2025版高考物理一轮总复习知识梳理&易错辨析教案第16章原子结构和波粒二象性原子核第40讲原子结构与原子核

这是一份2025版高考物理一轮总复习知识梳理&易错辨析教案第16章原子结构和波粒二象性原子核第40讲原子结构与原子核，共4页。教案主要包含了原子结构，氢原子光谱，玻尔理论　能级，天然放射现象和原子核，原子核的衰变，核力和核能，裂变反应和聚变反应等内容，欢迎下载使用。

一、原子结构
1．电子的发现：英国物理学家 J．J.汤姆孙 发现了电子。
2．α粒子散射实验
(1)1909—1911年，英籍物理学家 卢瑟福 进行了α粒子散射实验，提出了原子核式结构模型。
(2)α粒子散射实验的结果：绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有 少数 α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞了回来”，如图所示。
3．原子的核式结构
原子的核式结构模型：原子中带正电部分的体积 很小 ，但几乎占有全部 质量 ，电子在正电体的外面运动。
二、氢原子光谱
1．光谱
用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的 波长 (频率)和强度分布的记录，即光谱。
2．光谱分类
有些光谱是一条条的 亮线 ，这样的光谱叫作线状谱。有的光谱是连在一起的 光带 ，这样的光谱叫作连续谱。
3．氢原子光谱的实验规律：
巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线，其波长公式eq \f(1,λ)＝Req \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,22)－ \f(1,n2) ))(n＝3,4,5，…R是里德伯常量，R＝1.10×107 m－1)。
4．光谱分析：利用每种原子都有自己的 特征谱线 可以用来鉴别物质和确定物质的组成成分，且灵敏度很高。在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义。
三、玻尔理论 能级
1．玻尔的三条假设
(1)定态：原子只能处于一系列 不连续 的能量状态中，在这些能量状态中原子是 稳定 的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。
(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝Em－En 。(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s)
(3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应。原子的定态是 不连续的 ，因此电子的可能轨道也是 不连续的 。
2．基态和激发态
原子能量最低的状态叫 基态 ，其他能量较高的状态叫 激发态 。
3．氢原子的能级和轨道半径
(1)氢原子的能级公式：En＝eq \f(1,n2)E1 (n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝ －13.6 eV 。
(2)氢原子的半径公式：rn＝n2r1 (n＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10 m。
4．氢原子的能级图
四、天然放射现象和原子核
1．天然放射现象
放射性元素 自发地 放出射线的现象，首先由 贝可勒尔 发现。天然放射现象的发现，说明原子核具有 复杂 的结构。
2．三种射线的比较
3．放射性同位素的应用与防护
(1)放射性同位素：有 天然 放射性同位素和 人工 放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同。
(2)应用：消除静电、工业探伤、做 示踪原子 等。
(3)防护：防止放射性对人体组织的伤害。
4．原子核的组成
(1)原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为 核子 。质子带正电，中子不带电。
(2)基本关系
①核电荷数(Z)＝质子数＝元素的原子序数＝原子的 核外电子数 。
②质量数(A)＝ 核子数 ＝质子数＋中子数。
(3)X元素的原子核的符号为eq \\al(A,Z)X，其中A表示 质量数 ，Z表示核电荷数。
五、原子核的衰变、半衰期
1．原子核的衰变
(1)原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种 原子核 的变化称为原子核的衰变。
(2)分类
α衰变：eq \\al(A,Z)X→eq \\al(A－4,Z－2)Y＋eq \\al(4,2)He 。
β衰变：eq \\al(A,Z)X→ AZ＋1Y＋ eq \\al(0,－1)e 。
γ衰变：当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴随着γ辐射。
2．半衰期
(1)定义：放射性元素的原子核有 半数 发生衰变所需的时间。
(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核 内部 自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。
六、核力和核能
1．核力
原子核内部， 核子间 所特有的相互作用力。
2．结合能
核子结合为原子核时 释放 的能量或原子核分解为核子时 吸收 的能量，叫作原子核的结合能。
3．比结合能
(1)定义：原子核的结合能与核子数之比，称作比结合能，也叫平均结合能。
(2)特点：不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。
4．质能方程、质量亏损
爱因斯坦质能方程E＝mc2 ，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm，这就是质量亏损。由质量亏损可求出释放的核能ΔE＝ Δmc2 。
七、裂变反应和聚变反应
1．重核裂变
(1)定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程。
(2)典型的裂变反应方程：
eq \\al(235, 92)U＋eq \\al(1,0)n―→eq \\al(89,36)Kr＋eq \\al(144, 56)Ba＋3eq \\al(1,0)n。
(3)链式反应：重核裂变产生的 中子 使裂变反应一代接一代继续下去的过程。
(4)临界体积和临界质量：裂变物质能够发生 链式反应 的最小体积及其相应的质量。
(5)裂变的应用： 原子弹 、核反应堆。
(6)反应堆构造：核燃料、减速剂、 镉棒 、防护层。
2．轻核聚变
(1)定义：两个轻核结合成 质量较大 的核的反应过程。轻核聚变反应必须在高温下进行，因此又叫 热核反应 。
(2)典型的聚变反应方程：
eq \\al(2,1)H＋eq \\al(3,1)H―→eq \\al(4,2)He＋eq \\al(1,0)n＋17.6 MeV。
1．原子中绝大部分是空的，原子核很小。( √ )
2．核式结构学说是卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出的。( √ )
3．氢原子光谱是由一条一条亮线组成的。( √ )
4．玻尔理论成功地解释了氢原子光谱，也成功地解释了氦原子光谱。( × )
5．按照玻尔理论，核外电子均匀分布在各个不连续的轨道上。( × )
6．人们认识原子具有复杂结构是从英国物理学家汤姆孙研究阴极射线发现电子开始的。( √ )
7．人们认识原子核具有复杂结构是从卢瑟福发现质子开始的。( × )
8．如果某放射性元素的原子核有100个，经过一个半衰期后还剩50个。( × )
9．质能方程表明在一定条件下，质量可以转化为能量。( × )项目
α射线
β射线
γ射线
组成
高速氦核流
高速电子流
光子流
(高频电磁波)
带电荷量
2e
－e
0
质量
4mp
eq \f(mp,1 836)
静止质量为零
符号
eq \\al(4,2)He
0－1e
γ
速度
可达0.1c
可达0.99c
c
穿透能力
最弱
较强
最强
对空气的
电离作用
很强
较弱
很弱