#/24福十五章原子結(jié)構(gòu)和原子核［高考備考指南］命題分析核心素養(yǎng).高考命題以選擇題為主。命題熱點(diǎn)為光電效應(yīng)規(guī)律、原子躍遷、原子核的衰變規(guī)律、核反應(yīng)方程及核能的計(jì)算。.高考命題由過(guò)去的相對(duì)簡(jiǎn)單的單一知識(shí)點(diǎn)考查向綜合性小題過(guò)渡，主要考查學(xué)生對(duì)基本概念的掌握。物理觀念：光電效應(yīng)、氫原子光譜、原子躍遷、核能、質(zhì)能方程?？茖W(xué)思維：光電管、核能的計(jì)算方法。科學(xué)探究：探究光電效應(yīng)的規(guī)律、a粒子散射實(shí)驗(yàn)?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：光譜分析、射線的應(yīng)用、核電站。［走進(jìn)教材?充實(shí)基礎(chǔ)］ 口地知識(shí)數(shù)活技能告梳理?必備知識(shí)一、光電效應(yīng)1.光電效應(yīng)現(xiàn)象(1)定義：在光的照射下金屬中的電子從表面逸出的現(xiàn)象，叫作光電效應(yīng)，發(fā)射出來(lái)的電子叫作光電子。(2)幾個(gè)名詞解釋①遏止電壓：使光電流減小到0的反向電壓，用Uc表示。②截止頻率:能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的最小頻率叫作該種金屬的截止頻率(又叫極限頻率)，用匕表示，不同的金屬對(duì)應(yīng)著不同的截止頻率。③最大初動(dòng)能：發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，金屬表面的電子吸收光子后克服原子核的引力逸出時(shí)所具有的動(dòng)能的最大值。2.光電效應(yīng)規(guī)律(1)每種金屬都有一個(gè)截止頻率，入射光的頻率低于截止頻率時(shí)不發(fā)生光電效應(yīng)。(2)光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨入射光頻率的增大而增

(3)只要入射光的頻率大于金屬的截止頻率，照到金屬表面時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的,一般不超過(guò)10-9s,與光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)。(4)當(dāng)入射光的頻率大于金屬的截止頻率時(shí)，飽和光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比。二、愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程.光子說(shuō)：在空間傳播的光不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫作一個(gè)光子，光子的能量s=hv。.逸出功W0：電子從金屬中逸出所需做功的最小值。.愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程表達(dá)式：hv=Ek+W0或Ek=hv—W0。2)物理意義：金屬表面的電子吸收一個(gè)光子獲得的能量是hv，這些能量的一部分用來(lái)克服金屬的逸出功W。，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的最大初動(dòng)能。三、光的波粒二象性與物質(zhì)波.光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有波動(dòng)性。(2)光電效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性。(3)光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，稱(chēng)為光的波粒二象性。.物質(zhì)波(1)概率波：光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運(yùn)動(dòng)遵守波動(dòng)規(guī)律的表現(xiàn)，亮條紋是光子到達(dá)概率大的地方，暗條紋是光子到達(dá)概率小的地方，因此光波又叫概率波。(2)物質(zhì)波：任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，小到微觀粒子，大到宏觀物體，都有一種波與它對(duì)應(yīng)，其波長(zhǎng)入=p,p為運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量，h為普朗克常量。?激活?基本技能一、易錯(cuò)易誤辨析(正確的打“二”，錯(cuò)誤的打“X”)(2)光子和光電子都是實(shí)物粒子。(1)要想在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中測(cè)到光電流，入射光子的能量必須大于金屬的逸出功。 (J(2)光子和光電子都是實(shí)物粒子。(X)TOC\o"1-5"\h\z（3）只要入射光的強(qiáng)度足夠強(qiáng)，就可以使金屬發(fā)生光電效應(yīng)。 （X）（4）光的頻率越高，光的粒子性越明顯，但仍具有波動(dòng)性。 （J）（5）光電子的最大初動(dòng)能與入射光子的頻率成正比。 （X）二、教材習(xí)題衍生.（魯科版選擇性必修第三冊(cè)Pi37T2改編）（多選）關(guān)于物質(zhì)的波粒二象性，下列說(shuō)法正確的是（）A.不僅光子具有波粒二象性，一切運(yùn)動(dòng)的微粒都具有波粒二象性B.運(yùn)動(dòng)的微觀粒子與光子一樣，當(dāng)它們通過(guò)一個(gè)小孔時(shí)，都沒(méi)有特定的運(yùn)動(dòng)軌道C.波動(dòng)性和粒子性在宏觀現(xiàn)象中是矛盾的、對(duì)立的，但在微觀高速運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象中是統(tǒng)一的D.實(shí)物粒子的運(yùn)動(dòng)有特定的軌道，所以實(shí)物粒子不具有波粒二象性ABC［德布羅意在爰因斯坦光子說(shuō)的基礎(chǔ)上提出物質(zhì)波的概念，認(rèn)為一切運(yùn)動(dòng)的物體都具有波粒二象性，故A正確、D錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)的微觀粒子與光子一樣，當(dāng)它們通過(guò)一個(gè)小孔時(shí)，沒(méi)有特定的運(yùn)動(dòng)軌道，故B正確；波動(dòng)性和粒子性，在宏觀現(xiàn)象中是矛盾的、對(duì)立的，但在微觀高速運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象中是統(tǒng)一的，故C正確。故選ABC。］.（人教版選擇性必修第三冊(cè)P98T7改編）光電管的原理圖如圖所示，已知當(dāng)有波長(zhǎng)為力的光照到陰極K上時(shí)，電路中有光電流，則（）A.若減小入射光強(qiáng)度，電路中可能沒(méi)有光電流.若增加電路中電源電壓，電路中光電流可能先增大后不變C.若將電源極性反接，電路中一定沒(méi)有光電流產(chǎn)生D.若換用波長(zhǎng)為丸1（，1＞入0）的光照射陰極K,電路中一定沒(méi)有光電流［答案］B3.(魯科版選擇性必修第三冊(cè)Pl33T4改編)(多選)對(duì)于鈉和鈣兩種金屬，其遏止電壓外與入射光頻率v的關(guān)系如圖所示。用從e分別表示普朗克常量和電子電荷量。下列說(shuō)法正確的是()A.鈉的逸出功小于鈣的逸出功B.圖中直線的斜率為?C.在得到這兩條直線時(shí)，必須保證入射光的光強(qiáng)相同D.若這兩種金屬產(chǎn)生的光電子具有相同的最大初動(dòng)能，則照射到鈉的光頻率較高AB［根據(jù)Uce=Ek=hv-W0,即U、v-?，再由圖像可知，鈉的逸出功小于鈣的逸出功，故A正確；圖中直線的斜率為h，故B正確；在得到這兩條e直線時(shí)，入射光的強(qiáng)度不必相同，故C錯(cuò)誤；由圖像可知，若這兩種金屬產(chǎn)生的光電子具有相同的最大初動(dòng)能，則照射到鈉的光頻率較低，故D錯(cuò)誤。］［細(xì)研號(hào)點(diǎn)?突破題型］ 重難解惑-行去高考考點(diǎn)1 光電效應(yīng)規(guī)律，立二通夫.與光電效應(yīng)有關(guān)的五組概念對(duì)比(1)光子與光電子：光子不帶電；光電子是光電效應(yīng)發(fā)生時(shí)發(fā)射出來(lái)的電子，其本質(zhì)是電子。(2)光電子的初動(dòng)能與光電子的最大初動(dòng)能：光電子的初動(dòng)能小于等于光電子的最大初動(dòng)能。(3)光電流和飽和光電流：金屬板飛出的光電子到達(dá)陽(yáng)極，回路中便產(chǎn)生光電流，隨著所加正向電壓的增大，光電流趨于一個(gè)飽和值，這個(gè)飽和值是飽和光電流。在一定的光照條件下，飽和光電流與所加電壓大小無(wú)關(guān)。(4)入射光強(qiáng)度與光子能量：入射光強(qiáng)度是指單位時(shí)間內(nèi)照射到單位面積上

的總能量，與光子的能量和單位時(shí)間內(nèi)光子的數(shù)目有關(guān)。(5)光的強(qiáng)度與飽和光電流：頻率相同的光照射金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，入射光越強(qiáng)，飽和光電流越大。.兩條線索照射光強(qiáng)度——決定著每秒鐘光源發(fā)射的光子數(shù) 照射光頻率——決定著每個(gè)光子的能量￡小” 每秒加逸出的光電子數(shù)一次定著光電流的大小-光電子遞出后的最大初動(dòng)能/m12..兩條對(duì)應(yīng)關(guān)系(1)(頻率相同)光照強(qiáng)度大一光子數(shù)目多一發(fā)射光電子多一光電流大；(2)光子頻率高一光子能量大一光電子的最大初動(dòng)能大。.三個(gè)關(guān)系式⑴愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek=hv-Woa(2)最大初動(dòng)能與遏止電壓的關(guān)系：Ek=eUc.(3)逸出功與極限頻率的關(guān)系W.=hvc.［題組突破］1.(光電效應(yīng)現(xiàn)象的理解)(多選)(2021濱州模擬)如圖所示為研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置，接線柱O固定在滑動(dòng)變阻器電阻絲ab的中點(diǎn)，初始時(shí)，滑動(dòng)觸頭P位于滑動(dòng)變阻器的中點(diǎn)位置?，F(xiàn)用一束單色光照射光電管陰極，電流表有示數(shù)。下列說(shuō)法正確的是()A.滑動(dòng)觸頭P向b端移動(dòng)，電流表示數(shù)可能先變大后不變B.滑動(dòng)觸頭P向a端移動(dòng)，電流表示數(shù)不變C.若滑動(dòng)觸頭P不動(dòng)，僅增大入射光的強(qiáng)度，電流表的示數(shù)變大D.若滑動(dòng)觸頭P不動(dòng)，僅增大入射光的強(qiáng)度，電流表的示數(shù)不變AC［滑動(dòng)觸頭P向b端移動(dòng)時(shí)，光電管所加電壓為正向電壓且逐漸變大，則光電流逐漸變大，當(dāng)達(dá)到飽和光電流時(shí)保持不變，則電流表示數(shù)先變大后不變，

選項(xiàng)A正確；滑動(dòng)觸頭尸向。端移動(dòng)，光電管所加的是反向電壓且逐漸變大，則光電流逐漸減小，即電流表示數(shù)逐漸減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；若滑動(dòng)觸頭P不動(dòng)，僅增大入射光的強(qiáng)度，則單位時(shí)間逸出的光電子數(shù)增加，則光電流變大，即電流表的示數(shù)變大，選項(xiàng)C正確、D錯(cuò)誤。］2.(光電效應(yīng)方程的應(yīng)用X202L8省市?？?江蘇)我國(guó)中微子探測(cè)實(shí)驗(yàn)利用光電管把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。如圖所示，A和K分別是光電管的陽(yáng)極和陰極，加在A、K之間的電壓為U。現(xiàn)用發(fā)光功率為P的激光器發(fā)出頻率為v的光全部照射在K上，回路中形成電流。已知陰極K材料的逸出功為唯，普朗克常量為加電子電荷量為e。(1)求光電子到達(dá)A時(shí)的最大動(dòng)能Ekm。(2)若每入射N(xiāo)個(gè)光子會(huì)產(chǎn)生1個(gè)光電子，所有的光電子都能到達(dá)A,求回路的電流I。［解析］(1)根據(jù)光電效應(yīng)方程可知hv-W09=Ek0逸出的電子在電場(chǎng)中加速向A運(yùn)動(dòng)，根據(jù)動(dòng)能定理有eUeU=Ekmk0聯(lián)立解得Ekm=eU+hv-W0O⑵設(shè)每秒鐘到達(dá)K極的光子數(shù)量為n，則nhv=P設(shè)每秒鐘逸出電子個(gè)數(shù)為a個(gè)，則a=N回路的電流I=q=ae聯(lián)立得I=Nv。

NhVe+hv-W,Q蒜考點(diǎn)2 光電效應(yīng)圖像~由圖線直接（間接）得到的 圖像名稱(chēng) 圖線形狀 最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率v的關(guān)系圖線顏色相同、強(qiáng)度不同的光，光電流與電壓的關(guān)系顏色不同時(shí)，光電流與電壓的關(guān)系V物理量①極限頻率：圖線與V軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)Vc②逸出功：圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的值W9=10|小步聲弱為黃）也一黃光倒））二——藍(lán)光q一一黃光闞—E1=E③普朗克常量：圖線的斜率k=h①遏止電壓Uc：圖線與橫軸的交點(diǎn)②飽和光電流Im：電流的最大值③最大初動(dòng)能：E小=eUn.im c①遏止電壓Uc1、Uc2②飽和光電流③最大初動(dòng)能Ek1=eUc1,Ek2=eUc2上山0U遏止電壓Uc與入射光頻率V的關(guān)系圖線0U.4 P①截止頻率vc：圖線與橫軸的交點(diǎn)②遏止電壓Uc：隨入射光頻率的增大而增大③普朗克常量h:等于圖線的斜率與電子電荷量的乘積，即h=ke（注：此時(shí)兩極之間接反向電壓）［典例］（2021?山東臨沂模擬）圖甲所示是研究光電效應(yīng)的電路圖（電源的正負(fù)極可對(duì)調(diào)），圖乙所示是光電流與電壓的關(guān)系。根據(jù)圖甲和圖乙中提供的信息,下列說(shuō)法正確的是（）A.在光照條件不變的情況下，隨著所加電壓的增大，光電流趨于一個(gè)飽和值B.在光的顏色不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和電流越小C.藍(lán)光比黃光的飽和電流大D.對(duì)一定顏色（頻率）的光，光越強(qiáng)，遏止電壓越高A［隨著所加電壓的增大，電流增大，當(dāng)達(dá)到飽和電流后，再增加電壓時(shí)電流也不會(huì)增加，趨于一個(gè)飽和值，故A正確；由題圖乙可知在光的顏色不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和電流越大，故B錯(cuò)誤；由題圖乙可知藍(lán)光的飽和光電流不一定比黃光大，故C錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=hv-W0以及Ekm=eUc可得，遏止電壓隨入射光的頻率增大而增大，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，即光的頻率不變，遏止電壓不變，故D錯(cuò)誤。］.規(guī)律方法光電效應(yīng)中有關(guān)圖像問(wèn)題的解題方法（1）明確圖像中縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)所表示的物理量。⑵明確圖像所表示的物理意義及所對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系，同時(shí)還要知道截距、交點(diǎn)等特殊點(diǎn)的物理意義。~~［跟進(jìn)訓(xùn)練］.在研究甲、乙兩種金屬發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中，光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率v的關(guān)系如圖所示，則下列說(shuō)法正確的是（）甲乙0 sA.兩條圖線與橫軸的夾角a和夕一定不相等B.若增大入射光頻率V,則所需的遏止電壓q將增大C.某一頻率的光可以使乙金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則不一定能使甲金屬發(fā)生光電效應(yīng)D.若不改變?nèi)肷涔忸l率V,而增加入射光的強(qiáng)度，則光電子的最大初動(dòng)能理將增大B［根據(jù)爰因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hv-%可知方女-v圖線的斜率k=h,所以兩條圖線的斜率一定相等，兩條圖線與橫軸的夾角a和夕一定相等，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由Ek=^-%可知，若增大入射光的頻率v,則產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能增大，由=”可知，所需的遏止電壓q將增大，B項(xiàng)正確；Ek-v圖線與橫軸的截距等于金屬的逸出功%與普朗克常量力的比值（截止頻率），由圖像可知甲的截止頻率較小，因此某一頻率的光可以使乙金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則一定能使甲金屬發(fā)生光電效應(yīng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律，若不改變?nèi)肷涔忸l率v,只增加入射光的強(qiáng)度，則光電子的最大初動(dòng)能不變，D項(xiàng)錯(cuò)誤。］.（2020?重慶市5月調(diào)研）在某次光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，得到了入射光頻率v與遏止電壓4的關(guān)系如圖所示。該直線的斜率為肌電子電荷量為e,則下列說(shuō)法正確的是（）A.實(shí)驗(yàn)所用金屬材料的逸出功可表示為,B.普朗克常量可表示為keC.若換另外一種金屬實(shí)驗(yàn)，則k會(huì)發(fā)生變化D.若換另外一種金屬實(shí)驗(yàn)，則b不會(huì)發(fā)生變化A［由光電效應(yīng)方程Ek=hv-W0,結(jié)合Ek=eUc可得入射光頻率v與遏止電壓q的關(guān)系是v=牛+與"，式中叫為金屬的逸出功，縱截距b=W，而斜率k=e，則w0=hb=半,a項(xiàng)正確；普朗克常量可表示為h=e,B項(xiàng)錯(cuò)誤；若h0k k換另外一種金屬實(shí)驗(yàn)，斜率k不變，C項(xiàng)錯(cuò)誤；不同金屬的逸出功不同，D項(xiàng)錯(cuò)誤。］考點(diǎn)3 光的波粒二象性物質(zhì)波也可5二.對(duì)光的波粒二象性的理解(1)麥克斯韋的電磁理論揭示了光是一種電磁波；光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)反映了光的粒子性。(2)理解光的波粒二象性時(shí)，不可把光當(dāng)成宏觀概念中的粒子、也不可把光當(dāng)成微觀概念中的波。①光的波動(dòng)性與粒子性的統(tǒng)一遵從如下關(guān)系：光子的能量E=hv,光子的動(dòng)量p=h。②從頻率上看：頻率越低，則波動(dòng)性越顯著，越容易看到光的干涉和明顯的衍射現(xiàn)象；頻率越高，則粒子性越顯著，貫穿本領(lǐng)越強(qiáng)，越不容易看到光的干涉和明顯的衍射現(xiàn)象。③從數(shù)量上看：個(gè)別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性；大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動(dòng)性。.粒子的波動(dòng)性德布羅意提出物質(zhì)波的觀念被實(shí)驗(yàn)證實(shí)，表明電子、質(zhì)子、原子等粒子不但具有粒子的性質(zhì)，而且具有波動(dòng)的性質(zhì)。運(yùn)動(dòng)的粒子都與一個(gè)對(duì)應(yīng)的波相聯(lián)系。粒子的能量E和動(dòng)量p跟它所對(duì)應(yīng)的波的頻率v和波長(zhǎng)7之間遵從如下關(guān)系：v=E—=P。［題組突破］1.(物質(zhì)波)(2021浙江6月選考)已知普朗克常量h=6.63X10-34Js電子的質(zhì)量為9.11X10-31kg。一個(gè)電子和一滴直徑約為4"m的油滴具有相同動(dòng)能，

則電子與油滴的德布羅意波長(zhǎng)之比的數(shù)量級(jí)為（）A.108B.106C.108D.1016［利用,=和P=加。，得到P=產(chǎn)哂，由于德布羅意波長(zhǎng)的公式為丸=h,則電子=p油滴=12m油薩瓦油滴,由于兩者的動(dòng)能相等，且m油滴=4n停P 工油滴P電子\'2m電子Ek電子 ，"I，m電子m油滴_4 , 、m電子m油滴_1，則X3.14X(2X10-6)3X0.8X101，則9.11X10-3139.11X10-31(10-6)3X103=108。故選C。］10-312.（光的波粒二象性）用很弱的光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，把入射光減弱到可以認(rèn)為光源和感光膠片之間不可能同時(shí)有兩個(gè)光子存在，如圖所示是不同數(shù)量的光子照射到感光膠片上得到的照片。這些照片說(shuō)明（）7個(gè)光子 7個(gè)光子 30001光子 70CW個(gè)光子A.光只有粒子性，沒(méi)有波動(dòng)性B.光只有波動(dòng)性，沒(méi)有粒子性C.少量光子的運(yùn)動(dòng)顯示波動(dòng)性，大量光子的運(yùn)動(dòng)顯示粒子性D.少量光子的運(yùn)動(dòng)顯示粒子性，大量光子的運(yùn)動(dòng)顯示波動(dòng)性D［由題圖可以看出，少量光子的運(yùn)動(dòng)顯示粒子性，大量光子的運(yùn)動(dòng)顯示波動(dòng)性，故D正確。］期直原子結(jié)構(gòu)原子核［走進(jìn)教材?夯實(shí)基礎(chǔ)1 回顧知識(shí)-激活技能◎梳理?必備知識(shí)一、原子結(jié)構(gòu).電子的發(fā)現(xiàn)：英國(guó)物理學(xué)家說(shuō)姆處發(fā)現(xiàn)了電子。.原子的核式結(jié)構(gòu)(1)a粒子散射實(shí)驗(yàn)：1909?1911年，英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福和他的助手進(jìn)行了用a粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)a粒子穿過(guò)金箔后基本上仍沿原來(lái)方向前進(jìn)，但有極少數(shù)a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(shuō)它們幾乎被“撞”了回來(lái)。⑵原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子中心有一個(gè)很小的核，原子全部的正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在核里，帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。二、氫原子光譜.光譜：用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按波長(zhǎng)頻率展開(kāi)，獲得光的波長(zhǎng)(頻率)和強(qiáng)度分布的記錄，即光譜。.光譜分類(lèi).氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：巴耳末系是氫光譜在可見(jiàn)光區(qū)的譜線，其波長(zhǎng)公式:二/^:一^2^,(n=3,4,5,…，R是里德伯常量，R^=1.10X107m-1)。三、氫原子的能級(jí)、能級(jí)公式1.玻爾理論(1)定態(tài)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些能量狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量。(2)躍遷：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個(gè)定態(tài)的能量差決定，即hv=Em-En。(h是普朗克常量，h=6.63X10-34J?s)(3)軌道：原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)。原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的。.氫原子的能級(jí)、能級(jí)公式(1)氫原子的能級(jí)能級(jí)圖如圖所示(2)氫原子的能級(jí)和軌道半徑①氫原子的能級(jí)公式：En=n12E1(n=1,2,3,…)，其中E1為基態(tài)能量，其數(shù)值為E1=-13.6eV。②氫原子的半徑公式：rn=n2r1(n=1,2,3,…)，其中r1為基態(tài)半徑，又稱(chēng)玻爾半徑，其數(shù)值為r1=0.53X10-10m。四、原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期、放射性同位素1．原子核的組成原子核是由質(zhì)子和中子組成的，原子核的電荷數(shù)等于核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)。2．天然放射現(xiàn)象放射性元素自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象，首先由貝克勒耳發(fā)現(xiàn)。天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說(shuō)明原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。.放射性同位素的應(yīng)用與防護(hù)(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兩類(lèi)，放射性同位素的化學(xué)性質(zhì)相同。(2)應(yīng)用：消除靜電、工業(yè)探傷、作示蹤原子等。(3)防護(hù)：防止放射性對(duì)人體組織的傷害。.原子核的衰變(1)衰變：原子核自發(fā)地放出a粒子或p粒子，變成另一種原子核的變化稱(chēng)為原子核的衰變。(2)分類(lèi)a衰變：aX-A-4Y+^He如：場(chǎng)U-231Th+2He；P衰變：AX—a_a1Y+坐如：234Th-翎Pa+_0e。(3)半衰期：大量放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間。半衰期由原子核內(nèi)部的因素決定，跟原子所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)。五、核力和核能.核力原子核內(nèi)部，核子間所特有的相互作用力。.核能(1)核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損Am，其對(duì)應(yīng)的能量AE=Amc2。(2)原子核分解成核子時(shí)要吸收一定的能量，相應(yīng)的質(zhì)量增加Am,吸收的能量為AE=Amc2。六、裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)、裂變反應(yīng)堆、核反應(yīng)方程.重核裂變⑴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(gè)質(zhì)量數(shù)較小的原子核的過(guò)程。(2)典型的裂變反應(yīng)方程：變U+/一輯Kr+喇Ba+3an。(3)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：重核裂變產(chǎn)生的史壬使核裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過(guò)程。(4)臨界體積和臨界質(zhì)量：裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積及其相應(yīng)的質(zhì)量。(5)裂變的應(yīng)用：原子彈、核反應(yīng)堆。(6)反應(yīng)堆構(gòu)造：核燃料、減速劑、鎘棒、防護(hù)層。2.輕核聚變(1)定義：兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的反應(yīng)過(guò)程。輕核聚變反應(yīng)必須在高溫下進(jìn)行，因此又叫熱核反應(yīng)。(2)典型的聚變反應(yīng)方程：1H+3H-4He+0n+l7.6MeV?！蚣せ?基本技能一、易錯(cuò)易誤辨析(正確的打“J”，錯(cuò)誤的打“X”)TOC\o"1-5"\h\z(1)a、0、y三種射線中，a射線的電離作用最強(qiáng)。 (J)⑵半衰期與溫度無(wú)關(guān)。 (J)(3)如果某放射性元素的原子核有100個(gè)，經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期后還剩50個(gè)。(X)(4)所有元素都可以發(fā)生衰變。 (X)(5)核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)守恒，故沒(méi)有質(zhì)量虧損。 (X)(6)質(zhì)能方程表明在一定條件下，質(zhì)量可以轉(zhuǎn)化為能量。 (X)二、教材習(xí)題衍生.(粵教版選擇性必修第三冊(cè)P112T2改編)已知鉍-210的半衰期是5.0天，8g鉍-210經(jīng)20天后還剩下( )A.1gB.0.2gC.0.4gD.0.5g20D［由公式加=為、）1'得加=8x（2）5g=0.5g,D正確。］.（人教版選擇性必修第三冊(cè)P117例題改編）已知中子的質(zhì)量是mn=1.6749X10-27kg,質(zhì)子的質(zhì)量是mp=1.6726X10-27kg,氘核的質(zhì)量是mD=3.3436X10-27kg,則氘核的比結(jié)合能為（）A.3.51X10-13J B.1.76MeVC.1.76X10-13J D.2.19MeV［答案］C3.（魯科版選擇性必修第三冊(cè)P116T2改編）關(guān)于核衰變和核反應(yīng)的類(lèi)型，下列表述正確的是（）238U-234Th+2He是人工核轉(zhuǎn)變yN+yHe-17O+］H是0衰變2H+3H-,He+0n是輕核聚變32Se-36Kr+2」e是重核裂變［答案］C［細(xì)研考點(diǎn)?突破題型］ 更難解惑-直擊尚號(hào)考點(diǎn)1 玻爾理論和能級(jí)躍遷制:三透.對(duì)氫原子能級(jí)圖的理解（1）能級(jí)圖如圖所示（2）能級(jí)圖中相關(guān)量意義的說(shuō)明相關(guān)量意義能級(jí)圖中的橫線表示氫原子可能的能量狀態(tài)一一定態(tài)橫線左端的數(shù)字“1,2,3,…”表示量子數(shù)橫線右端的數(shù)字“一13.6,-34,…”表示氫原子的能量相鄰橫線間的距離表示相鄰的能量差，量子數(shù)越大，相鄰的能量差越小，距離越小帶箭頭的豎線表示原子由較高能級(jí)向較低能級(jí)躍遷，原子躍遷的條件為hv=Em-En2.兩類(lèi)能級(jí)躍遷(1)自發(fā)躍遷：高能級(jí)一低能級(jí)，釋放能量，發(fā)出光子。AEE-E光子的頻率v=下=一高^(guò)―?。(2)受激躍遷：低能級(jí)一高能級(jí)，吸收能量。①光照(吸收光子)：吸收光子的全部能量，光子的能量必須恰等于能級(jí)差hv=AE。②碰撞、加熱等：可以吸收實(shí)物粒子的部分能量，只要入射粒子能量大于或等于能級(jí)差即可，E外2AE。③大于電離能的光子被吸收，將原子電離。.譜線條數(shù)的確定方法(1)一個(gè)氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為n-1。(2)一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)的兩種求解方法。①用數(shù)學(xué)中的組合知識(shí)求解：N=C2=n(n2D。②利用能級(jí)圖求解:在氫原子能級(jí)圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一畫(huà)出，然后相加。［典例］1995年科學(xué)家“制成”了反氫原子，它是由一個(gè)反質(zhì)子和一個(gè)圍繞反質(zhì)子運(yùn)動(dòng)的正電子組成的，反質(zhì)子和質(zhì)子有相同的質(zhì)量，帶有等量異號(hào)電荷。反氫原子和氫原子有相同的能級(jí)分布，氫原子能級(jí)如圖所示，則下列說(shuō)法中正確的是()TOC\o"1-5"\h\z? E/cV? 0辜 ―-Q.853 1.512 3一4-lidA.反氫原子光譜與氫原子光譜不相同B.一個(gè)處于〃=4能級(jí)的反氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，最多可以輻射出6種不同頻率的光子C.基態(tài)反氫原子能吸收11eV的光子而發(fā)生躍遷D.大量處〃=4能級(jí)的反氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，有4種頻率的輻射光子能使逸出功為2.25eV的鉀發(fā)生光電效應(yīng)D［因?yàn)榉礆湓雍蜌湓佑邢嗤哪芗?jí)分布，因此二者具有相同的光譜，A項(xiàng)錯(cuò)誤；一個(gè)處于n=4能級(jí)的反氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，最多可以輻射出3種不同頻率的光子，如果是一群處于n=4能級(jí)的反氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，最多可以輻射出6種不同頻率的光子，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由低能級(jí)躍遷到高能級(jí)，吸收光子的能量必須恰等于能級(jí)差，C項(xiàng)錯(cuò)誤；大量處于n=4能級(jí)的反氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，其中〃=4能級(jí)、〃=3能級(jí)、〃=2能級(jí)躍遷到〃=1能級(jí)以及〃=4能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)時(shí)，輻射出的光子的能量大于2.25eV,D項(xiàng)正確。］［跟進(jìn)訓(xùn)練］L(氫原子能量問(wèn)題)氫原子能級(jí)示意圖如圖所示。光子能量在1.63eV?3.10eV的光為可見(jiàn)光。要使處于基態(tài)(〃=1)的氫原子被激發(fā)后可輻射出可見(jiàn)光光子，最少應(yīng)給氫原子提供的能量為()1 -13,GA.12.09eVB.10.20eVC1.89eVD.1.51eVA［氫原子從第2能級(jí)向第1能級(jí)躍遷時(shí)放出的光子能量為-3.40eV-(-13.60eV)=10.20eV從第3能級(jí)向第2能級(jí)躍遷時(shí)放出的光子能量為-1.51eV-(-3.40eV)=1.89eV,所以至少要讓氫原子激發(fā)到第3能級(jí)，因此最少應(yīng)給氫原子提供的能量為-1.51eV-(-13.60eV)=12.09eV,A項(xiàng)正確。］2.抗戰(zhàn)疫情取得階段性的勝利，2020年5月6日湖北省高三學(xué)生迎來(lái)了開(kāi)學(xué)，學(xué)校校門(mén)口都設(shè)有紅外測(cè)溫儀，其原理是：被測(cè)物體輻射的電磁波只有紅外線可被該測(cè)溫儀捕捉，并轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。如圖為氫原子能級(jí)示意圖，已知紅外線單個(gè)光子能量的最大值為L(zhǎng)62eV,當(dāng)大量處于第5能級(jí)的氫原子向較低能級(jí)躍遷時(shí)，所輻射出的光子中能被紅外測(cè)溫儀捕捉到的光子頻率種類(lèi)有()TOC\o"1-5"\h\z8 0彳^=糖3 -1,512 -3,40L 13.601種B.2種C.3種D.4種［根據(jù)Q=字=10種知，大量處于n=5的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，2可能發(fā)出10種不同頻率的可見(jiàn)光。根據(jù)能級(jí)的躍遷滿足hv=Em-En,得躍遷產(chǎn)生的光子能量分別是13.06eV,12.75eV,12.09eV,10.2eV,2.86eV,2.55eV,1.89eV,0.97eV,0.66eV,0.31eV。由于紅外線單個(gè)光子能量的最大值為1.62eV，所以能被紅外測(cè)溫儀捕捉的光子能量有0.97eV,0.66eV,0.31eV,共3種，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。］考點(diǎn)2 原子核的衰變和半衰期也二I.確定衰變次數(shù)的方法(1)設(shè)放射性元素AX經(jīng)過(guò)n次a衰變和m次P衰變后，變成穩(wěn)定的新元素以Y,則表示該核反應(yīng)的方程為AX-A'Y+n,He+mye根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可列方程A=A'+4n〈［Z=A'+2n—m(2)因?yàn)閜衰變對(duì)質(zhì)量數(shù)無(wú)影響，先由質(zhì)量數(shù)的改變確定a衰變的次數(shù)，然后再根據(jù)衰變規(guī)律確定p衰變的次數(shù)。.衰變的實(shí)質(zhì)a衰變：2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子能緊密地結(jié)合在一起作為一個(gè)整體從原子核中拋出來(lái)，即2］H+20n-yHe。P衰變：核內(nèi)的1個(gè)中子轉(zhuǎn)化成1個(gè)質(zhì)子和1個(gè)電子，電子發(fā)射到核外，即0n-1H+0e。Y輻射：a衰變、p衰變產(chǎn)生的新核處于較高能級(jí)，不穩(wěn)定，向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出Y光子。3．對(duì)半衰期的理解（1）半衰期是統(tǒng)計(jì)規(guī)律，描述的是大量原子核衰變的規(guī)律。（2）根據(jù)半衰期的概念，可總結(jié)出公式ttN:"原同，m余=m原日；式中N原、m原表示衰變前的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，N余、m余表示衰變后尚未發(fā)生衰變的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，/表示衰變時(shí)間，t表示半衰期。（3）放射性元素衰變的快慢是由原子核內(nèi)部因素決定的，跟原子所處的物理狀態(tài)（如溫度、壓強(qiáng)）或化學(xué)狀態(tài)（如單質(zhì)、化合物）無(wú)關(guān)。［題組突破］.（原子核的衰變）目前，在居家裝修中，經(jīng)常用到花崗巖、大理石等裝修材料，這些巖石都不同程度地含有放射性元素，比如有些含有鈾、釷的花崗巖等巖石都會(huì)釋放出放射性惰性氣體氡，而氡會(huì)發(fā)生放射性衰變，放出a、p、y射線，這些射線會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生癌變及呼吸道方面的疾病，根據(jù)有關(guān)放射性知識(shí)可知，下列說(shuō)法正確的是（）A.鈾核（238U）衰變?yōu)殂U核（206Pb）的過(guò)程中，要經(jīng)過(guò)8次a衰變和10次p衰變Y射線一般伴隨著a射線或p射線產(chǎn)生，在這三種射線中，Y射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力最弱C.已知氡的半衰期為3.8天，若取1g氡放在天平左盤(pán)上，砝碼放于右盤(pán)，左右兩邊恰好平衡，則7.6天后，需取走0.75g砝碼天平才能再次平衡D.P射線是由原子核外的電子電離后形成的高速電子流B［根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，鈾核,U）衰變?yōu)殂U核（嘴Pb）的過(guò)程中，設(shè)發(fā)生x次a衰變，y次0衰變，衰變方程為：噂U—券Pb+旬He+j_oe,則:238=206+4”，解得x=8,又92=82+8X2-y,得y=6,即要經(jīng)過(guò)8次a衰變和6次0衰變，A錯(cuò)誤；丫射線一般伴隨a射線或P射線產(chǎn)生，三種射線中，Y射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力最弱，B正確；氨的半衰期為3.8天，經(jīng)7.6天后,有0.75g衰變成新核，并不是質(zhì)量減小了0.75g，故取走0.75g磋碼天平不會(huì)平衡，C錯(cuò)誤；0射線是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生并發(fā)射出來(lái)的高速電子流，D專(zhuān)酶。］.（半衰期的理解與計(jì)算）（2021?全國(guó)乙卷）醫(yī)學(xué)治療中常用放射性核素mln產(chǎn)生Y射線，而1131n是由半衰期相對(duì)較長(zhǎng)的ii3Sn衰變而成的。對(duì)于質(zhì)量為加°一 一一 .m,_.....,_..的ii3Sn,經(jīng)過(guò)時(shí)間/后剩余的ii3Sn質(zhì)量為血，其;;；■-/圖線如圖所示。從圖中可0以得到ii3Sn的半衰期為（）67.3182.4tlAA.67.3dB.101.0dC115.1dD.124.9dC［縱坐標(biāo)由3變?yōu)?說(shuō)明這2m0的113Sn中正好有一半的113Sn發(fā)生了衰變，經(jīng)過(guò)的時(shí)間為一個(gè)半衰期，因此半衰期工=12-11=115.1d,C正確。］.（多選）（衰變中的動(dòng)量守恒）靜止的詛Bi原子核在磁場(chǎng)中發(fā)生衰變后運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，大、小圓半徑分別為RrR2。則下列關(guān)于此核衰變方程和兩圓軌跡半徑比值的判斷中正確的是（）A.23iBi-241Po+je B.2yLBi-亞Tl+yHeC.R1:R2=84：1 D.R1：R2=81：2AC［若是a衰變，則新核和a粒子向相反的方向射出，偏轉(zhuǎn)方向相反，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡圓外切，由題圖知，此核衰變?yōu)?衰變，故A正確，B錯(cuò)mv誤；由=加方可知r=踵，由動(dòng)量守恒定律知，衰變后兩粒子的動(dòng)量mv大小相同，所以R1：R2=q2：q1=84：1,故C正確，D錯(cuò)誤。］考點(diǎn)3 核反應(yīng)方程與核能的計(jì)算也H.核反應(yīng)方程的理解(1)核反應(yīng)過(guò)程一般都是不可逆的，所以核反應(yīng)方程只能用單向箭頭“一”連接并表示反應(yīng)方向，不能用等號(hào)連接。(2)核反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，核反應(yīng)過(guò)程中反應(yīng)前后的總質(zhì)量一般會(huì)發(fā)生變化。(3)核反應(yīng)遵循電荷數(shù)守恒。(4)熟記常見(jiàn)基本粒子的符號(hào)，是正確書(shū)寫(xiě)核反應(yīng)方程的基礎(chǔ)。如質(zhì)子(1H)、中子(0n)、a粒子qHe)、0粒子(_0e)、正電子(0e)、氘核(12H)、氚核(祖)等。.核過(guò)程的四種類(lèi)型類(lèi)型可控性核反應(yīng)方程典例衰變a衰變自發(fā)贊U-^Th+yHe0衰變自發(fā)231Th-231iPa+0e人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯た刂?7iN+4He-gO+1H(盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子)yHe+?Be—?C+0n(查德威克發(fā)現(xiàn)中子)27Al+2的一州+0門(mén)30P-30Si+?e(約里奧.居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素及正電子)重核裂變比較容易進(jìn)行人工控制變U+1n-144Ba+89Kr+30n235U+1n-136Xe+9