三维设计2023高三物理总复习 第六编 选择性必修第三册 第十五章 原子物理 第2讲 原子结构 原子核

第2讲原子结构原子核一、原子的核式结构模型1．电子的发现：英国物理学家________发现了电子。2．α粒子散射实验(1)装置：1909～1911年，英国物理学家________和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验装置如图所示。汤姆孙卢瑟福(2)

现象：实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿______

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。(如图所示)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_______和几乎全部______都集中在核里，带负电荷的电子在核外空间绕核旋转。二、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______

(频率)和强度分布的记录，即光谱。原来正电荷质量波长2．光谱分类特征谱线三、玻尔的原子模型1．玻尔原子模型的三条假设定态假设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______的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量跃迁假设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＝_________。(m<n，h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s)轨道假设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_______的，因此电子的可能轨道也是________的不连续稳定En－Em不连续不连续2．氢原子的能量和能级跃迁(1)氢原子的能级图：如图所示。－13.6n2r1四、天然放射现象和原子核1．天然放射现象(1)发现：由__________发现。(2)概念：元素______地发出射线的现象。(3)意义：天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的______。贝克勒尔自发结构核子质量数核外电子数核子数半数内部没有关系4．放射性同位素(1)放射性同位素：有_____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：射线测厚仪、放射治疗、培优保鲜、_________等。(3)防护：防止放射性对人体组织的伤害。5．核力和核能(1)核力①概念：原子核内部，________所特有的相互作用力。②特点：核力是强相互作用力、短程力，只发生在相邻的核子间。天然人工示踪原子核子间(2)核能

①质能关系：E＝mc2

②核能的释放：核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其释放的能量

ΔE＝______。

③核能的吸收：原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Δm，吸收的能量为ΔE＝Δmc2。6．裂变反应和聚变反应(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。Δmc2中子链式反应原子弹镉棒质量较大热核反应微点判断

(1)原子中绝大部分是空的，原子核很小。

()(2)按照玻尔理论，核外电子均匀分布在各个不连续的轨道上。

()(3)如果某放射性元素的原子核有100个，经过一个半衰期后还剩50个。

()(4)质能方程表明在一定条件下，质量可以转化为能量。

()(5)核式结构学说是卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出的。

()(6)人们认识原子核具有复杂结构是从卢瑟福发现质子开始的。

()(7)人们认识原子具有复杂结构是从英国物理学家汤姆孙研究阴极射线发现电子开始的。

()√×××√×√(一)原子的核式结构[题点全练通]1．[α粒子散射实验现象]如图是卢瑟福的α粒子散射实验装置，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是

(

)A．该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据B．该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性C．α粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转D．绝大多数的α粒子发生大角度偏转解析：卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，A正确；卢瑟福提出了原子核式结构模型的假设，从而否定了汤姆孙原子模型的正确性，B错误；电子质量太小，对α粒子的影响不大，C错误；绝大多数α粒子穿过金箔后，几乎仍沿原方向前进，D错误。答案：A2．[卢瑟福的原子核式结构模型]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．原子核解析：卢瑟福在α粒子散射实验中观察到绝大多数α粒子穿过金箔后几乎不改变运动方向，只有极少数的α粒子发生了大角度的偏转，说明在原子的中央存在一个体积很小的带正电荷的物质，将其称为原子核，D正确。答案：D3．[α粒子散射实验分析]1909年，英国物理学家卢瑟福和他的学生盖革、马斯顿一起进行了著名的“α粒子散射实验”，实验中大量的粒子穿过金箔前后的运动模型如图所示。卢瑟福通过对实验结果的分析和研究，于1911年建立了他自己的原子结构模型。下列关于“α粒子穿过金箔后”的描述中，正确的是

(

)A．绝大多数α粒子穿过金箔后，都发生了大角度偏转B．少数α粒子穿过金箔后，基本上沿原来方向前进C．通过α粒子散射实验，确定了原子核半径的数量级为10－15mD．通过α粒子散射实验，确定了原子半径的数量级为10－15m解析：绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上沿原来方向前进。少数α粒子穿过金箔后，发生大角度偏转，A、B错误；通过“α粒子散射实验”卢瑟福确定了原子核半径的数量级为10－15m，C正确；原子半径的数量级为10－10m，不是通过α粒子散射实验确定的，D错误。答案：C

(二)氢原子能级及能级跃迁研清微点1

氢原子的能级跃迁问题1.

(2022·广东湛江模拟)氢原子的能级图如图所示，当氢原子从n＝3

的能级跃迁到n＝1的能级时，能够辐射出a、b、c三种频率的光

子，设a、b、c三种频率光子的频率和能量分别是νa、νb、νc和Ea、

Eb、Ec，下列说法正确的是

(

)A．Eb＝E1－E3

B．Ea＝Eb－EcC．νa＝νb＋νc D．νa＝νc－νb解析：由玻尔理论可知，Eb＝E3－E1，Ea＝E2－E1，Ec＝E3－E2，则Ea＝Eb－Ec，故A错误，B正确；由E＝hν可知，hνa＝hνb－hνc，可得νa＝νb－νc，故C、D错误。答案：B一点一过定态间的跃迁——满足能级差研清微点2

谱线条数的确定2．(多选)

氢原子各个能级的能量如图所示，氢原子由n＝1能级跃迁到

n＝4能级，在它回到n＝1能级过程中，下列说法中正确的是

(

)A．可能激发出频率不同的光子只有6种B．可能激发出频率不同的光子只有3种C．可能激发出的光子的最大能量为12.75eVD．可能激发出的光子的最大能量为0.66eV解析：氢原子由n＝4能级跃迁到n＝1能级，可能发出的谱线条数为C42，即6种频率或能量不同的光子，A正确，B错误；能激发出的光子的最大能量为从n＝4能级跃迁到n＝1能级所对应的，为(－0.85eV)－(－13.6eV)＝12.75eV，C正确，D错误。答案：AC研清微点3

受激跃迁与电离3．

氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子，已知基态的

氦离子能量为E1＝－54.4eV，氦离子的能级示意图如图所示。在具

有下列能量的光子或者电子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁

的是

(

)A．42.8eV(光子)

B．43.2eV(电子)C．41.0eV(电子) D．54.4eV(光子)解析：入射光子使原子跃迁时，其能量应正好等于原子的两能级间的能量差，而电子使原子跃迁时，其能量大于等于原子两能级间的能量差即可，发生电离而使原子跃迁时入射光子的能量要大于等于54.4eV，故选A。答案：A

一点一过1．受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量(1)光照(吸收光子)：光子的能量必须恰等于能级差，hν＝ΔE。(2)碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E外≥ΔE。2．电离：由基态或低能级→电离态(1)基态→电离态：E吸＝0－(－13.6eV)＝13.6eV电离能。(2)n＝2能级→电离态：E吸＝0－E2＝3.4eV(3)如吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还携带动能。(三)原子核的衰变及半衰期研清微点1

三种射线的性质和特点1．如图所示，某放射性元素衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，

分别进入匀强磁场和匀强电场中，关于三种射线，下列说法正

确的是

(

)A．①④表示α射线，其速度最慢、电离能力最弱B．②⑤表示γ射线，其穿透能力和电离能力都很强C．②⑤表示γ射线，是原子核内释放出的高频电磁波D．③⑥表示β射线，是高速电子流，可以穿透几毫米厚的铝板解析：α射线是高速粒子流，粒子带正电，β射线为高速电子流，带负电，γ射线为高频电磁波，结合题图及左手定则可知：①④为β射线，②⑤为γ射线，③⑥为α射线。α射线的速度最小但电离能力最强，γ射线是由原子核内释放出的高频电磁波，其穿透能力很强，但电离能力很弱，故C正确，A、B、D错误。答案：C

一点一过三种射线的成分和性质答案：BC答案：C答案：