原子物理

电子的发现

原子结构：

卢瑟福模型： α粒子散射实验 1、装置：α粒源发α粒子金箔 2、结果 3、卢瑟福的发现：大角度散射 分析：

卢瑟福核式结构

1911年卢瑟福依据粒子散射实验中粒子发生了___________（选填“大”或“小”）角度散射现象，提出了原子的核式结构模型。若用动能为1 MeV的粒子轰击金箔，其速度约为_____________m/s。（质子和中子的质量均为1.6710－27 kg，1 MeV＝106eV） 大，6.9×106 解析：卢瑟福在α粒子散射实验中发现了大多数α粒子没有大的偏转，少数发生了较大的偏转，卢瑟福抓住了这个现象进行分析，提出了原子的核式结构模型；1MeV=1×106×1.6×10-19= mv2，解得v=6.9×106m/s 。

.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=n2r1 r1=0.53×10-10m ②能量量子化： E1=-13.6eV ③原子在两个能级间跃迁时辐射或吸收光子的能量hν=Em-En 氢原子的能级图 n E/eV ∞ 0 1 -13.6 2 -3.4 3 -1.51 4 -0.85 3 E1 E2 E3

氢原子的能级图 n E/eV ∞ 0 1 -13.6 2 -3.4 3 -1.51 4 -0.85 3 E1 E2 E3

⑵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。

已知氢原子基态的电子轨道半径为r1=0.0528×10-10米量子数为n的　　 (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. 　　(静电力恒量k=9.0×109牛顿·米2/库仑2,电子电量e=1.60×10-19库仑,普朗克恒量n=6.63×10-34焦耳·秒,真空中光速c=3.00×108米/秒.)

用光子能量为E的单色光照射容器中处于基态的氢原子。停止照射后，发现该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为ν1、ν2、ν3，由此 可知，开始用来照射容器的单色光的光子能量可以表示 为：①hν1；②hν3；③h(ν1+ν2)；④h(ν1+ν2+ν3) 以上表示式中 A.只有①③正确 B.只有②正确 C.只有②③正确 D.只有④正确 解：该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，说明这时氢原子处于第三能级。根据玻尔理论应该有hν3=E3- E1，hν1=E3- E2，hν2=E2- E1，可见hν3= hν1+ hν2= h(ν1+ν2)，所以照射光子能量可以表示为②或③，答案选C。

天然放射现象 贝克勒尔的发现——成功眷顾注意细节的人 成功更关注坚韧的人

三种射线：

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 +2 0.1 最强 最弱，纸能挡住 β射线 电子 1/1840 -1 0.99 较强 较强，穿几mm铝板 γ射线 光子 1 最弱 最强，穿几cm铅版

衰变：原子核放出α或β射线转变成新的原子核，这种变化叫衰变

衰变规律：在衰变过程中，电荷数和质量数都守恒

放射性同位素钍232经αβ衰变会生成氧，其衰变方程为 Th= Rn+xα+yβ， A.x=1,y=3 B.x=2,y=3 C.x=3,y＝1 D.x=3,y=2 解析：本题考查放射性元素衰变的有关知识，本题为较容易的题目。由衰变方程： ,由质量数守恒和电荷数守恒得：232=220+4x,90=86+2x-y可解得：x=3、 y=2。

一置于铅盒中的放射源发射的α、β和γ射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔后，铝箔后的空间有一匀强电场。进入电场后，射线变为a、b两束，射线a沿原来方向行进，射线b发生了偏转，如图所示，则图中的射线a为____射线，射线b为_____射线。

半衰期

一个氡核衰变成钋核并放出一个粒子，其半衰期为3. 8天。1 g氡经过7. 6天衰变掉氡的质量，以及衰变成的过程放出的粒子是B A .一个氡核衰变成钋核并放出一个粒子，其半衰期为3.8天。1 g氡经过7.6天衰变掉氡的质量，以及衰变成的过程放出的粒子是B A.0.25g，α粒子　　　　　　　　　　　B.0.75g，α粒子 C.0.25g，β粒子　　　　　　　　　　　D.0.75g，β粒子 解析:经过了两个半衰期，1g的氡剩下了0.25g，衰变了0.75g，根据核反应方程的规律，在反应前后的质量数和荷电荷数不变可得出是a粒子，所以B正确。

一小瓶含有一种放射性同位素的溶液，它平均每分钟衰变6000次，将它注射到一病人血液中，经15小时后从病人身上取出10cm3血液，测得平均每分钟衰变2次.若这种同位素半衰期为5小时，试计算病人血液的总体积？ 3.75L

在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于天然衰变放出一个粒子而得到两条圆形轨迹，两圆半径之比为45∶1，测得衰变后两粒子动能之比为117∶2，请根据计算，写出该核的衰变方程式。

原子核

卢猜想→查德威克用实验证实 α粒子 轰 Be核——一种粒子

重核裂变

假设在NaCl蒸气中存在由钠离子 和氯离子Cl靠静电相互作用构成的单个氯化钠NaCl分子．若取 与 相距无限远时其电势能为0，一个NaCl分子的电势能为－6.leV．已知使一个中性原子Na最外层的电子脱离钠原子而形成钠离子 所需的能量（电离能）为5.leV，使一个中性氯原子Cl结合一个电子形成氯离子 所放出的能量（亲和能）为3.8eV．由此可算出，在将一个NaCl分子分解成彼此远离的中性钠原子Na和中性氯原子Cl的过程中，外界供给的总能量等于__________eV．

如图所示，竖直平面内有一半径为r、电阻为R1、粗细均匀的光滑半圆形金属环，在M、N处与距离为2r、电阻不计的平行光滑金属导轨ME、NF相接，EF之间接有电阻R2，已知R1＝12R，R2＝4R。在MN上方及CD下方有水平方向的匀强磁场I和II，磁感应强度大小均为B。现有质量为m、电阻不计的导体棒ab，从半圆环的最高点A处由静止下落，在下落过程中导体棒始终保持水平，与半圆形金属环及轨道接触良好，设平行导轨足够长。已知导体棒下落时的速度大小为v1，下落到MN处时的速度大小为v2。 （1）求导体棒ab从A处下落时的加速度大小； （2）若导体棒ab进入磁场II后棒中电流大小始终不变，求磁场I和II这间的距离h和R2上的电功率P2； （3）若将磁场II的CD边界略微下移，导体棒ab进入磁场II时的速度大小为v3，要使其在外力F作用下做匀加速直线运动，加速度大小为a，求所加外力F随时间变化的关系式。