第十六章近代物理初步第2講原子和原子核判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)．1.核式結(jié)構(gòu)模型是盧瑟福在α粒子散射實驗的基礎(chǔ)上提出的．()2.玻爾理論成功地解釋了氫原子光譜，也成功地解釋了氦原子光譜．()3.一個氫原子處于n＝4激發(fā)態(tài)，向基態(tài)躍遷時，可能輻射出6種不同頻率的光子．()4.氫原子吸收或輻射光子的頻率條件是hν＝En－Em(m<n)．()5.氫原子各能級的能量指電子繞核運動的動能．()√××√×課前3min6.β衰變中的電子來源于原子核外電子．()7.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．()8.核反應(yīng)中，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，一定有核能產(chǎn)生．()9.原子核越大，它的結(jié)合能越大，比結(jié)合能可能越?。?)課前3min××√√壹考點一原子結(jié)構(gòu)和氫原子光譜1.電子的發(fā)現(xiàn)：_________發(fā)現(xiàn)了電子，電子的發(fā)現(xiàn)證明了原子是可分的.2.原子核式結(jié)構(gòu)(1)_________通過α粒子散射實驗，提出了原子的核式結(jié)構(gòu).(2)實驗結(jié)果顯示____________α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進，少數(shù)α粒子發(fā)生了_______________，只有極少數(shù)α粒子偏轉(zhuǎn)角超過90°甚至被______.(3)原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子中心有個很小的核，叫作_________，原子的全部正電荷和幾乎全部______都集中在核里，帶負(fù)電的電子在核外空間繞核轉(zhuǎn)動.(4)原子直徑的數(shù)量級約為_________m，原子核直徑的數(shù)量級約為1×10－15m.湯姆孫盧瑟福絕大多數(shù)較大的偏轉(zhuǎn)彈回原子核質(zhì)量1×10－103.氫原子光譜(1)光譜：用棱鏡或光柵可以把光按波長(頻率)展開，獲得光的______(頻率)和強度分布的記錄，即光譜．(2)光譜分類波長(3)光譜分析：利用每種原子都有自己的____________來鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分，且靈敏度很高．在發(fā)現(xiàn)和鑒別化學(xué)元素上有著重大的意義．特征譜線典例1如圖所示為α粒子散射實驗的裝置示意圖．將顯微鏡先后置于圖中的A點和B點，在這兩點觀察的時間相同，則(

)A.在B點一定觀察不到閃光B.在A、B兩點觀察到的閃光次數(shù)接近C.在B點能觀察到閃光，主要因為α粒子通過金箔時與電子發(fā)生碰撞D.在A點觀察到的閃光次數(shù)遠多于在B點觀察的，說明金原子內(nèi)部非常空曠D【解析】α粒子散射的實驗中，α粒子穿過金箔后，絕大多數(shù)α粒子仍沿原來的方向前進，少數(shù)α粒子發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)α粒子偏轉(zhuǎn)角度大于90°，個別α粒子反彈回來，所以在B位置能觀察到閃光，但次數(shù)遠小于A處的，也表明金原子內(nèi)部非常空曠，A、B錯誤，D正確；在B點能觀察到閃光，并不是因為α粒子通過金箔時與電子發(fā)生碰撞，而是與原子核之間相互作用的結(jié)果，C錯誤.A.照射同一單縫衍射裝置，Hδ光的中央明條紋寬度寬B.以相同的入射角斜射入同一平行玻璃磚，Hδ光的側(cè)移量小C.以相同功率發(fā)射的細(xì)光束，真空中單位長度上Hγ光的平均光子數(shù)多D.相同光強的光分別照射同一光電效應(yīng)裝置，Hγ光的飽和光電流小C【解析】

根據(jù)巴耳末公式可知，Hγ光的波長較長．波長越長，越容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，故照射同一單縫衍射裝置，Hγ光的中央明條紋寬度寬，故A錯誤；Hγ光的波長較長，根據(jù)f＝可知Hγ光的頻率較小，則Hγ光的折射率較小，在平行玻璃磚的偏折較小，Hγ光的側(cè)移量小，故B錯誤；Hγ光的頻率較小，Hγ光的光子能量較小，以相同功率發(fā)射的細(xì)光束，Hγ光的光子數(shù)較多，真空中單位長度上Hγ光的平均光子數(shù)多，故C正確；若Hδ、Hγ光均能發(fā)生光電效應(yīng)，相同光強的光分別照射同一光電效應(yīng)裝置，Hγ光的頻率較小，Hγ光的光子能量較小，Hγ光的光子數(shù)較多，則Hγ光的飽和光電流大，Hδ光的飽和光電流小，故D錯誤．貳考點二玻爾理論和能級躍遷1.玻爾原子理論的基本假設(shè)(1)軌道量子化與定態(tài)①

軌道量子化：電子運行軌道半徑不是任意的，而是_________的，電子在這些軌道上繞核的運動是穩(wěn)定的，不產(chǎn)生電磁輻射．②

定態(tài)：電子在不同軌道上運動時，具有不同的能量，原子的能量也只能取一系列特定的值，這些________的能量值叫能級，具有確定能量的____________，稱為定態(tài)．量子化量子化穩(wěn)定狀態(tài)(2)躍遷——頻率條件①

躍遷：原子由一個能量態(tài)變?yōu)榱硪粋€能量態(tài)的過程稱為躍遷．②

頻率條件注意：①光照(吸收光子)：光子的能量必須恰好等于能級差，hν＝En－Em；②碰撞、加熱等只要入射粒子的能量大于或等于能級差即可，E外≥En－Em；③大于電離能的光子被吸收，將原子電離．2.氫原子能級和能級公式(1)氫原子的能級公式和軌道半徑公式①

能級公式：En

＝________(n＝1,2,3，…)，其中基態(tài)的能量E1最低，其數(shù)值為E1＝－13.6eV.②

半徑公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1為基態(tài)半徑，其數(shù)值為r1

＝0.53×10－10m.(2)氫原子的能級圖(如圖所示)3.電離(1)電離態(tài)：n＝∞，E＝0.(2)電離能：指原子從基態(tài)或某一激發(fā)態(tài)躍遷到電離態(tài)所需要吸收的最小能量．(3)若吸收能量足夠大，克服電離能后，獲得自由的電子還具有動能．典例3

(2025·前黃中學(xué))如圖所示為氫原子能級的示意圖，現(xiàn)有一個氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)向低能級躍遷時輻射出若干不同頻率的光．關(guān)于這些光，下列說法中正確的是(

)A.該氫原子最多可輻射出6種不同頻率的光B.用n＝2能級躍遷到n＝1能級輻射出的光照射逸出功

為6.34eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng)C.波長最大的光是由n＝4能級躍遷到n＝1能級產(chǎn)生的D.頻率最小的光是由n＝2能級躍遷到n＝1能級產(chǎn)生的B【解析】

一個氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)向低能級躍遷時，可能的躍遷路徑為4→3→2→1、4→3→1,4→2→1,4→1，則該氫原子最多可輻射出3種不同頻率的光，故A錯誤；n＝2能級躍遷到n＝1能級輻射出的光子能量E＝－3.40eV－

(－13.6)eV＝10.2eV，大于金屬鉑的逸出功，能發(fā)生光電效應(yīng)，故B正確；根據(jù)圖示可知，由n＝4能級躍遷到n＝1能級產(chǎn)生的光子的能量最大，即頻率最大，則波長最短，故C錯誤；根據(jù)波爾理論，輻射出光子的能量是躍遷兩軌道能級之差，結(jié)合圖示可知，由n＝4能級躍遷到n＝3能級產(chǎn)生的光子的能量最小，即頻率最小，故D錯誤．光譜線條數(shù)的確定方法1.一個氫原子躍遷發(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.(2)利用能級圖求解：在氫原子能級圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一畫出，然后相加.規(guī)律總結(jié)叁考點三原子核的衰變半衰期1.原子核的組成：原子核是由______和中子組成的，原子核的電荷數(shù)等于核內(nèi)的_________.2.天然放射現(xiàn)象：放射性元素______地發(fā)出射線的現(xiàn)象，首先由____________發(fā)現(xiàn)．天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說明_________具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)．原子序數(shù)大于83的元素都能自發(fā)地發(fā)出射線，原子序數(shù)小于或等于83的，有的也能發(fā)出射線．質(zhì)子質(zhì)子數(shù)自發(fā)貝克勒爾原子核3.三種射線的比較氦強弱電子弱強4.原子核的衰變(1)衰變：原子核自發(fā)地放出α粒子或β粒子，變成另一種原子核的變化稱為原子核的衰變．(2)α衰變、β衰變(3)γ射線：γ射線經(jīng)常是伴隨著α衰變或β衰變同時產(chǎn)生的．電荷數(shù)5.半衰期(2)影響因素：放射性元素衰變的快慢是由________________________決定的，跟原子所處的外部條件(如溫度、壓強)和化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)______(填“有關(guān)”或“無關(guān)”)．6.放射性同位素的應(yīng)用與防護(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(xué)性質(zhì)相同．(2)應(yīng)用：放射治療、培優(yōu)、保鮮、做____________等．(3)防護：防止放射性對人體組織的傷害．核內(nèi)部自身的因素?zé)o關(guān)天然人工示蹤原子D典例5

(2024·連云港三模)正電子發(fā)射計算機斷層掃描是核醫(yī)學(xué)領(lǐng)域較先進的臨床檢查影像技術(shù)，使用C作為原料產(chǎn)生正電子，其反應(yīng)方程式為C―→B＋e.真空中存在垂直于紙面的勻強磁場，某個靜止的C原子核在其中發(fā)生衰變，生成的硼核及正電子運動軌跡及方向如圖所示，則(

)A.正電子動量大于硼核動量B.空間中磁場方向垂直紙面向外C.半徑較大的軌跡是正電子軌跡D.正電子運動周期大于硼核周期C肆考點四核反應(yīng)及核能的計算1.核反應(yīng)的四種類型2.核反應(yīng)方程式的書寫(1)熟記常見基本粒子的符號，是正確書寫核反應(yīng)方程的基礎(chǔ)．如質(zhì)子(_____)、中子(_____)、α粒子(________)、β粒子(_____)、正電子(_____)、氘核(_____)、氚核(_____)等．(2)掌握核反應(yīng)方程遵循的規(guī)律：_________守恒，_________守恒．(3)由于核反應(yīng)不可逆，所以書寫核反應(yīng)方程式時只能用“→”表示反應(yīng)方向．質(zhì)量數(shù)電荷數(shù)3.核力和核能(1)核力：原子核內(nèi)部，______間所特有的相互作用力．核力是強相互作用，為短程力，作用范圍只有約10－15m，與電性無關(guān)．(2)結(jié)合能：原子核是核子憑借核力結(jié)合在一起構(gòu)成的，要把它們______需要的能量，叫作原子核的結(jié)合能，也叫核能．(3)比結(jié)合能：原子核的結(jié)合能與_________之比，叫作比結(jié)合能，也叫平均結(jié)合能．比結(jié)合能越大，原子核中核子結(jié)合得越______，原子核越______.核子分開核子數(shù)牢固穩(wěn)定4.質(zhì)量虧損：凡是釋放核能的核反應(yīng)，反應(yīng)后各原子核(新生核)及微觀粒子的質(zhì)量(即靜止質(zhì)量)之和______，兩者的差值就叫____________.5.質(zhì)能方程(1)愛因斯坦得出物體的能量與它的質(zhì)量的關(guān)系：____________.(2)核子在結(jié)合成原子核時出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm，其對應(yīng)減少的能量ΔE＝__________.原子核分解成核子時要吸收一定的能量，相應(yīng)的質(zhì)量增加Δm，吸收的能量為ΔE＝_________.變小質(zhì)量虧損E＝mcΔmc2Δmc26.核能的計算(1)根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2計算核能．①ΔE＝Δmc2中，若Δm的單位為“kg”，c的單位為“m/s”，則ΔE的單位為“J”．②ΔE＝Δmc2中，若Δm的單位為“u”，則可直接利用ΔE＝Δm×931.5MeV/u計算，此時ΔE的單位為“MeV”，即1u＝1.6605×10－27kg，相當(dāng)于931.5MeV，這個結(jié)論可在計算中直接應(yīng)用．(2)利用比結(jié)合能計算核能原子核的結(jié)合能＝核子的比結(jié)合能×核子數(shù)．核反應(yīng)中反應(yīng)前系統(tǒng)內(nèi)所有原子核的總結(jié)合能與反應(yīng)后生成的所有新核的總結(jié)合能之差，就是該核反應(yīng)所釋放(或吸收)的核能．典例6

(2024·浙江1月)已知氘核質(zhì)量為2.0141u，氚核質(zhì)量為3.0161u，氦核質(zhì)量為4.0026u，中子質(zhì)量為1.0087u，阿伏加德羅常數(shù)NA取6.0×1023mol－1，氘核摩爾質(zhì)量為2g·mol－1,1u相當(dāng)于931.5MeV.關(guān)于氘與氚聚變成氦，下列說法中正確的是(

)B.氘核的比結(jié)合能比氦核的大C.氘核與氚核的間距達到10－10m就能發(fā)生核聚變D.4g氘完全參與聚變釋放出能量的數(shù)量級為1025MeVDAC.通常把核裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最大體積叫作它的臨界體積，相應(yīng)的質(zhì)量叫作臨界質(zhì)量D.為了調(diào)節(jié)中子數(shù)目以控制反應(yīng)速度，核反應(yīng)堆中需要在鈾棒之間插進一些石墨．當(dāng)反應(yīng)過于劇烈時，將石墨棒插入深一些，讓它多吸收一些中子，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度就會慢一些伍隨堂內(nèi)化DCC4.(2025·鎮(zhèn)江期初)大量氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，在向低能級躍遷時放出光子，用這些光子照射逸出功為2.25eV的金屬鉀，能產(chǎn)生光電效應(yīng)的光子種類數(shù)為(

)A.3種

B.4種C.5種

D.6種B【解析】

大量處于n＝4的激發(fā)態(tài)的氫原子在向低能級躍遷時能放出光子的有6種，這些光子的能量分別為E41＝E4－E1＝12.75eV，E42＝E4－E2＝2.55eV，E43＝E4－E3＝0.66eV，E32＝E3－E2＝1.89eV，E21＝E2－E1＝10.2eV，E31＝E3－E1＝12.09eV，用這些光子照射金屬鉀，能量大于逸出功即可發(fā)生光電效應(yīng)，所以能產(chǎn)生光電效應(yīng)的光子種類數(shù)為4種，為E41、E42、E31、E21，故B正確．陸配套精練一、

選擇題1.(2025·泰州中學(xué)改編)下列說法中正確的是(

)A.貝克勒爾通過對天然放射現(xiàn)象的研究，發(fā)現(xiàn)了原子中存在原子核B.放射性元素發(fā)出的β射線來自原子核外電子D.處于基態(tài)的氫原子能吸收任意能量的光子而躍遷到激發(fā)態(tài)CA.x＝1，y＝2 B.x＝1，y＝3C.x＝2，y＝2 D.x＝3，y＝1【解析】

根據(jù)反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得6×2＝2×4＋x＋y,6＝

2×2＋y，解得x＝2，y＝2，故C正確．CA.兩次均為α衰變B.兩次均為β衰變C.第1次為α衰變，第2次為β衰變D.第1次為β衰變，第2次為α衰變A4.(2024·江蘇卷)在原子躍遷中，輻射如圖所示的4種光子，其中只有一種光子可使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，是哪一種(

)A.λ1 B.λ2

C.λ3 D.λ4【解析】

根據(jù)光電方程可知當(dāng)只有一種光子可使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，該光子對應(yīng)的能量最大，根據(jù)圖中能級圖可知躍遷時對應(yīng)波長為λ3的光子能量最大，故C正確．CB6.

靜止的钚－238在磁場中衰變產(chǎn)生的粒子和新核在磁場中運動的軌跡如圖所示，則(

)A.a為α粒子軌跡B.b為β粒子軌跡C.新核和衰變粒子圓周運動方向相反D.新核和衰變粒子動量相同C7.(2025·高郵期初)如圖所示為氫原子的能級示意圖．已知藍光光子的能量范圍為2.53～2.76eV，紫光光子的能量范圍為2.76