第14章 2 原子和原子核（教师word）-2023新教材新高考物理【导学教程】新编大一轮总复习（人教版）

第2讲　原子和原子核 [对应学生用书P292] 一、原子物理 1．原子的核式结构 (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”。 (3)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。 2．玻尔理论 (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：电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时，会放出能量为hν的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，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__。 3．氢原子的能量和能级跃迁 (1)能级和半径公式 ①能级公式：En＝E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝__－13.6__ eV。 ②半径公式：rn＝__n2r1__(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态轨道半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10 m。 (2)氢原子的能级图，如图所示 二、天然放射现象和原子核 1．天然放射现象 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．原子核的组成 (1)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。 (2)X元素的原子核的符号为X，其中A表示__质量数__，Z表示核电荷数。 3．原子核的衰变、半衰期 (1)原子核的衰变 α衰变：X→Y＋__He__ β衰变：X→Y＋__e__ 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。 4．核力和核能 (1)原子核内部，__核子间__所特有的相互作用力。 (2)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其对应的能量ΔE＝__Δmc2__。 (3)原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Δm，吸收的能量为ΔE＝__Δmc2__。 [自测]　下列关于近代物理内容的叙述中正确的是(　　) A．质子和中子结合成原子核时没有质量亏损，但一定释放能量 B．β衰变的实质是原子核内的中子转化为一个质子和电子 C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的照射时间短 D．铀核裂变的一种核反应方程为U→Ba＋Kr＋2n 答案　B [对应学生用书P293] 考点一　玻尔理论和能级跃迁 [例1]　(多选)(2021·太原高三二模) 如图为某原子的能级及核外电子在两能级间跃迁时辐射光子波长的示意图，设原子处于n＝1、2、3、4的能级时，对应原子的能量为E1、E2、E3、E4，则下列判断正确的是(　　) A．该原子吸收波长为97 nm的光子后，可能从E2跃迁到E4 B．E3－E2＝ C．用动能等于122 nm光子能量的电子撞击原子，原子可能从E2跃迁到E3 D．原子从n＝3跃迁到n＝1时，释放光子的波长为 nm 解析　由图可知，原子吸收波长为97 nm的光子后，从E1跃迁到E4，故A错误；由题意可知E3－E2＝h，同理可知E2－E1＝h，则＝，故B错误；由图可知，原子从E3跃迁到E2辐射出的光子波长为656 nm，波长为122 nm的光子能量大于波长为656 nm的光子能量，由于碰撞过程中有能量损失，则用动能等于122 nm光子能量的电子撞击原子，原子可能从E2跃迁到E3，故C正确；原子从n＝3跃迁到n＝1时E3－E1＝E3－E2＋E2－E1＝＋＝，得λ＝ nm，故D正确。 答案　CD [变式1]　 (2021·濮阳高三一模)玻尔理论的氢原子能级如图所示，用频率为ν1的光照射一群处于基态的氢原子，可以得到三条光谱线；用频率为ν2的光照射一群处于基态的氢原子，可以得到六条光谱线。对于ν1、ν2，下列关系正确的是(　　) A．ν2＝2ν1　　　　　　　　 B．ν2>2ν1 C.＝ D．ν1＜ν2＜2ν1 解析　大量氢原子从高能级向低能级跃迁，发出光谱线的条数与氢原子所处能