2017届高三物理二轮复习(通用版)课前诊断——原子结构
中考物理二轮复习热点问题专题复习——原子的核式结构模型选择题专练(共29题,有答案)
中考物理二轮复习热点问题专题复习——原子的核式结构模型选择题专练（共29题，有答案）1．小明在学习“粒子和宇宙”的知识后，有了下列认识，其中正确的是（）A.马路上的尘土飞扬，说明分子在不停地运动B.原子的核式结构模型与太阳系结构很相似C.人类登月成功标志着完成了对宇宙的探索D.人类能对微观世界探索的最小尺度是纳米2．下列说法中错误的是（）A.原子是由原子核和中子组成B.太阳能是太阳内部发生核聚变释放的能量C.室内照明用的LED灯是用半导体材料制成的D.当两层石墨烯以一个“魔角”叠加在一起，再加入一定数量的电子时，其电阻突然变为0，此种状态的石墨烯为超导体3．下列说法中，正确的是（）A.原子是保持物质性质不变的最小微粒B.空气中细小的灰尘就是分子C.原子的核式模型是由汤姆生提出的D.原子核是由质子和中子组成的4．下列关于卢瑟福原子核式结构理论的描述中，错误的是（）A.带负电的电子均匀分布在整个原子中B.原子的质量几乎都集中在原子核上C.原子核是由质子和中子构成的D.电子围绕着原子核作高速旋转5．20世纪初，科学家在探索物质结构的历程中取得了突破性进展。
卢瑟福在α粒子散射实验的基础上，于1911年提出了原子核式结构模型。
原子核式结构模型是（）A.关于分子结构的理论B.关于原子结构的理论C.关于原子核结构的理论D.关于电子结构的理论6．下列有关原子结构以及能源的说法正确的是（）A.原子核由质子和电子组成B.核能是可再生能源C.核电站利用核聚变释放的核能发电D.能量在转化过程中是守恒的，但是能源不是取之不尽，用之不竭的7．汤姆生最早发现了原子中存在一种带负电荷的粒子，证明了原子是可以再分的。
汤姆生发现的这一粒子是（）A.质子B.中子C.电子D.原子核8．为了揭示大自然的奥秘，无数科学家进行了不懈的探索。
下列说法错误的是（）A.卢瑟福建立了类似于行星绕日的原子核式结构模型B.组成大自然的天体和微观粒子都在不停地运动，其中太阳是宇宙的中心C.近代科学家提出质子和中子都是由被称为夸克的更小粒子组成的D.汤姆生发现了电子，从而说明原子是可以再分的9．下列说法错误的是（）A.汤姆孙发现了电子B.卢瑟福提出了原子核式结构模型C.分子都在永不停息地做无规则运动D.0℃时分子运动就停止了10．1911年，卢瑟福建立了原子的核式结构模型。
高三物理二轮复习专题课件精编：专题九 第3课时 原子物理和动量
热点题型例析
解析 (1)根据物理学史实，选项 A、C 正确；
专题九 第3课时
查德威克通过实验发现了中子，汤姆孙通过实验发现了电子， 选项 B 错误； 根据电荷数守恒和质量数守恒可知，选项 D 正确；
本 课 时 栏 目 开 关
运动的宏观物体也具有波动性，其速度越大物质波的波长越 小，选项 E 错误．
热点题型例析
专题九 第3课时
同时 2μgxA＝v1 2 2μgxB＝v2 2
本 课 时 栏 目 开 关
Δs＝xB－xA＝19.5 m 联立解得 v1＝5 m/s，v2＝8 m/s 1 1 1 2 2 可知碰撞前能量为 mAv ＝81 J，碰撞后能量为 mAv1 ＋ mBv2 2 2 2 2 ＝25 J＋32 J＝57 J，所以碰撞过程中能量损失了 24 J
本 课 时 栏 目 开 关
t1＝19 s(舍掉， 这表示 A 超过 B 后直到静止然后反向加速运动 经过 B 点时所需要的时间) t2＝ 1 s 于是碰撞时刻 A 的速度 v＝v0－μgt2＝9 m/s 碰撞过程中能量损失了，但是动量守恒，设碰撞后 A 的速度 为 v1，B 的速度为 v2，根据动量守恒定律，有 mAv＝mAv1＋mBv2
热点题型例析
专题九 第3课时
②设小球向左的最大水平位移大小为 x1′， 圆环向右的最大水 平位移为 x2′，且设向左为正方向，则有 当圆环运动到最右侧速度为零时， 小球应运动到最左边同初始
本 课 时 栏 目 开 关
位置等高，且速度为零 mx1′－Mx2′＝0 x1′＋x2′＝2L 2mL 解得 x2′＝ M＋m 2mL 所以挡板与环的初始位置相距 M＋m
本 课 时 栏 目 开 关
B 相距 s＝9.5 m，A 以 v0＝10 m/s 的初速度
第二轮复习习题(原子结构,原子核,波粒二像性)
高三物理二轮复习专题原子结构，原子核，波粒二像性时间：30分钟考点（1）：光电效应1.（08·重庆）下列与能量有关的说法正确的是（）A.卫星绕地球做圆周运动的半径越大，动能越大B.从同种金属逸出的光电子的最大初动能随照射光波长的减小而增大C.做平抛运动的物体在任意相等时间内动能的增量相同D.在静电场中，电场线越密的地方正电荷的电势能一定越高2.（08·江苏）下列实验中，深入地揭示了光的粒子性一面的有（）考点（2）：爱因斯坦光电效应方程3.（05·上海）2005年被联合国定为“世界物理年”，以表彰爱因斯坦对科学的贡献．爱因斯坦对物理学的贡献有（）（A）创立“相对论”（B）发现“X射线”．（C）提出“光子说”（D）建立“原子核式模型”．4.（05·北京）为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”。
对于爱因斯坦提出的质能方程E=mc2，下列说法中不正确的是（）A. E=mc2表明物体具有的能量与其质量成正比B.根据ΔE＝Δmc2可计算核反应的能量C.一个质子和一个中子结合成一个氘核时释放能量，表明此过程出现了质量亏损D.E=mc2中的E是发生核反应中释放的核能考点（3）：原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期5.（07·上海）放射性同位素14C可用来推算文物的“年龄”。
14C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14C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.（07·上海）23892U衰变为22286Rn要经过m次α衰变和n次β衰变，则m，n分别为（）A．2，4 B．4，2 C．4，6 D．16，67.（09·北京）下列现象中，与原子核内部变化有关的是（）A．α粒子散射现象 B．天然放射现象C．光电效应现象 D．原子发光现象8.（09·上海）放射性元素衰变时放出三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是（）A．α射线，β射线，γ射线B．γ射线，β射线，α射线，C．γ射线，α射线，β射线D．β射线，α射线，γ射线9.（07·北京）下列说法正确的是（）A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应B．汤姆生发现电子，表明原子具有核式结构C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短D．按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增加考点（4）：放射性同位素10.（10·山东模拟）关于放射性同位素，下列说法正确的是( )A．放射性同位素与放射性元素一样，都具有一定的半衰期，衰变规律一样B．放射性同位素衰变可以生成另一种新元素C．放射性同位素只能是天然衰变时产生的，不能用人工方法测得D．以上说法都不对考点（5）：氢原子光谱11.（06·江苏）氢原子的能级如图所示，已知可见的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是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12.(07江苏) μ子与氢原子核（质子）构成的原子称为μ氢原子（hydrogenmuon atom），它在原子核物理的研究中有重要作用。
最新整理高三物理高考物理基础知识归纳原子结构.docx
最新整理高三物理20 高考物理基础知识归纳:原子结构第1课时原子结构基础知识归纳1.电子的发现和汤姆孙的原子模型电子的发现：1897年英国物理学家汤姆孙，对阴极射线进行了一系列的研究，从而发现了电子.使人们认识到原子有复杂结构，揭开了研究原子的序幕.汤姆孙的“枣糕”模型：原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，电子像枣糕里的枣子一样镶嵌在原子里.2.卢瑟福的核式结构模型(1)α粒子散射实验装置(2)α粒子散射实验的结果：α粒子通过金箔时，绝大多数不发生偏转，仍沿原来的方向前进，少数发生较大的偏转，极少数偏转角超过90°，有的甚至被弹回，偏转角几乎达到180°.(3)核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核空间里绕着核旋转.原子核所带的正电荷数等于核外的电子数，所以整个原子是呈电中性的.电子绕着核旋转所需的向心力就是核对它的库仑引力.(4)从α粒子散射实验的数据估算出原子核大小的数量级为10－15～10－14m，原子大小的数量级为10－10m.3.氢原子光谱(1)光谱分为两类，一类称为线光谱，另一类称为连续光谱；(2)各种原子的发射光谱都是线状光谱，都只能发出几种特定频率的光，不同原子的发光频率是不同的，因此线状光谱称为原子的特征谱线，对光谱线进行分析，就可以确定发光物质，这种方法称为光谱分析.(3)氢原子光谱可见光谱线波长可以用公式：表示，式中R称为里德伯常量，R＝1.1×107m－1.4.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说明，经典电磁理论已不适用于原子系统，玻尔从光谱学成就得到启发，利用普朗克的能量量子化的概念，提出三个假设：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＝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.(2)玻尔的氢原子模型①氢原子的能级公式和轨道半径公式：玻尔在三条假设基础上，利用经典电磁理论和牛顿力学，计算出氢原子核外电子的各条可能轨道的半径，以及电子在各条轨道上运动时原子的能量.氢原子中电子在第n条可能轨道上运动时，氢原子的能量En和电子轨道半径rn分别为En＝、rn＝n2r1(n＝1、2、3…).其中E1、r1为离核最近的第一条轨道(即n＝1)的氢原子能量和轨道半径.即E1＝－13.6eV，r1＝0.53×10－10m(以电子距原子核无穷远时电势能为零计算).②氢原子的能级图：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.其中n＝1的定态称为基态，n＝2以上的定态，称为激发态.5.原子核结构(1)汤姆孙发现电子，说明原子不是最小的微粒；卢瑟福α粒子散射实验，说明原子里存在一个很小的原子核；卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，获得质子，说明原子核也不是最小的微粒.(2)原子核是由质子和中子组成的；质子和中子统称为核子，原子核的核电荷数等于质子数，等于原子的核外电子数；原子核的质量数等于原子核内的核子数.(3)质子数相同而中子数不同的原子核互称同位素，原子的化学性质决定于原子的核外电子数；同位素具有相同的质子数，相同的核外电子数，因而具有相同的化学性质.重点难点突破一、为什么用α粒子散射实验研究原子结构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粒子有足够的能量，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.二、氢原子怎样吸收能量由低能级向高能级跃迁此类问题可分为三种情况：1.光子照射氢原子，当光子的能量小于电离能时，只能满足光子的能量为两定态间能级差时才能被吸收.2.光子照射氢原子，当光子的能量大于电离能时，任何能量的光子都能被吸收，吸收的能量一部分用来使电子电离，另一部分可用来增加电子离开核的吸引后的动能.3.当粒子与原子碰撞(如电子与氢原子碰撞)时，由于粒子的动能可全部或部分被氢原子吸收，故只要入射粒子的动能大于或等于原子两能级的能量差，就可以使原子受激发而向高能级跃迁.典例精析1.α粒子散射实验与核式结构模型例1卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出()A.原子的核式结构模型B.原子核内有中子存在C.电子是原子的组成部分D.原子核是由质子和中子组成的[高考资源网KS5U ]解析卢瑟福精确统计了向各个方向散射的α粒子的数目，提出了原子的核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷与几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外的空间运动，由此可知，A 选项正确.答案A思维提升(1)关键是利用α粒子散射实验的结果进行分析.(2)尽管B、C、D正确，但实验结果不能说明它们，故不选B、C、D.[Ks5u]拓展1在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，其原因是(A)[高考资源网]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.正电荷在原子中是均匀分布的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解析α粒子带正电，其质量约是电子质量的7300倍.α粒子碰到金原子内的电子，就像飞行中的子弹碰到尘埃一样，其运动方向不会发生明显的改变.若正电荷在原子内均匀分布，α粒子穿过原子时，它受到的两侧正电荷斥力有相当大一部分互相抵消，使α粒子偏转的力也不会很大.根据少数α粒子发生大角度偏转的现象，只能认为原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上，入射的α粒子中，只有少数α粒子有机会很接近核，受到很大的斥力而发生大角度偏转.所以正确选项是A.2.氢原子的能级跃迁例2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是处在该激发态能级上的原子总数的.现在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()A.2200个B.2000个C.1200个D.2400个解析如图所示，各能级间跃迁的原子个数及处于各能级的原子个数分别为n＝4到n＝3N1＝1200×＝400n＝3能级的原子个数为400个.n＝4到n＝2N2＝1200×＝400n＝3到n＝2N3＝400×＝200n＝2能级的原子个数为600个.n＝4到n＝1N4＝1200×＝400n＝3到n＝1N5＝400×＝200n＝2到n＝1N6＝600所以发出的光子总数为N＝N1＋N2＋…＋N6＝2200答案A思维提升(1)原子从低能级向高能级跃迁吸收一定能量的光子，当一个光子的能量满足hυ＝E末－E初时，才能被某一个原子吸收，使原子从低能级E初向高能级E末跃迁，而当光子能量hυ大于或小于E末－E初时都不能被原子吸收.(2)原子从高能级向低能级跃迁，以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差.(3)当光子能量大于或等于13.6eV时，也可以被氢原子吸收，使氢原子电离；当氢原子吸收的光子能量大于13.6eV时，氢原子电离后，电子具有一定的初动能.一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为N＝.拓展2氢原子的能级如图所示，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(D)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易错门诊3.氢原子的能量例3氢原子基态的轨道半径为0.528×10－14m，量子数为n的能级的能量为E＝－eV.(1)求电子在基态轨道上运动时的动能；[高考资源网KS5U ](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.(其中静电力常量k＝9.0×109N m2/C2，电子的电荷量e＝1.6×10－19C，普朗克恒量h＝6.63×10－34J s，真空中光速c＝3.0×108m/s)错解(1)电子在基态轨道中运动时量子数n＝1，其动能为En＝－＝－＝－13.6eV由于动能不为负值，所以Ek＝|En|＝13.6eV(2)作能级图如图，可能发出两条光谱线.(3)由于能级差最小的两能级间跃迁产生的光谱线波长最短，所以(E3－E2)时所产生的光谱线为所求，其中E2＝－eV＝－3.4eVE3＝－eV＝－1.51eV由hν＝E3－E2及λ＝所以λ＝=m＝6.62×10－7m错因(1)动能的计算错误主要是不理解能级的能量值的物理意义，因而把电子在基态轨道上运动时的动能与n＝1时的能级的能量值等同起来.电子在轨道上的能量E，它包括电势能Ep和动能Ek.计算表明Ep＝－2Ek，所以E＝Ek＋Ep ＝－Ek，Ek＝－E＝13.6eV.虽然错解中解出的数值正确，但概念的理解是错误的.(2)错解中把电子的发射光谱图画成了吸收光谱图.(3)不少学生把能级图上表示能级间能量差的长度线看成与谱线波长成正比了.正解(1)设电子的质量为m，电子在基态轨道上的速率为v1，根据牛顿第二定律和库仑定律有所以Ek＝J＝2.18×10－18J＝13.6eV(2)当氢原子从量子数n＝3的能级跃迁到较低能级时，可以得到3条光谱线，如图所示.(3)波长最短的一条光谱线对应的能级差应为最大，应是从量子数为3的能级跃迁到量子数为1的能级所发出的光谱线.E3－E1＝hυυ＝λ＝＝1.65×10－7m思维提升正确理解能级、能级图的物理意义是避免出错的关键.。
高三物理复习资料 原子物理基础知识.doc
高三物理复习资料 原子物理基础知识一、黑体和黑体辐射1．热辐射现象： 任何物体在 任何 温度下都要发射 各种 波长的电磁波，并且其辐射能量的大小及辐射能量按波长的分布都与 温度 有关，所以称为热辐射。
2.黑体：物体具有 辐射 能量的本领，又有吸收外界辐射来的能量的本领。
绝对黑体（简称“黑体”）是指能够完全吸收入射的各种（填“各种”或“部分”）波长电磁波而不发生反射的物体，而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的 温度 有关。
3．实验规律：（1）随着温度的升高，黑体的辐射强度都有增加；（2）随着温度的升高，辐射强度的极大值向 波长较短 方向移动。
二、、光电效应现象 1、光电效应：光电效应：物体在光 包括 不可见光的照射下发射电子的现象称为光电效应。
2、光电效应的研究结论：① 任何 金属，都有一个极限频率，入射光的频率必须 大于 这个极限频率，才能产生光电效应； 低于 这个频率的光不能产生光电效应。
②光电子的最大初动能与入射光的强度 无关 ，只随着入射光频率的增大而 增大 。
③入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9s ；④当入射光的频率大于极限频率时，入射光的强度越强，单位时间内发射的电子数 越多 。
3、光电效应的应用：光电管：光电管的阴极表面敷有 碱 金属，对电子的束缚能力比较弱，在光的照射下容易发射电子，阴极发出的电子被阳极收集，在回路中形成电流，称为 光电流 。
注意：①光电管两极加上正向电压，可以增强光电流。
②光电流的大小跟入射光的强度和正向电压有关，与入射光的频率无关。
入射光的强度越大，光电流越大。
③遏止电压U 0。
回路中的光电流随着反向电压的增加而减小，当反向电压U 0满足：02max 21eU mv ，光电流将会减小到零，所以遏止电压与入射光的 频率 有关。
4、波动理论无法解释的现象：①不论入射光的频率多少，只要光强足够大，总可以使电子获得足够多的能量，从而产生光电效应，实际上如果光的频率小于金属的极限频率，无论光强多大，都不能产生光电效应。
高考物理二轮复习课件：原子结构与原子核 波粒二象性
②核反应通常不可逆，方程中要用 “→”连接，
不能用“=”连接．
2．计算核反应产生的核能的方法： (1)利用质量亏损计算：DE= Dmc2(其中原子质量 单位相当的核能：1u=931.5MeV)； (2)利用正比关系计算：得出一个原子核产生的
核能后，则得出核反应的 原子核个数即可利用正比
关系求解总核能； (3) 利 用 衰 变 时 系 统 增 加 的 动 能 近 似 计 算 ： DE≈DEk.
【点评】光电效应规律：每种金属都有极限频率， 当入射光的频率大于这种金属的极限频率时才能发生 光电效应；光电子的最大初动能随入射光频率的增大 而增大，跟入射光强度无关；光电效应的发生几乎是 瞬时的，一般不超过 10 9s. 爱因斯坦光电效应方程： k＝hν－W0.其中 Ek 为光 E 电子获得的最大初动能，hν 为光子的能量，W0 为光电 子的逸出功．
1．光电效应规律 【例 1】 (2011· 新课标卷)在光电效应实验中，某 金属的截止频率相应的波长为 λ0，该金属的逸出功为 __________．若用波长为 λ(λ<λ0)单色光做实验，则其 遏止电压为________________．已知电子的电荷量、 真空中的光速和普朗克常量分别为 e、c 和 h.
【点评】要对光子的量子性深刻了解．
3．能级 【例3】图甲所示为氢原子的能级，图乙为氢原子的
光谱．已知谱线a是氢原子从n=4的能级跃迁到n=2能
级时的辐射光，则谱线b是氢原子( B．从n=5的能级跃迁到 n=2的能级时的辐射光 ) A．从n=3的能级跃迁到n=2的能级时的辐射光
C．从n=4的能级跃迁到
【切入点】
考查核反应方程及爱因斯坦的质能关系计算．
【解析】2H＋3H→4He＋1n 1 1 2 0 Δm＝m2H＋m3H－mHe－mn 1 1 ΔE＝Δmc2 ＝17.6MeV 【答案】1n(或中子) 17.6 0
高考物理二轮复习课件：热学 光学 原子物理 机械波模型整理
－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。
一、核心考点4
波尔氢原子光谱模型
1.轨道量子化
=1 2
2.能量量子化
=12(1 =-3.6ev)
3.能级跃迁
1
1
hv=h = - = 12 − 12= 1 (2 − 2)
轻核和重核，比结合能小，平均核子质量重。
5.孤立的核子比结合能为0，质量最重 。
课堂思考讨论
1.用自己的语言描述：
原子核内部结构，相互作用，核反应的本质
结合能，比结合能，质量亏损的概念
2.用公式描述放能反应
3.典型核反应方程式及意义
一、核心考点3
1．衰变规律及实质
(1)α衰变和β衰变的比较
衰变类型
(t- )
二、考点问题清单
3.已知X=0质点的位置坐标求任意位置X质点坐标
Y
2
X
已知：0时刻X=0质点的位置坐标
求：任意位置X质点坐标
1. X= 0质点位置相位0 = 6
6
2.X质点位置相位 = +
3.Y=Asin[ 6 +
2
X]
2
(X)
二、考点问题清单
4.已知0时刻的0 质点位置y=
衰变方程
衰变实质
α 衰变
β 衰变
A
A－4
4
Z X―→Z－2 Y＋2He
A
A
0
Z X―→Z＋1Y＋－1e
高三物理最新教案-原子、原子核一、原子结构教案 精品
原子、原子核一、原子结构教学目标1．通过原子结构理论的发展过程的复习讨论，使学生强化树立辩证唯物主义认识论的观点，培养构建科学思维与研究方法．从19世纪末的1897年发现电子后，在大约20年内科学家们提出了原子结构的以下模型：汤姆生的“枣糕结构”、卢瑟福的“核式结构”、玻尔的“能级结构”、量子力学的“电子云结构”．学生应搞清这四种原子结构理论的内容并区分开这四种模型，特别是以最简单的氢原子为例，后三种原子结构模型各是如何，不能混淆．要使学生了解，每种原子结构理论的提出，都有特定的实验基础和背景，提出后也都有应用上的成功和困难；而理论认识由低级到高级的发展，总是离不开科学实践与科学家们符合实际的大胆猜想与假设，即“实践、认识、再实践、再认识……，每一循环的内容，都比较地进到了高一级的程度”．2．使学生加强理解掌握在卢瑟福核式结构学说基础上的玻尔原子结构理论；能够对氢原子根据能级（轨道）定态跃迁知识解决相关问题．应使学生明确，根据玻尔理论所描述的原子结构图景，仍然是卢瑟福所描述的核武结构，不同之处在于：以氢原子为例，它的核外的一个电子并非处在唯一确定轨道，绕核旋转时虽有加速度但不向外辐射电磁波，所以电子不至于因能量减少而落到核上，原子是稳定的；这个电子是处在一系列可能的、不连续的轨道上，即氢原子处在一系列可能的、不连续的能量定态（能级）上，当原子发生能级跃迁即电子轨道跃变时，才辐射或吸收一定频率的光波（光子）．这样，就克服了卢瑟福学说的原子不稳定和解释不了氢原子光谱的困难．3．通过氢原子的电子绕核旋转和能级跃迁与卫星绕地球旋转的类比和分析讨论，提高学生应用力、电、原子知识的综合分析能力，特别是加强从能量转化守恒观点出发分析解决问题的能力．教学重点、难点分析卢瑟福的核式结构学说与波尔的原子结构理论，作为重点难点知识，学生在理解掌握上的困难，一是不明确两种原子结构理论的区别与联系；二是对原子的定态和能级跃迁等知识的理解认识不够透彻，以致分析解决相关问题时易混易错．氢原子各定态的能量值，是电子绕核运动的动能（Ek）和电势能（）的代数和．由于取离核无穿远处=0，则电子在正电荷的电场总能量为负值．至于处在基态的氢原子，其能量（E1）、电子轨道半径（r1）之值作为结论给出，不要求推导得出．若一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射的光谱线条数（不同波长、频率的光波或不同能量的光子数），可据下式计算：教学过程设计教师活动问：何人何时发现的电子．电子的发现对人类认识原子结构有何意义？电子发现后的大约20年内科学家们先后提出了哪几种原子结构模型？学生活动同学们回忆或看书后答出：1897年，英国人汤姆生研究阴极射线时发现了电子．电子的发现说明原子是可分的．四种原子结构理论模型为：汤姆生提出“枣糕模型”；1911年英国人卢瑟福提出“卢瑟福核结构学说”，1913年丹麦人玻尔提出“玻尔原子理论”；20世纪20年代，海森堡等科学家提出“量子力学的原子理论”．问：四种原子结构理论的实验基础、内容、成功之处、困难各如何？同学们看书、议论．利用多媒体手段进行如下投影，并简要说明．看投影出的结论．教师活动引导同学们对一个卫星环绕地球与一个电子环绕氢原子核的卢瑟福结构模型进行类比分析．问：什么力提供卫星、电子的向心力？如何表示？学生活动同学参与分析回答：地球引力场中的卫星所受地球的万有引力作为向心力．原子核（正电荷）电场中的电子受核的库仑引力作为向心力．问：卫星、电子的环绕速度和动能如何表示？（与距离关系）问：若规定距地球和原子核无穷远时，卫星、电子势能为零，地球卫星系统与原子核电子系统的总能量多大？地球的卫星重力势能EP=0动能Ek=0地球系统总能量（机械能）=0电子的电势能=0动能EK=0原子系统总能量=0问：环行的卫星与电子为什么有能量损失？它们的动能、势能、系统的总能量各如何变化？将有怎样的结果？卫星要克服大气阻力做功，损耗机械能转化为内能．↓E总=Ep↓+Ek↑Ep减少多，Ek增加少，E总减少．环绕速度V增大，高度h（r）降低，沿螺旋线最终坠入大气层烧毁或溅落于地球上．据经典电磁理论，速度变化的电子要辐射电磁波能量，使它总能量减少．↓E总= ↓+Ek↑减少多，Ek增加少，E总减少．环绕速度V增大，与核距离减小，辐射电磁波（光）的频率逐渐增大，（波长逐减）为生成连续光谱，沿螺旋线最终落于核上．问：根据玻尔理论、氢原子的电子为什么最终不落在核上？为什么原子发光生成原子光谱？电子在某一定态轨道上虽有加速度，但不辐射电磁波能量，所以电子不会落到核上，原子是稳定的．这是因为宏观的经典电磁理论并不适用于微观电子的运动．氢原子定态能量的减少，是由于高能级的激发态向低能级定态或基态跃迁，辐射一定能量光子造成．由于各定态有确定能量差，所以能生成有确定光子能量（hv）或确定光波频率（v）、[例题]（投影）氢原子基态能量E1=-13.6eV，电子绕核运动半径r1=0.53×10-10m．求氢原子处于n=4激发态时：（1）原子系统具有的能量？（2）电子在轨道上运动的动能？（3）电子具有的电势能？（4）向低能级跃迁辐射的光子频率最多有多少种？其中最低频率为多少（保留两位有效数字）？解：（3）因为E4=Ek4+ 4所以4=E4-Ek4=-0.85-0.85=-1.7eV（4）最多有六种．从n=4→3；3→2；2→1；4→2；4→1；3→1．能级差最小的是n=4→n=3，所辐射的光子能量为：最低频率：（普朗克恒量h=6.63×10-34J·S不需记）问：已知氢原子基态能量E1，氢原子在量子数为n的激发态时，电子的动能和电势能各为多少？处于量子数为n激发态的氢原子最多能辐射多少种频率的光谱线？学生讨论后得出：老师酌情回答．同学们提问题．同步练习一、选择题1．在α粒子散射实验中，当α粒子最接近金原子核时，α粒子符合下列哪种情况？[]A．动能最小B．电势能最小C．α粒子与金原子核组成的系统的能量最小D．所受原子核的斥力最大2．卢瑟福的原子核式结构学说初步建立了原子结构的正确图景，能解决的问题有[]A．解释α粒子散射现象B．用α粒子散射数据估算原子核的大小C．结合经典电磁理论解释原子的稳定性D．结合经典电磁理论解释氢光谱3．根据玻尔理论，氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道后，则[]A．原子的能量增加，电子的动能减少B．原子的能量增加，电子的动能增加C．原子的能量减少，电子的动能减少D．原子的能量减少，电子的动能增加4．关于玻尔的原子模型，下列说法中正确的有[] A．它彻底否定了卢瑟福的核式结构学说B．它发展了卢瑟福的核式结构学说C．它完全抛弃了经典的电磁理论D．它引入了普朗克的量子理论5．按照玻尔理论、当氢原子中电子由半径为ra的圆轨道跃迁到半径为rb的圆轨道上，若rb＞ra，则在跃迁过程中[]A．氢原子要吸收一系列频率的光子B．氢原子要辐射一系列频率的光子C．氢原子要吸收某一频率的光子D．氢原子要辐射某一定频率的光子6．处于基态的氢原子被一束单色光照射后，共发出三种频率分别为v1、v2、v3的光子，且v1＞v2＞v3，则入射光子的能量应为[]A．hv1B．hv2C．hv3D．h（v1+v2+v3）二、非选择题7．氢原子的核外电子由基态跃迁到n=2的激发态时，吸收的光子能量为E，若氢原子的核外电子从n=3的能级跃迁到n=2的能级时，释放的光子能量是______．8．当氢原子在最低的四个能级之间跃迁时，所辐射的光子的最大频率为______，最大波长为______．9．氢原子从能级A跃迁到能级B时，辐射出波长为λ1的光子，从能级A跃迁到能级C时，辐射出波长为λ2的光子．若λ1＞λ2，则氢原子从能级B跃迁到能级C时，将______光子，光子波长为______．10．已知氢原子基态电子轨道半径r1=0.53×10-10m，基态能量E1=-13.6eV．电子的质量m=0.9×10-30kg．求：（1）电子绕核运行的速度和频率．（2）若氢原子处于n=2的激发态，电子绕核运行的速度．11．将氢原子电离，需要从外部给电子以能量，使其从基态或激发态脱离原子核束缚而成为自由电子．若要使n=2激发态的氢原子电离，至少用多大频率的电磁波照射该氢原子？参考答案1．A D2．A B3．D4．B D5．C6．A10．（1）2.2×106m/s 6.6×1015Hz（2）1.1×106m/s11．8.21×1014Hz。
高三物理总复习优质课件 原子与原子核 第二节 原子结构与原子核
连续
特征
吸收
3.氢原子光谱的实验规律:巴耳末系是氢原子光谱在可见光区的谱线,其波长公
7
-1
式 =R( - )(n=3,4,5,…,R 是里德伯常量,R=1.10×10 m )。
4.光谱分析:利用每种原子都有自己的
特征谱线 ,可以用来鉴别物质和
确定物质的组成成分,且灵敏度很高。在发现和鉴别化学元素上有着重大
,若散裂中子源中的中子束流经慢化后的速度
与电子显微镜中的电子流速度相同,因中子的质量大于电子的质量,则中子的
动量大于电子的动量,则此时中子的物质波波长比电子的物质波波长短。
2.家庭装修中释放的甲醛和射线是白血病的重要诱因。家庭装修中的射线来源
往往是不合格的瓷砖、洁具等,瓷砖、洁具释放的氡气(
222 衰变为钋 218(
Th→
Pa+- e。
He
。
的变化。
(3)核反应方程:质量数守恒、电荷数守恒,但不是总质量守恒。
(4)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
原子核内部自身的因素决定,跟原子所处的化学状态和外部条件无关。
五、核力和核能
1.核力
原子核内部, 核子间 所特有的相互作用力。核子数越多,结合能越大,比
的意义。线状谱和吸收光谱都对应某种元素,都可以用来进行光谱分析。
三、氢原子的能级、能级公式
1.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
人教版高三物理小专题复习 14.2原子结构
方法:
①用数学中的组合知识求解:N=
C2n＝
n
n 2
1
。
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。
【高考命题探究】
【典例1】处于n=3能级的大量氢原子,向低能级跃迁时,
辐射光的频率有 ( )
A.1种
B.2种
C.3种
D.4种
【思考探究】 (1)原子从某一定态跃迁到另一定态时,_吸__收__(_或__辐__射__)_ 一定频率的光子能量。 (2)原子跃迁时,可能的情况可根据公式_C_2n_进行计算。
A.动能先增大,后减小 B.电势能先减小,后增大 C.电场力先做负功,后做正功,总功等于零 D.加速度先变小,后变大
【解析】选C。α粒子受到斥力作用,根据电场力做功 特点可知:从a运动到b过程中电场力做负功,电势能增 大,动能减小,从b运动到c过程中,电场力做正功,电势 能减小,动能增大,整个过程中由于a与c在同一等势线 上,故电场力不做功,A、B错误,C正确;根据点电荷周围 电场可知,距离原子核近的地方电场强度大,故越靠近 原子核加速度越大,因此α粒子的加速度先增大后减小, 故D错误。
第2讲 原子结构
【知识梳理】 知识点1 原子结构 1.电子的发现: 英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了_电__子__, 提出了原子的“枣糕模型”。
2.原子的核式结构: (1)1909～1911年,英籍物理学家_卢__瑟__福__进行了α粒 子散射实验,提出了核式结构模型。 (2)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”。
高中物理 原子结构 (提纲、例题、练习、解析)
原子结构【学习目标】1．知道电子是怎样发现的；2．知道电子的发现对人类探索原子结构的重大意义； 3．了解汤姆孙发现电子的研究方法． 4．知道α粒子散射实验；5．明确原子核式结构模型的主要内容； 6．理解原子核式结构提出的主要思想．【要点梳理】要点诠释： 要点一、原子结构 1．阴极射线（1）气体的导电特点：通常情况下，气体是不导电的，但在强电场中，气体能够被电离而导电．平时我们在空气中看到的放电火花，就是气体电离导电的结果．在研究气体放电时一般都用玻璃管中的稀薄气体，导电时可以看到发光放电现象．（2）1858年德国物理学家普里克发现了阴极射线．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．汤姆孙发现电子（1）从1890年起英国物理学家汤姆孙开始了对阴极射线的一系列实验研究． （2）汤姆孙利用电场和磁场能使带电的运动粒子发生偏转的原理检测了阴极射线的带电性质，并定量地测定了阴极射线粒子的比荷（带电粒子的电荷量与其质量之比，即e m）． （3）1897年汤姆孙发现了电子（阴极射线是高速电子流）．电子的电量()191.602177334910C e =⨯－，电子的质量319.109389710kg m =⨯－，电子的比荷111.758810C/kg em=⨯． 电子的质量约为氢原子质量的11836． 3．汤姆孙对阴极射线的研究 （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．4．密立根实验美国物理学家密立根在1910年通过著名的“油滴实验”简练精确地测定了电子的电量密立根实验更重要的发现是：电荷是量子化的，即任何电荷只能是元电荷e的整数倍．5．电子发现的意义以前人们认为物质由分子组成，分子由原子组成，原子是不可再分的最小微粒．现在人们发现了各种物质里都有电子，而且电子的质量比最轻的氢原子质量小得多，这说明电子是原子的组成部分．电子是带负电，而原子是电中性的，可见原子内还有带正电的物质，这些带正电的物质和带负电的电子如何构成原子呢？电子的发现大大激发了人们研究原子内部结构的热情，拉开了人们研究原子结构的序幕．6．19世纪末物理学的三大发现对阴极射线的研究，引发了19世纪末物理学的三大发现：（1）1895年伦琴发现了X射线；（2）1896年贝克勒尔发现了天然放射性；（3）1897年汤姆孙发现了电子．要点二、原子的核式结构模型1．汤姆孙的原子模型“枣糕模型”．“葡萄干布丁模型”（如图所示）．“葡萄干面包模型”．汤姆孙的原子模型是在发现电子的基础上建立起来的，汤姆孙认为，原子是一个球体，正电荷均匀分布在球内，电子像枣糕里的枣子一样，镶嵌在原子里面，所以汤姆孙的原子模型也叫枣糕式原子结构模型．【注意】汤姆孙的原子结构模型虽然能解释一些实验事实，但这一模型很快就被新的实验事实——仅粒子散射实验所否定．2．α粒子散射实验1909～1911年卢瑟福和他的助手做α粒子轰击金箔的实验，获得了重要的发现．（1）实验装置（如图所示）由放射源、金箔、荧光屏等组成．特别提示：①整个实验过程在真空中进行． ②金箔很薄，α粒子（42He 核）很容易穿过．（2）实验现象与结果．绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子发生了较大角度的偏转，极少数α粒子偏转角超过90︒，有的几乎达到180︒，沿原路返回．仅粒子散射实验令卢瑟福万分惊奇．按照汤姆孙的原子结构模型：带正电的物质均匀分布，带负电的电子质量比α粒子的质量小得多．α粒子碰到电子就像子弹碰到一粒尘埃一样，其运动方向不会发生什么改变．但实验结果出现了像一枚炮弹碰到一层薄薄的卫生纸被反弹回来这一不可思议的现象．卢瑟福通过分析，否定了汤姆孙的原子结构模型，提出了核式结构模型．3．原子的核式结构卢瑟福依据α粒子散射实验的结果，提出了原子的核式结构：在原子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核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转．4．原子核的电荷与尺度由不同原子对α粒子散射的实验数据可以确定各种元素原子核的电荷．又由于原子是电中性的，可以推算出原子内含有的电子数．结果发现各种元素的原子核的电荷数，即原子内的电子数非常接近于它们的原子序数，这说明元素周期表中的各种元素是按原子中的电子数来排列的．原子核的半径无法直接测量，一般通过其他粒子与核的相互作用来确定，α粒子散射是估算核半径最简单的方法．对于一般的原子核半径数量级为1510m －，整个原子半径的数量级是1010m －，两者相差十万倍之多，可见原子内部是十分“空旷”的． 5．解题依据和方法（1）解答与本节知识有关的试题，必须以两个实验现象和发现的实际为基础，应明确以下几点： ①汤姆孙发现了电子，说明原子是可分的，电子是原子的组成部分．②卢瑟福“α粒子散射实验”现象说明：原子中绝大部分是空的，原子的绝大部分质量和全部正电荷都集中在一个很小的核上．（2）根据原子的核式结构，结合前面所掌握的动能、电势能、库仑定律及能量守恒定律等知识，是综合分析解决d 粒子靠近原子核过程中，有关功、能的变化，加速度，速度的变化所必备的知识基础和应掌握的方法．6．对α粒子散射实验的理解如果按照汤姆孙的“枣糕”原子模型，α粒子如果从原子之间或原子的中心轴线穿过时，它受到周围的正负电荷作用的库仑力是平衡的，α粒子不产生偏转；如果α粒子偏离原子的中心轴线穿过，两侧电荷作用的库仑力相当大一部分被抵消，α粒子偏转很小；如果α粒子正对着电子射来，质量远小于α粒子的电子不可能使α粒子发生明显偏转，更不可能使它反弹．所以α粒子的散射实验结果否定了汤姆孙的原子模型．按卢瑟福的原子模型（核式结构），当α粒子穿过原子时，如果离核较远，受到原子核的斥力很小，仅粒子就像穿过“一片空地”一样，无遮无挡，运动方向改变极少，由于原子核很小，这种机会就很多，所以绝大多数α粒子不产生偏转；只有当α粒子十分接近原子核穿过时，才受到很大的库仑斥力，偏转角才很大，而这种机会很少；如果α粒子几乎正对着原子核射来，偏转角就几乎达到180︒，这种机会极少．如图所示．卢瑟福根据α粒子散射实验，不仪建立了原子的核式结构，还估算出了原子核的大小．220121(1)4s i n 2m Ze r Mv θπε=⋅+（θ为散射角）．原子核的商径数量级在1510m －．原子直径数量级大约是1010m －，所以原子核半径只相当于原子半径的十万分之一．原子的核式结构初步建立了原子结构的正确图景，但跟经典的电磁理论发生了矛盾．（见玻尔的原子模型）7．原子结构的探索历史（1）发现原子核式结构的过程．实验和发现 说明了什么 电子的发现说明原子有复杂结构α粒子散射实验说明汤姆孙（枣糕式）原子模型不符合实际，卢瑟福重新建立原子的核式结构模型（2）原子的核式结构与原子的枣糕式结构的根本区别．核式结构枣糕式结构原子内部是非常空旷的，正电荷集中在一个很小的核里 原子是充满了正电荷的球体 电子绕核高速旋转电子均匀嵌在原子球体内【典型例题】 类型一、原子结构例1．关于阴极射线的本质，下列说法正确的是（ ）． A ．阴极射线本质是氢原子 B ．阴极射线本质是电磁波 C ．阴极射线本质是电子 D ．阴极射线本质是X 射线【思路点拨】阴极射线基本性质．【答案】C【解析】阴极射线是原子受激发射出的电子，关于阴极射线是电磁波、X 射线都是在研究阴极射线过程中的一些假设，是错误的．【总结升华】对阴极射线基本性质的了解是解题的依据．举一反三:【变式】如图所示，在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线将（ ）．A ．向纸内偏转B ．向纸外偏转C ．向下偏转D ．向上偏转【答案】D【解析】本题综合考查电流产生的磁场、左手定则和阴极射线的产生和性质．由题目条件不难判断阴极射线所在处磁场垂直纸面向外，电子从负极射出，由左手定则可判定阴极射线（电子）向上偏转．【总结升华】注意阴极射线（电子）从电源的负极射出，用左手定则判断其受力方向时四指的指向和射线的运动方向相反．例2．汤姆孙用来测定电子的比荷（电子的电荷量与质量之比）的实验装置如图所示．真空管内的阴极K 发出的电子（不计初速、重力和电子间的相互作用）经加速电压加速后，穿过A ＇中心的小孔沿中心轴1O O 的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P 和P ＇间的区域．当极板间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O 点处，形成了一个亮点；加上偏转电压U 后，亮点偏离到O ＇点（O ＇点与O 点的竖直间距为d ，水平间距可忽略不计）．此时，在P 和P ＇间的区域，再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场．调节磁场的强弱，当磁感应强度的大小为B 时，亮点重新回到O 点．已知极板水平方向的长度为1L ，极板间距为b ，极板右端到荧光屏的距离为2L （如图所示）． （1）求打在荧光屏O 点的电子速度的大小． （2）推导出电子的比荷的表达式．【答案】（1）UBb（2）2121(/2)Ud B bL L L【解析】（1）当电子受到的电场力与洛伦兹力平衡时，电子做匀速直线运动，亮点重新回到中心O 点，设电子的速度为v ，则evB eE =， 得E v B =， 即U v Bb=． （2）当极板间仅有偏转电场时，电子以速度v 进入后，竖直方向做匀加速运动，加速度为eUa mb =． 电子在水平方向做匀速运动，在电场内的运动时间11L t v=。
(通用版)高三物理二轮复习 课前诊断-原子结构与原子核-人教版高三全册物理试题
课前诊断——原子结构与原子核考点一原子结构与原子光谱1.[考查α粒子散射实验装置与结论]如图是卢瑟福的α粒子散射实验装置，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。
如下说法正确的答案是( )A．该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据B．该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性C．α粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转D．绝大多数的α粒子发生大角度偏转解析：选A 卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，选项A正确，B 错误；电子质量太小，对α粒子的影响不大，选项C错误；绝大多数α粒子穿过金箔后，根本上仍沿原方向前进，D错误。
2．[考查α粒子散射实验轨迹分析](2016·市通州模拟)关于α粒子散射实验，α粒子的运动轨迹如下列图，在其中一条α粒子的运动轨迹上标出a、b、c三点。
原子核对α粒子的作用力在哪个点最大( )A．a点B．b点C．c点 D．三个点一样大解析：选B α粒子与金原子核间存在静电斥力，即库仑力，根据库仑定律，该力与距离的二次方成反比，故在b点位置作用力最大，B正确。
3．[考查对玻尔氢原子模型的理解](2016·市丰台区二模)关于玻尔建立的氢原子模型，如下说法正确的答案是( ) A．氢原子处于基态时，电子的轨道半径最大B．氢原子在不同能量态之间跃迁时可以吸收任意频率的光子C ．氢原子从基态向较高能量态跃迁时，电子的动能减小D ．氢原子从基态向较高能量态跃迁时，系统的电势能减小解析：选C 氢原子处于基态时，电子的轨道半径最小，故A 错误；由hν＝E m －E n 知氢原子在不同能量态之间跃迁时只可以吸收特定频率的光子，故B 错误；氢原子从基态向较高能量态跃迁，电子距离氢原子核的距离增大，匀速圆周运动的半径增大，线速度减小，动能减小，C 正确；氢原子从基态向较高能量态跃迁时，电子距离氢原子核的距离增大，电场力做负功，电势能增大，D 错误。
高考物理二轮复习 专题15 原子结构与原子核教学案(含解析)-人教版高三全册物理教学案
专题15 原子结构与原子核本专题的内容主要是动量及其守恒定律和原子物理学部分．高考对本部分内容的唯一Ⅱ级要求是动量守恒定律．用动量守恒定律解决碰撞或原子核衰变类问题是近几年新课标地区的命题热点．高考对本部分内容考查的重点和热点有以下几个方向：①动量守恒定律及其应用；②原子的能级跃迁；③原子核的衰变规律；④核反应方程的书写；⑤质量亏损和核能的计算；⑥原子物理部分的物理学史和α、β、γ三种射线的特点及应用等．选修命题会涉及有关原子、原子核或量子理论、动量问题，且动量问题一般以计算题的形式，其它问题那么以填空或选择性填空形式出现．一、原子结构模型项目内容汤姆生模型实验基础,电子的发现内容:原子是一个球体,正电荷均匀分布在整个球内,电子像枣糕里的枣子样镶嵌在原子里面核式结构实验基础：α粒子散射实验内容:(1)原子的中心有一个很小的核,它集中了全部正电荷和几乎所有质量;(2)电子绕核运动玻尔模型轨道量子化:核外电子只能在一些分立的轨道上运动,r n＝n2r1(n＝1、2、3…)能量量子化:原子只能处于一系列不连续的能量状态中,E n＝1n2E1(n＝1、2、3…)跃迁:原子从一个定态跃迁至另一个定态时辐射或吸收能量,hν＝E m－E n特别提醒:(1)原子的跃过条件:hν＝E初－E终只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况．(2)至于实物粒子和原子碰撞情况,由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收,所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两定态能量之差,也可以使原子受激发而向较高能级跃迁.二、原子核的变化 1．几种变化方式的比较 项目内容衰变α衰变:放出α粒子,是速度约为0.1c 的氦核,贯穿本领最弱,电离作用最强β衰变:放出β粒子,是速度约为0.99c 的电子,贯穿本领较强,电离作用较弱衰变γ衰变：放出γ光子，贯穿本领最强，电离作用最弱规律：经一个半衰期质量减半，m ＝m 0(12)t /τ重核 裂变原料:铀23592U,用慢中子打击时发生链式反应反应条件:(1)铀浓度足够大； (2)体积大于临界体积轻核 聚变反应方程:21H ＋31H→42He ＋10n 反应条件:温度达到几百万度2.各种放射线性质的比较3.三种射线在电磁场中的偏转情况比较图13－1如图13－1所示，在匀强磁场和匀强电场中都是β比α的偏转大，γ不偏转；区别是：在磁场中偏转轨迹是圆弧，在电场中偏转轨迹是抛物线．如图13－1丙图中γ肯定打在O点；如果α也打在O点，那么β必打在O点下方；如果β也打在O点，那么α必打在O点下方．三、核力与质能方程的理解1．核力的特点(1)核力是强相互作用的一种表现，在它的作用X围内，核力远大于库仑力．(2)核力是短程力,作用X围在1.5×10－15 m之内.(3)每个核子只跟相邻的核子发生核力作用,这种性质称为核力的饱和性.2．质能方程E＝mc2的理解(1)质量数与质量是两个不同的概念.核反应中质量数、电荷数都守恒,但核反应中依然有质量亏损.(2)核反应中的质量亏损,并不是这部分质量消失或质量转化为能量,质量亏损也不是核子个数的减少,核反应中核子的个数是不变的.(3)质量亏损不是否定了质量守恒定律，生成的γ射线虽然静质量为零，但动质量不为零，且亏损的质量以能量的形式辐射出去．特别提醒：在核反应中，电荷数守恒，质量数守恒，质量不守恒，核反应中核能的大小取决于质量亏损的多少，即ΔE＝Δmc2.考点一原子结构氢原子光谱例1．2015·某某理综，30(1)，6分](难度★★))以下有关原子结构和原子核的认识，其中正确的选项是( )A．γ射线是高速运动的电子流B．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大C．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变D.21083 Bi的半衰期是5天，100克21083Bi经过10天后还剩下50克答案 B[变式探究](2014·某某理综，6，6分)(难度★★)(多项选择)以下说法正确的选项是( )A．玻尔对氢原子光谱的研究导致原子的核式结构模型的建立B．可利用某些物质在紫外线照射下发出荧光来设计防伪措施C．天然放射现象中产生的射线都能在电场或磁场中发生偏转D．观察者与波源互相远离时接收到波的频率与波源频率不同答案BD考点二天然放射现象核反应核能例2．(2015·理综，14，6分)(难度★★)以下核反应方程中，属于α衰变的是( )A.14 7N＋42He→17 8O＋11HB.238 92U→234 90Th＋42HeC.21H＋31H→42He＋10nD.234 90Th→234 91Pa＋0－1e解析α衰变是重核自发的发出α粒子的天然放射现象，其中α粒子是42He，所以B正确；A为人工转变,C为轻核的聚变，D是β衰变，故A、C、D皆错误．答案 B[变式探究]2014·新课标全国Ⅰ，35(1)，6分](难度★★)(多项选择)关于天然放射性，以下说法正确的选项是________．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E．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线解析原子序数大于或等于83的元素，都能发生衰变，而原子序数小于83 的部分元素能发生衰变，故A错；放射性元素的衰变是原子核内部结构的变化，与核外电子的得失及环境温度无关，故B、C项正确；在α、β、γ三种射线中，α、β为带电粒子，穿透本领较弱，γ射线不带电，具有较强的穿透本领，故D项正确；一个原子核不能同时发生α和β衰变，故E项错误．答案BCD1．2016·全国Ⅰ，35(1)，5分](多项选择)现用一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生．以下说法正确的选项是( )A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B．入射光的频率变高，饱和光电流变大C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生E．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关2．(2016·理综，13，6分)处于n＝3能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有( ) A．1种 B．2种 C．3种 D．4种1．C n＝3能级的大量氢原子向低能级跃迁时，辐射光子可能为3→1，3→2，2→1，故种类为N＝C23＝3种，C正确．3．(2016·某某理综，6，6分)(多项选择)物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展，以下说法符合事实的是( )A．赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论B．查德威克用α粒子轰击14 7N获得反冲核17 8O，发现了中子C．贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构D．卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型1．AC 赫兹通过著名的电火花实验证实了电磁波的存在，并通过一系列实验证明了电磁波的波速为光速等麦克斯韦关于光的电磁理论，A正确．查德威克通过α粒子轰击铍核(94Be)获得碳核(126C) 的实验发现了中子，B错误．C项与事实相符是正确的．卢瑟福是根据α粒子的散射实验提出的原子核式结构模型，D 错误．4．2016·全国Ⅲ，35(1)，5分]一静止的铝原子核2713Al俘获一速度为1.0×107m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核2814Si*.以下说法正确的选项是( )A．核反应方程为p＋2713Al→2814Si*B．核反应过程中系统动量守恒C．核反应过程中系统能量不守恒D．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和E．硅原子核速度的数量级为105 m/s，方向与质子初速度的方向一致5．2016·某某物理，12C(1)]贝克勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用．以下属于放射性衰变的是( )A.146C→147N＋0－1eB.23592U＋10n→13153I＋9539Y＋210nC.21H＋31H→42He＋10nD.42He＋2713Al→3015P＋10n3．A 一个放射性原子核自发地放出一个粒子变成新的原子核的过程是原子核的衰变，A为原子核衰变，B为重核的裂变，C为轻核的聚变，D为原子核的人工转变，A正确．6．2016·全国Ⅱ，35(1)，5分]在以下描述核过程的方程中，属于α衰变的是________，属于β衰变的是________，属于裂变的是________，属于聚变的是________．(填正确答案标号)A.146C→147N＋0－1eB.3215P→3216S＋0－1eC.23892U→23490Th＋42HeD.147N＋42He→178O＋11HE.23592U＋10n→14054Xe＋9438Sr＋210nF.31H＋21H→42He＋10n[解析] α衰变是一种放射性衰变，α粒子(42He)会从原子核中射出，C项符合要求．β衰变是指自原子核内自发地放出一个电子(0－1e)，同时原子序数加1的过程，A、B两项符合要求．裂变是指一些质量非常大的原子核，像铀、钍和钚等在吸收一个中子后分裂成两个或更多质量较小的原子核，同时放出两个或三个中子和很大能量的过程，只有E项符合要求．聚变是指由两个轻原子核(一般是氘和氚)结合成较重原子(如氦)并放出大量能量的过程，F项符合要求．[答案] C AB E F7．2016·某某物理，12C(3)]几种金属的逸出功W 0见下表：金属钨 钙 钠 钾 铷 W 0(×10－19J)7.265.123.663.603.41由一束可见光照射上述金属的表面，请通过计算说明哪些能发生光电效应．该可见光的波长的X 围为4.0×10－7～7.6×10－7m ，普朗克常数h ＝6.63×10－34 J·s.1．(2015·某某理综，1，6分)(难度★★)图中曲线a 、b 、c 、d 为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里．以下判断可能正确的选项是( )A ．a 、b 为β粒子的径迹B ．a 、b 为γ粒子的径迹C ．c 、d 为α粒子的径迹D ．c 、d 为β粒子的径迹解析 γ粒子是不带电的光子，在磁场中不偏转，选项B 错误；α粒子为氦核带正电，由左手定那么知向上偏转，选项A 、C 错误；β粒子是带负电的电子，应向下偏转，选项D 正确．答案 D2．2015·某某单科，17(1)，4分](难度★★★)氢原子基态的能量为E 1＝－13.6 eV. 大量氢原子处于某一激发态．由这些氢原子可能发出的所有的光子中，频率 最大的光子能量为－0.96E 1，频率最小的光子的能量为______eV(保留2位有 效数字)，这些光子可具有________种不同的频率．解析 频率最大的光子能量为－0.96E 1，即E n －E 1＝－0.96E 1，那么E n ＝E 1－0.96E 1＝(－13.6 eV)－0.96×(－13.6 eV)＝0.54 eV ，即n ＝5，从n ＝5能级开始跃迁,这些光子能发出的频率数n ＝5×〔5－1〕2＝10种．频率最小的光子是从n ＝5能级跃迁到n ＝4能级，其能量为E min ＝－0.54 eV －(－0.85 eV)＝ 0.31 eV.答案0.31 eV 103．(2015·某某理综,18，6分)(难度★★)(多项选择)科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：X＋Y→42He＋31H＋4.9 MeV 和21H＋31H→42He＋X＋17.6 MeV，以下表述正确的有( )A．X是中子B．Y的质子数是3，中子数是6C．两个核反应都没有质量亏损D．氘和氚的核反应是核聚变反应解析根据核反应中质量数和电荷数守恒，可知X是10X，所以为中子，A正确；Y应为63Y,所以Y的质子数为3，核子数为6，中子数为3，B错误；两核反应均有能量释放，根据爱因斯坦质能方程，两核反应都有质量亏损，C错误；由聚变反应概念知，D正确．答案AD4．(2015·某某理综,1，6分)(难度★★)物理学重视逻辑，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上．以下说法正确的选项是( )A．天然放射现象说明原子核内部是有结构的B．电子的发现使人们认识到原子具有核式结构C．α粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的D．密立根油滴实验说明核外电子的轨道是不连续的答案 A5．(2015·理综，17，6分)(难度★★)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，那么( )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解析 静止的原子核发生β衰变，动量守恒，即MV ＝mv ，新核和电子在磁 场中做匀速圆周运动,根据qvB ＝m v 2r 知r ＝mv qB ，即r ∝1q，故轨迹1是电子的，轨迹2是新核的，又由左手定那么可知磁场的方向为垂直于纸面向里，所以只 有选项D 正确．答案 D6．2015·某某理综,39(1)](难度★★)(多项选择)14C 发生放射性衰变成为14N ，半衰期 约5700年．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．以下说法正确的选项是( ) a ．该古木的年代距今约5700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 的衰变答案 ac7．2015·某某单科，12C(2)(3)](难度★★)(2)核电站利用原子核链式反应放出的 巨大能量进行发电，235 92U 是核电站常用的核燃料.235 92U 受一个中子轰击后裂变 成144 56Ba 和8936Kr 两部分，并产生________个中子．要使链式反应发生，裂变物质的体积要________(选填“大于〞或“小于〞)它的临界体积．(3)取质子的质量m p ＝1.672 6×10－27kg ，中子的质量m n ＝1.674 9×10－27kg ， α粒子的质量m α＝6.646 7×10－27kg ，光速c ＝3.0×108 m/s.请计算α粒子的 结合能．(计算结果保留两位有效数字)解析 (2)由质量数和电荷数守可知：23592U ＋10n→14456Ba ＋8936Kr ＋310n ，可见产生 了3个中子，链式反应的一个条件是铀燃料的体积必须大于或等于临界体积． (3)根据爱因斯坦质能方程ΔE ＝Δmc 2，可求：ΔE ＝(2m p ＋2m n －m α)c 2＝ 4.3×10－12J.答案 (2)3 大于 (3)4.3×10－12J8．2015·某某单科，17(2)](难度★★)运动的原子核AZ X 放出α粒子后变成静止的原子核Y.X 、Y和α粒子的质量分别是M、m1和m2,真空中的光速为c，α粒子的速度远小于光速．求反应后与反应前的总动能之差以及α粒子的动能．解析反应后由于存在质量亏损，所以反应前、后总动能之差等于质量亏损而释放出的能量，根据爱因斯坦质能方程可得1 2m2v2α－12Mv2x＝(M－m1－m2)c2①反应过程中三个粒子组成的系统动量守恒，故有Mv x＝m2vα②联立①②可得12m2v2α＝MM－m2(M－m1－m2)c2.答案(M－m1－m2)c2MM－m2(M－m1－m2)c21.[物理——选修3－5][2014·新课标全国卷Ⅰ](1)关于天然放射性，以下说法正确的选项是________．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E．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线[答案](1)BCD2．[2014·新课标Ⅱ卷][物理——选修3－5](1)在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用．以下说法符合历史事实的是________．A．密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值B．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核C．居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素D．卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子E．汤姆逊通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷[答案](1)ACE[解析](1)密立根通过油滴实验测出了基本电荷的电量，A项正确；卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型，发现了原子中心有一个核，B、D两项错误；居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋和镭两种新元素，并因此获得了诺贝尔奖，C项正确；汤姆逊通过研究阴极射线，发现了电子，并测出了电子的比荷，E项正确．3.[2014·卷]质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3.当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c表示真空中的光速)( )A．(m1＋m2－m3)c B．(m1－m2－m3)cC．(m1＋m2－m3)c2 D．(m1－m2－m3)c2[答案]C[解析]此题考查质能方程，ΔE＝Δmc2，其中Δm＝(m1＋m2－m3)，那么ΔE＝(m1＋m2－m3)c2，C正确，A、B、D错误．4.[2014·全国卷]一中子与一质量数为A(A>1)的原子核发生弹性正碰．假设碰前原子核静止，那么碰撞前与碰撞后中子的速率之比为( )A.A＋1A－1B.A－1A＋1C.4A〔A＋1〕2D.〔A＋1〕2〔A－1〕2[答案]A5.[2014·某某卷Ⅰ](1)如下图，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，以下说法正确的选项是________．(填选项前的字母)A．①表示γ射线，③表示α射线B．②表示β射线，③表示α射线C．④表示α射线，⑤表示γ射线D．⑤表示β射线，⑥表示α射线[答案](1)C[解析]α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电．在匀强电场中，α射线与β射线分别在电场力的作用下发生偏转，α射线偏向负极板，β射线偏向正极板，γ射线不受电场力，不发生偏转；在磁场中，由左手定那么可以判断α射线向左偏，β射线向右偏，γ射线不受洛伦兹力，不发生偏转．故C项正确．6.[2014·某某卷]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，以下说法正确的选项是( )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]AD7.[2014·某某卷][选修3－5](1)钙和钾的截止频率分别为7.73×1014Hz和5.44×1014Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的________．A．波长 B．频率 C．能量 D．动量(2)氡222是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤．它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一．其衰变方程是22286Rn→21884Po＋________．22286Rn的半衰期约为3.8天，那么约经过________天，16 g的22286Rn衰变后还剩1 g.[答案](1)A[解析]两种金属的截止频率不同，那么它们的逸出功也不同，由W＝hν0可知截止频率大的，逸出功也大．由E k ＝hν－W 可知，用同样的单色光照射，钙逸出的光电子的最大初动能较小，由p ＝2mE k 知，其动量也较小，根据物质波p ＝h λ知，其波长较长． [答案](2)42He(或α粒子) 15.2[解析]①根据核反应过程中电荷数守恒和质量数守恒可推得该反应的另一种生成物为42He.②根据m 余＝m 原⎝ ⎛⎭⎪⎫12t T 知t T＝4，解得t ＝3.8×4＝15.2天． 8.[2014·某某卷][物理35] (1)氢原子能级如下图，当氢原子从n ＝3跃迁到n ＝2的能级时，辐射光的波长为656 nm.以下判断正确的选项是________．(双选，填正确答案标号)a ．氢原子从n ＝2跃迁到n ＝1的能级时，辐射光的波长大于656 nmb ．用波长为325 nm 的光照射，可使氢原子从n ＝1跃迁到n ＝2的能级c ．一群处于n ＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线d ．用波长为633 nm 的光照射，不能使氢原子从n ＝2跃迁到n ＝3的能级[答案](1)cd9.[2014·某某卷]以下说法正确的选项是( )A ．玻尔对氢原子光谱的研究导致原子的核式结构模型的建立B ．可利用某些物质在紫外线照射下发出荧光来设计防伪措施C ．天然放射现象中产生的射线都能在电场或磁场中发生偏转D ．观察者与波源互相远离时接收到波的频率与波源频率不同[答案]BD[解析]此题是对玻尔理论、天然放射现象及多普勒效应等知识的考查，α粒子散射实验导致原子核式结构模型的建立，A 错误；紫外线可以使荧光物质发光，B 正确；天然放射现象中产生的γ射线在电场或磁场中不会发生偏转，C 错误；观察者和波源发生相对运动时，观察者接收到的频率就会发生改变，D 正确．10.[2014·某某卷] (2)玻尔氢原子模型成功解释了氢原子光谱的实验规律，氢原子能级图如图2所示，当氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时，辐射出频率为________Hz的光子．用该频率的光照射逸出功为2.25 eV的钾表面，产生的光电子的最大初动能为________eV.(电子电荷量e＝1.60×10－19C，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s)nE/eV∞ 06——————－0.385——————－0.544——————－0.853——————－1.512——————－3.401——————－13.60图2[答案](2)6.2×1014Hz 0.3 eV[解析](2)此题考查能级、光电效应方程等知识．由跃迁条件可知hν＝E4－E2＝(3.40－0.85 )eV＝4.08×10－19 J，解得辐射出的光子的频率为6.2×1014Hz，根据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W，计算可得产生电子的最大初动能为0.3 eV.11.[2014·某某卷]碘131的半衰期约为8天，假设某药物含有质量为m的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有( )A.m4B.m8C.m16D.m32。
高三物理原子的结构1
设电子距原子核为无穷远时，原子的电势能为零 ，那么，电子在半径为r的轨道上绕核运行时，原子 的电势能
原子具有的总能量
• 例3、一群处于n=5的激发态的氢原子，当它 们向n=2的能级跃迁时，可能辐射n种频率的 光子，其中光子的最（大已知和E最1 =小-13的.6e频V）率各为多 少？
答案：D
7、在玻尔的原子模型中，比较氢原子所处的量 子数n=1及n=2的两个状态，若用E表示氢原子 的能量，r表示氢原子核外电子的轨道半径， 则
A、 E2>E1、r2>r1； C、E2<E1，r2>r1；
B、E2>E1，r2<r1； D、E2<E1，r2<r1 。
答案：A
8、根据玻尔理论，氢原子的电子由外层轨 道跃迁到内层轨道后
B、
根据卢瑟福的原子核式模型和α粒子 散射的实验数据，可以推算出各种元 素原子核的电荷数，还可以估计出原 子核的大小。 （1）原子的半径约为10-10米、原子核 半径约是10-14米，原子核的体积只占 原子的体积的万亿分之一。 （2）原子核所带正电荷数与核外电子 数以及该元素在周期表内的原子序数
根据电子绕原子核做匀速圆周运动的动力学方程
C、电子从一个轨道跃迁到另一轨道时， 辐射（或吸收）一定频率的光子
D、电子跃迁时辐射的光子的频率等于电 子绕核答做案圆：A周BC运动的频率
6、氢原子的核外电子，在由离核较远的可 能轨道跃迁到离核较近的可能轨道的过程 中
A、辐射光子，获得能量 B、吸收光子，获得能量 C、吸收光子，放出能量 D、辐射光子，放出能量
从n=5跃迁到n=4的能级时，辐射的光子的频率 最小，
【反馈练习】
1、在用α粒子轰击金箔的实验中，卢瑟福观 察到的α粒子的运动情况是 A、全部α粒子穿过金属箔后仍按原来的方向 前进
高三物理复习课件 原子结构
3.玻尔理论、能级 （1）玻尔原子模型
①轨道假设：原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子 核做圆周运动，电子绕核运动的可能轨道是不连续的. ②定态假设：电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同 的状态，因而具有不同的能量，即原子的能量是量子化的. 这些具有确定能量的稳定状态称为定态，在各个定态中， 原子是稳定的，不向外辐射能量. ③跃迁假设：原子从一个能量状态向另一个能量状态跃迁 时要辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量等于两个状 态的能量差，即hν= |E初－E末|. （2）能级：在玻尔理论中，原子各个可能状态的能量值叫 能级. （3）基态和激发态：原子能量最低的状态叫基态，其他能 量（相对于基态）较高的状态叫激发态.
思路点拨：本题以能级及跃迁公式hν=Em－En，辐射出的光谱线条数： N=C2n进行分析.
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思路点拨：由玻尔的能级理论可求得（1），玻尔的原子模型 （轨道理论）和圆周运动相结合可求得（2），使原子电离与 两能级间的跃迁有所区别，不要将二者混淆，理解电离的实 质：电子获得足够能量从而脱离原子束缚.
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针对训练2－1：（2009年芜湖模拟）根据玻尔理论在氢原子
中量子数n越大，则（ ）
A.电子轨道半径越小
B.核外电子速度越小
C.原子能级能量越小
D.原子的电势能越小
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【例2】 用大量具有一定能量的电子轰击大量处于基态的氢 原子，观测到了一定数目的光谱线.调高电子能量再次进行观 测，发现光谱线的数目比原来增加了5条.用Δn表示两次观测 中最高激发态的量子数n之差，E表示调高后电子的能量.根据
B.稀薄气通电时能发出连续谱 C.氢原子从低能级向高能级跃迁时产生原子光谱 D.氢原子从高能级向低能级跃迁时产生原子光谱
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课前诊断——原子结构与原子核1.考查α如图是卢瑟福的α粒子散射实验装置，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。
下列说法正确的是()A．该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据B．该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性C．α粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转D．绝大多数的α粒子发生大角度偏转解析：选A卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，选项A正确，B 错误；电子质量太小，对α粒子的影响不大，选项C错误；绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原方向前进，D错误。
2．考查α粒子散射实验轨迹分析](2016·北京市通州模拟)关于α粒子散射实验，α粒子的运动轨迹如图所示，在其中一条α粒子的运动轨迹上标出a、b、c三点。
原子核对α粒子的作用力在哪个点最大()A．a点B．b点C．c点D．三个点一样大解析：选Bα粒子与金原子核间存在静电斥力，即库仑力，根据库仑定律，该力与距离的二次方成反比，故在b点位置作用力最大，B正确。
3．考查对玻尔氢原子模型的理解](2016·北京市丰台区二模)关于玻尔建立的氢原子模型，下列说法正确的是()A．氢原子处于基态时，电子的轨道半径最大B．氢原子在不同能量态之间跃迁时可以吸收任意频率的光子C．氢原子从基态向较高能量态跃迁时，电子的动能减小D．氢原子从基态向较高能量态跃迁时，系统的电势能减小解析：选C 氢原子处于基态时，电子的轨道半径最小，故A 错误；由hν＝E m －E n 知氢原子在不同能量态之间跃迁时只可以吸收特定频率的光子，故B 错误；氢原子从基态向较高能量态跃迁，电子距离氢原子核的距离增大，匀速圆周运动的半径增大，线速度减小，动能减小，C 正确；氢原子从基态向较高能量态跃迁时，电子距离氢原子核的距离增大，电场力做负功，电势能增大，D 错误。
4．考查氢原子能级分布图](2016·龙岩模拟)1995年科学家“制成”了反氢原子，它是由一个反质子和一个围绕它运动的正电子组成。
反质子和质子有相同的质量，带有等量异种电荷。
反氢原子和氢原子有相同的能级分布，氢原子能级如图所示。
下列说法中正确的是( )A ．反氢原子光谱与氢原子光谱不相同B ．基态反氢原子的电离能是13.6 eVC ．基态反氢原子能吸收11 eV 的光子发生跃迁D ．在反氢原子谱线中，从n ＝2能级跃迁到基态辐射光子的波长最长解析：选B 反氢原子和氢原子有相同的能级分布，所以反氢原子光谱与氢原子光谱相同，故A 错误；处于基态的氢原子的电离能是13.6 eV ，具有大于等于13.6 eV 能量的光子可以使氢原子电离，故B 正确；基态的反氢原子吸收11 eV 光子，能量为－13.6 eV ＋11 eV ＝－2.6 eV ，不能发生跃迁，所以该光子不能被吸收，故C 错误；在反氢原子谱线中，从n ＝2能级跃迁到基态辐射光子能量很大，频率很大，波长很小，故D 错误。
5．考查玻尔氢原子模型的应用]许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱研究是探索原子结构的一条重要途径。
利用氢气放电管可以获得氢原子光谱，根据玻尔理论可以很好地解释氢原子光谱的产生机理。
已知氢原子的基态能量为E 1，激发态能量为E n ＝E 1n 2，其中n ＝2,3,4，…。
1885年，巴尔末对当时已知的在可见光区的四条谱线做了分析，发现这些谱线的波长能够用一个公式表示，这个公式写作1λ＝R ⎝⎛⎭⎫122－1n 2，n ＝3,4,5，…。
式中R 叫做里德伯常量，这个公式称为巴尔末公式。
用h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，则里德伯常量R 可以表示为( )A ．－E 12hc B.E 12hcC ．－E 1hcD.E 1hc解析：选C 氢原子若从n ＞2的能级跃迁到n ＝2的能级，由玻尔理论可得：E 1n 2－E 122＝hν＝hc λ，按照巴尔末公式，原子由n ＞2的能级跃到n ＝2的能级，放出的谱线的波长满足：1λ＝R ⎝⎛⎭⎫122－1n 2，以上两式相比较可得：－E 1＝hcR ，故里德伯常量R 可表示为R ＝－E 1hc ，C 选项正确。
6.如图所示，一天然放射性物质发出三种射线，经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域(方向如图所示)。
调整电场强度E 和磁感应强度B 的大小，使得在MN上只有两个点受到射线的照射，则下面判断正确的是( )A ．射到b 点的一定是α射线B ．射到b 点的一定是β射线C ．射到b 点的一定是α射线或β射线D ．射到b 点的一定是γ射线解析：选C γ射线不带电，在电场和磁场中它都不受力的作用，只能射到a 点，选项D 错误；调整E 和B 的大小，既可以使带正电的α射线沿直线前进，也可以使带负电的β射线沿直线前进，沿直线前进的条件是电场力与洛伦兹力平衡，即qE ＝qB v 。
已知α粒子的速度比β粒子的速度小得多，当α粒子沿直线前进时，速度较大的β粒子向右偏转；当β粒子沿直线前进时，速度较小的α粒子也向右偏转，故选项C 正确，A 、B 错误。
7．考查α、β衰变次数的计算](2013·上海高考)在一个238 92U 原子核衰变为一个206 82Pb 原子核的过程中，发生β衰变的次数为( )A ．6次B ．10次C ．22次D ．32次解析：选A 一个238 92U 原子核衰变为一个206 82Pb 原子核的过程中，发生α衰变的次数为(238－206)÷4＝8次，发生β衰变的次数为2×8－(92－82)＝6次，选项A 正确。
8．考查对半衰期概念的理解]将半衰期为5天、质量为64 g 的铋分成四份分别投入：(1)开口容器中；(2)100 atm 的密封容器中；(3)100 ℃的沸水中；(4)与别的元素形成化合物。
经10天后，四种情况下剩下的铋的质量分别为m 1、m 2、m 3、m 4，则( )A ．m 1＝m 2＝m 3＝m 4＝4 gB ．m 1＝m 2＝m 3＝4 g ，m 4<4 gC ．m 1>m 2>m 3>m 4，m 1＝4 gD ．m 1＝4 g ，其余无法知道解析：选A 放射性元素的半衰期是一定的，与放射性元素所处的物理环境和化学环境无关，故四种情况下铋剩余的质量相等，剩余的铋的质量为m 余＝16×⎝⎛⎭⎫12105g ＝4 g ，所以A正确。
9．考查半衰期公式的应用]14C 是碳的一种半衰期为5 730年的放射性同位素，2010年2月科学家发现了曹操墓，若考古工作者探测到其棺木中14C 的含量约为原来的45，则该古木死亡的时间距今大约为⎣⎡⎦⎤⎝⎛⎭⎫1213≈0.8( ) A ．22 900年B ．11 400年C ．5 700年D ．1 900年解析：选D 假设古木死亡时14C 的质量为m 0，现在的质量为m ，从古木死亡到现在所含14C 经过了n 个半衰期，由题意可知：m m 0＝(12)n ＝45，所以n ≈13，即古木死亡的时间距今约为5 730×13年＝1 910年，D 正确。
10.对下列各原子核变化的方程，表述正确的是( )A.31H ＋21H →42He ＋10n 是核聚变反应B.31H ＋21H →42He ＋10n 是α衰变C.8234Se →8236Kr ＋2 0－1e 是核裂变反应D.235 92U ＋10n →140 54Xe ＋9438Sr ＋210n 是β衰变解析：选A 31H ＋21H →42He ＋10n ，属于核聚变反应，A 正确，B 错误；8234Se →8236Kr ＋20－1e 是β衰变，C 错误；235 92U ＋10n →140 54Xe ＋9438Sr ＋210n 是核裂变反应，D 错误。
11．考查核反应方程遵守的规律及核能的理解](多选)(2015·广东高考)科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：X ＋Y →42He ＋31H ＋4.9 MeV 和21H ＋31H →42He ＋X ＋17.6 MeV ，下列表述正确的有( )A ．X 是中子B ．Y 的质子数是3，中子数是6C ．两个核反应都没有质量亏损D．氘和氚的核反应是核聚变反应解析：选AD核反应方程遵守电荷数守恒和质量数守恒，则由21H＋31H→42He＋X＋17.6 MeV知X为10n，由X＋Y→42He＋31H＋4.9 MeV知Y为63Li，其中Y的质子数是3，中子数也是3，选项A正确，选项B错误；两个核反应都释放出核能，故都有质量亏损，选项C错误；X＋Y→42He＋31H＋4.9 MeV是原子核的人工转变，21H＋31H→42He＋10n＋17.6 MeV为轻核聚变，选项D正确。
12．考查核反应方程的书写和质能方程的应用](2016·黄冈高三期末)某些建筑材料可产生放射性气体——氡，氡可以发生α或β衰变，如果人长期生活在氡浓度过高的环境中，那么，氡经过人的呼吸道沉积在肺部，并放出大量的射线，从而危害人体健康。
原来静止的氡核()22286Rn发生一次α衰变生成新核钋(Po)，并放出一个能量为E0＝0.09 MeV的光子。
已知放出的α粒子动能为Eα＝5.55 MeV；忽略放出光子的动量，但考虑其能量；1 u＝931.5 MeV/c2。
(1)写出衰变的核反应方程；(2)衰变过程中总的质量亏损为多少？(保留三位有效数字)解析：(1)衰变方程为：22286Rn→21884Po＋42He＋γ；(2)忽略放出光子的动量，根据动量守恒定律，0＝pα＋p Po即新核钋(Po)的动量与α粒子的动量大小相等，又E k＝p22m，可求出新核钋(Po)的动能为E Po＝4218Eα，由题意，质量亏损对应的能量以光子的能量和新核、α粒子动能形式出现，衰变时释放出的总能量为ΔE＝Eα＋E Po＋E0＝Δmc2故衰变过程中总的质量亏损是Δm≈0.006 16 u。
答案：(1)22286Rn→21884Po＋42He＋γ(2)0.006 16 u13．考查核能的计算]设氢弹内装的是氘和氚，试求在氢弹中当合成1 kg的氦时所释放出的能量。
(氘核21H的质量为2.013 6 u，氚核31H的质量为3.016 6 u，氦核42He的质量为4.002 6 u，中子的质量为1.008 7 u)。
解析：氢弹内装的氘和氚在高温下聚变生成氦，核聚变方程为21H＋31H―→42He＋10n。
当一个氘核21H与一个氚核31H发生反应时放出的能量为ΔE＝Δmc2＝(2.013 6＋3.016 6－4.002 6－1.008 7)×931.5 MeV≈17.6 MeV。