1、江蘇省鹽城市時楊中學2007屆高三物理原子和原子核一輪復習教學案2007-3-9第1課時 原子結構 能級【考試說明】【知識要點】 一原子結構 1. 1897年湯姆生發(fā)現(xiàn)電子，說明 （原子有復雜結構）。 提出原子結構“棗糕式”模型（帶正電物質均勻分布，電子象棗糕鑲嵌其中）。 2. 1911年盧瑟福、粒子散射實驗 提出原子核式結構。 （2）核式結構學說 原子中心有一個原子核， 。 帶負電的電子在核外空間繞核旋轉。 原子核大?。?0-1410-15m原子半徑：10-10m 注： 3. 玻爾的原子模型 （1）盧瑟福核式結構缺陷，不能解釋原子的穩(wěn)定性、氫原子的線狀光譜。 （2）1913年玻爾原子模型，在

2、核式結構基礎上提出三條假設： 定態(tài)假設：原子只能處于 （能量量子化） 能級躍遷假設：原子從E1到E2，輻射（或吸收） 光子 軌道假設：電子的可能軌道分布 （軌道量子化） （3）具體實例氫原子模型 能量（能級）： 躍遷：EE *半徑： *E1：電子在第1條軌道半徑旋轉時氫原子能量 （4）玻爾理論成功解釋氫原子光譜，不能解釋復雜原子光譜（5）玻爾理論的局限性。由于引進了量子理論（軌道量子化和能量量子化），玻爾理論成功地解釋了氫光譜的規(guī)律。但由于它保留了過多的經典物理理論（牛頓第二定律、向心力、庫侖力等），所以在解釋其他原子的光譜上都遇到很大的困難。*4. 量子力學，電子云二放射現(xiàn)象 衰變 1. 天

3、然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，認識原子核具有復雜結構。 （1）貝克勒耳發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象 計算： （3）半衰期：放射性元素的原子核 需要的時間。 半衰期由原子核內部因素決定，與外界條件，物質的物理、化學狀態(tài)無關。（是放射性元素的固有屬性） 是從大量原子核衰變中得出的統(tǒng)計規(guī)律，對個別的原子核衰變無實際意義。 2. 原子核的組成： （1）原子核的人工轉變是研究原子核結構的開始。 （2）原子核組成：原子、中子。 *（3）核力：使核子結合成核的力，是一種強相互作用的短程力。一、熱身訓練1在盧瑟福的粒子散射實驗中，有少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉，其原因是（ ） A.原子的正電荷和絕大部分質量集中在一個很小的核上B.正電荷在

4、原子中是均勻分布的 C.原子中存在著帶負電的電子 D.原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中2關于粒子散射實驗，下列說法中正確的是 （ ） A絕大多數(shù)粒子經過重金屬箔后，發(fā)生了角度不太大的偏轉 B粒子在接近原子核的過程中，動能減少，電勢能減少 C粒子離開原子核的過程中，動能增大，電勢能增大 D對粒子散射實驗的數(shù)據(jù)進行分析，可以估算出原子核的大小3以下幾個原子核反應中，X代表粒子的反應式是（ ）ABCD4氫原子輻射出一個光子后，根據(jù)玻爾理論下述說法中正確的是（ ） A電子繞核旋轉的半徑增大 B.氫原子的能級增大C氫原子的電勢能增大 D.氫原子的核外電子的速率增大5如圖所示，為氫原子的能級圖，若用能

5、量為10.5ev的光子去照射一群處于基態(tài)的氫原子，則氫原子( )A能躍遷到n=2的激發(fā)態(tài)上去 B能躍遷到n=3的激發(fā)態(tài)上去C能躍遷到n=4的激發(fā)態(tài)上去 D以上三種說法均不對6上題圖示為氫原子的能級圖，用光子能量為13.07ev的光子照射一群處在基態(tài)的氫原子，可能觀測到氫原子發(fā)射的不同波長的光有多少種（ ）A15 C4 B10 D1二、講練平臺1用光子能量為E的單色光照射容器中處于基態(tài)的氫原子。停止照射后，發(fā)現(xiàn)該容器內的氫能夠釋放出三種不同頻率的光子，它們的頻率由低到高依次為1、2、3，由此可知，開始用來照射容器的單色光的光子能量可以表示為：h1；h3；h(1+2)；h(1+2+3) 以上表示式

6、中 A.只有正確 B.只有正確 C.只有正確 D.只有正確 2如圖給出氫原子最低的4個能級，在這些能級間躍遷所輻射的光子的頻率最多有P種，其中最小頻率為fmin，則（ ）A P 5 BP=6 Cfmin161014Hz。Dfmin151015 Hz3Th（釷）經過一系列和衰變，變成Pb（鉛），下列說法正確的是（ ） A鉛核比釷核少8個質子 B鉛核比釷核少16個中子 C共經過4次衰變和6次衰變 D共經過6次衰變和4次衰變4鈾（）經過、衰變形成穩(wěn)定的鉛（），問在這一變化過程中，共有多少中子轉變?yōu)橘|子（ ） A6 ； B14； C22 ； D325如圖所示，兩個相切的圓表示一個靜止原子核發(fā)生某種核變

7、化后，產生的兩種運動粒子在勻強磁場中的運動軌跡，可能的是（ ）A. 原子核發(fā)生了衰變；B原子核發(fā)生了衰變 C原子核放出了一個正電子；D原子核放出了一個中子；6. 原子從一個能級躍遷到一個較低的能級時，有可能不發(fā)射光子，例如在某種條件下，鉻原子的n2能級上的電子躍遷到n1能級上時并不發(fā)射光子，而是將相應的能量轉交給n4能級上的電子，使之能脫離原子，這一現(xiàn)象叫做俄歇效應，以這種方式脫式中n1，2，3表示不同能級，A是正的已知常數(shù)。上述俄歇電子的動能是（ ） （江蘇高考題）7. 出來的粒子的速度方向與磁場方向垂直，其運動的軌道半徑為R，則新核的（ ） A. 動能是粒子的4/（b-4）倍 B. 動能是

8、粒子的2/（a-2）倍 C. 半徑是（b-4）R/4 D. 半徑是2R/（a-2） 三、拓展提升8. 構成物質世界的基本粒子有許多都有對應的反粒子。例如質子對應的有反質子，電子對應的有反電子（正電子）等。反粒子與正粒子有完全相同的質量，卻帶有等量異種電荷，具有完全相反的電磁性質。物理學家推測，既然有反粒子存在，就可能有由反粒子組成的反物質存在，所以尋找反物質是當前科學家關心的科研熱點之一。1998年6月，我國研制的阿爾法磁譜儀由“發(fā)現(xiàn)號”航天飛機搭載升空，尋找宇宙中反物質存在的證據(jù)。磁譜儀的核心部分如圖所示，PQ、MN是兩個平行板，它們之間存在一個勻強磁場區(qū)，磁場方向與兩板平行，宇宙射線中的各

9、種粒子從板PQ中央的小孔O垂直PQ板進入勻強磁場區(qū)，在磁場中發(fā)生偏轉并打在附有感光底片的板MN上，留下痕跡。 （1）已知PQ與MN之間的距離為a，勻強磁場的磁感強度為B，宇宙射線中的氫核的質量為m，帶電量為e，以速度v從小孔O垂直PQ板進入磁譜儀的磁場區(qū)，請畫出它進入磁場區(qū)后徑跡的示意圖，并求出氫核在磁場中運動的軌道半徑； （2）求氫核在MN上留下的痕跡與正對O點的O點的距離b； （3）若宇宙射線中的反氫核和反氦核以相同的速度v進入磁譜儀的磁場區(qū)，它們在MN上留下的痕跡分別在什么位置？它們與O點的距離各多大？ 四、益智演練 1. 下列說法正確的是（ ） A. 衰變?yōu)橐涍^1次衰變和1次衰變 B

10、. 衰變?yōu)橐涍^1次衰變和1次衰變 C. 衰變?yōu)橐涍^6次衰變和4次衰變 D. 衰變?yōu)橐涍^4次衰變和4次衰變 2. （00春季招生，5）（4分）根據(jù)玻爾理論，某原子的電子從能量為E的軌道躍遷到能量為E的軌道，輻射出波長為的光，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，則E等于（ ） A. B. C. D. 3. （00上海高考，2）（5分）關于、三種射線，下列說法中正確的是（ ） A. 射線是原子核自發(fā)放射出的氦核，它的穿透能力最強 B. 射線是原子核外電子電離形成的電子流，它具有中等的穿透能力 C. 射線一般伴隨著或射線產生，它的穿透能力最強 D. 射線是電磁波，它的穿透能力最弱 4. （0

11、2春季招生，19）（6分）氫原子的能級是氫原子處于各個定態(tài)時的能量值，它包括氫原子系統(tǒng)的電勢能和電子在軌道上運動的動能，氫原子的電子由外層軌道躍遷到內層軌道時（ ） A. 氫原子的能量減小，電子的動能增加 B. 氫原子的能量增加，電子的動能增加 C. 氫原子的能量減小，電子的動能減小 D. 氫原子的能量增加，電子的動能減小 5. （西城區(qū)）理綜（6分）近幾年，我國北京、上海等地利用引進的“刀”成功地為幾千名腦腫瘤患者做了手術?！暗丁庇捎嬎銠C控制，利用的是射線的特性。手術時患者不必麻醉，手術時間短、創(chuàng)傷小，患者恢復快，因而“刀”被譽為“神刀”，關于射線的說法正確的是（ ） A. 它是由原子內層電

12、子受激發(fā)而產生的 B. 它具有很高的能量，它不屬于電磁波 C. 它具有很強的貫穿本領，但它的電離作用卻很弱 D. 它很容易發(fā)生衍射 6. （03全國高考，16）理綜，5分下面列出的是一些核反應方程： 其中（ ） A. X是質子，Y是中子，Z是正電子 B. X是正電子，Y是質子，Z是中子 C. X是中子，Y是正電子，Z是質子 D. X是正電子，Y是中子，Z是質子 7. （04上海，2）下列說法中正確的是（ ） A. 瑪麗居里首先提出原子的核式結構學說 B. 盧瑟福在粒子散射實驗中發(fā)現(xiàn)了電子 C. 查德威克在原子核人工轉變的實驗中發(fā)現(xiàn)了中子 D. 愛因斯坦為解釋光電效應的實驗規(guī)律提出了光子說 8.

13、 （04豫、冀、魯、浙、閩理綜，14）本題中用大寫字母代表原子核，E經衰變成為F，再經衰變成為G，再經衰變成為H，上述系列衰變可記為下式： 另一系列衰變如下： 已知P是F的同位素，則（ ） A. Q是G的同位素，R是H的同位素 B. R是E的同位素，S是F的同位素 C. R是G的同位素，S是H的同位素 D. Q是E的同位素，R是F的同位素 9. （04江蘇，3）下列說法正確的是（ ） A. 射線與射線都是電磁波 B. 射線為原子的核外電子電離后形成的電子流 C. 用加溫、加壓或改變其化學狀態(tài)的方法都不能改變原子核衰變的半衰期 D. 原子核經過衰變生成新核，則新核的質量總等于原核的質量 10.

14、（荊州）1994年11月9日歐洲的一個科學研究小組，在德國姆塔特用高能量的（）轟擊鉛核（）形成復合核，然后釋放出一個中子和一定的能量，形成某種元素的同位素，該同位素的質子數(shù)和核子數(shù)分別是（ ）A. 82 207B. 28 61C. 110 269D. 109 270 11. （株洲）如圖所示為氫原子的能級圖，氫原子從n3的能級躍遷到n2的能級時輻射a光子；從n4的能級躍遷到n2的能級時，輻射光子b，下列說法正確的是（ ） A. a光子的能量比b光子的能量大 B. 在同種介質中a光的傳播速度比b光小 C. 若a光不能使某金屬發(fā)生光電效應，則B光一定不能使該金屬發(fā)生光電效應 D. 在同一雙縫干涉裝

15、置中，用a光照射雙縫得到的相鄰干涉條紋的間距比用b光得到的相鄰干涉紋間距要寬 12. （黃崗）（6分）如圖所示為氫原子n1、2、3、4、5的各個能級的示意圖。當光子能量為E的一束光照射容器中的氫（設氫原子處于n2的能級），氫原子吸收光子后，能發(fā)出頻率為的六種光，且頻率依次減小，則E等于（ ） A. B. C. D. 13. （03上海高考，9）（4分）盧瑟福通過_實驗，發(fā)現(xiàn)了原子中間有一個很小的核，并由此提出了原子的核式結構模型。下面平面示意圖中的四條線表示粒子運動的可能軌跡，在圖中完成中間兩條粒子的運動軌跡。參考答案http:/www.DearEDU.com一熱身訓練1解析：粒子散射實驗中，

16、有少數(shù)粒子發(fā)生了較大偏轉這說明了這些粒子受到很大的庫倫力，施力物體應是體積甚小的帶電實體。根據(jù)碰撞知識，我們知道只有質量非常小的輕球與質量非常大的物體發(fā)生碰撞時，較小的球才被彈回去，這說明被反彈回去的粒子碰上了質量比它大得多的物質實體，即集中了全部質量和正電荷的原子核答案：A2解析：“由于原子核很小，粒子十分接近它的機會很少，所以絕大多數(shù)粒子基本上仍按直線方向前進，只有極少數(shù)發(fā)生大角度的偏轉”。故選項A錯誤。用極端法，設粒子在向重金屬核射去，粒子接近核時，克服電場力做功其動能減小，勢能增加；當粒子遠離原子核時，電場力做功，其動能增加，勢能減小，故選項B、C是錯誤的。答案：D3C4解析：氫原子輻

17、射出一個光子是由于繞核運轉的電子由外層軌道向內層軌道躍遷產生的，即由高能級向低能級躍遷產生的。因此選項A、B、C都是錯誤的。 電子和氫原子核之間的庫侖力是電子繞核轉動的向心力，即所以ve 由于k、e、m都為定值，所以r減小時，v增大 答案：D5D6B二講練平臺3213211【分析與解答】：該容器內的氫能夠釋放出三種不同頻率的光子，說明這時氫原子處于第三能級。根據(jù)玻爾理論應該有h3=E3- E1，h1=E3- E2，h2=E2- E1，可見h3= h1+ h2= h(1+2)，所以照射光子能量可以表示為或，答案選C。2解析：由圖可知，氫原子在能級間躍遷最多有6種可能情況：43；32；21；42；

18、3l；41所以是多能輻射6種頻率的光子 由 hE高E低可知，能級間能量差值越小輻射的光子頻率越小，所以從第4能級向第3能級躍遷輻射的光子頻率最小 （E4E3）h 161014 Hz 答案：BC3解析：由原子核符號的意義，很容易判定A、B是正確的 至于各種衰變的次數(shù)，由于衰變不會引起質量數(shù)的減少，故可先根據(jù)質量數(shù)的減少確定衰變的次數(shù)為：x=6次） 再結合核電荷數(shù)的變化情況和衰變規(guī)律來判定衰變的次數(shù)y應滿足： 2X y90 82= 8 所以y2x84（次） 即D也是正確的 答案：ABD4解析：衰變?yōu)?，需經過 8 次衰變和 6次衰變，每經過一次衰變就會有一個中子轉變?yōu)橘|子，同時放出一個電子，所以共有6個中子轉化為質子 答案：A5 解析：兩個相切的圓表示在相切點處是靜止的原子核發(fā)生了衰變，由于無外力作用，動量守恒，說明原子核發(fā)生衰變后，新核與放出的粒子速度方向相反，若是它們帶相同性質的電荷，則它們所受的洛倫茲力方向相反，則軌道應是外切圓，若它們所帶電荷的性質不同，則它們的軌道應是內切圓圖示的軌跡說明是放出了正電荷，所以可能是衰變或放出了一個正電子，故A、C兩選項正確 點