2023年届高考物理专题综合复习教案3原子结构

3eud教育网“://3百万教学资源/“://3 百万教学资源，完全免费，无须注册，每天更！ 3eud3eud“://3/“://3教学资源集散地。可能是最大的免费教育资源网！总体感知学问网络考纲要求考点考纲要求要求 氢原子光谱氢原子的能级构造、能级公式原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期放射性同位素核力、核反响方程结合能、质量亏损裂变反响、聚变反响、裂变反响堆放射性的防护命题规律从近五年的高考试题来看，本专题所考察的内容主要集中在原子的核式构造、玻尔理论、原子核的衰变、质能方程和核反响方程等学问点。本专题内容考察的形式多以选择题和填空题为主，例如20232第69202338〔1〕，江苏单科的12C〔3〕，33〔1〕19〔1〕均是以填空题形式消灭。本专题内容间或也有与动量、能量结合的计算题，如202337题，2023年江苏物理第18题等。4．从考察的频率来看，对本专题内容的考察有越来越高的趋势，复习时应引起重视。本专题属选考内容，作为选修3—5一个模块中的内容，在高考中出题的可能性很大。估量是考察细节较多；三是表达时代气息，用名词包装试题；四是有少数试题与力学、电磁学相结合，表达学科内综合。合在一起出一道中等难度的计算题的可能性很大。复习策略本章学问是学习现代物理的根底，在复习时要承受系统理解、重点记忆的方法。要做到：对每个概念、规律、现象有正确的理解，并弄清其来龙去脉，只有这样才能记忆深刻、明辨是非、正确表达。紧扣课本，重点把握原子的核式构造理论、能级跃迁规律、核反响方程中质量数和核电荷数守恒、衰变衰变规律。对一些粒子的特性，如前沿、高能物理学根底。

、、等的属性要有清楚的了解，它们属于当今物理学的重点把握核反响方程式的写法和核能释放的学问。第一局部原子构造学问要点梳理学问点一——原子的核式构造模型▲学问梳理一、电子的觉察阴极射线的觉察19电子的觉察汤姆孙确定阴极射线是由带负电的粒子组成，并测定出它的荷质比测定了它的电量，确定它是组成各种物质的根本成分，称之为电子。电子的觉察说明原子也是有构造的。二、原子的核式构造模型粒子散射试验

，之后用油滴试验试验装置试验条件：金属箔是由重金属原子组成，很薄，厚度接近单原子的直径。全部设备装在真空环境中，由于底盘上旋转，可在试验现象

粒子很简洁使气体电离，在空气中只能前进几厘米。显微镜可在的范围内进展观看。绝大多数转超过了

粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，少数有的甚至近 。

粒子发生较大偏转，个别粒子偏试验结论这就是卢瑟福原子核式构造模型。依据粒子散射试验的数据，可以估算原子核的大小为 ～ m。▲疑难导析英国物理学家汤姆孙在争论阴极射线时觉察了电子。试验装置如下图。从高压电场的阴极发出的阴极射线，穿过 后沿直线打在荧光屏 上。当在平行极板上加一如下图的电场，觉察阴极射线打在荧光屏上的位置向下偏，则可判定，阴极射线带有负电荷。为使阴极射线不发生偏转，则请思考可在平行极板区域实行什么措施。在平行极板区域加一磁场，且磁场方向必需垂直纸面对外。当满足条件 时，则阴极射线不发生偏转。则： 。如下图，依据带电的阴极射线在电场中的运动状况可知，其速度偏转角为：，又由于 ，且则 ，依据量，可求出阴极射线的比荷。粒子散射现象的分析由于电子质量远远小于粒子的质量〔电子质量约为粒子质量的1/7300〕，即使粒子遇到电子，其运动方向也不会发生明显偏转，就像一颗飞行的子弹遇到尘埃一样，所以电子不行能使粒子发生大角度的散射。使粒子发生大角度散射的只能是原子核带正电的局部，依据汤姆孙的原子模型，正电荷在原子内是均匀分布的，局部相互抵消，因而也不行能使

粒子穿过原子时，它受到两侧正电荷的斥力有相当大一粒子发生大角度偏转，更不行能把粒子反向弹回，这与粒子散射试验的结果相冲突，从而否认了汤姆孙的原子模型。试验中，粒子绝大多数不发生偏转，少数发生较大的偏转，极少数偏转 ，个〔原子核〕。粒子散射的实质粒子散射的实质是带正电荷的粒子向固定的正电粒子靠近，由于斥力的作用，使粒子偏转，此过程中，开头电场力做负功，电势能增加，后来电场力做正功，电势能减小。：卢瑟福通过对粒子散射试验结果的分析，提出〔〕A．原子的核式构造模型 B．原子核内有中子存在C．电子是原子的组成局部 D．原子核是由质子和中子组成的答案：A解析：英国物理学家卢瑟福的

粒子散射试验的结果是绝大多数

粒子穿过金箔后根本上仍沿原方向前进，但有少数

粒子发生较大的偏转。

粒子散射试验只觉察原子可以再分，但并不涉及原子核内的构造。查德威克在用粒子轰击铍核的试验中觉察了中子，卢瑟福用粒子轰击氮核时觉察了质子。学问点二——玻尔的原子模型和氢原子的能级▲学问梳理一、玻尔的原子模型原子只能处于一系列的不连续的能量状态之中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然做加速运动，但并不向外辐射能量，这些状态叫定态。原子从一种定态〔设能量为 〕跃迁到另一种定态〔设能量为 〕时，它辐射〔或吸取〕肯定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差打算，即 。原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形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的分布也是不连续的。典理论，现代量子理论认为电子的轨道只能用电子云来描述。二、氢原子光谱光谱定义：用光栅或棱镜可以把光按波长开放，获得光的波长〔频率〕成分和强度分布的记录。分类：放射光谱：物体发光直接产生的光谱叫做放射光谱。放射光谱有连续光谱和明线光谱两种。连续光谱由炎热的固体、液体或高压气体所发出的光形成；明线光谱是淡薄气体或蒸气发出的光生成的。原子的特征光谱为明线光谱，不同原子的明线光谱不同。生的。太阳光谱为吸取光谱。特征谱线：线状谱中的亮线，不同原子中是不一样的，这些亮线称为原子的特征谱线。光谱分析：用原子的特征谱线，来鉴别和确定物质的组成成分。光谱分析的优点：灵敏度高。样本中一种元素的含量到达 g时就可以检测到。氢原子光谱氢光谱：如下图。氢原子光谱的试验规律巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线，其波长公式 式中R为里德伯常量， 。是连续光谱。然而事实上，原子是稳定的，原子光谱也不是连续光谱而是线状光谱。三、氢原子的能级和能级图氢原子的能级和能级图原子各定态的能量值叫做原子的能级，能级图如下图。对于氢原子，其能级公式为只能取正整数。13.6eV，

，轨道半径公式为 ，其中n称为量子数，。特别提示：相邻横线间的距离，表示相邻的能级差，量子数越大，相邻的能级差越小。氢原子的跃迁及电离氢原子受激发由低能级向高能级跃迁当光子作用使原子发生跃迁时，只有光子能量满足才能吸取光子的全部能量而发生跃迁。

的跃迁条件时，原子当用电子等实物粒子作用在原子上，只要入射粒子的动能大于或等于原子某两“定态”能量之差 ，即可使原子受激发而向较高能级跃迁。假设光子或实物粒子与原子作用而使原子电离〔绕核电子脱离原子的束缚而成为“自由电子”，即∞的状态〕时，不受跃迁条件限制，只不过入射光子能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能越大。氢原子自发辐射由高能级向低能级跃迁当一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为当单个氢原子处于某个能级向低能级跃迁时，最多可能产生(n一1)个频率的光子。四．激光自发放射：处于能量较高状态的原子是不稳定的，会自发地跃迁到较低能量状态，同时放出光子。受激吸取：一个入射光子的能量恰好等于原子基态与某个激发态的能量差，原子吸取这个光子而跃迁到这个激发态。受激放射：一个入射光子的能量正好等于原子的某一对能级的能量差于激发态 的原子就可能受到这个光子的激发而跃迁到能量较低的状态

，则处，同时放射－个与入射光子完全一样的光子。激光器构造：激活介质、抽运装置、光学共振腔。激光器工作原理图：如图。种类：固体、液体、气体、染料、半导体激光器等红宝石激光器激介质：红宝石氦、氖激光器激介质：氖；关心物质：氦▲疑难导析某定态时氢原子中的能量关系r①由电子动能： ②电子在轨道r上的电势能： ③该定态能级能量为：将②③④式比较可得：总是等于该定态总能量值的两倍。

④电子动能 随轨道半径r的减小而增大，随r增大而减小〔与v也直接相关〕；系统电势能 随轨道半径r的增大而增大，随r的减小而减小；原子的总能量 也随轨道半径r的增大而增大，随r的减小而减小。某定态能量 ，说明氢原子核外电子处于束缚态，欲使氢原子电离，外界必需对系统至少补充 的能量，原子的能级越低，需要的电离能就越大。例如当氢原子处于n=1能级时，电势能 －27.2eV，最小电离能

6e13.6eV，当氢原子处于n=5

13.6eV，0.544eV，即刻可知此定态下电子动能0.544eV，这确实快捷、准确。玻尔理论对氢光谱的解释玻尔理论很好地解释了氢光谱

0.544eV，电势能

－1.088eV，最小电离能由玻尔的频率条件可得出巴耳末公式代表的是电子从量子数 的能级向量子数为2的能级跃迁时发出的光谱线。玻尔理论很好地解释并预言了氢原子的其他谱线系。通常状况原子处于基态，是最稳定的，原子吸取光子或受到电子的撞击，跃迁到激发态，不稳定，自发地向能量较低的能级跃迁，放出光子。原子跃迁放出的光子， ，能级是分立的所以光子的能量也是分立的，所以放射光谱只有一些分立的亮线。不同原子构造不同，能级各不一样，辐射〔或吸取〕的光子频率也不一样．因此不同元素的原子具有不同的特征谱线。夫兰克一赫兹试验原理图激发原子可以通过吸取电磁辐射、加热或使粒子碰撞等方式。夫兰克一赫兹试验证明白能量是量子化的。：处于基态的一群氢原子受某种单色光的照耀时，只放射波长为 、 、的三种单色光，且 ＞ ＞ ，则照耀光的波长为〔〕A． B．＋ ＋ C． D．答案：D解析：处于基态的氢原子吸取单色光发出三种波长的光，肯定是由基态跃迁到n＝3的激发态，吸取的光的波长是 ， ①， ②， ③，由①②③可得典型例题透析题型一——

，D粒子散射试验和原子核式构造原子的核式构造模型：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的空间运动。核半径的数量级为 m～ m，而原子半径的数量级是 m。在粒子散射中，留意构建物理模型。散射中，动量守恒，能量守恒。1、卢瑟福和他的助手做粒子轰击金箔试验，获得了重要觉察：关于粒子散射试验的结果，以下说法正确的选项是〔〕A．证明白质子的存在B．证明白原子核是由质子和中子组成的C．证明白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．说明白原子中的电子只能在某些轨道上运动在粒子散射试验中，现有一个粒子以 m/s的速度去轰击金箔，假设金原子的核电荷数为79。求该粒子与金原子核间的最近距离〔带电粒子在点电荷电场中的电势能表达式为 ，粒子质量为6.64 kg〕。思路点拨：粒子散射试验使人们生疏到原子的核式构造，从能量转化角度看，当粒子靠近原子核运动时，粒子的动能转化为电势能，到达最近距离时，动能全部转化为电势能，可以估算原子核的大小。解析：选C粒子散射试验觉察了原子内存在一个集中了全部正电荷和几乎全部质量的核。数年后卢瑟福觉察核内有质子并推测核内存在中子，所以C对，A、B错。玻尔觉察了电子轨道量子化，D粒子与原子核发生对心碰撞时所能到达的最小距离为d。总结升华：粒子轰击金箔并不是直接接触原子核，所以只能是估算原子核的大小。举一反三【变式】在用粒子轰击金箔时，测得粒子能够接近金箔的最小距离约为2× m，原子核的平均密度约为多少？〔阿伏加德罗常数N=6 〕解析：把体积，

粒子能够接近金箔的最小距离近似看作金原子核的半径，计算出每一个核的便可求密度。把粒子能够接近金箔的最小距离近似看作金原子核的半径R，金核的体积一个金原子的质量是一个金原子的质量是金原子核的平均密度是题型二——能级跃迁与光谱线原子跃迁条件 只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的状况。对于光子和原子作用而使原子电离时，只要入射光的能量 13.6eV，原子就能吸收。对于实物粒子与原子作用使原子激发时，粒子能量大于或等于能级差即可。原子跃迁发出的光谱线条数某一个氢原子有固定的跃迁路径。

，是一群氢原子，而不是一个，由于2、如下图为氢原子最低的四个能级，当氢原子在这些能级间跃迁时：有可能放出 种能量的光子。在哪两个能级间跃迁时，所放出光子波长最长？波长是多少？思路点拨：此题考察了能级及跃迁公式 ，辐射出的光谱线条数。要正确理解公式中各量的物理量含义。解析：由 ，得 6种。氢原子由第四能级向第三能级跃迁时，能级差最小，辐射的光子波长最长。由 ，得所以 。总结升华：假设是一个氢原子，向低能级跃迁时最多发出的光子数为 ；理解氢原子能级图，量子数越大，能级差越小，发出光子波长越长。举一反