高考总复习人教物理振动与波选修3-5-2-2

一、原子结构1粒子散射实验19091911年，英国物理学家和他的助手进行了用粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数粒子穿过金箔后基本上仍沿方向前进，但有少数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2原子的核式结构模型在原子中心有一个很小的核，原子全部的和几乎全部都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转,第2单元原子结构原子核,卢瑟福,原来,正电荷,质量,二、玻尔理论、光谱1光谱(1)光谱用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的(频率)和强度分布的记录，即光谱(2)光谱分类有些光谱是一条条的，这样的光谱叫做线状谱有些光谱是连在一起的，这样的光谱叫做连续谱(3)氢原子光谱的实验规律,波长,亮线,光带,2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：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h.(h是普朗克常量，h6.631034Js)(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,不连续,稳定,EmEn,不连续的,不连续的,三、氢原子的能级、能级公式1氢原子的能级和轨道半径(1)氢原子的能级公式：EnE1(n1,2,3，)，其中E1为基态能量，其数值为E1.(2)氢原子的半径公式：rnn2r1(n1,2,3，)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r10.531010m.2氢原子的能级图能级图如图所示,13.6eV,四、三种射线、两种衰变1天然放射现象(1)天然放射现象元素地放出射线的现象，首先由贝可勒尔发现天然放射现象的发现，说明具有复杂的结构(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具有放射性的元素叫元素,自发,原子核,放射性,放射性,(3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是、(4)放射性同位素的应用与防护放射性同位素：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应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等防护：防止放射性对人体组织的伤害,射线,射线,射线,天然,人工,2原子核的衰变(1)原子核放出粒子或粒子，变成另一种的变化称为的衰变(2)分类(3)半衰期：放射性元素的原子核有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,半数,原子核,原子核,五、核反应的四种类型,六、核能1核力：核子间的作用力核力是力，作用范围在1.51015m之内，只在相邻的核子间发生作用2核能：核子结合为原子核时的能量或原子核分解为核子时的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能3质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小m，这就是质量亏损由质量亏损可求出释放的核能E.,短程,释放,吸收,mc2,mc2,1关于原子结构的认识历程，下列说法正确的有()A汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内B粒子散射实验中少数粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据C对原子光谱的研究开辟了深入探索原子核结构的道路D玻尔原子理论无法解释较复杂原子的光谱现象，说明玻尔提出的原子定态概念是错误的解析：卢瑟福通过粒子散射实验设想原子内的正电荷集中在很小的核内，A错；C项中不是探索原子核结构，而是原子结构，故C错；玻尔理论有局限性，但不能说是错误的，D错答案：B,2氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，下列说法中正确的是()A氢原子的能量增加B氢原子的能量减少C氢原子要吸收一定频率的光子D氢原子要放出一定频率的光子解析：氢原子的核外电子离原子核越远，氢原子的能量(包括动能和势能)越大当氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，原子的能量减少，氢原子要放出一定频率的光子显然，选项B、D正确答案：BD,3关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的有()A是原子核质量减少一半所需的时间B是原子核有半数发生衰变所需的时间C把放射性元素放在密封的容器中，可以减慢放射性元素的半衰期D可以用来测定地质年代、生物年代等解析：原子核衰变成新核，新核与未衰变的核在一起，故半衰期并不是原子核的数量、质量减少一半，A错，B对；衰变快慢由原子核内部因素决定，与原子所处的物理状态或化学状态无关，常用其测定地质年代、生物年代等，故C错，D对答案：BD,要点一原子的跃迁、光谱线1对原子跃迁条件hEmEn的说明原子跃迁条件hEmEn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对于光子和原子作用而使氢原子电离时，只要入射光的能量E13.6eV，氢原子就能吸收光子的能量，对于实物粒子与原子作用使氢原子激发时，实物粒子的能量大于或等于能级差即可2关于光谱线条数的两点说明,例1(1)氢原子的部分能级如图所示，已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间由此可推知，氢原子()A从高能级向n1能级跃迁时发出的光的波长比可见光的短B从高能级向n2能级跃迁时发出的光均为可见光C从高能级向n3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高D从n3能级向n2能级跃迁时发出的光为可见光,(2)大量氢原子处于不同能量激发态，发生跃迁时放出三种不同能量的光子，其能量值分别是：1.89eV、10.2eV、12.09eV.跃迁发生前这些原子分布在第_个激发态能级上，其中最高能级的能量值是_eV(基态能量为13.6eV)思路点拨(1)解答本题可按下列思路分析：(2)解答本题可按下列思路分析：,自主解答(1)从高能级向n1能级跃迁时光子能量EE2E110.2eV，A正确；从高能级向n2的能级跃迁时发出的光子能量E3E2EE2，即1.89eVE3.40eV，可见有一部分光处于紫外线区域，B错误；从高能级向n3的能级跃迁时，光子能量最高EE31.51eV，比可见光光子能量小，C错误；从n3能级向n2能级跃迁时光子能量EE3E21.89eV，D正确(2)由于大量氢原子在处于不同能量激发态，发生跃迁时放出三种不同能量的光子，可知氢原子处于最高能级是n3，跃迁发生前这些原子分布在第2个激发态能级上；其中最高能级的能量值是E31.51eV.答案(1)AD(2)21.51,1如图为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n4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n4能级跃迁到n1能级产生的B频率最小的光是由n2能级跃迁到n1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n2能级跃迁到n1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,答案：D,要点二与能级有关的能量问题,例2(10分)(1)能量为Ei的光子照射基态氢原子，刚好可使该原子中的电子成为自由电子这一能量Ei称为氢的电离能现用一频率为的光子从基态氢原子中击出了一电子，该电子在远离核以后速度的大小为_(用光子频率、电子质量m、氢原子的电离能Ei和普朗克常量h表示)(2)氢原子在基态时轨道半径r10.531010m，能量E113.6eV，求氢原子处于基态时：电子的动能；原子的电势能；用波长是多少的光照射可使其电离？,2在研究原子物理时，科学家经常借用宏观模型进行模拟在玻尔原子模型中，完全可用卫星绕行星运动来模拟研究电子绕原子核的运动当然这时的向心力不是粒子间的万有引力(可忽略不计)，而是粒子间的静电力设氢原子中，电子和原子核的带电荷量大小都是e1.601019C，电子在第1、2可能轨道运行时，其运动半径分别为r10.531010m，r24r1，据此求：(1)电子分别在第1、2可能轨道运行时的动能(以eV为单位)(2)当电子从第1可能轨道跃迁到第2可能轨道时，原子还需吸收10.2eV的光子，那么电子的电势能增加了多少？(静电力常量k9.0109Nm2/C2),答案：(1)13.6eV3.4eV(2)20.4eV,要点三衰变及其射线1三种射线的比较,2.衰变、衰变的比较,3.对半衰期的两点说明(1)根据半衰期的概念，可总结出公式(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关,A衰变、衰变和衰变B衰变、衰变和衰变C衰变、衰变和衰变D衰变、衰变和衰变(2)法国科学家贝可勒尔(H.A.Becquerel)在1896年发现了天然放射现象如图反映的是放射性元素铀核衰变的特性曲线由图可知，铀的半衰期为_年；请在下式的括号中，填入铀在衰变过程中原子核放出的粒子的符号,思路点拨根据原子核衰变时遵循的两个守恒规律和题中所给图象分析、计算,Am7，n3Bm7，n4Cm14，n9Dm14，n18解析：原子核每发生一次衰变，质量数减少4，电荷数减少2；每发生一次衰变，质量数不变，电荷数增加1.比较两种原子核，质量数减少28，即发生了7次衰变；电荷数应减少14，而电荷数减少10，说明发生了4次衰变，B项正确答案：B,要点四核反应、核能的计算1关于核反应的三点说明(1)核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接(2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程(3)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒2对核力的三点说明(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1.51015m之内；(3)每个核子只跟它相邻的核子间才有核力作用,3结合能与比结合能(1)结合能：把构成原子核的结合在一起的核子分开所需的能量(2)比结合能：定义：原子核的结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫平均结合能特点：不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定4获得核能的途径(1)重核裂变定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程特点：a.裂变过程中能够放出巨大的能量；b.裂变的同时能够放出23(或更多)个中子；c.裂变的产物不是惟一的对于铀核裂变有二分裂、三分裂和四分裂形式，但三分裂和四分裂概率比较小,(2)轻核聚变定义：某些轻核结合成质量数较大的原子核的反应过程特点：a.聚变过程放出大量的能量，平均每个核子放出的能量，比裂变反应中每个核子放出的能量大3至4倍b.聚变反应比裂变反应更剧烈c.对环境污染较少d.自然界中聚变反应原料丰富,例4已知氘核的质量为2.0136u，中子的质量为10087u，He核的质量为3.0150u.(1)写出两个氘核聚变成He的核反应方程(2)计算上述核反应中释放的核能(3)若两氘核以相等的动能0.35MeV做对心碰撞，即可发生上述核反应