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(diǎn)基礎(chǔ)自清考點(diǎn)互動(dòng)探究?jī)?nèi)容索引考點(diǎn)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(dòng)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(gè)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(shí)驗(yàn)規(guī)律(1)每種金屬都有一個(gè)

.(2)光子的最大初動(dòng)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(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是

的.(4)光電流的強(qiáng)度與入射光的

成正比.答案光電子極限頻率強(qiáng)度頻率瞬時(shí)強(qiáng)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(shí)能量是一份一份的，而且光本身就是由一個(gè)個(gè)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(dá)式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0.②物理意義：金屬中電子吸收一個(gè)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(dòng)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(guó)物理學(xué)家

在研究陰極射線時(shí)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(jìn)行了α粒子散射實(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)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(jìn)，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(jí)是

，而原子核半徑的數(shù)量級(jí)是10－15m，但幾乎占有全部質(zhì)量，電子在正電體的外面運(yùn)動(dòng).(4)實(shí)驗(yàn)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(jí).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(zhǎng)展開，獲得光的波長(zhǎng)(頻率)和強(qiáng)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(jí)結(jié)構(gòu)、能級(jí)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(yùn)動(dòng)，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(shí)，會(huì)放出能量為hν的光子，這個(gè)光子的能量由前后兩個(gè)能級(jí)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(yùn)動(dòng)相對(duì)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(jí)圖能級(jí)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(hào)電離能力貫穿本領(lǐng)α射線氦核

最強(qiáng)最弱β射線電子

較強(qiáng)較強(qiáng)γ射線光子γ最弱最強(qiáng)(3)放射性同位素的應(yīng)用與防護(hù)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(hù)：防止放射性對(duì)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(hào)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(dāng)放射性物質(zhì)連續(xù)發(fā)生衰變時(shí)，原子核中有的發(fā)生α衰變，有的發(fā)生β衰變，同時(shí)伴隨著γ輻射.③兩個(gè)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(shí)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(gè)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?zhǔn)椒磻?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?zhǔn)椒磻?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(hù)層.(2)輕核聚變①定義：兩個(gè)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(jìn)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(shí)驗(yàn)研究原子結(jié)構(gòu)，正確反映實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)研究原子結(jié)構(gòu)，即α粒子散射實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)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(jìn)，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(dá)到180°，也就是說它們幾乎被“撞了回來”.所以能正確反映該實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是選項(xiàng)D.2.(多選)如圖3所示，用導(dǎo)線把驗(yàn)電器與鋅板相連接，當(dāng)用紫外線照射鋅板時(shí)，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(yàn)電器指針張開一個(gè)角度D.鋅板帶負(fù)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(cuò)誤，B正確；鋅板與驗(yàn)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(yàn)電器指針張角越大，故C正確，D錯(cuò)誤.12345123453.一個(gè)氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí).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(jí)越高對(duì)應(yīng)的能量越大.當(dāng)氫原子從較高能級(jí)向較低能級(jí)躍遷時(shí)放出光子，能量減少，故選項(xiàng)B正確.4.(多選)(2016·湖州聯(lián)考)在下列四個(gè)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(duì)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的發(fā)生無影響C.鈾核的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可人工控制D.鈾核的半衰期會(huì)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(gè)中等質(zhì)量的原子核并放出若干個(gè)中子的反應(yīng)，A選項(xiàng)正確；鈾塊要發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)需達(dá)到一定的體積，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可人工控制用以建立核電站，C選項(xiàng)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(xiàng)錯(cuò)誤.返回考點(diǎn)互動(dòng)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(dòng)性.(2)光電效應(yīng)說明光具有粒子性.(3)光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，稱為光的波粒二象性.2.對(duì)玻爾理論的四點(diǎn)提醒(1)電子繞核運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的頻率；(3)實(shí)物粒子也能使原子發(fā)生能級(jí)躍遷；

考點(diǎn)一波粒二象性原子結(jié)構(gòu)(4)一個(gè)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(jí)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(jí)圖，氫原子中的電子從n＝5能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)可產(chǎn)生a光；從n＝4能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)可產(chǎn)生b光.a光和b光的波長(zhǎng)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(dòng)能Ek＝0.26eV√√√解析解析根據(jù)能級(jí)躍遷知識(shí)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(zhǎng)要短，所以A錯(cuò)，C正確.根據(jù)光電效應(yīng)可知，最大初動(dòng)能Ek＝hν－W0，所以a光照射后的最大初動(dòng)能為Eka＝(2.86－2.29)eV＝0.57eV，b光照射后的最大初動(dòng)能為Ekb＝(2.55－2.29)eV＝0.26eV，選項(xiàng)D正確.根據(jù)截止電壓知識(shí)可知，Ua>Ub，選項(xiàng)B正確.特別提醒解答氫原子能級(jí)圖與原子躍遷問題的注意事項(xiàng)1.能級(jí)之間躍遷時(shí)放出的光子頻率是不連續(xù)的.2.能級(jí)之間發(fā)生躍遷時(shí)放出(吸收)光子的頻率由hν＝Em－En求得.3.一個(gè)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(jí)圖求解：在氫原子能級(jí)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(shí)驗(yàn)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(qiáng)度，光電流增大B.減小入射光的強(qiáng)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(dòng)能變大√√123解析增大入射光強(qiáng)度，單位時(shí)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(xiàng)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(qiáng)度無關(guān)，故選項(xiàng)B錯(cuò)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(shí)，若光的頻率仍大于極限頻率，則仍會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)hν－W＝

mv2可知，增加入射光頻率，光電子的最大初動(dòng)能也增大，故選項(xiàng)D正確.1232.(2016·嘉興模擬)用很弱的光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，把入射光減弱到可以認(rèn)為光源和感光膠片之間不可能同時(shí)有兩個(gè)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(dòng)性B.光只有波動(dòng)性沒有粒子性C.少量光子的運(yùn)動(dòng)顯示波動(dòng)性，大量光子的運(yùn)動(dòng)顯示粒子性D.少量光子的運(yùn)動(dòng)顯示粒子性，大量光子的運(yùn)動(dòng)顯示波動(dòng)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(yùn)動(dòng)顯示粒子性，大量光子的運(yùn)動(dòng)顯示波動(dòng)性，故D正確.圖51233.如圖5所示為氫原子的能級(jí)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(cè)到氫原子發(fā)射的不同波長(zhǎng)的光有(

)解析A.15種

B.10種C.4種

D.1種√1.半衰期的三點(diǎn)提醒(1)半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)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(diǎn)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(shí)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(jìn)行的方向，不能把箭頭寫成等號(hào).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(gè)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(gè)中子√√解析解析由于β衰變不會(huì)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?yàn)棣滤プ儗?duì)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(qiáng)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(qiáng)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(zhǎng)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(gè)氡原子核，經(jīng)過7.6天就只剩下一個(gè)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(jì)規(guī)律，即給定的四個(gè)氡核是否馬上衰變會(huì)受到各種偶然因素的影響，A、B、C錯(cuò)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?zhǔn)椒磻?yīng)，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確.而鏈?zhǔn)椒磻?yīng)在進(jìn)行過程中，還需要鈾塊達(dá)到臨界體積才能維持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)持續(xù)不斷進(jìn)行下去，所以選項(xiàng)C正確.1.核能(1)核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm，其對(duì)應(yīng)的能量ΔE＝Δmc2.