高三物理第一轮复习 原子结构 新人教版
高考物理一轮复习原子结构和原子核全章训练(含解析)新人教版
高考物理一轮复习原子结构和原子核全章训练（含解析）新人教版李仕才考纲要求：原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期；放射性同位素；核力、核反应方程；结合能、质量亏损；裂变反应和聚变反应、裂变反应堆；放射性的防护；氢原子光谱；氢原子的能级结构、能级公式；（全部要求为Ⅰ级）。
一、原子的核式结构模型1.汤姆生的“枣糕”模型（1）1897年汤姆生发觉了电子，使人们认识到原子．．有复杂结构，掀开了研究原子的序幕． (2)“枣糕”模型：原子是一个球体，正电荷平均分布在整个球内，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粒子散射实验的结果：α粒子通过金箔时，绝大多数不发生偏转，仍沿原先的方向前进，但有少数发生大角度偏转，偏转的角度甚至大于900，有的几乎达到1800．（2）核式结构模型：在原子的中心有一个专门小的核，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，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转．原子核所带的单位正电荷数等于核外的电子数，因此整个原子是呈电中性的．电子绕着核旋转所需的向心力确实是核对它的库伦引力．（3）从α粒子散射实验的数据估算出原子核核半径的数量级为10－15m，而原子半径的数量级为 10—10 m。
【例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，其缘故是（）A.原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个专门小的核上B.正电荷在原子中是平均分布的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粒子散射实验中，有少数α粒子发生了较大偏转．这说明了这些α粒子受到专门大的库伦力，施力物体应是体积甚小的带电实体。
依照碰撞知识，我们明白只有质量专门小的轻球与质量专门大的物体发生碰撞时，较小的球才被弹回去，这说明被反弹回去的α粒子碰上了质量比它大得多的物质实体，即集中了全部质量和正电荷的原子核．答案：A【练习1】关于α粒子散射实验，下列说法中正确的是（）A．绝大多数α粒子通过重金属箔后，发生了角度不太大的偏转B．α粒子在接近原子核的过程中，动能减少，电势能减少C．α粒子离开原子核的过程中，动能增大，电势能增大D．对α粒子散射实验的数据进行分析，能够估算出原子核的大小解析：“由于原子核专门小，α粒子十分接近它的机会专门少，因此绝大多数α粒子差不多上仍按直线方向前进，只有极少数发生大角度的偏转”。
2022物理第12章近代物理初步第2节原子结构和原子核教案
第2节原子结构和原子核一、原子结构1．电子的发现：英国物理学家汤姆孙发现了电子。
2．原子的核式结构（1)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。
(2）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.3．氢原子光谱（1)光谱：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开,获得光的波长（频率）和强度分布的记录，即光谱。
(2)光谱分类(3)氢原子光谱的实验规律：巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝R错误!,（n＝3,4,5…，R是里德伯常量，R＝1。
10×107 m－1)。
（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的意义。
4．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－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.5．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：E n＝错误!E1(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 ×10－10m。
2023届高考人教版物理一轮复习课件：近代物理-原子核及核反应
故B正确;高温能使原子核克服库仑斥力而聚变,故C错误;轻核聚变平均每
个核子放出的能量比重核裂变平均每个核子放出的能量大3~4倍,故对相
同质量的核燃料,轻核聚变比重核裂变产能多,D正确。
6.(多选)(2020全国Ⅰ卷)下列核反应方程中,X1、X2、X3、X4代表α粒子的
置。2018年11月,该装置实现了1×108 ℃等离子体运行等多项重大突破,为
未来和平利用聚变能量迈出了重要一步。关于核聚变,下列说法正确的是
(
)
A.聚变又叫热核反应
B.太阳就是一个巨大的热核反应堆
C.高温能使原子核克服核力而聚变
D.对相同质量的核燃料,轻核聚变比重核裂变产能多
答案 ABD
解析 核聚变也叫热核反应,故A正确;太阳主要成分是氢,中心温度高达
1
B.235
U+
n→
Ba+
Kr+3
0
0n
92
56
36
234
4
C.238
U→
Th+
2 He
92
90
30
27
D.42 He+13
A1→15
P+10 n
答案 A
解析 核聚变指两个较轻的核结合成质量较大的核,所以选项A正确。
2.232
90 Th
(
208
232
经过一系列的 α 衰变和 β 衰变后变成 82 Pb,则 82 Pb 比 90 Th 少
3.X元素的原子核的符号为 X ,其中A表示 质量数
,Z表示核电荷数。
二、天然放射现象
高中物理高考物理一轮复习12 3原子核与核反应课件新人教版201908021199
知识清单
考点整合 集中记忆
一、原子核的组成 原子核由质子和中子组成．
核子：质子和中子统称为核子，符号为 ZAX. 核电荷数(Z)＝质子数＝核外电子数＝原子序数 质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数 同位素：具有相同质子数、不同中子数的原子互称同位 素．
二、放射性元素 天然放射现象
(2018·海南)已知 90234Th 的半衰期为 24 天.4 g 90234Th 经 过 72 天还剩下( )
A．0
B．0.5 g
C．1 g
D．1.5 g
【答案】 B 【解析】 根据半衰期为 24 天，经过 72 天，发生 3 次衰变， 依据 m＝m0(12)3，代入数据解得：m＝4×(12)3＝0.5 g，故 A、 C、D 三项错误，B 项正确．
(2018·洛阳模拟)如图所示为研究
某未知元素放射性的实验装置，实验开始
时在薄铝片和荧光屏之间有图示方向的匀
强电场 E，通过显微镜可以观察到，在荧光屏的某一位置上每分
钟闪烁的亮点数．若撤去电场后继续观察，发现每分钟闪烁的亮
点数没有变化；如果再将薄铝片移开，观察到每分钟闪烁的亮点
数大大增加，由此可以判断，放射源发出的射线可能为( )
关于半衰期，以下说法正确的是( ) A．同种放射性元素在化合物中的半衰期比在单质中长 B．升高温度可以使半衰期缩短 C．氡的半衰期为 3.8 天，若有四个氡原子核，经过 7.6 天就 只剩下一个 D．氡的半衰期为 3.8 天，若有 4 克氡原子核，经过 7.6 天就 只剩下 1 克
【答案】 D 【解析】 放射性元素衰变的快慢跟原子所处的物理状态或 化学状态无关，且半衰期是一种统计规律，即给定的四个氡核是 否马上衰变会受到各种偶然因素的支配．因此，正确为 D 项．
2019届一轮复习人教版 原子结构与性质 课件(78张)
洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、 半满 (p3、d5、f7)和 全空 (p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低， 如：24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1。
3、基态、激发态及光谱示意图
背诵强记· 这些空常考易错 写出下列原子或离子的①电子排布式、②价电子排布图、③电子占的原子轨道数、 ④未成对电子数。 (1)N：①_________②_______________③___④____。 (2)Cl：①_________________________②_________________③___④___。
2、基态原子的核外电子排布 (1)能量最低原理：即电子尽可能地先占有能量低的轨道，然后进入能量高的轨道， 使整个原子的能量处于最低状态。
如图为构造原理示意图，即基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序图：
注意 所有电子排布规则都需要满足能量最低原理。
(2)泡利原理 每个原子轨道里最多只能容纳 个电子，且自旋状态 。
(3)Fe2＋：①___________________________②_________________③____④__。
背诵强记· 这些空常考易错 写出下列原子或离子的①电子排布式、②价电子排布图、③电子占的原子轨道数、 ④未成对电子数。 (1)N：①_________②_______________③___④____。 (2)Cl：①_________________________②_________________③___④___。
背诵强记· 这些空常考易错 写出下列原子或离子的①电子排布式、②价电子排布图、③电子占的原子轨道数、 ④未成对电子数。 1s22s22p3 ②_______________③___ 5 ④____ 3 。 (1)N：①_________ 1s22s22p63s23p5(或[Ne]3s23p5)②_________________③___ 1。 (2)Cl：①_________________________ 9 ④___ 4。 1s22s22p63s23p63d6(或[Ar]3d6) ②_________________③____ (3)Fe2＋：①___________________________ 14 ④__ (4)Cu：①________________________________ 1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1) ②____________________
2023届高考物理一轮复习专题讲义：原子结构
高考物理一轮复习《原子结构》专题讲义[考点梳理]【考点一】阴极射线1.辉光放电现象（1）定义：放电管中若有气体，在放电管两级加上高电压可看到辉光放电现象。
但若管内气体非常稀薄即接近真空时，不能使气体，辉光放电现象消失。
（2）应用：如利用其发光效应制成的、，以及利用其正常辉光放电的电压稳定效应制成的。
2.阴极射线的产生如图所示，在研究0.1pa气压以下的气体导电的玻璃管内有阴、阳两级，当两级间加一定电压时，阴极便发出一种射线，这种射线能使玻璃管壁发出荧光，称为。
在稀薄气体的辉光放电实验中，若不断地抽出管中的气体，当管中的气压降到0.1pa的时候，管内已接近真空，不能使气体电离发光，这时对着阴极的玻璃管壁却发出荧光，如果在管中放一个十字形金属片，荧光中会出现十字阴影。
3.阴极射线的特点在真空中；碰到荧光物质能使其；本质上是。
4.判断阴极射线电性的方法阴极射线的本质是电子，在电场(或磁场)中所受电场力(或洛伦兹力)远大于所受重力，故研究电场力(或洛伦兹力)对电子运动的影响时，一般不考虑重力的影响。
（1）粒子在电场中运动如图1所示。
带电粒子受电场力作用运动方向发生改变(粒子质量忽略不计)。
带电粒子在不受其他力的作用时，若沿电场线方向偏转，则粒子带电；若逆着电场线方向偏转，则粒子带电。
（2）粒子在磁场中运动，如图2所示。
粒子将受到洛伦兹力作用F＝qvB，洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，利用左手定则即可判断粒子的电性。
不考虑其他力的作用，如果粒子按图示方向进入磁场，且做顺时针的圆周运动，则粒子带电；若做逆时针的圆周运动，则粒子带电。
5.电子的发现（1）实验：英国物理学家在研究阴极射线时的实验装置如图所示，从阴极K发射出的带电粒子通过阳极A和小孔A’形成一束细射线，它穿过两片平行的金属板，到达右端带有标尺的荧光屏上，通过射线产生的荧光屏位置断定，它的本质是。
（2）意义：拉开了人们研究的序幕。
[典例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[典例2]如图所示，一玻璃管中有从左向右的阴极射线可能是电磁波或某种粒子流形成的射线，若在其下方放一通电直导线AB，射线发生如图所示的偏转，AB中的电流方向由B到A，则该射线的本质为( )A.电磁波B.带正电的高速粒子流C.带负电的高速粒子流D.不带电的高速中性粒子流【考点二】密里根“油滴实验”1.实验原理实验过程及原理：装置如图所示，两块平行放置的水平金属板A、B与电源相连接，使A板带正电，B板带负电，从喷雾器喷嘴喷出的小油滴经上面的金属板中间的小孔，落到两板之间的匀强电场E中。
2025届高三物理一轮复习原子和原子核(50张PPT)
质子
中子
质子数
贝克勒尔
原子核
名称
构成
符号
电荷量
质量
电离能力
贯穿本领
α射线
_______核
+2e
4 u
最_______
最_______
β射线
_______
-e
较强
较强
γ射线
光子
γ
0
0
最_______
最_______
3.三种射线的比较。
氦
强
弱
电子
弱
强
4.原子核的衰变。(1)衰变:原子核自发地放出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。
衰变类型
α衰变
β衰变
衰变方程
衰变实质
2个质子和2个中子结合成一个整体射出
中子转化为质子和电子
衰变规律
电荷数守恒、质量数守恒
(2)α衰变、β衰变。
核内部自身的因素
无关
6.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_______(填“相同”或“不同”)。(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。
答案 AC
1.核力:原子核内部,核子间所特有的相互作用力。2.结合能:原子核是核子凭借_______结合在一起构成的,要把它们分开需要的能量,叫作原子的结合能,也叫核能。
考点5 质量亏损及核能的计算
核力
3.比结合能:原子核的结合能与_______之比,叫作比结合能,也叫平均结合能。比结合能越_______,原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定。4.核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm,其对应的能量ΔE=______。原子核分解成核子时要吸收一定的能量,相应的质量增加Δm,吸收的能量为ΔE=_______。
2021版人教版高三物理一轮复习基础梳理第十三章 课时1 原子结构
课时1 原子结构一、原子结构1.电子的发现:1897年,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直线方向前进,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。
二、氢原子光谱与玻尔理论1.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。
2.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,其波长公式1R(212-21n )(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)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。
(2)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。
(3)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=6.626×10-34 J ·s)三、氢原子的能级、能级公式1.氢原子的能级和轨道半径(1)氢原子的能级公式:E n =21n E 1(n=1,2,3,…),其中基态能量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,r 1=0.53×10-10 m 。
2023版新教材高考物理一轮复习单元素养评价十五原子结构和波粒二象性原子核(word版含答案)
单元素养评价(十五) 原子结构和波粒二象性 原子核一、单项选择题1．下列关于原子核的叙述中正确的是( )A ．居里夫人通过α粒子轰击铝原子核，首次发现了中子B ．核反应堆中的“慢化剂”是为了减慢反应速度，防止反应过于剧烈C ．轻核聚变过程中，会有质量亏损，要释放能量D ．原子核的质量越大，比结合能就越小 2．位于广东东莞的国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)首次打靶成功，获得中子束流．这标志着CSNS 主体工程顺利完工，进入试运行阶段．对于有关中子的研究，下面说法正确的是( )A ．中子和其他微观粒子，都具有波粒二象性B ．一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氦核和中子是裂变反应C ．卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子D ．核反应方程21084 Po → y82 X ＋42 He 中的y ＝206，X 的中子个数为1283．关于光的波粒二象性，下列说法正确的是( )A ．光既具有波动性，又具有粒子性，这是互相矛盾和对立的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，无法只用其中一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性4．在物理学发展的进程中，人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究，获得正确的理论认识．下列图示的实验中导致发现原子具有核式结构的是( )5．[2021·浙江1月，10]下列说法正确的是( ) A ．光的波动性是光子之间相互作用的结果B ．玻尔第一次将“量子”引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念C ．光电效应揭示了光的粒子性，证明了光子除了能量之外还具有动量D ．α射线经过置于空气中带正电验电器金属小球的上方，验电器金属箔的张角会变大 6.[2022·合肥模拟]用光子能量为5.0 eV 的一束光照射阴极P ，如图，当开关K 断开时，发现电流表读数不为零．合上开关，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于1.60 V 时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于1.60 V 时，电流表读数为零，由此可知阴极材料的逸出功为 ( )A ．1.6 eVB ．2.2 eVC ．3.0 eVD ．3.4 eV7．某金属的遏止电压用U c 表示，入射光频率用ν表示，用不同频率的光照射某金属产生光电效应，得到U c ν图像如图所示．根据图像求出该金属的截止频率νc 为(已知电子电荷量e ＝1.6×10－19C)( )A ．1.0×1014Hz B ．2.0×1014HzC ．5.0×1014 HzD ．17.5×1014Hz8．2020年12月8日，月表最强“打工人”嫦娥四号迎来从地球出发两周年纪念日．若嫦娥四号上有一块备用的核燃料电池，能在夜里为其提供动力，核燃料为23894 Pu ，23894 Pu 核的转化方程为23894 Pu →234m X ＋n2 Y ，已知23894 Pu 核、X 核以及Y 核的质量分别为m Pu 、m X 、m Y ，光速为c .则下列说法正确的是( )A ．23894 Pu 核比X 核多四个中子B ．该过程释放的核能为12(m Pu ＋m X ＋m Y )c 2C ．该过程为α衰变D ．该过程进行的速度随所处环境的压强和温度的变化而发生改变9．在光电效应实验中，先后用频率相同但光强不同的两束光照射同一个光电管．若实验a 中的光强大于实验b 中的光强，实验所得光电流I 与光电管两端所加电压U 间的关系曲线分别以a 、b 表示，则下列图中可能正确的是( )10．[2022·潍坊模拟]植物通过光合作用和呼吸作用与环境交换碳元素，体内碳14的比例与大气中的相同．植物枯死后，遗体内的碳14仍在发生衰变，不断减少，但不能得到补充．现测得甲、乙两种古木样品中碳14的含量分别是现代植物的12 和14 ，由此可以推断甲、乙两种古木的年龄之比大约为( )A ．1∶2B ．2∶1C ．1∶4D ．4∶1 二、多项选择题 11.对于钠和钙两种金属，其遏止电压U c 与入射光频率ν的关系如图所示．用h 、e 分别表示普朗克常量和电子电荷量，则 ( )A ．钠的逸出功小于钙的逸出功B ．图中直线的斜率为h eC ．在得到这两条直线时，必须保证入射光的光强相同D ．若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能，则照射到钠的光频率较高 12．在研究原子核的内部结构时，科学家进行了一系列的核反应实验．下列选项中说法正确的是 ( )①3015 Pa →3014 Si ＋01 e②21 H ＋31 H →42 He ＋10 n ＋17.6 MeV③42 He ＋94 Be →126 C ＋10 n④23592 U ＋10 n →14054 Xe ＋9438 Sr ＋x 10 n A ．①是发现磷的同位素的核反应方程B．②是太阳内部核反应和氢弹的核反应方程C．③是查德威克发现中子的核反应方程D．④是重核裂变的核反应方程，其中x＝313．氢原子光谱如图甲所示，图中给出了谱线对应的波长，玻尔的氢原子能级图如图乙所示．已知普朗克常量h＝6.63×1034J·s，可见光的频率范围约为4.2×1014～7.8×1014Hz，则( )A．Hα谱线对应光子的能量小于Hδ谱线对应光子的能量B．图甲所示Hα、Hβ、Hγ、Hδ四种光均属于可见光范畴C．Hβ对应光子的能量约为10.2 eVD．Hα谱线对应的跃迁是从n＝3能级到n＝2能级14．图甲为氢原子的能级图，大量处于n＝2激发态的氢原子吸收一定频率的光子后跃迁到较高的能级，之后再向低能级跃迁时辐射出10种不同频率的光子．当用这些辐射出的光子去照射如图乙所示光电管阴极K时，发生了光电效应，改变电源的正负极并调节滑动变阻器滑片，发现遏止电压为8 V，则( )A．该光电管阴极K的逸出功为7.06 eVB．吸收的光子能量为2.86 eVC．跃迁过程中辐射出的光子能量是连续的D．辐射出来的10种光子中只有4种能使该光电管发生光电效应单元素养评价(十五)原子结构和波粒二象性原子核1．解析：查德威克通过α粒子轰击铍核的实验发现了中子，故A错误；核反应堆中的“慢化剂”是为了减慢中子速度，故B错误；轻核聚变过程中，会有质量亏损，要释放核能，故C正确；原子核质量数越大，原子核结合能越大，但该原子的比结合能不一定越小，故D错误．答案：C2．解析：所有微观粒子都具有波粒二象性，故A 正确；裂变反应是较重的原子核分裂成较轻原子核的反应，而该反应是较轻的原子核的聚变反应，故B 错误；卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，查德威克通过α粒子轰击铍核(Be 49)获得碳核(C 612)的实验发现了中子，故C 错误；y ＝210－4＝206，X 的中子个数为206－82＝124，故D 错误．答案：A3．解析：光既具有粒子性，又具有波动性，大量的光子波动性比较明显，个别光子粒子性比较明显，A 错误．光是概率波，不同于机械波；光的粒子性也不同于质点；即单个光子既具有粒子性也具有波动性，B 错误．单个光子既具有粒子性也具有波动性，只是大量的光子波动性比较明显，个别光子粒子性比较明显，C 错误．由于光既具有波动性，又具有粒子性，即光的波动性与粒子性是光子本身的一种属性，故无法只用其中一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性，D 正确．答案：D4．解析：A 项是双缝干涉实验，说明光具有波动性；B 项是光电效应实验，说明光具有粒子性；C 项是电磁波的发射与接收；导致发现原子具有核式结构的是卢瑟福的α粒子散射实验，D 正确．答案：D5．解析：在光的双缝干涉实验中，减小光的强度，让光子通过双缝后，光子只能一个接一个地到达光屏，经过足够长时间，仍然发现相同的干涉条纹，这表明光的波动性不是由光子之间的相互作用引起的，A 错误；玻尔第一次将“量子”引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，B 正确；光电效应揭示了光的粒子性，康普顿效应说明了光子除了具有能量还具有动量，C 错误；α射线可以使金属球附近的空气电离，金属球吸引负离子而使验电器金属箔的张角变小，D 错误．答案：B6．解析：设用光子能量为5.0 eV 的光照射时，光电子的最大初动能为E km ，当反向电压达到U ＝1.60 V 以后，电流表读数为零，因此E km ＝eU ＝1.60 eV.根据光电效应方程有E km ＝h ν－W 0，阴极材料的逸出功为W 0＝h ν－E km ＝3.40 eV ，D 正确．答案：D7．解析：eU c ＝12mv m 2＝h ν－W ，U c ＝h νe−We ，由图像可得U c ＝0时，νc ＝5.0×1014Hz.故选项C 正确． 答案：C8．解析：根据质量数守恒与电荷数守恒可知238＝234＋n ，94＝m ＋2，解得n ＝4，m ＝92，即转化方程为Pu 94238→X 92234＋He 24，该过程为α衰变，X 核与 Pu 94238核相比，质量数减少4，核电荷数减少2，故中子数减少2，选项A 错误，C 正确；此过程中亏损的质量为Δm ＝m Pu －m X －m Y ，释放的能量E ＝(m Pu －m X －m Y )c 2，选项B 错误；放射性元素的半衰期不受外界环境的影响，即该过程进行的速度与所处环境的压强和温度等均无关，选项D 错误．答案：C9．解析：光电流恰为零，此时光电管两端加的电压为遏止电压，对应的光的频率为截止频率，入射光的频率越高，对应的遏止电压U c 越大，由于入射光的频率没有变，故遏止电压相同，即图线与横轴的交点相同．由于a 光的光强大于b 光的光强，所以a 的饱和光电流大于b 的饱和光电流．故A 项正确、B 、C 、D 项错误．答案：A10．解析：根据半衰期的定义可知，古木每经过一个半衰期就有一半的碳14发生衰变，由于甲古木样品中碳14的含量是现代植物的12，则甲古木的年龄大约是碳14的1个半衰期，同理，乙古木样品中碳14的含量是现代植物的14＝(12)2，则乙古木的年龄大约是碳14的2个半衰期，所以甲、乙两种古木的年龄之比大约为1∶2，故A 正确，B 、C 、D 错误．答案：A 11.解析：根据光电效应方程得E k ＝h ν－W ，又E k ＝eU c ，则U c ＝h νe−We ，图线是一条直线，斜率k ＝he ，且与入射光的光强无关，故选项B 正确、C 错误；延长图线如图，可知纵轴截距的绝对值b ＝We ，解得逸出功W ＝eb ，故A 正确；从图像可以看出若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能，则照射到钠的光频率较低，选项D 错误．答案：AB12．解析：P 1530→1430 Si ＋e 10是磷的衰变方程，自然界没有天然的P 1530，它是约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝箔时发现的，属于人工放射性同位素，核反应方程是He 24+Al 1327→P 1530＋ n 10，选项A 错误；太阳内部核反应和氢弹的核反应方程是H 12+H 13→24 He ＋n 10＋17.6 MeV ，选项B 正确；两个轻核结合成质量较大的核是核聚变反应，故③是查德威克发现中子的核反应方程，选项C 正确；根据核反应方程遵循质量数守恒可知235＋1＝140＋94＋x ，解得x ＝2，选项D 错误．答案：BC13．解析：本题考查对应光谱比较能级跃迁放出光子的种类．根据真空中光速等于波长乘频率可知，波长越长频率越小，根据E ＝h ν可知频率越小能量越小，故A 正确；由可见光的频率范围可知，可见光的波长范围约为380～710 nm ，则四种光都属于可见光，故B 正确；由E ＝h ν＝h c λ可得E β＝2.56 eV ，故C 错误；根据E ＝h ν＝h cλ可知，H α谱线对应的光子能量为H β对应光子能量的λβλα倍，约为1.89 eV ，结合能级图可知，从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级时辐射的光子能量为[－1.51－(－3.4)] eV ＝1.89 eV ，故D 正确．答案：ABD14．解析：从n ＝2能级跃迁到较高能级后能辐射出10种不同频率的光子，由C n 2＝10，解得n ＝5，故吸收的光子能量E ＝E 5－E 2＝2.86 eV ，故B 正确；跃迁过程中所放出的光子最大能量为E max ＝－0.54 eV －(－13.6 eV)＝13.06 eV ，由光电效应方程E k ＝h ν－W 0，E k ＝eU ，U ＝8 V ，可得该光电管阴极K 的逸出功W 0＝5.06 eV ，故A 错误；根据玻尔理论可知，跃迁过程中辐射出的光子能量是不连续的，故C 错误；由该光电管阴极K 的逸出功W 0＝5.06 eV ，可知辐射出的光子能使其发生光电效应的有氢原子从n ＝5能级到基态、从n ＝4能级到基态、从n ＝3能级到基态、从n ＝2能级到基态共4种，故D 正确．答案：BD。
高三物理一轮复习课件-原子结构和与原子核
了解原子结构的关键实验
详细描述
粒子散射实验是探索原子结构的重要实验之一，通过观察粒子在金箔上的散射 情况，可以推断出原子内部结构的分布和电子的运动状态。
原子光谱分析
总结词
揭示原子能级特征的关键技术
详细描述
原子光谱分析通过分析原子发出的光谱线，可以推断出原子的能级分布和电子跃 迁的规律。这对于理解原子结构和性质至关重要。
详细描述
核裂变是指一个重原子分裂成两个较轻的原子，同时释放出能量的过程。常见的核裂变反应包括铀和钚的裂变。 核聚变则是将两个轻原子融合成一个重原子的过程，同时释放出能量。最常见的核聚变反应是太阳内部的氢核聚 变成氦的过程。
轻核聚变与重核裂变
总结词
轻核聚变和重核裂变是两种不同类型的核反应，它们的反应条件和能量释放特性不同。
详细描述
轻核聚变是指轻元素之间的聚变反应，如氢的聚变反应。这种反应通常在高温高压条件 下发生，如太阳内部的环境。重核裂变则是重元素分裂成较轻元素的过程，需要中子轰 击来引发，如铀和钚的裂变。这两种反应都是目前核能利用的主要方式，但它们所需的
反应条件和技术难度不同。
04
实验与探索
粒子散射实验
总结词
结合能的大小与核子数有关， 重核的结合能高于轻核，因此 重核分裂成轻核时会释放能量
。
放射性衰变
放射性衰变是指原子核自发射射线和其它粒子而变为另一种原子核的过 程。
放射性衰变有三种类型：α衰变、β衰变和γ衰变。其中，α衰变是放射性 元素通过释放一个氦原子核而转变为另一种元素的过程。
放射性衰变的规律可以用半衰期来描述，即一个原子核衰变一半所需的 时间。不同元素的半衰期不同，短的只有几微秒，长的可达数亿年。
核磁共振实验
2021版新高考物理人教版一轮课件：15.2 原子结构
3.氢原子的能量和能级变迁：
(1)能级和半径公式：
①能级公式：En=
1 n2
E1(n=1，2，3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1=
_-_1_3_._6_eV。
②半径公式：rn=_n_2r_1_(n=1，2，3，…)，其中r1为基态轨道半径，又称玻尔半 径，其数值为r1=0.53×10-10 m。
(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，但少数α粒子穿过金箔后发生了大角度偏转，极少数α粒子甚至被 “撞了回来”。
2.原子的核式结构模型： (1)α粒子散射实验结果分析。 ①绝大多数α粒子沿直线穿过金箔，说明原子中绝大部分是空的； ②少数α粒子发生较大角度偏转，反映了原子内部集中存在着对α粒子有斥 力的正电荷； ③极少数α粒子甚至被“撞了回来”，反映了个别α粒子正对着质量比α粒 子大得多的物体运动时，受到该物体很大的斥力作用。
题型2 原子核式结构模型 【典例2】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 世纪 金榜导学号( ) 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
二、氢原子光谱 1.光谱：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的_波__长__(频率) 和强度分布的记录，即光谱。 2.光谱分类：
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
长公式 1＝R( 1 － 1 ) (n=3，4，5…，R是里德伯常量，R=1.10×107 m-1)。
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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： )121(1 22n R -=λ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E 2)跃迁到另一定态(设能量为E 1)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 2－E 1.③ 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E n 和电子轨道半径r n 分别为E n＝21n E 、r n ＝n 2r 1(n ＝1、2、3…).其中E 1、r 1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E 1＝－13.6 eV ，r 1＝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【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.【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 )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7 300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11-n .现在1 200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.2 200个B.2 000个C.1 200个D.2 400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 ＝3 N 1＝1 200×141-＝400 n ＝3能级的原子个数为400个. n ＝4到n ＝2 N 2＝1 200×141-＝400 n ＝3到n ＝2 N 3＝400×131-＝200 n ＝2能级的原子个数为600个. n ＝4到n ＝1 N 4＝1 200×141-＝400 n ＝3到n ＝1 N 5＝400×131-＝200 n ＝2到n ＝1 N 6＝600所以发出的光子总数为N ＝N 1＋N 2＋…＋N 6＝2 200【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h υ＝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h υ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13.6 eV 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13.6 eV 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 ＝2C 2)1(n n 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1.62 eV ～3.11 eV.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 ＝－26.13neV.(1)求电子在基态轨道上运动时的动能；(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 ·m 2/C 2，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E n ＝－26.13n ＝－216.13＝－13.6 eV由于动能不为负值，所以E k ＝|E n |＝13.6 eV (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(E 3－E 2)时所产生的光谱线为所求，其中E 2＝－226.13 eV ＝－3.4 eV E 3＝－236.13e V ＝－1.51 eV由h ν＝E 3－E 2及λ＝νc所以λ＝23E E ch -=19348106.1)]4.3(51.1[1063.6103--⨯⨯--⨯⨯⨯ m ＝6.62×10－7 m 【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E p 和动能E k .计算表明E p ＝－2E k ，所以E ＝E k ＋E p ＝－E k ，E k ＝－E ＝13.6 eV.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v 1，根据牛顿第二定律和库仑定律有12212r v m r e k =所以E k ＝102199122110528.02)106.1(100.9221--⨯⨯⨯⨯⨯==r ke mv J ＝2.18×10－18 J＝13.6 eV(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.E 3－E 1＝h υυ＝λc λ＝13E E hc -＝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.。