【推荐精选】2018届高考物理一轮复习 专题 原子结构 原子核导学案

第4课时原子结构与原子核【考纲解读】1.知道两种原子结构模型，会用玻尔理论解释氢原子光谱.2.掌握氢原子的能级公式并能结合能级图求解原子的跃迁问题.3.掌握原子核的衰变、半衰期等知识.4.会书写核反应方程，并能根据质能方程求解核能问题．【知识要点】考点一原子结构与α粒子散射实验1．α粒子散射实验的结果绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子的偏转超过了90°，有的甚至被撞了回来，如图1所示．2．卢瑟福的原子核式结构模型在原子的中心有一个很小的核，叫，原子的所有正电荷和几乎都集中在原子核里，带负电的在核外绕核旋转．考点二玻尔理论的理解与计算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)氢原子的能级图(2)氢原子的能级和轨道半径①氢原子的能级公式：E n＝1n2E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6 eV.②氢原子的半径公式：r n＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10 m.考点三 原子核的衰变 1．原子核的衰变(1)原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变． (2)分类α衰变：A Z X →A －4Z －2Y ＋42He β衰变：A Z X → A Z ＋1Y ＋ 0－1e2．三种射线的成分和性质3.(1)根据半衰期的概念，可总结出公式 N 余＝N 原⎝⎛⎭⎫12t τ，m 余＝m 原⎝⎛⎭⎫12t τ式中N 原、m 原表示衰变前的放射性元素的原子核数和质量，N 余、m 余表示衰变后的放射性元素的原子核数和质量，t 表示衰变时间，τ表示半衰期．(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，与原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关．考点四 核反应类型及核反应方程注意：(1)核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接． (2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程．(3)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒． 考点五 核力与核能的计算 1．应用质能方程解题的流程图书写核反应方程→计算质量亏损Δm →利用ΔE ＝Δmc 2计算释放的核能(1)根据ΔE ＝Δmc 2计算，计算时Δm 的单位是“kg ”，c 的单位是“m/s ”，ΔE 的单位是“J ”． (2)根据ΔE ＝Δm ×931.5 MeV 计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV 的能量，所以计算时Δm 的单位是“u ”，ΔE 的单位是“MeV ”．2．利用质能方程计算核能时，不能用质量数代替质量进行计算． 【典型例题】例1.卢瑟福和他的助手做α粒子散射实验，获得了重要发现：关于α粒子散射实验的结果，下列说法中正确的是( ) 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 ．证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里D ．说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动例2.氢原子处于基态时，原子能量E 1＝－13.6 eV ，已知电子电量为e ，电子质量为m ，氢的核外电子的第一条可能轨道的半径为r 1，已知氢原子各定态能量与基态能量之间关系为E n ＝E 1n 2，式中n ＝2、3、4、5……(1)氢原子核外电子的绕核运动可等效为一环形电流，处于基态的氢原子核外电子运动的等效电流多大？(用K ，e ，r 1，m 表示)(2)若氢原子处于n ＝2的定态，求该氢原子的电离能．例3.(1)232 90Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变，变成20882Pb(铅)．以下说法中正确的是( )A ．铅核比钍核少8个质子B ．铅核比钍核少16个中子C ．共经过4次α衰变和6次β衰变D ．共经过6次α衰变和4次β衰变(2)约里奥－居里夫妇因发现人工放射性元素而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素3015P衰变成3014Si的同时放出另一种粒子，这种粒子是________．例4．铀核裂变有多种形式，其中一种的核反应方程是23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310n.()(1)试计算一个铀235原子核裂变后释放的能量．(235 92U、14156Ba、9236Kr、10n的质量分别为235.043 9 u、140.913 9u、91.897 3 u、1.008 7 u、1 u相当于931 MeV)(2)1 kg铀235原子核发生上述裂变时能放出多少核能？它相当于燃烧多少煤释放的能量？(煤的热值为2.94×107 J/kg)【拓展训练】1．[α粒子散射现象分析]在卢瑟福α粒子散射实验中，有少数α粒子发生了大角度偏转，其原因是()A．原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上B．正电荷在原子内是均匀分布的C．原子中存在着带负电的电子D．原子只能处于一系列不连续的能量状态中2．[能级跃迁的理解]用频率为ν0的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为ν1、ν2、ν3的3条谱线，且ν3＞ν2＞ν1，则()A．ν0＜ν1B．ν3＝ν2＋ν1C．ν0＝ν1＋ν2＋ν3 D.1ν1＝1ν2＋1ν33．[对原子核衰变的理解]2014年5月10日南京发生放射铱－192丢失事件，铱－192化学符号是Ir，原子序数是77，半衰期为74天，铱－192通过β衰变放出γ射线，γ射线可以穿透10～100 mm厚钢板．设衰变产生的新核用X表示，写出铱－192的衰变方程________；若现有1 g铱－192经过148天有________g铱－192发生衰变．4.[核反应方程的书写]原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源．当氘等离子体被加热到适当高温时，氘核参与的几种聚变反应可能发生，放出能量．这几种反应的总效果可以表示为621H→k42He ＋d11H＋210n＋43.15 MeV由平衡条件可知()A．k＝1，d＝4 B．k＝2，d＝2C．k＝1，d＝6 D．k＝2，d＝35.[核能的计算]已知氦原子的质量为M He u，电子的质量为m e u，质子的质量为m p u，中子的质量为m n u，u为原子质量单位，且由爱因斯坦质能方程E＝mc2可知：1 u对应于931.5 MeV的能量，若取光速c＝3×108 m/s，则两个质子和两个中子聚变成一个氦核，释放的能量为()A．[2(m p＋m n)－M He]×931.5 MeVB．[2(m p＋m n＋m e)－M He]×931.5 MeVC．[2(m p＋m n＋m e)－M He]·c2 JD．[2(m p＋m n)－M He]·c2 J6．(2014·新课标Ⅰ·35(1))关于天然放射性，下列说法正确的是________．A．所有元素都可能发生衰变B．放射性元素的半衰期与外界的温度无关C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强。

原子结构原子核知识梳理知识点一、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) a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a粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数a粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，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。

(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E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』样的光谱叫做线状谱。

有的光谱是连在一起的光带丄样的光谱叫做连续谱。

(3) 氢原子光谱的实验规律一一 1 <11^巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式Y = R歹二, (n = 3, 4,5,…),R是里德伯常量，R= 1.10 x 10 7 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h v = En—E n o ( h 是普朗克常量，h = 6.63 x 10—34J • 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⑴氢原子的能级能级图如图1所示图1(2)氢原子的能级和轨道半径1①氢原子的能级公式：E n=『E ( n= 1, 2, 3，…)，其中E为基态能量，其数值为E =—13.6 eV o2②氢原子的半径公式：r n= n「1(n= 1, 2, 3,…)，其中n为基态半径，又称玻尔半径，其数值为m = 0.53 x 10 —10 n知识点二、原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期、放射性同位素1. _________________________________________________________________________ 原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子 __________________ 数。

第十八章 原子结构18.1 电子的发现教学目标（1）了解阴极射线及电子发现的过程；（2）知道汤姆孙研究阴极射线发现电子的实验及理论推导。

教学重点阴极射线的研究教学难点汤姆孙发现电子的理论推导教学过程任务一 预习导学（一）电子的发现 1、阴极射线（1）产生：在研究气体导电的玻璃管内有阴、阳两极，当两极间加一定电压时，阴极便发出一种射线，这种射线为阴极射线。

（2）阴极射线的特点：碰到荧光物质能使其发光。

2、汤姆孙的发现（1）阴极射线电性的发现为了研究阴极射线的带电性质，他设计了如图18－1－1所示装置，从阴极发出的阴极射线，经过与阳极相连的小孔，射到管壁上，产生荧光斑点；用磁铁使射线偏转，进入集电圆筒；用静电计检测的结果表明，收集到的是负电荷。

（2）测定阴极射线粒子的比荷。

如图18－1－2所示，从阴极K 发出的阴极射线通过一对平行金属板P 、P ＇间的匀强电场，发生偏转，偏转角θ与电场强度E 、极板长度L 以及带电粒子的速度v 的关系：tanθ＝mv EqLv v =⊥ ①电场力与磁场力平衡，不发生偏转，由BEv =② 为Kg /C me1110≈ 1898这种粒子的“身份”子，物理学家把这种粒子叫做电子。

②现在测得电子的比荷为e/m ＝1.75881×1011电子的电荷量为e ＝1.60219×10－19C ，从而计算出电子的质量为m ＝9.10953×10－31kg.③电子的质量约为氢原子质量的18361任务二 合作探究【例1】一只阴极射线管，正下方，放一通电直导线AB （ ）A ．导线中的电流由A 流向B B ．导线中的电流由B 流向AC 流方向来实现D ．电子束的径迹与AB 中的电流方向无关【例2】一种测定电子比荷的实验装置如图空玻璃管内、阴极发出的电子经阳极A 与阴极K 度进入两极板C 、D 荧光屏上的O 点；若在两极板间施加电压U 的电子将打在荧光屏上的P 直于纸面向外、磁感应强度为B 上产生的光点又回到O ，已知极板的长度l =5.00cm 距离d =1.50cm ，极板区的中点M L =12.50cm ，U =200V ，B =6.3×10-4T ，P 点到0试求电子的比荷。

第二章原子结构一、对α粒子散射实验及核式结构模型的理解1．α粒子散射实验结果：α粒子穿过金箔后，绝大多数α粒子仍沿原来的方向前进，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”．2．核式结构学说：在原子的中心有一个很小的原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内，电子绕核旋转．【例1】(多选)关于α粒子散射实验现象的分析，下列说法正确的是( )A．绝大多数α粒子沿原方向运动，说明正电荷在原子内均匀分布，是α粒子受力平衡的结果B．绝大多数α粒子沿原方向运动，说明这些α粒子未受到明显的力的作用，说明原子是“中空”的C．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内质量和电荷量比α粒子大得多的粒子在原子内分布空间很小D ．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内的电子对α粒子的吸引力很大答案 BC解析 在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子沿原方向运动，说明α粒子未受到原子核明显的力的作用，也说明原子核相对原子来讲很小，原子内大部分空间是空的，故A 错，B 对；极少数α粒子发生大角度偏转，说明受到金原子核明显的力的作用的空间在原子内很小，α粒子偏转，而金原子核未动，说明金原子核的质量和电荷量远大于α粒子的质量和电荷量，电子的质量远小于α粒子，α粒子打在电子上，α粒子不会有明显偏转，故C 对，D 错．二、对玻尔原子模型的理解1．氢原子的能级对氢原子而言，核外的一个电子绕核运行时，若半径不同，则对应的原子能量也不同． 原子各能级的关系为E n ＝E 1n 2 (n ＝1,2,3…)对于氢原子而言，基态能级：E 1＝－13.6 eV2．氢原子的能级图如图1所示．图1 【例2】 已知氢原子基态的电子轨道半径为r 1＝0.528×10－10 m ，量子数为n 的能级值为E n ＝－13.6n 2 eV. (1)求电子在基态轨道上运动的动能；(2)有一群氢原子处于量子数n ＝3的激发态，画一张能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出的光谱线；(3)计算这几种光谱线中最短的波长．(静电力常量k ＝9×109 N·m 2/C 2，电子电荷量e ＝1.6×10－19 C ，普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s，真空中光速c ＝3.0×108m/s) 答案 见解析解析 (1)核外电子绕核做匀速圆周运动，库仑引力提供向心力，则ke 2r 21＝mv 2r 1，又知E k ＝12mv 2，故电子在基态轨道上运动的动能为：E k ＝ke 22r 1＝9×109－1922×0.528×10－10 J≈2.18×10－18 J≈13.6 eV.(2)当n ＝1时，能级值为E 1＝－13.612 eV ＝－13.6 eV. 当n ＝2时，能级值为E 2＝－13.622 eV ＝－3.4 eV. 当n ＝3时，能级值为E 3＝－13.632 eV≈－1.51 eV.能发出的光谱线分别为3→2,2→1,3→1共3种，能级图如图所示．(3)由E 3向E 1跃迁时发出的光子频率最大，波长最短．h ν＝E 3－E 1，又知ν＝c λ，则有 λ＝hcE 3－E 1＝ 6.63×10－34×3.0×108[－1.51－－－19 m≈1.03×10－7 m. 针对训练1 (多选)下列对玻尔原子理论的评价正确的是( )A ．玻尔原子理论成功解释了氢原子光谱规律，为量子力学的建立奠定了基础B ．玻尔原子理论的成功之处是引入了量子概念C ．玻尔原子理论的成功之处是它保留了经典理论中的一些观点D ．玻尔原子理论与原子的核式结构是完全对立的答案 AB解析 玻尔原子理论成功解释了氢原子的发光问题，其成功之处是引入了量子化理论，局限是保留了经典理论中的一些观点，故A 、B 对，C 错；它继承并发展了原子的核式结构观点，故D 错．三、原子的能级跃迁与电离1．能级跃迁的两种方式(1)辐射和吸收光子发生跃迁，可表示如下：高能级低能级E n(2)吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而发生跃迁．由于实物粒子的动能可全部或部分被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差(E ＝E m －E n ，m >n )，均可使原子发生能级跃迁．2．电离的两种方式(1)吸收光子能量发生电离．当光子能量大于或等于13.6 eV 时，可以被处于基态的氢原子吸收，使氢原子电离．(2)与实物粒子撞击发生电离．由于实物粒子的动能可全部或部分被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于氢原子所处的能级的能量，均可使原子发生电离．【例3】 将氢原子电离，就是从外部给电子能量，使其从基态或激发态脱离原子核的束缚而成为自由电子．(1)若要使n ＝2激发态的氢原子电离，至少要用多大频率的光照射该氢原子？(2)若用波长为200 nm 的紫外线照射处于n ＝2激发态的氢原子，则电子飞到离核无穷远处时的速度多大？(电子电荷量e ＝1.6×10－19 C ，普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s，电子质量m e ＝9.1×10－31 kg)答案 (1)8.21×1014 Hz (2)9.95×105 m/s解析 (1)n ＝2时，E 2＝－13.622 eV ＝－3.4 eV 所谓电离，就是使处于基态或激发态的原子的核外电子跃迁到n ＝∞的轨道，n ＝∞时，E ∞＝0.所以，要使处于n ＝2激发态的原子电离，电离能为ΔE ＝E ∞－E 2＝3.4 eVν＝ΔE h ＝3.4×1.6×10－196.63×10－34 Hz≈8.21×1014 Hz. (2)波长为200 nm 的紫外线一个光子所具有的能量 E 0＝h ν＝6.63×10－34×3×108200×10－9 J ＝9.945×10－19 J 电离能ΔE ＝3.4×1.6×10－19 J ＝5.44×10－19 J由能量守恒h ν－ΔE ＝12mv 2 代入数值解得v ≈9.95×105m/s.针对训练2 一个氢原子处于基态，用光子能量为15 eV 的光去照射该原子，问能否使氢原子电离？若能使之电离，则电子被电离后所具有的动能是多大？答案 能 1.4 eV解析氢原子从基态n＝1处被完全电离至少吸收13.6 eV的能量．所以15 eV的光子能使之电离，由能量守恒可知，完全电离后电子具有的动能E k＝15 eV－13.6 eV＝1.4 eV.。

第2讲光电效应波粒二象性一、普朗克能量子假说黑体与黑体辐射1．黑体与黑体辐射（1)黑体:如果某种物质能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体．(2）黑体辐射：辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关．2．普朗克能量子假说当带电微粒辐射或吸收能量时,是以最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的，这个最小能量值ε叫做能量子．ε＝hν。

二、光电效应及其规律1．光电效应现象在光的照射下,金属中的电子从表面逸出的现象，发射出来的电子叫光电子．2．光电效应的产生条件入射光的频率大于等于金属的极限频率．3．光电效应规律(1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于等于这个极限频率才能产生光电效应．(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关,只随入射光频率的增大而增大．(3)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9 s.(4）当入射光的频率大于等于极限频率时,饱和光电流的大小与入射光的强度成正比．4．爱因斯坦光电效应方程(1)光子说:光的能量不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子,光子的能量ε＝hν。

(2)逸出功W0:电子从金属中逸出所需做功的最小值．(3)最大初动能：发生光电效应时,金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值．(4）光电效应方程①表达式：hν＝E k＋W0或E k＝hν－W0。

②物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν,这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0,剩下的表现为逸出后电子的最大初动能．三、光的波粒二象性物质波1．光的波粒二象性(1)波动性:光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性．(2）粒子性：光电效应、康普顿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．物质波（1)概率波光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现,亮条纹是光子到达概率大的地方,暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波．（2)物质波任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应,其波长λ＝错误!，p为运动物体的动量，h为普朗克常量．1．判断下列说法是否正确．(1)任何频率的光照射到金属表面都可以发生光电效应．(×)(2)要使某金属发生光电效应,入射光子的能量必须大于金属的逸出功．(√）(3）光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比．（×）（4）光的频率越高，光的粒子性越明显,但仍具有波动性．（√）(5）德国物理学家普朗克提出了量子假说，成功地解释了光电效应规律．(×）（6）美国物理学家康普顿发现了康普顿效应，证实了光的粒子性．(√)(7）法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子具有波动性．(√）2．（多选）如图1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1A．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BC3．（多选)在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是()A．增大入射光的强度，光电流增大B．减小入射光的强度，光电效应现象消失C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应D．改用频率大于ν的光照射,光电子的最大初动能变大答案AD解析增大入射光强度,单位时间内照射到单位面积的光子数增加，则光电流将增大，故选项A正确；光电效应是否发生取决于入射光的频率，而与入射光强度无关，故选项B错误．用频率为ν的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率较小的光照射时,若光的频率仍大于等于极限频率，则仍会发生光电效应,选项C错误；根据hν－W逸＝错误!mv2可知,增加入射光频率，光电子的最大初动能增大，故选项D正确．4．有关光的本性，下列说法正确的是(）A．光既具有波动性，又具有粒子性，两种性质是不相容的B．光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点C．大量光子才具有波动性，个别光子只具有粒子性D．由于光既具有波动性，又具有粒子性,无法只用其中一种性质去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性答案D5．黑体辐射的规律如图2所示，从中可以看出，随着温度的降低，各种波长的辐射强度都________（填“增大”“减小"或“不变)，辐射强度的极大值向波长________（填“较长"或“较短”）的方向移动．图2答案减少较长解析由题图可知,随着温度的降低，相同波长的光辐射强度都会减小;同时最大辐射强度向右侧移动,即向波长较长的方向移动。

一、原子的核式结构1．α粒子散射实验的结果．绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子的偏转超过了90°，有的甚至被撞了回来，如图所示．2．卢瑟福的原子核式结构模型．在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核旋转．3．原子核的尺度：原子核直径的数量级为10－15 m，原子直径的数量级约为10－10m.二、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)氢原子的能级图(如图所示)．(2)氢原子的能级和轨道半径．①氢原子的能级公式：E n＝1n2E1(n＝1，2，3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6_e V.②氢原子的半径公式：r n＝n2r1(n＝1，2，3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10_m.1．α粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上．(√) 2．阴极射线来源于原子核．(×)3．原子的核式结构模型是由英国物理学家卢瑟福提出的．(√)4．原子光谱是不连续的，是由若干频率的光组成的．(√)5．氢原子由能量为E n的定态向低能级跃迁时，氢原子辐射的光子能量为hν＝E n. (×) 6．电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率．(×)7．氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁．(×)8．原子的能量量子化现象是指原子的能量状态是不连续的．(√)1．(2015·开封模拟)在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是()解析：金箔中的原子核与α粒子都带正电，α粒子接近原子核过程中受到斥力而不是引力作用，选项A、D错误；由原子核对α粒子的斥力作用及物体做曲线运动的条件，知曲线轨迹的凹侧应指向受力一方，选项B错误，C正确．答案：C2．(多选)(2016·芜湖模拟)按照玻尔原子理论，下列表述正确的是()A．核外电子运行轨道半径可取任意值B．氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量越大C．原子跃迁时，辐射或吸收光子的能量由能级的能量差决定，即hν＝|E m－E n|D．氢原子从激发态向基态跃迁的过程，可能辐射能量，也可能吸收能量解析：由玻尔理论知核外电子轨道是不连续的，不可以取任意值，故选项A错误；电子离原子核越远，能级越高，故原子的能量越大，选项B正确；原子发生跃迁时，若从低能级向高能级跃迁，吸收能量，从高能级向低能级跃迁，释放能量，且吸收和放出的光子的能量，由能级的能量差决定，故选项C 正确，D 错误．答案：BC3．(2015·西安模拟)用频率为ν0的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为ν1、ν2、ν3的3条谱线，且ν3＞ν2＞ν1，则( )A ．ν0＜ν1B ．ν3＝ν2＋ν1C ．ν0＝ν1＋ν2＋ν3D.1ν1＝1ν2＋1ν3解析：大量氢原子跃迁时，只有3个频率的光谱，这说明是从n ＝3能级向低能级跃迁，根据能量守恒有h ν3＝h ν2＋h ν1，解得ν3＝ν2＋ν1，B 正确．答案：B4．(2016·株洲模拟)根据玻尔原子结构理论，氦离子(He ＋)的能级图如图所示．电子处在n ＝3轨道上比处在n ＝5轨道上离氦核的距离________(填“近”或“远”)．当大量He ＋处在n ＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有______条．解析：根据玻尔原子理论，量子数n 越小，轨道越靠近原子核，所以n ＝3比n ＝5的轨道离原子核近，大量处于n ＝4 激发态的原子跃迁一共有6种情形，即产生6条谱线．答案：近 6一、单项选择题1．(2014·上海卷)不能用卢瑟福原子核式结构模型得出的结论是()A．原子中心有一个很小的原子核B．原子核是由质子和中子组成的C．原子质量几乎全部集中在原子核内D．原子的正电荷全部集中在原子核内解析：为了解释α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子核式结构模型：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，但不能得到原子核内的组成，故选项B不能用卢瑟福原子核式结构模型得出，A、C、D可以．答案：B2．(2015·安阳模拟)已知处于某一能级n上的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出10种不同频率的光，下列能表示辐射光波长最长的那种跃迁的示意图是()解析：由图示可知，在A 所示能级间跃迁中释放光子的能量最小，辐射光波的波长最长．选项A 正确．答案：A3．(2016·大同模拟)氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中( )A ．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量增大B ．原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量也减小C ．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小，原子的能量增大D ．原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大，原子的能量增大解析：根据玻尔理论，氢原子核外电子在离核越远的轨道上运动时，其能量越大，由能量公式E n ＝E 1n 2(E 1＝－13.6 eV)，可知电子从低轨道(量子数n 小)向高轨道(n 值较大)跃迁时，要吸收一定能量的光子，选项B 可排除；氢原子核外电子绕核做圆周运动，其向心力由原子核对电子的库仑引力提供，即ke 2r 2＝mv 2r ，电子运动的动能E k ＝12mv 2＝ke 22r，由此可知电子离核越远，r 越大时，则电子的动能就越小，选项A 、C 均可排除；由于原子核带正电荷，电子带负电荷，事实上异种电荷远离过程中需克服库仑引力做功，即库仑力对电子做负功，则原子系统的电势能将增大，系统的总能量增大，选项D 正确．答案：D4．(2016·宝鸡模拟)氢原子的部分能级如图所示，氢原子吸收以下能量时，可以从基态跃迁到n ＝2能级的是( )A ．10.2 eVB ．3.4 eVC．1.89 eV D．1.51 eV解析：氢原子基态能量为－13.6 eV，n＝2能级的能量为－3.4 eV，两者的差值为10.2 eV，即所需要吸收的能量，故选项A正确．答案：A5．(2015·东营模拟)仔细观察氢原子的光谱，发现它只有几条分立的不连续的亮线，其原因是()A．氢原子只有几个能级B．氢原子只能发出平行光C．氢原子有时发光，有时不发光D．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解析：光谱中的亮线对应不同频率的光，“分立的不连续的亮线”对应着不同频率的光，选项B、C错误；氢原子在不同的能级之间跃迁时，辐射不同能量的光子，并且满足E＝h ν，能量不同，相应光子频率不同，体现在光谱上是一些不连续的亮线，选项A错误，D 正确．答案：D6．(2015·秦皇岛模拟)如图所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干种不同频率的光，下列说法正确的是()A．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光B．由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的光频率最小C．由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光最容易发生衍射现象D．用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应解析：由原子跃迁、光电效应的规律分析．这些氢原子向低能级跃迁时可辐射出6种光子，选项A错误；由n＝4能级跃迁到n＝3能级产生的光子能量最小，光频率最小，选项B错误；由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光子能量最大，光频率最大，光波长最小，最不容易发生衍射现象，选项C错误；由n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子能量为10.20 eV>6.34 eV，所以能使金属铂发生光电效应，选项D正确．答案：D二、多项选择题7．如图所示为卢瑟福和他的同事们做α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，观察到以下现象，其中正确的是()A．放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最少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，但次数极少解析：根据α粒子散射现象，绝大多数α粒子沿原方向前进，少数α粒子发生较大偏转，放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多．答案：BD8．(2016·大连模拟)如图所示为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是3.34 eV，那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是()A．用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能产生光电效应现象B．一群处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，能放出3种不同频率的光C．一群处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75 eVD．用能量为10.3 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态E．用能量为14.0 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子电离解析：当氢原子从高能级向低能级跃迁时，辐射出光子的能量有可能大于3.34 eV，锌板有可能产生光电效应，选项A错误；由跃迁关系可知，选项B正确；从n＝3能级向基态跃迁时发出的光子最大能量为12.09 eV，由光电效应方程可知，发出光电子的最大初动能为8.75 eV，选项C正确；氢原子在吸收光子能量时需满足两能级间的能量差，因此选项D 错误；14.0 eV＞13.6 eV，因此可以使处于基态的氢原子电离，选项E正确．答案：BCE9．(2016·烟台模拟)已知氢原子的能级如图所示，现用光子能量在10～12.9 eV范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，则下列说法中正确的是()A．在照射光中可能被吸收的光子能量有无数种B．在照射光中可能被吸收的光子能量只有3种C．照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有6种D．照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有3种解析：n＝1→n＝5，hν＝E5－E1＝13.06 eV，故能量在10～12.9 eV范围内的光子，仅吸收符合n＝1→n＝2，n＝1→n＝3，n＝1→n＝4的能级差的三种光子，选项A错误，B 正确；照射后处于最高能级的原子的量子数n＝4，故向低能级跃迁能辐射的光谱条数N＝n（n－1）－12＝6，选项C正确，D错误．答案：BC三、非选择题10．玻尔氢原子模型成功解释了氢原子光谱的实验规律，氢原子能级图如图所示．当氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时，辐射出频率为____Hz的光子，用该频率的光照射逸出功为 2.25 eV的钾表面，产生的光电子的最大初动能为____eV(电子电荷量e＝1.60×10－19C，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s)．解析：氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时，释放出光子的能量为E＝－0.85 eV －(－3.40eV)＝2.55 eV，由hν＝E解得光子的频率ν＝6.2×1014Hz.用此光照射逸出功为2.25 eV的钾时，由光电效应方程知，产生光电子的最大初动能为E k＝hν－W＝(2.55－2.25) eV＝0.30 eV.答案：6.2×10140.3011．氢原子基态能量E1＝－13.6 eV，电子绕核做圆周运动的半径r1＝0.53×10－10m.求氢原子处于n＝4激发态时：(1)原子系统具有的能量；(2)电子在n＝4轨道上运动的动能(已知能量关系E n＝1n2E1，半径关系r n＝n2r1，k＝9.0×109N ·m 2/C 2，e ＝1.6×10－19C)；(3)若要使处于n ＝2轨道上的氢原子电离，至少要用频率为多大的电磁波照射氢原子 (普朗克常量h ＝6.63×10－34 J ·s)?解析：(1)由E n ＝1n 2E 1得 E 4＝E 142＝－0.85 eV . (2)因为r n ＝n 2r 1，所以r 4＝42r 1，由圆周运动知识得k e 2r 24＝m v 2r 4， 所以E k4＝12mv 2＝ke 232r 1＝9.0×109×（1.6×10－19）232×0.53×10－10J ≈0.85eV(3)要使处于n ＝2的氢原子电离，照射光的光子能量应能使电子从第2能级跃迁到无限远处，最小频率的电磁波的光子能量应为h ν＝0－E 14， 得ν≈8.21×1014Hz.答案：(1)－0.85 eV (2)0.85 eV (3)8.21×1014 Hz。

高三物理一轮复习《原子的核式结构原子核》导学案（学生用）【学习目标】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3．知道原子核的组成，知道核子和同位素的概念。

【学习重点、难点】1.引导学生对α粒子散射实验的结果分析，得出原子的核式结构；2. 知道原子核的组成【使用方法】通读教材P61-63，进行知识梳理，再认真独立完成导学案，并将自己的疑问记下来。

【课前预习案】1．________发现电子，电子带____电，而原子呈电____性，电子是____的组成部分。

2．α粒子散射实验结果及原因：①________数α粒子不偏移→原子内部绝大部分是“空”的。

②少数α粒子发生_______偏转→原子内部有“核”存在。

③极少数α粒子被_______ 表明：作用力很大；质量很大；电量集中。

3.卢瑟福原子模型（核式结构模型）：在原子的中心有一个很小的核，叫做__________，原子的全部____电荷和几乎全部_____都集中在原子核里，带_____电的电子在核外的空间运动，原子的核式结构学说可完满解释α粒子散射实验。

4.原子和原子核的大小：原子的直径数量级为____m，原子核的直径数量级为10-15m。

5.原子核的组成：（1）质子的发现：用α粒子轰击______核获得质子。

（2）原子核的组成：原子核由核子（___子和___子）组成。

（3）原子核的质子数（Z）=原子核的______数=______序数。

（4）原子核的质量数（A）=______数 + ____数。

X表示原子核，X：_____符号；A：核的_______数；（5）原子核的符号表示：AZZ：核_____数6.同位素（1）定义：具有相同_______数而_____数不同的原子，称同位素。

（2）性质：原子核的_____数决定了核外电子数目，也决定了电子在核外的分布情况，进而决定了这种元素的化学性质，因而同种元素的同位素具有______的化学性质。