《提分宝典高考物理一轮复习资料》第35课 原子结构 原子核

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第35 课 ·原子结构　原子核
1．原子核式结构模型
a．α粒子散射实验需要记忆的结论
(1)(2013 福建理综，5分)在卢瑟福 α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，
下列各图画出的是其中两个 α粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是(　　)
答案：C
解析：α粒子受到原子核的斥力作用而发生散射，离原子核越近的粒子，受到的斥力越大，
散射角越大，故 C项正确。
b．人们认识原子结构、原子核的几个重要史实
(2)(多选)(2018 汇编，6分)下列实验、自然现象与结论相对应正确的是(　　)
A．卢瑟福发现了电子
B．汤姆孙通过 α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型
C．玻尔提出了玻尔原子理论，成功地解释了氢原子光谱
D．查德威克发现的天然放射现象，说明原子核是可以再分的
E．居里夫妇发现的正电子，其核反应方程为 P→Si＋e
F．卢瑟福发现质子，其核反应方程为 N＋He→O＋H
G．贝可勒尔发现中子，其核反应方程为 He＋Be→C＋n
答案：CEF
解析：汤姆孙发现了电子，故 A项错误。卢瑟福通过 α粒子散射实验提出了原子的核式结
构模型，故 B项错误。玻尔通过对氢原子光谱研究提出了玻尔原子理论，成功地解释了氢
原子光谱，故 C项正确。贝可勒尔发现的天然放射现象，说明原子核是可以再分的，故 D
项错误。居里夫妇发现正电子，其核反应方程为 P→Si＋e，故 E项正确。卢瑟福发现质子，
其核反应方程为 N＋He→O＋H，故 F项正确。查德威克发现中子，其核反应方程为
He＋Be→C＋n，故 G项错误。
2．氢原子光谱　氢原子能级跃迁规律
a．从能量的关系入手分析氢原子能级跃迁问题
(3)(多选)(2018 改编，6分)氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为
1.64 eV～3.19 eV。下列说法正确的是(　　)
1
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．大量处于 n＝2能级的氢原子可以吸收能量为 2.55 eV 的可见光光子，跃迁到第 4能级
C．动能为 10.4 eV 的电子射向大量处于基态的氢原子，氢原子不会发生跃迁
D．动能大于等于 13.6 eV 的电子可以使基态的氢原子发生电离
答案：ABD
解析：处于 n＝3能级的氢原子发生电离时需要吸收的能量为 ΔE＝0－(－1.51) eV＝
1.51eV，紫外线的频率大于可见光的频率，故紫外线光子的能量大于 3.19 eV，所以紫外线
光子的能量大于处于 n＝3能级的氢原子的电离能，故氢原子会发生电离，故 A项正确。当
光子的能量小于氢原子电离时所需要的能量，光子的能量只能是氢原子能级之差时才可以使
氢原子发生跃迁，即 ΔE＝Em－En。故处于 n＝2能级的氢原子跃迁到 n＝4能级需要吸收的
能量 ΔE1＝
－0.85 eV－(－3.4) eV＝2.55 eV，故大量处于 n＝2能级的氢原子可以吸收能量为 2.55 eV 的
可见光光子跃迁到第 4能级，故 B项正确。由于[－3.4－(－13.6)] eV＝10.2 eV<10.4 eV，故
动能为 10.4 eV 的电子射向大量处于基态的氢原子，氢原子会发生跃迁，故 C项错误。同理
动能大于等于 13.6 eV 的电子可以使基态的氢原子发生电离，故 D项正确。
(4)(多选)(2018 汇编，6分)氢原子能级如图所示，当氢原子从 n＝3跃迁到 n＝2的能级时，
辐射光的波长为 656 nm。以下判断正确的是(已知 1 eV＝1.6×10－19 J，h＝6.6×10－34 J·s)(
)
2
A．氢原子从 n＝2跃迁到 n＝1的能级时，辐射光的波长大于 656 nm
B．用波长为 325 nm 的光照射，可使氢原子从 n＝1跃迁到 n＝2的能级
C．一群处于 n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生 3种谱线
D．用波长为 633 nm 的光照射，不能使氢原子从 n＝2跃迁到 n＝3的能级
E．一个处于 n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生 2种谱线
F．一群处于 n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时辐射的光子都可以使逸出功为 3.34 eV 的
锌板发生光电效应
答案：CDE
解析：由于 n＝3与n＝2间的能量差为－1.51 eV－(－3.4) eV＝1.89 eV，而 n＝1与n＝2间
的能量差为－3.4 eV－(－13.6) eV＝10.2 eV，根据 ΔE＝hν＝h可知，氢原子从 n＝2能级跃
迁到 n＝1能级时的波长 λ＝121 nm<656 nm，故 A项、B项均错误。一群处于 n＝3能级上
的氢原子向低能级跃迁时产生的谱线条数，根据数学知识有 n＝C＝＝3，故 C项正确。要使
氢原子从 n＝2跃迁到 n＝3的能级，吸收的能量必须与氢原子从 n＝3跃迁到 n＝2的能级时
释放的能量相等，因此只能用波长为 656 nm 的光照，才能使氢原子从 n＝2跃迁到 n＝3的
能级，故 D项正确。一个氢原子由高能级跃迁到低能级辐射出的光谱线的条数最多的是逐
级跃迁，即最多是 n－1种。故一个处于 n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生 2种
谱线，故 E项正确。根据金属发生光电效应的条件可知，入射光子的能量要大于金属的逸
出功，故氢原子辐射的光子能量大于 3.34 eV 的，都可以使锌板发生光电效应。根据 C项可
知，一群处于 n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时辐射 3种光子。光子的能量分别为 E1＝
－3.4 eV－(－13.6) eV＝10.2 eV，E2＝－1.51 eV－(－13.6) eV＝12.09 eV，E3＝－1.51 eV－
(－3.4) eV＝1.89 eV，所以其中两种光子的能量大于锌板的逸出功，因此只有两种光子可以
使锌板发生光电效应，故 F项错误。
b．根据库仑力做功情况解决原子跃迁时电子势能与动能变化问题
(5)(2018 改编，6分)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，这种辐射被称为受激辐射。
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的变化情况是(　　)
A．En减小、Ep增大、Ek减小 B．En减小、Ep减小、Ek增大
C．En增大、Ep减小、Ek减小 D．En增大、Ep增大、Ek增大
答案：B
解析：原子发生受激辐射时，向外辐射能量，可知原子总能量 En减小。根据玻尔理论可知，
氢原子的高能级轨道距离原子核比较远，所以氢原子发生辐射时，电子的运动轨道半径变小。
由于原子核对电子的库仑力做正功，故电子的电势能 Ep减小、动能 Ek增大，故 B项正确。
3．原子核的衰变规律
a．利用磁场和电场判断射线种类
(6)(2014 福建理综，5分)如图所示，放射性元素镭衰变过程中放出 α、β、γ三种射线，分别
进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是(　　)
3
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