，射線只能從容器的小孔射出，稱為細(xì)細(xì)的一束。在射線經(jīng)過的空間施加磁場，發(fā)現(xiàn)射線分裂成三束，其中兩束在磁場中向不同的方向偏轉(zhuǎn)，說明它們是帶電粒子流，另一束在磁場中不偏轉(zhuǎn)，說明它不帶電。人們把這三種射線分別叫做射線、射線、射線。射線：高速氦原子核流，帶正電。射線：高速電子流，帶負(fù)電。射線：波長很短的光子流，不帶電。種類本質(zhì)電離能力穿透能力α射線氦核4+20.1較強(qiáng)較弱，一張紙能把它擋住β射線電子1/18400.99中等中等，能穿透幾毫米厚的鋁板γ射線光子001較弱較強(qiáng)，能穿透幾厘米厚的鉛板典例精講【例2.1】（2019?浦東新區(qū)學(xué)業(yè)考試）下列射線中，電離本領(lǐng)最強(qiáng)的是（）A．α射線 B．β射線 C．γ射線 D．X射線【分析】天然放射性現(xiàn)象中的射線在電場中偏轉(zhuǎn)后分為3束，分別稱為α射線、β射線、γ射線。根據(jù)α、β、γ三種射線的性質(zhì)以及產(chǎn)生過程解答?！窘獯稹拷猓害痢ⅵ?、γ三種射線中電離能力最強(qiáng)的是α射線，γ射線電離能力最弱，故A正確，BCD錯誤故選：A?！纠?.2】（2019春?房山區(qū)期末）天然放射性元素放出的三種射線垂直進(jìn)入磁場，實驗結(jié)果如圖所示，由此可推知（）A．②來自于原子核外的電子 B．①的電離作用最弱，屬于原子核內(nèi)釋放的光子 C．①②③都是電磁波 D．三種射線中，③穿透能力最強(qiáng)【分析】本題應(yīng)抓?。孩偃N射線的成分主要是指所帶電性：α射線是高速He流帶正電，β射線是高速電子流，帶負(fù)電，γ射線是γ光子，是中性的。②洛倫茲力方向的判定，左手定則：張開左手，拇指與四指垂直，讓磁感線穿入手心，四指的方向是正電荷運(yùn)動的方向，拇指的指向就是洛倫茲力的方向?！窘獯稹拷猓害辽渚€是高速He核流，一個α粒子帶兩個正電荷。根據(jù)左手定則，α射線受到的洛倫茲力向左，故①是α射線。β射線是高速電子流，帶負(fù)電荷。根據(jù)左手定則，β射線受到的洛倫茲力向右，故②是β射線。γ射線是γ光子，是中性的，故在磁場中不受磁場的作用力，軌跡不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。故③是γ射線；A、β射線是原子核發(fā)生β衰變產(chǎn)生的。故A錯誤；B、①是α射線高速He核流，在電離作用最強(qiáng)，故B錯誤；C、①是α射線，②是β射線，都不是電磁波。故C錯誤；D、③是γ射線穿透能力最強(qiáng)。故D正確；故選：D。【例2.3】（2019?海淀區(qū)模擬）關(guān)于電磁波的應(yīng)用，下列說法不正確的是（）A．醫(yī)院里常用X射線對病房和手術(shù)室進(jìn)行消毒 B．工業(yè)上利用γ射線檢查金屬部件內(nèi)部有無砂眼或裂縫 C．刑偵上用紫外線拍攝指紋照片，因為紫外線波長短、分辨率高 D．衛(wèi)星用紅外遙感技術(shù)拍攝云圖照片，因為紅外線衍射能力較強(qiáng)【分析】X射線，它是由原子中的內(nèi)層電子發(fā)射的，有較強(qiáng)的穿透性，可以了透視人體等。γ射線是波長從10﹣10～10﹣14米的電磁波。這種不可見的電磁波是從原子核內(nèi)發(fā)出來的，放射性物質(zhì)或原子核反應(yīng)中常有這種輻射伴隨著發(fā)出；γ射線的穿透力很強(qiáng)，對生物的破壞力很大。【解答】解：A、醫(yī)院里常用紫外線對病房和手術(shù)室進(jìn)行消毒，故A錯誤。B、γ射線具有較強(qiáng)的穿透性，故工業(yè)上利用γ射線檢查金屬內(nèi)部有無沙眼，故B正確。C、刑偵上用紫外線拍攝指紋照片，因為紫外線波長短，衍射條紋間距小，分辨率高，故C正確。D、紅外線的波長，衍射能力較強(qiáng)，故D正確。本題選不正確的，故選：A?！纠?.4】（2019春?禪城區(qū)校級月考）下列說法中正確的是（）A．電動機(jī)應(yīng)用了“自感”對交流電的阻礙作用 B．紫外線能促使熒光物質(zhì)發(fā)出熒光 C．低頻扼流圈用來“通低頻、阻高頻” D．波長由長到短的排列順序是：射線、紅外線、紫外線、無線電波【分析】電動機(jī)應(yīng)用了線圈在磁場中受到安培力轉(zhuǎn)動；紫外線能促使熒光物質(zhì)發(fā)出熒光；所謂低頻扼流圈就是對低頻有明顯的阻礙作用，它是通直流、阻交流；波長由長到短的排列順序是：無線電波、紅外線、紫外線、γ射線?！窘獯稹拷猓篈、電動機(jī)應(yīng)用了線圈在磁場中受到安培力轉(zhuǎn)動，故A錯誤。B、紫外線能促使熒光物質(zhì)發(fā)出熒光，故B正確。C、所謂低頻扼流圈就是對低頻有明顯的阻礙作用，它是通直流、阻交流，高頻扼流圈對高頻有明顯的阻礙作用，它是通低頻、阻高頻，故C錯誤。D、波長由長到短的排列順序是：無線電波、紅外線、紫外線、射線，故D錯誤。故選：B。二、放射性元素的衰變1.放射性元素的衰變1．原子核的衰變原子核放出粒子或粒子，由于核電荷數(shù)變了，它就變成了另一種原子核。我們把這種變化稱為原子核的衰變。衰變：（規(guī)律：）（是鈾）衰變：（規(guī)律：）（是釷）衰變：、衰變生成的新核通常處于較高能級，躍遷到低能級時輻射出的光子。2．半衰期放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間，叫做這種元素的半衰期。⑴對于同一種放射性元素，半衰期是一個定值。⑵半衰期是對大量原子核的統(tǒng)計規(guī)律，不是少數(shù)原子核的行為。⑶半衰期由原子核內(nèi)部自身的因素決定，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān)。典例精講【例1.1】（2019春?正定縣校級月考）下列說法中正確的有（）A．盧瑟福的α粒子散射實驗結(jié)果表明了原子核的存在 B．在α、β、γ三種射線中，γ射線的穿透力最強(qiáng) C．放射性元素的半衰期是由其原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定，但容易受外界因素的影響 D．光電效應(yīng)現(xiàn)象最早是由愛因斯坦發(fā)現(xiàn)的【分析】α、β、γ三種射線中穿透能力最強(qiáng)的是γ射線，α射線穿透能力最弱，一張厚的黑紙可以擋住α射線。電離能力最強(qiáng)的是α射線，γ射線電離能力最弱；盧瑟福的α粒子散射實驗結(jié)果表明了原子核的存在；半衰期與環(huán)境因素?zé)o關(guān)；【解答】解：A、盧瑟福根據(jù)α粒子散射實驗的結(jié)果提出了原子的核式結(jié)構(gòu)，猜測了原子核的存在。故A錯誤；B、在α、β、γ三種射線中，γ射線的穿透力最強(qiáng)，α射線穿透能力最弱。故B正確；C、放射性元素的半衰期是由其原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定，與外界因素?zé)o關(guān)。故C錯誤；D、光電效應(yīng)現(xiàn)象最早不是由愛因斯坦最早第發(fā)現(xiàn)的。故D錯誤。故選：B?！纠?.2】（2019?惠州一模）下列說法正確的是（）A．伽利略的理想斜面實驗說明了“力是維持物體運(yùn)動的原因” B．采用比值定義法定義的物理量有：電場強(qiáng)度E=Fq，電容C=QC．庫侖通過實驗得出了庫侖定律，并用扭秤實驗最早測量出了元電荷e的數(shù)值 D．放射性元素發(fā)生一次β衰變，新核原子序數(shù)比原來原子核序數(shù)增加1【分析】A、伽利略的理想斜面實驗說明了“物體的運(yùn)動不需要力來維持”。B、比值定義法得出的量是不變的，加速度a=FC、扭秤實驗最早測量出庫侖力常數(shù)K的值。D、射性元素發(fā)生一次β衰變，中子數(shù)減小1，質(zhì)子數(shù)增加1，新核原子序數(shù)比原來原子核序數(shù)增加1?！窘獯稹拷猓篈、伽利略的理想斜面實驗說明了“物體的運(yùn)動不需要力來維持”則A錯誤B、比值定義法得出的量是不變的，加速度a=FC、扭秤實驗最早測量出庫侖力常數(shù)K的值。則C錯誤D、射性元素發(fā)生一次β衰變，中子數(shù)減小1，質(zhì)子數(shù)增加1，新核原子序數(shù)比原來原子核序數(shù)增加1．則D正確故選：D?！纠?.3】（2019春?金安區(qū)校級月考）當(dāng)恒星的溫度達(dá)到108K時，恒星內(nèi)部會發(fā)生“氦燃燒”兩個氦核結(jié)合成一個新核X．新核X處于激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷放出γ拉子，新核X并不穩(wěn)定。其半衰期為2.6×10﹣16s．則下列說法正確的是（）A．恒星內(nèi)部發(fā)生“氦燃燒”屬于α衰變 B．新核X的中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)相等 C．γ粒子比α粒子的電離能力強(qiáng) D．兩個新核X經(jīng)過5.2×10﹣16s全部發(fā)生衰變【分析】兩個氦核結(jié)合成一個新核X，屬于輕核的聚變；根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒與電荷數(shù)守恒判斷；根據(jù)三種射線的特點判斷，半衰期具有統(tǒng)計意義?！窘獯稹拷猓篈、恒星內(nèi)部發(fā)生“氦燃燒”屬于輕核的聚變。故A錯誤；B、氦核內(nèi)具有2個質(zhì)子和2個中子，兩個氦核結(jié)合成一個新核，則新核內(nèi)有4個質(zhì)子和4個中子。故B正確；C、根據(jù)三種射線的特點可知，γ粒子比α粒子的電離能力弱。故C錯誤；D、半衰期是大量放射性原子的統(tǒng)計規(guī)律，對個別的放射性原子沒有意義。故D錯誤故選：B?！纠?.4】（2019春?涼州區(qū)校級月考）下列說法不正確的是（）A．90232Th經(jīng)過6次α衰變和4次β衰變后，成為穩(wěn)定的原子核82208B．發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程為49Be+24He→612C．γ射線一般伴隨著α或β射線產(chǎn)生，在這三種射線中γ射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力最弱 D．氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時，電子的動能減小，電勢能增大，原子能量減小【分析】根據(jù)原子核的組成分析質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)，由電荷數(shù)與質(zhì)量數(shù)守恒判斷發(fā)生了幾次α衰變和幾次β衰變；根據(jù)三種射線的特點分析；根據(jù)玻爾理論分析?！窘獯稹拷猓篈、90232Th經(jīng)過6次α衰變和4次β衰變后，質(zhì)量數(shù)是：m＝232﹣6×4＝208，電荷數(shù)：z＝90﹣2×6+4＝82，成為穩(wěn)定的原子核82B、根據(jù)物理學(xué)史可知，發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程是Be+He→C+n，故B正確；C、γ射線一般伴隨著α或β射線產(chǎn)生，在這三種射線中γ射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力最弱，故C正確；D、根據(jù)波爾理論可知，核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時，氫原子的電勢能增大，核外電子遵循：k＝，據(jù)此可知電子的動能減小；再據(jù)能級與半徑的關(guān)系可知，原子的能量隨半徑的增大而增大，故D不正確。本題選擇不正確的，故選：D。2．放射性同位素的應(yīng)用⑴利用其射線：α射線電離性強(qiáng)，用于使空氣電離，將靜電泄出，從而消除有害靜電。γ射線貫穿性強(qiáng)，可用于金屬探傷，也可用于治療惡性腫瘤。各種射線均可使DNA發(fā)生突變，可用于生物工程，基因工程。⑵作為示蹤原子：用于研究農(nóng)作物化肥需求情況，診斷甲狀腺疾病的類型，研究生物大分子結(jié)構(gòu)及其功能。⑶進(jìn)行考古研究：利用放射性同位素碳14，判定出土文物的產(chǎn)生年代。隨堂練習(xí)一．選擇題（共10小題）1．（2019?龍?zhí)秴^(qū)校級三模）下列說法正確的是（）A．原子核的結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定 B．湯姆孫首先提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型 C．在α、β、Y三種射線中，a射線的電離能力最強(qiáng) D．核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損現(xiàn)象違背了能量守恒定律2．（2018?興化市校級四模）關(guān)于下列四幅圖說法正確的是（）A．圖①中的放射性同位素應(yīng)選擇衰變時放出α粒子的同位素 B．圖②中的鎘棒的作用是使核反應(yīng)中的快中子減速 C．圖③中的光子碰撞電子后，其波長將變大 D．圖④中的電子的動量越大，衍射現(xiàn)象越明顯3．（2017春?龍海市校級期末）如圖所示，放射性元素鐳衰變過程中釋放出α、β、γ三種射線，分別進(jìn)入勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中，下列說法正確的是（）A．①④表示β射線，其穿透能力較強(qiáng) B．②⑤表示γ射線，其穿透能力最強(qiáng) C．③⑥表示α射線，其電離能力最強(qiáng) D．②⑤表示γ射線，是原子發(fā)生躍遷時產(chǎn)生4．（2017秋?二七區(qū)校級期中）下列關(guān)于不同波段的電磁波的說法正確的是（）A．X射線有很強(qiáng)的熒光作用，所以可以用來消毒 B．微波爐利用微波是因為微波的穿透能力強(qiáng)，甚至能穿透金屬 C．雷達(dá)導(dǎo)航用的微波的波長比X射線波長要長 D．紅外遙感用的是無線點波5．（2018春?安達(dá)市校級期末）關(guān)于天然放射現(xiàn)象中產(chǎn)生的三種射線，以下說法中正確的是（）A．α、β、γ三種射線中，α射線的電離作用最強(qiáng)，穿透能力也最強(qiáng) B．α、β、γ三種射線中，β射線的速度最快，可以達(dá)到0.9c C．β射線是由原子核外電子電離產(chǎn)生的 D．人們利用γ射線照射種子，可以使種子內(nèi)的遺傳物質(zhì)發(fā)生變異，培育出新的優(yōu)良品種6．（2018?松江區(qū)二模）關(guān)于天然放射現(xiàn)象，下列說法中正確的是（）A．β衰變說明原子核里有電子 B．放射性物質(zhì)的溫度升高，其半衰期將縮短 C．γ射線的電離作用很強(qiáng)，可用來消除有害靜電 D．原子核經(jīng)過一次β衰變后，核內(nèi)中子數(shù)減少1個7．（2017春?蚌埠期末）關(guān)于天然放射性，下列說法正確的是（）A．所有的元素都可能發(fā)生衰變 B．放射性元素的半衰期與外界的溫度無關(guān) C．α、β、γ三種射線中，γ射線電離能力最強(qiáng) D．一個原子核在一次衰變中可同時發(fā)出α、β、γ三種射線8．（2018秋?唐山期末）關(guān)于碳14的衰變方程614C→ZAXA．A等于13，Z等于5 B．A等于14，Z等于7 C．A等于14，Z等于5 D．A等于13，Z等于69．（2019?皇姑區(qū)校級模擬）下列說法中正確的是（）A．在天然放射現(xiàn)象中起作用的是強(qiáng)相互作用 B．三種射線上，α射線的穿透能力最強(qiáng)，γ射線的電離本領(lǐng)最弱 C．自然界中越重的原子核，其中子數(shù)與質(zhì)子數(shù)的差值越大 D．1927年戴維孫和G．P湯姆孫分別利用晶體做了電子束衍射實驗，證實了電子的波動性并提出實物粒子也具有波動性10．（2019春?洮北區(qū)校級月考）鈾（92238U）經(jīng)過α、β衰變后形成穩(wěn)定的鉛（82A．6個 B．14個 C．22個 D．32個二．多選題（共3小題）11．（2019春?湖北期中）關(guān)于電磁波譜，下列說法中正確的是（）A．電磁波中最容易表現(xiàn)出干涉、衍射現(xiàn)象的是無線電波 B．紅外線、紫外線、可見光是原子的外層電子受激發(fā)后產(chǎn)生的 C．X射線和γ射線是原子的內(nèi)層電子受激發(fā)后產(chǎn)生的 D．紅外線的顯著作用是熱作用，溫度較低的物體不能輻射紅外線12．（2018春?東平縣校級期中）關(guān)于放射性同位素應(yīng)用的下列說法中錯誤的是（）A．放射線改變了布料的性質(zhì)使其不再因摩擦而生電，因此達(dá)到了消除有害靜電的目的 B．利用γ射線的貫穿性可以為金屬探傷，也能進(jìn)行人體的透視 C．用放射線照射作物種子能使其DNA發(fā)生變異，其結(jié)果一定是成為更優(yōu)秀的品種 D．用γ射線治療腫瘤時一定要嚴(yán)格控制劑量，以免對人體正常組織造成太大的傷害13．（2018秋?赫山區(qū)月考）一靜止鈾核放出一個α粒子衰變成釷核，衰變方程為92238U→90234ThA．衰變后釷核的動能等于α粒子的動能 B．衰變后釷核的動量大小等于α粒子的動量大小 C．鈾核的半衰期等于其放出一個α粒子所經(jīng)歷的時間 D．衰變后α粒子與釷核的質(zhì)量之和小于衰變前鈾核的質(zhì)量三．解答題（共2小題）14．（2010?睢寧縣校級二模）下面列出了一些醫(yī)療器械的名稱和這些器械所涉及的物理現(xiàn)象，以下說法正確的是A．X光機(jī)是利用X射線穿透物質(zhì)的本領(lǐng)跟物質(zhì)的密度有關(guān)；B．手術(shù)室中的消毒燈是利用紅外線有顯著的熱效應(yīng)C．“彩超”是利用被血管中的血流反射后的聲波出現(xiàn)相對論中的“時間延緩”效應(yīng)而工作的D．胃鏡是利用激光的直線傳播性質(zhì)E．“放療”是利用γ射線的高能量來摧毀病變的細(xì)胞F．治療膽結(jié)石的碎石機(jī)是利用超聲波來工作的．15．（2014?虹口區(qū)二模）英國物理學(xué)家盧瑟福1919年通過如圖所示的實驗裝置，第一次完成了原子核的人工轉(zhuǎn)變，并由此發(fā)現(xiàn)了．實驗時，盧瑟福仔細(xì)調(diào)節(jié)鋁箔的厚度，使恰好不能穿透鋁箔．該實驗的核反應(yīng)方程為：714N+24He

隨堂練習(xí)參考答案與試題解析一．選擇題（共10小題）1．（2019?龍?zhí)秴^(qū)校級三模）下列說法正確的是（）A．原子核的結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定 B．湯姆孫首先提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型 C．在α、β、Y三種射線中，a射線的電離能力最強(qiáng) D．核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損現(xiàn)象違背了能量守恒定律【分析】比結(jié)合能越大的原子核，核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定。盧瑟福根據(jù)α粒子散射實驗提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型；根據(jù)三種射線的性質(zhì)與特點分析?！窘獯稹拷猓篈、比結(jié)合能越大的原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定，與結(jié)合能的大小無關(guān)。故A錯誤；B、盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型很好的解釋了α粒子散射實驗。故B錯誤；C、在α、β、Y三種射線中，a射線的電離能力最強(qiáng)。故C正確；D、根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可知，在核反應(yīng)的過程中的質(zhì)量虧損現(xiàn)象并不違背能量守恒定律。故D錯誤故選：C。2．（2018?興化市校級四模）關(guān)于下列四幅圖說法正確的是（）A．圖①中的放射性同位素應(yīng)選擇衰變時放出α粒子的同位素 B．圖②中的鎘棒的作用是使核反應(yīng)中的快中子減速 C．圖③中的光子碰撞電子后，其波長將變大 D．圖④中的電子的動量越大，衍射現(xiàn)象越明顯【分析】α射線穿透本領(lǐng)太弱，γ射線穿透能力又太強(qiáng)，而β射線穿透能力β居中；根據(jù)動量守恒定律和功能關(guān)系分析碰撞問題；根據(jù)電子束通過鋁箔后的衍射圖樣，說明電子具有波動性，結(jié)合德布羅意波波長的公式分析即可。鎘棒起到吸收中子的作用，從而控制和反應(yīng)的速度?！窘獯稹拷猓篈、α、β、γ三種射線的穿透能力不同，α射線不能穿過3mm厚的鋁板，γ射線又很容易穿過3mm厚的鋁板，厚度的微小變化不會使穿過鋁板的γ射線的強(qiáng)度發(fā)生較明顯變化，所以基本不受鋁板厚度的影響。而β射線剛好能穿透幾毫米厚的鋁板，因此厚度的微小變化會使穿過鋁板的β射線的強(qiáng)度發(fā)生較明顯變化，即是β射線對控制厚度起作用，所以圖乙的放射性同位素應(yīng)選擇衰變時放出β粒子的同位素。故A錯誤；B、在核反應(yīng)堆中石墨主要起減速劑的作用，將快中子變成慢中子。鎘棒起到吸收中子的作用，能控制中子的數(shù)目，從而控制和反應(yīng)的速度，故B錯誤；C、圖中光子與電子發(fā)生碰撞后，光子的一部分能量轉(zhuǎn)移給電子，由：λ=?cD、根據(jù)德布羅意波波長公式：λ=?故選：C。3．（2017春?龍海市校級期末）如圖所示，放射性元素鐳衰變過程中釋放出α、β、γ三種射線，分別進(jìn)入勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中，下列說法正確的是（）A．①④表示β射線，其穿透能力較強(qiáng) B．②⑤表示γ射線，其穿透能力最強(qiáng) C．③⑥表示α射線，其電離能力最強(qiáng) D．②⑤表示γ射線，是原子發(fā)生躍遷時產(chǎn)生【分析】根據(jù)α、β、γ三種射線的帶電性質(zhì)和本質(zhì)以及帶電粒子在電場中受力特點可正確判斷．本題應(yīng)抓?。孩偃N射線的成分主要是指所帶電性：α射線是高速He流帶正電，β射線是高速電子流，帶負(fù)電，γ射線是γ光子，是中性的．②洛倫茲力方向的判定，左手定則：張開左手，拇指與四指垂直，讓磁感線穿入手心，四指的方向是正電荷運(yùn)動的方向，拇指的指向就是洛倫茲力的方向．【解答】解：α射線實質(zhì)為氦核，帶正電，β射線為電子流，帶負(fù)電，γ射線為高頻電磁波，根據(jù)電荷所受電場力特點可知：①為β射線，②為γ射線，③為α射線，α射線是高速He流，一個α粒子帶兩個正電荷。根據(jù)左手定則，α射線受到的洛倫茲力向左，故④是α射線。β射線是高速電子流，帶負(fù)電荷。根據(jù)左手定則，β射線受到的洛倫茲力向右，故⑥是β射線。γ射線是γ光子，是中性的，故在磁場中不受磁場的作用力，軌跡不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。故⑤是γ射線。故B正確，ACD錯誤。故選：B。4．（2017秋?二七區(qū)校級期中）下列關(guān)于不同波段的電磁波的說法正確的是（）A．X射線有很強(qiáng)的熒光作用，所以可以用來消毒 B．微波爐利用微波是因為微波的穿透能力強(qiáng)，甚至能穿透金屬 C．雷達(dá)導(dǎo)航用的微波的波長比X射線波長要長 D．紅外遙感用的是無線點波【分析】x射線具有較強(qiáng)的穿透本領(lǐng)，紫外線具有熒光作用，根據(jù)微波爐的工作原理分析答題，紅外線遙感利用的是紅外線?！窘獯稹拷猓篈、x射線具有很強(qiáng)的穿透本領(lǐng)，紫外線具有熒光作用，可以利用紫外線用來消毒，故A錯誤；B、微波加熱利用的是食物中的水份與微波的頻率相接近，從而在微波中發(fā)生振動而產(chǎn)生大量的熱量使食物發(fā)熱，微波爐并不是利用微波的穿透本領(lǐng)，故B錯誤；C、雷達(dá)導(dǎo)航用的微波的波長比X射線波長要長，故C正確；D、紅外線遙感利用的是紅外線，故D錯誤；故選：C。5．（2018春?安達(dá)市校級期末）關(guān)于天然放射現(xiàn)象中產(chǎn)生的三種射線，以下說法中正確的是（）A．α、β、γ三種射線中，α射線的電離作用最強(qiáng)，穿透能力也最強(qiáng) B．α、β、γ三種射線中，β射線的速度最快，可以達(dá)到0.9c C．β射線是由原子核外電子電離產(chǎn)生的 D．人們利用γ射線照射種子，可以使種子內(nèi)的遺傳物質(zhì)發(fā)生變異，培育出新的優(yōu)良品種【分析】正確解答本題需要掌握：放射性的應(yīng)用和防護(hù)；正確理解α、β、γ三種射線性質(zhì)和應(yīng)用，從而即可求解【解答】解：A、α、β、γ三種射線中，α射線的電離作用最強(qiáng)，但γ穿透能力最強(qiáng)，故A錯誤；B、α、β、γ三種射線中，α射線射出速度約0.1C，β射線射出速度接近C，γ射出速度為C，所以三種射線中γ射線的速度最快，故B錯誤；C、β衰變中產(chǎn)生的電子是原子核中的一個中子轉(zhuǎn)化而來的；故C錯誤；D、人們利用γ射線照射種子，可以使種子內(nèi)的遺傳物質(zhì)發(fā)生變異，培育出新的優(yōu)良品種，故D正確。故選：D。6．（2018?松江區(qū)二模）關(guān)于天然放射現(xiàn)象，下列說法中正確的是（）A．β衰變說明原子核里有電子 B．放射性物質(zhì)的溫度升高，其半衰期將縮短 C．γ射線的電離作用很強(qiáng)，可用來消除有害靜電 D．原子核經(jīng)過一次β衰變后，核內(nèi)中子數(shù)減少1個【分析】β衰變中產(chǎn)生的電子是原子核中的一個中子轉(zhuǎn)化而來的；半衰期由原子核內(nèi)部因素決定，與所處的物理環(huán)境和化學(xué)狀態(tài)無關(guān)；γ射線的電離作用很弱，不能用來消除有害靜電；β衰變的本質(zhì)是原子核里的一個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€質(zhì)子，同時放出釋放一個β粒子（電子）?！窘?/p>