《高考物理一轮复习讲练测》第51讲 原子与原子核（讲）（原卷版）

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第十二章 近代物理初步
1、考查近代物理知识中一些基础知识，意在考查考生的理解能力
2、高考对本专题内容考查的重点和热点有：①原子能级跃迁和原子核的衰变规律；②核反应方程的书写、
质量亏损和核能的计算；③原子物理部分的物理学史和 α、β、γ三种射线的特点及应用等.
3、近代物理部分，涉及的考点较多，主要有光电效应、波粒二象性、原子结构、玻尔理论、衰变、核反应和核
能等，主要以选择题的形式命题，可能单独命题，但更多的是通过多个选项命制综合题。
4、由于本专题内容琐碎，考查点多，因此复习时应抓住主干知识，梳理出知识点，进行理解性记忆.
1.知道两种原子结构模型，会用玻尔理论解释氢原子光谱.
2.掌握氢原子的能级公式并能结合能级图求解原子的跃迁问题.
3.掌握原子核的衰变、半衰期等知识.
4.会书写核反应方程，并能根 据质能方程求解核能问题．
一、氢原子光谱、氢原子的能级、能级公式[来源:学科网]
1．原子的核式结构
(1)电子的发现：英国物理学家汤姆孙发现了电子。
(2)α 粒子散射实验：1909～1911 年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用 α粒子轰击金箔的实验，实
验发现绝大多数 α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，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。
1
(3)原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，
带负电的电子在核外空间绕核旋转。
2．光谱
(1)光谱
用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱。
(2)光谱分类
有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱。
有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱。
(3)氢原子光谱的实验规律
巴耳末线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，n为量子数。
3．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：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态
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。
4．氢原子的能级、能级公式
(1)氢原子的能级
能级图如图所示
(2)氢原子的能级和轨道半径
① 氢原子的能级公式：En＝E1 (n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为 E1＝－13.6 eV。[来源:学。科。网Z。X。X。K]
② 氢原子的半径公式：rn＝n2r1 (n＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为 r1＝0.53×10
－10 m。
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二、原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期、放射性同位素
1．原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数。
2．天然放射现象
(1)天然放射现象
元素自发地放出射线的现象，首 先由贝克勒尔发现。天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构。
(2)放射性和放射性元素
物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性。具有放射性的元素叫放射性元素。
(3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是α射线、β射线、γ射线。
(4)放射性同位素的应用与防护
①放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同。
② 应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等。
③防护：防止放射性对人体组织的伤害。
3．原子核的衰变
(1)衰变：原子核放出α粒子或 β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变。
(2)分类
α衰变：X→Y＋He
β衰变：X→Y＋e
(3)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所
处的物理、化学状态无关。
三、核力、结合能、质量亏损
1．核力
(1)定义：
原子核内部，核子间所特有的相互作用力。
(2)特点：
① 核力是强相互作用的一种表现；
② 核力是短程力 ，作用范围在1.5×10－15m之内；
③每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用。
2．结合能
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，叫做原子核的结合能，亦称核能。
3．比结合能
(1)定义：
原子核的结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫平均结合能。
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