2025版高考物理大一轮复习课件第十六章原子物理第2讲原子结构原子核

弹回。
(3) 原 子 的 核 式 结 构 模 型 ： 原 子 中 间 有 一 个 体 积 很 小 、 带
__□5__正__电__荷____的核，原子核几乎集中了原子的全部质量，而电子在核外
绕核运动。
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2.氢原子光谱
(1)光谱：__□6__复__色__光____通过分光镜后，分解为一系列单色光，而且 按__□7__波__长___的顺序排列成一条光带，称为光谱。
A.在实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来方
向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过90°，有的甚至被弹回
接近180°
B.使α粒子发生明显偏转的力来自带正电的核及核外电子，当α粒子
接近核时是核的排斥力使α粒子发生明显偏转，当α粒子接近电子时，是
电子的吸引力使之发生明显偏转
C. 实 验 表 明 原 子 中 心 有 一 个 极 小 的 核 ， 它 占 有 原 子 体 积 的 极 小 部
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总结提升
确定氢原子辐射光谱线的数量的方法
(1)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n－1)，如一个氢原
子由第 4 能级向低能级跃迁，发出的光谱线条数最多的是逐级跃迁，为 3
条。
(2)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为 N＝C2n＝n（n－ 2 1），
②定态：电子在轨道上运动时，原子处在稳定的能量状态，称为定
态。
③基态和激发态：□_1_2 _能__量____最低的状态称为基态，其他状态为激发
态。
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(3)跃迁
①定义：电子从一个能量状态到另一个能量状态的突变。
②玻耳频率条件：当电子从能量较高的定态En_□_13_跃__迁____到另一能量 较低的定态轨道Em时，(m、n为量子数且m<n)，会_□_14__发__射___一个光子， 该 光 子 的 能 量 hν ＝□15 E_n_－__E_m_____________ ， 这 个 式 子 被 称 为 __□1_6_玻__耳__频__率_____条件。
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A 入射光子使原子跃迁时，其能量应正好等于原子的两能级间的能 量差，而电子使原子跃迁时，其能量大于或等于原子两能级间的能量差 即可，发生电离而使原子跃迁时入射光子的能量要大于或等于54.4 eV， 故选A。
02 考点二 原子核的衰变和半衰期
Hale Waihona Puke 分，实验事实肯定了汤姆孙的原子结构模型
D.实验表明原子中心的核带有原子的全部正电及全部质量
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A 在实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来 方向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过90°，有的甚至被弹 回接近180°，所以A正确；使α粒子发生明显偏转的力是来自带正电的 核，当α粒子接近核时，核的排斥力使α粒子发生明显偏转，电子对α粒子 的影响忽略不计，所以B错误；实验表明原子中心有一个极小的核，它占 有原子体积的极小部分，实验事实否定了汤姆孙的原子结构模型，所以C 错误；实验表明原子中心的核带有原子的全部正电及绝大部分质量，所 以D错误。
C 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，故AB错误；带负电的电子在核外空间 里绕着核旋转，故C正确；电子绕核运动的向心力由库仑力提供，故D错 误。
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3.(对玻尔理论的理解)按照玻尔理论，一个氢原子的电子从一个半径 为ra的圆轨道自发地直接跃迁到一个半径为rb的圆轨道上，ra>rb，此过程 中( C )
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4.(氢原子能级跃迁)(2022·海南卷)(多选)一群处于n＝4激发态的氢原 子跃迁向外辐射出不同频率的光子，则( BD )
A.需要向外吸收能量 B.共能放出6种不同频率的光子 C.n＝4向n＝3跃迁发出的光子频率最大 D.n＝4向n＝1跃迁发出的光子频率最大
究对象的内部信息。
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(4)氢原子光谱的实验规律： ①巴尔末系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝RH(212－ n12)(n＝3，4，5，6，RH 是里德伯常量，RH＝1.10×107 m－1，n 为量子数， 此公式称为巴尔末公式)。 ②氢光谱在红外和紫外光区的其他谱线也都满足与巴尔末公式类似的 关系式。
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(4)氢原子的能级图如图所示。
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【判断正误】 1.在α粒子散射实验中，少数α粒子发生大角度偏转是由于它跟金原子 中的电子发生了碰撞。( × ) 2.核式结构模型是卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出的。( √ ) 3.氢原子吸收或辐射光子的频率条件是hν＝En－Em(m<n)。( √ )
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第2讲 原子结构 原子核
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目标要求 1.知道原子的核式结构，了解氢原子光谱，掌握玻尔理论 及能级跃迁规律。2.理解原子核的衰变，会计算原子核的半衰期。3.认识 原子核的结合能，了解核裂变及核聚变，会书写核反应方程，会计算核 反应过程的核能。
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关键能力
1.两类能级跃迁 (1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发射光子。 光子的频率 ν＝ΔhE＝E高－h E低。
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(2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量。 ①吸收光子的能量必须恰好等于能级差hν＝ΔE。 提醒：当入射光子能量大于该能级的电离能时，原子对光子吸收不 再具有选择性，而是吸收以后发生电离。 ②碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E外 ≥ΔE。
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BD 处于n＝4激发态的氢原子跃迁向外辐射出不同频率的光子，向 外辐射能量，A错误；共能放出3＋2＋1＝6种不同频率的光子，B正确； n＝4向n＝3跃迁发出的光子能量最小，频率最低，C错误；n＝4向n＝1跃 迁发出的光子能量最大，频率最大，D正确。
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3.玻尔的原子模型、能级
(1)轨道量子化：电子绕原子核运动的轨道是□_10_分__立_____的、特定的。
(2)能量量子化 ①能级：不同轨道的原子对应不同的状态，同时具有不同的能量，
这些不同的__□1_1_能__量__值____称为能级。
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B 氢原子从 n＝3 能级跃迁到 n＝1 能级时释放的光子能量最大，频 率也最大，能量为 E1＝(－1.51 eV)－(－13.6 eV)＝12.09 eV，照射逸出功为 2.29 eV 的金属钠，光电子的最大初动能为 Ekm＝E1－W＝9.8 eV，频率大的 光子波长小，根据 p＝hλ可知频率大的光子动量大，A 错误，B 正确；氢原 子从 n＝3 能级跃迁到 n＝2 能级时释放的光子能量为 E2＝(－1.51 eV)－(－ 3.4 eV)＝1.89 eV<W，该光子不能使金属钠发生光电效应，可知有 2 种频率 的光子能使金属钠产生光电效应，C 错误；－1.51 eV＋0.85 eV＝－0.66 eV， 可知氢原子不能吸收 0.85 eV 的光子从 n＝3 能级跃迁到 n＝4 能级，D 错 误。
如一群氢原子由第 4 能级向低能级跃迁，发出的光谱线条数最多为 N＝C24＝ 4×（24－1）＝6，如图所示。
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【对点训练】
1.(α粒子散射实验)关于α粒子散射实验，下述说法中正确的是( A )
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考点一 原子结构
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知识梳理
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年，英国物理学家__□_1_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：__□2__绝__大__多__数_____α粒子穿过 金箔后仍沿原来方向前进或只发生很小的偏转，_□_3 _少__数____α粒子发生了 较大的偏转，__□_4_极__少__数____α粒子偏转的角度甚至大于90°，有的甚至被
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例 1 如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于n＝3的激发态，在 向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29 eV的金属钠。 下列说法正确的是( B )
A.逸出光电子的最大初动能为10.80 eV B.n＝3跃迁到n＝1放出的光子动量最大 C.有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应 D.用0.85 eV的光子照射，氢原子跃迁到n＝4激发态
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5.(能级跃迁与电离)氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦 离子，已知基态的氦离子能量为E1＝－54.4 eV，氦离子的能级示意图如 图所示。在具有下列能量的光子或者电子中，不能被基态氦离子吸收而
发生跃迁的是( A ) A.42.8 eV(光子) B.43.2 eV(电子) C.41.0 eV(电子) D.54.4 eV(光子)
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2.光谱线条数的确定方法 (1)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为 n－1。 (2)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数 N＝C2n＝nn－ 2 1。
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3.电离 (1)电离态：n＝∞，E＝0。 (2)电离能：指原子从基态或某一激发态跃迁到电离态所需要吸收的 最小能量。 例如：氢原子从基态→电离态：E吸＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV。 (3)若吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还具有动 能。
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④能级公式：En＝n12E1(n＝1，2，3，…)，其中 E1 为基态能量，其数
值为 E1＝___□1_7_－__1_3_._6________ eV。
⑤半径公式：rn＝n2r1(n＝1，2，3，…)，其中 r1 为基态轨道半径，其 数值为 r1＝0.53×10－10 m。
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2.(原子核式结构)关于卢瑟福的原子核式结构模型，下列说法正确的 是( C )
A.在原子中心有一很小的带负电的核 B.原子的全部质量都集中在原子核里 C.电子在核外不停地绕核运动 D.电子绕核运动的向心力由核力提供
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(2)光谱分类
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(3)光谱分析
①定义：利用___□_8 _原__子__光__谱____来鉴别物质的化学组成中是否存在这
种元素、含量有多少等，这种方法叫作光谱分析。
②特点：_□_9_灵__敏__度_____高；可以在不破坏、不接触的情况下获取研
A.原子要辐射一系列频率的光子 B.原子要吸收一系列频率的光子 C.原子要辐射某一频率的光子 D.原子要吸收某一频率的光子
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C 电子从某一轨道直接跃迁到另一轨道，只能辐射或吸收某一特定 频率的光子；再根据ra>rb，可知电子从较远轨道向较近轨道跃迁，即从 高能级向低能级跃迁，要辐射光子，故C选项正确。