讲义：第13章 第3讲

1、考点一原子的核式结构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，英籍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图1(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(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1粒子散射实验(多选)如图2所示为卢瑟福和他的同事们做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

2、个位置时观察到的现象，下述说法中正确的是()图2A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解析根据粒子散射现象，绝大多数粒子沿原方向前进，少数粒子发生较大偏转，A、B、D正确2粒子散射实验现象(2013福建理综30(1)在卢瑟福粒子散射实验中，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粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是_(填选图下方的字母)答案C解析金箔中的原子核与粒子都带正电，粒子接近原子核过程中受到斥力而

3、不是引力作用，A、D错；由原子核对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，B错，C对3粒子散射现象分析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答案A解析卢瑟福粒子散射实验中使卢瑟福惊奇的就是粒子发生了较大角度的偏转，这是由于粒子带正电，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

4、错，但与题意不符4原子核式结构模型(2014上海3)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答案B考点二玻尔理论1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)氢原子光谱的实验规律：巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线，其波长公式R()(n3,4,5，R是里德伯常量，R1.10107 m1)(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

5、别化学元素上有着重大的意义2氢原子的能级结构、能级公式(1)玻尔理论定态：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)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)几个概念能级：在玻尔理论中，原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值，叫做能级基态：原子能量最低的状态激发态：在原子能量状态

6、中除基态之外的其他的状态量子数：原子的状态是不连续的，用于表示原子状态的正整数(3)氢原子的能级公式：EnE1(n1,2,3，)，其中E1为基态能量，其数值为E113.6 eV.(4)氢原子的半径公式：rnn2r1(n1,2,3，)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r10.531010 m.3氢原子的能级图能级图如图3所示图3思维深化请判断下列说法是否正确(1)原子光谱是不连续的，是由若干频率的光组成的()(2)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()(3)氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁()(4)原子的能量量子化现象是指原子在不同状态中具有不同的能量()5

7、光谱分析(多选)如图4甲所示是a、b、c、d四种元素的线状谱，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以了解该矿物中缺乏的是()图4Aa元素 Bb元素 Cc元素 Dd元素答案BD6玻尔理论一个氢原子从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解析氢原子从高能级向低能级跃迁时，放出光子，能量减少，故选项B正确，选项A、C、D错误7能级跃迁氢原子从能级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

8、量为h1h2C吸收光子的能量为h2h1D辐射光子的能量为h2h1答案D解析氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光，说明能级m高于能级n，而从能级n跃迁到能级k时吸收紫光，说明能级k也比能级n高，而紫光的频率2大于红光的频率1，所以h2h1，因此能级k比能级m高，所以若氢原子从能级k跃迁到能级m，应辐射光子，且光子能量应为h2h1.故选项D正确8能级跃迁(2014山东39(1)氢原子能级如图5所示，当氢原子从n3跃迁到n2的能级时，辐射光的波长为656 nm.以下判断正确的是_(双选，填正确答案标号)图5a氢原子从n2跃迁到n1的能级时，辐射光的波长大于656 nmb用波长为325 nm的光照射，

9、可使氢原子从n1跃迁到n2的能级c一群处于n3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线d用波长为633 nm的光照射，不能使氢原子从n2跃迁到n3的能级答案cd解析能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差，能级差越大，辐射的光子频率越大，波长越小，a错误；由EmEnh可知，b错误，d正确；根据C3可知，辐射的光子频率最多有3种，c正确解答氢原子能级图与原子跃迁问题的注意事项1能级之间跃迁时放出的光子频率是不连续的2能级之间发生跃迁时放出(吸收)光子的频率由hEmEn求得若求波长可由公式c求得3一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为n1.4一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方

10、法：用数学中的组合知识求解：NC.利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加考点三原子核及核反应1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2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荷量质量电离能力贯穿本领射线氦核He2e4 u最强最弱射线电子ee u较强较强射线光

11、子00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3原子核的衰变、半衰期(1)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变化称为原子核的衰变分类衰变：XYHe衰变：XYe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

12、和外部条件没有关系(3)公式：N余N原()m余m原()t表示衰变时间表示半衰期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)

13、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：AlHePnPSie9衰变(2015北京理综14)下列核反应方程中，属于衰变的是()A.NHeOH B.UThHeC.HHHen D.ThPae答案B解析衰变是重核自发的发出粒子的天然放射现象，其中粒子是He，所以B正确；A为人工转变，C为轻核的聚变，D是衰变，故A、C、D皆错误10放射现象(2015福建30(1)下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是_(填选项前的字母)A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DBi的

14、半衰期是5天，100克Bi经过10天后还剩下50克答案B解析射线是高速电子流，而射线是一种电磁波，选项A错误氢原子辐射光子后，绕核运动的电子距核更近，动能增大，选项B正确太阳辐射能量的主要来源是太阳内部氢核的聚变，选项C错误.10天为两个半衰期，剩余的Bi为100() g100()2 g25 g，选项D错误11核反应方程(2014上海2)核反应方程BeHeCX中的X表示()A质子 B电子 C光子 D中子答案D解析设X的质子数为m，质量数为n.则有42m6,9412n，所以m0，n1，即X为中子，故A、B、C错误，D正确12核反应方程(多选)能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一

15、下列释放核能的反应方程，表述正确的有()A.HHHen是核聚变反应B.HHHen是衰变C.UnBaKr3n是核裂变反应D.UnXeSr2n是衰变答案AC解析衰变时释放出电子(e)，衰变时释放出氦原子核(He)，可知选项B、D错误；选项A中一个氚核和一个氘核结合成一个氦核并释放出一个中子是典型的核聚变反应；选项C中一个U235原子核吸收一个中子，生成一个Ba原子核和一个Kr原子核并释放出三个中子是核裂变反应，选项A、C正确考点四核力与核能1核力原子核内部，核子间所特有的相互作用力2核能(1)核子在结合成原子核时出现质量亏损m，其对应的能量Emc2.(2)原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的

16、质量增加m，吸收的能量为Emc2.3核能释放的两种途径的理解(1)使较重的核分裂成中等大小的核；(2)较小的核结合成中等大小的核核子的比结合能都会增大，都可以释放能量13核能的计算(2014北京14)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)c C(m1m2m3)c2 D(m1m2m3)c2答案C解析由质能方程Emc2，其中mm1m2m3可得E(m1m2m3)c2，选项C正确14核能的理解(2013新课标全国35(1)(多选)关于原子核的结合能，下列说法正确的是_A原子核的结合能

17、等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B一重原子核衰变成粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能C铯原子核(Cs)的结合能小于铅原子核(Pb)的结合能D比结合能越大，原子核越不稳定E自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能答案ABC解析由原子核的结合能定义可知，原子核分解成自由核子时所需的最小能量为原子核的结合能，选项A正确；重核衰变时释放能量，衰变产物更稳定，即衰变产物的比结合能更大，衰变前后核子数不变，因此原子核衰变产物的结合能之和一定大于衰变前的结合能，选项B正确；铯原子核的核子数少，因此其结合能小，选项C正确；比结合能越大的原子核越稳定，

18、选项D错误；自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，选项E错误.1(多选)下列说法正确的是()A汤姆孙首先发现了电子，并测定了电子电荷量，且提出了“枣糕模型”B卢瑟福做粒子散射实验时发现绝大多数粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，只有少数粒子发生大角度偏转C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D卢瑟福提出了原子核式结构模型，并解释了粒子发生大角度偏转的原因答案BCD解析汤姆孙发现了电子符合物理史实，但电子电荷量是密立根测定的，A错误，B、C、D都符合物理史实2(2015重庆理综1)图6中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物发生衰变放出的

19、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()图6Aa、b为粒子的径迹Ba、b为粒子的径迹Cc、d为粒子的径迹Dc、d为粒子的径迹答案D解析粒子是不带电的光子，在磁场中不偏转，选项B错误；粒子为氦核带正电，由左手定则知向上偏转，选项A、C错误；粒子是带负电的电子，应向下偏转，选项D正确3(2014重庆1)碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为m的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有()A.B.C.D.答案C解析经过n个半衰期剩余碘131的含量mmn.因32天为碘131的4个半衰期，故剩余碘131的含量：mm4，选项C正确4氘核和氚核可发生热

20、核聚变而释放出巨大的能量，核反应方程为：HHHeX，式中X是某种粒子已知：H、H、He和粒子X的质量分别为2.014 1 u、3.016 1 u、4.002 6 u和1.008 7 u；1 u相当于931.5 MeV.由上述核反应方程和数据可知，粒子X是_，该核反应释放出的能量为_MeV(结果保留三位有效数字)答案n(或中子)17.6解析热核聚变的核反应方程为：HHHen，所以X为n(或中子)Emc2(2.014 13.016 14.002 61.008 7)931.5 MeV17.6 MeV练出高分基础巩固1(2015天津理综1)物理学重视逻辑，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上下

21、列说法正确的是()A天然放射现象说明原子核内部是有结构的B电子的发现使人们认识到原子具有核式结构C粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的D密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的答案A解析放射现象中释放出了其他粒子，说明原子核内部具有一定的结构，A正确；电子的发现使人们认识到原子是可以分割的，是由更小的微粒组成的，B错误；粒子散射实验否定了汤姆孙提出的枣糕式原子模型，建立了核式结构模型，C错误；密立根油滴实验测定了电子的电荷量，D错误2表示放射性元素碘131(I)衰变的方程是()A.ISbHe B.IXee C.IIn D.ITeH答案B解析衰变的实质是放射出电子(e)，由核反应过程中的质量

22、数和电荷数守恒可知B正确.3一群处于n4的激发态的氧原子，向低能级跃迁时，最多发射出的谱线为()A3种 B4种 C5种 D6种答案D解析一群处于n4的激发态的氧原子，向低能级跃迁时，最多发射出的谱线为C6种，选D.4(2014福建30(1)如图1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)图1A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，表示射线答案C解析根据三种射线的偏转轨迹可知表示射线，表示射线，表示射线选项C正确5(2013重庆2)铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生如下的裂变反应：Unab2

23、n则ab可能是()A.XeKr B.BaKr C.BaSr D.XeSr答案D解析由原子核反应的质量数守恒及电荷数守恒规律知D正确6核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137.碘131的半衰期约为8天，会释放射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射射线下列说法正确的是()A碘131释放的射线由氦核组成B铯137衰变时辐射出的光子能量小于可见光光子能量C与铯137相比，碘131衰变更慢D铯133和铯137含有相同的质子数答案D解析射线的本质是电子，并非氦核，A错误光子的频率大于可见光光子的频率，由Eh可知，光子的能量大于可见光光子的能量，B错误半衰期越小表示元素衰变

24、越快，C错误同位素的中子数不同但含有相同的质子数，D正确7已知氦原子的质量为MHe u，电子的质量为me u，质子的质量为mp u，中子的质量为mn u，u为原子质量单位，且由爱因斯坦质能方程Emc2可知：1 u对应于931.5 MeV的能量，若取光速c3108 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()A2(mpmn)MHe931.5 MeVB2(mpmnme)MHe931.5 MeVC2(mpmnme)MHec2 JD2(mpmn)MHec2 J答案B解析核反应方程为2H2nHe，质量亏损m2(mpmn)(MHe2me)2(mpmnme)MHe，所以释放的能量为Em931

25、.5 MeV2(mpmnme)MHe931.5 MeV，选项B正确8(2015山东39(1)(多选)14C发生放射性衰变成为14N，半衰期约5 700年已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减小现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一下列说法正确的是()A该古木的年代距今约5 700年B12C、13C、14C具有相同的中子数C14C衰变为14N的过程中放出射线D增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变答案AC解析因古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，则可知经过的时间为一个半衰期，即该古木的年代距今约

26、为5 700年，选项A正确；12C、13C、14C具有相同的质子数，由于质量数不同，故中子数不同，选项B错误；根据核反应方程可知，14C衰变为14N的过程中放出电子，即放出射线，选项C正确；外界环境不影响放射性元素的半衰期，选项D错误9(2013广东17)(多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应式是UnBaKr3n.下列说法正确的有()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AC10(多选)如图2所示是氢原子的能级图，大量处于n4激发态的氢原子向低能级跃迁时，一共可以辐射出6种不同频率的光子，其

27、中巴耳末系是指氢原子由高能级向n2能级跃迁时释放的光子，则()图2A6种光子中波长最长的是n4激发态跃迁到基态时产生的B6种光子中有2种属于巴耳末系C使n4能级的氢原子电离至少要0.85 eV的能量D若从n2能级跃迁到基态释放的光子能使某金属板发生光电效应，则从n3能级跃迁到n2能级释放的光子也一定能使该板发生光电效应E在6种光子中，从n4能级跃迁到n1能级释放的光子康普顿效应最明显答案BCE解析由E4E1h，得6种光子中由n4能级跃迁到n1能级的能量差最大，波长最短，所以A项错误由巴耳末系的定义，知在6种光子中只有n4跃迁到n2和n3跃迁到n2释放的光子属于巴耳末系，B项正确由EE40(0.

28、85 eV)0.85 eV，所以要使n4能级的氢原子电离至少需0.85 eV的能量，C项正确因为E2E110.2 eVh1，E3E21.89 eVh2，所以12，故D项错在6种光子中，从n4能级跃迁到n1能级时释放的光子的能量最大，则光子的波长最短，康普顿效应最明显，故E项正确11(多选)下列说法中正确的是()A卢瑟福的粒子散射实验揭示了原子核有复杂的结构BTh衰变成Pb要经过6次衰变和4次衰变C衰变中产生的射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的D升高放射性物质的温度，不可缩短其半衰期E对于某种金属，超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大答案BDE解析卢瑟福

29、的粒子散射实验揭示了原子具有核式结构，但并不能说明原子核有复杂的结构，A错；据衰变、衰变的实质可知ThPbnHeme，得n6，m4，故B正确；衰变中射线是由原子核中的中子转变形成的，C错；放射性物质的半衰期只由原子核本身决定，与外界环境无关，D正确；据光电效应方程EkhW0得入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能Ek就越大，E正确12(多选)如图3所示为氢原子的能级图氢原子从n5的能级跃迁到n3的能级时辐射出a光子，从n4的能级跃迁到n2的能级时辐射出b光子下列说法正确的是()图3Aa光子的能量比b光子的能量大B若a、b两种光在同一种均匀介质中传播，则a光的传播速度比b光的传播速度大C若b光能使某种金属发生光电效