【推荐精选】2018届高考物理一轮复习 专题 原子结构 原子核导学案
高三物理一轮复习导学案：第十三章 第4课时 原子结构与原子核
第4课时原子结构与原子核【考纲解读】1.知道两种原子结构模型，会用玻尔理论解释氢原子光谱.2.掌握氢原子的能级公式并能结合能级图求解原子的跃迁问题.3.掌握原子核的衰变、半衰期等知识.4.会书写核反应方程，并能根据质能方程求解核能问题．【知识要点】考点一原子结构与α粒子散射实验1．α粒子散射实验的结果绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子的偏转超过了90°，有的甚至被撞了回来，如图1所示．2．卢瑟福的原子核式结构模型在原子的中心有一个很小的核，叫，原子的所有正电荷和几乎都集中在原子核里，带负电的在核外绕核旋转．考点二玻尔理论的理解与计算1．定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量．2．跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或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hν＝E m－E n.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s)3．轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周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也是不连续的．4．氢原子的能级、能级公式(1)氢原子的能级图(2)氢原子的能级和轨道半径①氢原子的能级公式：E n＝1n2E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6 eV.②氢原子的半径公式：r n＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10 m.考点三 原子核的衰变 1．原子核的衰变(1)原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变． (2)分类α衰变：A Z X →A －4Z －2Y ＋42He β衰变：A Z X → A Z ＋1Y ＋ 0－1e2．三种射线的成分和性质3.(1)根据半衰期的概念，可总结出公式 N 余＝N 原⎝⎛⎭⎫12t τ，m 余＝m 原⎝⎛⎭⎫12t τ式中N 原、m 原表示衰变前的放射性元素的原子核数和质量，N 余、m 余表示衰变后的放射性元素的原子核数和质量，t 表示衰变时间，τ表示半衰期．(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，与原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关．考点四 核反应类型及核反应方程注意：(1)核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接． (2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程．(3)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒． 考点五 核力与核能的计算 1．应用质能方程解题的流程图书写核反应方程→计算质量亏损Δm →利用ΔE ＝Δmc 2计算释放的核能(1)根据ΔE ＝Δmc 2计算，计算时Δm 的单位是“kg ”，c 的单位是“m/s ”，ΔE 的单位是“J ”． (2)根据ΔE ＝Δm ×931.5 MeV 计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV 的能量，所以计算时Δm 的单位是“u ”，ΔE 的单位是“MeV ”．2．利用质能方程计算核能时，不能用质量数代替质量进行计算． 【典型例题】例1.卢瑟福和他的助手做α粒子散射实验，获得了重要发现：关于α粒子散射实验的结果，下列说法中正确的是( ) 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例2.氢原子处于基态时，原子能量E 1＝－13.6 eV ，已知电子电量为e ，电子质量为m ，氢的核外电子的第一条可能轨道的半径为r 1，已知氢原子各定态能量与基态能量之间关系为E n ＝E 1n 2，式中n ＝2、3、4、5……(1)氢原子核外电子的绕核运动可等效为一环形电流，处于基态的氢原子核外电子运动的等效电流多大？(用K ，e ，r 1，m 表示)(2)若氢原子处于n ＝2的定态，求该氢原子的电离能．例3.(1)232 90Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变，变成20882Pb(铅)．以下说法中正确的是( )A ．铅核比钍核少8个质子B ．铅核比钍核少16个中子C ．共经过4次α衰变和6次β衰变D ．共经过6次α衰变和4次β衰变(2)约里奥－居里夫妇因发现人工放射性元素而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素3015P衰变成3014Si的同时放出另一种粒子，这种粒子是________．例4．铀核裂变有多种形式，其中一种的核反应方程是23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310n.()(1)试计算一个铀235原子核裂变后释放的能量．(235 92U、14156Ba、9236Kr、10n的质量分别为235.043 9 u、140.913 9u、91.897 3 u、1.008 7 u、1 u相当于931 MeV)(2)1 kg铀235原子核发生上述裂变时能放出多少核能？它相当于燃烧多少煤释放的能量？(煤的热值为2.94×107 J/kg)【拓展训练】1．[α粒子散射现象分析]在卢瑟福α粒子散射实验中，有少数α粒子发生了大角度偏转，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．正电荷在原子内是均匀分布的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2．[能级跃迁的理解]用频率为ν0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ν1、ν2、ν3的3条谱线，且ν3＞ν2＞ν1，则()A．ν0＜ν1B．ν3＝ν2＋ν1C．ν0＝ν1＋ν2＋ν3 D.1ν1＝1ν2＋1ν33．[对原子核衰变的理解]2014年5月10日南京发生放射铱－192丢失事件，铱－192化学符号是Ir，原子序数是77，半衰期为74天，铱－192通过β衰变放出γ射线，γ射线可以穿透10～100 mm厚钢板．设衰变产生的新核用X表示，写出铱－192的衰变方程________；若现有1 g铱－192经过148天有________g铱－192发生衰变．4.[核反应方程的书写]原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源．当氘等离子体被加热到适当高温时，氘核参与的几种聚变反应可能发生，放出能量．这几种反应的总效果可以表示为621H→k42He ＋d11H＋210n＋43.15 MeV由平衡条件可知()A．k＝1，d＝4 B．k＝2，d＝2C．k＝1，d＝6 D．k＝2，d＝35.[核能的计算]已知氦原子的质量为M He u，电子的质量为m e u，质子的质量为m p u，中子的质量为m n u，u为原子质量单位，且由爱因斯坦质能方程E＝mc2可知：1 u对应于931.5 MeV的能量，若取光速c＝3×108 m/s，则两个质子和两个中子聚变成一个氦核，释放的能量为()A．[2(m p＋m n)－M He]×931.5 MeVB．[2(m p＋m n＋m e)－M He]×931.5 MeVC．[2(m p＋m n＋m e)－M He]·c2 JD．[2(m p＋m n)－M He]·c2 J6．(2014·新课标Ⅰ·35(1))关于天然放射性，下列说法正确的是________．A．所有元素都可能发生衰变B．放射性元素的半衰期与外界的温度无关C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强。
2018届高考物理一轮复习专题原子结构原子核导学案
原子结构原子核知识梳理知识点一、氢原子光谱、氢原子的能级、能级公式1 •原子的核式结构(1) 电子的发现：英国物理学家汤姆孙发现了电子。
(2) a粒子散射实验：1909〜1911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用a粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数a粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，但有少数a粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°,也就是说它们几乎被“撞”了回来。
(3) 原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都E集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。
2. 光谱(1) 光谱用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长______ (频率)和强度分布的记录，即光谱。
(2) 光谱分类有些光谱是一条条的亮线』样的光谱叫做线状谱。
有的光谱是连在一起的光带丄样的光谱叫做连续谱。
(3) 氢原子光谱的实验规律一一 1 <11^巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式Y = R歹二, (n = 3, 4,5,…),R是里德伯常量，R= 1.10 x 10 7 m 1, n为量子数。
3. 玻尔理论(1) 定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定—的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。
(2) 跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或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h v = En—E n o ( h 是普朗克常量，h = 6.63 x 10—34J • s)(3) 轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周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也是不连续的。
4•氢原子的能级、能级公式⑴氢原子的能级能级图如图1所示图1(2)氢原子的能级和轨道半径1①氢原子的能级公式：E n=『E ( n= 1, 2, 3，…)，其中E为基态能量，其数值为E =—13.6 eV o2②氢原子的半径公式：r n= n「1(n= 1, 2, 3,…)，其中n为基态半径，又称玻尔半径，其数值为m = 0.53 x 10 —10 n知识点二、原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期、放射性同位素1. _________________________________________________________________________ 原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子 __________________ 数。
高二物理选修第十八章 原子结构18.1导学案
第十八章 原子结构18.1 电子的发现教学目标（1）了解阴极射线及电子发现的过程；（2）知道汤姆孙研究阴极射线发现电子的实验及理论推导。
教学重点阴极射线的研究教学难点汤姆孙发现电子的理论推导教学过程任务一 预习导学（一）电子的发现 1、阴极射线（1）产生：在研究气体导电的玻璃管内有阴、阳两极，当两极间加一定电压时，阴极便发出一种射线，这种射线为阴极射线。
（2）阴极射线的特点：碰到荧光物质能使其发光。
2、汤姆孙的发现（1）阴极射线电性的发现为了研究阴极射线的带电性质，他设计了如图18－1－1所示装置，从阴极发出的阴极射线，经过与阳极相连的小孔，射到管壁上，产生荧光斑点；用磁铁使射线偏转，进入集电圆筒；用静电计检测的结果表明，收集到的是负电荷。
（2）测定阴极射线粒子的比荷。
如图18－1－2所示，从阴极K 发出的阴极射线通过一对平行金属板P 、P ＇间的匀强电场，发生偏转，偏转角θ与电场强度E 、极板长度L 以及带电粒子的速度v 的关系：tanθ＝mv EqLv v =⊥ ①电场力与磁场力平衡，不发生偏转，由BEv =② 为Kg /C me1110≈ 1898这种粒子的“身份”子，物理学家把这种粒子叫做电子。
②现在测得电子的比荷为e/m ＝1.75881×1011电子的电荷量为e ＝1.60219×10－19C ，从而计算出电子的质量为m ＝9.10953×10－31kg.③电子的质量约为氢原子质量的18361任务二 合作探究【例1】一只阴极射线管，正下方，放一通电直导线AB （ ）A ．导线中的电流由A 流向B B ．导线中的电流由B 流向AC 流方向来实现D ．电子束的径迹与AB 中的电流方向无关【例2】一种测定电子比荷的实验装置如图空玻璃管内、阴极发出的电子经阳极A 与阴极K 度进入两极板C 、D 荧光屏上的O 点；若在两极板间施加电压U 的电子将打在荧光屏上的P 直于纸面向外、磁感应强度为B 上产生的光点又回到O ，已知极板的长度l =5.00cm 距离d =1.50cm ，极板区的中点M L =12.50cm ，U =200V ，B =6.3×10-4T ，P 点到0试求电子的比荷。
一轮复习原子结构
例 1 下列关于202 ) 78Pt 的说法正确的是( 198 A.202 78Pt 和 78Pt 的中子数相同，互称为同位素 198 B.202 78Pt 和 78Pt 的质子数相同，互称为同位素 198 C.202 78Pt 和 78Pt 的核外电子数相同，是同一种核素 198 D.202 78Pt 和 78Pt 的质量数不同，不能互称为同位素
2、不同能层的能级组成不同能层含有的轨道数
能层
能级 轨道数
一
1s 1 11
二
2s 2p 1 22 3
三
3s 3p 3d 1 3 33 5
四
4s 4p 4d 4f 1 3 5 44 7
任一能层的能级总是从s能级开始，各能层的能级等于该能 层的序数，轨道数等于该能层序数的平方
3、各能级之间的能量大小关系
【例 1】下列叙述错误 的是( ．．
)。
A．13C 和 14C 属于同一种元素，它们互为同位素 B．1H 和 2H 是不同的核素，它们的质子数相等 C．14C 和 14N 的质量数相等，它们的中子数不等 D．6Li 和 7Li 的电子数相等，中子数也相等
解析：同位素是指质子数相同而中子数(或质量数)不同的同
18
O 是氧元素的两种核素，设 )。
NA 表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是( A．16O2 与 18O2 互为同分异构体 B．16O 与 18O 核外电子排布方式不同
C．通过化学变化可以实现 16O 与 18O 间的相互转化 D．标准状况下，1.12 L 个氧原子
16
O2 和 1.12 L
18
例3 D A项中两种原子互为同位素；B项中两分子均 为化合物，不属于同位素范畴；C项中两种分子的化学性质 应几乎完全相同。
2018版高中物理 第二章 原子结构章末整合导学案 教科版选修3-5
第二章原子结构一、对α粒子散射实验及核式结构模型的理解1．α粒子散射实验结果：α粒子穿过金箔后，绝大多数α粒子仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞了回来”．2．核式结构学说：在原子的中心有一个很小的原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内，电子绕核旋转．【例1】(多选)关于α粒子散射实验现象的分析，下列说法正确的是( )A．绝大多数α粒子沿原方向运动，说明正电荷在原子内均匀分布，是α粒子受力平衡的结果B．绝大多数α粒子沿原方向运动，说明这些α粒子未受到明显的力的作用，说明原子是“中空”的C．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内质量和电荷量比α粒子大得多的粒子在原子内分布空间很小D ．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内的电子对α粒子的吸引力很大答案 BC解析 在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子沿原方向运动，说明α粒子未受到原子核明显的力的作用，也说明原子核相对原子来讲很小，原子内大部分空间是空的，故A 错，B 对；极少数α粒子发生大角度偏转，说明受到金原子核明显的力的作用的空间在原子内很小，α粒子偏转，而金原子核未动，说明金原子核的质量和电荷量远大于α粒子的质量和电荷量，电子的质量远小于α粒子，α粒子打在电子上，α粒子不会有明显偏转，故C 对，D 错．二、对玻尔原子模型的理解1．氢原子的能级对氢原子而言，核外的一个电子绕核运行时，若半径不同，则对应的原子能量也不同． 原子各能级的关系为E n ＝E 1n 2 (n ＝1,2,3…)对于氢原子而言，基态能级：E 1＝－13.6 eV2．氢原子的能级图如图1所示．图1 【例2】 已知氢原子基态的电子轨道半径为r 1＝0.528×10－10 m ，量子数为n 的能级值为E n ＝－13.6n 2 eV. (1)求电子在基态轨道上运动的动能；(2)有一群氢原子处于量子数n ＝3的激发态，画一张能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出的光谱线；(3)计算这几种光谱线中最短的波长．(静电力常量k ＝9×109 N·m 2/C 2，电子电荷量e ＝1.6×10－19 C ，普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s，真空中光速c ＝3.0×108m/s) 答案 见解析解析 (1)核外电子绕核做匀速圆周运动，库仑引力提供向心力，则ke 2r 21＝mv 2r 1，又知E k ＝12mv 2，故电子在基态轨道上运动的动能为：E k ＝ke 22r 1＝9×109－1922×0.528×10－10 J≈2.18×10－18 J≈13.6 eV.(2)当n ＝1时，能级值为E 1＝－13.612 eV ＝－13.6 eV. 当n ＝2时，能级值为E 2＝－13.622 eV ＝－3.4 eV. 当n ＝3时，能级值为E 3＝－13.632 eV≈－1.51 eV.能发出的光谱线分别为3→2,2→1,3→1共3种，能级图如图所示．(3)由E 3向E 1跃迁时发出的光子频率最大，波长最短．h ν＝E 3－E 1，又知ν＝c λ，则有 λ＝hcE 3－E 1＝ 6.63×10－34×3.0×108[－1.51－－－19 m≈1.03×10－7 m. 针对训练1 (多选)下列对玻尔原子理论的评价正确的是( )A ．玻尔原子理论成功解释了氢原子光谱规律，为量子力学的建立奠定了基础B ．玻尔原子理论的成功之处是引入了量子概念C ．玻尔原子理论的成功之处是它保留了经典理论中的一些观点D ．玻尔原子理论与原子的核式结构是完全对立的答案 AB解析 玻尔原子理论成功解释了氢原子的发光问题，其成功之处是引入了量子化理论，局限是保留了经典理论中的一些观点，故A 、B 对，C 错；它继承并发展了原子的核式结构观点，故D 错．三、原子的能级跃迁与电离1．能级跃迁的两种方式(1)辐射和吸收光子发生跃迁，可表示如下：高能级低能级E n(2)吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而发生跃迁．由于实物粒子的动能可全部或部分被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差(E ＝E m －E n ，m >n )，均可使原子发生能级跃迁．2．电离的两种方式(1)吸收光子能量发生电离．当光子能量大于或等于13.6 eV 时，可以被处于基态的氢原子吸收，使氢原子电离．(2)与实物粒子撞击发生电离．由于实物粒子的动能可全部或部分被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于氢原子所处的能级的能量，均可使原子发生电离．【例3】 将氢原子电离，就是从外部给电子能量，使其从基态或激发态脱离原子核的束缚而成为自由电子．(1)若要使n ＝2激发态的氢原子电离，至少要用多大频率的光照射该氢原子？(2)若用波长为200 nm 的紫外线照射处于n ＝2激发态的氢原子，则电子飞到离核无穷远处时的速度多大？(电子电荷量e ＝1.6×10－19 C ，普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s，电子质量m e ＝9.1×10－31 kg)答案 (1)8.21×1014 Hz (2)9.95×105 m/s解析 (1)n ＝2时，E 2＝－13.622 eV ＝－3.4 eV 所谓电离，就是使处于基态或激发态的原子的核外电子跃迁到n ＝∞的轨道，n ＝∞时，E ∞＝0.所以，要使处于n ＝2激发态的原子电离，电离能为ΔE ＝E ∞－E 2＝3.4 eVν＝ΔE h ＝3.4×1.6×10－196.63×10－34 Hz≈8.21×1014 Hz. (2)波长为200 nm 的紫外线一个光子所具有的能量 E 0＝h ν＝6.63×10－34×3×108200×10－9 J ＝9.945×10－19 J 电离能ΔE ＝3.4×1.6×10－19 J ＝5.44×10－19 J由能量守恒h ν－ΔE ＝12mv 2 代入数值解得v ≈9.95×105m/s.针对训练2 一个氢原子处于基态，用光子能量为15 eV 的光去照射该原子，问能否使氢原子电离？若能使之电离，则电子被电离后所具有的动能是多大？答案 能 1.4 eV解析氢原子从基态n＝1处被完全电离至少吸收13.6 eV的能量．所以15 eV的光子能使之电离，由能量守恒可知，完全电离后电子具有的动能E k＝15 eV－13.6 eV＝1.4 eV.。
届高考一轮复习课件原子结构玻尔的原子模型
①装置示意图：如图14－3－1
②现象：
a．绝大多数粒子穿过金箔后，仍沿 原来方向
运动，不发生偏转．
b．有少数粒子发生较大
角度的偏转．
c．有极少数粒子的偏转
角超过了90°，有的几乎
达到180°，即被反向弹回．
图14－3－1
(2)原子的核式结构模型： 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． 原子核半径数量级为10－15m，原子轨道半径数 量级为10－10m.
②氢原子的能级图(如图14－3－2)：氢原子的
各个定态的能量值，
叫 氢原子的能级
.按能量的大小用
图象表示出来即能级图．
Hale Waihona Puke 其中n＝1的定态称为 基态 .n＝2以上
的定态，称为 激发态 .
图14－3－2
1.卢瑟福的原子核式结构 问题：卢瑟福为什么要用α粒子散射实验研究 原子的结构？ 解答：原子结构无法直接观察到，要用高速粒 子进行轰击，根据粒子的散射情况分析判断原子的 结构，而α粒子有足够能量，可以穿过原子，并且 利用荧光作用可观察α粒子的散射情况，所以选取 α粒子进行散射实验．
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( )
物理大一轮复习讲义5第十三章动量守恒定律波粒二象性原子结构与原子核第讲含答案
第2讲光电效应波粒二象性一、普朗克能量子假说黑体与黑体辐射1．黑体与黑体辐射（1)黑体:如果某种物质能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体．(2）黑体辐射：辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关．2．普朗克能量子假说当带电微粒辐射或吸收能量时,是以最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的，这个最小能量值ε叫做能量子．ε＝hν。
二、光电效应及其规律1．光电效应现象在光的照射下,金属中的电子从表面逸出的现象，发射出来的电子叫光电子．2．光电效应的产生条件入射光的频率大于等于金属的极限频率．3．光电效应规律(1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于等于这个极限频率才能产生光电效应．(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关,只随入射光频率的增大而增大．(3)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9 s.(4）当入射光的频率大于等于极限频率时,饱和光电流的大小与入射光的强度成正比．4．爱因斯坦光电效应方程(1)光子说:光的能量不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子,光子的能量ε＝hν。
(2)逸出功W0:电子从金属中逸出所需做功的最小值．(3)最大初动能：发生光电效应时,金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值．(4）光电效应方程①表达式：hν＝E k＋W0或E k＝hν－W0。
②物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν,这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0,剩下的表现为逸出后电子的最大初动能．三、光的波粒二象性物质波1．光的波粒二象性(1)波动性:光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性．(2）粒子性：光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性．(3)光既具有波动性,又具有粒子性，称为光的波粒二象性．2．物质波（1)概率波光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现,亮条纹是光子到达概率大的地方,暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波．（2)物质波任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应,其波长λ＝错误!，p为运动物体的动量，h为普朗克常量．1．判断下列说法是否正确．(1)任何频率的光照射到金属表面都可以发生光电效应．(×)(2)要使某金属发生光电效应,入射光子的能量必须大于金属的逸出功．(√）(3）光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比．（×）（4）光的频率越高，光的粒子性越明显,但仍具有波动性．（√）(5）德国物理学家普朗克提出了量子假说，成功地解释了光电效应规律．(×）（6）美国物理学家康普顿发现了康普顿效应，证实了光的粒子性．(√)(7）法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子具有波动性．(√）2．（多选）如图1所示，用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是（)图1A．有光子从锌板逸出B．有电子从锌板逸出C．验电器指针张开一个角度D．锌板带负电答案BC3．（多选)在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是()A．增大入射光的强度，光电流增大B．减小入射光的强度，光电效应现象消失C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应D．改用频率大于ν的光照射,光电子的最大初动能变大答案AD解析增大入射光强度,单位时间内照射到单位面积的光子数增加，则光电流将增大，故选项A正确；光电效应是否发生取决于入射光的频率，而与入射光强度无关，故选项B错误．用频率为ν的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率较小的光照射时,若光的频率仍大于等于极限频率，则仍会发生光电效应,选项C错误；根据hν－W逸＝错误!mv2可知,增加入射光频率，光电子的最大初动能增大，故选项D正确．4．有关光的本性，下列说法正确的是(）A．光既具有波动性，又具有粒子性，两种性质是不相容的B．光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点C．大量光子才具有波动性，个别光子只具有粒子性D．由于光既具有波动性，又具有粒子性,无法只用其中一种性质去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性答案D5．黑体辐射的规律如图2所示，从中可以看出，随着温度的降低，各种波长的辐射强度都________（填“增大”“减小"或“不变)，辐射强度的极大值向波长________（填“较长"或“较短”）的方向移动．图2答案减少较长解析由题图可知,随着温度的降低，相同波长的光辐射强度都会减小;同时最大辐射强度向右侧移动,即向波长较长的方向移动。
第56讲 原子和原子核(解析版) -【划重点】备战2025年高考物理一轮精细复习(新高考通用)
④实验的注意事项 ａ．整个实验过程在真空中进行 ｂ．公指下要做存很考，ａ粒子于能究 ｃ．但则金漏的原国是仓的想度性场，可以做得根莲，易外一点施是给的原子市数火，ｎ验子 金原核间的息仓定力大，偏特明显，而金原子微不会发生明显运动 （２）对α粒子散射实验的解释 ①当α粒子穿过原子时，如果离正电体较远，受到的正电体斥力很小，α粒子的运动方向几乎 不改变，所以绝大多数α粒子不发生偏转。 ②当α粒子接近原子核时，电子对它的影响可忽略，极少数α粒子在穿过原子时距离正电体很 近，因此受到很强的库仑斥力，发生大角度散射，Ｊ．Ｊ．汤姆孙的模型无法解释这一实验结果． （３）Ｊ．Ｊ．汤姆孙原子模型与卢瑟福原子模型的比较
Ｄ．只有少数α粒子发生大角度散射的原因是原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在一个很小
的核上
【答案】ＡＤ
【详解】ＡＢ．该实验的实验现象是绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，即相
同时间内在Ａ时观察到屏上的闪光次数最多，但有少数ａ粒子发生大角度偏转，极少数偏转的角度
甚至大于９０°，即放在Ｃ位置时屏上观察到少数闪光，放在Ｄ位置屏上观察到极少数闪光，故Ａ正
核子数减少４
核子数不变
新核的变化
质子减少２个，中子减少２个
质子增加１个，中子减少１
个
元素周期表中位置前移２位 元素周期表中位置后移１位
观察α、β衰变，我们不难发现质量数的减少是由于α衰变造
成的，所以我们在计算时先计算α衰变的次数，后计算β衰变
的次数以会Ｘ→Ｙ＋ｍ？Ｈｅ＋ｎ＿９ｅ为例，算法如下：
ｍ＝４（４－Ａ） 衰变次数的计算 第一步计算α衰变的次数
元素．
（２）三种射线的本质：α射线是氦核，β射线是电子，γ射线是光子．
３．原子核的衰变 （１）衰变：原子核自发地放出某种粒子而转变成新核的变化。可分为α衰变、β衰变，并伴随着
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原子结构原子核知识梳理知识点一、氢原子光谱、氢原子的能级、能级公式1．原子的核式结构(1)电子的发现：英国物理学家汤姆孙发现了电子。
(2)α粒子散射实验：1909～1911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来。
(3)原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。
2．光谱(1)光谱用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱。
(2)光谱分类有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱。
有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱。
(3)氢原子光谱的实验规律巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝R⎝⎛⎭⎪⎫122－1n2，(n＝3，4，5，…)，R是里德伯常量，R＝1.10×107 m－1，n为量子数。
3．玻尔理论(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。
(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或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h ν＝E m －E n 。
(h 是普朗克常量，h ＝6.63×10－34J·s)(3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周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也是不连续的。
4．氢原子的能级、能级公式 (1)氢原子的能级 能级图如图1所示图1(2)氢原子的能级和轨道半径①氢原子的能级公式：E n ＝1n2E 1 (n ＝1，2，3，…)，其中E 1为基态能量，其数值为E 1＝－13.6 eV 。
②氢原子的半径公式：r n ＝n 2r 1 (n ＝1，2，3，…)，其中r 1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r 1＝0.53×10－10m 。
知识点二、原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期、放射性同位素1．原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数。
2．天然放射现象 (1)天然放射现象元素自发地放出射线的现象，首先由贝克勒尔发现。
天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构。
(2)放射性和放射性元素物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性。
具有放射性的元素叫放射性元素。
(3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是α射线、β射线、γ射线。
(4)放射性同位素的应用与防护①放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同。
②应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等。
③防护：防止放射性对人体组织的伤害。
3．原子核的衰变(1)衰变：原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变。
(2)分类α衰变：A Z X→A－4Z－2Y＋42Heβ衰变：A Z X→A Z＋1Y＋0－1e两个典型的衰变方程①α衰变：238 92U→234 90Th＋42He；②β衰变：234 90Th→234 91Pa＋0－1e；(3)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。
半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关。
知识点三、核力、结合能、质量亏损1．核力(1)定义：原子核内部，核子间所特有的相互作用力。
(2)特点：①核力是强相互作用的一种表现；②核力是短程力，作用范围在1.5×10－15m之内；③每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用。
2．结合能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，叫做原子核的结合能，亦称核能。
3．比结合能(1)定义：原子核的结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫平均结合能。
(2)特点：不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。
4．质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E ＝mc 2，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm ，这就是质量亏损。
由质量亏损可求出释放的核能ΔE ＝Δmc 2。
知识点四、裂变反应和聚变反应、裂变反应堆 核反应方程 1．重核裂变(1)定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程。
(2)典型的裂变反应方程：235 92U ＋10n→8936Kr ＋144 56Ba ＋310n 。
(3)链式反应：由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程。
(4)临界体积和临界质量：裂变物质能够发生链式反应的最小体积及其相应的质量。
(5)裂变的应用：原子弹、核反应堆。
(6)反应堆构造：核燃料、减速剂、镉棒、防护层。
2．轻核聚变(1)定义：两轻核结合成质量较大的核的反应过程。
轻核聚变反应必须在高温下进行，因此又叫热核反应。
(2)典型的聚变反应方程：21H ＋31H→42He ＋10n ＋17.6 MeV考点精练考点一 原子的核式结构 玻尔理论 1．定态间的跃迁——满足能级差(1)从低能级(n 小)――→跃迁高能级（n 大）―→吸收能量。
h ν＝E n 大－E n 小（2）从高能级（n 大）――→跃迁 低能级（n 小）―→放出能量。
h ν＝E n 大－E n 小2．电离电离态：n＝∞，E＝0基态→电离态：E吸＝0－（－13.6 eV）＝13.6 eV电离能。
n＝2→电离态：E吸＝0－E2＝3.4 eV如吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还携带动能。
对应训练1．[α粒子散射实验现象]（多选）根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。
如图2所示为原子核式结构模型的α粒子散射图景，图中实线表示α粒子运动轨迹。
其中一个α粒子在从a运动到b、再运动到c的过程中，α粒子在b点时距原子核最近。
下列说法正确的是（）图2A．卢瑟福在α粒子散射实验中发现了电子B．α粒子出现较大角偏转的原因是α粒子接近原子核时受到的库仑斥力较大C．α粒子出现较大角偏转的过程中电势能先变小后变大D．α粒子出现较大角偏转的过程中加速度先变大后变小解析α粒子在接近金原子核的过程中，斥力越来越大，做负功；在远离金原子核的过程中，斥力越来越小，斥力做正功。
答案BD2．[玻尔理论]一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子（）A．放出光子，能量增加B．放出光子，能量减少C．吸收光子，能量增加D．吸收光子，能量减少解析氢原子从高能级向低能级跃迁时，放出光子，能量减少，故选项B正确，A、C、D错误。
答案 B3．[能级跃迁]如图3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（）图3A．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发出的光子并跃迁到能级E4D．原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E4解析原子A从激发态E2跃迁到E1，只辐射一种频率的光子，A错误；原子B从激发态E3跃迁到基态E1可能辐射三种频率的光子，B正确；由原子能级跃迁理论可知，原子A可能吸收原子B由E3跃迁到E2时放出的光子并跃迁到E3，但不能跃迁到E4，C错误；A原子发出的光子能量ΔE＝E2－E1大于E4－E3，故原子B不可能跃迁到能级E4，D错误。
答案 B规律方法解答氢原子能级图与原子跃迁问题应注意（1）能级之间发生跃迁时放出（吸收）光子的频率由hν＝E m－E n求得。
若求波长可由公式c＝λν求得。
（2）一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为（n－1）。
（3）一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法。
①用数学中的组合知识求解：N＝C2n＝n（n－1）2。
②利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加。
考点二原子核的衰变、半衰期1．衰变规律及实质（1）α衰变和β衰变的比较（2）γ射线：γ射线经常是伴随着α衰变或β衰变同时产生的。
2．三种射线的成分和性质3.半衰期的理解半衰期的公式：N 余＝N 原⎝ ⎛⎭⎪⎫12t /τ，m 余＝m 原⎝ ⎛⎭⎪⎫12t /τ。
式中N 原、m 原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N余、m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，t表示衰变时间，τ表示半衰期。
对应训练1．[放射现象]（多选）关于天然放射性，下列说法正确的是（ ） A ．所有元素都可能发生衰变B ．放射性元素的半衰期与外界的温度无关C ．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D ．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强解析 原子序号大于等于83的元素都能发生衰变，原子序数小于83的有的也能发生衰变，选项A 错误；半衰期由原子核内部的结构决定，与外界温度无关，选项B 正确；放射性来自于原子核内部，与其形成的化合物无关，选项C 正确；α、β、γ三种射线中，γ射线能量最高，穿透能力最强，选项D 正确。
答案 BCD2．[半衰期的理解及应用][2015·山东理综，39（1）]（多选）14C发生放射性衰变成为14N，半衰期约5 700年。
已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减少。
现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。
下列说法正确的是（）A．该古木的年代距今约5 700年B．12C、13C、14C具有相同的中子数C．14C衰变为14N的过程中放出β射线D．增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变解析因古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，则可知经过的时间为一个半衰期，即该古木的年代距今约为5 700年，选项A正确；12C、13C、14C具有相同的质子数，由于质量数不同，故中子数不同，选项B错误；根据核反应方程可知，14C衰变为14N的过程中放出电子，即发出β射线，选项C正确；外界环境不影响放射性元素的半衰期，选项D错误。
答案AC3．[射线的性质及特点]将能够释放出α、β、γ射线的放射性物质放在铅盒底部，放射线穿过窄孔O射到荧光屏上，屏上出现一个亮点P，如图4所示。
如果在放射源和荧光屏之间加电场或磁场，并在孔O附近放一张薄纸，则图中四个示意图正确的是（）图4解析α、β、γ射线穿过窄孔沿直线前进射到荧光屏上，打出一个亮点P。
在小孔附近加一张薄纸能将α射线挡住，这是因为α射线的穿透能力很弱。
γ射线是能量很大穿透能力很强的电磁波，在电场和磁场中不会偏转，仍沿原方向前进，打在荧光屏上的P点。
而β射线是带负电的电子流，穿透能力也较强，能够通过薄纸，并在电场或磁场中发生偏转，根据它的受力情况可知D图正确。