2022届高考物理一轮复习 第十三章 波粒二象性 原子结构和原子核 第二节 原子和原子核学案 新人教版

1、2022届高考物理一轮复习 第十三章 波粒二象性 原子结构和原子核 第二节 原子和原子核学案 新人教版2022届高考物理一轮复习 第十三章 波粒二象性 原子结构和原子核 第二节 原子和原子核学案 新人教版年级：姓名：- 11 -第二节原子和原子核1粒子散射现象的实验结果：大多数粒子穿过金箔后仍能沿原来的方向步进；少数粒子发生较大偏转；极少数粒子偏转超过90，有的甚至几乎达到180，为了解释此现象卢瑟福提出原子的核式结构模型。2卢瑟福的原子的核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核叫做原子核，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里绕核旋转。3玻尔原子理论的三条假

2、设(1)能量量子化：原子只能处在一系列不连续的能量状态中(定态)，电子虽然绕核作加速运动，但不辐射能量，原子是稳定的。(2)能级跃迁：原子从一种定态(e初)跃迁到另一种定态(e末)时，要辐射(或吸收)一定频率(或波长)的光子，光子的能量hhc/e初e末。(3)轨道量子化：由于绕核旋转的轨道半径是不连续的，每一条可能轨道与原子的一个定态相对应。4氢原子的能级1定态能量公式ene1/n2 (n1,2,3)2轨道半径公式rnn2 r1(n1,2,3)e1，r1是第一轨道的半径和能量，n是量子数。e113.6 ev；r10.531010m51896年贝克勒耳发现了天然放射现象，揭示了原子核具有复杂的结

3、构。6放射线的种类和性质： (1)射线：氦核he流，其电离本领最强，贯穿本领很小，0.1 c。(2)射线：高速电子流，电离本领较强，贯穿本领较强，0.9 c。(3)射线：光子，高频电磁波电离本领很小，贯穿本领最强，c。7原子核衰变的规律：衰变：xyhe衰变：xye衰变是伴随衰变或衰变同时产生的。8半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间叫放射性元素的半衰期。如果反应之前原子核的质量为m，反应之后原子核的质量为m，半衰期为t，则mm()t/t。9具有相同质子数和不同中子数的原子互称同位素。10几个重要的原子核的人工转变(1)卢瑟福用粒子轰击氮核发现质子h：nheoh。(2)查德威克用粒

4、子轰击铍核发现中子n：bhecn(3)约里奥居里夫妇用粒子轰击铝发现放射性同位素和正电子e ：alhepn。11获得核能的途径：(1)重核的裂变：重核分裂成n个质量较小的原子核：unxesr10ne。(2)轻核的聚变：轻核结合成质量较大的原子核：hhhene。12核反应过程中能量守恒，满足质能方程：emc2。例1在卢瑟福粒子散射实验中，有少数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【解析】 卢瑟福粒子散射实验中使卢瑟福惊奇的就是少数粒子发生了较大角度的偏转，这是

5、由于粒子带正电，而原子核极小，且原子核带正电，a正确，b错误。粒子能接近原子核的机会很小，大多数粒子都从核外的空间穿过，而与电子碰撞时如同子弹碰到尘埃一样，运动方向不会发生改变。c、d的说法没错，但与题意不符。【答案】 a例2(多选)氢原子的部分能级如图所示。已知可见光的光子能量在1.62 ev到3.11 ev之间。由此可推知，氢原子()a从高能级向n1能级跃迁时发出的光的波长比可见光的短b从高能级向n2能级跃迁时发出的光均为可见光c从高能级向n3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高d从n3能级向n2能级跃迁时发出的光为可见光【解析】 从高能级向n1的能级跃迁的过程中辐射出的最大光子能量为10

6、.20 ev，不在1.62 ev到3.11 ev之间，所对应光的波长最短，a正确。已知可见光子能量在1.62 ev到3.11 ev之间，从高能级向n2能级跃迁时发出的光的能量3.40 ev，b错。从高能级向n3能级跃迁时发出的光的能量1.51 ev1.62 ev，只有能量大于3.11 ev的光的频率才比可见光高，c错。从n3到n2的过程中释放的光子的能量等于1.89 ev，介于1.62 ev到3.11 ev之间，所以是可见光，d对。【答案】 ad例3(多选)三个原子核x、y、z，x核放出一个正电子后变为y核，y核与质子发生核反应后生成z核并放出一个氦核(he)，则下面说法正确的是()ax核比z

7、核多一个质子bx核比z核少一个中子cx核的质量数比z核质量数大3dx核与z核的总电荷是y核电荷的2倍【解析】 根据质量数守恒、电荷数守恒，写出核反应方程式为：xye，yhzhe显然，a是错误的。x核的中子数为(mn)，z核的中子数为(m3)(n2)，(mn)(m3)(n2)1，可见x核比z核多一个中子，b错误。x核的质量数m比z核质量数(m3)大3，选项c正确。x核与z核的总电荷数是n(n2)2(n1)，y核电荷是(n1)，选项d正确。【答案】 cd例4已知氮核质量mn14.007 53 u，氧核质量mo17.004 54 u，氦核质量mhe4.003 87 u，质子质量mh1.008 15

8、u，试判断核反应：7nhe8oh是吸能反应，还是放能反应，能量变化多少？【解析】 先计算出质量亏损m，然后由1 u相当于931.5 mev能量代入计算即可。反应前总质量mnmhe18.011 40 u反应后总质量momh18.012 69 u因为反应中质量增加，所以此反应为吸能反应，所吸收能量emc2(18.012 6918.011 40)931.5 mev1.2 mev【答案】 吸能反应，吸收能量1.2 mev1在粒子穿过金箔发生大角度散射的过程中，下列的哪些说法是正确的()a粒子一直受到金原子核的斥力作用b粒子的动能不断减小c粒子的电势能不断增大d粒子发生散射，是与电子碰撞的结果2卢瑟福和

9、他的助手做粒子散射实验，获得了重要发现。关于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3(2015北京)下列核反应方程中，属于衰变的是()a.7nhe8ohb.92u90thhec.hhhen d.90th91pa 01e4在很多装饰材料中，都不同程度地含有放射性元素。下列说法正确的是()a射线、射线和射线都是电磁波b在、三种射线中，射线的电离能力最强c氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后一定只剩下1个氡原子核d放射性元素发生衰变时

10、所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的5铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应：92unab2n，则ab可能是()a.54xekr b.56bakrc.56basr d.54xesr6(多选)下列说法正确的是()a核聚变反应方程可能为hhhe2nb铀核裂变的核反应方程可能为unxesr2nc发生衰变时原子核放出电子，说明电子是原子核的组成部分d中子和质子结合成氘核，若该过程质量亏损为m，则氘核的结合能为mc27一个92u原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为92unxsr2n，则下列叙述正确的是()ax原子核中含有86个中子bx原子核中含有141个核子

11、c因为裂变时释放能量，根据emc2，所以裂变后的总质量数增加d因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少8(多选)关于核衰变和核反应的类型，下列表述中正确的有()a.uthhe 是衰变b.nheoh 是衰变c.hhhen 是轻核聚变d.sekr2e 是重核裂变9某放射性元素经过114天有7/8的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为()a11.4天 b7.6天c5.7天 d3.8天10右图为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n4的激发态，当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最容易表现出衍射现象的光是由n4能级跃到n1能级产生的b频率最小的光

12、是由n2能级跃迁到n1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n2能级跃迁到n1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11用频率为0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1、2、3的3条谱线，且321，则()a01 b321c0123 d.12氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为10.632 8 m，23.39 m。已知波长为1的激光是氖原子在能级间隔e11.96 ev的两个能级之间跃迁产生的。用e2表示产生波长为2的激光所对应的跃迁的能级间隔，则e2的近似值为()a10.50 ev b0.98 evc0.53 e

13、v d0.36 ev13(多选)中子和质子结合成氘核时，质量亏损m，相应的能量emc22.2 mev是氘核的结合能。下列说法正确的是()a用能量小于2.2 mev的光子照射静止氘核时，氘核不能分解为一个质子和一个中子b用能量等于2.2 mev的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零c用能量大于2.2 mev的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零d用能量大于2.2 mev的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和不为零1在卢瑟福的粒子散射实验中，有少数粒子发生大角度偏转，其原因是()a原子的绝大部分

14、质量和全部正电荷集中在一个很小的核上b正电荷在原子中是均匀分布的c原子中存在着带负电的电子d原子只能处在一系列不连续的能量状态中2氢原子从第4能级跃迁到第2能级发出蓝光，那么，当氢原子从第5能级跃迁到第2能级应发出()ax射线 b红光c黄光 d紫光3.90th(钍)经过一系列和衰变，变成82pb(铅)，下列说法正确的是()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次衰变和6次衰变d共经过6次衰变和4次衰变4原子核u经放射性衰变变成原子核th，继而经放射性衰变变为原子核pa，再经放射性衰变变为原子核u。放射性衰变、和依次为() a衰变、衷变和衰变b衰变、衷变和衰变 c衰变、衰变和衰

15、变d衰变、衰变和衰变5如图所示，我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是()a.hhhenb147nheohc.healpnd.unbakr3n6(多选)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、和三种射线中，射线的穿透能力最强e一个原子核在一次衰变中可同时放出、和三种射线7氢原子的能级图如图所示。欲使一处于基态的氢原子释放出一个电子而变成氢离子，该氢原子需要吸收的能量至少是()a13.60 e

16、vb10.20 evc0.54 ev d27.20 ev8如图所示，放射性元素镭衰变过程中释放出、三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是_(填选项前的字母)。a表示射线，表示射线b表示射线，表示射线c表示射线，表示射线d表示射线，表示射线9一个氘核(h)与一个氚核(h)发生聚变，产生一个中子和一个新核，并出现质量亏损。聚变过程中()a吸收能量，生成的新核是heb放出能量，生成的新核是hec吸收能量，生成的新核是hed放出能量，生成的新核是he10已知氢原子的基态能量为e1，激发态能量en，其中n2,3，。用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速。能使氢原子从第一激发态电离的光子

17、的最大波长为()abc d11氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为2，已知普朗克常量为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则()a吸收光子的能量为h1h2b辐射光子的能量为h1h2c吸收光子的能量为h1h2d辐射光子的能量为h2h112质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3。当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c表示真空中的光速)()a(m1m2m3)c b(m1m2m3)cc(m1m2m3)c2 d(m1m2m3)c213可见光光子的能量在1.613.10 ev范围内。若氢原子从高能级跃迁到量子数为n的低能级的谱线中有可见光，

18、根据氢原子能级图可判断n为()a1 b2c3 d414(多选)下图为氢原子的能级图，已知可见光的光子的能量范围为1.623.11 ev，锌板的电子逸出功为3.34 ev，那么对氢原子在能级跃迁的过程中辐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用能量为11.0 ev的自由电子轰击，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态c处于n2能级的氢原子能吸收任意频率的紫外线d处于n3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离e用波长为60 nm的伦琴射线照射，可使处于基态的氢原子电离出自由电子15我国首次使用核电池随“嫦娥三号”软着陆月球，并用于“嫦娥三号”的着陆器和月球车上，核电池是通过半导体换能器，将放射性同位素衰