专题17 原子结构、原子核和波粒二象性
一、选择题
1.【西安市长安区第一中学大学区2017届高三第三次联考】如图所示，当一束一定强度某一频率的黄光照射到光电管阴极K上时，此时滑片P处于A、B中点，电流表中有电流通过，则（）
A. 若将滑动触头P向B端移动时，电流表读数有可能不变
B. 若将滑动触头P向A端移动时，电流表读数一定增大
C. 若用红外线照射阴极K时，电流表中一定没有电流通过
D. 若用一束强度相同的紫外线照射阴极K时，电流表读数不变
【答案】A
点睛：解决本题的关键知道光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，知道影响光电流的因素是当单位时间内通过的电子数多，则光电流大，同时掌握相同能量的频率越高的，光子数目越少。
2.【哈尔滨市第六中学2017届高三下学期第二次模拟考试】静止在匀强电场中的碳14原子核，某时刻放射的某种粒子与反冲核的初速度方向均与电场方向垂直，且经过相等的时间后形成的
轨迹如图所示（a、b表示长度）。那么碳14的核反应方程可能是
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】由轨迹弯曲方向可以看出，反冲核与放出的射线的受力方向均与电场强度方向相同，均带正电，所以放出的粒子为α粒子，即发生α衰变，则核反应方程是，故A正确．故选A．
点睛：原子核的衰变过程类比于爆炸过程，满足动量守恒，粒子在电场中只电场力，根据轨迹弯曲方向判断受力方向即可解答.
3.【山东省泰安市2017届高三第二轮复习质量检测】在物理学理论建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了巨大的贡献。关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是
A. 伽利略利用行星运行的规律，并通过月地检验，得出了万有引力定律
B. 贝克勒尔发现了天然放射性，开始了原子核结构的研究
C. 汤姆孙发现了电子并提出了原子的核式结构
D. 牛顿通过斜面实验结合逻辑推理的方法对“自由落体运动”进行了系统的研究
【答案】B
4. 【山东省泰安市2017届高三第二轮复习质量检测】根据氢原子的能级图，现让一束单色光照射到大量处于基态(量子数n=1)的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为
A. 12.75eV
B. 13.06eV
C. 13.6eV
D. 0.85eV
【答案】A
【解析】受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光，知跃迁到第4能级，则吸收的光子能量为．A正确， B、C、D错误．故选A。
5.【西安市长安区第一中学2017届高三4月模拟】2009年诺贝尔物理学奖得主威拉德·博伊尔和乔治·史密斯主要成就是发明了电荷耦合器件(CCD)图象传感器．他们的发明利用了爱因斯
坦的光电效应原理．如图所示电路可研究光电效应规律．图中标有A和K的为光电管，其中A 为阴极，K为阳极．理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压．现接通电源，用光子能量为10.5 eV的光照射阴极A，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0 V；现保持滑片P位置不变，以下判断正确的是( )
A. 光电管阴极材料的逸出功为4.5 eV
B. 若增大入射光的强度，电流计的读数不为零
C. 若用光子能量为12 eV的光照射阴极A，光电子的最大初动能一定变大
D. 若用光子能量为9.5 eV的光照射阴极A，同时把滑片P向左移动少许，电流计的读数一定不为零
【答案】AC
6.【成都外国语学校2017届高三4月月考】关于近代物理学，下列说法正确的是( )
A. 如果用紫光照射某种金属发生光电效应，改用绿光照射该金属一定发生光电效应
B. 一群处于n=5能级的氢原子向低能级跃迁时能辐射出9种不同频率的光
C. 重核裂变过程生成中等质量的核，反应前后质量数守恒，但质量一定减少
D. X射线经物质散射后波长变短的现象称为康普顿效应
【答案】C
【解析】如果用紫光照射某种金属发生光电效应，改用绿光照射该金属，因绿光的频率小于紫光，则不一定发生光电效应，选项A错误；一群处于n=5能级的氢原子向低能级跃迁时能辐射出种不同频率的光，选项B错误；重核裂变过程生成中等质量的核，反应前后质量数守恒，但由于放出能量，根据质能方程可知，生成物的质量一定减少，选项C正确；石墨对X
射线散射时，部分X射线的散射光波长会变大，这个现象称为康普顿效应．选项D错误；故选C.
7.【四川省遂宁市2017届高三三诊】不同色光的光子能量如下表所示；
氢原子部分能级的示意图如图所示。
大量处于能级的氢原子，发射出的光的谱线在可见光范围内，其颜色分别为
A. 红、蓝—靛
B. 红、紫
C. 橙、绿
D. 蓝—靛、紫
【答案】A
8.【云南省楚雄市2017届高三下学期统测】物理学的发展极大的丰富了人类对世界的认识，推动了科学技术的创新与革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步。下列说法正确的是
A. 相对论的创立表明经典力学已不再适用
B. 光电效应证实了光的波动性
C. 重核裂变过程生成中等质量的核，反应前后质量数守恒，但质量一定减少
D. 在光电效应实验中，用同种频率的光照射不同的金属表面，从金属表面逸出的光电子的最大初动能E k越大，则这种金属的逸出功W0越小
【答案】CD
【解析】经典力学适用于宏观物体和低速运动物体，对于微观世界和高速运动不再适用．相对论并没有否定经典力学，而是在其基础上发展起来的，有各自成立范围，故A错误；光电效应证实了光的粒子性，故B错误；重核裂变过程生成中等质量的核，反应前后质量数守恒，过程伴随着释放能量，质量一定减少，C正确；据光电效应方程可知，用同种频率的光照射不同的金属表面，从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，则这种金属的逸出功越小，D正确。
9.【南昌市十所省重点中学命制2017届高三第二次模拟】下列说法正确的是（）
A. 光子像其他粒子一样，不但具有能量，也具有动量
B. 比结合能越大，原子核越不稳定
C. 将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，会改变放射性元素的半衰期
D. 原子核的质量大于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损
【答案】A
10.【南昌市十所省重点中学命制2017届高三第二次模拟】根据玻尔理论，氢原子的能级公式为（n为能级，A为基态能量），一个氢原子中的电子从n= 4的能级直接跃迁到基态，在此过程中
A. 氢原子辐射一个能量为的光子
B. 氢原子辐射一个能量为的光子
C. 氢原子辐射一系列频率的光子，其中频率最大的光子能量为
D. 氢原子辐射一系列频率的光子，其中频率最大的光子能量为
【答案】B
【解析】试题分析：根据玻尔理论，一个氢原子中的电子从n= 4的能级直接跃迁到基态，辐射一个光子的能量为，选项B正确，ACD错误；故选B．
考点：玻尔理论
【名师点睛】此题是对玻尔理论的考查；注意原子从高能态向低能态跃迁时，向外辐射光子的能量等于两个能级的能级差；注意搞清楚是“一个”还是“一群”氢原子。
11.【河南省天一大联考2017届高三阶段性测试（五）】1905年，爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广，成功地解释了光电效应现象，提出了光子说。在给出与光电效应有关的四个图像中，下列说法正确的是（）
A. 图1中，当紫外线照射锌板时，发现验电器指针发生了偏转，说法锌板带正电，验电器带负电
B. 图2中，从光电流与电压的关系图像中可以看出，电压相同时，光照越强，光电流越大，说明遏止电压和光的强度有关
C. 图3中，若电子电量用e表示，、、已知，由图像可求得普朗克常量的表达式为
D. 图4中，由光电子最大初动能与入射光频率的关系图像可知该金属的逸出功为E或
【答案】CD
点睛：用弧光灯照射锌板，发生光电效应，锌板失去电子，从而可以得出锌板和指针的电性，注意光照越强，光电流越大，但遏止电压与光的强度无关。
12.【四川省宜宾市2017届高三二诊】有关原子结构和原子核的认识，下列说法正确的是
A. 居里夫人最先发现天然放射现象
B. 伦琴射线的发现揭示了原子具有核式结构
C. 在光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关
D. 在衰变方程Pu→X＋He＋γ中，X原子核的质量数是234
【答案】C
【解析】贝克勒尔首先发现了天然放射性现象，证明原子核有复杂的结构；故AB错误；在光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，选项C正确；在衰变方程
中，X原子核的质量数是235，电荷数为92，选项D错误；故选C.
13.【湖南省怀化市2017届高三第二次模拟考试】下列说法中错误的是
A. 光电效应和康普顿效应都说明光具有粒子性
B. 光电效应中光电子的最大动能与入射光频率有关，与入射光强度无关
C. 通过α粒子散射实验卢瑟福提出了原子核式结构模型
D. 太阳辐射能量主要来自于太阳内部的裂变反应
【答案】D
14.【湖南省常德市2017届高三模拟考试】在物理学的发展过程中,科学家们创造出了许多物理
学研究方法,以下关于所用物理学研究方法的叙述不正确
．．．的是
A. 电流，采用了比值定义法
B. 合力、分力等概念的建立体现了等效替代的思想
C. 在不需要考虑物体本身的大小和形状时，将物体抽象为一个有质量的点，这样的方法叫理想模型法
D. 根据功率的定义式，当时间间隔非常小时，就可以表示瞬时功率，这里运用了极限思想方法
【答案】A
【解析】电流的定义：中电流由电压决定，不是比值定义法，故A说法错误；合力、分力等概念的建立体现了等效替代的思想，故B说法正确；突出主要因素，忽略次要因素，将实际问题简化为物理模型，是研究物理学问题的基本思维方法之一，这种思维方法叫理想化方法．质点就是利用这种思维方法建立的一个理想化物理模型．所以C说法正确；根据功率的定义式：
，当时间间隔t非常小时，就可以表示瞬时功率，这里运用了极限思想方法，故D说法正确。所以选A。
15.【湖南省常德市2017届高三模拟考试】某一放射性物质发生衰变时放出α、β、γ三种射线，让这三种射线进入磁场，运动情况如图所示，下列说法正确的是
A. 该放射性物质的半衰期随温度的升高会增大
B. C粒子是原子核的重要组成部分
C. A粒子一定带正电
D. B粒子的穿透性最弱
【答案】C
【解析】半衰期由原子核本身决定，与外界因素无关，故A错误；由图可知C粒子为电子，而原子核带正电，故B错误；由安培左手定则可知，A粒子一定带正电，故C正确；B粒子为γ射线穿透性最强，故D错误。所以C正确，ABD错误。
16.【河南省商丘市2017届高三第二次模拟考试】下列说法正确的是
A. 在三种射线中，射线的电离能力最强
B. 将放射性元素掺杂到其他稳定元素中，其半衰期减小
C. 原子核反应过程中的质量亏损现象违背了能量守恒定律
D. 氢原子从较高的激发态跃迁到较低的激发态时，氢原子的总能量增加
【答案】A
17.【肇庆市中小学教学质量评估2017届高中毕业班第三次统一检测】下列有关四幅图的说法中，正确的是
A. α粒子散射实验证实了汤姆逊原子枣糕模型的正确性
B. 在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大
C. 放射线甲由α粒子组成，每个粒子带两个单位正电荷
D. 该链式反应属于原子核的聚变反应
【答案】B
【解析】α粒子散射实验否定了汤姆逊原子枣糕模型的正确性，得出了原子的核式结构理论，选项A错误；在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大，选项B正确；C图中由左手定则可知，放射线甲带负电，是由β粒子组成，每个粒子带一个单位负电荷，选项C错误；D图中该链式反应属于原子核的裂变反应，选项D错误；故选B.
18.【广东省茂名市2017届高三第一次质量监测】下列说法正确的是
A. 当氢原子从n=2的能级跃迁到n=6的能级时，发射出光子
B. 放射性元素的半衰期是指大量该元素的原子核中有半数发生衰变需要的时间
C. 同一元素的两种同位素具有相同的质子数
D. 中子与质子结合成氘核时吸收能量
【答案】BC
考点：考查跃迁和原子核
点评：明确只有从高能级跃迁到低能级时原子要向外释放能量，理解半衰期的概念、同位素的定义，两个质量较轻的核聚变为中等质量的核的时候要向外释放核能
19.【广东省广州市2017届高三4月综合测试】有一钚的同位素核静止在匀强磁场中，该核沿与磁场垂直的方向放出x粒子后，变成铀（U）的一个同位素原子核。铀核与x粒子在该磁场中的旋转半径之比为1∶46，则
A. 放出的x粒子是
B. 放出的x粒子是
C. 该核反应是核裂变反应
D. x粒子与铀核在磁场中的旋转周期相等
【答案】A
【解析】钚核沿与磁场垂直的方向放出x粒子后，动量守恒，根据动量守恒定律可知，生成的铀核和x粒子的动量大小相等，铀核的质子数为92，根据，则可知x粒子质子数为2,
故为α粒子，，选项A正确，B错误；该反应为衰变反应，选项C错误；根据由
于铀核和α粒子的荷质比不等，故周期不等，选项D错误；故选A.
20.【福建省龙岩市2017年高中毕业班教学质量检查】氢原子的能级图如图所示，可见光的光子能量范围约为1.62eV～3.11eV，金属钠的逸出功为2.29eV，下列说法中正确的是
A. 大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，可发出1种频率的可见光
B. 大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，可发出2种频率的可见光
C. 大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时发出的光当中有1种频率的光能使钠产生光电效应
D. 大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时发出的光当中有2种频率的光能使钠产生光电效应
【答案】AD
21.【甘肃省2017届高三第二次诊断考试】如图为氢原子的能级示意图，现有大量的氢原子处于n=4的激发态，当原子向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光。关于这些光下列说法正确的是
A. 最容易发生衍射现象的光是由n=4能级跃迁到n=1能级产生的
B. 频率最小的光是由n=2能级跃迁到n=1能级产生的
C. 这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光
D. 用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光去照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应【答案】D
【解析】由n=4能级跃迁到n=3能级产生的光，能量最小，波长最长，因此最容易表现出衍射现象，故A错误；由能级差可知能量最小的光频率最小，是由n=4能级跃迁到n=3能级产生的，
故B错误；处于n=4能级的氢原子能发射种频率的光，故C错误；由n=2能级跃迁到
n=1能级辐射出的光的能量为△E=-3.4-（-13.6）=10.2eV，大于6.34eV，能使该金属发生光电效应，故D正确．故选D.
22.【东北三省四市2017届高三高考第二次模拟考试】下列说法正确的是
A. 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应
B. 黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释
C. 一束光照到某金属上，不能发生光电效应，是因为该束光的频率低于极限频率
D. 氢原子从较低能级跃迁到较高能级时，棱外电子的动能增大，势能减小
【答案】C
23.【上海市静安区2017届高三第二学期高中教学质量检测】一个核经一次β衰变后，生成新原子核的质子数和中子数分别是
A. 6和8
B. 5和9
C. 8和6
D. 7和7
【答案】D
【解析】一个核经一次β衰变后，生成新原子核，质量数不变，电荷数增加1，故质量数为14，电荷数为7，即新核的质子数为7，中子数也为7，故选D.
24.【四川省资阳市2017届高三4月高考模拟】以下说法正确的是
A. 一束光照射到某种金属上不能产生光电效应，可能是因为这束光的强度太小
B. 为α衰变方程
C. 按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较大的轨道跃迁到半径较小的轨道时电子动能增大，原子的能量增加
D. 只有光才具有波粒二象性
【答案】B
【解析】A、一束光照射到某种金属上不能产生光电效应，是因为这束光的频率低于这种金属的极限频率，A错误；
B、天然放射现象中放出α粒子的为α衰变，B正确；
C、按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较大的轨道跃迁到半径较小的轨道时要释放能量，原子的能量减小，C错误；
D、所有物体都具有波粒二象性，D错误。
25.【四川省绵阳南山中学2017届高三下学期3月月考】以下说法正确的是
A. 放射性元素的半衰期跟原子所处的化学状态无关，但与外部条件有关
B. 某种频率的紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，若增大该种紫外线照射的强度，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能并不改变
C. 根据玻尔的原子理论，氢原子的核外电子由能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时，会辐射一定频率的光子，同时核外电子的动能变小
D. 用一光电管进行光电效应实验时，当用某一频率的光入射，有光电流产生，若保持入射光的总能量不变而不断减小入射光的频率，则始终有光电流产生
【答案】B
【点睛】光电效应中最大初动能与入射频率有关，掌握氢原子跃迁能量是不连续的，轨道是不连续的，辐射光子后，动能增大，电势能减小，相反吸收光子后，动能减小，电势能增加，知道半衰期由原子核自身性质决定．
26.【江西师范大学附属中学2017届高三3月月考】匀强电场中有一个原来静止的碳14原子核，它放射出的粒子与反冲核的径迹是两个内切的圆，两圆的直径之比为7：1，如图所示，那么碳14的衰变方程为（）
A.
B.
C.
D.
【答案】D
27.【衡阳八中2017届高三年级第三次质检】在下列叙述中，正确的是( )
A. 光电效应现象说明光具有粒子性
B. 重核裂变和轻核聚变都会产生质量亏损
C. 玛丽居里最早发现了天然放射现象
D. 若黄光照射某金属能发生光电效应，用紫光照射该金属一定能发生光电效应
E. 根据波尔理论，氢原子从高能态跃迁到低能态时，原子向外释放光子，原子电势能和核外电子的动能均减小
【答案】ABD
【解析】光电效应现象说明光具有粒子性，选项A正确；重核裂变和轻核聚变质量都要发生亏损，都要放出能量，故B正确；贝可勒尔发现天然放射现象中，原子核发生衰变，生成新核，同时有中子产生，因此说明了原子核可以再分；故C错误；
因紫光的频率高于黄光的频率；故若黄光照射某金属能发生光电效应，用紫光照射该金属一定能发生光电效应，选项D正确；氢原子辐射出一个光子后，原子能量减小，轨道半径减小，根据知，核外电子的动能增大，原子能量等于动能和电势能之和，则电势能减小．故E错误；故选ABD．
28.【衡阳市2017届高三第二次联考】以下有关近代物理内容的若干叙述正确的是
A. 比结合能越小，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
B. 光电效应和康普顿效应深入揭示了光的粒子性，前者表明光子具有能量，后者表明光子既具有能量，也具有动量
C. 某原子核经过一次衰变和两次衰变后，核内中子数减少6个
D. 的半衰期是5天，12 经过15天后衰变了
【答案】B
【解析】比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，选项A错误；光电效应和康普顿效应深入揭示了光的粒子性，前者表明光子具有能量，后者表明光子既具有能量，也具有动量，选项B正确；某原子核经过一次衰变核内中子数减小2；再进过两次衰变后，核内中子数再减小2，故共减少4个中子，选项C错误；的半衰期是5天，12 经过
15天后还剩下，选项D错误；故选B.
29.【湖北省六校联合体2017届高三4月联考理科综合】下列说法中错误的是( )
A. 光电效应和康普顿效应都揭示了光的粒子性
B. 物质波的波长与其动量成反比
C. 研究原子核的结构是从α粒子的散射实验开始的
D. 组成原子核的核子数目越多，其结合能就越大
【答案】C
30.【贵州省黔东南州2017届高三下学期高考模拟考试】氢原子能级的示意图如图所示，大量氢原子从的能级向的能级跃迁时辐射出可见光a，从的能级向的能级跃迁时辐射出可见光b，则（）
A. 在水中传播时，a光较b光的速度小
B. 氢原子从的能级向的能级跃迁时辐射出的光子的能量可能小于
C. 一群处于能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线
D. 若a光照射某种金属能发生光电效应，则b光照射这种金属也一定能发生光电效应
【答案】A
31.【哈尔滨市第九中学2017届高三二模】下列说法中正确的是（）
A. 原子核结合能越大，原子核越稳定
B. 对黑体辐射的研究表明：随着温度的升高，辐射强度的最大值向波长较短的方向移动
C. 核泄漏事故污染物Cs137能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为
，可以判断x为正电子
D. 一个氢原子处在n=4的能级，当它跃迁到较低能级时，最多可发出6种频率的光子
【答案】B
【解析】原子核比结合能越大，原子核越稳定,选项A正确；对黑体辐射的研究表明：随着温度的升高，辐射强度的最大值向波长较短的方向移动，选项B正确；
核泄漏事故污染物Cs137能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为，可以判断x质量数为零，电荷数为-1,则为负电子，选项B错误；一个氢原子处在n=4的能级，由较高能级跃迁到较低能级时，最多可以发出4→3，3→2，和2→1三种种频率的光．故D错误；故选B.
点睛：本题考查了核反应过程中电荷数守恒、质量数守恒以及能级等知识点，关键掌握这些知识点的基本概念和基本规律，同时是以原子物理的相关知识为命题背景考查学生的理解能力。
二、非选择题
1.【哈尔滨市第九中学2017届高三二模】光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性的一面。前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有能量之外还具有动量。由狭义相对论可知，一定的质量m与一定的能量E相对应：，其中c为真空中光速。
(1)已知某单色光的频率为ν，波长为λ，该单色光光子的能量，其中h为普朗克常量。试借用质子、电子等粒子动量的定义：动量=质量×速度，推导该单色光光子的动量。
(2)光照射到物体表面时，如同大量气体分子与器壁的频繁碰撞一样，将产生持续均匀的压力，这种压力会对物体表面产生压强，这就是“光压”，用I表示。一台发光功率为P0的激光器发出一束某频率的激光，光束的横截面积为S，当该激光束垂直照射到某物体表面时，假设光全部被吸收，试写出其在物体表面引起的光压的表达式。
(3)设想利用太阳光的“光压”为探测器提供动力，将太阳系中的探测器送到太阳系以外，这就需要为探测器制作一个很大的光帆，以使太阳光对光帆的压力超过太阳对探测器的引力，不考虑行星对探测器的引力。一个质量为m的探测器，正在朝远离太阳的方向运动。已知引力常量为G，太阳的质量为M，太阳辐射的总功率为P0，设帆面始终与太阳光垂直，且光帆能将太阳光全部吸收。试估算该探测器光帆的面积应满足的条件。
【答案】(1) (2) (3)
（2）一小段时间Δt内激光器发射的光子数（1分）
光照射物体表面，由动量定理（2分）
产生的光压（1分）
解得（2分）
（3）由（2）同理可知，当光一半被反射一半被吸收时，产生的光压
（2分）
距太阳为r处光帆受到的光压
（2分）
太阳光对光帆的压力需超过太阳对探测器的引力
（2分）
解得（2分）考点：光子压强万有引力
高中物理-《原子结构》单元测试题 一、选择题 1．卢瑟福粒子散射实验的结果是 A．证明了质子的存在 B．证明了原子核是由质子和中子组成的 C．说明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上 D．说明原子中的电子只能在某些不连续的轨道上运动 2．英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔,发现了α粒子的散射现象。图中O 表示金原子核的位置,则能正确表示该实验中经过金原子核附近的α粒子的运动轨迹的图是( ) 3．氢原子辐射出一个光子后,根据玻尔理论,下述说法中正确的是( ) A．电子绕核旋转的半径增大B．氢原子的能量增大 C．氢原子的电势能增大D．氢原子核外电子的速率增大 4．下列氢原子的线系中波长最短波进行比较,其值最大的是 ( ) A．巴耳末系B．莱曼系C．帕邢系D．布喇开系 5．关于光谱的产生,下列说法正确的是( ) A．正常发光的霓虹灯属稀薄气体发光,产生的是明线光谱 B．白光通过某种温度较低的蒸气后将产生吸收光谱 C．撒上食盐的酒精灯火焰发出的光是明线光谱 D．炽热高压气体发光产生的是明线光谱 6．仔细观察氢原子的光谱,发现它只有几条分离的不连续的亮线,其原因是( ) A．观察时氢原子有时发光,有时不发光 B．氢原子只能发出平行光 C．氢原子辐射的光子的能量是不连续的,所以对应的光的频率也是不连续的 D．氢原子发出的光互相干涉的结果 7．氢原子第三能级的能量为 ( ) A．－13.6eV B．－10.2eV C．－3.4eV D．－1.51eV 8．下列叙述中,符合玻尔氢原子的理论的是
1 2 3 4 5 ∞ ( ) A ．电子的可能轨道的分布只能是不连续的 B ．大量原子发光的光谱应该是包含一切频率的连续光谱 C ．电子绕核做加速运动,不向外辐射能量 D ．与地球附近的人造卫星相似,绕核运行,电子的轨道半径也要逐渐减小 9．氦原子被电离一个核外电子后,形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量为E 1=－54.4 eV,氦离子能级的示意图如图所示。在具有下列能量的光子中,不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是 ( ) A ．40.8 eV B ．43.2 eV C ．51.0 eV D ．54.4 eV 10．μ子与氢原子核（质子）构成的原子称为μ氢原子,它在原子核物理的研究中有重要作用。图为μ氢原子的能级示意图。假定光子能量为E 的一束光照射容器中大量处于n =2能级的μ氢原子,μ氢原子吸收光子后,发出频率为ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6的光,且频率依次增 大 , 则E 等 于 ( ) A ．h (ν3－ν1) B ．h (ν5＋ν6) C ．h ν3 D ．h ν4 11．已知氢原子基态能量为－13.6eV,下列说法中正确的有 ( ) A ．用波长为600nm 的光照射时,可使稳定的氢原子电离 B ．用光子能量为10.2eV 的光照射时,可能使处于基态的氢原子电离 C ．氢原子可能向外辐射出11eV 的光子 D ．氢原子可能吸收能量为1.89eV 的光子 12．红宝石激光器的工作物质红宝石含有铬离子的三氧化二铝晶体,利用其中的铬离子产生激光。铬离子的能级如图所示,E 1是基态,E 2是亚稳态,E 3是激发态,若以脉冲氙灯发出波长为λ1的绿光照射晶体,处于基态的铬离子受激发跃迁到E 3,然后自发跃迁到E 2,释放波长为λ2的光子,处于亚稳态E 2的离子跃迁到基态时辐射出的光就是激光,这种激光的波长为( ) A ．122 1λλλλ- B ．2121λλλλ- C ．2121λλλλ- D ．2 11 2λλλλ-
高中物理原子与原子核知识点总结 1.汤姆生模型(枣糕模型) （）发现电子，使人们认识到原子有复杂结构。从而打开人们认识原子的大门. 2.核式结构模型：（）通过α粒子散射实验,总结出核式结构学说。由α粒子散射实验的实验数据还可以估算出（）大小的数量级是（）。 核式结构与经典的电磁理论发生矛盾：①原子是否稳定,②其发出的光谱是否连续 3.玻尔模型(引入量子理论，量子化就是不连续性，整数n叫量子数)玻尔补充三条假设 ⑴定态--原子只能处于一系列不连续的能量状态(称为定态),电子虽然绕核运转,但不会向外辐射能量。 ⑵跃迁--原子从一种定态跃迁到另一种定态,要辐射(或吸收)一定频率的光子(其能量由两定态的能量差决定)，辐射(吸收)光子的能量为（） 氢原子跃迁的光谱线问题[一群氢原子从n激发态原子跃迁到基态时可能辐射的光谱线条数为（）。 ⑶能量和轨道量子化----定态不连续,能量和轨道也不连续; 氢原子的激发态和基态的能量(最小)与核外电子轨道半径间的关系是:（） 【说明】氢原子跃迁 ① 轨道量子化r n=n2r1(n＝1,2.3…)r1=0.53×10-10m
能量量子化：E1=－13.6eV ② ③氢原子跃迁时应明确： 一个氢原子直接跃迁向高（低）能级跃迁，吸收（放出）光子 ( 某一频率光子 ) 一群氢原子各种可能跃迁向低（高）能级跃迁放出（吸收）光子 (一系列频率光子) ④氢原子吸收光子时——要么全部吸收光子能量，要么不吸收光子 A光子能量大于电子跃迁到无穷远处(电离)需要的能量时，该光子可被吸收。(即：光子和原子作用而使原子电离) B光子能量小于电子跃迁到无穷远处(电离)需要的能量时,则只有能量等于两个能级差的光子才能被吸收。 ⑤氢原子吸收外来电子能量时——可以部分吸收外来碰撞电子的能量因此，能量大于某两个能级差的电子均可被氢原子吸收，从而使氢原子跃迁。 ⑶玻尔理论的局限性。由于引进了量子理论（轨道量子化和能量量子化），玻尔理论成功地解释了氢光谱的规律。
高中物理原子结构、原子核检测题 1．下列说法正确的是( ) A．γ射线比α射线的贯穿本领强 B．外界环境温度升高，原子核的半衰期变大 C．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的重核裂变反应 D．原子核发生一次β衰变，该原子外层就失去一个电子 解析：选A γ射线比α射线的贯穿本领强，选项A正确；外界环境不影响原子核的半衰期，选项B 错误；太阳辐射的能量主要来自太阳内部的轻核聚变反应，选项C错误；β衰变是原子核内的中子转化为质子时放出的负电子，与原子的外层电子无关，选项D错误。 2.232 90Th经过一系列α衰变和β衰变后变成208 82Pb，则208 82Pb比232 90Th少( ) A．16个中子，8个质子B．8个中子，16个质子 C．24个中子，8个质子D．8个中子，24个质子 解析：选A 208 82Pb比232 90Th质子数少(90－82)＝8个，核子数少(232－208)＝24个，所以中子数少(24－ 8)＝16个，故A正确，B、C、D错误。 3．下列说法正确的是( ) A．光子像其他粒子一样，不但具有能量，也具有动量 B．比结合能越大，原子核越不稳定 C．将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，会改变放射性元素的半衰期 D．原子核的质量大于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损 解析：选 A 光子像其他粒子一样，不但具有粒子性，而且也有波动性，则不但具有能量，也具有动量，故A正确；比结合能越大，原子核越稳定，B错误；放射性元素的半衰期与外界因素没有任何关系，只和本身性质有关，C错误；原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损，故D错误。 4．[多选](2019·天津高考)我国核聚变反应研究大科学装置“人造太阳” 2018年获得重大突破，等离子体中心电子温度首次达到1亿度，为人 类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础。下列关于聚变的说法 正确的是( ) A．核聚变比核裂变更为安全、清洁 B．任何两个原子核都可以发生聚变 C．两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前增加 D．两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加 解析：选AD 与核裂变相比，轻核聚变没有放射性污染，安全、清洁，A正确；只有原子序数小的轻核才能发生聚变，B错误；轻核聚变成质量较大的原子核，比结合能增加、总质量减小，故C错误，D正确。
高中物理原子与原子核知识点总结(必修三) 载自：搜高考网https://www.doczj.com/doc/724949534.html, 原子、原子核这一章虽然不是重点,但是高考选择题也会涉及到,其实只要记住模型和方程式,就不会在做题上出错,下面的一些总结希望对大家有所帮助. 卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构学说,玻尔把量子说引入到核式结构模型之中,建立了以下三个假说为主要内容的玻尔理论.认识原子核的结构是从发现天然放射现象开始的,发现质子的核反应是认识原子核结构的突破点.裂变和聚变是获取核能的两个重要途径.裂变和聚变过程中释放的能量符合爱因斯坦质能方程。 整个知识体系，可归结为：两模型(原子的核式结构模型、波尔原子模型)；六子(电子、质子、中子、正电子、粒子、光子)；四变(衰变、人工转变、裂变、聚变)；两方程(核反应方程、质能方程)。 4条守恒定律(电荷数守恒、质量数守恒、能量守恒、动量守恒)贯串全章。 1.汤姆生模型(枣糕模型) 汤姆生发现电子，使人们认识到原子有复杂结构。从而打开原子的大门. 2.卢瑟福的核式结构模型(行星式模型)卢瑟福α粒子散射实验装置,现象,从而总结出核式结构学说 α粒子散射实验是用α粒子轰击金箔，实验现象：结果是绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进,但是有少数α粒子发生了较大的偏转.这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。
卢瑟福由α粒子散射实验提出：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间运动。 由α粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是10-15m。 而核式结构又与经典的电磁理论发生矛盾：①原子是否稳定,②其发出的光谱是否连续 3.玻尔模型(引入量子理论，量子化就是不连续性，整数n叫量子数)玻尔补充三条假设 ⑴定态--原子只能处于一系列不连续的能量状态(称为定态),电子虽然绕核运转,但不会向外辐射能量。 (本假设是针对原子稳定性提出的) ⑵跃迁--原子从一种定态跃迁到另一种定态,要辐射(或吸收)一定频率的光子(其能量由两定态的能量差决定)(本假设针对线状谱提出) ( ) 辐射(吸收)光子的能量为hf＝E初-E末 氢原子跃迁的光谱线问题[一群氢原子可能辐射的光谱线条数为 ]。
第十七章 量子力学基础 一、基本要求 1. 了解德布罗意的物质波概念，理解实物粒子的波粒二象性，掌握物质波波长的计算。 2. 了解不确定性原理的意义，掌握用不确定关系式计算有关问题。 3. 了解波函数的概念及其统计解释，理解自由粒子的波函数。 4. 掌握用定态薛定谔方程求解一维无限深势阱的简单问题，并会计算一维问题中粒子在空间某区间出现的概率。 5. 了解能量量子化、角动量量子化和空间量子化，了解斯特恩-盖拉赫试验及微观粒子的自旋。 6. 理解描述原子中电子运动状态的四个量子数的物理意义，了解泡利不相容原理和原子的壳层结构。 二、基本内容 1. 物质波 与运动的实物粒子相联系的波动，在此意义下，微观粒子既不是经典意义下的粒子，也不是经典意义下的波。描述其波动特性的物理量v 、λ和描述其粒子特性的物理量E 、p 由德布罗意关系 h E v = p h = λ 联系起来，构成一幅统一的图像。 2. 波函数 对具有波粒二象性的微观粒子进行描述所使用的函数，一般写为(,)t ψr ， 波函数的主要特点： （1）波函数必须是单值、有限、连续的； （2）*(,)(,)1t t d xd yd z ψψ=???r r （归一化条件） ； （3）*(,)t ψr ，(,)t ψr 表示粒子在t 时刻在（x 、y 、z ）处单位体积中出现的
概率，称为概率密度。 特别注意自由粒子的波函数：/() i E t A e --ψ= p.r 式中P 和E 分别为自由粒子 的动量和能量。 3. 不确定性原理 1927年海森堡提出：对于一切类型的测量，不确定量?x 和? x p 之间总有 如下关系： ?x ?x p ≥2 同时能量的不确定量? E 与测定这个能量所用的时间（间隔）? t 的关系为： ?E ?t ≥ 2 不确定性原理完全起源于粒子的波粒二象特性，与所用仪器与测量方法无关。 4. 薛定谔方程 波函数(,)t ψr 所满足的方程。若已知微观粒子的初始条件，则可由薛定谔方程决定任一时刻粒子的状态。在势场(,) U t r 中，薛定谔方程可写为 2 2 2?- m (,)U t ψ+r t i ?ψ?=ψ 若势能函数() U U ≡r 与时间无关，则可将(),t ψr 写成()() f t ψr ，其中()ψr 满 足定态薛定谔方程 2 2 2? -m () ψr +()U r () ψr =E () ψr 而)(t f =Et i e - ，此时有 () ,t ψr 、)t =() ψr Et i e - 这种形式的波函数称为定态波函数，它所描写的微观粒子的状态则称为定态。在一维情况下，定态薛定谔方程成为 2 22 ()()()() 2d x U x x E x m d x -ψ+ψ=ψ 5. 一维无限深势阱中粒子的定态薛定锷方程及波函数
第三章二、原子与原子核的结构 原子的核式结构模型 1909～1911年，英国物理学家卢瑟福（E．Rutherford，1871-1937）和他的助手们进行了α粒子散射的实验：用α射线照射金箔，由于金原子中的带电微粒对仪粒子有库仑力的作用，一些α粒子穿过金箔后会改变原来运动的方向。卢瑟福希望通过对实验现象的分析，来了解原子内部电荷与质量分布的情形。 实验的结果是，绝大多数α粒子穿过金箔后仍大致沿原来的方向前进，但是少数α粒子发生了较大的偏转（图3.2-1）。 图3.2-1 α粒子的散射 实验中观察到的大角度散射使卢瑟福感到惊奇。α粒子的这种大角度散射，不可能是金箔原子内的电子造成的，因为电子的质量很小。这就像子弹碰到尘埃一样，子弹的方向不会发生什么变化。α粒子一定是由于正电荷的作用而散射，而且正电荷的质量一定很大，碰撞时才能使α粒子改变运动方向。卢瑟福猜想：原子中的正电荷与原子的质量一定集中在一个很小的核上。 卢瑟福精确统计了向各个方向散射的α粒子的数目，在此基础上提出了原子的核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在核内，这个核叫做原子核（atomic nucleus），带负电的电子在核外的空间运动着。 按照原子的核式结构模型，原子内部的空间十分空旷。近代研究表明，原子直径的数量级为10-10 m，而原子核直径的数量级仅为10-15m，两者相差十万倍！如果把原子比做直径百米左右的大球，那么原子核只有米粒大小。 原子核的组成 原子核虽然很小，但是也有内部结构。 1919年，卢瑟福用镭放射出的α粒子轰击氮原子核，从氮核中打出了一种新的粒子。根据这种粒子在电场和磁场中的偏转，测出了它的质量和电荷，原来它就是氢原子核，叫做质子（proton），用p表示。以后，人们用同样的方法从氟、钠、铝等原子核中都打出了质子，因而，质子是原子核的组成部分。
电子的发现、原子的核式结构导学案 【新课标学习要求】 1、了解人类发现电子的过程。 2、知道早期的原子结构模型，体会模型化方法。 3、知道α粒子散射实验的原理及实验结果。 4、通过卢瑟福原子核式结构模型的建立过程，体会科学家进行科学探究的方法。 【自主学习】 一、阴极射线 1、电离：（1）条件：在_______中，气体能够被电离而导电。（2）实质：气体分子中的正、负电荷被_______，气体中出现了_______电荷。 2、气体放电：（1）通常大气中分子的_____很大，电离后的自由电荷运动时会与空气分子碰撞，正负电荷重新______，所以难以形成稳定的气体_____电流。（2）阴极射线：稀薄气体导电可以看到______放电现象。将玻璃管内的气体压强降到约0.1Pa以下，也就是管内成为通常所说的_______，这时虽看不到辉光，但在阳极上钻一个小孔后，在孔外的玻璃管壁上可看到______，其实质是由于玻璃受到_______发出的某种射线的撞击而引起，这种射线叫做_______ 二、电子的发现 1、汤姆孙的探究方法：（1）让阴极射线分别通过电场或磁场，根据_______现象，证明它是_______的粒子流并求现了其比荷。（2）换用不同材料的阴极和不同的_______做实验，所得粒子的_______相同。（3）粒子带负电，比荷是氢离子比荷的近两千倍，说明阴极射线粒子的质量远小于氢离子的质量。（4）组成阴极射线的粒子称为_______。 2、结论：（1）研究的新现象：光电效应、_______、β射线。它们都包含电子。（2）结论：强电场电离、正离子轰击、紫外光照射、金属受灼热、入射性物质的自发辐射，都能发射_______的带电粒子—电子。电子是原子的_______，是比原子更_______的物质单元。 3、电子电荷的量子化：（1）电子电荷可根据密立根油滴实验测定，数值为：e=__________ （2）带电体所带电荷量具有____的特点，即任何带电体所带电荷只能是电子电荷的______。 三、α粒子散射实验 1、实验方法：用从放射源发射的α粒子束轰击_______，利用荧光接收，探测通过金箔后的α粒子_______情况。 2、实验目的：α粒子通过金箔时，由于金原子中的带电粒子对α粒子有_______作用，一些α粒子的_______改变，也就是发生了α粒子散射，统计散射到各个方向的α粒子_______，即可推知原子中_______的分布情况 3、实验结果：实验发现，α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有_______α粒子（约占八千分之一）发生了大角度偏转，偏转的角度甚至_______900，也就是说它们几乎被______________。 四、原子核的电荷与尺度 1、原子内的电荷关系：各种元素的原子核的电荷数与含有的_______相等，非常接近于它们的_______。 2、原子核的组成：原子核是由_____和___组成的，原子核的电荷数就是核中的_____数。 3、原子核的大小：实验确定的原子核半径R的数量级为______m，而整个原子半径的数量级是10-10m，可见原子内部是十分“空旷”的。 【典型例题】 例1、如图所示，一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，若 在管的正下方，放一通电直导线AB时，发现射线径迹向下偏，
第三讲原子结构与原子核 ——课后自测诊断卷 1．[多选](2019·江苏七市三模)中微子是一种不带电、质量很小的粒子。早在1942年我国物理学家王淦昌首先提出证实中微子存在的实验方案。静止的铍核(74Be)可能从很靠近它的核外电子中俘获一个电子(动能忽略不计)形成一个新核并放出中微子，新核处于激发态，放出γ光子后回到基态。通过测量新核和γ光子的能量，可间接证明中微子的存在。则( ) A．产生的新核是锂核(73Li) B．反应过程吸收能量 C．中微子的动量与处于激发态新核的动量大小相等 D．中微子的动能与处于激发态新核的动能相等 解析：选AC 根据题意可知发生的核反应方程为74Be＋0－1e→73Li＋νe，所以产生的新核是锂核，反应过程放出能量，故A正确，B错误；根据动量守恒可知中微子的动量与处于激发态新核的动量大小相等，方向相反，故C正确；因为中微子的动量与处于激发态新核的动 量大小相等，质量不等，根据E k＝p2 2m ，可知中微子的动能与处于激发态新核的动能不相等， 故D错误。 2．[多选](2019·武汉质检)我国自主研发的钍基熔盐是瞄准未来20～30年后核能产业发展需求的第四代核反应堆，是一种液态燃料堆，使用钍铀核燃料循环，以氧化盐为冷却剂，将天然核燃料和可转化核燃料熔融于高温氯化盐中，携带核燃料在反应堆内部和外部进行循环。钍232不能直接使用，需要俘获一个中子后经过2次β衰变转化成铀233再使用，铀233的一种典型裂变方程是233 92U＋10n→142 56Ba＋8936Kr＋310n。已知铀233的结合能为E1、钡142的结合能为E2、氪89的结合能为E3，则( ) A．铀233比钍232少一个中子 B．铀233、钡142、氪89三个核中氪89的结合能最小，比结合能却最大 C．铀233、钡142、氪89三个核中铀233的结合能最大，比结合能也最大 D．铀233的裂变反应释放的能量为ΔE＝E1－E2－E3 解析：选AB 设钍核的电荷数为a，则钍232俘获一个中子后经过2次β衰变转化成铀233，则a＝92－2＝90，则钍232中含有中子数为232－90＝142，铀233含有中子数为233－92＝141，则铀233比钍232少一个中子，选项A正确；铀233、钡142、氪89三个核中氪89质量数最小，结合能最小，因核子数较小，则比结合能却最大，选项B正确，C错误；铀233的裂变反应中释放的能量等于生成物的结合能减去反应物的结合能，选项D错误。 3．[多选](2019·南京、盐城三模)下列对物理知识的理解正确的有( ) A．α射线的穿透能力较弱，用厚纸板就能挡住
第十八章原子结构 新课标要求 1．内容标准 （1）了解人类探索原子结构的历史以及有关经典实验。 例1 用录像片或计算机模拟，演示α粒子散射实验。 （2）通过对氢原子光谱的分析，了解原子的能级结构。 例2 了解光谱分析在科学技术中的应用。 2．活动建议 观看有关原子结构的科普影片。 新课程学习 18．4 玻尔的原子模型 ★新课标要求 （一）知识与技能 1．了解玻尔原子理论的主要内容。 2．了解能级、能量量子化以及基态、激发态的概念。 （二）过程与方法 通过玻尔理论的学习，进一步了解氢光谱的产生。 （三）情感、态度与价值观 培养我们对科学的探究精神，养成独立自主、勇于创新的精神。 ★教学重点 玻尔原子理论的基本假设。 ★教学难点 玻尔理论对氢光谱的解释。 ★教学方法
教师启发、引导，学生讨论、交流。 ★教学用具： 投影片，多媒体辅助教学设备 ★课时安排 1 课时 ★教学过程 （一）引入新课 复习提问： 1．α粒子散射实验的现象是什么？ 2．原子核式结构学说的内容是什么？ 3．卢瑟福原子核式结构学说与经典电磁理论的矛盾 教师：为了解决上述矛盾，丹麦物理学家玻尔，在1913年提出了自己的原子结构假说。 （二）进行新课 1．玻尔的原子理论 （1）能级（定态）假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些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。这些状态叫定态。（本假设是针对原子稳定性提出的）（2）跃迁假设：原子从一种定态（设能量为E n ）跃迁到另一种定态（设能量为E m ）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即 n m E E h -=ν（h 为普朗克恒量） （本假设针对线状谱提出） （3）轨道量子化假设：原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形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的分布也是不连续的。（针对原子核式模型提出，是能级假设的补充）2.玻尔根据经典电磁理论和牛顿力学计算出氢原子的电子的各条可
高中物理-原子结构章末复习 【知识网络梳理】 【知识要点与方法指导】 一、重点、难点、方法 1．原子核式结构的提出与α粒子散射实验的关系 卢瑟福设计的α粒子散射实验是为了探究原子内电荷的分布,并非为了验证汤姆孙模型的正与误,他在做了α粒子散射实验后,根据实验现象的分析提出了原子的“核式结构”模型。 2．对氢原子能级跃迁的理解 （1）原子从低能级向高能级跃迁：吸收一定能量的光子,当一个光子的能量满足 hv E E =-末初时,才能被某一个原子吸收,使原子从低能级E 初向高能级E 末跃迁,而当光子能量hv 大于或小于E E -末初时都不能被原子吸收。 （2）原子从高能级向低能级跃迁,以光子的形式向外辐射能量,所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差。 （3）当光子能量大于或等于13.6eV 时,也可以被氢原子吸收,使氢原子电离；当氢原子吸收的光子能量大于13.6eV 。氢原子电离后,电子具有一定的初动能。 一群氢原子处于量子数为n 的激发态时,可能辐射出的光谱线条数为2 (1)2 n n n N C -= =。 （4）原子还可吸收外来实物粒子（例如自由电子）的能量而被激发,由于实物粒子的动能 原 子结构 ?? ? ? ? ? ??? ?? 电子的发现原子模型????? ????光谱光谱分析：用明线光谱和吸收光谱分析物质的化学组成 ?? ???吸收光谱发射光谱???连续谱 线状谱?? ?汤姆孙的发现：阴极射线为电子流 电子发现的意义：原子可以再分??????????? ???? 汤姆孙枣糕式模型卢瑟福核式结构模型玻尔原子结构模型氢原子光谱和光谱分析?? ???能量量子化轨道量子化能级跃迁
《2 原子的核式结构模型》教学设计 一、教材分析： 这一节是本章的重点，高考的热点，尤其是α粒子散射实验及其现象。让学生认识到实验对理论发展的重要作用，知道物理模型建立的意义及其局限性。从汤姆孙的原子结构模型到卢瑟福的原子的核式结构模型的建立，既渗透科学探究的因素教学，又进行了模型法的教学，并将卢瑟福的原子的核式结构模型与行星结构相类比，使学生有更清晰的直观形象、生动的认识，指出大自然的和谐统一的美，渗透哲学教育。通过学生对α粒子散射实验现象的讨论与交流，顺理成章地否定了枣糕模型，并建立新的模型。 原子的结构非常紧密，用一般的方法是无法探测它的内部结构的，要认识原子的结构，需要用高速粒子对它进行轰击，用高速的α粒子穿过原子的散射情况，是研究原子结构的有效手段。二、教学目标： （一）知识与技能 1．了解原子结构模型建立的历史过程及各种模型建立的依据。 2．知道α粒子散射实验的实验方法和实验现象，及原子核式结构模型的主要内容。 （二）过程与方法 1．通过对α粒子散射实验结果的讨论与交流，培养学生对现象的分析中归纳中得出结论的逻辑推理能力。 2．通过核式结构模型的建立，体会建立模型研究物理问题的方法，理解物理模型的演化及其在物理学发展过程中的作用。 3．了解研究微观现象。 （三）情感、态度与价值观 1．通过对原子模型演变的历史的学习，感受科学家们细致、敏锐的科学态度和不畏权威、尊重事实、尊重科学的科学精神。 2．通过对原子结构的认识的不断深入，使学生认识到人类对微观世界的认识是不断扩大和加深的，领悟和感受科学研究方法的正确使用对科学发展的重要意义。 3、让学生参与问题的解决，参与科学研究的良好学习习惯，逐步积蓄探究热情，培养学生勇于探究的精神，探究能力和合作精神。 三、教学重点难点： 重点：1．引导学生小组自主思考讨论在于对α粒子散射实验的结果分析从而否定汤姆孙的枣糕模型，得出原子的核式结构； 2．在教学中渗透和让学生体会物理学研究方法，渗透三个物理学方法：模型方法，黑箱方法和微观粒子的碰撞方法； 难点：引导学生小组自主思考讨论在于对ɑ粒子散射实验的结果分析从而否定葡萄干布丁模型，得出原子的核式结构 四、学情分析： 根据学生的具体情况设计教案、设计难度梯度，努力保证课堂时效性。学生观察ɑ粒子散射实验现象进行讨论和通过观察实验现象推理出卢瑟福的原子的结构模型会有一定的困难，因此对提出的3个问题，前二个问题放手让学生进行小组讨论，对于问题3采用先让学生猜想，师生共同分析
高中物理原子与原子核知识点总结(选修3－5) 原子、原子核这一章虽然不是重点,但是高考选择题也会涉及到,其实只要记住模型和方程式,就不会在做题上出错,下面的一些总结希望对同学们有所帮助. 一波粒二象性 1光电效应的研究思路 (1)两条线索： h为普朗克常数 h=6.63×34 10 J·S ν为光子频率 2．三个关系 (1)爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0。 (2)光电子的最大初动能E k可以利用光电管实验的方法测得，即E k＝eU c，其中U c是遏止电压。 (3)光电效应方程中的W0为逸出功，它与极限频率νc的关系是W0＝hνc。 3波粒二象性 波动性和粒子性的对立与统一 (1)大量光子易显示出波动性，而少量光子易显示出粒子性。 (2)波长长(频率低)的光波动性强，而波长短(频率高)的光粒子性强。 (3)光子说并未否定波动说，E＝hν＝hc λ 中，ν（频率）和λ就是波的概念。 光速C=λν (4)波和粒子在宏观世界是不能统一的，而在微观世界却是统一的。 3．物质波 (1)定义：任何运动着的物体都有一种波与之对应，这种波叫做物质波，也
叫德布罗意波。 (2)物质波的波长：λ＝h p ＝h mv ，h 是普朗克常量。 二 原子结构与原子核 （1）卢瑟福的核式结构模型 卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构学说,玻尔把量子说引入到核式结构模型之中,建立了以下三个假说为主要内容的玻尔理论.认识原子核的结构是从发现天然放射现象开始的,发现质子的核反应是认识原子核结构的突破点.裂变和聚变是获取核能的两个重要途径.裂变和聚变过程中释放的能量符合爱因斯坦质能方程。 整个知识体系，可归结为：两模型(原子的核式结构模型、波尔原子模型)；六子(电子、质子、中子、正电子、 粒子、 光子)；四变(衰变、人工转变、裂变、聚变)；两方程(核反应方程、质能方程)。 4条守恒定律(电荷数守恒、质量数守恒、能量守恒、动量守恒)贯串全章。 1.(1)电子的发现：1897年，英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子。电子的发现证明了原子是可再分的。 (2)汤姆孙原子模型：原子里面带正电荷的物质均匀分布在整个原子球体中，而带负电的电子镶嵌在球内。 2.卢瑟福的核式结构模型(行星式模型)卢瑟福α粒子散射实验装置,现象,从而总结出核式结构学说
第八章原子结构 一、电子的发现： （一）电子的发现： 1．电子是怎样发现的： 汤姆生用测定粒子的荷质比的方法发现了电子。 汤姆生发现阴极射线在电场和磁场中的偏转现象，根据偏转方向，确认阴极射线是带负电的粒子流。当他测定阴线射线粒子的荷质比时发现，不同物质做成的阴极发出的射极（粒子）都有相同的荷质比，这表明它们都能发射相同的带电粒子，因此这种带电粒子是构成物质的共同成份，这就是电子。 2．电子的发现对人类认识原子结构的重要性。 ①电子的发现使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也具有结构。 ②由于原子含有带负电的电子，从物质的电中性出发，推想到原子中还有带正电的部分，这就提出了进一步探索原子结构、探索原子模型的问题。 （二）汤姆生的原子模型（枣糕模型） 葡萄干面包模型 二、原子的核式结构的发现 （一）原子核式结构的发现： 1．什么叫散射实验？ 用各种粒子——x射线、电子和α粒子轰击很薄的物质层，通过观察这些粒子穿过物质层后的偏转情况，获得原子结构的信息，这种实验叫做散射实验。 2．为什么用α粒子的散射（实验）现象可以研究原子的结构？ 原子的结构非常紧密，用一般的方法无法探测它内部的结构，要认识原子的结构，需要用高速粒子对它进行轰击。 ①由于α粒子具有足够的能量可以接近原子的中心， ②α粒子可以使荧光物质发光，如果α粒子与其他粒子发生相互作用，改变了运动的方向，荧光屏便能够显示出它的方向变化。 3．α粒子散射装置 ①放射源（Pa“坡”）玛丽·居里的祖国波兰。 ②金箔：1μm，能透光，有3000多层原子厚。 ③荧光屏荧光屏和显微镜能够围绕金箔在一个 ④显微镜圆周上转动，从而可以观察到穿过金箔后 ⑤转动圆盘偏转角度不同的α粒子 4．实验过程：实验室建在地下，通道大拐角（防光进入）
重难点10 原子结构和原子核 【知识梳理】 一、氢原子光谱、氢原子的能级、能级公式 1．原子的核式结构 （1）电子的发现：英国物理学家汤姆孙发现了电子。 （2）α粒子散射实验：1909～1911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，但有少数α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。 （3）原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。 2．光谱 （1）光谱 用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长（频率）和强度分布的记录，即光谱。 （2）光谱分类 有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱。 有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱。 （3）氢原子光谱的实验规律 巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝R ???? 122－1n 2，（n ＝3,4,5，…），R 是里德伯常量，R ＝1.10×107 m －1，n 为量子数。 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。 （2）跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝E m －E n 。（h 是普朗克常量，h ＝6.63× 10－34 J·s ） （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．氢原子的能级、能级公式 （1）氢原子的能级 能级图如图所示
高中物理-原子结构+练习 一、研究进程 汤姆孙（糟糕模型）→卢瑟福由α粒子散射实验（核式结构模型）→ 波尔量子化模型 →现代原子模型（电子云模型） 二、α 粒子散射实验 a 、实验装置的组成：放射源、金箔、荧光屏 b 、实验的结果： 绝大多数α 粒子基本上仍沿原来的方向前进, 少数 α 粒子(约占八千分之一)发生了大角度偏转, 甚至超过了90o 。 C 、卢瑟福核式结构模型内容： ①在原子的中心有一个很小的原子核, ②原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在原子核里, ③带负电的电子在核外空间里旋转。 原子直径的数量级为m 10 10-,而原子核直径的数量级约为m 1015-。 c 、卢瑟福对实验结果的解释 电子对α粒子的作用忽略不计。 因为原子核很小,大部分α粒子穿过原子时离原子核很远,受到较小的库仑斥力,运动几乎不改变方向。 极少数α粒子穿过原子时离原子核很近,因此受到很强的库仑斥力,发生大角度散射。 d 、核式结构的不足 认为原子寿命的极短；认为原子发射的光谱应该是连续的。 三、氢原子光谱 1、公式：)11(1 2 2n m R -=λ m=1、2、3……,对于每个m,n=m+1,m+2,m+3…… m=2时,对应巴尔末系,其中有四条可见光,一条红色光、一条是蓝靛光、 另外两条是紫光。
2、线状光谱：原子光谱（明线光谱）是线状光谱,比如霓虹灯发光。 3、吸收光谱（主要研究太阳光谱）：吸收光谱是连续光谱背景上出现不连续的暗线。 吸收谱既不是线状谱又不是带状光谱（连续光谱） 4、实验表明：每种原子都有自己的特征谱线。（明线光谱中的亮线与吸收光谱中的暗线相对应,只是通常在吸收光谱中的暗线比明线光谱中的两线要少一些） 5、光谱分析原理：根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成。 6、连续光谱（带状光谱）：炽热的固体、液体或高压气体的光谱是连续光谱。 三、波尔模型 1、电子轨道量子化r=n 2r 1 , r 1=0.053nm ——针对原子的核式结构模型提出。 电子绕核旋转可能的轨道是分立的。 2、原子能量状态量子化（定态）假设——针对原子稳定性提出。 电子在不同的轨道对应原子具有不同的能量。原子只能处于一系列 不连续的能量状态中,这些状态中原子是稳定的,电子虽然绕核旋转, 但不向外辐射能量,这些状态叫定态。 取氢原子电离时原子能量为0,用定积分求得E 1= -13.6ev. 21n E E n =,E 1 = —13.6ev 3、原子跃迁假设（针对原子的线状谱提出） 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,会放出光子。 电子吸收光子时会从能量较低的定态轨道跃迁到能量较高的轨道。末初E -E hv =。 注：电子只吸收或发射特定频率的光子完成原子内的跃迁。如果要使电子电离,光子的能量 与氢原子能量之和大于等于零即可。 4、局限性 保留了经典粒子的观念,把电子的运动仍然看成经典力学描述下轨道运动,没有彻底摆脱经典理论的框架。→无法解释较为复杂原子的光谱。 5、现代原子模型： 电子绕核运动形成一个带负电荷的云团,对于具有波粒二象性的微观粒子,在一个确定时刻其空间坐标与动量不能同时测准,这是德国物理学家海森堡在1927年提出的著名的测不准原理。
课时跟踪检测（三十八） 原子结构与原子核 对点训练：原子的核式结构 1．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子内部存在( ) A ．电子 B ．中子 C ．质子 D ．原子核 2．如图所示是α粒子(氦原子核)被重金属原子核散射的运动轨迹，M 、N 、P 、Q 是轨迹上的四点，在散射过程中可以认为重金属原子核静止。图中所标出的α粒子在各点处的加速度方向正确的是( ) A ．M 点 B ．N 点 C ．P 点 D ．Q 点 3．(多选)物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展。下列说法符合事实的是( ) A ．赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论 B ．查德威克用α粒子轰击 714N 获得反冲核 817O ，发现了中子 C ．贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构 D ．卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型 4．原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子。例如在某种条件下，铬原子的n ＝2能级上的电子跃迁到n ＝1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n ＝4能级上的电子，使之脱离原子，这一现象叫做俄歇效应，以这种方式脱离了原子的电 子叫做俄歇电子，已知铬原子的能级公式可简化表示为E n ＝－A n 2，式中n ＝1,2,3，…表示不同能级，A 是正的已知常数，上述俄歇电子的动能是( ) A.1116 A B.716A C.316A D.1316 A 5．(多选) 19世纪初，爱因斯坦提出光子理论，使得光电效应现象得以完美解释，玻尔的氢原子模型也是在光子概念的启发下提出的。关于光电效应和氢原子模型，下列说法正确的是( ) A ．光电效应实验中，入射光足够强就可以有光电流 B ．若某金属的逸出功为W 0，该金属的截止频率为W 0h C ．保持入射光强度不变，增大入射光频率，金属在单位时间内逸出的光电子数将减小 D ．一群处于第四能级的氢原子向基态跃迁时，将向外辐射六种不同频率的光子 6．(多选)已知氢原子的基态能量为E 1，n ＝2、3能级所对应的能量分别为E 2和E 3，大
第 2 讲放射性元素的衰变、核能 1. [2020 ?北京高考]下列核反应方程中，属于a衰变的是（） A. VN+ 2Hb牝叶1H B. 238U R23Th+ 2He C.1H+ ?H R2He+ J n D. 23490Th^29i4Pa+—1e 答案B 解析A项是人工核转变，A项错误；B项是a衰变，B项正确；C项是轻核聚变，C项错误；D项是B衰变，D项错误。 2. [2020 ?福建高考]下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是（ ） A. Y射线是高速运动的电子流 B?氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大 C.太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变 DCBi的半衰期是5天，100克^Bi经过10天后还剩下50克 答案B 解析丫射线是光子流，所以A项错误；氢原子辐射光子以后，半径减小，电子动能增加，所以B项正确；太阳辐射能量的主要来源是热核反应，所以C项错误; 雷Bi的半衰期是5天，经过10天，100克2s3Bi还余25克，所以D项错误。 3. [2020 ?重庆高考]图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物发生衰变放出 的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里。以下判断可能正确的是（）
A. a、b为B粒子的径迹 B. a、b为丫粒子的径迹 C. c、d为a粒子的径迹 D. c、d为B粒子的径迹 答案D 解析丫粒子不带电，不会发生偏转，故B错。由左手定则可判定，a、b粒子带正电，C、d粒子带负电，又知a粒子带正电，B粒子带负电，故A、C均错，D 对。 4. [2020 ?广东高考]（多选）科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应 4 3 2 3 4 获得能量。核反应方程分别为：x+ S2He+ 1H+ 4.9 MeV和i H+ i FH2He+ X+ 17.6 MeV下列表述正确的有（） A. X是中子 B. Y的质子数是3,中子数是6 C. 两个核反应都没有质量亏损 D. 氘和氚的核反应是核聚变反应 答案AD 解析设Z X、A Y,由质量数守恒和电荷数守恒有：A+ A'= 4+ 3,2 + 3 = A+ 4, Z+ Z'= 2+ 1,1 + 1 = 2+ Z,可得A= 1, A'= 6，Z= 0, Z'= 3,故X 是中子，Y 是3Li , A正确；由3Li知，丫的质子数、中子数都是3,故B错误；两个核反应中都释放了能 量，故都有质量亏损，C错误；氘和氚的核反应中质量较小的核合成了质 量较大的核，故D正确
第20单元：原子核的人工转变 原子核的组成 教学要求：●知道原子核的人工转变，了解原子核的组成。 1、 知道原子核的人工转变，知道质子和中子是如何被发现的。 2、 了解原子核的组成，知道核子和同位素等概念。 3、 了解核力的简单特性。 教学重点： 质子中子的发现方程，原子核的组成，用原子核的组成解释α衰变、β衰变对 原子核结构的改变实质 教学过程： （一）复习提问： 天然放射性元素能放出几种射线？这些射线的本质是什么？ （二）引入：天然放射现象说明某些元素的原子核可以自发的产生核转变（α衰变β衰变γ 衰变），而用由人工控制的某些粒子轰击原子核也可以使其发生转变，即原子核可以发生人工转变。 （三）新授： 1、原子核的人工转变：人为的用高速运动的粒子（如α粒子）轰击原子核而产生新的原子核的方法叫原子核的人工转变。 ◆1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核的实验 装置：（引导学生阅读课本P278图9-12） 过程：（引导学生阅读课本P278第二段文字） 现象：从荧光屏S 上发现了闪光。 分析：闪光点的产生不是α粒子的效应，因为铝箔F 的厚度能阻挡（或吸收）所有 的α粒子，肯定是α粒子与氮气作用所产生的新粒子而引起的闪光，那么， 它是什么性质的粒子？它是否带电？质量多大？ 结论：用α粒子轰击氮原子核后产生了新的粒子。 为了证实上述实验的结果，英国物理学家布拉凯特实验照片分析： α粒子径迹碰后分叉：（图片P279图9-13） 分叉后的细长径迹---质子的径迹 另一条短粗 径 迹---新核径迹 发现质子的方程：H O H N e 1117842147+→+ 2、中子的发现： 思维过程：质子是原子核的组成部分已被人接受，最初有人认为，原子核可能是由质子组成的。但不久就知道这种想法是不正确的。如果原子核只是由质子组成，它的电荷数应该与质量数相等。实际上原子核的电荷数只是质量数的一半或者还少一些，卢瑟福根据这一事实，预言原子内可能还存在着质量跟质子相等的不带电的中性粒子，他把它称为中子。