高考物理一轮总复习第十二章波粒二象性原子物理基次2原子结构原子核课件新人教版
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(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＋13H→42He＋01n＋17.6 MeV
(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
(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____.
2．(2018 年天津卷)氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线 Hα、Hβ、Hγ 和 Hδ， 都是氢原子中电子从量子数 n>2 的能级跃迁到 n＝2 的能级时发出的光，它们在真空 中的波长由长到短，可以判定( )
A．Hα 对应的前后能级之差最小 B．同一介质对 Hα 的折射率最大 C．同一介质中 Hδ的传播速度最大 D．用 Hγ 照射某一金属能发生光电效应，则 Hβ也一定能
解析：选 B 氢原子由 n＝2 能级跃迁到 n＝1 能级时辐射出的光子能量 E＝(13.6 －3.4)eV＝10.2 eV，故辐射出的光子为不可见光，选项 A 错误；处于 n＝4 能级的大 量氢原子，向低能级跃迁时能发出光子的种类为nn2－1＝6，选项 B 正确；氢原子光 谱是线状光谱，不是连续光谱，选项 C 错误；根据光子能量与能级差的关系 Em－En ＝hν，氢原子处于 n＝2 能级时，吸收 1.89 eV 的能量跃迁到 n＝3 能级，吸收 2.55 eV 的能量跃迁到 n＝4 能级，选项 D 错误．
4．氢原子的能级、能级公式 (1)氢原子的能级 能级图如图所示
(2)氢原子的能级和轨道半径 ①氢原子的能级公式：En＝n12E1(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：rn＝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.
记一记|——规律结论 1．光照引起的跃迁，光子能量必须等于能级差；碰撞引起的跃迁，只需要实物 粒子的动能大于(或等于)能级差． 2．大量处于定态的氢原子向基态跃迁时可能产生的光谱线条数：C2n＝nn2－1. 3．磁场中的衰变：外切圆是 α 衰变，内切圆是 β 衰变，半径与电荷量成反比． 4．平衡核反应方程：质量数守恒、电荷数守恒．
4．质能方程、质量亏损 爱因斯坦质能方程 E＝ ______m__c_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 ＝ _____Δ_m__c2____.
四、裂变反应和聚变反应、核反应堆 核反应方程
第十二章 波粒二象性 原子物理
原子结构、原子核
栏 板块一 双基 1
目
巩固
导 板块二 考点 2 突破
航
3 板块三 素养 培优
4 板块四 跟踪 检测
板块 双基巩固 一
固双基、明易错、强 化记忆
填一填|——知识体系 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．
(1)从低能级(n 小)――→高能级(n 大)―→吸收能量． hν＝En 大－En 小
跃迁 (2)从高能级(n 大)――→低能级(n 小)―→放出能量． hν＝En 大－En 小
4．电离 电离态：n＝∞，E＝0 基态→电离态：E 吸＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV 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，获得自由的电子还具有一定的动能．
(2)分类 α 衰变：AZX→AZ－－24Y＋ _____42H__e_____； β 衰变：AZX→Z＋A1Y＋ ______0－_1_e____.
两个典型的衰变方程 ①α 衰变：29328U→29304Th＋42He； ②β 衰变：29304Th→29314Pa＋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．
(5)氡的半衰期为 3.8 天，若取 4 个氡原子核，经 7.6 天后就剩下一个原子核了．( × ) (6)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，同时遵循电荷数守恒．( √ ) (7)爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间可以相互转化．(× ) (8)三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是 γ 射线、β 射线、α 射线．( √ ) (9)目前核电站多数是采用核聚变反应发电．( ×)
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： 29325U＋01n→8396Kr＋15464Ba＋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．
因此用 Hγ照射某一金属能发生光电效应，而 Hβ不一定能，选项 D 错误．
3．(2018 届安徽 A10 联盟联考)如图所示为氢原子的能级图，已知金属铂的逸出 功为 6.34 eV，则下列说法正确的是( )
A．处于基态的氢原子可以吸收能量为 10.5 eV 的光子而被激发 B．用 n＝4 能级跃迁到 n＝1 能级辐射的光照射金属铂能发生光电效应 C．用能量为 12.5 eV 的电子轰击处于基态的氢原子，一定不能使氢原子发生能 级跃迁 D．要使处于基态的氢原子发生电离，入射光子的能量只能等于 13.6 eV
＝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 hν＝ ___E_m_－___En____(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．
|练高分| 1．(2018 届河北“名校联盟”高三质量检测)如图所示为氢原子能级图，已知可 见光光子的能量在 1.61～3.10 eV 范围内，则下列说法正确的是( )
A．氢原子由 n＝2 能级跃迁到 n＝1 能级时，辐射出的光子为可见光 B．大量处于 n＝4 能级的氢原子，向低能级跃迁时能发出 6 种频率的光子 C．氢原子光谱是连续光谱 D．氢原子处于 n＝2 能级时，可吸收 2.54 eV 的能量跃迁到高能级
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．
判一判|——易混易错 (1)α 粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核 上．( √ ) (2)氢原子由能量为 En 的定态向低能级跃迁时，氢原子辐射的光子能量为 hν＝ En.( ×) (3)按照玻尔理论，核外电子均匀地分布在各个不连续的轨道上．( × ) (4)氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁．( × )
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______.
解析：选 A
由氢原子能级跃迁可知，hλc＝En－E2，Hα
的波长最长，故hc最小， λα
对应能级差最小，选项 A 正确；同一介质对频率越大的光的折射率越大，波长越短，
频率越大，故同一介质对 Hα 的折射率最小而对 Hδ 的折射率最大，选项 B 错误；由
n＝vc知，同一介质中 Hδ的传播速度最小，选项 C 错误；Hγ的频率大于 Hβ的频率，
2．能级图的意义
(1)能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态——定态． (2)横线左端的数字“1,2,3，…”表示量子数，右端的数字“－13.6，－3.4，…” 表示氢原子的能级． (3)相邻横线间的距离不相等，表示相邻的能级差不等，量子数越大，相邻的能 级差越小．
3．定态间的跃迁——满足能级差 跃迁
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__21_2_－__n1_2__(n
板块 考点突破 二
记要点、练高分、考点 通关
考点一 对玻尔理论的理解——自主练透
|记要点| 1．几个概念 (1)能级：在玻尔理论中，原子各个状态的能量值． (2)基态：原子能量最低的状态． (3)激发态：在原子能量状态中除基态之外的其他能量较高的状态． (4)量子数：原子的状态是不连续的，用于表示原子状态的正整数．
(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．
(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
(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____.
2．(2018 年天津卷)氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线 Hα、Hβ、Hγ 和 Hδ， 都是氢原子中电子从量子数 n>2 的能级跃迁到 n＝2 的能级时发出的光，它们在真空 中的波长由长到短，可以判定( )
A．Hα 对应的前后能级之差最小 B．同一介质对 Hα 的折射率最大 C．同一介质中 Hδ的传播速度最大 D．用 Hγ 照射某一金属能发生光电效应，则 Hβ也一定能
解析：选 B 氢原子由 n＝2 能级跃迁到 n＝1 能级时辐射出的光子能量 E＝(13.6 －3.4)eV＝10.2 eV，故辐射出的光子为不可见光，选项 A 错误；处于 n＝4 能级的大 量氢原子，向低能级跃迁时能发出光子的种类为nn2－1＝6，选项 B 正确；氢原子光 谱是线状光谱，不是连续光谱，选项 C 错误；根据光子能量与能级差的关系 Em－En ＝hν，氢原子处于 n＝2 能级时，吸收 1.89 eV 的能量跃迁到 n＝3 能级，吸收 2.55 eV 的能量跃迁到 n＝4 能级，选项 D 错误．
4．氢原子的能级、能级公式 (1)氢原子的能级 能级图如图所示
(2)氢原子的能级和轨道半径 ①氢原子的能级公式：En＝n12E1(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：rn＝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.
记一记|——规律结论 1．光照引起的跃迁，光子能量必须等于能级差；碰撞引起的跃迁，只需要实物 粒子的动能大于(或等于)能级差． 2．大量处于定态的氢原子向基态跃迁时可能产生的光谱线条数：C2n＝nn2－1. 3．磁场中的衰变：外切圆是 α 衰变，内切圆是 β 衰变，半径与电荷量成反比． 4．平衡核反应方程：质量数守恒、电荷数守恒．
4．质能方程、质量亏损 爱因斯坦质能方程 E＝ ______m__c_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 ＝ _____Δ_m__c2____.
四、裂变反应和聚变反应、核反应堆 核反应方程
第十二章 波粒二象性 原子物理
原子结构、原子核
栏 板块一 双基 1
目
巩固
导 板块二 考点 2 突破
航
3 板块三 素养 培优
4 板块四 跟踪 检测
板块 双基巩固 一
固双基、明易错、强 化记忆
填一填|——知识体系 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．
(1)从低能级(n 小)――→高能级(n 大)―→吸收能量． hν＝En 大－En 小
跃迁 (2)从高能级(n 大)――→低能级(n 小)―→放出能量． hν＝En 大－En 小
4．电离 电离态：n＝∞，E＝0 基态→电离态：E 吸＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV 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，获得自由的电子还具有一定的动能．
(2)分类 α 衰变：AZX→AZ－－24Y＋ _____42H__e_____； β 衰变：AZX→Z＋A1Y＋ ______0－_1_e____.
两个典型的衰变方程 ①α 衰变：29328U→29304Th＋42He； ②β 衰变：29304Th→29314Pa＋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．
(5)氡的半衰期为 3.8 天，若取 4 个氡原子核，经 7.6 天后就剩下一个原子核了．( × ) (6)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，同时遵循电荷数守恒．( √ ) (7)爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间可以相互转化．(× ) (8)三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是 γ 射线、β 射线、α 射线．( √ ) (9)目前核电站多数是采用核聚变反应发电．( ×)
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： 29325U＋01n→8396Kr＋15464Ba＋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．
因此用 Hγ照射某一金属能发生光电效应，而 Hβ不一定能，选项 D 错误．
3．(2018 届安徽 A10 联盟联考)如图所示为氢原子的能级图，已知金属铂的逸出 功为 6.34 eV，则下列说法正确的是( )
A．处于基态的氢原子可以吸收能量为 10.5 eV 的光子而被激发 B．用 n＝4 能级跃迁到 n＝1 能级辐射的光照射金属铂能发生光电效应 C．用能量为 12.5 eV 的电子轰击处于基态的氢原子，一定不能使氢原子发生能 级跃迁 D．要使处于基态的氢原子发生电离，入射光子的能量只能等于 13.6 eV
＝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 hν＝ ___E_m_－___En____(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．
|练高分| 1．(2018 届河北“名校联盟”高三质量检测)如图所示为氢原子能级图，已知可 见光光子的能量在 1.61～3.10 eV 范围内，则下列说法正确的是( )
A．氢原子由 n＝2 能级跃迁到 n＝1 能级时，辐射出的光子为可见光 B．大量处于 n＝4 能级的氢原子，向低能级跃迁时能发出 6 种频率的光子 C．氢原子光谱是连续光谱 D．氢原子处于 n＝2 能级时，可吸收 2.54 eV 的能量跃迁到高能级
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．
判一判|——易混易错 (1)α 粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核 上．( √ ) (2)氢原子由能量为 En 的定态向低能级跃迁时，氢原子辐射的光子能量为 hν＝ En.( ×) (3)按照玻尔理论，核外电子均匀地分布在各个不连续的轨道上．( × ) (4)氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁．( × )
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______.
解析：选 A
由氢原子能级跃迁可知，hλc＝En－E2，Hα
的波长最长，故hc最小， λα
对应能级差最小，选项 A 正确；同一介质对频率越大的光的折射率越大，波长越短，
频率越大，故同一介质对 Hα 的折射率最小而对 Hδ 的折射率最大，选项 B 错误；由
n＝vc知，同一介质中 Hδ的传播速度最小，选项 C 错误；Hγ的频率大于 Hβ的频率，
2．能级图的意义
(1)能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态——定态． (2)横线左端的数字“1,2,3，…”表示量子数，右端的数字“－13.6，－3.4，…” 表示氢原子的能级． (3)相邻横线间的距离不相等，表示相邻的能级差不等，量子数越大，相邻的能 级差越小．
3．定态间的跃迁——满足能级差 跃迁
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__21_2_－__n1_2__(n
板块 考点突破 二
记要点、练高分、考点 通关
考点一 对玻尔理论的理解——自主练透
|记要点| 1．几个概念 (1)能级：在玻尔理论中，原子各个状态的能量值． (2)基态：原子能量最低的状态． (3)激发态：在原子能量状态中除基态之外的其他能量较高的状态． (4)量子数：原子的状态是不连续的，用于表示原子状态的正整数．
(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．