專題二十二波粒二象性 原子結(jié)構(gòu) 原子核(加試)

專題二十二波粒二象性原子結(jié)構(gòu)原子核(加試)考點基礎(chǔ)自清考點互動探究內(nèi)容索引考點基礎(chǔ)自清答案一、能量量子化1.量子化假設(shè)黑體的空腔壁由大量振子(振動著的帶電微粒)組成，其能量只能是某一最小能量值ε的

，并以這個最小能量值為單位一份一份地吸收或輻射.2.能量子(1)定義：不可再分的最小能量值ε.(2)關(guān)系式：ε＝hν，ν是電磁波的頻率，h是普朗克常量，h＝

J·s.整數(shù)倍6.63×10－34二、光的粒子性1.光電效應(yīng)現(xiàn)象在光的照射下金屬中的電子從金屬表面逸出的現(xiàn)象，叫做光電效應(yīng)，發(fā)射出來的電子叫做

.2.實驗規(guī)律(1)每種金屬都有一個

.(2)光子的最大初動能與入射光的

無關(guān)，只隨入射光的

增大而增大.(3)光照射到金屬表面時，光電子的發(fā)射幾乎是

的.(4)光電流的強度與入射光的

成正比.答案光電子極限頻率強度頻率瞬時強度3.愛因斯坦光電效應(yīng)方程(1)光子：光不僅在發(fā)射和吸收時能量是一份一份的，而且光本身就是由一個個不可分割的

組成的，這些能量子稱為

，頻率為ν的光的能量子為hν.(2)愛因斯坦光電效應(yīng)方程①表達式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0.②物理意義：金屬中電子吸收一個光子獲得的能量是hν，這些能量一部分用于克服金屬的

，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的初動能Ek.答案能量子光子逸出功三、原子的核式結(jié)構(gòu)模型1.電子的發(fā)現(xiàn)英國物理學(xué)家

在研究陰極射線時發(fā)現(xiàn)了

，提出了原子的“棗糕模型”.2.原子的核式結(jié)構(gòu)(1)1909～1911年，物理學(xué)家

進行了α粒子散射實驗，提出了核式結(jié)構(gòu)模型.答案湯姆孫電子盧瑟福(2)α粒子散射實驗的結(jié)果：絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進，但有

α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90°，也就是說它們幾乎被“撞了回來”，如圖1所示.答案少數(shù)圖1(3)原子的核式結(jié)構(gòu)模型：原子中帶正電部分的體積

，原子半徑的數(shù)量級是

，而原子核半徑的數(shù)量級是10－15m，但幾乎占有全部質(zhì)量，電子在正電體的外面運動.(4)實驗意義：否定了湯姆孫的原子結(jié)構(gòu)模型，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，明確了原子核大小的數(shù)量級.很小10－10m四、氫原子光譜1.氫原子光譜光譜：用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按波長展開，獲得光的波長(頻率)和強度分布的記錄，即光譜.有些光譜是一條條的亮線，這樣的光譜叫做

.有的光譜看起來不是一條條分立的譜線，而是連在一起的光帶，這樣的光譜叫做

.2.光譜分析利用每種原子都有自己的

可以用來鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分，且靈敏度很高.在發(fā)現(xiàn)和鑒別化學(xué)元素上有著重大意義.答案線狀譜連續(xù)譜特征譜線五、氫原子的能級結(jié)構(gòu)、能級公式1.玻爾理論(1)定態(tài)：原子只能處于一系列

的能量狀態(tài)中，在這些能量狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量.(2)躍遷：電子從能量較高的定態(tài)軌道躍遷到能量較低的定態(tài)軌道時，會放出能量為hν的光子，這個光子的能量由前后兩個能級的能量差決定，即hν＝

.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s)(3)軌道：原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運動相對應(yīng).原子的定態(tài)是

，因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的.答案不連續(xù)Em－En不連續(xù)的2.氫原子的能級圖能級圖如圖2所示圖2六、原子核及核反應(yīng)1.天然放射現(xiàn)象(1)天然放射現(xiàn)象元素自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象，首先由

發(fā)現(xiàn).天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說明原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu).答案貝可勒爾(2)三種射線名稱構(gòu)成符號電離能力貫穿本領(lǐng)α射線氦核

最強最弱β射線電子

較強較強γ射線光子γ最弱最強(3)放射性同位素的應(yīng)用與防護①放射性同位素：有天然放射性同位素和

放射性同位素兩類，放射性同位素的化學(xué)性質(zhì)相同.②應(yīng)用：消除靜電、工業(yè)探傷、做

等.③防護：防止放射性對人體組織的傷害.2.原子核的組成答案人工示蹤原子核子(2)基本關(guān)系①核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)(Z)＝元素的原子序數(shù)＝

.②質(zhì)量數(shù)(A)＝

＝質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù).(3)X元素的原子核的符號為

，其中A表示

，Z表示核電荷數(shù).(4)同位素：具有相同質(zhì)子數(shù)而

不同的原子核，在元素周期表中處于同一位置，它們互稱為

.答案核外電子數(shù)核子數(shù)質(zhì)量數(shù)中子數(shù)同位素3.原子核的衰變、半衰期(1)原子核的衰變①原子核放出α粒子或β粒子，變成另一種

的現(xiàn)象稱為原子核的衰變.②分類答案原子核γ衰變：當放射性物質(zhì)連續(xù)發(fā)生衰變時，原子核中有的發(fā)生α衰變，有的發(fā)生β衰變，同時伴隨著γ輻射.③兩個典型的衰變方程答案(2)半衰期①定義：放射性元素的原子核有

發(fā)生衰變所需的時間.②影響因素：放射性元素衰變的快慢是由核

自身的因素決定的，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒有關(guān)系.半數(shù)內(nèi)部4.裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)、裂變反應(yīng)堆核反應(yīng)方程(1)重核裂變①定義：質(zhì)量數(shù)較大的原子核受到高能粒子的轟擊而分裂成幾個質(zhì)量數(shù)較小的原子核的過程.②典型的裂變反應(yīng)方程答案③鏈式反應(yīng)：由重核裂變產(chǎn)生的

使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程.④臨界體積和臨界質(zhì)量：裂變物質(zhì)能夠發(fā)生

的最小體積及其相應(yīng)的質(zhì)量.中子鏈式反應(yīng)⑤裂變的應(yīng)用：

、核反應(yīng)堆.⑥反應(yīng)堆構(gòu)造：核燃料、減速劑、

、防護層.(2)輕核聚變①定義：兩個輕核結(jié)合成

的核的反應(yīng)過程.輕核聚變反應(yīng)必須在高溫下進行，因此又叫

.②典型的聚變反應(yīng)方程答案原子彈鎘棒質(zhì)量較大熱核反應(yīng)(3)人工轉(zhuǎn)變盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子：查德威克發(fā)現(xiàn)中子：居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素、正電子：1.盧瑟福利用α粒子轟擊金箔的實驗研究原子結(jié)構(gòu)，正確反映實驗結(jié)果的示意圖是(

)解析12345

加試基礎(chǔ)練√12345解析盧瑟福利用α粒子轟擊金箔的實驗研究原子結(jié)構(gòu)，即α粒子散射實驗，實驗結(jié)果顯示：絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后基本上仍沿原來的方向前進，但是有少數(shù)α粒子發(fā)生了較大角度的偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)α粒子的偏轉(zhuǎn)角超過90°，有的幾乎達到180°，也就是說它們幾乎被“撞了回來”.所以能正確反映該實驗結(jié)果的是選項D.2.(多選)如圖3所示，用導(dǎo)線把驗電器與鋅板相連接，當用紫外線照射鋅板時，發(fā)生的現(xiàn)象是(

)圖3A.有光子從鋅板逸出B.有電子從鋅板逸出C.驗電器指針張開一個角度D.鋅板帶負電12345√解析√解析用紫外線照射鋅板是能夠發(fā)生光電效應(yīng)的，鋅板上的電子吸收紫外線的能量從鋅板表面逸出，稱之為光電子，故A錯誤，B正確；鋅板與驗電器相連，帶有相同電性的電荷，鋅板失去電子應(yīng)該帶正電，且失去電子越多，帶的電荷量越多，驗電器指針張角越大，故C正確，D錯誤.12345123453.一個氫原子從n＝3能級躍遷到n＝2能級.該氫原子(

)A.放出光子，能量增加

B.放出光子，能量減少C.吸收光子，能量增加

D.吸收光子，能量減少√解析解析根據(jù)玻爾理論，氫原子能級越高對應(yīng)的能量越大.當氫原子從較高能級向較低能級躍遷時放出光子，能量減少，故選項B正確.4.(多選)(2016·湖州聯(lián)考)在下列四個核反應(yīng)方程中，X表示α粒子的是(

)12345√解析√A.上述裂變反應(yīng)中伴隨著中子放出B.鈾塊體積對鏈式反應(yīng)的發(fā)生無影響C.鈾核的鏈式反應(yīng)可人工控制D.鈾核的半衰期會受到環(huán)境溫度的影響12345√解析返回√12345解析核裂變反應(yīng)是重核被中子轟擊后分裂成兩個中等質(zhì)量的原子核并放出若干個中子的反應(yīng)，A選項正確；鈾塊要發(fā)生鏈式反應(yīng)需達到一定的體積，B選項錯誤；鏈式反應(yīng)可人工控制用以建立核電站，C選項正確；原子核的半衰期由原子核本身的性質(zhì)決定，與其所處的環(huán)境或狀態(tài)無關(guān)，D選項錯誤.返回考點互動探究1.光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有波動性.(2)光電效應(yīng)說明光具有粒子性.(3)光既具有波動性，又具有粒子性，稱為光的波粒二象性.2.對玻爾理論的四點提醒(1)電子繞核運動的半徑是不連續(xù)的；(2)電子躍遷輻射光子的頻率不等于電子繞核圓周運動的頻率；(3)實物粒子也能使原子發(fā)生能級躍遷；

考點一波粒二象性原子結(jié)構(gòu)(4)一個處于激發(fā)態(tài)的氫原子，輻射光譜線條數(shù)可能為1.一群處于激發(fā)態(tài)(n≥3)的氫原子，可能輻射出多條光譜線.3.定態(tài)間的躍遷——滿足能級差hν＝En大－En小hν＝En大－En小例1

(2016·浙江10月學(xué)考·15)如圖4為氫原子能級圖，氫原子中的電子從n＝5能級躍遷到n＝2能級可產(chǎn)生a光；從n＝4能級躍遷到n＝2能級可產(chǎn)生b光.a光和b光的波長分別為λa和λb，照射到逸出功為2.29eV的金屬鈉表面均可產(chǎn)生光電效應(yīng)，遏止電壓分別為Ua和Ub.則(

)圖4A.λa>λbB.Ua>UbC.a光的光子能量為2.86eVD.b光產(chǎn)生的光電子最大初動能Ek＝0.26eV√√√解析解析根據(jù)能級躍遷知識hνa＝E5－E2＝[－0.54－(－3.4)]eV＝2.86eV，hνb＝E4－E2＝[－0.85－(－3.4)]eV＝2.55eV，顯然a光子的能量大于b光子，即a光頻率要大，波長要短，所以A錯，C正確.根據(jù)光電效應(yīng)可知，最大初動能Ek＝hν－W0，所以a光照射后的最大初動能為Eka＝(2.86－2.29)eV＝0.57eV，b光照射后的最大初動能為Ekb＝(2.55－2.29)eV＝0.26eV，選項D正確.根據(jù)截止電壓知識可知，Ua>Ub，選項B正確.特別提醒解答氫原子能級圖與原子躍遷問題的注意事項1.能級之間躍遷時放出的光子頻率是不連續(xù)的.2.能級之間發(fā)生躍遷時放出(吸收)光子的頻率由hν＝Em－En求得.3.一個氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為n－1.4.一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)的兩種求解方法：(2)利用能級圖求解：在氫原子能級圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一畫出，然后相加.解析123

變式題組1.(多選)在光電效應(yīng)實驗中，用頻率為ν的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說法正確的是(

)A.增大入射光的強度，光電流增大B.減小入射光的強度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失C.改用頻率小于ν的光照射，一定不發(fā)生光電效應(yīng)D.改用頻率大于ν的光照射，光電子的最大初動能變大√√123解析增大入射光強度，單位時間內(nèi)照射到單位面積的光子數(shù)增加，則光電流將增大，故選項A正確；光電效應(yīng)是否發(fā)生取決于入射光的頻率，而與入射光強度無關(guān)，故選項B錯誤.用頻率為ν的光照射光電管陰極，發(fā)生光電效應(yīng)，用頻率較小的光照射時，若光的頻率仍大于極限頻率，則仍會發(fā)生光電效應(yīng)，選項C錯誤；根據(jù)hν－W＝

mv2可知，增加入射光頻率，光電子的最大初動能也增大，故選項D正確.1232.(2016·嘉興模擬)用很弱的光做雙縫干涉實驗，把入射光減弱到可以認為光源和感光膠片之間不可能同時有兩個光子存在，如圖4所示是不同數(shù)量的光子照射到感光膠片上得到的照片.這些照片說明(

)解析A.光只有粒子性沒有波動性B.光只有波動性沒有粒子性C.少量光子的運動顯示波動性，大量光子的運動顯示粒子性D.少量光子的運動顯示粒子性，大量光子的運動顯示波動性√圖4123解析光具有波粒二象性，這些照片說明少量光子的運動顯示粒子性，大量光子的運動顯示波動性，故D正確.圖51233.如圖5所示為氫原子的能級圖.用光子能量為13.06eV的光照射一群處于基態(tài)的氫原子，則可能觀測到氫原子發(fā)射的不同波長的光有(

)解析A.15種

B.10種C.4種

D.1種√1.半衰期的三點提醒(1)半衰期是一個統(tǒng)計規(guī)律，對少數(shù)原子核不適用；(2)原子核質(zhì)量減少一半與原子核有半數(shù)發(fā)生衰變概念不同；(3)半衰期的大小是由原子核內(nèi)部自身因素決定的，與外部條件無關(guān).

考點二原子核及核反應(yīng)2.核反應(yīng)的四種類型3.書寫核反應(yīng)方程時應(yīng)注意(1)必須遵守電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒規(guī)律.(2)核反應(yīng)方程中的箭頭(→)表示核反應(yīng)進行的方向，不能把箭頭寫成等號.A.衰變過程共有6次α衰變和4次β衰變B.鉛核比釷核少8個質(zhì)子C.β衰變所放出的電子來自原子核外D.釷核比鉛核多24個中子√√解析解析由于β衰變不會引起質(zhì)量數(shù)的減少，再結(jié)合核電荷數(shù)的變化情況和衰變規(guī)律來判定β衰變的次數(shù)，2x－y＝90－82＝8，y＝2x－8＝4，釷232核中的中子數(shù)為232－90＝142，鉛208核中的中子數(shù)為208－82＝126，規(guī)律總結(jié)衰變次數(shù)的確定方法因為β衰變對質(zhì)量數(shù)無影響，可先由質(zhì)量數(shù)的改變確定α衰變的次數(shù)，然后再根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰變的次數(shù).解析456

變式題組4.關(guān)于α、β、γ三種射線，下列說法中正確的是(

)A.α射線是原子核自發(fā)放出的氦核，它的穿透能力最強B.β射線是原子核外電子電離形成的電子流，它具有中等的穿透能力C.γ射線一般隨著α或β射線產(chǎn)生，它的穿透能力最強D.γ射線是電磁波，它的穿透能力最弱√解析α、β、γ三種射線有不同的性質(zhì)，了解這三種射線的性質(zhì)可知C正確.解析4565.關(guān)于半衰期，以下說法正確的是(

)A.同種放射性元素在化合物中的半衰期比在單質(zhì)中長B.升高溫度可以使半衰期縮短C.氡的半衰期為3.8天，若有四個氡原子核，經(jīng)過7.6天就只剩下一個D.氡的半衰期為3.8天，若有4g氡原子核，經(jīng)過7.6天就只剩下1g√解析考慮到放射性元素衰變的快慢跟原子所處的物理狀態(tài)或化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，又考慮到半衰期是一種統(tǒng)計規(guī)律，即給定的四個氡核是否馬上衰變會受到各種偶然因素的影響，A、B、C錯誤.故D正確.456√√√解析456解析鈾核在裂變過程中需要中子的轟擊，產(chǎn)生鏈式反應(yīng)，所以選項A錯誤，選項B正確.而鏈式反應(yīng)在進行過程中，還需要鈾塊達到臨界體積才能維持鏈式反應(yīng)持續(xù)不斷進行下去，所以選項C正確.1.核能(1)核子在結(jié)合成原子核時出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm，其對應(yīng)的能量ΔE＝Δmc2.