2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十三章 波粒二象性 原子結(jié)構(gòu)和原子核 第二節(jié) 原子和原子核學(xué)案 新人教版

1、2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十三章 波粒二象性 原子結(jié)構(gòu)和原子核 第二節(jié) 原子和原子核學(xué)案 新人教版2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十三章 波粒二象性 原子結(jié)構(gòu)和原子核 第二節(jié) 原子和原子核學(xué)案 新人教版年級(jí)：姓名：- 11 -第二節(jié)原子和原子核1粒子散射現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：大多數(shù)粒子穿過(guò)金箔后仍能沿原來(lái)的方向步進(jìn)；少數(shù)粒子發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)；極少數(shù)粒子偏轉(zhuǎn)超過(guò)90，有的甚至幾乎達(dá)到180，為了解釋此現(xiàn)象盧瑟福提出原子的核式結(jié)構(gòu)模型。2盧瑟福的原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子的中心有一個(gè)很小的核叫做原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外空間里繞核旋轉(zhuǎn)。3玻爾原子理論的三條假

2、設(shè)(1)能量量子化：原子只能處在一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中(定態(tài))，電子雖然繞核作加速運(yùn)動(dòng)，但不輻射能量，原子是穩(wěn)定的。(2)能級(jí)躍遷：原子從一種定態(tài)(e初)躍遷到另一種定態(tài)(e末)時(shí)，要輻射(或吸收)一定頻率(或波長(zhǎng))的光子，光子的能量hhc/e初e末。(3)軌道量子化：由于繞核旋轉(zhuǎn)的軌道半徑是不連續(xù)的，每一條可能軌道與原子的一個(gè)定態(tài)相對(duì)應(yīng)。4氫原子的能級(jí)1定態(tài)能量公式ene1/n2 (n1,2,3)2軌道半徑公式rnn2 r1(n1,2,3)e1，r1是第一軌道的半徑和能量，n是量子數(shù)。e113.6 ev；r10.531010m51896年貝克勒耳發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，揭示了原子核具有復(fù)雜的結(jié)

3、構(gòu)。6放射線的種類和性質(zhì)： (1)射線：氦核he流，其電離本領(lǐng)最強(qiáng)，貫穿本領(lǐng)很小，0.1 c。(2)射線：高速電子流，電離本領(lǐng)較強(qiáng)，貫穿本領(lǐng)較強(qiáng)，0.9 c。(3)射線：光子，高頻電磁波電離本領(lǐng)很小，貫穿本領(lǐng)最強(qiáng)，c。7原子核衰變的規(guī)律：衰變：xyhe衰變：xye衰變是伴隨衰變或衰變同時(shí)產(chǎn)生的。8半衰期：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變需要的時(shí)間叫放射性元素的半衰期。如果反應(yīng)之前原子核的質(zhì)量為m，反應(yīng)之后原子核的質(zhì)量為m，半衰期為t，則mm()t/t。9具有相同質(zhì)子數(shù)和不同中子數(shù)的原子互稱同位素。10幾個(gè)重要的原子核的人工轉(zhuǎn)變(1)盧瑟福用粒子轟擊氮核發(fā)現(xiàn)質(zhì)子h：nheoh。(2)查德威克用粒

4、子轟擊鈹核發(fā)現(xiàn)中子n：bhecn(3)約里奧居里夫婦用粒子轟擊鋁發(fā)現(xiàn)放射性同位素和正電子e ：alhepn。11獲得核能的途徑：(1)重核的裂變：重核分裂成n個(gè)質(zhì)量較小的原子核：unxesr10ne。(2)輕核的聚變：輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的原子核：hhhene。12核反應(yīng)過(guò)程中能量守恒，滿足質(zhì)能方程：emc2。例1在盧瑟福粒子散射實(shí)驗(yàn)中，有少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，其原因是()a原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上b正電荷在原子內(nèi)是均勻分布的c原子中存在著帶負(fù)電的電子d原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中【解析】 盧瑟福粒子散射實(shí)驗(yàn)中使盧瑟福驚奇的就是少數(shù)粒子發(fā)生了較大角度的偏轉(zhuǎn)，這是

5、由于粒子帶正電，而原子核極小，且原子核帶正電，a正確，b錯(cuò)誤。粒子能接近原子核的機(jī)會(huì)很小，大多數(shù)粒子都從核外的空間穿過(guò)，而與電子碰撞時(shí)如同子彈碰到塵埃一樣，運(yùn)動(dòng)方向不會(huì)發(fā)生改變。c、d的說(shuō)法沒(méi)錯(cuò)，但與題意不符?！敬鸢浮?a例2(多選)氫原子的部分能級(jí)如圖所示。已知可見(jiàn)光的光子能量在1.62 ev到3.11 ev之間。由此可推知，氫原子()a從高能級(jí)向n1能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光的波長(zhǎng)比可見(jiàn)光的短b從高能級(jí)向n2能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光均為可見(jiàn)光c從高能級(jí)向n3能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光的頻率比可見(jiàn)光的高d從n3能級(jí)向n2能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光為可見(jiàn)光【解析】 從高能級(jí)向n1的能級(jí)躍遷的過(guò)程中輻射出的最大光子能量為10

6、.20 ev，不在1.62 ev到3.11 ev之間，所對(duì)應(yīng)光的波長(zhǎng)最短，a正確。已知可見(jiàn)光子能量在1.62 ev到3.11 ev之間，從高能級(jí)向n2能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光的能量3.40 ev，b錯(cuò)。從高能級(jí)向n3能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光的能量1.51 ev1.62 ev，只有能量大于3.11 ev的光的頻率才比可見(jiàn)光高，c錯(cuò)。從n3到n2的過(guò)程中釋放的光子的能量等于1.89 ev，介于1.62 ev到3.11 ev之間，所以是可見(jiàn)光，d對(duì)。【答案】 ad例3(多選)三個(gè)原子核x、y、z，x核放出一個(gè)正電子后變?yōu)閥核，y核與質(zhì)子發(fā)生核反應(yīng)后生成z核并放出一個(gè)氦核(he)，則下面說(shuō)法正確的是()ax核比z

7、核多一個(gè)質(zhì)子bx核比z核少一個(gè)中子cx核的質(zhì)量數(shù)比z核質(zhì)量數(shù)大3dx核與z核的總電荷是y核電荷的2倍【解析】 根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒，寫出核反應(yīng)方程式為：xye，yhzhe顯然，a是錯(cuò)誤的。x核的中子數(shù)為(mn)，z核的中子數(shù)為(m3)(n2)，(mn)(m3)(n2)1，可見(jiàn)x核比z核多一個(gè)中子，b錯(cuò)誤。x核的質(zhì)量數(shù)m比z核質(zhì)量數(shù)(m3)大3，選項(xiàng)c正確。x核與z核的總電荷數(shù)是n(n2)2(n1)，y核電荷是(n1)，選項(xiàng)d正確?！敬鸢浮?cd例4已知氮核質(zhì)量mn14.007 53 u，氧核質(zhì)量mo17.004 54 u，氦核質(zhì)量mhe4.003 87 u，質(zhì)子質(zhì)量mh1.008 15

8、u，試判斷核反應(yīng)：7nhe8oh是吸能反應(yīng)，還是放能反應(yīng)，能量變化多少？【解析】 先計(jì)算出質(zhì)量虧損m，然后由1 u相當(dāng)于931.5 mev能量代入計(jì)算即可。反應(yīng)前總質(zhì)量mnmhe18.011 40 u反應(yīng)后總質(zhì)量momh18.012 69 u因?yàn)榉磻?yīng)中質(zhì)量增加，所以此反應(yīng)為吸能反應(yīng)，所吸收能量emc2(18.012 6918.011 40)931.5 mev1.2 mev【答案】 吸能反應(yīng)，吸收能量1.2 mev1在粒子穿過(guò)金箔發(fā)生大角度散射的過(guò)程中，下列的哪些說(shuō)法是正確的()a粒子一直受到金原子核的斥力作用b粒子的動(dòng)能不斷減小c粒子的電勢(shì)能不斷增大d粒子發(fā)生散射，是與電子碰撞的結(jié)果2盧瑟福和

9、他的助手做粒子散射實(shí)驗(yàn)，獲得了重要發(fā)現(xiàn)。關(guān)于粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，下列說(shuō)法中正確的是()a證明了質(zhì)子的存在b證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的c證明了原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個(gè)很小的核里d說(shuō)明了原子中的電子只能在某些軌道上運(yùn)動(dòng)3(2015北京)下列核反應(yīng)方程中，屬于衰變的是()a.7nhe8ohb.92u90thhec.hhhen d.90th91pa 01e4在很多裝飾材料中，都不同程度地含有放射性元素。下列說(shuō)法正確的是()a射線、射線和射線都是電磁波b在、三種射線中，射線的電離能力最強(qiáng)c氡的半衰期為3.8天，4個(gè)氡原子核經(jīng)過(guò)7.6天后一定只剩下1個(gè)氡原子核d放射性元素發(fā)生衰變時(shí)

10、所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的5鈾是常用的一種核燃料，若它的原子核發(fā)生了如下的裂變反應(yīng)：92unab2n，則ab可能是()a.54xekr b.56bakrc.56basr d.54xesr6(多選)下列說(shuō)法正確的是()a核聚變反應(yīng)方程可能為hhhe2nb鈾核裂變的核反應(yīng)方程可能為unxesr2nc發(fā)生衰變時(shí)原子核放出電子，說(shuō)明電子是原子核的組成部分d中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核，若該過(guò)程質(zhì)量虧損為m，則氘核的結(jié)合能為mc27一個(gè)92u原子核在中子的轟擊下發(fā)生一種可能的裂變反應(yīng)，其裂變方程為92unxsr2n，則下列敘述正確的是()ax原子核中含有86個(gè)中子bx原子核中含有141個(gè)核子

11、c因?yàn)榱炎儠r(shí)釋放能量，根據(jù)emc2，所以裂變后的總質(zhì)量數(shù)增加d因?yàn)榱炎儠r(shí)釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以生成物的總質(zhì)量數(shù)減少8(多選)關(guān)于核衰變和核反應(yīng)的類型，下列表述中正確的有()a.uthhe 是衰變b.nheoh 是衰變c.hhhen 是輕核聚變d.sekr2e 是重核裂變9某放射性元素經(jīng)過(guò)114天有7/8的原子核發(fā)生了衰變，該元素的半衰期為()a11.4天 b7.6天c5.7天 d3.8天10右圖為氫原子能級(jí)的示意圖，現(xiàn)有大量的氫原子處于n4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出若干不同頻率的光。關(guān)于這些光下列說(shuō)法正確的是()a最容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象的光是由n4能級(jí)躍到n1能級(jí)產(chǎn)生的b頻率最小的光

12、是由n2能級(jí)躍遷到n1能級(jí)產(chǎn)生的c這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光d用n2能級(jí)躍遷到n1能級(jí)輻射出的光照射逸出功為6.34 ev的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng)11用頻率為0的光照射大量處于基態(tài)的氫原子，在所發(fā)射的光譜中僅能觀測(cè)到頻率分別為1、2、3的3條譜線，且321，則()a01 b321c0123 d.12氦氖激光器能產(chǎn)生三種波長(zhǎng)的激光，其中兩種波長(zhǎng)分別為10.632 8 m，23.39 m。已知波長(zhǎng)為1的激光是氖原子在能級(jí)間隔e11.96 ev的兩個(gè)能級(jí)之間躍遷產(chǎn)生的。用e2表示產(chǎn)生波長(zhǎng)為2的激光所對(duì)應(yīng)的躍遷的能級(jí)間隔，則e2的近似值為()a10.50 ev b0.98 evc0.53 e

13、v d0.36 ev13(多選)中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核時(shí)，質(zhì)量虧損m，相應(yīng)的能量emc22.2 mev是氘核的結(jié)合能。下列說(shuō)法正確的是()a用能量小于2.2 mev的光子照射靜止氘核時(shí)，氘核不能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子b用能量等于2.2 mev的光子照射靜止氘核時(shí)，氘核可能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子，它們的動(dòng)能之和為零c用能量大于2.2 mev的光子照射靜止氘核時(shí)，氘核可能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子，它們的動(dòng)能之和為零d用能量大于2.2 mev的光子照射靜止氘核時(shí)，氘核可能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子，它們的動(dòng)能之和不為零1在盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)中，有少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，其原因是()a原子的絕大部分

14、質(zhì)量和全部正電荷集中在一個(gè)很小的核上b正電荷在原子中是均勻分布的c原子中存在著帶負(fù)電的電子d原子只能處在一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中2氫原子從第4能級(jí)躍遷到第2能級(jí)發(fā)出藍(lán)光，那么，當(dāng)氫原子從第5能級(jí)躍遷到第2能級(jí)應(yīng)發(fā)出()ax射線 b紅光c黃光 d紫光3.90th(釷)經(jīng)過(guò)一系列和衰變，變成82pb(鉛)，下列說(shuō)法正確的是()a鉛核比釷核少8個(gè)質(zhì)子b鉛核比釷核少16個(gè)中子c共經(jīng)過(guò)4次衰變和6次衰變d共經(jīng)過(guò)6次衰變和4次衰變4原子核u經(jīng)放射性衰變變成原子核th，繼而經(jīng)放射性衰變變?yōu)樵雍藀a，再經(jīng)放射性衰變變?yōu)樵雍藆。放射性衰變、和依次為() a衰變、衷變和衰變b衰變、衷變和衰變 c衰變、衰變和衰

15、變d衰變、衰變和衰變5如圖所示，我國(guó)自主研發(fā)制造的國(guó)際熱核聚變核心部件在國(guó)際上率先通過(guò)權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證，這是我國(guó)對(duì)國(guó)際熱核聚變項(xiàng)目的重大貢獻(xiàn)。下列核反應(yīng)方程中屬于聚變反應(yīng)的是()a.hhhenb147nheohc.healpnd.unbakr3n6(多選)關(guān)于天然放射性，下列說(shuō)法正確的是()a所有元素都可能發(fā)生衰變b放射性元素的半衰期與外界的溫度無(wú)關(guān)c放射性元素與別的元素形成化合物時(shí)仍具有放射性d、和三種射線中，射線的穿透能力最強(qiáng)e一個(gè)原子核在一次衰變中可同時(shí)放出、和三種射線7氫原子的能級(jí)圖如圖所示。欲使一處于基態(tài)的氫原子釋放出一個(gè)電子而變成氫離子，該氫原子需要吸收的能量至少是()a13.60 e

16、vb10.20 evc0.54 ev d27.20 ev8如圖所示，放射性元素鐳衰變過(guò)程中釋放出、三種射線，分別進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，下列說(shuō)法正確的是_(填選項(xiàng)前的字母)。a表示射線，表示射線b表示射線，表示射線c表示射線，表示射線d表示射線，表示射線9一個(gè)氘核(h)與一個(gè)氚核(h)發(fā)生聚變，產(chǎn)生一個(gè)中子和一個(gè)新核，并出現(xiàn)質(zhì)量虧損。聚變過(guò)程中()a吸收能量，生成的新核是heb放出能量，生成的新核是hec吸收能量，生成的新核是hed放出能量，生成的新核是he10已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為e1，激發(fā)態(tài)能量en，其中n2,3，。用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速。能使氫原子從第一激發(fā)態(tài)電離的光子

17、的最大波長(zhǎng)為()abc d11氫原子從能級(jí)m躍遷到能級(jí)n時(shí)輻射紅光的頻率為1，從能級(jí)n躍遷到能級(jí)k時(shí)吸收紫光的頻率為2，已知普朗克常量為h，若氫原子從能級(jí)k躍遷到能級(jí)m，則()a吸收光子的能量為h1h2b輻射光子的能量為h1h2c吸收光子的能量為h1h2d輻射光子的能量為h2h112質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3。當(dāng)一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成氘核時(shí)，釋放的能量是(c表示真空中的光速)()a(m1m2m3)c b(m1m2m3)cc(m1m2m3)c2 d(m1m2m3)c213可見(jiàn)光光子的能量在1.613.10 ev范圍內(nèi)。若氫原子從高能級(jí)躍遷到量子數(shù)為n的低能級(jí)的譜線中有可見(jiàn)光，

18、根據(jù)氫原子能級(jí)圖可判斷n為()a1 b2c3 d414(多選)下圖為氫原子的能級(jí)圖，已知可見(jiàn)光的光子的能量范圍為1.623.11 ev，鋅板的電子逸出功為3.34 ev，那么對(duì)氫原子在能級(jí)躍遷的過(guò)程中輻射或吸收光子的特征認(rèn)識(shí)正確的是()a用氫原子從高能級(jí)向基態(tài)躍遷時(shí)發(fā)射的光照射鋅板，一定不能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象b用能量為11.0 ev的自由電子轟擊，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)c處于n2能級(jí)的氫原子能吸收任意頻率的紫外線d處于n3能級(jí)的氫原子可以吸收任意頻率的紫外線，并且使氫原子電離e用波長(zhǎng)為60 nm的倫琴射線照射，可使處于基態(tài)的氫原子電離出自由電子15我國(guó)首次使用核電池隨“嫦娥三號(hào)”軟著陸月球，并用于“嫦娥三號(hào)”的著陸器和月球車上，核電池是通過(guò)半導(dǎo)體換能器，將放射性同位素衰