高考物理复习原子结构和原子核课件
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先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后再根据衰 变规律确定β衰变的次数。
[精 典 题 组]
1.(多选)关于天然放射性，下列说法正确的是( ) A.原子序数小于83的元素都不能发生衰变 B.放射性元素的半衰期与外界的温度有关 C.放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性且半 衰期不变 D.一个原子核在一次衰变中可同时放出α和γ两种射线或者 β和γ两种射线
电荷数守恒、质量数守恒
(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.半衰期
(1)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素
决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。
(2)公式：N
余＝N
1t 原·(2)τ
m
余＝m
1t 原·(2)τ
t 表示衰变时间，τ 表示半衰期。 3.衰变次数的确定方法
4.(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
解析 用频率为 ν 的光照射光电管阴极，发生光电效应，改用频 率较小的光照射时，有可能发生光电效应，故 C 错误；据 hν＝12 mv2max＋W 可知增加照射光频率，光电子最大初动能增大，故 D 正确；增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积的光电子数 增加，则光电流将增大，故 A 正确；光电效应是否发生与照射 光频率有关而与照射光强度无关，故 B 错误。 答案 AD
答案 A
2.(多选)[2014·山东理综，39(1)]氢原子能级如图3，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。 以下判断正确的是( )
图3
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 nm B.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
解析 原子序数小于83的元素也有可能发生衰变，故A错误；放 射性元素的半衰期由原子核内部的结构决定，与外界物理作用及 化学性质等无关，故B错误，C正确；一个原子核在一次衰变中， 要么是α衰变、要么是β衰变，并同时伴随着能量的释放，即γ射 线，故D正确。 答案 CD
3.如图4所示，当弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形 成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的验电器铝箔有张角， 则该实验( )
图4
A.只能证明光具有波动性 B.只能证明光具有粒子性 C.只能证明光能够发生衍射 D.证明光具有波粒二象性 解析 弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相 间的条纹，这是光的衍射，证明了光具有波动性，验电器 铝箔有张角，说明锌板发生了光电效应，则证明了光具有 粒子性，所以该实验证明了光具有波粒二象性，D正确。 答案 D
5.爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规 律而获得1921年诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的 最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图5所示，其中ν0 为极限频率。从图中可以确定的是( )
图5
A.逸出功与ν有关 B.Ekm与入射光强度成正比 C.当ν<ν0时，会逸出光电子 D.图中直线的斜率与普朗克常量有关 解析 由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0和W0＝hν0(W0为金属 的逸出功)可得，Ek＝hν－hν0，可见图象的斜率表示普朗克常量， D正确；只有ν≥ν0时才会发生光电效应，C错；金属的逸出功只 和金属的极限频率有关，与入射光的频率无关，A错；最大初动 能取决于入射光的频率，而与入射光的强度无关，B错。 答案 D
解析 由玻尔的能级跃迁公式 Em－En＝hν＝hcλ得：E3－E2＝ hλc1，E2－E1＝hλc2，又 λ1＝656 nm，结合能级图上的能级值解 得 λ2＝122 nm<656 nm，故 A、B 均错，D 对；根据 C23＝3 可 知，一群处于 n＝3 能级氢原子向低级跃迁，辐射的光子频率 最多 3 种，故 C 对。 答案 CD
图1 ①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标ν0 ②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的 值W0＝E ③普朗克常量：图线的斜率k＝h
3.解决氢原子能级跃迁问题的技巧 (1)原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级 之间的能量差。 (2)原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级能 量的绝对值。 (3)一群原子和一个原子不同，它们的核外电子向基态跃迁 时发射光子的种类 N＝C2n＝n（n2－1）。
[精 典 题 组]
1.氢原子的部分能级如图2所示，氢原子吸收以下能量可以 从基态跃迁到n＝2能级的是( )
A.10.2 eV C.1.89 eV
图2 B.3.4 eV D.1.51 eV
解析 由玻尔的跃迁理论知，从基态跃迁到n＝2能级需 吸收的能量为两个能级的差，ΔE＝－3.4 eV－(－13.6 eV) ＝10.2 eV，故选A。
【备考策略】 2017年高考考纲要求选修3－5由选考变为 必考，这部分内容可能在高考题中以选择题的形式出现， 与往年不同的是：选择题由5个选项变为4个选项。复习时 重点掌握氢原子能级结构和能级公式；光电效应规律和爱 因斯坦光电效应方程；核反应方程式的书写；原子核的衰 变及半衰期；结合能和核能的计算等。
氢原子能级 光电效应
[规 律 方 法]
1.玻尔理论的基本内容 能级假设：氢原子 En＝En21，n 为量子数 跃迁假设：hν＝E 末－E 初 轨道量子化假设：氢原子 rn＝n2r1，n 为量子数
2.爱因斯坦光电效应方程及图象表示 (1)Ek＝hν－W0 (2)用图象表示光电效应方程(如图1所示)
原子核的衰变及半衰期
[规 律 方 法]
1.衰变规律及实质 (1)α衰变和β衰变的比较
衰变类型
α 衰变
β 衰变
衰变方程
MZ X→MZ－－24Y＋42He
MZ X→ MZ＋1Y＋－01e
2 个质子和 2 个中子结 中子转化为质子和
衰变实质 合成一个整体射出
电子
衰变规律
211H＋210n→42He
10n→11H＋－0百度文库e
[精 典 题 组]
1.(多选)关于天然放射性，下列说法正确的是( ) A.原子序数小于83的元素都不能发生衰变 B.放射性元素的半衰期与外界的温度有关 C.放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性且半 衰期不变 D.一个原子核在一次衰变中可同时放出α和γ两种射线或者 β和γ两种射线
电荷数守恒、质量数守恒
(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.半衰期
(1)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素
决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。
(2)公式：N
余＝N
1t 原·(2)τ
m
余＝m
1t 原·(2)τ
t 表示衰变时间，τ 表示半衰期。 3.衰变次数的确定方法
4.(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
解析 用频率为 ν 的光照射光电管阴极，发生光电效应，改用频 率较小的光照射时，有可能发生光电效应，故 C 错误；据 hν＝12 mv2max＋W 可知增加照射光频率，光电子最大初动能增大，故 D 正确；增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积的光电子数 增加，则光电流将增大，故 A 正确；光电效应是否发生与照射 光频率有关而与照射光强度无关，故 B 错误。 答案 AD
答案 A
2.(多选)[2014·山东理综，39(1)]氢原子能级如图3，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。 以下判断正确的是( )
图3
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 nm B.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
解析 原子序数小于83的元素也有可能发生衰变，故A错误；放 射性元素的半衰期由原子核内部的结构决定，与外界物理作用及 化学性质等无关，故B错误，C正确；一个原子核在一次衰变中， 要么是α衰变、要么是β衰变，并同时伴随着能量的释放，即γ射 线，故D正确。 答案 CD
3.如图4所示，当弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形 成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的验电器铝箔有张角， 则该实验( )
图4
A.只能证明光具有波动性 B.只能证明光具有粒子性 C.只能证明光能够发生衍射 D.证明光具有波粒二象性 解析 弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相 间的条纹，这是光的衍射，证明了光具有波动性，验电器 铝箔有张角，说明锌板发生了光电效应，则证明了光具有 粒子性，所以该实验证明了光具有波粒二象性，D正确。 答案 D
5.爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规 律而获得1921年诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的 最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图5所示，其中ν0 为极限频率。从图中可以确定的是( )
图5
A.逸出功与ν有关 B.Ekm与入射光强度成正比 C.当ν<ν0时，会逸出光电子 D.图中直线的斜率与普朗克常量有关 解析 由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0和W0＝hν0(W0为金属 的逸出功)可得，Ek＝hν－hν0，可见图象的斜率表示普朗克常量， D正确；只有ν≥ν0时才会发生光电效应，C错；金属的逸出功只 和金属的极限频率有关，与入射光的频率无关，A错；最大初动 能取决于入射光的频率，而与入射光的强度无关，B错。 答案 D
解析 由玻尔的能级跃迁公式 Em－En＝hν＝hcλ得：E3－E2＝ hλc1，E2－E1＝hλc2，又 λ1＝656 nm，结合能级图上的能级值解 得 λ2＝122 nm<656 nm，故 A、B 均错，D 对；根据 C23＝3 可 知，一群处于 n＝3 能级氢原子向低级跃迁，辐射的光子频率 最多 3 种，故 C 对。 答案 CD
图1 ①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标ν0 ②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的 值W0＝E ③普朗克常量：图线的斜率k＝h
3.解决氢原子能级跃迁问题的技巧 (1)原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级 之间的能量差。 (2)原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级能 量的绝对值。 (3)一群原子和一个原子不同，它们的核外电子向基态跃迁 时发射光子的种类 N＝C2n＝n（n2－1）。
[精 典 题 组]
1.氢原子的部分能级如图2所示，氢原子吸收以下能量可以 从基态跃迁到n＝2能级的是( )
A.10.2 eV C.1.89 eV
图2 B.3.4 eV D.1.51 eV
解析 由玻尔的跃迁理论知，从基态跃迁到n＝2能级需 吸收的能量为两个能级的差，ΔE＝－3.4 eV－(－13.6 eV) ＝10.2 eV，故选A。
【备考策略】 2017年高考考纲要求选修3－5由选考变为 必考，这部分内容可能在高考题中以选择题的形式出现， 与往年不同的是：选择题由5个选项变为4个选项。复习时 重点掌握氢原子能级结构和能级公式；光电效应规律和爱 因斯坦光电效应方程；核反应方程式的书写；原子核的衰 变及半衰期；结合能和核能的计算等。
氢原子能级 光电效应
[规 律 方 法]
1.玻尔理论的基本内容 能级假设：氢原子 En＝En21，n 为量子数 跃迁假设：hν＝E 末－E 初 轨道量子化假设：氢原子 rn＝n2r1，n 为量子数
2.爱因斯坦光电效应方程及图象表示 (1)Ek＝hν－W0 (2)用图象表示光电效应方程(如图1所示)
原子核的衰变及半衰期
[规 律 方 法]
1.衰变规律及实质 (1)α衰变和β衰变的比较
衰变类型
α 衰变
β 衰变
衰变方程
MZ X→MZ－－24Y＋42He
MZ X→ MZ＋1Y＋－01e
2 个质子和 2 个中子结 中子转化为质子和
衰变实质 合成一个整体射出
电子
衰变规律
211H＋210n→42He
10n→11H＋－0百度文库e