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专题突破5 原子结构和原子核
【备考策略】 2017年高考考纲要求选修3－5由选考变为必考，这部分内容可能在高考题中以选择题的形式出现，与往年不同的是：选择题由5个选项变为4个选项。复习时重点掌握氢原子能级结构和能级公式；光电效应规律和爱因斯坦光电效应方程；核反应方程式的书写；原子核的衰变及半衰期；结合能和核能的计算等。
氢原子能级 光电效应 [规 律 方 法]
1.玻尔理论的基本内容
能级假设：氢原子En＝2，n为量子数 跃迁假设：hν＝E末－E初
轨道量子化假设：氢原子rn＝nr1，n为量子数 2.爱因斯坦光电效应方程及图象表示
图1
(1)Ek＝hν－W0
(2)用图象表示光电效应方程(如图1所示) ①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标ν0 ②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值W0＝E ③普朗克常量：图线的斜率k＝h 3.解决氢原子能级跃迁问题的技巧
(1)原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差。 (2)原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值。
(3)一群原子和一个原子不同，它们的核外电子向基态跃迁时发射光子的种类N＝Cn＝
2
2
E1
nn（n－1）
2
。
[精 典 题 组]
1.氢原子的部分能级如图2所示，氢原子吸收以下能量可以从基态跃迁到n＝2能级的是( )
图2
A.10.2 eV eV
B.3.4 eV
eV
解析 由玻尔的跃迁理论知，从基态跃迁到n＝2能级需吸收的能量为两个能级的差，ΔE＝－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，故选A。 答案 A
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2.(多选)[2014·山东理综，39(1)]氢原子能级如图3，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( )
图3
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 解析 由玻尔的能级跃迁公式Em－En＝hν＝h得：E3－E2＝hcλcc，E2－E1＝h，又λ1＝656 λ1λ2
2
nm，结合能级图上的能级值解得λ2＝122 nm<656 nm，故A、B均错，D对；根据C3＝3可知，一群处于n＝3能级氢原子向低级跃迁，辐射的光子频率最多3种，故C对。 答案 CD
3.如图4所示，当弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的验电器铝箔有张角，则该实验( )
图4
A.只能证明光具有波动性 B.只能证明光具有粒子性 C.只能证明光能够发生衍射 D.证明光具有波粒二象性
解析 弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，这是光的衍射，证明了光具有波动性，验电器铝箔有张角，说明锌板发生了光电效应，则证明了光具有粒子性，所以该实验证明了光具有波粒二象性，D正确。 答案 D
4.(多选)在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是( )
A.增大入射光的强度，光电流增大 B.减小入射光的强度，光电效应现象消失 C.改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应 D.改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大
解析 用频率为ν的光照射光电管阴极，发生光电效应，改用频率较小的光照射时，有可12
能发生光电效应，故C错误；据hν＝mvmax＋W可知增加照射光频率，光电子最大初动能增
2大，故D正确；增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积的光电子数增加，则光电流将增大，故A正确；光电效应是否发生与照射光频率有关而与照射光强度无关，故B错误。 答案 AD
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5.爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图5所示，其中ν0为极限频率。从图中可以确定的是( )
图5
A.逸出功与ν有关 B.Ekm与入射光强度成正比 C.当ν<ν0时，会逸出光电子 D.图中直线的斜率与普朗克常量有关
解析 由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0和W0＝hν0(W0为金属的逸出功)可得，Ek＝hν－hν0，可见图象的斜率表示普朗克常量，D正确；只有ν≥ν0时才会发生光电效应，C错；金属的逸出功只和金属的极限频率有关，与入射光的频率无关，A错；最大初动能取决于入射光的频率，而与入射光的强度无关，B错。 答案 D
原子核的衰变及半衰期 [规 律 方 法]
1.衰变规律及实质
(1)α衰变和β衰变的比较
衰变类型 衰变方程 衰变实质 2个质子和2个中子结合成一个整体射出 21H＋20n→2He 衰变规律 114α衰变 MZβ衰变 MZX→Z－2Y＋2He M－44X→MZ＋1Y＋－1e 0 中子转化为质子和电子 10 n→1H＋－1e 1 0电荷数守恒、质量数守恒 (2)γ射线：γ射线经常是伴随着α衰变或β衰变同时产生的。 2.半衰期
(1)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。 1t(2)公式：N余＝N原·()τ
21tm余＝m原·()τ 2
t表示衰变时间，τ表示半衰期。
3.衰变次数的确定方法
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