2011年高考物理一轮复习第十三章第8讲 原子的结构和天然放射现象（教学案）

第8讲 原子的结构和天然放射现象 【2011考纲解读】 内　　容 要求 说明 1．氢原子光谱 Ⅰ [来源:学.科.网Z.X.X.K] 2．氢原子的能级结构、能级公式 Ⅰ[来源:学*科*网] 3．氢原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期 Ⅰ 4．放射性同位素 Ⅰ 5．核力、核反应方程 Ⅰ 6．结合能、质量亏损 Ⅰ 7．裂变反应和聚变反应、裂变反应堆 Ⅰ 8．放射性的防护 Ⅰ 【知识网络】 【2011考纲解读】 考纲内容 能力要求 考向定位 1.氢原子光谱 2.氢原子的能级结构、能级公式 1.知道汤姆生发现电子同时提出枣糕模型 2.知道α粒子散射实验及卢瑟福的核式结构模型 3.知道波尔的三条假设及对氢原子计算的两个公式和氢原子能级 考纲对氢原子光谱、能级结构和能级公式均是Ⅰ级要求．本部分高考的热点是α粒子散射实验和波尔理论，高考中以选择题的形式出现． 【必备知识梳理】 一、原子的核式结构模型 1、汤姆生的“枣糕”模型 （1）1897年汤姆生发现了电子，使人们认识到原子有复杂结构，揭开了研究原子的序幕． (2)“枣糕”模型：原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，电子像枣糕里的枣子一样镶嵌在原子里． 2、卢瑟福的核式结构模型 （1）α粒子散射实验的结果：α粒子通过金箔时，绝大多数不发生偏转，仍沿原来的方向前进，少数发生较大的偏转，极少数偏转角超过900，有的甚至被弹回，偏转角几乎达到1800． （2）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着核旋转．原子核所带的单位正电荷数等于核外的电子数，所以整个原子是呈电中性的．电子绕着核旋转所需的向心力就是核对它的库仑引力． （3）从α粒子散射实验的数据估算出原子核大小的数量级为10－15一10－14 m，原子大小的数量级为 10—10 m。 【例1】在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，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．正电荷在原子中是均匀分布的 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：α粒子散射实验中，有少数α粒子发生了较大偏转．并且有极少数α粒子的偏转超过了900，有的甚至被反弹回去，偏转角达到l800，这说明了这些α粒子受到很大的库仑力，施力体应是体积甚小的带电实体。根据碰撞知识，我们知道只有质量非常小的轻球与质量非常大的物体发生碰撞时，较小的球才被弹回去，这说明被反弹回去的α粒子碰上了质量比它大得多的物质实体，即集中了全部质量和正电荷的原子核．答案：A 【例2】关于α粒子散射实验，下列说法中正确的是 （ ） A．绝大多数α粒子经过重金属箔后，发生了角度不太大的偏转 B．α粒子在接近原子核的过程中，动能减少，电势能减少 C、α粒子离开原子核的过程中，动能增大，电势能增大 D．对α粒子散射实验的数据进行分析，可以估算出原子核的大小 解析：“由于原子核很小，α粒子十分接近它的机会很少，所以绝大多数α粒子基本上仍按直线方向前进，只有极少数发生大角度的偏转”。故选项A错误。 用极端法，设α粒子在向重金属核射去，如图所示，所知α粒子接近核时，克服电场力做功．其动能减小，势能增加；当α粒子远离原子核时，电场力做功，其动能增加，势能减小，故选项B、C是错误的。 答案：D 【高频考点解读】 考点一 卢瑟福的核式结构模型 例1、 如图2所示，为α粒子散射实验的示意图，A点为某α粒子运动中离原子核最近的位置，则该α粒子在A点具有 A．最大的速度 B．最大的加速度 C．最大的动能 D．最大的电势能 考点二 波尔模型 【例2】氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中： Ａ.原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大 Ｂ.原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小 Ｃ.原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小 Ｄ.原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大 考点三、关于α粒子散射实验及卢瑟福核式结构 【例3】卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有 A．原子的中心有个核，叫做原子核 B．原子的正电荷均匀分布在整个原子中 C．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里 D．带负电的电子在核外绕着核旋转 考点四、关于氢原子跃迁时产生谱线的数目、光子能量、光子波长的计算 【例4】用大量具有一定能量的电子轰击大量处于基态的氢原子，观测到了一定数目的光谱线.调高电子的能量再次进行规测，发现光谱线的数目原来增加了5条.用△n表示两次观测中最高激发态的量子数n之