04-第13讲 原子物理-2025年高考物理二轮复习课件（含讲义）

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题型1 原子结构 能级跃迁
题型2 原子核 核反应
【关键能力】紧扣课本，加强对相关概念和规律的理解和记忆.重点掌握原子核式结构的建立过程、原子能级跃迁、核反应、半衰期与质量亏损;也要加强原子物理涉及的物理学史和物理学方法.对结合能和比结合能的理解、半衰期、核能的相关计算是近些年的热点问题.
A.1种B.2种C.3种D.4种
[技法点拨]本题考查原子核的衰变，衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒，衰变后的原子核更稳定、比结合能更大，放射性元素的半衰期与外部环境和化学状态无关.
[技法点拨]本题考查核聚变，参与聚变过程的原子核其核子数较少，但核能释放较多，利用爱因斯坦质能方程计算核能或者质量亏损时要注意质量单位和能量单位的换算方法.
1.如图所示是α粒子散射实验装置的示意图.从α粒子源发射的α粒子射向金箔,利用观测装置观测发现,绝大多数α粒子穿过金箔后,基本上仍沿原来的方向前进,但有少数α粒子(约占八千分之一)发生了大角度偏转,极少数α粒子偏转的角度甚至大于90°.下列说法正确的是(　　)A.α粒子是从放射性物质中发射出来的快速运动的质子流B.实验结果说明原子中的正电荷弥漫性地均匀分布在原子内C.α粒子发生大角度偏转是金箔中的电子对α粒子的作用引起的D.α粒子发生大角度偏转是带正电的原子核对α粒子的斥力引起的
题型1　原子结构 能级跃迁
[解析] α粒子是从放射性物质中发射出来的氦核,A错误;若原子中的正电荷弥漫性地均匀分布在原子内,α粒子穿过原子时受到各方向的正电荷的斥力基本上会相互平衡,对α粒子运动的影响不会很大,不会出现大角度偏转,B错误;电子对α粒子速度的大小和方向的影响可以忽略,C错误;原子核带正电,体积很小,但几乎占有原子的全部质量,电子在核外运动,当α粒子进入原子区域后,大部分离原子核很远,受到的库仑斥力很小,运动方向几乎不变,只有极少数α粒子在穿过原子时离原子核很近,因此受到很强的库仑斥力,发生大角度偏转,D正确.
2. (多选)图甲为氢原子巴耳末线系的光谱图,图乙是根据玻尔原子模型求得的氢原子能级图,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,下列说法正确的是(　)A.图甲中波长为656.3 nm的亮线为氢原子从n=4能级向n=2能级跃迁时产生的B.氢原子从高能级向低能级跃迁时,可能辐射出γ射线C.能量为5 eV的光子可使处于n=2能级的氢原子发生电离D.氢原子从n=4能级跃迁到基态时释放的光子,可使逸出功为4.54 eV的金属钨发生光电效应,产生的光电子最大初动能为8.21 eV
3.氢原子的能级图如图所示.关于玻尔理论与氢原子光谱,下列说法正确的是　　(　　)A.氢原子能级越高越稳定B.氢原子由较高能级跃迁到较低能级时只能在相邻能级间跃迁C.如果处于激发态的氢原子足够多,则发出的光就是连续光谱D.氢原子由n=5能级跃迁到n=4能级发出的光的波长大于由n=3能级跃迁到n=2能级发出的光的波长
4.如图所示是激光产生的原理示意图,当外来光子的能量等于原子相应的能级差时,就会把原子从低能态激发到高能态,处在激发态的原子会自发跃迁到低能态,同时发出光辐射,1916年,爱因斯坦在研究光辐射与原子相互作用时发现,除了上述两种过程之外,还存在第三种过程——受激辐射跃迁,即在外来光子的作用下,处在高能态的原子向低能态跃迁,并同时辐射出能量相同的光子,发出的光就是激光.已知普朗克常量为h,光速为c,下列说法正确的是(　　)A.原子吸收外来光子,从低能态激发到高能态的过程叫自发辐射跃迁B.处于激发态的原子自发跃迁到低能态的过程叫受激吸收跃迁C.受激辐射跃迁与受激吸收跃迁的区别是,一个是吸收光子从高能态跃迁到低能态,一个是吸收光子从低能态跃迁到高能态D.若某束激光的动量为p,则光子的能量为0.5pc
5. [2023·辽宁卷] 原子处于磁场中,某些能级会发生劈裂.某种原子能级劈裂前后的部分能级图如图所示,相应能级跃迁放出的光子分别设为①②③④.若用①照射某金属表面时能发生光电效应,且逸出光电子的最大初动能为Ek,则(　　)A. ①和③的能量相等B. ②的频率大于④的频率C.用②照射该金属一定能发生光电效应D. ④照射该金属逸出光电子的最大初动能小于Ek
[解析]由图可知①和③对应的跃迁能级差相同,可知①和③的能量相等,选项A正确;因②对应的能级差小于④对应的能级差,可知②的能量小于④的能量,根据ε=hν可知②的频率小于④的频率,选项B错误;因②对应的能级差小于①对应的能级差,可知②的能量小于①,②的频率小于①,则若用①照射某金属表面时能发生光电效应,用②照射该金属不一定能发生光电效应,选项C错误;由④对应的能级差大于①对应的能级差,可知④的能量大于①,即④的频率大于①,用①照射某金属表面时逸出光电子的最大初动能为Ek,根据Ekm=hν-W,则用④照射该金属逸出光电子的最大初动能大于Ek,选项D错误.
6.氦元素对地球来说是一种非常稀少和宝贵的资源.如图所示为氦离子(He+)的能级图,根据玻尔原子理论,关于氦离子能级跃迁,下列说法正确的是(　　)A.大量处于n=3能级的氦离子向低能级跃迁,最多可辐射2种不同频率的光子B.从n=4向n=3能级跃迁,要向外辐射光子的能量为2.64 eVC.处于n=1能级的氦离子,可以吸收54.0 eV的能量而发生电离D.从n=3跃迁到n=2能级比从n=2跃迁到n=1能级辐射出的光子波长短
题型2　原子核 核反应
[解析]由质量数守恒和电荷数守恒可得7+3=Z+8,14+7=A+17,解得Z=2,A=4,故D正确.