高考物理一轮复习第13章波粒二象性原子结构和原子核第2节原子和原子核讲义

这是一份高考物理一轮复习第13章波粒二象性原子结构和原子核第2节原子和原子核讲义，共12页。试卷主要包含了α粒子散射现象的实验结果，卢瑟福的原子的核式结构模型，玻尔原子理论的三条假设，氢原子的能级，放射线的种类和性质，原子核衰变的规律，半衰期τ，几个重要的原子核的人工转变等内容，欢迎下载使用。
1．α粒子散射现象的实验结果：
①大多数α粒子穿过金箔后仍能沿原来的方向步进；
②少数α粒子发生较大偏转；
③极少数α粒子偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°，为了解释此现象卢瑟福提出原子的核式结构模型。
2．卢瑟福的原子的核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕核旋转。
3．玻尔原子理论的三条假设
(1)能量量子化：原子只能处在一系列不连续的能量状态中(定态)，电子虽然绕核作加速运动，但不辐射能量，原子是稳定的。
(2)能级跃迁：原子从一种定态(E初)跃迁到另一种定态(E末)时，要辐射(或吸收)一定频率(或波长)的光子，光子的能量hυ＝hc/λ＝E初－E末。
(3)轨道量子化：由于绕核旋转的轨道半径是不连续的，每一条可能轨道与原子的一个定态相对应。
4．氢原子的能级
1．定态能量公式En＝E1/n2 (n＝1,2,3…)
2．轨道半径公式rn＝n2 r1 (n＝1,2,3…)
E1，r1是第一轨道的半径和能量，n是量子数。E1＝－13.6 ev；r1＝0.53×10－10m
5．1896年贝克勒耳发现了天然放射现象，揭示了原子核具有复杂的结构。
6．放射线的种类和性质：
(1)α射线：氦核eq \\al(4,2)He流，其电离本领最强，贯穿本领很小，υ＝0.1 c。
(2)β射线：高速电子流，电离本领较强，贯穿本领较强，υ＝0.9 c。
(3)γ射线：光子γ，高频电磁波电离本领很小，贯穿本领最强，υ＝c。
7．原子核衰变的规律：
α衰变：eq \\al(M,Z)X→eq \\al(M－4,Z－2)Y＋eq \\al(4,2)He
β衰变：eq \\al(M,Z)X→eq \\al(M,Z＋1)Y＋eq \\al(0,－1)e
γ衰变是伴随α衰变或β衰变同时产生的。
8．半衰期τ：放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间叫放射性元素的半衰期。如果反应之前原子核的质量为M，反应之后原子核的质量为m，半衰期为T，则m＝M(eq \f(1,2))t/T。
9．具有相同质子数和不同中子数的原子互称同位素。
10．几个重要的原子核的人工转变
(1)卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子eq \\al(1,1)H：
eq \\al(14,7)N＋eq \\al(4,2)He→eq \\al(17,8)O＋eq \\al(1,1)H。
(2)查德威克用α粒子轰击铍核发现中子eq \\al(1,0)n：
eq \\al(9,4)B＋eq \\al(4,2)He→eq \\al(12,6)C＋eq \\al(1,0)n
(3)约里奥居里夫妇用α粒子轰击铝发现放射性同位素和正电子eq \\al(0,1)e ：
eq \\al(27,13)Al＋eq \\al(4,2)He→eq \\al(30,15)P＋eq \\al(1,0)n。
11．获得核能的途径：
(1)重核的裂变：重核分裂成n个质量较小的原子核：
eq \\al(235,92)U＋eq \\al(1,0)n→eq \\al(136,54)Xe＋eq \\al(90,38)Sr＋10eq \\al(1,0)n＋ΔE。
(2)轻核的聚变：轻核结合成质量较大的原子核：
eq \\al(2,1)H＋eq \\al(3,1)H→eq \\al(4,2)He＋eq \\al(1,0)n＋ΔE。
12．核反应过程中能量守恒，满足质能方程：ΔE＝mc2。
例1 在卢瑟福α粒子散射实验中，有少数α粒子发生了大角度偏转，其原因是( )
A．原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上
B．正电荷在原子内是均匀分布的
C．原子中存在着带负电的电子
D．原子只能处于一系列不连续的能量状态中
【解析】 卢瑟福α粒子散射实验中使卢瑟福惊奇的就是少数α粒子发生了较大角度的偏转，这是由于α粒子带正电，而原子核极小，且原子核带正电，A正确，B错误。α粒子能接近原子核的机会很小，大多数α粒子都从核外的空间穿过，而与电子碰撞时如同子弹碰到尘埃一样，运动方向不会发生改变。C、D的说法没错，但与题意不符。
【答案】 A
例2 (多选)氢原子的部分能级如图所示。已知可见光的光子能量在1.62 eV到3.11 eV之间。由此可推知，氢原子( )
A．从高能级向n＝1能级跃迁时发出的光的波长比可见光的短
B．从高能级向n＝2能级跃迁时发出的光均为可见光
C．从高能级向n＝3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高
D．从n＝3能级向n＝2能级跃迁时发出的光为可见光
【解析】 从高能级向n＝1的能级跃迁的过程中辐射出的最大光子能量为10.20 eV，不在1.62 eV到3.11 eV之间，所对应光的波长最短，A正确。已知可见光子能量在1.62 eV到3.11 eV之间，从高能级向n＝2能级跃迁时发出的光的能量≤3.40 eV，B错。从高能级向n＝3能级跃迁时发出的光的能量≤1.51 eV