2024版浙江新高考选考物理一轮复习教师用书：17+第十三章　2+第2节　原子结构和原子核+Word版含答案

第2节　原子结构和原子核【基础梳理】提示：卢瑟福　线　n2r1　eq \f(E1,n2)　质子　电子　质子　内　N0eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq \s\up6(\f(t,τ))　m0eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq \s\up6(\f(t,τ))　重核　轻核,【自我诊断】 判一判(1)原子的能量量子化现象是指原子在不同状态中具有不同的能量．(　　)(2)炽热的固体、液体和高压气体发出的光谱是连续光谱．(　　)(3)根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，辐射一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小．(　　)(4)假如有18个某种放射性元素的原子核，经过一个半衰期，一定有9个原子核发生了衰变．(　　)(5)β衰变的电子来源于原子核外的电子．(　　)(6)高温、高压的情况下，原子核的半衰期将会变短．(　　)提示：(1)√　(2)√　(3)√　(4)×　(5)×　(6)× 做一做在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用．下列说法符合历史事实的是(　　)A．密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值B．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核C．居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素D．汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷提示：选ACD.密立根通过油滴实验，验证了物体所带的电荷量都是某一值的整数倍，测出了基本电荷的数值，选项A正确；贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，明确了原子核具有复杂结构，选项B错误；居里夫妇通过对含铀物质的研究发现了钋(Po)和镭(Ra)，选项C正确；汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，说明了阴极射线是带负电的粒子，并测出了粒子的比荷，选项D正确．　氢原子的能级和光谱分析【知识提炼】1．原子跃迁的条件(1)原子跃迁条件hν＝Em－En只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况．(2)当光子能量大于或等于13.6 eV时，也可以被处于基态的氢原子吸收，使氢原子电离；当处于基态的氢原子吸收的光子能量大于13.6 eV时，氢原子电离后，电子具有一定的初动能．(3)原子还可吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而被激发．由于实物粒子的动能可全部或部分被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值(E＝Em－En)，均可使原子发生能级跃迁．2．跃迁中两个易混问题(1)一群原子和一个原子：氢原子核外只有一个电子，这个电子在某个时刻只能处在某一个可能的轨道上，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时，可能的情况只有一种，但是如果容器中盛有大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现了．(2)直接跃迁与间接跃迁：原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时．有时可能是直接跃迁，有时可能是间接跃迁．两种情况下辐射(或吸收)光子的能量是不同的．直接跃迁时辐射(或吸收)光子的能量等于间接跃迁时辐射(或吸收)的所有光子的能量和．【典题例析】　(2019·4月浙江选考)波长为λ1和λ2的两束可见光入射到双缝，在光屏上观察到干涉条纹，其中波长为λ1的光的条纹间距大于波长为λ2的条纹间距．则(下列表述中，脚标“1”和“2”分别代表波长为λ1和λ2的光所对应的物理量)(　　)A．这两束光的光子动量p1>p2B．这两束光从玻璃射向真空时，其临界角C1>C2C．这两束光都能使某种金属发生光电效应，则遏止电压Uc1>Uc2D．这两束光由氢原子从不同激发态跃迁到n＝2能级时产生，则相应激发态的电离能ΔE1>ΔE2[解析]　根据干涉条纹间距Δx＝eq \f(l,d)λ可知，λ1>λ2，结合p＝eq \f(h,λ)，故p1Eb，故电子向低能级轨道跃迁而发出光子，又因电子是直接跃迁，故只能发出某一频率的光子．13．下列说法正确的是(　　)A．原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径不是任意的B．利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短D．根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小解析：选AD.由量子理论可知，原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径是不连续的、不是任意的，选项A正确；利用γ射线的贯穿能力可以为金属探伤，但是γ射线对人体细胞伤害太大，因此不能用来人体透视，选项B错误；一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的频率小于该金属的极限频率，说明该束光的波长太长，选项C错误；根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小，选项D正确．二、非选择题14．(2020·金华质检)静止的eq \o\al(6,3)Li核俘获一个速度v1＝7.7×104 m/s的中子而发生核反应，生成两个新核．已知生成物中eq \o\al(4,2)He的速度v2＝2.0×104 m/s，其方向与反应前中子速度方向相同．(1)写出上述反应方程．(2)求另一生成物的速度．解析：(1)eq \o\al(6,3)Li＋eq \o\al(1,0)n→eq \o\al(4,2)He＋eq \o\al(3,1)H.(2)设中子、氦核、新核的质量分别为m1、m2、m3，它们的速度分别为v1、v2、v3，根据核反应动量守恒有：m1v1＝m2v2＋m3v3v3＝eq \f(m1v1－m2v2,m3)＝－1×103 m/s负号说明新核运动方向与氦核相反．答案：(1)eq \o\al(6,3)Li＋eq \o\al(1,0)n→eq \o\al(4,2)He＋eq \o\al(3,1)H　(2)大小是1×103 m/s，方向与氦核速度方向相反衰变类型α衰变β衰变衰变方程eq \o\al(A,Z)X→eq \o\al(A－4,Z－2)Y＋eq \o\al(4,2)Heeq \o\al(A,Z)X→eq \o\al(　A,Z＋1)Y＋eq \o\al(　0,－1)e衰变实质2个质子和2个中子结合成一个整体射出中子转化为质子和电子2eq \o\al(1,1)H＋2eq \o\al(1,0)n→eq \o\al(4,2)Heeq \o\al(1,0)n→eq \o\al(1,1)H＋eq \o\al(　0,－1)e衰变规律质量数守恒、电荷数守恒类型可控性核反应方程典例衰变α衰变自发eq \o\al(238, 92)U→eq \o\al(234, 90)Th＋eq \o\al(4,2)Heβ衰变自发eq \o\al(234, 90)Th→eq \o\al(234, 91)Pa＋eq \o\al(　0,－1)e人工转变人工控制eq \o\al(14, 7)N＋eq \o\al(4,2)He→eq \o\al(17, 8)O＋eq \o\al(1,1)H(卢瑟福发现质子)eq \o\al(4,2)He＋eq \o\al(9,4)Be→eq \o\al(12, 6)C＋eq \o\al(1,0)n(查德威克发现中子)2713Al＋eq \o\al(4,2)He→eq \o\al(30,15)P＋eq \o\al(1,0)n(约里奥－居里夫妇发现放射性同位素及正电子)eq \o\al(30,15)P→eq \o\al(30,14)Si＋eq \o\al(0,1)e重核裂变比较容易进行人工控制eq \o\al(235, 92)U＋eq \o\al(1,0)n→eq \o\al(144, 56)Ba＋eq \o\al(89,36)Kr＋3eq \o\al(1,0)n除氢弹外无法控制eq \o\al(235, 92)U＋eq \o\al(1,0)n→eq \o\al(136, 54)Xe＋eq \o\al(90,38)Sr＋10eq \o\al(1,0)n轻核聚变eq \o\al(2,1)H＋eq \o\al(3,1)H→eq \o\al(4,2)He＋eq \o\al(1,0)n