专题二十二波粒二象性 原子结构 原子核(加试)

专题二十二波粒二象性原子结构原子核(加试)考点基础自清考点互动探究内容索引考点基础自清答案一、能量量子化1.量子化假设黑体的空腔壁由大量振子(振动着的带电微粒)组成，其能量只能是某一最小能量值ε的

，并以这个最小能量值为单位一份一份地吸收或辐射.2.能量子(1)定义：不可再分的最小能量值ε.(2)关系式：ε＝hν，ν是电磁波的频率，h是普朗克常量，h＝

J·s.整数倍6.63×10－34二、光的粒子性1.光电效应现象在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做

.2.实验规律(1)每种金属都有一个

.(2)光子的最大初动能与入射光的

无关，只随入射光的

增大而增大.(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是

的.(4)光电流的强度与入射光的

成正比.答案光电子极限频率强度频率瞬时强度3.爱因斯坦光电效应方程(1)光子：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的

组成的，这些能量子称为

，频率为ν的光的能量子为hν.(2)爱因斯坦光电效应方程①表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0.②物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量一部分用于克服金属的

，剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek.答案能量子光子逸出功三、原子的核式结构模型1.电子的发现英国物理学家

在研究阴极射线时发现了

，提出了原子的“枣糕模型”.2.原子的核式结构(1)1909～1911年，物理学家

进行了α粒子散射实验，提出了核式结构模型.答案汤姆孙电子卢瑟福(2)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，但有

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”，如图1所示.答案少数图1(3)原子的核式结构模型：原子中带正电部分的体积

，原子半径的数量级是

，而原子核半径的数量级是10－15m，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动.(4)实验意义：否定了汤姆孙的原子结构模型，提出了原子的核式结构模型，明确了原子核大小的数量级.很小10－10m四、氢原子光谱1.氢原子光谱光谱：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.有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做

.有的光谱看起来不是一条条分立的谱线，而是连在一起的光带，这样的光谱叫做

.2.光谱分析利用每种原子都有自己的

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意义.答案线状谱连续谱特征谱线五、氢原子的能级结构、能级公式1.玻尔理论(1)定态：原子只能处于一系列

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：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hν的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hν＝

.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·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

，因此电子的可能轨道也是不连续的.答案不连续Em－En不连续的2.氢原子的能级图能级图如图2所示图2六、原子核及核反应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

发现.天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构.答案贝可勒尔(2)三种射线名称构成符号电离能力贯穿本领α射线氦核

最强最弱β射线电子

较强较强γ射线光子γ最弱最强(3)放射性同位素的应用与防护①放射性同位素：有天然放射性同位素和

放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同.②应用：消除静电、工业探伤、做

等.③防护：防止放射性对人体组织的伤害.2.原子核的组成答案人工示踪原子核子(2)基本关系①核电荷数＝质子数(Z)＝元素的原子序数＝

.②质量数(A)＝

＝质子数＋中子数.(3)X元素的原子核的符号为

，其中A表示

，Z表示核电荷数.(4)同位素：具有相同质子数而

不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置，它们互称为

.答案核外电子数核子数质量数中子数同位素3.原子核的衰变、半衰期(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

的现象称为原子核的衰变.②分类答案原子核γ衰变：当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴随着γ辐射.③两个典型的衰变方程答案(2)半衰期①定义：放射性元素的原子核有

发生衰变所需的时间.②影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核

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.半数内部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①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.②典型的裂变反应方程答案③链式反应：由重核裂变产生的

使裂变反应一代接一代继续下去的过程.④临界体积和临界质量：裂变物质能够发生

的最小体积及其相应的质量.中子链式反应⑤裂变的应用：

、核反应堆.⑥反应堆构造：核燃料、减速剂、

、防护层.(2)轻核聚变①定义：两个轻核结合成

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

.②典型的聚变反应方程答案原子弹镉棒质量较大热核反应(3)人工转变卢瑟福发现质子：查德威克发现中子：居里夫妇发现放射性同位素、正电子：1.卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是(

)解析12345

加试基础练√12345解析卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，即α粒子散射实验，实验结果显示：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粒子发生了较大角度的偏转，极少数α粒子的偏转角超过90°，有的几乎达到180°，也就是说它们几乎被“撞了回来”.所以能正确反映该实验结果的是选项D.2.(多选)如图3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3A.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12345√解析√解析用紫外线照射锌板是能够发生光电效应的，锌板上的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出，称之为光电子，故A错误，B正确；锌板与验电器相连，带有相同电性的电荷，锌板失去电子应该带正电，且失去电子越多，带的电荷量越多，验电器指针张角越大，故C正确，D错误.12345123453.一个氢原子从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，能量减少√解析解析根据玻尔理论，氢原子能级越高对应的能量越大.当氢原子从较高能级向较低能级跃迁时放出光子，能量减少，故选项B正确.4.(多选)(2016·湖州联考)在下列四个核反应方程中，X表示α粒子的是(

)12345√解析√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12345√解析返回√12345解析核裂变反应是重核被中子轰击后分裂成两个中等质量的原子核并放出若干个中子的反应，A选项正确；铀块要发生链式反应需达到一定的体积，B选项错误；链式反应可人工控制用以建立核电站，C选项正确；原子核的半衰期由原子核本身的性质决定，与其所处的环境或状态无关，D选项错误.返回考点互动探究1.光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性.(2)光电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.对玻尔理论的四点提醒(1)电子绕核运动的半径是不连续的；(2)电子跃迁辐射光子的频率不等于电子绕核圆周运动的频率；(3)实物粒子也能使原子发生能级跃迁；

考点一波粒二象性原子结构(4)一个处于激发态的氢原子，辐射光谱线条数可能为1.一群处于激发态(n≥3)的氢原子，可能辐射出多条光谱线.3.定态间的跃迁——满足能级差hν＝En大－En小hν＝En大－En小例1

(2016·浙江10月学考·15)如图4为氢原子能级图，氢原子中的电子从n＝5能级跃迁到n＝2能级可产生a光；从n＝4能级跃迁到n＝2能级可产生b光.a光和b光的波长分别为λa和λb，照射到逸出功为2.29eV的金属钠表面均可产生光电效应，遏止电压分别为Ua和Ub.则(

)图4A.λa>λbB.Ua>UbC.a光的光子能量为2.86eVD.b光产生的光电子最大初动能Ek＝0.26eV√√√解析解析根据能级跃迁知识hνa＝E5－E2＝[－0.54－(－3.4)]eV＝2.86eV，hνb＝E4－E2＝[－0.85－(－3.4)]eV＝2.55eV，显然a光子的能量大于b光子，即a光频率要大，波长要短，所以A错，C正确.根据光电效应可知，最大初动能Ek＝hν－W0，所以a光照射后的最大初动能为Eka＝(2.86－2.29)eV＝0.57eV，b光照射后的最大初动能为Ekb＝(2.55－2.29)eV＝0.26eV，选项D正确.根据截止电压知识可知，Ua>Ub，选项B正确.特别提醒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hν＝Em－En求得.3.一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为n－1.4.一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法：(2)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.解析123

变式题组1.(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√√123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，若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，选项C错误；根据hν－W＝

mv2可知，增加入射光频率，光电子的最大初动能也增大，故选项D正确.1232.(2016·嘉兴模拟)用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在，如图4所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片.这些照片说明(

)解析A.光只有粒子性没有波动性B.光只有波动性没有粒子性C.少量光子的运动显示波动性，大量光子的运动显示粒子性D.少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性√图4123解析光具有波粒二象性，这些照片说明少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性，故D正确.图51233.如图5所示为氢原子的能级图.用光子能量为13.06eV的光照射一群处于基态的氢原子，则可能观测到氢原子发射的不同波长的光有(

)解析A.15种

B.10种C.4种

D.1种√1.半衰期的三点提醒(1)半衰期是一个统计规律，对少数原子核不适用；(2)原子核质量减少一半与原子核有半数发生衰变概念不同；(3)半衰期的大小是由原子核内部自身因素决定的，与外部条件无关.

考点二原子核及核反应2.核反应的四种类型3.书写核反应方程时应注意(1)必须遵守电荷数守恒、质量数守恒规律.(2)核反应方程中的箭头(→)表示核反应进行的方向，不能把箭头写成等号.A.衰变过程共有6次α衰变和4次β衰变B.铅核比钍核少8个质子C.β衰变所放出的电子来自原子核外D.钍核比铅核多24个中子√√解析解析由于β衰变不会引起质量数的减少，再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定β衰变的次数，2x－y＝90－82＝8，y＝2x－8＝4，钍232核中的中子数为232－90＝142，铅208核中的中子数为208－82＝126，规律总结衰变次数的确定方法因为β衰变对质量数无影响，可先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数.解析456

变式题组4.关于α、β、γ三种射线，下列说法中正确的是(

)A.α射线是原子核自发放出的氦核，它的穿透能力最强B.β射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力C.γ射线一般随着α或β射线产生，它的穿透能力最强D.γ射线是电磁波，它的穿透能力最弱√解析α、β、γ三种射线有不同的性质，了解这三种射线的性质可知C正确.解析4565.关于半衰期，以下说法正确的是(

)A.同种放射性元素在化合物中的半衰期比在单质中长B.升高温度可以使半衰期缩短C.氡的半衰期为3.8天，若有四个氡原子核，经过7.6天就只剩下一个D.氡的半衰期为3.8天，若有4g氡原子核，经过7.6天就只剩下1g√解析考虑到放射性元素衰变的快慢跟原子所处的物理状态或化学状态无关，又考虑到半衰期是一种统计规律，即给定的四个氡核是否马上衰变会受到各种偶然因素的影响，A、B、C错误.故D正确.456√√√解析456解析铀核在裂变过程中需要中子的轰击，产生链式反应，所以选项A错误，选项B正确.而链式反应在进行过程中，还需要铀块达到临界体积才能维持链式反应持续不断进行下去，所以选项C正确.1.核能(1)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其对应的能量ΔE＝Δmc2.