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1、重庆市铜梁县2017届高考物理二轮总复习专题二十波粒二象性原子结构原子核（加试）增分策略练习（含解析）专题二十 波粒二象性 原子结构 原子核（加试）考纲解读章内容考试要求说明必考加试波粒二象性能量量子化b1.不要求掌握黑体辐射的概念和实验规律2不要求识记研究光电效应现象的实验电路图3不要求用xp进行计算光的粒子性c粒子的波动性c概率波b不确定性关系b原子结构电子的发现a1.不要求了解测量比荷的实验装置2不要求计算以密立根实验为背景的问题3不要求了解粒子散射实验装置的细节4不要求用氢原子光谱的实验规律计算波长5不要求识记氢原子不同状态时的电子云原子的核式结构模型b氢原子光谱b 玻尔的原子模型c原
2、子核原子核的组成a1.不要求识记反映三种放射线穿透能力的数据2不要求知道威尔逊云室、气泡室的工作原理3不要求知道盖革米勒计数器的技术细节4不要求了解比结合能概念以及比结合能曲线5不要求了解核电站的工作流程6不要求知道受控核聚变中的技术问题7不要求识记新粒子以及各种夸克的名称8不要求识记宇宙与恒星演化的细节放射性元素的衰变c探测射线的方法a放射性的应用与防护a核力与结合能c核裂变c核聚变c粒子和宇宙a一、能量量子化1量子化假设黑体的空腔壁由大量振子(振动着的带电微粒)组成，其能量只能是某一最小能量值的整数倍，并以这个最小能量值为单位一份一份地吸收或辐射2能量子(1)定义：不可再分的最小能量值.(
3、2)关系式：h，是电磁波的频率，h是普朗克常量，h6.631034 Js.二、光的粒子性1光电效应现象在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子2实验规律(1)每种金属都有一个极限频率(2)光子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的(4)光电流的强度与入射光的强度成正比3爱因斯坦光电效应方程(1)光子：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子称为光子，频率为的光的能量子为h.(2)爱因斯坦光电效应方程表达式：hEkW0或EkhW0
4、.物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是h，这些能量一部分用于克服金属的逸出功，剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek.三、原子的核式结构模型1电子的发现英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子，提出了原子的“枣糕模型”2原子的核式结构(1)19091911年，物理学家卢瑟福进行了粒子散射实验，提出了核式结构模型(2)粒子散射实验的结果：绝大多数粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数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”，如图1所示图1(3)原子的核式结构模型：原子中带正电部分的体积很小，原子半径的数量级是1010 m，而原子核半径的数量
5、级是1015 m，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动(4)实验意义：否定了汤姆孙的原子结构模型，提出了原子的核式结构模型，明确了原子核大小的数量级四、氢原子光谱1氢原子光谱光谱：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看起来不是一条条分立的谱线，而是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱2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意义五、氢原子的能级结构、能级公式1玻尔理论(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状
6、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：电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时，会放出能量为h的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hEmEn.(h是普朗克常量，h6.631034 Js)(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2氢原子的能级图能级图如图2所示图2六、原子核及核反应1天然放射现象(1)天然放射现象元素自发地放出射线的现象，首先由贝可勒尔发现天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构(2)三种射线名称构成符号电离能力贯穿本领射线氦核
7、He最强最弱射线电子e较强较强射线光子最弱最强(3)放射性同位素的应用与防护放射性同位素：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相同应用：消除静电、工业探伤、做示踪原子等防护：防止放射性对人体组织的伤害2原子核的组成(1)原子核由质子(H)和中子(n)组成，质子和中子统称为核子质子带正电，中子不带电(2)基本关系核电荷数质子数(Z)元素的原子序数核外电子数质量数(A)核子数质子数中子数(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(4)同位素：具有相同质子数而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置，它们互称为同位素3原子核的衰变、半衰期(1)
8、原子核的衰变原子核放出粒子或粒子，变成另一种原子核的现象称为原子核的衰变分类衰变：XYHe衰变：XAZ1Ye衰变：当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生衰变，有的发生衰变，同时伴随着辐射两个典型的衰变方程衰变：UThHe衰变：ThPae.(2)半衰期定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系4裂变反应和聚变反应、裂变反应堆核反应方程(1)重核裂变定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程典型的裂变反应方程UnKrBa3n.链式反应：由重核裂变产生的中子
9、使裂变反应一代接一代继续下去的过程临界体积和临界质量：裂变物质能够发生链式反应的最小体积及其相应的质量裂变的应用：原子弹、核反应堆反应堆构造：核燃料、减速剂、镉棒、防护层(2)轻核聚变定义：两个轻核结合成质量较大的核的反应过程轻核聚变反应必须在高温下进行，因此又叫热核反应典型的聚变反应方程HHHen17.6 MeV(3)人工转变卢瑟福发现质子：NHeOH查德威克发现中子：HeBeCn居里夫妇发现放射性同位素、正电子：AlHePnPSie加试基础练1卢瑟福利用粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是()答案D解析卢瑟福利用粒子轰击金箔的实验研究原子结构，即粒子散射实验，实验结果
10、显示：绝大多数粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数粒子发生了较大角度的偏转，极少数粒子的偏转角超过90，有的几乎达到180，也就是说它们几乎被“撞了回来”所以能正确反映该实验结果的是选项D.2(多选)如图3所示，用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是()图3A有光子从锌板逸出B有电子从锌板逸出C验电器指针张开一个角度D锌板带负电答案BC解析用紫外线照射锌板是能够发生光电效应的，锌板上的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出，称之为光电子，故A错误，B正确；锌板与验电器相连，带有相同电性的电荷，锌板失去电子应该带正电，且失去电子越多，带的电荷量越多，验电器指针张
11、角越大，故C正确，D错误3一个氢原子从n3能级跃迁到n2能级该氢原子()A放出光子，能量增加B放出光子，能量减少C吸收光子，能量增加D吸收光子，能量减少答案B解析根据玻尔理论，氢原子能级越高对应的能量越大当氢原子从较高能级向较低能级跃迁时放出光子，能量减少，故选项B正确4(多选)(2016湖州联考)在下列四个核反应方程中，X表示粒子的是()A.PSiXB. UThXC.AlXMgHD.AlXPn答案BD解析根据质量数守恒和电荷数守恒可知，四个选项中的X分别代表：e、He、n、He.选项B、D正确5(多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其中一种裂变反应式是UnBaKr3n.下列说法正确的是()
12、A上述裂变反应中伴随着中子放出B铀块体积对链式反应的发生无影响C铀核的链式反应可人工控制D铀核的半衰期会受到环境温度的影响答案AC解析核裂变反应是重核被中子轰击后分裂成两个中等质量的原子核并放出若干个中子的反应，A选项正确；铀块要发生链式反应需达到一定的体积，B选项错误；链式反应可人工控制用以建立核电站，C选项正确；原子核的半衰期由原子核本身的性质决定，与其所处的环境或状态无关，D选项错误.波粒二象性原子结构1光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性(2)光电效应说明光具有粒子性(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性2对玻尔理论的四点提醒(1)电子绕核运动的
13、半径是不连续的；(2)电子跃迁辐射光子的频率不等于电子绕核圆周运动的频率；(3)实物粒子也能使原子发生能级跃迁；(4)一个处于激发态的氢原子，辐射光谱线条数可能为1.一群处于激发态(n3)的氢原子，可能辐射出多条光谱线3定态间的跃迁满足能级差(1)从低能级(n小)高能级(n大)吸收能量hEn大En小(2)从高能级(n大)低能级(n小)放出能量hEn大En小例1(2016浙江10月学考15)如图4为氢原子能级图，氢原子中的电子从n5能级跃迁到n2能级可产生a光；从n4能级跃迁到n2能级可产生b光a光和b光的波长分别为a和b，照射到逸出功为2.29 eV的金属钠表面均可产生光电效应，遏止电压分别为Ua和Ub.则()图4AabBUaUbCa光的光子能量为2.86 eVDb光产生的光电子最大初动能Ek0.26 eV答案BCD解析根据能级跃迁知识haE5E20.54(3.4) eV2.86 eV，hbE4E20.85(3.4) eV2.55 eV，显然a光子的能量大于b光子，即a光频率要大，波长要短，所以A错，C正确根据光电效应可知，最大初动能EkhW0，所以a光照射后的最大初动能为Eka(2.862.29) eV0.57 eV，b光照射后的最大初动能为Ekb(2.552.29) eV0.26 eV
