2024年高考物理一轮复习（新人教版）：第十六章原子结构和波粒二象性原子核

DISHILIUZHANG第十六章原子结构和波粒二象性原子核考情分析光电效应2022·河北卷·T4

2021·海南卷·T3

2021·江苏卷·T82019·天津卷·T5

2018·全国卷Ⅱ·T17能级跃迁、光子的动量2022·广东卷·T5

2022·浙江6月选考·T7

2022·北京卷·T12022·重庆卷·T6

2020·江苏卷·T12(2)

2019·全国卷Ⅰ·T14黑体辐射、原子核式结构实验、物质波2022·浙江1月选考·T16

2020·天津卷·T1

2020·江苏卷·T12(1)原子核的衰变、半衰期2022·全国甲卷·T17

2022·山东卷·T1

2022·浙江6月选考·T142021·全国甲卷·T17

2021·全国乙卷·T17

2021·山东卷·T12021·广东卷·T1

2021·湖南卷·T1

2021·河北卷·T12021·福建卷·T9

2021·重庆卷·T2

2020·全国卷Ⅲ·T19核反应、核能2022·浙江1月选考·T14

2022·湖北卷·T1

2022·辽宁卷·T22021·浙江6月选考·T14

2021·北京卷·T1

2021·海南卷·T52021·江苏卷·T1

2020·全国卷Ⅰ·T19

2020·全国卷Ⅱ·T182020·浙江7月选考·T14

2019·全国卷Ⅱ·T15试题情境生活实践类医用放射性核素、霓虹灯、氖管、光谱仪、原子钟、威耳逊云室、射线测厚仪、原子弹、反应堆与核电站、太阳、氢弹、环流器装置等学习探究类光电效应现象、光的波粒二象性、原子的核式结构模型、氢原子光谱、原子的能级结构、射线的危害与防护、原子核的结合能、核裂变反应和核聚变反应等光电效应波粒二象性第1讲目标要求1.了解黑体辐射的实验规律.2.知道什么是光电效应，理解光电效应的实验规律，会利用光电效应方程计算逸出功、截止频率、最大初动能等物理量.3.了解实物粒子的波动性，知道物质波的概念.

内容索引考点一黑体辐射及实验规律考点二光电效应考点三光电效应中常见的四类图像考点四光的波粒二象性与物质波课时精练考点一黑体辐射及实验规律1.热辐射(1)定义：周围的一切物体都在辐射

，这种辐射与物体的

有关，所以叫热辐射.(2)特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体

的不同而有所不同.2.黑体、黑体辐射的实验规律(1)黑体：能够

入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体.梳理必备知识电磁波温度温度完全吸收(2)黑体辐射的实验规律：①对于一般材料的物体，辐射电磁波的情况除了与

有关，还与材料的

及表面状况有关.②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的

有关.随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有

，另一方面，辐射强度的极大值向波长较

的方向移动，如图.温度种类温度增加短3.能量子(1)定义：普朗克认为，当带电微粒辐射或吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值ε的

，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子.(2)能量子大小：ε＝

，其中ν是带电微粒吸收或辐射电磁波的频率，h称为普朗克常量.h＝6.626×10－34J·s(一般取h＝6.63×10－34J·s).整数倍hν1.黑体能够反射各种波长的电磁波，但不会辐射电磁波.(

)2.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加，辐射强度极大值向波长较短的方向移动.(

)3.玻尔为得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，提出了能量子的假说.(

)×√×例1

(多选)关于黑体辐射的实验规律如图所示，下列说法正确的是A.黑体能够完全吸收照射到它上面的光波B.随着温度的降低，各种波长的光辐射强度都有所

增加C.随着温度的升高，辐射强度极大值向波长较长的

方向移动D.黑体辐射的强度只与它的温度有关，与形状和黑体材料无关√√能完全吸收照射到它上面的各种频率的电磁波而不发生反射的物体称为黑体，选项A正确；由题图可知，随温度的降低，各种波长的光辐射强度都有所减小，选项B错误；随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，选项C错误；一般物体辐射电磁波的情况除了与温度有关，还与材料的种类及表面情况有关，但黑体辐射电磁波的情况只与它的温度有关，选项D正确.例2

(2022·全国乙卷·17)一点光源以113W的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为6×10－7m的光，在离点光源距离为R处每秒垂直通过每平方米的光子数为3×1014个.普朗克常量为h＝6.63×10－34J·s.R约为A.1×102m B.3×102

mC.6×102m D.9×102

m√一个光子的能量为E＝hν，ν为光的频率，光的波长与频率的关系为c＝λν，P为光源的功率，光子以球面波的形式传播，那么以光源为原点的球面上的光子数相同，此时距光源的距离为R处，每秒垂直通过每平方米的光子数为3×1014个，联立以上各式解得R≈3×102m，故选B.考点二光电效应1.光电效应及其规律(1)光电效应现象照射到金属表面的光，能使金属中的

从表面逸出，这个现象称为光电效应，这种电子常称为

.(2)光电效应的产生条件入射光的频率

金属的截止频率.梳理必备知识电子光电子大于或等于(3)光电效应规律①每种金属都有一个截止频率νc，入射光的频率必须

这个截止频率才能产生光电效应.②光电子的最大初动能与入射光的强度

，只随入射光

的增大而增大.③光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9s.④当入射光的频率大于或等于截止频率时，在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大，逸出的光电子数越

，逸出光电子的数目与入射光的强度成正比，饱和电流的大小与入射光的强度成

.大于或等于无关频率多正比2.爱因斯坦光电效应方程(1)光电效应方程①表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝

.②物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的______________.(2)逸出功W0：电子从金属中逸出所需做功的

，W0＝hνc＝

.(3)最大初动能：发生光电效应时，金属表面上的

吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值.hν－W0最大初动能最小值电子1.光子和光电子都不是实物粒子.(

)2.只要入射光的强度足够大，就可以使金属发生光电效应.(

)3.要使某金属发生光电效应，入射光子的能量必须大于或等于该金属的逸出功.(

)4.光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比.(

)××√×光电效应的分析思路提升关键能力例3

(2023·天津市质检)光电效应实验中，下列表述正确的是A.光照时间越长，光电子最大初动能越大B.入射光足够强就可以有光电流导出C.遏止电压与入射光的强度有关D.入射光频率小于截止频率时，不论光照时间多长，都不能发生光电效应√光电子的最大初动能与光照时间无关，与入射光的频率有关，故A错误；发生光电效应的条件是入射光频率大于或等于截止频率，入射光强，不一定能发生光电效应，故B错误；根据光电效应方程Ek＝eUc＝hν－W0知遏止电压与入射光的频率有关，与强度无关，故C错误；当入射光频率小于截止频率时，不论光照时间多长，都不能发生光电效应，故D正确.例4

(2023·湖北省恩施高中月考)用如图所示的实验装置研究光电效应现象.用光子能量为2.75eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，电流表G的示数不为零，移动滑动变阻器的触点c，发现当电压表的示数大于或等于1.7V时，电流表示数为零，则在该实验中A.光电子的最大初动能为1.05eVB.光电管阴极的逸出功为1.7eVC.开关S断开，电流表G示数为零D.当触点c向a端滑动时，电压表示数增大√由题可知，遏止电压Uc＝1.7V，最大初动能Ek＝eUc＝1.7eV，A错误；根据光电效应方程可知，逸出功W0＝E－Ek＝1.05eV，B错误；断开开关S，光电效应依然发生，有光电流，光电管、电流表、滑动变阻器构成闭合回路，电流表中电流不为零，C错误；电源电压为反向电压，当触点c向a端滑动时，反向电压增大，电压表示数增大，电流表示数减小，D正确.考点三光电效应中常见的四类图像图像名称图线形状获取信息最大初动能Ek与入射光频率ν的关系

①截止频率νc：图线与ν轴交点的横坐标②逸出功W0：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0＝|－E|＝E③普朗克常量h：图线的斜率k＝h遏止电压Uc与入射光频率ν的关系

①截止频率νc：图线与横轴的交点的横坐标②遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke(注：此时两极之间接反向电压)颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系

①遏止电压Uc：图线与横轴的交点的横坐标②饱和电流：电流的最大值③最大初动能：Ek＝eUc颜色不同时，光电流与电压的关系

①遏止电压Uc1、Uc2②饱和电流③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2例5

(2023·山东日照市模拟)在研究光电效应现象时，先后用单色光a、b、c照射同一光电管，所得到的光电流I与光电管两端所加电压U间的关系曲线如图所示，下列说法正确的是A.b、c两种单色光的颜色相同B.a、b两种单色光的光照强度相同C.增大c光的光照强度，电路中的饱和电流将增大D.增大b光的光照强度，射出的光电子的最大初动能增大√根据题图可知单色光c的遏止电压小于单色光b的遏止电压，根据eUc＝Ek＝hν－W0可知，b、c两种单色光频率不同，所以颜色不同，故A错误；由题图可知单色光a、b的遏止电压相同，则单色光a、b的频率相同，在光的频率相同的情况下，入射光越强，饱和电流越大，单色光a的饱和电流大于单色光b的饱和电流，则单色光a的光照强度大于单色光b的光照强度，故B错误；电路中的饱和电流与光照强度有关，在其他条件相同的情况下，光照强度越大，光电流越大，故增大c光的光照强度，电路中的饱和电流将增大，故C正确；射出的光电子的最大初动能与光照强度无关，故D错误.例6

(2021·江苏卷·8)如图所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应探究，其截止频率ν1<ν2，保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值Ekm随电压U变化关系的图像是√光电管所加电压为正向电压，则根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子到达A极时动能的最大值Ekm＝Ue＋hν－hν截止，可知Ekm－U图像的斜率相同，均为e；截止频率越大，则图像在纵轴上的截距越小，因ν1<ν2，则图像C正确，A、B、D错误.考点四光的波粒二象性与物质波1.光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有

.(2)光电效应说明光具有

.(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的

.2.物质波(1)概率波：光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率

的地方，暗条纹是光子到达概率

的地方，因此光波又叫概率波.梳理必备知识波动性粒子性波粒二象性大小(2)物质波：任何一个运动着的物体，小到微观粒子，大到宏观物体，都有一种波与它对应，其波长λ＝

，p为运动物体的动量，h为普朗克常量.1.光的频率越高，光的粒子性越明显，但仍具有波动性.(

)2.法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子在一定条件下会表现为波动性.(

)√√例7

(多选)(2022·浙江1月选考·16)电子双缝干涉实验是近代证实物质波存在的实验.如图所示，电子枪持续发射的电子动量为1.2×10－23kg·m/s，然后让它们通过双缝打到屏上.已知电子质量取9.1×10－31kg，普朗克常量取6.6×10－34J·s，下列说法正确的是A.发射电子的动能约为8.0×10－15JB.发射电子的物质波波长约为5.5×10－11mC.只有成对电子分别同时通过双缝才能发生干涉D.如果电子是一个一个发射的，仍能得到干涉图样√√物质波也具有波粒二象性，故电子的波动性是每个电子本身的性质，则每个电子依次通过双缝都能发生干涉现象，只是需要大量电子显示出干涉图样，故C错误，D正确.例8

(2023·上海市师大附中高三月考)用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图(a)、(b)、(c)所示的图像，则A.图像(a)表明光具有波动性B.图像(c)表明光具有粒子性C.用紫外线观察不到类似的图像D.实验表明光是一种概率波√题图(a)只有分散的亮点，表明光具有粒子性；题图(c)呈现干涉条纹，表明光具有波动性，A、B错误；紫外线也具有波粒二象性，也可以观察到类似的图像，C错误；实验表明光是一种概率波，D正确.五课时精练1.关于光电效应，下列说法正确的是A.截止频率越大的金属材料逸出功越大B.只要光照射的时间足够长，任何金属都能发生光电效应C.从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小D.入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多123456789101112√基础落实练逸出功W0＝hνc，W0∝νc，A正确；只有照射光的频率大于或等于金属截止频率，才能发生光电效应，与光照的时间无关，B错误；由光电效应方程Ek＝hν－W0知，入射光频率ν不确定时，无法确定Ek与W0的关系，C错误；发生光电效应的前提下，入射光的光强一定时，频率越高，光子数越少，单位时间内逸出的光电子数越少，D错误.1234567891011122.(多选)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有A.光电效应现象揭示了光的粒子性B.热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C.黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D.动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波的波长也相等√123456789101112√3.(2022·江苏卷·4)上海光源通过电子－光子散射使光子能量增加，光子能量增加后A.频率减小

B.波长减小C.动量减小

D.速度减小√1234567891011121234567891011124.研究光电效应的电路图如图所示，关于光电效应，下列说法正确的是A.任何一种频率的光，只要照射时间足够长，电流表就

会有示数B.若电源电动势足够大，滑动变阻器滑片向右滑，电流

表的示数能一直增大C.调换电源的正负极，调节滑动变阻器的滑片，电流表

的示数可能变为零D.光电效应反映了光具有波动性123456789101112√能否发生光电效应取决于光的频率，与照射时间长短无关，A错误；光照条件一定的情况下，会出现饱和电流，增加极板间电压，电流表示数不会一直增大，B错误；123456789101112调换电源正负极，若反向电压达到遏止电压，则电流表示数变为零，C正确；光电效应反映了光具有粒子性，D错误.5.(多选)在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub，光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb，h为普朗克常量.下列说法正确的是A.若νa＞νb，则一定有Ua＜UbB.若νa＞νb，则一定有Eka＞EkbC.若Ua＜Ub，则一定有Eka＜EkbD.若νa＞νb，则一定有hνa－Eka＞hνb－Ekb√123456789101112√123456789101112由爱因斯坦光电效应方程得Ek＝hν－W0，由动能定理得Ek＝eU，用a、b单色光照射同种金属时，逸出功W0相同.当νa＞νb时，一定有Eka＞Ekb，Ua＞Ub，故选项A错误，B正确；若Ua＜Ub，则一定有Eka＜Ekb，故选项C正确；因逸出功相同，有W0＝hνa－Eka＝hνb－Ekb，故选项D错误.6.(多选)(2023·天津市模拟)如图所示，甲、乙为两束光经过同一双缝干涉装置后产生的干涉条纹，丙图为光电效应实验图，实验中施加反向电压得到的光电流I与光电管两端电压U的关系如图丁所示，下列说法正确的是A.若甲光能使丙图中产生光电流，则乙光一定

能使丙图中产生光电流B.当UAK小于0，但UAK没有达到遏止电压时，

流经电流表方向为从上到下C.若甲光对应丁图中曲线b，则乙光可能对应

丁图中曲线cD.a光照射光电管产生的光电子动能一定小于b光照射光电管产生的光电子动能√123456789101112√根据Δx＝

λ，可知甲光波长比乙光长，甲光频率小于乙光，若甲光能使题图丙中产生光电流，则乙光一定能使题图丙中产生光电流，选项A正确；UAK没有达到遏止电压时，光电子在光电管中的运动方向由右至左，电流流经电流表方向由上至下，选项B正确；123456789101112发生光电效应产生光电子的最大初动能Ek＝hν－W0，要想使得光电流为零，即反向遏止电压静电力做功eUc＝Ek，因此根据题图丁可知，b、c两种光射向同一光电管，反向遏止电压是一样的，说明b、c是同一种频率的光，但是由题图甲和题图乙可知通过同一双缝干涉的条纹间距不同，说明波长不同，两者是矛盾的，选项C错误；123456789101112根据上述分析可知，a光遏止电压小，说明光子频率比b光频率低，由爱因斯坦光电效应方程可知，a光照射产生的光电子的最大初动能一定小于b光照射的，但是a光照射光电管产生的光电子动能不一定小于b光照射光电管产生的光电子动能，选项D错误.1234567891011127.(2020·江苏卷·12(1)(2))(1)“测温枪”(学名“红外线辐射测温仪”)具有响应快、非接触和操作方便等优点.它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示.若人体温度升高，则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长λ的变化情况是____.A.I增大，λ增大 B.I增大，λ减小C.I减小，λ增大 D.I减小，λ减小123456789101112B若人体温度升高，则人体的热辐射强度I增大，由ε＝hν可知，对应的频率ν变大，由c＝λν知对应的波长λ变小，选项B正确.(2)大量处于某激发态的氢原子辐射出多条谱线，其中最长和最短波长分别为λ1和λ2，则该激发态与基态的能量差为______，波长为λ1的光子的动量为_____.(已知普朗克常量为h，光速为c)1234567891011128.(多选)如图所示，甲、乙、丙、丁是关于光电效应的四个图像(电子电荷量为e)，以下说法正确的是A.由图甲可求得普朗克常量h＝B.由图乙可知虚线对应金属的逸出功比

实线对应金属的逸出功小C.由图丙可知在光的颜色不变的情况下，

入射光越强，饱和电流越大D.由图丁可知电压越高，则光电流越大√123456789101112能力综合练√123456789101112根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0可知，题图乙中纵轴截距的绝对值表示逸出功，则实线对应金属的逸出功比虚线对应金属的逸出功大，故B正确；123456789101112入射光频率一定，饱和电流由入射光的强度决定，即光的颜色不变的情况下，入射光越强，光子数越多，饱和电流越大，故C正确；分析题图丁可知，当达到饱和电流以后，增加光电管两端的电压，光电流不变，故D错误.9.用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示，实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，图线与横轴交点的横坐标为5.15×1014Hz.已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.则下列说法中正确的是A.欲测遏止电压，应选择电源左端为正极B.当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑

片向右滑动，电流表的示数持续增大C.增大照射光的强度，产生的光电子的最

大初动能一定增大D.如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014Hz，则产生的光电子的最大初动能

约为1.2×10－19

J123456789101112√123456789101112遏止电压产生的电场对电子起阻碍作用，则电源的右端为正极，故A错误；当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动，加速电场增强，电流增加到一定值后不再增加，故B错误；由Ek＝hν－W0可知，最大初动能与光的强度无关，故C错误；Ek＝hν－W0＝hν－hνc，νc＝5.15×1014Hz，代入数值求得Ek≈1.2×10－19J，故D正确.12345678910111210.(2023·山西省榆次一中模拟)如图所示，分别用波长为λ、2λ的光照射光电管的阴极K，对应的遏止电压之比为3∶1，则光电管的截止频率对应的光的波长是A.2λ

B.3λC.4λ

D.6λ√11.(多选)(2023·浙江省高三检测)如图所示为研究光电效应的实验装置，此时滑片P位于中点O的正上方，用光束照射光电管的极板K，电流表的指针发生偏转.移动滑片P，当电流表示数恰好为0时，电压表指针指向某一刻度，下列说法正确的是A.滑片P应向右滑动B.电流表示数恰好为0时，电压表示数为遏止电压的大小C.电压表指针指向某一刻度后，再移动滑片P，指针将不

再偏转D.用某种频率的光照射，电流表示数恰好为0时，读取电压表示数；换用另一

种频率的光，同样操作后也读取电压表示数，若两种光频率和电子电荷量已

知，就可以测定普朗克常量√123456789101112√123456789101112分析可知光电管应加上反向电压，故滑片P向左滑动，A错误；电流表示数恰好为0时，电压表的示数为遏止电压的大小，B正确；电压表测量滑动变阻器部分两端电压，指针一直偏转，C错误；由eUc＝hν－W0可知，两组数据可以测定普朗克常量，D正确.123456789101112√素养提升练12.(2023·山东淄博市模拟)某光电管的阴极在某单色光照射下恰好发生光电效应.阴极与阳极之间所加电压大小为U，光电流为I.已知电子的质量为m、电荷量为e，假设光电子垂直碰撞阳极且碰撞后即被吸收，则光电子对阳极板的平均作用力F的大小为123456789101112根据题意，阴极金属恰好发生光电效应，则说明光电子离开阴极的速度为0，DISHILIUZHANG第十六章原子结构和波粒二象性原子核原子结构原子核第2讲目标要求1.知道原子的核式结构，了解氢原子光谱，掌握玻尔理论及能级跃迁规律.2.了解原子核的组成及核力的性质，了解半衰期及其统计意义.3.认识原子核的结合能，了解核裂变及核聚变，能根据质量数、电荷数守恒写出核反应方程.

内容索引考点一原子结构和氢原子光谱考点二玻尔理论能级跃迁考点三原子核的衰变及半衰期考点四核反应及核能的计算课时精练考点一原子结构和氢原子光谱1.原子结构(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：1909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，极少数α粒子偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来.(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，带负电的电子在核外空间绕核旋转.梳理必备知识卢瑟福原来J·J·汤姆孙正电荷质量2.氢原子光谱(1)光谱：用棱镜或光栅可以把光按波长(频率)展开，获得光的

(频率)和强度分布的记录，即光谱.(2)光谱分类：①线状谱是一条条的

.②连续谱是连在一起的

.波长亮线光带(3)氢原子光谱的实验规律：②氢光谱在红外和紫外光区的其他谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式.1.在α粒子散射实验中，少数α粒子发生大角度偏转是由于它跟金原子中的电子发生了碰撞.(

)2.原子中绝大部分是空的，原子核很小.(

)3.核式结构模型是卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出的.(

)4.发射光谱可能是连续谱，也可能是线状谱.(

)×√√√例1

关于α粒子散射实验，下述说法中正确的是A.在实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来方向

前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过90°，有的甚至被弹回

接近180°B.使α粒子发生明显偏转的力来自带正电的核及核外电子，当α粒子接近

核时是核的排斥力使α粒子发生明显偏转，当α粒子接近电子时，是电

子的吸引力使之发生明显偏转C.实验表明原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分，实

验事实肯定了汤姆孙的原子结构模型D.实验表明原子中心的核带有原子的全部正电及全部质量√在实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来方向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过90°，有的甚至被弹回接近180°，所以A正确；使α粒子发生明显偏转的力是来自带正电的核，当α粒子接近核时，核的排斥力使α粒子发生明显偏转，电子对α粒子的影响忽略不计，所以B错误；实验表明原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分，实验事实否定了汤姆孙的原子结构模型，所以C错误；实验表明原子中心的核带有原子的全部正电及绝大部分质量，所以D错误.考点二玻尔理论能级跃迁1.玻尔理论(1)定态假设：电子只能处于一系列

的能量状态中，在这些能量状态中电子绕核的运动是

的，电子虽然绕核运动，但并不产生电磁辐射.(2)跃迁假设：电子从能量较高的定态轨道(其能量记为En)跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为Em，m<n)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)轨道量子化假设：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

，因此电子的可能轨道也是

.梳理必备知识不连续稳定En－Emk不连续的不连续的2.能级跃迁(1)能级和半径公式：①能级公式：En＝

E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝

eV.②半径公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态轨道半径，其数值为r1＝0.53×10－10m.－13.6(2)氢原子的能级图，如图所示1.处于基态的氢原子可以吸收能量为11eV的光子而跃迁到高能级.(

)2.氢原子吸收或辐射光子的频率条件是hν＝En－Em(m<n).(

)3.氢原子各能级的能量指电子绕核运动的动能.(

)4.玻尔理论能解释所有元素的原子光谱.(

)×√××1.两类能级跃迁(1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发射光子.提升关键能力(2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量.①吸收光子的能量必须恰好等于能级差hν＝ΔE.(注意：当入射光子能量大于该能级的电离能时，原子对光子吸收不再具有选择性，而是吸收以后发生电离)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.光谱线条数的确定方法(1)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为n－1.3.电离(1)电离态：n＝∞，E＝0.(2)电离能：指原子从基态或某一激发态跃迁到电离态所需要吸收的最小能量.例如：氢原子从基态→电离态：E吸＝0－(－13.6eV)＝13.6eV(3)若吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还具有动能.例2

(2022·重庆卷·6)如图为氢原子的能级示意图.已知蓝光光子的能量范围为2.53～2.76eV，紫光光子的能量范围为2.76～3.10eV.若使处于基态的氢原子被激发后，可辐射蓝光，不辐射紫光，则激发氢原子的光子能量为A.10.20eV B.12.09eVC.12.75eV D.13.06eV√由题知使处于基态的氢原子被激发后，可辐射蓝光，不辐射紫光，则由蓝光光子能量范围可知氢原子从n＝4能级向低能级跃迁可辐射蓝光，不辐射紫光，即从n＝4跃迁到n＝2辐射蓝光，则需激发氢原子到n＝4能级，则激发氢原子的光子能量为ΔE＝E4－E1＝12.75eV，故选C.例3

(2022·浙江6月选考·7)如图为氢原子的能级图.大量氢原子处于n＝3的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29eV的金属钠.下列说法正确的是A.逸出光电子的最大初动能为10.80eVB.n＝3跃迁到n＝1放出的光电子动量最大C.有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应D.用0.85eV的光子照射，氢原子跃迁到n＝4激发态√从n＝3跃迁到n＝1放出的光电子能量最大，根据Ek＝E－W0，可得此时最大初动能为Ek＝9.8eV，故A错误；大量氢原子从n＝3的激发态跃迁到基态能放出

＝3种频率的光子，其中从n＝3跃迁到n＝2放出的光子能量为ΔE1＝－1.51eV－(－3.4eV)＝1.89eV<2.29eV，不能使金属钠发生光电效应，其他两种均可以，故C错误；由于从n＝3跃迁到n＝4需要吸收的光子能量为ΔE2＝1.51eV－0.85eV＝0.66eV，所以用0.85eV的光子照射，不能使氢原子跃迁到n＝4激发态，故D错误.考点三原子核的衰变及半衰期1.原子核的组成：原子核是由

和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的

.2.天然放射现象放射性元素

地发出射线的现象，首先由

发现.天然放射现象的发现，说明

具有复杂的结构.梳理必备知识质子质子数自发贝克勒尔原子核3.三种射线的比较名称构成符号电荷量质量电离能力贯穿本领α射线____核＋2e4u最___最____β射线_____－e较强较强γ射线光子γ00最___最____氦电子强弱弱强4.原子核的衰变(1)衰变：原子核自发地放出α粒子或β粒子，变成另一种

的变化称为原子核的衰变.(2)α衰变、β衰变原子核衰变类型α衰变β衰变衰变方程衰变实质2个质子和2个中子结合成一个整体射出中子转化为质子和电子衰变规律________守恒、质量数守恒电荷数(3)γ射线：γ射线经常是伴随着α衰变或β衰变同时产生的.5.半衰期(1)公式：N余＝N原

，m余＝m原

.(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由

决定的，跟原子所处的外部条件(如温度、压强)和化学状态(如单质、化合物)_____(选填“有关”或“无关”).核内部自身的因素无关6.放射性同位素的应用与防护(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：放射治疗、培优、保鲜、做

等.(3)防护：防止放射性对人体组织的伤害.天然人工示踪原子1.三种射线按穿透能力由强到弱的排列顺序是γ射线、β射线、α射线.(

)2.β衰变中的电子来源于原子核外电子.(

)3.发生β衰变时，新核的电荷数不变.(

)4.如果现在有100个某放射性元素的原子核，那么经过一个半衰期后还剩50个.(

)√×××√根据题意设半衰期为t0的元素原子核数为x，另一种元素原子核数为y，在t＝4t0时，原子核数为x的元素经历了4个半衰期，原子核数为y的元素经历了2个半衰期，例5

(多选)有一匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外，一个原来静止在A处的原子核发生衰变放射出两个粒子，两个新核的运动轨迹如图所示，已知两个相切圆半径分别为r1、r2.下列说法正确的是A.原子核发生α衰变，根据已知条件可以算出两个新

核的质量比B.衰变形成的两个粒子带同种电荷C.衰变过程中原子核遵循动量守恒定律D.衰变形成的两个粒子电荷量的关系为q1∶q2＝r1∶r2√√衰变后两个新核速度方向相反，受力方向也相反，根据左手定则可判断出两个粒子带同种电荷，所以衰变是α衰变，衰变后的新核由洛伦兹力提供向心力，衰变过程遵循动量守恒定律，即mv相同，所以电荷量与半径成反比，有q1∶q2＝r2∶r1，但无法求出质量比，故A、D错误，B、C正确.考点四核反应及核能的计算1.核反应的四种类型梳理必备知识类型可控性核反应方程典例衰变α衰变自发β衰变自发人工转变人工控制(卢瑟福发现质子)(查德威克发现中子)人工转变人工控制约里奥－居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子重核裂变容易控制轻核聚变现阶段很难控制2.核反应方程式的书写(2)掌握核反应方程遵循的规律：质量数守恒，电荷数守恒.(3)由于核反应不可逆，所以书写核反应方程式时只能用“→”表示反应方向.3.核力和核能(1)核力：原子核内部，

间所特有的相互作用力.(2)结合能：原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们

需要的能量，叫作原子的结合能，也叫核能.(3)比结合能：原子核的结合能与

之比，叫作比结合能，也叫平均结合能.

越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定.(4)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其对应的能量ΔE＝

.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＝

.核子分开核子数比结合能Δmc2Δmc21.核力就是库仑力.(

)2.原子核的结合能越大，原子核越稳定.(

)3.核反应中，出现质量亏损，一定有核能产生.(

)×√×核能的计算方法(1)根据ΔE＝Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”.(2)根据ΔE＝Δm×931.5MeV计算.因1原子质量单位(u)相当于931.5MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”.(3)根据核子比结合能来计算核能：原子核的结合能＝核子比结合能×核子数.提升关键能力例6

下列说法正确的是√根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，A选项反应中的X质量数为4，电荷数为2，为α粒子，核反应类型为α衰变，选项A错误；B选项反应中的Y质量数为1，电荷数为0，为中子，核反应类型为轻核聚变，选项B错误；C选项反应中的K质量数总数为10，电荷数为0，则K为10个中子，核反应类型为重核裂变，选项C正确；D选项反应中的Z质量数为1，电荷数为1，为质子，核反应类型为人工转变，选项D错误.B.核反应前后的总质子数不变C.核反应前后总质量数不同D.中微子νe的电荷量与电子的相同√中微子不带电，则中微子νe的电荷量与电子的不相同，D错误.A.8MeV B.16MeVC.26MeV D.52MeV√因电子质量远小于质子的质量，计算中可忽略不计，核反应质量亏损Δm＝4×1.0078u－4.0026u＝0.0286u，释放的能量ΔE＝0.0286×931MeV≈26.6MeV，选项C正确.例9

花岗岩、砖砂、水泥等建筑材料是室内氡的最主要来源.人呼吸时，氡气会随气体进入肺脏，氡衰变放出的α射线像小“炸弹”一样轰击肺细胞，使肺细胞受损，从而引发肺癌、白血病等.一静止的氡核

发生一次α衰变生成新核钋(Po)，此过程动量守恒且释放的能量全部转化为α粒子和钋核的动能.已知m氡＝222.0866u，mα＝4.0026u，m钋＝218.0766u,1u相当于931MeV的能量.(结果均保留3位有效数字)(1)写出上述核反应方程；根据质量数和电荷数守恒有(2)求上述核反应放出的能量ΔE；答案

6.89MeV质量亏损Δm＝222.0866u－4.0026u－218.0766u＝0.0074u，ΔE＝Δm×931MeV，解得ΔE≈6.89MeV(3)求α粒子的动能Ekα.答案

6.77MeV设α粒子、钋核的动能分别为Ekα、Ek钋，动量分别为pα、p钋，由能量守恒定律得ΔE＝Ekα＋Ek钋由动量守恒定律得0＝pα

＋p钋，故Ekα∶Ek钋＝218∶4解得Ekα≈6.77MeV.五课时精练1.(2022·湖南卷·1)关于原子结构和微观粒子波粒二象性，下列说法正确的是A.卢瑟福的核式结构模型解释了原子光谱的分立特征B.玻尔的原子理论完全揭示了微观粒子运动的规律C.光电效应揭示了光的粒子性D.电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电子的粒子性123456789101112√基础落实练玻尔的原子理论成功地解释了氢原子的分立光谱，但不足之处是它保留了经典理论中的一些观点，如电子轨道的概念，还不能完全揭示微观粒子的运动规律，A、B错误；光电效应揭示了光的粒子性，C正确；电子束穿过铝箔后的衍射图样，证实了电子的波动性，D错误.1234567891011122.(2022·北京卷·1)氢原子从某激发态跃迁到基态，则该氢原子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123456789101112√氢原子从某激发态跃迁到基态，则该氢原子放出光子，且放出光子的能量等于两能级之差，能量减少，故选B.√123456789101112123456789101112根据质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为1，为

，选项A、B错误；该反应释放的能量为E＝(m1＋m2－m3)c2，选项C错误，D正确.123456789101112√√123456789101112半衰期是一个统计规律，对于大量原子核衰变是成立的，个数较少时规律不成立，故D错误.5.(2022·广东卷·5)目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子.氢原子第n能级的能量为En＝

，其中E1＝－13.6eV.图是按能量排列的电磁波谱，要使n＝20的氢原子吸收一个光子后，恰好失去一个电子变成氢离子，被吸收的光子是A.红外线波段的光子

B.可见光波段的光子C.紫外线波段的光子

D.X射线波段的光子123456789101112√123456789101112要使处于n＝20的氢原子吸收一个光子后恰好失去一个电子变成氢离子，则需要吸收光子的能量为E＝0－(

)eV＝0.034eV，结合题图可知被吸收的光子是红外线波段的光子，故选A.6.如图所示为氢原子能级图，以及从n＝3、4、5、6能级跃迁到n＝2能级时辐射的四条光谱线.则下列叙述正确的有A.Hα、Hβ、Hγ、Hδ的频率依次增大B.可求出这四条谱线的波长之比，Hα、

Hβ、Hγ、Hδ的波长依次增大C.处于基态的氢原子要吸收3.4eV的能

量才能被电离D.如果Hδ可以使某种金属发生光电效应，Hβ一定可以使该金属发生光电

效应√123456789101112根据hν＝Em－En(m>n，m、n都只能取正整数)，可以判定Hα、Hβ、Hγ、Hδ的频率依次增大，波长依次减小，123456789101112且