高中生物一轮复习教案

发表时间：2021-02-18

高考物理第一轮原子核专项复习。

俗话说，凡事预则立，不预则废。高中教师要准备好教案，这是高中教师需要精心准备的。教案可以让学生们能够更好的找到学习的乐趣，帮助高中教师缓解教学的压力，提高教学质量。您知道高中教案应该要怎么下笔吗？考虑到您的需要，小编特地编辑了“高考物理第一轮原子核专项复习”，相信能对大家有所帮助。

第4课时原子核
【基础知识回顾】
一、原子核的组成
1、1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现质子即氢原子核。核反应方程______________。
2、卢瑟福预想到原子内存在质量跟质子相等的不带电的中性粒子，即中子。查德威克经过研究，证明：用天α射线轰击铍时，会产生一种看不见的贯穿能力很强（10-20厘米的铅板）的不带电粒子，用其轰击石蜡时，竟能从石蜡中打出质子，此贯穿能力极强的射线即为设想中的中子。核反应方程_________________。
3、质子和中子统称核子，原子核的电荷数等于其质子数，原子核的质量数等于其质子数与中子数的和。具有相同质子数的原子属于同一种元素；具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称同位素。
4、天然放射现象
（1）人类认识原子核有复杂结构和它的变化规律，是从天然放射现象开始的。
（2）1896年贝克勒耳发现放射性，在他的建议下，玛丽居里和皮埃尔居里经过研究发现了新元素钋和镭。
（3）用磁场来研究放射线的性质（图见3-5第74页）：
①α射线带正电，偏转较小，α粒子就是氦原子核，贯穿本领很小，电离作用很强，使底片感光作用很强；②β射线带负电，偏转较大，是高速电子流，贯穿本领很强（几毫米的铝板），电离作用较弱；③γ射线中电中性的，无偏转，是波长极短的电磁波，贯穿本领最强（几厘米的铅板），电离作用很小。
二、原子核的衰变半衰期
1、原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变。在衰变中电荷数和质量数都是守恒的（注意：质量并不守恒。）。γ射线是伴随α射线或β射线产生的，没有单独的γ衰变（γ衰变：原子核处于较高能级，辐射光子后跃迁到低能级。）。α衰变举例；β衰变举例。
2、半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间。放射性元素衰变的快慢是由核内部本身的因素决定，与原子所处的物理状态或化学状态无关，它是对大量原子的统计规律。N=，m=。
三、放射性的应用与防护放射性同位素
1、放射性同位素的应用：a、利用它的射线（贯穿本领、电离作用、物理和化学效应）；b、做示踪原子。
2、放射性同位素的防护：过量的射线对人体组织有破坏作用，这些破坏往往是对细胞核的破坏，因此，在使用放射性同位素时，必须注意人身安全，同时要放射性物质对空气、水源等的破坏。
四、核力与结合能质量亏损
1、由于核子间存在着强大的核力（核子之间的引力，特点：①核力与核子是否带电无关②短程力，其作用范围为，只有相邻的核子间才发生作用），所以核子结合成原子核（例_______________________）或原子核分解为核子（例____________）时，都伴随着巨大的能量变化。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原子核的结合能，亦称核能。
2、我们把核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些，这种现象叫做质量亏损。爱因斯坦在相对论中得出物体的质量和能量间的关系式_________________，就是著名的质能联系方程，简称质能方程。1u=_____________kg相当于____________MeV（此结论在计算中可直接应用）。
五、原子核的人工转变原子核在其他粒子的轰击下产生新核的过程，称为核反应（原子核的人工转变）。在核反应中电荷数和质量数都是守恒的。举例：（1）如α粒子轰击氮原子核发现质子；（2）1934年，约里奥居里和伊丽芙居里夫妇在用α粒子轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探测到了正电子。核反应方程_________________________这是第一次用人工方法得到放射性同位素。
六、重核的裂变轻核的聚变
1、凡是释放核能的核反应都有质量亏损。核子组成不同的原子核时，平均每个核子的质量亏损是不同的，所以各种原子核中核子的平均质量不同。核子平均质量小的，每个核子平均放的能多。铁原子核中核子的平均质量最小，所以铁原子核最稳定。凡是由平均质量大的核，生成平均质量小的核的核反应都是释放核能的。
2、1938年德国化学家哈恩和斯特拉斯曼发现重核裂变，即一个重核在俘获一个中子后，分裂成几个中等质量的核的反应过程,这发现为核能的利用开辟了道路。铀核裂变的核反应方程_____________________。
3、由于中子的增殖使裂变反应能持续地进行的过程称为链式反应。为使其容易发生，最好使用纯铀235。因为原子核非常小，如果铀块的体积不够大，中子从铀块中通过时，可能还没有碰到铀核就跑到铀块外面去了，因此存在能够发生链式反应的铀块的最小体积，即临界体积。
发生链式反应的条件是裂变物的体积大于临界体积，并有中子进入。应用有原子弹、核反应堆。
4、轻核结合成质量较大的核叫聚变。（例：________）发生聚变的条件是：超高温（几百万度以上），因此聚变又叫热核反应。太阳的能量产生于热核反应。可以用原子弹来引起热核反应。应用有氢弹、可控热核反应。
要点讲练：
【例1】铀裂变的产物之一氪90（）是不稳定的,它经过一系列衰变最终成为稳定的锆86（）,这些衰变
是（）
A.1次衰变,6次衰变B.4次衰变
C.2次衰变D.2次衰变,2次衰变
【例2】放射性同位素在技术上有很多应用,不同的放射源可用于不同的目的,下表列出一些放射性同位素的半衰期和可供利用的射线:
对于以下几种用途,分别选取表中哪一种放射性元素作放射源.
（1）塑料公司生产聚乙烯薄膜,方法是让较厚的聚乙烯膜通过轧辊压薄,利用适当的放射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀.
（2）医生用放射性方法治疗肿瘤.
（3）放射源和控制器间相隔很小一段距离,若它们之间烟尘浓度比达某一设定的临界值,探测器探测到的射线强度将比正常情况下小得多,从而可通过自动控制装置,触发电铃,可发生火灾警报,预防火灾.
（4）用放射性同位素作示踪原子,用来诊断人体内的器官是否正常.方法是给被检查者注射或口服附有放射性同位素的元素的某些物质,当这些物质的一部分到达要检查的器官时,可根据放射性同位素的射线情况分析器官正常与否.
例3.一个U原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应,其裂变方程为U+n→X+Sr+n,则下列叙述正确的是（）
A.X原子核中含有86个中子
B.X原子核中含有141个核子
C.因为裂变时释放能量,根据E=mc2,所以裂变后的总质量数增加
D.因为裂变时释放能量,出现质量亏损,所以生成物的总质量数减少
【例4】一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核,同时辐射一个光子.已知质子、中子、氘核
的质量分别为m1、m2、m3,普朗克常量为h,真空中的光速为c.下列说法正确的是（）
A.核反应方程是B.聚变反应中的质量亏损Δm=m1+m2-m3
C.辐射出的光子的能量E=（m3-m1-m2）cD.光子的波长=
【例5】有下列4个核反应方程

（1）a、b、c、d四种粒子依次是（）WWW.JAb88.cOm

（2）上述核反应依次属于（）
A.衰变、人工转变、人工转变、聚变B.裂变、裂变、聚变、聚变
C.衰变、衰变、聚变、聚变D.衰变、裂变、人工转变、聚变
强化练习：
1.2006年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器,通过Ca（钙48）轰击Cf（锎249）发生核反应,成功合成了第118号元素,这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素.实验表明,该元素的原子核先放出3个相同的粒子x,再连续经过3次衰变后,变成质量数为282的第112号元素的原子核,则上述过程中的粒子x是（）
A.中子B.质子C.电子D.粒子
2.U放射性衰变有多种可能途径,其中一种途径是先变成Bi,而Bi可以经一次①衰变变成X（X代表某种元素）,也可以经一次②衰变变成Ti,X和Ti最后都变成Pb,衰变路径如图所示.则图中的（）
A.a=84,b=206
B.①是β衰变,放出电子,电子是由中子转变成质子时产生的
C.②是β衰变,放出电子,电子是由中子转变成质子时产生的
D.U经过10次β衰变,8次衰变可变成Pb
4.正电子（PET）发射计算机断层显像,它的基本原理是:将放射性同位素15O注入人体,参与人体的代谢过程.15O在人体内衰变放出正电子,与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子,被探测器探测到,经计算机处理后产生清晰的图象.根据PET原理,回答下列问题:
（1）写出15O的衰变和正负电子湮灭的方程式.
（2）将放射性同位素15O注入人体,15O的主要用途是（）
A.利用它的射线B.作为示踪原子C.参与人体的代谢过程D.有氧呼吸
（3）设电子质量为m,电荷量为q,光速为c,普朗克常量为h,则探测到的正负电子湮灭后生成的光子的波长=.
（4）PET中所选的放射性同位素的半衰期应（填“长”或“短”或“长短均可”）
5.在下列四个核反应方程中,x表示He,且属于聚变的反应是（）
A.U+n→Sr+Xe+3xB.H+H→x+nC.P→Si+xD.Mg+x→Al+H
12.一个原来静止的锂核（）俘获一个速度为7.7×104m/s的中子后,生成一个氚核和一个氦核,已知氚核的速度
大小为1.0×103m/s,方向与中子的运动方向相反.
（1）试写出核反应方程.
（2）求出氦核的速度.
（3）若让一个氘核和一个氚核发生聚变时,可产生一个氦核同时放出一个中子,求这个核反应释放出的能量.（已知氘核质量为mD=2.014102u,氚核质量为mT=3.016050u,氦核的质量mHe=4.002603u,中子质量mn=1.008665u,1u=1.6606×10-27kg）

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高考物理第一轮导学案复习:原子和原子核

20xx届高三物理一轮复习导学案
十八、原子和原子核（2）

【课题】原子核
【目标】
1、了解天然放射现象，知道三种射线的本质和特性，掌握核衰变的特点和规律；
2、知道原子核人工转变的原理，了解质子、中子和放射性同位素的发现过程。
3、知道原子核的组成和核力的概念；理解核能的概念，知道获得核能的两种途径。
【导入】
一、天然放射现象
1、发现过程：1896年贝克勤耳发现天然放射现象，从此，揭开了人类研究原于核结构的序幕．居里夫妇对铀和铀的各种矿石的研究发现了钋和镭．之后，人们通过对天然放射现象的进一步研究，发现了原子序数大于83的所有天然存在的元素，都有放射性．原子序数小于83的天然存在的元素，有的也有放射性．放射出来的射线共有三种：α射线、β射线和γ射线．
2、三种射线的本质和特性
二、原子核的衰变
1、衰变：原子核自发地放出某种粒子而转变为新核的变化．
2、衰变规律：α衰变X→Y+He；β衰变X→Y+e
3、α衰变和β衰变的实质
4、γ射线：总是伴随α衰变或β衰变产生的，不能单独放出γ射线．γ射线不改变原子核的电荷数和质量数．实质是元素在发生α衰变或β衰变时产生的某些新核由于具有过多的能量（核处于激发态），向低能级跃迁而辐射出光子．
5、半衰期
放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间，它是大量原子核衰变的统计结果，不是一个原子发生衰变所需经历的时间．
决定因素：由原子核内部的因素决定，与原子所处的物理状态（如压强、温度等）或化学状态（如单质或化合物）无关．
四、原子核的人工转变：
用高能粒子轰击靶核，产生另一种新核的反应过程，其核反应方程的一般形式为：
1、质子、中子的发现：N+He→O+H；Be+He→C+n
2、放射性同位素和正电子的发现：1934年约里奥居里夫妇用a粒子轰击铝核产生一种新的放射性元素，此后人们认识到放射性同位素可用人工核反应制取．
Al+He→P+nP→Si+e
3、探测射线的方法：
（1）威耳逊云室；（2）气泡室；（3）盖革计数器等（见课本P73-74）
4、放射性同位素的应用：
（1）利用它的射线；（2）做示踪原子。（见课本P76-78）
五、核反应
某种元素的原子核变为另一种元素的原子核的过程叫做核反应．常见的核反应分为衰变、人工转变、裂变和聚变等几种类型．
六、核力和核能
1、核力是核子之间的引力．核力与核子是否带电无关；是一种强相互作用；也是一种近程力（当两个核子间距r＜2×10-15m时才发生作用）．只有相邻的核子间才有核力作用．
2、核能．克服核力做功，使原子核分解为单个核子时吸收的能量，或若干个单个核子在核力作用下结合成原子核时放出的能量，叫原子核的结合能，简称核能．
例如H+n→H+△E（△E=2.22MeV）
2．核能的计算
根据爱因斯坦的质能方程E=mc2或△E=△mc2
3．获得核能的两种途径：
（1）重核的裂变：重核分裂成两个（或两个以上）中等质量核时要释放能量，这种核反应叫裂变．
铀核裂变的反应为：U+n→Xe+Sr+2n+217MeV
在一定条件下，如铀块大于临界体积时，裂变反应是链式反应，会放出大量能量．原子弹爆炸是激烈的裂变反应．秦山核电站和大亚湾核电站也是利用裂变反应．
（2）轻核的聚变：轻核结合成质量较大的核的变化．
例如氘核和氚核聚合成氦核．H＋H→He＋n＋17.6MeV
【导研】
[例1]（1）如图所示，a为未知的天然放射源，b为一张黑纸，C为水平放置的平行金属板，板间有竖直方向较强的匀强电场，d为荧光屏，e为固定不动的显微镜筒．整个装置放在真空中，实验时，如果将电场E撤去，从显微镜内观察到荧光屏上每分钟闪烁的亮点数没有变化．如果再将黑纸b移开，则从显微镜筒内观察到的每分钟闪烁的亮点数大为增加，由此可判定放射源a发出的射线为（）
A．β射线和γ射线B．α射线和β射线
C．α射线和γ射线D．α射线和X射线
（2）如图,在有小孔的铅盘中，放有能连续放出α、β、γ三种射线的放射性元素，放出的三种射线都打在孔对面屏M上的A点．要使三种射线分开，分别打在屏上的A、B、C三点（其中B到A的距离大于C到A的距离）可采取的措施是在屏与孔之间加上（）
A．重直纸面向里的匀强磁场B．垂直纸面向外的匀强磁场
C．水平向右的匀强电场D．水平向左的匀强电场

[例2]镅(Am)是一种放射性元素，在其分裂过程中，会释放出一种新的粒子，变成镎(NP)，由于放出的这种粒子很容易被空气阻隔，因此不会对人体构成任何的危害，火警的报警系统就是利用这种粒子作为报警的重要工具，这种粒子是（）
A．粒子B．质子C．中子D．正电子

[例3]“轨道电子俘获”也是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核（称为母核）俘获一个核外电子，其内部一个质子变为中子，从而变成一个新核（称为子核），并且放出一个中微子的过程，中微子的质量极小，不带电，很难被探测到，人们最早是通过子核的反冲而间接证明中微子的存在的．关于一个静止的母核发生“轨道电子俘获”，衰变为子核并放出中微子，下面的说法中正确的是（）
A．子核的动量与中微子的动量相同B．母核的电荷数小于子核的电荷数
C．母核的质量数等于子核的质量数D．子核的动能大于中微子的动能

[例4]对下列四个方程理解正确的是()
①；②
③④
A．方程①是衰变方程，其中X是β粒子
B．方程②是裂变方程，其中X是质子，且释放出核能
C．方程③是聚变方程，其中X是α粒子，且要吸收能量
D．方程④是人工核转变方程，其中X是α粒子

[例5]科学家发现在月球上含有丰富的（氦3）。它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料其参与的一种核聚变反应的方程式为。关于聚变下列表述正确的是（）
A．聚变反应不会释放能量B.聚变反应产生了新的原子核
C．聚变反应没有质量亏损D.目前核电站都采用聚变反应发电
[例6]在原子物理的研究中经常用到核子平均结合能的概念，核子平均结合能是指质子、中子结合成某原子核时每个核子放出核能的平均值。下图为核子平均结合能与原子序数Z的关系图像．下列说法中正确的是（）
A．某原子核的核子平均结合能大，则其核子的平均质量小
B．某原子核的核子平均结合能大，则其核子的平均质量大
C．若D、E能结合成F，结合过程一定放出能量
D．若A能分裂成B、C，分裂过程一定吸收能量

【导练】
1、有关放射性元素半衰期的下列说法中正确的是（）
A．放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间
B．放射性元素的原子核全部发生衰变所用的时间的一半
C．两个原子核有一个原子核发生衰变所用的时间
D．做示踪原子的物质尽可能选用半衰期长一些的放射性元素

2、（08重庆卷）放射性同位素钍232经α、β衰变会生成氧，其衰变方程为
，其中（）
A．x＝1，y＝3B．x＝2，y＝3C．x＝3，y＝1D．x＝3，y＝2

3、下面说法中正确的是（）
A．（钍）经过一系列的α和β衰变，成为，铅核比钍核少12个中子
Ｂ．β衰变的实质是核内的一个中子转化为一个质子和一个电子
Ｃ．γ射线是波长很短的电磁波，它的贯穿能力很大
Ｄ．利用γ射线的电离作用，可检查金属内部有无砂眼或裂纹

4、（吉林省长白县20xx届高三质量检测）（1）写出下列两个核反应的反应方程
Al(铝核)俘获一个α粒子后放出一个中子.__________________________
α粒子轰击N(氮核)放出一个质子.__________________________
（2）质量分别为m1和m2的两个小球在光滑的水平面上分别以速度v1、v2同向运动并发生对心碰撞，碰后m2被右侧的墙原速弹回，又与m1相碰，碰后两球都静止。求：第一次碰后m1球的速度.

高考物理第一轮复习原子结构和原子核学案

第十九章原子结构和原子核

1．本章内容可分为两部分，即原子结构和原子核。重点内容是：氢原子的能级结构和公式；原子核的衰变和半衰期；核反应方程的书写；结合能和质量亏损。从考试大纲可以看到全部是I级要求。
2．高考对本专题考查特点是命题热点分散，偏重于知识的了解和记忆，多以每部分内容单独命题，多为定性分析，“考课本”，“不回避陈题”是本专题考查的最大特点，题型多以选择题形式出现，几乎在每年高考中占一个小题。
3．本单元内容与现代科技相联系的题目较多，复习时应引起高度重视。
第一课时氢原子光谱
氢原子的能级结构和公式

【教学要求】
1．了解人们对原子结构的认识过程
2．掌握α粒子散射实验和原子核式结构的
3．理解玻尔模型的三条假设
【知识再现】
一、人们认识原子结构的思维线索
气体放电的研究→阴极射线→发现电子（1897年，汤姆生）→汤姆生的“枣糕模型”卢瑟福的核式结构模型玻尔模型（轨道量子化模型）。
二、卢瑟福的核式结构模型
1．α粒子散射实验
做法：用质量是电子7300倍的a粒子轰击薄金箔。
结果：绝大多数，少数，极少数，有的甚至。
2．原子的核式结构
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．原子核所带的正电荷数等于核外的电子数，所以整个原子是中性的。
3．实验数据估算：原子核大小的数量级为10-15－10-14m，原子大小的数量级为10-10m
三、玻尔的原子理论——三条假设
1．“定态假设”：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中，电子虽做变速运动，但并不向外辐射电磁波，这样的相对稳定的状态称为定态。
2．“跃迁假设”：电子绕核转动处于定态时不辐射电磁波，但电子在两个不同定态间发生跃迁时，却要辐射（吸收）电磁波（光子），其频率由两个定态的能量差值决定hv=E2-E1。
3．“轨道量子化假设”：由于能量状态的不连续，因此电子绕核转动的轨道半径也不能任意取值，必须满足
四、氢原子能级及氢光谱
1．氢原子能级：原子各个定态对应的能量是不连续的，这些能量值叫做能级。
2．氢原子的能级图
3．氢光谱
在氢光谱中，n=2,3,4,5,……向n=1跃迁发光形成赖曼线系；
n=3,4,5,6向n=2跃迁发光形成巴耳末线系；
n=4,5,6,7……向n=3跃迁发光形成帕邢线系；
n=5,6,7,8……向n=4跃迁发光形成布喇开线系，
其中只有巴耳末线系的前4条谱线落在可见光区域内。
知识点一原子的核式结构
卢瑟福由α粒子散射实验提出：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，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运动。我们把这样的原子模型称为“核式结构模型”。
【应用1】英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔，发现了α粒子的散射现象。下图中，o表示金原子核的位置，则能正确表示该实验中经过金原子核附近的α粒子的运动轨迹的图是（）
导示:根据库仑定律知：离核越近的粒子受到的库仑斥力越大，运动轨迹弯曲越厉害。又正对原子核粒子将被弹回。故正确答案选BD。
知识点二氢原子的能级、轨道公式
1．能级公式：氢原子存在一个能量最低也是最稳定的状态，称为基态，其能量用E1表示；其余定态称为激发态，能量用En表示，由玻尔理论可推出氢原子能级公式En=E1/n2即(n=1、2、……)式中n称为能量量子数。E1=-l3.6eV。
2．半径公式rn=n2r1式中r1，为基态半径，又称为玻尔半径，r1=O.53×10-10m
【应用2】（07海南卷）氢原子第n能级的能量为En=E1/n2，其中E1是基态能量，而n=1、2、…。若一氢原子发射能量为的光子后处于比基态能量高出的激发态，则氢原子发射光子前后分别处于第几能级？
导示:设氢原子发射光子前后分别处于第l与第m能级，则依题意有
①
②
由②式解得：m=2③
由①③式得：l=4④
氢原子发射光子前后分别处于第4与第2能级。
1、原子定态能量En是指核外电子动能及电子与核之间的静电势能之和；2、En是负值，这里是取电子自由态作为能量零点。
类型一氢原子的跃迁与电离问题
当原子从低能级向高能级跃迁时，要吸收一定能量的光子，当一个光子的能量满足hγ=E末-E初时，才能被某一个原子吸收，使原子从低能级E初向高能级E末跃迁，而当光子能量hγ大于或小于E末-E初时都不能被原子吸收。当原子从高能级向低能级跃迁时，以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差．当光子能量大于或等于l3.6eV时，也可以被氢原子吸收，使氢原子电离；当氢原子吸收的光子能量大于13.6eV时，氢原子电离后，电子具有一定的初动能。
【例1】（2007年高考理综Ⅰ卷）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。调高电子的能量再此进行观测，发现光谱线的数目比原来增加了5条。用△n表示两次观测中最高激发态的量子数n之差，E表示调高后电子的能量。根据氢原子的能级图可以判断，△n和E的可能值为（）
A．△n=1，13.22eVE13.32eV
B．△n=2，13.22eVE13.32eV
C．△n=1，12.75eVE13.06eV
D．△n=2，12.75eVE13.06eV
导示:原子的跃迁公式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。实物粒子与原子相互作用而使原子激发时，粒子的能量不受上述条件的限制。
本题由于是电子轰击,存在两种可能：第一种n=2到n=4,所以电子的能量必须满足13.6-0.85E13.6-0.54,故D选项正确；第二种可能是n=5到n=6,电子能量必须满足13.6-0.38E13.6-0.28,故A选项正确。
所以答案应选AD。
原子跃迁时需注意的几个问题：（1）一群原子和一个原子：一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为N=Cn2=n(n-1)/2；一个氢原子处于量子数为n的激发态上时，最多可辐射出n-1条光谱线。（2）光子激发和实物粒子激发：若是在光子的作用下引起原子的跃迁，则要求光子的能量必须等于原子的某两个能级差；若是在实物粒子的碰撞下引起原子的跃迁，则要求实物粒子的能量必须大于或等于原子的某两个能级差。（3）直接跃迁和间接跃迁：原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态，有时可能是直接跃迁，有时是间接跃迁。两种情况下辐射（或吸收）光子的可能性及频率可能不同。（4）跃迁和电离。
类型二跃迁过程的能量变化问题
【例2】（07届南京市综合检测题三）处于激发态的原子，如果在入射光子的作用下，可以引起其从高能态向低能态跃迁，同时在两个能态之间的能量差以辐射光子的形式发射出去，这种辐射叫做受激辐射。原子发生受激辐射时，发出的光子的频率、发射方向等都跟入射光子完全一样，这样使光得到加强，这就是激光产生的机理。那么，发生受激辐射时，产生激光的原子的总能量En、电子的电势能Ep、电子动能Ek的变化关系是（D）
A．En减小、Ep增大、Ek增大
B．En增大、Ep减小、Ek减小
C．En减小、Ep增大、Ek减小
D．En减小、Ep减小、Ek增大
导示:由玻尔理论可知，氢原子辐射光子后，应从离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道，在此跃迁过程中，电场力对电子做了正功，因而电势能应减小。另由经典电磁理论知，电子绕核做匀速圆周运动的向心力即为氢核对电子的库仑力：ke2/r2=mv2/r，所以Ek=mv2=ke2/2r。可见，电子运动半径越小，其动能越大．再结合能量转化和守恒定律，氢原子放出光子，辐射出一定的能量，所以原子的总能量减小。综上讨论，可知该题只有答案D正确。
故选D。
1．根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型．图中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个α粒子的运动轨迹．在α粒子从a运动到b、再运动到c的过程中，下列说法中正确的是（）
A．动能先增大，后减小
B．电势能先减小，后增大
C．电场力先做负功，后做正功，总功等于零
D．加速度先变小，后变大

2．（2007年全国卷Ⅱ）氢原子在某三个相邻能级间跃迁时，可发出三种不同波长的辐射光。已知其中的两个波长分别为λ1和λ2，且λ1＞λ2，则另一个波长可能是（）
A．λ1＋λ2B．λ1-λ2
C．D．

3．（07广东卷）如图所示为氢原子的四个能级，其中E1为基态，若氢原子A处于激发态E2，氢原子B处于激发态E3，则下列说法正确的是（）
A．原子A可能辐射出3种频率的光子
B．原子B可能辐射出3种频率的光子
C．原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁道能级E4
D．原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁道能级E4

答案：1、C；2、CD；3、B。

高考物理第一轮原子结构专项复习

俗话说，居安思危，思则有备，有备无患。教师在教学前就要准备好教案，做好充分的准备。教案可以让学生们能够更好的找到学习的乐趣，减轻教师们在教学时的教学压力。教案的内容具体要怎样写呢？为此，小编从网络上为大家精心整理了《高考物理第一轮原子结构专项复习》，仅供您在工作和学习中参考。

第3课时原子结构

【基础知识回顾】

一、原子核式模型机构

1、1897年发现了电子，提出原子的枣糕模型，揭开了研究原子结构的序幕。（谁发现了阴极射线？）

2、1909年起英国物理学家做了α粒子轰击金箔的实验，即α粒子散射实验（实验装置见必修本P257）得到出乎意料的结果：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，少数α粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数α粒子偏转角超过了90°，有的甚至被弹回，偏转角几乎达到180°。（P53图）

3、卢瑟福在1911年提出原子的核式结构学说：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。

按照这个学说，可很好地解释α粒子散射实验结果，α粒子散射实验的数据还可以估计原子核的大小（数量级为10-15m）和原子核的正电荷数。

原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数。

二、氢原子的光谱

1、光谱的种类：（1）发射光谱：物质发光直接产生的光谱。炽热的固体、液体及高温高压气体发光产生连续光谱；稀薄气体发光产生线状谱，不同元素的线状谱线不同，又称特征谱线。（2）吸收光谱：连续谱线中某些频率的光被稀薄气体吸收后产生的光谱，元素能发射出何种频率的光，就相应能吸收何种频率的光，因此吸收光谱也可作元素的特征谱线。

2、氢原子的光谱是线状的（这些亮线称为原子的特征谱线），即辐射波长是分立的。

3、基尔霍夫开创了光谱分析的方法：利用元素的特征谱线（线状谱或吸收光谱）鉴别物质的分析方法。

三、原子的能级

1、卢瑟福的原子核式结构学说跟经典的电磁理论发生矛盾（矛盾为：a、原子是不稳定的；b、原子光谱是连续谱），1913年玻尔（丹麦）在其基础上，把普朗克的量子理论运用到原子系统上，提出玻尔理论。

2、玻尔理论的假设：

（1）原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些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，这些状态叫做定态。氢原子的各个定态的能量值，叫做它的能级。原子处于最低能级时电子在离核最近的轨道上运动，这种定态叫做基态；原子处于较高能级时电子在离核较远的轨道上运动的这些定态叫做激发态。

（2）原子从一种定态（设能量为En）跃迁到另一种定态（设能量为Em）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即h=EnEm，（能级图见3-5第64页）

（3）原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形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的分布也是不连续的。

3、玻尔计算公式：rn=n2r1,En=E1/n2(n=1,2,3)r1=0.5310-10m,E1=-13.6eV,分别代表第一条（即离核最近的）可能轨道的半径和电子在这条轨道上运动时的能量。（选定离核无限远处的电势能为零，电子从离核无限远处移到任一轨道上，都是电场力做正功，电势能减少，所以在任一轨道上，电子的电势能都是负值，而且离核越近，电势能越小。）

4、从高能级向低能级跃迁时放出光子；从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子，也可能是由于碰撞（用加热的方法，使分子热运动加剧，分子间的相互碰撞可以传递能量）。原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子；而从某一能级到被电离可以吸收能量大于或等于电离能的任何频率的光子。

5、一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为N=。

6、玻尔模型的成功之处在于它引入了量子概念（提出了能级和跃迁的概念，能解释气体导电时发光的机理、氢原子的线状谱），局限之处在于它过多地保留了经典理论（经典粒子、轨道等），无法解释复杂原子的光谱。

7、现代量子理论认为电子的轨道只能用电子云来描述。

8、光谱测量发现原子光谱是线状谱和夫兰克—赫兹实验证实了原子能量的量子化（即原子中分立能级的存在）

要点讲解

例1.关于粒子散射实验（）

A.绝大多数粒子经过金属箔后,发生了角度不太大的偏转

B.粒子在接近原子核的过程中,动能减小,电势能减小

C.α粒子在离开原子核的过程中,动能增大,电势能增大

D.对粒子散射实验的数据进行分析,可以估算原子核的大小

例2.下列对原子结构的认识中,不正确的是（）

A.原子中绝大部分是空的,原子核很小B.电子在核外绕核旋转,向心力为库仑力

C.原子核的直径大约是10-10mD.原子的全部正电荷都集中在原子核里

例3如图所示为氢原子的4个能级,其中E1为基态,若一群氢原子A处于激发态E2,一群

氢原子B处于激发态E3,则下列说法正确的是（）

A.原子A可能辐射出3种频率的光子

B.原子B可能辐射出3种频率的光子

C.原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁到能级E4

D.原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E4

例4如图所示为氢原子的能级示意图,一群氢原子处于n=3的激发态,在向较低能级

跃迁的过程中向外发出光子,用这些光照射逸出功为2.49eV的金属钠,下列说法中正

确的是（）

A.这群氢原子能发出3种频率不同的光,其中从n=3跃迁到n=2所发出的光波长最短

B.这群氢原子在发出3种频率不同的光的过程中,共同点都是原子要放出光子,电子绕核运动的动能减小,原子势能增大

C.金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为11.11eV

D.金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为9.60eV

强化练习：

1.现有大量的氢原子处于n=4的激发态,当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光.关于这些光下列说法正确的是（）

A.最容易表现出衍射现象的光是由n=4能级跃迁到n=1能级产生的

B.频率最小的光是由n=2能级跃迁到n=1能级产生的

C.这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光

D.用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应

2.如图中画出了氢原子的4个能级,并注明了相应的能量En,处在n=4的能级的一群氢

原子向低能级跃迁时,能够发出若干种不同频率的光波.已知金属钾的逸出功为2.22eV.

在这些光波中,能够从金属钾的表面打出光电子的总共有（）

A.二种B.三种

C.四种D.五种

3.关于光谱和光谱分析,下列说法正确的是（）

A.太阳光谱和白炽灯光谱是线状谱

B.霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的光谱是线状谱

C.进行光谱分析时,可以利用线状谱,也可用连续谱

D.观察月亮光谱,可以确定月亮的化学组成

4.玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有（）

A.原子处在具有一定能量的定态中,虽然电子做加速运动,但不向外辐射能量

B.原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应,而电子的可能轨道的分布是不连续的

C.电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时,辐射（或吸收）一定频率的光子

D.电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率

5.根据玻尔理论,某原子的电子从能量为E的轨道跃迁到能量为E′的轨道,辐射出波长为的光,以h表示普朗克常量,c表示真空中的光速,则E′等于（）

A.E-hB.E+hC.E-hD.E+h

6.氢原子放出一个光子后电子由外轨道跃迁到内轨道,根据玻尔理论,氢原子的（）

A.核外电子的电势能增大B.核外电子的动能增大

C.核外电子的转动周期变大D.氢原子的能量增大

7.在X射线管中,由阴极发射的电子被加速后打到阳极,会产生包括X光在内的各种能量的光子,其中光子能量的最大值等于电子的动能.已知阳极与阴极之间的电势差U、普朗克常数h、电子电量e和光速c,则可知该X射线管发出的X光的（）

A.最短波长为B.最长波长为

C.最小频率为D.最大频率为

8.处于激发态的原子,如果在入射光子的电磁场的影响下,从高能态向低能态跃迁,同时两个状态之间的能量差以光子的形式辐射出去,这种辐射叫做受激辐射.原子发生受激辐射时,发出的光子的频率、发射方向等都跟入射光子完全一样,这样使光得到加强,这就是激光产生的机理.发生受激辐射时,产生激光的原子的总能量En、电子的电势能Ep、电子的动能Ek的变化是（）

A.Ep增大、Ek减小B.Ep减小、Ek增大

C.Ep减小、En增小D.Ep增大、En增大

9.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,原子的能量增大

B.原子要放出光子,电子的动能减少,原子的电势能减少,原子的能量也减少

C.原子要吸收光子,电子的动能增大,原子的电势能减少,原子的能量增大

D.原子要吸收光子,电子的动能减小,原子的电势能增大,原子的能量增加

10.下列关于原子结构的叙述中正确的是（）

A.卢瑟福得出原子核的体积很小的依据是绝大多数粒子在轰击金箔时能够穿越金箔

B.玻尔认为卢瑟福理论中电子运动的范围远大于核的大小是错误的,所以提出了玻尔理论

C.玻尔的原子结构理论没有否定卢瑟福理论,而是在卢瑟福学说的基础上运用了量子理论

D.粒子散射实验,否定了卢瑟福的核式结构模型

11.氢原子的能级如图所示,已知可见光的光子能量范围约为1.62～3.11eV,下列说法错误

的是（）

A.处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线,并发生电离

B.大量氢原子从高能级向n=3能级跃迁时,发出的光具有显著的热效应

C.大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时,可能发出6种不同频率的光

D.大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时,可能发出3种不同频率的可见光

高考物理第一轮洛仑兹力专项复习

第五课时：洛仑兹力习题课
1、一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过静止的小磁针的正上方，这时小磁针的南极向西偏转，则这束带电粒子可能是：（）
A、由北向南飞行的正离子束B、由南向北飞行的正离子束
C、由北向南飞行的负离子束D、由南向北飞行的负离子束
2、具有相同速度的质子、氘核和α粒子垂直飞入同一匀强磁场中，则：（）
A、它们的动能之比是1：2：4，轨道半径之比是1：2：2
B、它们的向心力大小之比是1：1：2，回转周期之比是1：2：4
C、磁感应强度增大，则这些粒子所受的洛仑兹力增大，动能也将增大
D、磁感应强度增大，它们轨道半径减小，周期也变小
3、如图，与纸面垂直的平面AA的上、下两侧分别为磁感应强度为B和2B的匀强磁场，其方向均垂直于纸面向外，假设最初有带电量+q的粒子以速度V处下而上垂直射达界面AA某处，则应：（）
A、此粒子将反复穿过界面，其轨迹为半径不等的一系列半圆
B、该粒子的运动周期为
C、粒子每一个周期沿AA方向有一段位移，其大小为粒子在下方磁场内圆轨道的半径
D、一个周期内粒子沿AA方向运动的平均速度为
4、一个带电粒子，沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场，粒子的一段径迹如图，径迹上的每一小段都可近似看作圆弧，由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小，则可知：（）
A、粒子方向从a到b，带正电B、粒子从b到a，带正电
C、粒子从b到a，带负电D、粒子从b到a，带负电
5、两条平行直线MM与NN之间，有一匀强磁场，两个同种带电粒子以不同的速率V1及V2分别从O点沿OX轴正方向射入，当速率为V1的粒子到达a点时，其方向与NN垂直，当速率为V2的粒子到达b点时，其方向与NN成60°角，设两粒子从O到达a点及b点的时间分别为t1和t2，则有：（）
A、t1：t2=3：2；V1：V2=1：2B、t1：t2=3：1；V1：V2=1：
C、t1：t2=2：1；V1：V2=1：D、t1：t2=3：2；V1：V2=1：
6、两个粒子带电量相等，在同一磁场中只受磁场力作匀速圆周运动，则有：（）
A、若速率相等，则半径必相等B、若质量相等，则周期必相等
C、若动量大小相等，则半径必相等D、若动能相等，则周期必相等
7、如图所示不同元素的二价离子经加速后竖直向下射入由正交的匀强电场和匀强磁场组成的粒子速度选择器，恰好都能沿直线穿过，然后垂直于磁感线进入速度选择器下方另一个匀强磁场，偏转半周后分别打在荧屏上的M、N两点．下列说法中不正确的有（）
A．这两种二价离子一定都是负离子
B．速度选择器中的匀强磁场方向垂直于纸面向里
C．打在M、N两点的离子的质量之比为OM：ON
D．打在M、N两点的离子在下面的磁场中经历的时间相等
8、质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示．离子源S产生的带电量为q的某种正离子，离子产生出来时速度很小，可以看做是静止的．离子产生出来后经过电压U加速后形成离子束流，然后垂直于磁场方向、进人磁感应强度为B的匀强磁场，沿着半圆周运动而达到记录它的照相底片P上．实验测得：它在P上的位置到入口处a的距离为l，离子束流的电流强度为I．回答下列问题：
（1）t秒内射到照相底片P上的离子的数目为___________
（2）单位时间穿过入口处S1离子束流的能量为__________
（3）试证明这种离子的质量为m=qB2a2/8U