高二物理原子核的衰变、原子核的人工转变

复习题

1．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0.36eV

C. 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

2．光子能量为E 的一束光照射容器中的氢（设氢原子处于n =3的能级），氢原子吸收光子后，能发出频率γ1、γ2、γ3、γ4、γ5、γ6六种光谱线，且γ1＜γ2＜γ3＜γ4＜γ5＜γ6，则E 等于（ ）

A.h γ 1

B.h γ 6

C.h （γ6-γ1）

D.h （γ1+γ2+γ3+γ4+γ5+γ6） .

3．现有1200个氢原子被激发到量子数为4的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总

数是（ ） （假定处在量子数为n 的激发态的氢原子跃迁到各较低能

级的原子数都是处在该激发态能级上的总数的1

1

n ） A ．2200 B ．2000

C ．1200

D ．24 00

4．氢原子的能级如图4所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62eV —3.11eV ，下列说法错误的是( )

A ．处于n ＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离

B ．大量氢原子从高能级向n ＝3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应

C ．大量处于n ＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光

D ．大量处于n ＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的可见光

参考答案：1. B 2. A 3. A 4. D

n =1

n =3 n =4

n =2

图3

原子核的衰变、原子核的人工转变

一、天然放射现象 1、天然放射现象

物质放射出α射线、β射线、γ射线的性质，叫做放射性，具有放射性的元素叫放射性元素。

1896年法 贝克勒耳首先发现天然放射现象，后居里·夫妇发现钋P O 和镭R a 。 物质发射射线的性质称为放射性(radioactivity)。 元素这种自发的放出射线的现象叫做天然放射现象， 具有放射性的元素称为放射性元素。

2、放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，原子序数大于82的所有元素，都能自发的放出射线，原子序数小于83的元素，有的也具有放射性。

3、射线种类与性质

那这些射线到底是什么呢？把放射源放入由铅做成的容器中，射线只能从容器的小孔射出，成为细细的一束。在射线经过的空间施加磁场，发现射线

①射线分成三束，射线在磁场中发生偏转，是受到力的作用。这个力是洛伦兹力，说明其中的两束射线是带电粒子。

②根据左手定则，可以判断α射线都是正电荷，β射线是负电荷。

③带电粒子在电场中要受电场力作用，可以加一偏转电场，也能判断三种射线的带电性质。

α射线：氦核流速度约为光速的 1/10。贯穿本领最小，但有很强的电离作用，很容易使空气电离，使照相底片感光的作用也很强；

β射线:高速运动的电子流。速度接近光速，贯穿本领很强。很容易穿透黑纸，甚至能穿透几毫米厚的铝板，但它的电离作用比较弱。

γ射线：为波长极短的电磁波。性质非常象Ｘ射线，只是它的贯穿本领比Ｘ射线大的多，甚至能穿透几厘米厚的铅板，但它的电离作用却很小。

电离本领和贯穿本领之间的关系：α粒子是氦原子核，所以有很强的夺取其它原子的核外电子的能力，但以损失动能为代价换得原子电离，所以电离能力最强的α粒子，贯穿本领最弱；而γ光子不带电，只有激发核外电子跃迁时才会将原子电离，所以电离能力最弱而贯穿本领最强.

带电量 质量数 符号 电离性

穿透性

实 质

来 源

α射线 +2e

4

（p ）

很强

很小

（一张普通纸）

高速的氦核流 v≈0.1c

两个中子和两个质子结合成团从原子核中放

出

β射线 -e 0

弱

很强 （几毫米铝板）

高速的电子流v≈c 原子核中的中子转换成

质子时从原子核中放

出

γ射线

γ

很小

更强 （几厘米铅板）

波长极短的电磁波 原子核受激发产生的

小结：

①实验发现：元素具有放射性是由原子核本身的因素决定的，跟原子所处的物理或化学状态无关。不管该元素是以单质的形式存在，还是和其他元素形成化合物，或者对它施加压力，或者升高它的温度，它都具有放射性。

②天然放射现象：表明原子核存在精细结构，是可以再分的

He

42

e

01

-

三种射线都是高速运动的粒子，能量很高，都来自于原子核内部，这也使我们认识到原子核蕴藏有巨大的核能，原子核内也有其复杂的结构。 二、放射性元素的衰变

1、原子核的衰变

原子核的衰变：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。 常见的衰变有两种，放出α粒子的衰变叫α衰变，放出β粒子的衰变叫β衰变，γ射线是随着α射线或β射线的放出而产生的。

2、α衰变

铀238核放出一个α粒子后，核的质量数减少4，核电荷数减少2，变成新核--钍234核。那这种放出α粒子的衰变叫做α衰变。

这个过程可以用衰变方程式来表示：

23892U →23490Th+4

2He

3、β衰变

钍234核也具有放射性，它能放出一个β粒子而变成23491Pa （镤），那它进行的是β衰变，请同学们写出钍234核的衰变方程式？β粒子用0-1e 表示。 钍234核的衰变方程式： 23490Th →23491Pa+0-1e

衰变前后核电荷数、质量数都守恒，新核的质量数不会改变但核电荷数应加1

提问：β衰变如果按衰变方程式的规律来写的话应该没有问题，但并不象α衰变那样容易理解，因为核电荷数要增加，学生会问为什么会增加？哪来的电子？

原子核内虽然没有电子，但核内的的质子和中子是可以相互转化的。当核内的中子转化为质子时同时要产生一个电子：10n →11H ＋0-1e 这个电子从核内释放出来，就形成了β衰变。可以看出新核少了一个中子，却增加了一个质子，并放出一个电子。

4、γ辐射

原子核的能量也跟原子的能量一样，其变化是不连续的，也只能取一系列不连续的数值，因此也存在着能级，同样是能级越低越稳定。

放射性的原子核在发生α衰变、β衰变时，往往蕴藏在核内的能量会释放出来，使产生的新核处于高能级，这时它要向低能级跃迁，能量以γ光子的形式辐射出来，因此，γ射线经常是伴随α射线和 β射线产生的，当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时就会伴随着γ辐射（没有γ衰变）。这时，放射性物质发出的射线中就会同时具有α、β和γ三种射线。

注意：

一种元素只能发生一种衰变，但在一块放射性物质中可以同时放出α、β和γ三种射线。

5、衰变方程式遵守的规律

α衰变：e M Z M Z H Y X 4

242+→-- α衰变规律：A Z X →A-4Z-2Y+42He β衰变：e Y X M Z M Z 01

1-++→ β衰变规律：A Z X →A Z +1Y+0-1e

（1）核反应遵从的规律 ①质量数守恒

②电荷数守恒 ③动量守恒； ④能量守恒.

（2）半衰期：

说明：1. 中间用单箭头，不用等号；

2. 是质量数守恒，不是质量守恒;

3. 方程及生成物要以实验为基础，不能杜撰。

类型衰变方程规律

α衰变新核

电荷数减少质量数减少

2

4?

?

?

β衰变新核

电荷数增加质量数不变

1?

?

?

三、半衰期

1.意义：表示放射性元素衰变快慢的物理量

2.定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间

不同的放射性元素其半衰期不同．

3.公式：经过n个半衰期(T)其剩余的质量为：

τ

t

m

m?

?

?

?

?

=

2

1

剩

质量与原子个数相对应，故经过n个半衰期后剩余的粒子数为：

τ

t

N

N?

?

?

?

?

=

2

1

剩

——衰变剩下的原子核数注意：

(1)半衰期的长短是由核的内部因素（自身的因素）决定与物理状态（温度、压强等）化学状态（单质、化合物）无关。

(2)半衰期是一个统计规律，只对大量的原子核才适用，对少数原子核是不适用的．

如镭226变为氡222的半衰期为1620年；铀238变为钍234的半衰期为4.5×109年．氡222经α衰变变为钋218，每经过3.8天就有一半的氡发生衰变，即经过3.8天后剩下一半的氡，再经过3.8天，剩下的氡又有一半发生衰变，只剩下四分之一氡，再经3.8天剩下八分之一氡，再经3.8天剩下十六分之一氡，……．

氡的衰变图的投影：

m/m0＝(1/2)n

α粒子只能是从原子核内放出来的；

β粒子所具有的能量是核外电子不可能达到的，只能是从原子核内放出来的；

γ射线是能量很高的光子，核外电子能级跃迁辐射光子的能量不可能达到γ光子所具有的能量，γ光子只能是原子核内部放出来。

可见原子核是有着复杂的结构的，是可以再分的。

考古学家确定古木年代的方法是用放射性同位素作为“时钟”，来测量漫长的时间，这叫做放射性同位素鉴年法．

4、确定衰变次数的方法：

2

1

m

m

n

?

?

?

?

?

=

2

1

m

m T

t

?

?

?

?

?

=

02

1

2

1

N

N

N T

t

n

?

?

?

?

?

=

?

?

?

?

?

=

设放射性元素A Z X 经过n 次α衰变m 次β衰变后，变成稳定的新元素A Z '

'Y ，则表示核反应的方程为：A Z X →A Z ''Y+n 42He +m 0

1-e.

根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程 m

n Z Z n A A -+'=+'=24，

两式联立得：

Z

Z A

A m A A n -'+'-='-=

2

4 由此可见确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组.

一放射性元素，测得质量为m,半衰期为T ，经时间t 后，剩余未衰变的放射性元素的

质量为m

m m t T

o

=

2/ 四、原子核的人工转变 1、质子的发现：

早在1915年，卢瑟福的学生马斯登就观察到了用α粒子轰击氮气时会产生长射程粒子，一种可能的解释是这种粒子是氢核，因为这里是用α粒子轰击氮时常常出现的现象。卢瑟福没有轻易作出结论，而是耐心地进行实验研究，以便弄清那些粒子到底是氮核、氦核还是氢核，实验要在荧光屏前观察和设计微弱的闪烁，条件是相当艰苦的，经过了三年多的时间，在1919年夏，他才总结了α

粒子与氮原子的碰撞现象，对氮原

子核的人工转变作了无可置疑的结论。其核反应方程是：N+He→O+H

2、中子的发现：

1920年，卢瑟福预言：可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把这种粒子叫中子。在中子发现之前，摆在物理学家们面前的问题是：要么α粒子轰击铍发出的是γ光子，它在跟质子的碰撞中能量和动量不再守恒；要么α粒子轰击铍发出的射线不是γ光子而是一种新粒子。在约里奥·居里夫妇的实验

中，中子已经出现了，但他们不能识别它。查德威克运用了能量和动量守恒定律，科学地分析了实验结果，终于发现了中子。发现中子的核反应方程是：

Be+

He→C+n

中子不带电荷，它与各种物质粒子不发生静电作用，很容易接近甚至打进原子核。

3、原子核的组成：

原子核由质子和中子组成，质子和中子统称核子，质子带一个单位的正电荷，中子不带电，质子和中子的质量几乎相等，都等于一个质量单位，所以原子核的电荷数就等于它的质子数，原子核的质量数就等于它的质子数和中子数之和。具有相同质子数的原子，它们核外的电子数也相同，因而有相同的化学性质，属于同一种元素，但它们的中子数可以是不同的，这些具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称为同位素。

注意：

①质子数相同而中子数不同的原子互称同位素：

②同种元素的不同的同位素在元素周期表上具有相同的位置（原子序数相同），他们的核电荷数相同，

具有相同的化学性质：

③同一种元素的多种同位素中，有稳定的，也有不稳定的，不稳定的同位素会自发地放出α粒子、β粒子而衰变为别种元素，这种不稳定的同位素就叫放射性同位素，四十多种元素具有天然放射性同位素，各种元素都有人工放射性同位素。

（三）、放射性同位素及其应用

1、用中子、质子、氚核、α粒子或γ光子轰击原子核都可制取放射性同位素，氚核裂变的产物也有放射性同位素。例：用α粒子轰击铝27：

Al+He→P+n得到的磷30具有放射性

P→Si+ e 放出正电子

2、应用

①利用放射性同位素的射线

A、γ射线探伤仪

B、电离空气消除机器中的有害静电

C、治虫育种、医疗

②把放射性同位素做为示踪原子进行监测

3、放射性污染和防护

污染：原子弹爆炸、核电站泄露、放疗剂量过大

防护：厚水泥层很厚的重金属箱、远离放射源

1、下列说法中正确的是（）

A.射线比射线更容易使气体电离

B.核反应堆产生的能量来自轻核的聚变

C.射线在电场和磁场中都不会发生偏转

D.太阳辐射的能量主要来源于太阳内部重核的裂变

2（双选）、关于天然放射现象，以下叙述正确的是（）

A.若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小

B.衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时产生的

C.在、、这三种射线中，射线的穿透能力最强，射线的电离能力最强

D.铀核（U）衰变为铅核（Pb）的过程中，要经过8次衰变和10次衰变

3（双选）、放射性元素能自发地放出射线，变成别的元素，同时伴随核能的释放.下列表述中正确的是（）

A.、、三种射线都是电磁波

B.在、、三种射线中电离能力最弱的是射线

C.太阳辐射的能量是由轻核聚变产生的

D.将放射性元素掺杂到其他稳定元素中并大幅度降低其温度，它的半衰期不发生改变

4、目前，核反应产生的核能主要来源于U的裂变，则下列说法中正确的是（）

A.U原子核中有92个质子、143个核子

B.U的一种可能的裂变是变成两个中等质量的原子核，核反应方程为

，说明U是由Ba和Kr组成的

C.U是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短

D.若一个铀核在裂变前后的质量亏损为，则其释放的核能为

5、8.放射性同位素可用来推算文物的“年龄”。的含量每减少一半要经过约5730年。某考古小组挖掘到一块动物骨骼，经测定还剩余1/8，推测该动物生存年代距今约为（）

A.5730×3年

B.5730×4年

C.5730×6年

D.5730×8年

6、一个氡核222

86Rn衰变成钋核218

84

Po并放出一个粒子，其半衰期为3.8天，1g氡经过7.6

天衰变掉氡的质量，以及222

86Rn衰变成218

84

Po的过程放出的粒子是（）

A.0.25g，a粒子

B.0.75g，a粒子

C.0.25g，β粒子

D.0.75g，β粒子

7、目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素.下列有关放射性知识的说法中正确的是（）

A.U衰变成Pb要经过6次β衰变和6次α衰变

B.三种放射线中α射线的电离本领最强，γ射线的穿透本领最强

C.放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的质子转化为中子时产生的

D.β射线与γ射线一样都是电磁波，但β射线穿透本领比γ射线强

8、下列四个方程中，属于衰变的是（）

A.

B.

C.＋→＋＋

D.

9、由衰变为要经过X次α衰变和y次β衰变，其中（）

A.x＝6，y＝8

B.x＝8，y＝6

C.x＝16，y＝22

D.x＝22，y＝16

10、关于半衰期，以下说法正确的是（）

A.同种放射性元素在化合物中的半衰期比单质中长。

B.升高温度可以使半衰期缩短。

C.氡的半衰期为3.8天，若有18个氡原子核，经过7.6天就只剩下4.5个。

D.氡的半衰期为3.8天，18克氡原子核，经过7.6天就只剩下4.5克氡原子核。

11（双选）、关于天然放射现象，下列说法错误的是（）

A.放射性元素的半衰期与温度无关

B.三种射线中，射线的电离本领最强，射线贯穿本领最强

C.衰变说明原子核中有电子存在

D.射线是放射性的原子核发生衰变时，原始核从高能级向低能级跃迁时产生的

12、天然放射性元素（钍）经过一系列核衰变之后，变成（铅）。下列论断中正

确的是（）

A.铅核比钍核少23个中子；

B.铅核比钍核少24个质子；

C.衰变过程中共有4次衰变和8次β衰变；

D.衰变过程中共有6次衰变和4次β衰变。

13、关于半衰期，以下说法正确的是（）

A.同种放射性元素在化合物中的半衰期比单质中长

B.升高温度可以使半衰期缩短

C.氡的半衰期为3.8天，若有18个氡原子核，经过7.6天就只剩下4.5个

D.氡的半衰期为3.8天，18克氡原子核，经过7.6天就只剩下4.5克氡原子核

14、某放射性元素经过114天有7/8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

15、按照电离能力来看，放射性元素放出的三种射线由弱到强的排列顺序是（）

A.α射线，β射线，γ射线

B.β射线，α射线，γ射线

C.γ射线，α射线，β射线

D.γ射线，β射线，α射线

16、关于、、三种射线，下列说法中正确的是（）

A.射线是原子核自发放射出的氦核，它的穿透能力最强。

B.射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力。

C.射线一般们随着或射线产生，它的穿透能力最强。

D.射线是电磁波，它的穿透能力最弱。

17、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

90()，这些衰变包含（）

A.1次α衰变，6次β衰变

B.4次β衰变

C.2次α衰变

D.2次α衰变，2次β衰变

18、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）

19、关于放射性元素的衰变，下列有关说法正确的是（）

A.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.β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的

C.若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小

D.氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下1个氡原子核了

20、近段时间，朝鲜的“核危机”引起了全世界的瞩目，其焦点问题就是朝鲜核电站采用的是轻水堆还是重水堆。因为重水堆核电站在发电的同时还可以产出供研制核武器的钚

239（P

u ）。这种P

u

可由铀239（U）经过衰变而产生，则下列判断中正确的是（）

A.P

u

与U的核内具有相同的中子数

B.P

u

与U的核内具有相同的质子数

C.U经过2次β衰变产生P

u

D.U经过1次α衰变产生P

u

1、C

2、BC

3、CD

4、D

5、A

6、B

7、B

8、B

9、B 10、D

11、CD 12、D 13、D 14、D 15、D 16、C 17、B 18、（1）C (2)B 19、B 20、C

高考物理总复习含答案：天然放射性现象、原子核的人工转变

【巩固练习】 一、选择题 1、（2015 北京卷）实验观察到，静止在匀强磁场中 A 点的原子核发生β衰变，衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意如图。则（ ） A.轨迹 1 是电子的，磁场方向垂直纸面向外 B.轨迹 2 是电子的，磁场方向垂直纸面向外 C.轨迹 1 是新核的，磁场方向垂直纸面向里 D.轨迹 2 是新核的，磁场方向垂直纸面向里 2、某种元素具有多种同位素，反映这些同位素的质量数A 与中子数N 关系的是图（ ） A A A A O N O N O N O N （A ） （B ） （C ） （D ） 3、以下是物理学史上3个著名的核反应方程（ ） x+73Li →2y y+147N → x+178O y+94Be →z+12 6C x 、y 和z 是三种不同的粒子，其中z 是 A. α粒子 B ．质子 C ．中子 D ．电子 4、（2015 北京卷）下列核反应方程中，属于α衰变的是( ) A. H O He N 1 117842147+→+ B. He Th U 4 223490238 92+→ C. n He H H 1 0423121+→+ D. e Pa Th 01-2349123490 +→ 5、表示放射性元素碘131（131 53I ）β衰变的方程是 A ．131127453512I Sb He →+ B ．1311310 53541I Xe e -→+ C ．131130153530I I n →+ D ．1311301 53521I Te H →+ 6、在存放放射性元素时，若把放射性元素①置于大量水中；②密封于铅盒中；③与轻核元 素结合成化合物．则（ ） A.措施①可减缓放射性元素衰变 B.措施②可减缓放射性元素衰变 C.措施③可减缓放射性元素衰变 D.上述措施均无法减缓放射性元素衰变

高二物理原子和原子核知识点总结备课讲稿

高二物理原子和原子核知识点总结 一、原子结构知识点： 1、电子的发现和汤姆生的原子模型： (1)电子的发现： 1897年英国物理学家汤姆生，对阴极射线进行了一系列的研究，从而发现了电子。 电子的发现表明：原子存在精细结构，从而打破了原子不可再分的观念。 (2)汤姆生的原子模型： 1903年汤姆生设想原子是一个带电小球，它的正电荷均匀分布在整个球体内，而带负电的电子镶嵌在正电荷中。 2、α粒子散射实验和原子核结构模型 (1)α粒子散射实验：1909年，卢瑟福及助手盖革手吗斯顿完成 ①装置： ②现象： a. 绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来方向运动，不发生偏转。 b. 有少数α粒子发生较大角度的偏转 c. 有极少数α粒子的偏转角超过了90度，有的几乎达到180度，即被反向弹回。 (2)原子的核式结构模型： 由于α粒子的质量是电子质量的七千多倍，所以电子不会使α粒子运动方向发生明显的改变，只有原子中的正电荷才有可能对α粒子的运动产生明显的影响。如果正电荷在原子中的分布，像汤姆生模型那模均匀分布，穿过金箔的α粒了所受正电荷的作用力在各方向平衡，α粒了运动将不发生明显改变。散射实验现象证明，原子中正电荷不是均匀分布在原子中的。

1911年，卢瑟福通过对α粒子散射实验的分析计算提出原子核式结构模型：在原子中心存在一个很小的核，称为原子核，原子核集中了原子所有正电荷和几乎全部的质量，带负电荷的电子在核外空间绕核旋转。 原子核半径小于10-14m，原子轨道半径约10-10m。 3、玻尔的原子模型 (1)原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾(两方面) a. 电子绕核作圆周运动是加速运动，按照经典理论，加速运动的电荷，要不断地向周围发射电磁波，电子的能量就要不断减少，最后电子要落到原子核上，这与原子通常是稳定的事实相矛盾。 b. 电子绕核旋转时辐射电磁波的频率应等于电子绕核旋转的频率，随着旋转轨道的连续变小，电子辐射的电磁波的频率也应是连续变化，因此按照这种推理原子光谱应是连续光谱，这种原子光谱是线状光谱事实相矛盾。 (2)玻尔理论 上述两个矛盾说明，经典电磁理论已不适用原子系统，玻尔从光谱学成就得到启发，利用普朗克的能量量了化的概念，提了三个假设： ①定态假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然做加速运动，但并不向外在辐射能量，这些状态叫定态。 ②跃迁假设：原子从一个定态(设能量为E2)跃迁到另一定态(设能量为E1)时，它辐射成吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即 hv=E2-E1 ③轨道量子化假设，原子的不同能量状态，跟电子不同的运行轨道相对应。原子的能量不连续因而电子可能轨道的分布也是不连续的。即轨道半径跟电子动量mv的乘积等于h/2π的整数倍，即：轨道半径跟电了动量mv的乘积等于h/2π的整数倍，即

高中物理选修3-1电势能和电势知识点总结

高中物理选修3-1电势能和电势知识点总结 一、电势差：电势差等于电场中两点电势的差值。电场中某点的电势，就是该点相对于零势点的电势差。 (1)计算式 (2)单位：伏特(V) (3)电势差是标量。其正负表示大小。 二、电场力的功 电场力做功的特点： 电场力做功与重力做功一样，只与始末位置有关，与路径无关。 注意：系统性、相对性 2.电势能的变化与电场力做功的关系 (1)电荷在电场中具有电势能。 (2)电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小。 (3)电场力对电荷做负功，电荷的电势能增大。 (4)电场力做多少功，电荷电势能就变化多少。 (5)电势能是相对的，与零电势能面有关(通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上电势能规定为零。) (6)电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性。 (7)电势能是标量。 3.电势能大小的确定

电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从这点移到电势能为零处电场力所做的功。 三、电势 电势：置于电场中某点的试探电荷具有的电势能与其电量的比叫做该点的电势。是描述电场的能的性质的物理量。其大小与试探电荷的正负及电量q均无关，只与电场中该点在电场中的位置有关，故其可衡量电场的性质。 单位：伏特(V)标量 1.电势的相对性：某点电势的大小是相对于零点电势而言的。零电势的选择是任意的，一般选地面和无穷远为零势能面。 2.电势的固有性：电场中某点的电势的大小是由电场本身的性质决定的，与放不放电荷及放什么电荷无关。 3.电势是标量,只有大小,没有方向.(负电势表示该处的电势比零电势处电势低.) 4.计算时EP,q,都带正负号。 5.顺着电场线的方向，电势越来越低。 6.与电势能的情况相似,应先确定电场中某点的电势为零.(通常取离场源电荷无限远处或大地的电势为零.) 三、等势面 1.等势面：电场中电势相等的各点构成的面。 2.等势面的特点 ①等势面一定跟电场线垂直，在同一等势面的两点间移动电荷，电场力不做功; ②电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面，任意两个等势面都不会相交; ③等差等势面越密的地方电场强度越大。

原子核物理及辐射探测学 1-4章答案

第一章 习题答案 1-1 当电子的速度为18105.2-?ms 时，它的动能和总能量各为多少？ 答：总能量 ()MeV ....c v c m m c E e 92400352151101222 2=??? ??-=-==； 动能 ()MeV c v c m T e 413.011122=???? ??????--= 1-2.将α粒子的速度加速至光速的0.95时，α粒子的质量为多少？ 答：α粒子的静止质量 ()()()u M m M m e 0026.44940 .9314,244,224,20=?+=≈-= α粒子的质量 g u m m 23220 10128.28186.1295.010026.41-?==-=-=βα 1-4 kg 1的水从C 00升高到C 0100，质量增加了多少？ 答：kg 1的水从C 00升高到C 0100需做功为 J t cm E 510184.41001184.4?=??=?=?。 () kg c E m 1228521065.4100.310184.4-?=??=?=? 1-5 已知：()();054325239;050786238239238u .U M u .U M == ()()u .U M ;u .U M 045582236043944235236235==

试计算U-239,U-236最后一个中子的结合能。 答：最后一个中子的结合能 ()()()[]M e V .uc .c ,M m ,M ,B n n 774845126023992238922399222==?-+= ()()()[]MeV .uc .c ,M m ,M ,B n n 54556007027023692235922369222==?-+= 也可用书中的质量剩余()A ,Z ?： ()()()()MeV ....,n ,,B n 806457250071830747239922389223992=-+=?-?+?= ()()()()MeV ....,n ,,B n 545644242071891640236922359223692=-+=?-?+?= 其差别是由于数据的新旧和给出的精度不同而引起的。 1-6当质子在球形核里均匀分布时，原子核的库仑能为 RZZeEc024)1(53πε?= Z 为核电荷数，R 为核半径，0r 取m15105.1?×。试计算C13和N13核的库仑能之差。 答：查表带入公式得ΔΕ=2.935MeV 1-8 利用结合能半经验公式，计算U U 239236,最后一个中子的结合能，并与1－5式的结果进行比较。 答：()P sym C S V B A Z A a A Z a A a A a A Z B +??? ??----=--12 312322, 最后一个中子的结合能 ()()()[]2,1,,c A Z M m A Z M A Z S n n -+-= ()()()()[]()()A Z B A Z B c m Z A ZM m m Z A ZM n n n ,1.1,111,12+--?---+--+= ()()1,,--=A Z B A Z B 对U 236，144,236,92===N A Z 代入结合能半经验公式，得到

高中物理基础知识总结24原子原子核

氢原子的能级图 n E /eV ∞ 0 1 -13.6 2 -3.4 3 4 -0.8 5 E 1 E 2 E 3 高考物理知识点总结24 原子、原子核 整个知识体系，可归结为：两模型(原子的核式结构模型、波尔原子模型)；六子(电子、质子、中子、正电子、α粒子、γ光子)；四变(衰变、人工转变、裂变、聚变)；两方程(核反应方程、质能方程)。 4条守恒定律(电荷数守恒、质量数守恒、能量守恒、动量守恒)贯串全章。 1.汤姆生模型(枣糕模型) 汤姆生发现电子，使人们认识到原子有复杂结构。从而打开原子的大门. 2.卢瑟福的核式结构模型(行星式模型)卢瑟福α粒子散射实验装置,现象,从而总结出核式结构学说 α粒子散射实验是用α粒子轰击金箔，实验现象：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 。 而核式结构又与经典的电磁理论发生矛盾：①原子是否稳定,②其发出的光谱是否连续 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)玻尔补充三条假设 ⑴定态--原子只能处于一系列不连续的能量状态(称为定态),电子虽然绕核运转,但不会向外辐射能量。 (本假设是针对原子稳定性提出的) ⑵跃迁--原子从一种定态跃迁到另一种定态,要辐射(或吸收)一定频率的光子(其能量由两定态的能量差决定)(本假设针对线状谱提出) (终初E E h -=ν) 辐射(吸收)光子的能量为hf ＝E 初-E 末 氢原子跃迁的光谱线问题[一群氢原子可能辐射的光谱线条数为()2 12-==n n C N n ]。 [ (大量)处于n 激发态原子跃迁到基态时的所有辐射方式] ⑶能量和轨道量子化----定态不连续,能量和轨道也不连续;(即原子的不同能量 状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应,原子的定态是不连续的,因此电子的可能轨道分布也是不连续的) (针对原子核式模型提出，是能级假设的补充) 氢原子的激发态和基态的能量(最小)与核外电子轨道半径间的关系是: 【说明】氢原子跃迁 ① 轨道量子化r n =n 2r 1(n ＝1,2.3…) r 1=0.53×10-10m 能量量子化：21n E E n = E 1=－13.6eV ②

高二物理电势能与电势差

知识整合与阶段检测 专题一电场力做功与能量转化分析 处理带电粒子的功能关系的方法有三个： 1．只有电场力做功 只发生电势能和动能之间的相互转化，电势能和动能之和保持不 变，它们之间的大小关系为：W电＝－ΔE电＝ΔE k。 2．只有电场力和重力做功 只发生电势能、重力势能和动能之间的相互转化，电势能、重力 势能、动能三者之和保持不变，功和能的大小关系为：W电＋W G＝－ (ΔE电＋ΔE重)＝ΔE k。 3．多个力做功 多种形式的能量参与转化，要根据不同力做功和不同形 式能转化的对应关系分析，总功等于动能的变化，其关系为： W电＋W其他＝ΔE k。 [例证1]一带电油滴在匀强电场E中的运动轨迹如图2 －1所示，电场方向竖直向下。若不计空气阻力，则此带电油滴从a 点运动到b点的过程中，能量变化情况为() 图

2－1 A ．动能减小 B ．电势能增加 C ．动能和电势能总和减少 D ．重力势能和电势能之和增加 [解析] 由油滴的运动轨迹可知，油滴受到向上的电场力，必然 带负电。在从a 点到b 点的运动过程中，电场力做正功，电势能减少， 重力做负功，重力势能增加，但动能、重力势能、电势能的总和保持 不变，所以动能和电势能总和要减少，选项C 对，B 错。由运动轨迹 为曲线可知电场力F E 大于重力mg ，合力方向向上，由动能定理可知 从a 点运动到b 点，合力做正功，动能增加，选项A 、D 错误。 [答案] C 专题二 带电粒子(带电体)在电场中的运动 1．带电粒子在电场中的加速 功是能量转化的量度，若电场力与带电粒子初速度方向相同，带 电粒子做匀加速直线运动，电场力做正功，电势能的减少量全部转化 为动能的增加量；反之，若电场力与带电粒子初速度方向相反，带电 粒子做匀减速直线运动，电场力做负功，动能的减少量全部转化为电 势能的增加量。 在上述过程中，电场力做多少功，动能和电势能就变化多少。此 处可以类比重力场中重力做功与物体动能和势能的变化关系。 (1)当v 0＝0，由动能定理得qU ＝12m v 2，则v ＝2qU m ； (2)当v 0≠0，由动能定理得qU ＝12m v 2－12m v 02，则v ＝2qU ＋m v 02 m 。

原子核的衰变、人工转变

原子核的衰变、原子核的人工转变 一、天然放射现象 1、天然放射现象 物质放射出α射线、β射线、γ射线的性质，叫做放射性，具有放射性的元素叫放射性元素。 1896年法 贝克勒耳首先发现天然放射现象，后居里·夫妇发现钋P O 和镭R a 。 物质发射射线的性质称为放射性(radioactivity)。 元素这种自发的放出射线的现象叫做天然放射现象， 具有放射性的元素称为放射性元素。 2、放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，原子序数大于82的所有元素，都能自发的放出射线，原子序数小于83的元素，有的也具有放射性。 3、射线种类与性质 那这些射线到底是什么呢？把放射源放入由铅做成的容器中，射线只能从容器的小孔射出，成为细细的一束。在射线经过的空间施加磁场，发现射线 ①射线分成三束，射线在磁场中发生偏转，是受到力的作用。这个力是洛伦兹力，说明其中的两束射线是带电粒子。 ②根据左手定则，可以判断α射线都是正电荷，β射线是负电荷。 ③带电粒子在电场中要受电场力作用，可以加一偏转电场，也能判断三种射线的带电性质。 α射线：氦核流速度约为光速的 1/10。贯穿本领最小，但有很强的电离作用，很容易使空气电离，使照相底片感光的作用也很强； β射线:高速运动的电子流。速度接近光速，贯穿本领很强。很容易穿透黑纸，甚至能穿透几毫米厚的铝板，但它的电离作用比较弱。 γ射线：为波长极短的电磁波。性质非常象Ｘ射线，只是它的贯穿本领比Ｘ射线大的多，甚至能穿透几厘米厚的铅板，但它的电离作用却很小。 电离本领和贯穿本领之间的关系：α粒子是氦原子核，所以有很强的夺取其它原子的核外电子的能力，但以损失动能为代价换得原子电离，所以电离能力最强的α粒子，贯穿本领最弱；而γ光子不带电，只有激发核外电子跃迁时才会将原子电离，所以电离能力最弱而贯穿本领最强. 带电量 质量数 符号 电离性 穿透性 实 质 来 源 α射线 +2e 4 （p ） 很强 很小 （一张普通纸） 高速的氦核流 v≈0.1c 两个中子和两个质子结合成团从原子核中放 出 β射线 -e 0 弱 很强 （几毫米铝板） 高速的电子流v≈c 原子核中的中子转换成 质子时从原子核中放 出 γ射线 γ 很小 更强 （几厘米铅板） 波长极短的电磁波 原子核受激发产生的 小结： ①实验发现：元素具有放射性是由原子核本身的因素决定的，跟原子所处的物理或化学状态无关。不管该元素是以单质的形式存在，还是和其他元素形成化合物，或者对它施 He 42 e 01 -

高中物理必背知识点原子和原子核公式

高中物理必背知识点原子和原子核公式 原子和原子核公式总结 1.粒子散射试验结果a)大多数的粒子不发生偏转;(b)少数 粒子发生了较大角度的偏转;(c)极少数粒子出现大角度的 偏转(甚至反弹回来) 2.原子核的大小：10-15～10-14m，原子的半径约10-10m(原子的核式结构) 3.光子的发射与吸收：原子发生定态跃迁时,要辐射(或吸收)一定频率的光子:h=E初-E末{能级跃迁｝ 4.原子核的组成：质子和中子(统称为核子)， {A=质量数=质子数+中子数，Z=电荷数=质子数=核外电子数=原子序数〔见第三册P63〕｝ 5.天然放射现象：射线(粒子是氦原子核)、射线(高速运动的电子流)、射线(波长极短的电磁波)、衰变与衰变、半衰期(有半数以上的原子核发生了衰变所用的时间)。射线是伴随射线和射线产生的〔见第三册P64〕 6.爱因斯坦的质能方程:E=mc2{E:能量(J)，m:质量(Kg)，c:光在真空中的速度｝ 7.核能的计算E=mc2{当m的单位用kg时，E的单位为J;当m用原子质量单位u时，算出的E单位为uc2;1uc2=931.5MeV｝〔见第三册P72〕。 注：

(1)常见的核反应方程(重核裂变、轻核聚变等核反应方程)要求掌握; (2)熟记常见粒子的质量数和电荷数; (3)质量数和电荷数守恒,依据实验事实,是正确书写核反应方程的关键; (4)其它相关内容:氢原子的能级结构〔见第三册P49〕/氢原子的电子云〔见第三册P53〕/放射性同位数及其应用、放射性污染和防护〔见第三册P69〕/重核裂变、链式反应、链式反应的条件、核反应堆〔见第三册P73〕/轻核聚变、可控热核反应〔见第三册P77〕/人类对物质结构的认识。 考生只要在全面复习的基础上，抓住重点、难点、易错点，各个击破，夯实基础，规范答题，一定会稳中求进，取得优异的成绩。为大家整理了高中物理必背知识点：原子和原子核公式

2021届高三物理一轮复习光学物理近代物理原子核放射性元素衰变原子核的人工转变根据条件写出核反应方程

2021届高三物理一轮复习光学物理近代物理原子核放射性元素衰变原子核 的人工转变根据条件写出核反应方程专题练习 一、单选题 1．1953年莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用在β衰变中产生的中微子与水中11H 的核反应，间接证实了几乎没有质量且不带电的中微子的存在。中微子与水中的11H 发生核反应的方 程式为：中微子101+1+H +e+X →，则方程式中X 的粒子为（ ） A ．0-1e B ．10n C ．11H D ．21H 2．下列核反应中放出的粒子为中子的是（ ） A ．147N 俘获一个α粒子，产生178O 并放出一个粒子 B ．2713Al 俘获一个α粒子，产生3015P 并放出一个粒子 C ．115B 俘获一个质子，产生84Be 并放出一个粒子 D ．63Li 俘获一个质子，产生3 2He 并放出一个粒子 3．原子核A Z X 俘获一个中子，生成一个核146Y 并释放一个质子。由此可知 A ．A=13 Z=6 B ．A= 13 Z=7 C ．A=14 Z=6 D ．A=14 Z=7 4．下列核反应方程中X 代表质子的是( ) A ．131 131 5354I Xe X →+ B ． 14417728N He O X +→+ C ． 324112H H He X +→+ D ． 238 234 9290U Th X →+ 5．下面是列出的一些核反应方程：30301514P Si+X →,9210415Be+H B+Y →，447223He+He Li+Z →；以下选项 中正确的是 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 6．中微子与水中的11H 发生核反应，产生中子(10n )和正电子(01e )，即 中微子＋11H →10n ＋0 1e ＋可以判定， 中微子的质量数和电荷数分别是 A ．0和0 B ．0和1 C ．1和0 D ．1和1 7．据媒体报道，叛逃英国的俄罗斯前特工利特维年科在伦敦离奇身亡．英国警方调查认为毒杀利特维年科的是超级毒药——放射性元素钋＋Po 84210） ．若元素钋发生某种衰变，其半衰期是138天，衰变方程为Po 84210→Pb 82206＋Y ＋γ，则下列说法正确的是（ ＋ A ．该元素发生的是β衰变 B ．Y 原子核含有2个核子

原子核物理知识点归纳

原子核物理重点知识点 第一章 原子核的基本性质 1、对核素、同位素、同位素丰度、同量异位素、同质异能素、镜像核等概念的理解。 （P2）核素：核内具有一定质子数和中子数以及特定能态的一种原子核或原子。 （P2）同位素：具有相同质子数、不同质量数的核素所对应的原子。 （P2）同位素丰度：某元素中各同位素天然含量的原子数百分比。 （P83）同质异能素：原子核的激发态寿命相当短暂，但一些激发态寿命较长，一般把寿命 长于0.1s 激发态的核素称为同质异能素。 （P75）镜像核：质量数、核自旋、宇称均相等，而质子数和中子数互为相反的两个核。 2、影响原子核稳定性的因素有哪些。（P3~5） 核内质子数和中子数之间的比例；质子数和中子数的奇偶性。 3、关于原子核半径的计算及单核子体积。（P6） R =r 0A 1/3 fm r 0=1.20 fm 电荷半径：R =（1.20±0.30）A 1/3 fm 核力半径：R =（1.40±0.10）A 1/3 fm 通常 核力半径＞电荷半径 单核子体积：A r R V 3033 434ππ== 4、核力的特点。（P14） 1.核力是短程强相互作用力； 2.核力与核子电荷数无关； 3.核力具有饱和性； 4.核力在极短程内具有排斥芯； 5.核力还与自旋有关。 5、关于原子核结合能、比结合能物理意义的理解。（P8） 结合能：),()1,0()()1,1(),(),(2 A Z Z Z A Z c A Z m A Z B ?-?-+?=?= 表明核子结合成原子核时会释放的能量。 比结合能（平均结合能）：A A Z B A Z /),(),(=ε 原子核拆散成自由核子时外界对每个核子所做的最小平均功，或者核子结合成原子核时平均每一个核子所释放的能量。 6、关于库仑势垒的理解和计算。（P17） 1.r>R ,核力为0，仅库仑斥力，入射粒子对于靶核势能V (r )，r →∞，V (r ) →0，粒子靠近靶核，r →R ，V (r )上升，靠近靶核边缘V (r )max ，势能曲线呈双曲线形，在靶核外围隆起，称为库仑势垒。 2.若靶核电荷数为Z ，入射粒子相对于靶核 的势能为：r Ze r V 2 0241 )(πε=，在r =R 处， 势垒最高，称为库仑势垒高度。

高中物理原子与原子核知识点总结

高中物理原子与原子核知识点总结(必修三) 载自：搜高考网.soogk. 原子、原子核这一章虽然不是重点,但是高考选择题也会涉及到,其实只要记住模型和方程式,就不会在做题上出错,下面的一些总结希望对大家有所帮助. 卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构学说,玻尔把量子说引入到核式结构模型之中,建立了以下三个假说为主要内容的玻尔理论.认识原子核的结构是从发现天然放射现象开始的,发现质子的核反应是认识原子核结构的突破点.裂变和聚变是获取核能的两个重要途径.裂变和聚变过程中释放的能量符合爱因斯坦质能方程。 整个知识体系，可归结为：两模型(原子的核式结构模型、波尔原子模型)；六子(电子、质子、中子、正电子、粒子、光子)；四变(衰变、人工转变、裂变、聚变)；两方程(核反应方程、质能方程)。 4条守恒定律(电荷数守恒、质量数守恒、能量守恒、动量守恒)贯串全章。 1.汤姆生模型(枣糕模型) 汤姆生发现电子，使人们认识到原子有复杂结构。从而打开原子的大门. 2.卢瑟福的核式结构模型(行星式模型)卢瑟福α粒子散射实验装置,现象,从而总结出核式结构学说 α粒子散射实验是用α粒子轰击金箔，实验现象：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。 而核式结构又与经典的电磁理论发生矛盾：①原子是否稳定,②其发出的光谱是否连续 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)玻尔补充三条假设 ⑴定态--原子只能处于一系列不连续的能量状态(称为定态),电子虽然绕核运转,但不会向外辐射能量。 (本假设是针对原子稳定性提出的) ⑵跃迁--原子从一种定态跃迁到另一种定态,要辐射(或吸收)一定频率的光子(其能量由两定态的能量差决定)(本假设针对线状谱提出) ( ) 辐射(吸收)光子的能量为hf＝E初-E末 氢原子跃迁的光谱线问题[一群氢原子可能辐射的光谱线条数为 ]。

原子核衰变、人工转变

原子核的衰变、原子核的人工转变 一、天然放射现象 1、天然放射现象 物质放射出α射线、β射线、γ射线的性质，叫做放射性，具有放射性的元素叫放射性元素。 1896年法贝克勒耳首先发现天然放射现象，后居里·夫妇发现钋P O 和镭R a 。 物质发射射线的性质称为放射性(radioactivity)。 元素这种自发的放出射线的现象叫做天然放射现象， 具有放射性的元素称为放射性元素。 2、放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，原子序数大于82的所有元素，都能自发的放出射线，原子序数小于83的元素，有的也具有放射性。 3、射线种类与性质 那这些射线到底是什么呢？把放射源放入由铅做成的容器中，射线只能从容器的小孔射出，成为细细的一束。在射线经过的空间施加磁场，发现射线 ①射线分成三束，射线在磁场中发生偏转，是受到力的作用。这个力是洛伦兹力，说明其中的两束射线是带电粒子。 ②根据左手定则，可以判断α射线都是正电荷，β射线是负电荷。 ③带电粒子在电场中要受电场力作用，可以加一偏转电场，也能判断三种射线的带电性质。 α射线：氦核流速度约为光速的 1/10。贯穿本领最小，但有很强的电离作用，很容易使空气电离，使照相底片感光的作用也很强； β射线:高速运动的电子流。速度接近光速，贯穿本领很强。很容易穿透黑纸，甚至能穿透几毫米厚的铝板，但它的电离作用比较弱。 γ射线：为波长极短的电磁波。性质非常象Ｘ射线，只是它的贯穿本领比Ｘ射线大的多，甚至能穿透几厘米厚的铅板，但它的电离作用却很小。 电离本领和贯穿本领之间的关系：α粒子是氦原子核，所以有很强的夺取其它原 子的核外电子的能力，但以损失动能为代价换得原子电离，所以电离能力最强的α粒子，贯穿本领最弱；而γ光子不带电，只有激发核外电子跃迁时才会将原子电离，所 ①实验发现：元素具有放射性是由原子核本身的因素决定的，跟原子所处的物理或化学状态无关。不管该元素是以单质的形式存在，还是和其他元素形成化合物，或者对它施加压力，或者升高它的温度，它都具有放射性。 ②天然放射现象：表明原子核存在精细结构，是可以再分的 三种射线都是高速运动的粒子，能量很高，都来自于原子核内部，这也使我们认识到原子核蕴藏有巨大的核能，原子核内也有其复杂的结构。 二、放射性元素的衰变

高中物理《原子核》知识梳理

《原子核》知识梳理 【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。 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。 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。 【放射性元素的衰变】 1．天然放射现象 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。 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。 用磁场来研究放射线的性质： α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 β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； γ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。 2．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。）。 3.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。 【放射性的应用与防护】 1．放射性同位素的应用： 利用它的射线（贯穿本领、电离作用、物理和化学效应） 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。

原子核的人工转变 原子核的组成

第20单元：原子核的人工转变 原子核的组成 教学要求：●知道原子核的人工转变，了解原子核的组成。 1、 知道原子核的人工转变，知道质子和中子是如何被发现的。 2、 了解原子核的组成，知道核子和同位素等概念。 3、 了解核力的简单特性。 教学重点： 质子中子的发现方程，原子核的组成，用原子核的组成解释α衰变、β衰变对 原子核结构的改变实质 教学过程： （一）复习提问： 天然放射性元素能放出几种射线？这些射线的本质是什么？ （二）引入：天然放射现象说明某些元素的原子核可以自发的产生核转变（α衰变β衰变γ 衰变），而用由人工控制的某些粒子轰击原子核也可以使其发生转变，即原子核可以发生人工转变。 （三）新授： 1、原子核的人工转变：人为的用高速运动的粒子（如α粒子）轰击原子核而产生新的原子核的方法叫原子核的人工转变。 ◆1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核的实验 装置：（引导学生阅读课本P278图9-12） 过程：（引导学生阅读课本P278第二段文字） 现象：从荧光屏S 上发现了闪光。 分析：闪光点的产生不是α粒子的效应，因为铝箔F 的厚度能阻挡（或吸收）所有 的α粒子，肯定是α粒子与氮气作用所产生的新粒子而引起的闪光，那么， 它是什么性质的粒子？它是否带电？质量多大？ 结论：用α粒子轰击氮原子核后产生了新的粒子。 为了证实上述实验的结果，英国物理学家布拉凯特实验照片分析： α粒子径迹碰后分叉：（图片P279图9-13） 分叉后的细长径迹---质子的径迹 另一条短粗 径 迹---新核径迹 发现质子的方程：H O H N e 1117842147+→+ 2、中子的发现： 思维过程：质子是原子核的组成部分已被人接受，最初有人认为，原子核可能是由质子组成的。但不久就知道这种想法是不正确的。如果原子核只是由质子组成，它的电荷数应该与质量数相等。实际上原子核的电荷数只是质量数的一半或者还少一些，卢瑟福根据这一事实，预言原子内可能还存在着质量跟质子相等的不带电的中性粒子，他把它称为中子。

高中物理原子与原子核知识点总结

高中物理原子与原子核知识点总结 1.汤姆生模型(枣糕模型) （）发现电子，使人们认识到原子有复杂结构。从而打开人们认识原子的大门. 2.核式结构模型：（）通过α粒子散射实验,总结出核式结构学说。由α粒子散射实验的实验数据还可以估算出（）大小的数量级是（）。 核式结构与经典的电磁理论发生矛盾：①原子是否稳定,②其发出的光谱是否连续 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)玻尔补充三条假设 ⑴定态--原子只能处于一系列不连续的能量状态(称为定态),电子虽然绕核运转,但不会向外辐射能量。 ⑵跃迁--原子从一种定态跃迁到另一种定态,要辐射(或吸收)一定频率的光子(其能量由两定态的能量差决定)，辐射(吸收)光子的能量为（） 氢原子跃迁的光谱线问题[一群氢原子从n激发态原子跃迁到基态时可能辐射的光谱线条数为（）。 ⑶能量和轨道量子化----定态不连续,能量和轨道也不连续; 氢原子的激发态和基态的能量(最小)与核外电子轨道半径间的关系是:（） 【说明】氢原子跃迁 ① 轨道量子化r n=n2r1(n＝1,2.3…)r1=0.53×10-10m

能量量子化：E1=－13.6eV ② ③氢原子跃迁时应明确： 一个氢原子直接跃迁向高（低）能级跃迁，吸收（放出）光子 ( 某一频率光子 ) 一群氢原子各种可能跃迁向低（高）能级跃迁放出（吸收）光子 (一系列频率光子) ④氢原子吸收光子时——要么全部吸收光子能量，要么不吸收光子 A光子能量大于电子跃迁到无穷远处(电离)需要的能量时，该光子可被吸收。(即：光子和原子作用而使原子电离) B光子能量小于电子跃迁到无穷远处(电离)需要的能量时,则只有能量等于两个能级差的光子才能被吸收。 ⑤氢原子吸收外来电子能量时——可以部分吸收外来碰撞电子的能量因此，能量大于某两个能级差的电子均可被氢原子吸收，从而使氢原子跃迁。 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。

高中物理原子与原子核知识点总结选修3-5

高中物理原子与原子核知识点总结(选修3－5) 原子、原子核这一章虽然不是重点,但是高考选择题也会涉及到,其实只要记住模型和方程式,就不会在做题上出错,下面的一些总结希望对同学们有所帮助. 一波粒二象性 1光电效应的研究思路 (1)两条线索： 10 J·S h为普朗克常数 h=6.63×34 ν为光子频率 2．三个关系 (1)爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0。 (2)光电子的最大初动能E k可以利用光电管实验的方法测得，即E k＝eU c，其中U c是遏止电压。 (3)光电效应方程中的W0为逸出功，它与极限频率νc的关系是W0＝hνc。 3波粒二象性 波动性和粒子性的对立与统一 (1)大量光子易显示出波动性，而少量光子易显示出粒子性。 (2)波长长(频率低)的光波动性强，而波长短(频率高)的光粒子性强。

(3)光子说并未否定波动说，E ＝h ν＝hc λ 中，ν（频率）和λ就是波的概念。 光速C=λν (4)波和粒子在宏观世界是不能统一的，而在微观世界却是统一的。 3．物质波 (1)定义：任何运动着的物体都有一种波与之对应，这种波叫做物质波，也叫德布罗意波。 (2)物质波的波长：λ＝h p ＝h mv ，h 是普朗克常量。 二 原子结构与原子核 （1）卢瑟福的核式结构模型 卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构学说,玻尔把量子说引入到核式结构模型之中,建立了以下三个假说为主要内容的玻尔理论.认识原子核的结构是从发现天然放射现象开始的,发现质子的核反应是认识原子核结构的突破点.裂变和聚变是获取核能的两个重要途径.裂变和聚变过程中释放的能量符合爱因斯坦质能方程。 整个知识体系，可归结为：两模型(原子的核式结构模型、波尔原子模型)；六子(电子、质子、中子、正电子、 粒子、 光子)；四变(衰变、人工转变、裂变、聚变)；两方程(核反应方程、质能方程)。 4条守恒定律(电荷数守恒、质量数守恒、能量守恒、动量守恒)贯串全章。 1.(1)电子的发现：1897年，英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子。电子的发现证明了原子是可再分的。 (2)汤姆孙原子模型：原子里面带正电荷的物质均匀分布在整个原

高二物理原子核的衰变、原子核的人工转变

复习题 1．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0.36eV C. 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 2．光子能量为E 的一束光照射容器中的氢（设氢原子处于n =3的能级），氢原子吸收光子后，能发出频率γ1、γ2、γ3、γ4、γ5、γ6六种光谱线，且γ1＜γ2＜γ3＜γ4＜γ5＜γ6，则E 等于（ ） A.h γ 1 B.h γ 6 C.h （γ6-γ1） D.h （γ1+γ2+γ3+γ4+γ5+γ6） . 3．现有1200个氢原子被激发到量子数为4的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总 数是（ ） （假定处在量子数为n 的激发态的氢原子跃迁到各较低能 级的原子数都是处在该激发态能级上的总数的1 1 n ） A ．2200 B ．2000 C ．1200 D ．24 00 4．氢原子的能级如图4所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62eV —3.11eV ，下列说法错误的是( ) A ．处于n ＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离 B ．大量氢原子从高能级向n ＝3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应 C ．大量处于n ＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光 D ．大量处于n ＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的可见光 参考答案：1. B 2. A 3. A 4. D n =1 n =3 n =4 n =2 图3

原子核的衰变、原子核的人工转变 一、天然放射现象 1、天然放射现象 物质放射出α射线、β射线、γ射线的性质，叫做放射性，具有放射性的元素叫放射性元素。 1896年法 贝克勒耳首先发现天然放射现象，后居里·夫妇发现钋P O 和镭R a 。 物质发射射线的性质称为放射性(radioactivity)。 元素这种自发的放出射线的现象叫做天然放射现象， 具有放射性的元素称为放射性元素。 2、放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，原子序数大于82的所有元素，都能自发的放出射线，原子序数小于83的元素，有的也具有放射性。 3、射线种类与性质 那这些射线到底是什么呢？把放射源放入由铅做成的容器中，射线只能从容器的小孔射出，成为细细的一束。在射线经过的空间施加磁场，发现射线 ①射线分成三束，射线在磁场中发生偏转，是受到力的作用。这个力是洛伦兹力，说明其中的两束射线是带电粒子。 ②根据左手定则，可以判断α射线都是正电荷，β射线是负电荷。 ③带电粒子在电场中要受电场力作用，可以加一偏转电场，也能判断三种射线的带电性质。 α射线：氦核流速度约为光速的 1/10。贯穿本领最小，但有很强的电离作用，很容易使空气电离，使照相底片感光的作用也很强； β射线:高速运动的电子流。速度接近光速，贯穿本领很强。很容易穿透黑纸，甚至能穿透几毫米厚的铝板，但它的电离作用比较弱。 γ射线：为波长极短的电磁波。性质非常象Ｘ射线，只是它的贯穿本领比Ｘ射线大的多，甚至能穿透几厘米厚的铅板，但它的电离作用却很小。 电离本领和贯穿本领之间的关系：α粒子是氦原子核，所以有很强的夺取其它原子的核外电子的能力，但以损失动能为代价换得原子电离，所以电离能力最强的α粒子，贯穿本领最弱；而γ光子不带电，只有激发核外电子跃迁时才会将原子电离，所以电离能力最弱而贯穿本领最强. 带电量 质量数 符号 电离性 穿透性 实 质 来 源 α射线 +2e 4 （p ） 很强 很小 （一张普通纸） 高速的氦核流 v≈0.1c 两个中子和两个质子结合成团从原子核中放 出 β射线 -e 0 弱 很强 （几毫米铝板） 高速的电子流v≈c 原子核中的中子转换成 质子时从原子核中放 出 γ射线 γ 很小 更强 （几厘米铅板） 波长极短的电磁波 原子核受激发产生的 小结： ①实验发现：元素具有放射性是由原子核本身的因素决定的，跟原子所处的物理或化学状态无关。不管该元素是以单质的形式存在，还是和其他元素形成化合物，或者对它施加压力，或者升高它的温度，它都具有放射性。 ②天然放射现象：表明原子核存在精细结构，是可以再分的 He 42 e 01 -

原子与原子核物理学张国营习题答案

第一章 1.1 若卢瑟福散射用的α粒子是放射性物质镭' C 放射的，其动能为6 7.6810?电子伏特。散射物质是原子序数79Z =的金箔。试问散射角150ο θ=所对应的瞄准距离b 多大？ 解：根据卢瑟福散射公式： 2 02 22 442K Mv ctg b b Ze Ze αθ πεπε== 得到： 21921501522 12619079(1.6010) 3.97104(48.8510)(7.681010) Ze ctg ctg b K ο θαπεπ---??===??????米 式中2 12K Mv α=是α粒子的功能。 1.3 钋放射的一种α粒子的速度为71.59710?米/秒，正面垂直入射于厚度为7 10-米、密度 为4 1.93210?3 /公斤米的金箔。试求所有散射在90οθ>的α粒子占全部入射粒子数的百 分比。已知金的原子量为197。 解：散射角在d θθθ+之间的α粒子数dn 与入射到箔上的总粒子数n 的比是： dn Ntd n σ= 其中单位体积中的金原子数：0//Au Au N m N A ρρ== 而散射角大于0 90的粒子数为：2 ' dn dn nNt d ππσ =?=? 所以有： 2 ' dn Nt d n ππσ=? 2 221800 2 903 cos 122( )( )4sin 2 Au N Ze t d A Mu ο ο θ ρπθθπε= ??? 等式右边的积分：180 18090903 3 cos sin 2221 sin sin 2 2 d I d ο ο ο οθθ θθ θ =?=?= 故

'22202012()()4Au N dn Ze t n A Mu ρππε=?? 64 8.5108.510--≈?=? 即速度为7 1.59710/?米秒的α粒子在金箔上散射，散射角大于90ο 以上的粒子数大约是 4008.510-?。 1.4能量为3.5兆电子伏特的细α粒子束射到单位面积上质量为2 2 /1005.1米公斤-?的银 箔上，α粒子与银箔表面成ο 60角。在离L=0.12米处放一窗口面积为2 5 100.6米-?的计数 器。测得散射进此窗口的α粒子是全部入射α粒子的百万分之29。若已知银的原子量为107.9。试求银的核电荷数Z 。 解：设靶厚度为' t 。非垂直入射时引起α 度' t ，而是ο 60sin /'t t =，如图1-1所示。 因为散射到θ与θθd +之间Ωd 立体 角内的粒子数dn 与总入射粒子数n 的比为： dn Ntd n σ= (1) 而σd 为： 2 sin )( )41( 42 2 2 20 θ πεσΩ=d Mv ze d （2把（2）式代入（1）式，得： 2 sin )()41(422220θπεΩ=d Mv ze Nt n dn ……（3） 式中立体角元0 '0'220,3/260sin /,/====Ωθt t t L ds d N 为原子密度。'Nt 为单位面上的原子数，1 0')/(/-==N A m Nt Ag Ag ηη，其中η是单位面积式上的质量；Ag m 是银原子的质量；Ag A 是银原子的原子量；0N 是阿佛加德罗常数。 将各量代入（3）式，得： 2 sin ) ()41(324 2222 0θπεηΩ=d Mv ze A N n dn Ag