三維設(shè)計2023高三物理總復習 第六編 選擇性必修第三冊 第十五章 原子物理 第2講 原子結(jié)構(gòu) 原子核

第2講原子結(jié)構(gòu)原子核一、原子的核式結(jié)構(gòu)模型1．電子的發(fā)現(xiàn)：英國物理學家________發(fā)現(xiàn)了電子。2．α粒子散射實驗(1)裝置：1909～1911年，英國物理學家________和他的助手進行了用α粒子轟擊金箔的實驗，實驗裝置如圖所示。湯姆孫盧瑟福(2)

現(xiàn)象：實驗發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后基本上仍沿______

方向前進，但有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度甚

至大于90°，也就是說它們幾乎被“撞”了回來。(如圖所示)3．原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子中心有一個很小的核，原子全部的_______和幾乎全部______都集中在核里，帶負電荷的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。二、氫原子光譜1．光譜：用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按波長展開，獲得光的______

(頻率)和強度分布的記錄，即光譜。原來正電荷質(zhì)量波長2．光譜分類特征譜線三、玻爾的原子模型1．玻爾原子模型的三條假設(shè)定態(tài)假設(shè)原子只能處于一系列________的能量狀態(tài)中，在這些能量狀態(tài)中原子是______的，電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量躍遷假設(shè)原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個定態(tài)的能量差決定，即hν＝_________。(m<n，h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s)軌道假設(shè)原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運動相對應。原子的定態(tài)是_______的，因此電子的可能軌道也是________的不連續(xù)穩(wěn)定En－Em不連續(xù)不連續(xù)2．氫原子的能量和能級躍遷(1)氫原子的能級圖：如圖所示。－13.6n2r1四、天然放射現(xiàn)象和原子核1．天然放射現(xiàn)象(1)發(fā)現(xiàn)：由__________發(fā)現(xiàn)。(2)概念：元素______地發(fā)出射線的現(xiàn)象。(3)意義：天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說明原子核具有復雜的______。貝克勒爾自發(fā)結(jié)構(gòu)核子質(zhì)量數(shù)核外電子數(shù)核子數(shù)半數(shù)內(nèi)部沒有關(guān)系4．放射性同位素(1)放射性同位素：有_____放射性同位素和______放射性同位素兩類，放射性同位素的化學性質(zhì)相同。(2)應用：射線測厚儀、放射治療、培優(yōu)保鮮、_________等。(3)防護：防止放射性對人體組織的傷害。5．核力和核能(1)核力①概念：原子核內(nèi)部，________所特有的相互作用力。②特點：核力是強相互作用力、短程力，只發(fā)生在相鄰的核子間。天然人工示蹤原子核子間(2)核能

①質(zhì)能關(guān)系：E＝mc2

②核能的釋放：核子在結(jié)合成原子核時出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm，其釋放的能量

ΔE＝______。

③核能的吸收：原子核分解成核子時要吸收一定的能量，相應的質(zhì)量增加Δm，吸收的能量為ΔE＝Δmc2。6．裂變反應和聚變反應(1)重核裂變

①定義：質(zhì)量數(shù)較大的原子核受到高能粒子的轟擊而分裂成幾個質(zhì)量數(shù)較小的原子核的過程。Δmc2中子鏈式反應原子彈鎘棒質(zhì)量較大熱核反應微點判斷

(1)原子中絕大部分是空的，原子核很小。

()(2)按照玻爾理論，核外電子均勻分布在各個不連續(xù)的軌道上。

()(3)如果某放射性元素的原子核有100個，經(jīng)過一個半衰期后還剩50個。

()(4)質(zhì)能方程表明在一定條件下，質(zhì)量可以轉(zhuǎn)化為能量。

()(5)核式結(jié)構(gòu)學說是盧瑟福在α粒子散射實驗的基礎(chǔ)上提出的。

()(6)人們認識原子核具有復雜結(jié)構(gòu)是從盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子開始的。

()(7)人們認識原子具有復雜結(jié)構(gòu)是從英國物理學家湯姆孫研究陰極射線發(fā)現(xiàn)電子開始的。

()√×××√×√(一)原子的核式結(jié)構(gòu)[題點全練通]1．[α粒子散射實驗現(xiàn)象]如圖是盧瑟福的α粒子散射實驗裝置，在一個小鉛盒里放有少量的放射性元素釙，它發(fā)出的α粒子從鉛盒的小孔射出，形成很細的一束射線，射到金箔上，最后打在熒光屏上產(chǎn)生閃爍的光點。下列說法正確的是

(

)A．該實驗是盧瑟福建立原子核式結(jié)構(gòu)模型的重要依據(jù)B．該實驗證實了湯姆孫原子模型的正確性C．α粒子與原子中的電子碰撞會發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)D．絕大多數(shù)的α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)解析：盧瑟福根據(jù)α粒子散射實驗，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，A正確；盧瑟福提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型的假設(shè)，從而否定了湯姆孫原子模型的正確性，B錯誤；電子質(zhì)量太小，對α粒子的影響不大，C錯誤；絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，幾乎仍沿原方向前進，D錯誤。答案：A2．[盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型]盧瑟福通過對α粒子散射實驗結(jié)果的分析，提出了原子內(nèi)部存在

(

)A．電子

B．中子

C．質(zhì)子 D．原子核解析：盧瑟福在α粒子散射實驗中觀察到絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后幾乎不改變運動方向，只有極少數(shù)的α粒子發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn)，說明在原子的中央存在一個體積很小的帶正電荷的物質(zhì)，將其稱為原子核，D正確。答案：D3．[α粒子散射實驗分析]1909年，英國物理學家盧瑟福和他的學生蓋革、馬斯頓一起進行了著名的“α粒子散射實驗”，實驗中大量的粒子穿過金箔前后的運動模型如圖所示。盧瑟福通過對實驗結(jié)果的分析和研究，于1911年建立了他自己的原子結(jié)構(gòu)模型。下列關(guān)于“α粒子穿過金箔后”的描述中，正確的是

(

)A．絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，都發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)B．少數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上沿原來方向前進C．通過α粒子散射實驗，確定了原子核半徑的數(shù)量級為10－15mD．通過α粒子散射實驗，確定了原子半徑的數(shù)量級為10－15m解析：絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上沿原來方向前進。少數(shù)α粒子穿過金箔后，發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，A、B錯誤；通過“α粒子散射實驗”盧瑟福確定了原子核半徑的數(shù)量級為10－15m，C正確；原子半徑的數(shù)量級為10－10m，不是通過α粒子散射實驗確定的，D錯誤。答案：C

(二)氫原子能級及能級躍遷研清微點1

氫原子的能級躍遷問題1.

(2022·廣東湛江模擬)氫原子的能級圖如圖所示，當氫原子從n＝3

的能級躍遷到n＝1的能級時，能夠輻射出a、b、c三種頻率的光

子，設(shè)a、b、c三種頻率光子的頻率和能量分別是νa、νb、νc和Ea、

Eb、Ec，下列說法正確的是

(

)A．Eb＝E1－E3

B．Ea＝Eb－EcC．νa＝νb＋νc D．νa＝νc－νb解析：由玻爾理論可知，Eb＝E3－E1，Ea＝E2－E1，Ec＝E3－E2，則Ea＝Eb－Ec，故A錯誤，B正確；由E＝hν可知，hνa＝hνb－h(huán)νc，可得νa＝νb－νc，故C、D錯誤。答案：B一點一過定態(tài)間的躍遷——滿足能級差研清微點2

譜線條數(shù)的確定2．(多選)

氫原子各個能級的能量如圖所示，氫原子由n＝1能級躍遷到

n＝4能級，在它回到n＝1能級過程中，下列說法中正確的是

(

)A．可能激發(fā)出頻率不同的光子只有6種B．可能激發(fā)出頻率不同的光子只有3種C．可能激發(fā)出的光子的最大能量為12.75eVD．可能激發(fā)出的光子的最大能量為0.66eV解析：氫原子由n＝4能級躍遷到n＝1能級，可能發(fā)出的譜線條數(shù)為C42，即6種頻率或能量不同的光子，A正確，B錯誤；能激發(fā)出的光子的最大能量為從n＝4能級躍遷到n＝1能級所對應的，為(－0.85eV)－(－13.6eV)＝12.75eV，C正確，D錯誤。答案：AC研清微點3

受激躍遷與電離3．

氦原子被電離一個核外電子，形成類氫結(jié)構(gòu)的氦離子，已知基態(tài)的

氦離子能量為E1＝－54.4eV，氦離子的能級示意圖如圖所示。在具

有下列能量的光子或者電子中，不能被基態(tài)氦離子吸收而發(fā)生躍遷

的是

(

)A．42.8eV(光子)

B．43.2eV(電子)C．41.0eV(電子) D．54.4eV(光子)解析：入射光子使原子躍遷時，其能量應正好等于原子的兩能級間的能量差，而電子使原子躍遷時，其能量大于等于原子兩能級間的能量差即可，發(fā)生電離而使原子躍遷時入射光子的能量要大于等于54.4eV，故選A。答案：A

一點一過1．受激躍遷：低能級→高能級，吸收能量(1)光照(吸收光子)：光子的能量必須恰等于能級差，hν＝ΔE。(2)碰撞、加熱等：只要入射粒子能量大于或等于能級差即可，E外≥ΔE。2．電離：由基態(tài)或低能級→電離態(tài)(1)基態(tài)→電離態(tài)：E吸＝0－(－13.6eV)＝13.6eV電離能。(2)n＝2能級→電離態(tài)：E吸＝0－E2＝3.4eV(3)如吸收能量足夠大，克服電離能后，獲得自由的電子還攜帶動能。(三)原子核的衰變及半衰期研清微點1

三種射線的性質(zhì)和特點1．如圖所示，某放射性元素衰變過程中釋放出α、β、γ三種射線，

分別進入勻強磁場和勻強電場中，關(guān)于三種射線，下列說法正

確的是

(

)A．①④表示α射線，其速度最慢、電離能力最弱B．②⑤表示γ射線，其穿透能力和電離能力都很強C．②⑤表示γ射線，是原子核內(nèi)釋放出的高頻電磁波D．③⑥表示β射線，是高速電子流，可以穿透幾毫米厚的鋁板解析：α射線是高速粒子流，粒子帶正電，β射線為高速電子流，帶負電，γ射線為高頻電磁波，結(jié)合題圖及左手定則可知：①④為β射線，②⑤為γ射線，③⑥為α射線。α射線的速度最小但電離能力最強，γ射線是由原子核內(nèi)釋放出的高頻電磁波，其穿透能力很強，但電離能力很弱，故C正確，A、B、D錯誤。答案：C

一點一過三種射線的成分和性質(zhì)答案：BC答案：C答案：