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1、第2讲原子和原子核回扌匚基础知识训练基础题目过好双基关、原子物理1. 原子的核式结构(1) 19091911年，英籍物理学家卢瑟福进行了a粒子散射实验，提出了原子核式结构模型(2) a粒子散射实验的结果：绝大多数a粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数a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，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动2. 氢原子光谱(1) 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(2) 光谱分类(3)
2、氢原子光谱的实验规律：巴耳末系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式!= r(-17-1孑)5= 3,4,5，R是里德伯常量， R= 1.10X 10 m ).(4) 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的意义3. 玻尔理论(1) 定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，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.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 v的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即h v= Em En.(h是普朗克常量，h
3、 =346.63 x 10 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4. 氢原子的能量和能级变迁(1) 能级和半径公式： 能级公式：En= n2Ei(n= 1,2,3，)，其中Ei为基态能量，其数值为E1 = 13.6 eV. 半径公式：山=n2rt(n = 1,2,3,)，其中n为基态轨道半径，又称玻尔半径，其数值为=0.53X 1010 m.2 所示氢原子的能级图，如图-：M-13.67eV n- 111r.141 :tTt11 r1HITTALi11-0 54-1.51图2【自测11 (多选)如图3所示
4、为a粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时观察到的现象，下述说法中正确的是()图3A. 放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多B. 放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置时稍少些C. 放在C、D位置时，屏上观察不到闪光D. 放在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少答案 ABD解析 根据a粒子散射现象，绝大多数a粒子沿原方向前进，少数a粒子发生较大偏转，A、B、D正确.自测2】一个氢原子从n = 3能级跃迁到n= 2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
5、，能量减少答案 B二、天然放射现象和原子核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，说明原子核具有杂的结构放射性同位素的应用与防护 放射性同位素：有天然放射寸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) 原子核由质子和中子组成，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(Z)=质子数=元素的原子序数=原子的核外电子数 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AX，其
6、中A表示质量数，Z表示核电荷数3. 原子核的衰变、半衰期(1) 原子核的衰变 原子核放出a粒子或B粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变 分类a 衰变：zX t Z- 2y + 2HeAA0B 衰变：zX t z+ 1Y + - 1e当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生a衰变，有的发生B衰变，同时伴随着丫辐射 两个典型的衰变方程a衰变：212u t 2醫Th + 2HeB衰变:2394Th t 23；Pa+-(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t一 1 (3
7、) 公式：N余=N原(2) ， m余=m原(2).4. 核力和核能(1) 原子核内部，核子间所特有的相互作用力 (2) 核子在结合成原子核时出现质量亏损Am,其对应的能量AE= Amc命题点一玻尔理论和能级跃迁 定态间的跃迁满足能级差跃迁(1) 从低能级(n) 咼能级(m)T吸收能量.h v Em En跃迁从高能级(m)低能级(n)T放出能量.h v Em En . 电离电离态与电离能电离态：n=8, E= 0基态t电离态： E 吸0 ( 13.6 eV) = 13.6 eV.激发态T电离态：E吸0 En= |En|.若吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还携带动能例1 (多选)(20
8、18湖南省永州市三模)如图4所示是玻尔为解释氢原子光谱画出的氢原子能级示意图.大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁放出若干频率的光子，设普朗克常量为h，下列说法正确的是().(3) 原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Am,吸收的能量为 AE = Amc?自测31 (2018全国卷川14)1934年，约里奥一居里夫妇用a粒子轰击铝核AI，产生了第一 个人工放射性核素 X: a+ 27AI t n + X.X的原子序数和质量数分别为 ()A. 15 和 28B.15 和 30C. 16 和 30D.17 和 31答案 B解析 将核反应方程式改写成；He + 27Al tJn +
9、X，由电荷数和质量数守恒知，X应为：5x.细研考飆和H题分析突破命题点研透命题点4IEjA. 能产生3种不同频率的光子B.产生的光子的最大频率为E3 EihC. 当氢原子从能级n = 2跃迁到n= 1时，氢原子的能量变大D. 若氢原子从能级 n= 2跃迁到n= 1时放出的光子恰好能使某金属发生光电效应，则当氢原 子从能级n=3跃迁到n= 1时放出的光子照到该金属表面时，逸出的光电子的最大初动能为E3 E2答案 ABD解析 根据Ct可得从n = 3能级向低能级跃迁能产生 C3 = 3种不同频率的光子， A正确；产生的光子有最大能量的是从n= 3能级向n = 1能级跃迁时产生的，根据公式h v=
10、E3 Ei，解E3 E1得v=, B正确；从高能级向低能级跃迁，释放光子，氢原子能量变小，C错误；若氢原子从能级n = 2跃迁到n=1时放出的光子恰好能使某金属发生光电效应，则当氢原子从能级n = 3跃迁到n= 1时放出的光子照到该金属表面时，逸出的光电子的最大初动能为 Ekm = h vWo= （E3 E1） （E2 E1） = E3 E2，故 D 正确.变式1】（多选）（2018山东省烟台市上学期期末）如图5, 群处于n= 5能级的氢原子在向n =1的能级跃迁的过程中（）n/eV 05*544Ol8hJ31.S1234图5A. 放出4种频率不同的光子B. 放出10种频率不同的光子C. 放出
11、的光子的最大能量为13.06 eV，最小能量为 0.66 eVD. 放出的光子有的能使逸出功为13 eV的金属发生光电效应现象答案 BD解析 一群处于n = 5能级的氢原子向低能级跃迁时，共产生C5= 穿=10种频率不同的光子，故A项错误，B项正确；根据玻尔理论知能级差越大，跃迁时放出的光子能量越大，故Emax = E5 Ei = 0.54 eV ( 13.6 eV) = 13.06 eV, AEmin = E5 E4= 0.54 eV ( 0.85 eV)=0.31 eV , C项错误；因AEmax= 13.06 eV13 eV ,故有的光子的能量大于逸出功可以使逸出 功为13 eV的金属发
12、出光电效应，D项正确.【变式2 (2019四川省成都市调研)氢原子能级图如图 6所示，当氢原子从n= 3的能级跃迁到n = 2的能级时，辐射光的波长为656 nm,下列判断正确的是()”E/eVeaI)4UK咅-1.512-3.41)I图6A. 氢原子从n = 2的能级跃迁到n= 1的能级时，辐射光的波长大于656 nmB. 当氢原子从n= 4的能级跃迁到n= 2的能级时，辐射出的光子不能使逸出功为2.25 eV的钾发生光电效应C. 一个处于n= 4的能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生6种谱线D. 用能量为1.0 eV的光子照射处于 n= 4能级的氢原子，可以使氢原子电离答案 D解析 氢原子
13、从n=2的能级跃迁到n = 1的能级时，辐射光的能量大于氢原子从n = 3的能级hc跃迁到n= 2的能级时辐射光的能量，根据E =；可知，氢原子从n= 2的能级跃迁到n= 1的人能级时，辐射光的波长一定小于656 nm，故A错误；从n= 4的能级跃迁到n= 2的能级时辐射出的光子能量为 2.55 eV，大于金属钾的逸出功，能使钾发生光电效应，故 B错误；一个 处于n= 4的能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线，故C错误；当处于n= 4能级的氢原子吸收的能量大于或等于0.85 eV时，将会被电离，故 D正确.命题点二原子核的衰变及半衰期1. 衰变规律及实质(1) a衰变、B衰变的比较衰变
14、类型a衰变B衰变衰变过程AX T A= 4丫 + 2HeAX t z+AY += 1e衰变实质2个质子和2个中子结合成一个 整体射出1个中子转化为1个质子和1个电子2-iH + 2on t ；He1 1 0 onT 1H + = 1e匀强磁场中轨迹形状Q衰变规律电何数寸恒、质量数寸恒、动量寸恒（2）丫射线：丫射线经常伴随着a衰变或B衰变同时产生.其实质是放射性原子核在发生a衰变或B衰变的过程中，产生的新核由于具有过多的能量（原子核处于激发态）而辐射出光子.2. 确定衰变次数的方法因为B衰变对质量数无影响，所以先由质量数的改变确定a衰变的次数，然后再根据衰变规律确定B衰变的次数.3. 半衰期1 - 1 -（1）公式：N余=N 原（2） ， m余=m原（勺）.（2）影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身因素决定的，跟原子所处的物理状 态
