高考物理核心高頻考點專題備考專題55 原子結(jié)構(gòu)與原子核（原卷版）

專題55原子結(jié)構(gòu)與原子核一、α粒子散射實驗(1)實驗裝置:α粒子源、金箔、放大鏡和熒光屏。(2)實驗現(xiàn)象:①絕大多數(shù)的α粒子穿過金箔后,基本上仍沿原來的方向前進;②少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)。③極少數(shù)α粒子的偏轉(zhuǎn)角度大于90°,甚至有極個別α粒子幾乎被“撞了回來”;(3)實驗意義:盧瑟福通過α粒子散射實驗,否定了湯姆孫的原子模型,建立了核式結(jié)構(gòu)模型。二、核式結(jié)構(gòu)模型1911年由盧瑟福提出,在原子中心有一個很小的核,叫原子核。它集中了原子全部的正電荷和幾乎全部的質(zhì)量,電子在核外空間運動。三、原子核的電荷與尺度四、能級圖中相關因素的說明因素意義能級圖中的橫線表示氫原子可能的能量狀態(tài)——定態(tài)橫線左端的數(shù)字“1,2,3,…”表示量子數(shù)橫線右端的數(shù)字“-13.6,-3.4,…”表示氫原子的能量相鄰橫線間的距離表示相鄰的能量差,量子數(shù)越大相鄰的能量差越小,距離越小帶箭頭的豎線表示原子由較高能級向較低能級躍遷,原子躍遷的條件為hν=Em-En五、兩類能級躍遷①自發(fā)躍遷:由高能級躍遷到低能級,釋放能量,發(fā)出光子。光子的頻率ν=ΔE?=②受激躍遷:由低能級躍遷到高能級,吸收能量。a.光照(吸收光子):光子的能量必須恰等于能級差hν=ΔE。b.碰撞、加熱等:只要入射粒子能量大于或等于能級差即可,E外≥ΔE。c.大于電離能的光子被吸收,將原子電離。六、電離電離態(tài):n=∞,E=0;基態(tài)→電離態(tài):E吸=0-(-13.6eV)=13.6eV(電離能)。n=2→電離態(tài):E吸=0-E2=3.4eV;如吸收能量足夠大,克服電離能后,獲得自由的電子還攜帶動能。七、解答氫原子能級圖與原子躍遷問題的注意事項①一個處于第n能級的氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為n-1。②一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)的兩種求解方法:a.用數(shù)學中的組合知識求解:N=Cn2=b.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。八、三種射線的比較種類α射線β射線γ射線來源原子核內(nèi)組成氦核流高速電子流光子流(高頻電磁波)帶電荷量2e-e0質(zhì)量4mp,mp=1.67×10-27kgm靜止質(zhì)量為零速度0.1c0.99cc(光速)在電磁場中偏轉(zhuǎn)與α射線的偏轉(zhuǎn)方向相反不偏轉(zhuǎn)穿透本領最弱,用紙能擋住較強,能穿透幾毫米的鋁板最強,能穿透幾厘米的鉛板對空氣的電離作用很強較弱很弱九、α衰變、β衰變的比較衰變類型α衰變β衰變衰變方程

ZAX→Z?2

ZAX→Z+1衰變實質(zhì)2個質(zhì)子和2個中子結(jié)合成一個整體射出1個中子轉(zhuǎn)化為1個質(zhì)子和1個電子211H+20

01n→1衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒、動量守恒十、確定衰變次數(shù)的方法因為β衰變對質(zhì)量數(shù)無影響,所以先由質(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)。十一、對半衰期的理解(1)半衰期公式N余=N012tT,m余=m(2)半衰期的影響因素放射性元素衰變的快慢由原子核內(nèi)部自身因素決定,與原子所處的物理狀態(tài)或化學狀態(tài)無關。(3)半衰期的適用條件半衰期是一個統(tǒng)計規(guī)律,是對大量的原子核衰變規(guī)律的總結(jié),對于一個特定的原子核,無法確定何時發(fā)生衰變。十二、核反應方程的四種類型類型可控性核反應方程典例衰變α衰變自發(fā)92238U→90β衰變自發(fā)90234Th→91人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯た刂?14N+24He24He+49Be1327Al+24He→約里奧·居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素,同時發(fā)現(xiàn)正電子1530P→14重核裂變比較容易進行人工控制92235U+01n→5692235U+01n→54輕核聚變很難控制12H+13H十三、核反應方程的書寫(1)熟記常見粒子的符號,如質(zhì)子(11H)、中子(01n)、α粒子(24He)、β粒子(-1(2)核反應過程一般都不是可逆的,所以核反應方程只能用單向箭頭表示反應方向,不能用等號連接。(3)核反應的生成物一定要以實驗為基礎,不能只依據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒憑空杜撰出生成物來寫核反應方程?！镜淅?】[α粒子散射實驗]1909年，英國物理學家盧瑟福和他的學生蓋革、馬斯頓一起進行了著名的“α粒子散射實驗”，實驗中大量的粒子穿過金箔前后的運動圖景如圖所示，盧瑟福通過對實驗結(jié)果的分析和研究，于1911年建立了他自己的原子結(jié)構(gòu)模型。下列關于“α粒子穿過金箔后”的描述中，正確的是(????)A.絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，都發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)

B.少數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上沿原來方向前進

C.通過α粒子散射實驗，確定了原子核半徑的數(shù)量級為10?15m

D.通過【典例2】[氫原子能級及原子躍遷]如圖所示為氫原子的能級示意圖，關于氫原子躍遷，下列說法中正確的是(

)A.無論有多少個處于n=5激發(fā)態(tài)的氫原子，向低能級躍遷時，都能輻射出10種光子

B.處于n=3激發(fā)態(tài)的氫原子吸收具有1.87eV能量的光子后被電離

C.用13eV的光子照射處于基態(tài)的氫原子時，電子可以躍遷到n=4能級

D.電子從高能級向低能級躍遷時電勢能的變化量與其動能的變化量是相同的【典例3】[原子核的衰變](多選)核電站是人類利用核能的主要方式，核電站利用原子核鏈式反應獲得的能量進行發(fā)電，其中??92235U是核電站常用的核燃料，常見的核反應方程是??92A.X是β粒子

B.兩個核反應一定都有質(zhì)量虧損

C.??56144Ba的結(jié)合能小于?【典例4】[半衰期]醫(yī)學治療中常用放射性核素?113In產(chǎn)生γ射線，而?113In是由半衰期相對較長的?113Sn衰變產(chǎn)生的。對于質(zhì)量為的?113Sn，經(jīng)過時間t后剩余的?113SnA.67.3dB.101.0dC.115.1dD.124.9d【典例5】[核力與核能]一個靜止的鈾核92232U(原子質(zhì)量為232.0372u)放出一個α粒子(原子質(zhì)量為4.0026u)后衰變成釷核90228Th(原子質(zhì)量為228.0287u)。(已知：原子質(zhì)量單位lu=(1)寫出核衰變反應方程；(2)算出該核衰變反應中釋放出的核能；(3)假設反應中釋放出的核能全部轉(zhuǎn)化為釷核和α粒子的動能，則釷核獲得的動能有多少【點對點01】如圖所示，處在真空中的α粒子散射實驗裝置。在一個小鉛盒里放有少量的放射性元素釙它發(fā)出的α粒子從鉛盒的小孔射出，形成很細的一束射線，射到金箔上，最后打在熒光屏上產(chǎn)生閃爍的光點。下列說法中正確的是（）A.靜止的釙核α衰變時，新核的動量大小大于α粒子的動量大小

B.該實驗是盧瑟福建立原子核式結(jié)構(gòu)模型的重要依據(jù)

C.α粒子與金原子中的電子碰撞會發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)

D.絕大多數(shù)的α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)【點對點02】已知氫原子的基態(tài)能量為E1，激發(fā)態(tài)能量為En=E1n2，其中n=2，3，4…已知普朗克常量為A.氫原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)后，核外電子動能減小，原子的電勢能增大，動能和電勢能之和不變．

B.基態(tài)氫原子中的電子吸收一頻率為ν的光子被電離后，電子速度大小為2(?ν+E1)m

C.一個處于n=4的激發(fā)態(tài)的氫原子，向低能級躍遷時最多可輻射出6種不同頻率的光【點對點03】下列關于光電效應、原子結(jié)構(gòu)和原子核的敘述正確的是(????)A.α粒子散射實驗表明原子核是可分的

B.根據(jù)玻爾理論可知氫原子從高能級向低能級躍遷時，可以輻射各種不同頻率的光子

C.如果某金屬的逸出功為1.72eV，若用波長為500nm的紫光照射該金屬，能使該金屬發(fā)生光電效應

D.鈾核衰變?yōu)殂U核的過程中，要經(jīng)過6次α衰變和6次β衰變【點對點04】下列說法正確的是(????)A.盧瑟福發(fā)現(xiàn)中子的核反應方程?49Be+24He→612C+01n

B.放射性元素發(fā)生衰變時放出的【點對點05】隨著現(xiàn)代科學的發(fā)展，大量的科學發(fā)現(xiàn)促進了人們對原子、原子核的認識，下列有關原子、原子核的敘述正確的是(

)A.盧瑟福α粒子散射實驗說明原子核內(nèi)部具有復雜的結(jié)構(gòu)

B.天然放射現(xiàn)象表明原子核內(nèi)部有電子

C.輕核聚變反應方程有：

D.原子核所含核子單獨存在時的總質(zhì)量小于該原子核的質(zhì)量【點對點06】關于近代物理的知識，下列說法正確的是(????)A.查德威克發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應方程為??714N+?24He―→??817O+?11H

B.β衰變就是原子核內(nèi)的一個質(zhì)子轉(zhuǎn)化為一個中子和電子，電子被釋放出來【點對點07】（多選）如圖為氫原子的能級示意圖，鋅的逸出功是3.34eV，那么對氫原子在能級躍遷過程中發(fā)射或吸收光子的特征認識正確的是(

A.一群處于n=3能級的氫原子向基態(tài)躍遷時，能放出3種不同頻率的光

B.用能量為10.3eV的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)

C.一群處于n=3能級的氫原子向基態(tài)躍遷時，發(fā)出的光照射鋅板，鋅板表面所發(fā)出的

光電子的最大初動能為【點對點08】（多選）日本地震造成的核泄漏，對周邊環(huán)境的污染是由放射性元素造成的，下列有關放射性元素的說法中正確的是(

)A.β射線與γ射線一樣都是電磁波，但穿透本領遠比γ射線弱

B.氡的半衰期為3.8天，4個氡原子核經(jīng)過7.6天后就一定只剩下1個氡原子

C.92238U衰變成82206Pb要經(jīng)過6次β衰變和8【點對點09】在某些恒星內(nèi)部，3個氦核(24He)結(jié)合成1個碳核(612C)。已知1個氦核的質(zhì)量為m1、1個碳核的質(zhì)量為m2，1個質(zhì)子的質(zhì)量為(1)寫