15.2原子结构与原子核-【桂冠物理】2024高三物理一轮复习题型归纳技巧点拨（新高考专用）

第十五章 近代物理 15.2原子结构与原子核 【考点预测】 1. 电子的发现 2. 核式结构模型、玻尔的原子模型 3. 原子核的组成、放射性元素的衰变 4. 核力与结合能、核能 【方法技巧与总结】 一、原子物理 1．原子的核式结构 (1)1909～1911年，英籍物理学家 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—— 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1所示． 图1 (3)原子的核式结构模型：原子中带正电部分的体积 ，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动． 2．氢原子光谱 (1)光谱：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的 (频率)和强度分布的记录，即光谱． (2)光谱分类 (3)氢原子光谱的实验规律：巴耳末系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式＝R(－)(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 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． 3．玻尔理论 (1)定态：原子只能处于一系列 的能量状态中，在这些能量状态中原子是 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＝ (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 ——，因此电子的可能轨道也是 ． 4．氢原子的能量和能级变迁 (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＝ eV. ②半径公式：rn＝ (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2所示 图2 二、天然放射现象和原子核 1．天然放射现象 (1)天然放射现象 元素 地放出射线的现象，首先由 发现．天然放射现象的发现，说明原子核具有 —— 的结构． (2)放射性同位素的应用与防护 ①放射性同位素：有 放射性同位素和 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 等． ③防护：防止放射性对人体组织的伤害． 2．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 ．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 ． ②质量数(A)＝ ＝质子数＋中子数． (3)X元素的原子核的符号为X，其中A表示 ，Z表示核电荷数． 3．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 的变化称为原子核的衰变． ②分类 α衰变：X→Y＋ β衰变：X→Y＋ 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． ③两个典型的衰变方程 α衰变：U→Th＋He β衰变：Th→Pa＋e. (2)半衰期 ①定义：放射性元素的原子核有 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． (3)公式：N余＝N原·，m余＝m原·. 4．核力和核能 (1)原子核内部， 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＝ . (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＝ . 【题型归纳目录】 题型一：电子的发现 题型二：核式结构模型、玻尔的原子模型 题型三：原子核的组成、放射性元素的衰变 题型四：核力与结合能、核能 【题型一】电子的发现 【典型例题】 例1．以下关于原子和原子核的认识，正确的是（　　） A．汤姆逊研究阴极射线时发现电子，说明原子具有复杂结构 B．卢瑟福的α粒子散射实验发现了质子 C．原子核每发生一次β衰变，原子核内就失去一个电子 D．原子核的比结合能越大，平均核子质量就越大 【题型二】核式结构模型、玻尔的原子模型 【典型例题】 例2．下列说法正确的是（　　） A．汤姆孙发现电子，并得出电子是各种物质的共有成分，揭示了原子不是构成物质的最小微粒 B．核反应中，是中子，该核反应为衰变 C．原子核中没有电子，所以射线来自原子的核外电子 D．氢原子光