高考物理總復(fù)習(xí) 第十二章 波粒二象性 原子結(jié)構(gòu)和原子核 基礎(chǔ)課2 原子結(jié)構(gòu) 原子核課件

1、基礎(chǔ)課基礎(chǔ)課2原子結(jié)構(gòu)原子核原子結(jié)構(gòu)原子核原子結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu)1.電子的發(fā)現(xiàn)：電子的發(fā)現(xiàn)：英國物理學(xué)家英國物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了電子。發(fā)現(xiàn)了電子。2. .原子的核式結(jié)構(gòu)原子的核式結(jié)構(gòu)(1)粒子散射實驗：粒子散射實驗：19091911年，英國物理學(xué)家年，英國物理學(xué)家和他的助手進(jìn)行了用和他的助手進(jìn)行了用粒子轟擊金箔的實驗，實驗發(fā)粒子轟擊金箔的實驗，實驗發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)現(xiàn)絕大多數(shù)粒子穿過金箔后基本上仍沿粒子穿過金箔后基本上仍沿 方向前進(jìn)，方向前進(jìn)，但有少數(shù)但有少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90，也就是說它們幾乎被，也就是說它們幾乎被“撞撞”了回來。了回來。(如圖

2、如圖1所示所示)知 識 排知 識 排查查(2)原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子中心有一個很小的核，原子原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子中心有一個很小的核，原子全部的全部的 和幾乎全部和幾乎全部都集中在核里，帶都集中在核里，帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。圖圖1正電荷正電荷質(zhì)量質(zhì)量氫原子光譜氫原子光譜1.光譜：光譜：用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按波長展開，獲得用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按波長展開，獲得光的光的(頻率頻率)和強(qiáng)度分布的記錄，即光譜。和強(qiáng)度分布的記錄，即光譜。2. .光譜分類光譜分類波長波長連續(xù)連續(xù)吸收吸收特征特征特征譜線特征譜線氫原子的能級、能級公式氫原子的

3、能級、能級公式1.理爾理論理爾理論(1)定態(tài)：原子只能處于一系列定態(tài)：原子只能處于一系列 的能量狀態(tài)中，在的能量狀態(tài)中，在這些能量狀態(tài)中原子是這些能量狀態(tài)中原子是 的，電子雖然繞核運動，但并不的，電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量。向外輻射能量。(2)躍遷：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，它輻射或吸躍遷：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個定態(tài)的能量差決定，收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個定態(tài)的能量差決定，即即h。(h是普朗克常量，是普朗克常量，h6.631034 Js)(3)軌道：原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核軌道：原子的不同

4、能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運動相對應(yīng)。原子的定態(tài)是運動相對應(yīng)。原子的定態(tài)是的，因此電子的可能的，因此電子的可能軌道也是軌道也是的。的。(1)氫原子的能級氫原子的能級能級圖如圖能級圖如圖2所示所示2. .氫原子的能級、能級公式氫原子的能級、能級公式圖圖2原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期、原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期、放射性同位素放射性同位素1.原子核的組成：原子核的組成：原子核是由原子核是由和中子組成的，原和中子組成的，原子核的電荷數(shù)等于核內(nèi)的子核的電荷數(shù)等于核內(nèi)的。2. .天然放射現(xiàn)象天然放射現(xiàn)象元素元素地放出射線的現(xiàn)象，首先由地放出射線的現(xiàn)象，首先由發(fā)現(xiàn)。天然

5、放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說明原子核具有發(fā)現(xiàn)。天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說明原子核具有 的結(jié)構(gòu)。的結(jié)構(gòu)。3. .放射性同位素的應(yīng)用與防護(hù)放射性同位素的應(yīng)用與防護(hù)(1)放射性同位素：有放射性同位素：有放射性同位素和放射性同位素和放射性同位素兩類，放射性同位素的化學(xué)性質(zhì)相同。放射性同位素兩類，放射性同位素的化學(xué)性質(zhì)相同。(2)應(yīng)用：消除靜電、工業(yè)探傷、做應(yīng)用：消除靜電、工業(yè)探傷、做等。等。(3)防護(hù)：防止放射性對人體組織的傷害。防護(hù)：防止放射性對人體組織的傷害。質(zhì)子質(zhì)子質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù)自發(fā)自發(fā)貝克勒爾貝克勒爾復(fù)雜復(fù)雜天然天然人工人工示蹤原子示蹤原子4. .原子核的衰變原子核的衰變原子核原子核原子核原子核半數(shù)半數(shù)物理物

6、理化學(xué)狀態(tài)化學(xué)狀態(tài)核力和核能核力和核能1.核力核力原子核內(nèi)部，原子核內(nèi)部，所特有的相互作用力。所特有的相互作用力。2. .核能核能(1)核子在結(jié)合成原子核時出現(xiàn)質(zhì)量虧損核子在結(jié)合成原子核時出現(xiàn)質(zhì)量虧損m，其對應(yīng)的能量，其對應(yīng)的能量E。(2)原子核分解成核子時要吸收一定的能量，相應(yīng)的質(zhì)量增加原子核分解成核子時要吸收一定的能量，相應(yīng)的質(zhì)量增加m，吸收的能量為，吸收的能量為E 。核子間核子間mc2mc2裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)、裂變反應(yīng)堆裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)、裂變反應(yīng)堆 核反應(yīng)方程核反應(yīng)方程1.重核裂變重核裂變中子中子鏈?zhǔn)椒磻?yīng)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)原子彈原子彈鎘棒鎘棒2. .輕核聚變輕核聚變質(zhì)量較大質(zhì)量較大熱核反應(yīng)熱核反

7、應(yīng)A. .金原子內(nèi)部大部分都是空的金原子內(nèi)部大部分都是空的B. .金原子是一個球體金原子是一個球體C. .湯姆孫的原子模型不符合原子結(jié)構(gòu)的實際情況湯姆孫的原子模型不符合原子結(jié)構(gòu)的實際情況D. .原子核的半徑的數(shù)量級是原子核的半徑的數(shù)量級是1015 m小 題 速小 題 速練練1. .(多選多選)從從粒子散射實驗結(jié)果出發(fā)推出的結(jié)論，其中正確的粒子散射實驗結(jié)果出發(fā)推出的結(jié)論，其中正確的是是()解析解析粒子散射實驗結(jié)果表明，絕大多數(shù)粒子散射實驗結(jié)果表明，絕大多數(shù)粒子穿過金箔后粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進(jìn)，但有少數(shù)仍沿原來的方向前進(jìn)，但有少數(shù)粒子發(fā)生了較大角度的偏轉(zhuǎn)，粒子發(fā)生了較大角度的偏轉(zhuǎn)，并有極

8、少數(shù)并有極少數(shù)粒子的偏轉(zhuǎn)角度超過粒子的偏轉(zhuǎn)角度超過90，有的甚至幾乎被反彈，有的甚至幾乎被反彈回來，則從回來，則從粒子散射實驗結(jié)果出發(fā)推出的結(jié)論有金原子內(nèi)部粒子散射實驗結(jié)果出發(fā)推出的結(jié)論有金原子內(nèi)部大部分都是空的，湯姆孫的原子模型不符合原子結(jié)構(gòu)的實際大部分都是空的，湯姆孫的原子模型不符合原子結(jié)構(gòu)的實際情況，原子核的半徑的數(shù)量級是情況，原子核的半徑的數(shù)量級是1015 m，不能說明金原子是，不能說明金原子是球體，選項球體，選項A、C、D正確。正確。答案答案ACD2. .(2018湖南衡陽模擬湖南衡陽模擬)下列有關(guān)氫原子光譜的說法正確的是下列有關(guān)氫原子光譜的說法正確的是()A. .氫原子的發(fā)射光譜是

9、連續(xù)譜氫原子的發(fā)射光譜是連續(xù)譜B. .氫原子光譜說明氫原子只發(fā)出特定頻率的光氫原子光譜說明氫原子只發(fā)出特定頻率的光C. .氫原子光譜說明氫原子能量是連續(xù)的氫原子光譜說明氫原子能量是連續(xù)的D. .氫原子光譜線的頻率與氫原子能級的能量差無關(guān)氫原子光譜線的頻率與氫原子能級的能量差無關(guān)答案答案B3. .(2017上海單科上海單科)由放射性元素放出的氦核流被稱為由放射性元素放出的氦核流被稱為()A. .陰極射線陰極射線B. .射線射線C. .射線射線 D. .射線射線解析解析本題考查天然放射現(xiàn)象。在天然放射現(xiàn)象中，放出本題考查天然放射現(xiàn)象。在天然放射現(xiàn)象中，放出、三種射線，其中三種射線，其中射線屬于氦核

10、流，選項射線屬于氦核流，選項B正確。正確。答案答案B4. .(2017上海單科上海單科)在同位素氫、氘、氚的核內(nèi)具有相同的在同位素氫、氘、氚的核內(nèi)具有相同的()A. .核子數(shù)核子數(shù) B. .電子數(shù)電子數(shù)C. .中子數(shù)中子數(shù) D. .質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù)解析解析本題考查對同位素的認(rèn)識。同位素是指在原子核中的本題考查對同位素的認(rèn)識。同位素是指在原子核中的質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的元素，故氫、氘、氚的核內(nèi)具有質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的元素，故氫、氘、氚的核內(nèi)具有相同的質(zhì)子數(shù)，選項相同的質(zhì)子數(shù)，選項D正確。正確。答案答案D5. .(多選多選)關(guān)于核衰變和核反應(yīng)的類型，下列表述正確的是關(guān)于核衰變和核反應(yīng)的類型，下列

11、表述正確的是()答案答案AC6. .(2018高考領(lǐng)航?jīng)_刺卷高考領(lǐng)航?jīng)_刺卷)已知真空中的光速已知真空中的光速c3.0108 m/s，下列說法正確的是，下列說法正確的是()答案答案C7. .根據(jù)所給圖片結(jié)合課本相關(guān)知識，下列說法正確的是根據(jù)所給圖片結(jié)合課本相關(guān)知識，下列說法正確的是()圖圖3A. .圖圖3甲是電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣，證明電子具有粒子性甲是電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣，證明電子具有粒子性B. .圖乙是利用不同氣體制成的五顏六色的霓虹燈，原因是各種氣體原子的圖乙是利用不同氣體制成的五顏六色的霓虹燈，原因是各種氣體原子的能級不同，躍遷時發(fā)射光子的能量不同，光子的頻率不同能級不同，躍遷

12、時發(fā)射光子的能量不同，光子的頻率不同C. .圖丙是工業(yè)上使用的用射線檢測金屬板厚度的裝置，在圖丙是工業(yè)上使用的用射線檢測金屬板厚度的裝置，在、三種射三種射線中，最有可能使用的射線是線中，最有可能使用的射線是射線射線D. .圖丁是原子核的比結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)圖丁是原子核的比結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)A的關(guān)系圖象，由圖可知中等大小的的關(guān)系圖象，由圖可知中等大小的核的比結(jié)合能最大，即核的比結(jié)合能最大，即(核反應(yīng)中核反應(yīng)中)平均每個核子的質(zhì)量虧損最小平均每個核子的質(zhì)量虧損最小解析解析題圖甲是電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣，證明電子具有波動性，選題圖甲是電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣，證明電子具有波動性，選項項A錯誤；題圖乙是

13、利用不同氣體制成的五顏六色的霓虹燈，原因是各種錯誤；題圖乙是利用不同氣體制成的五顏六色的霓虹燈，原因是各種氣體原子的能級不同，躍遷時發(fā)射光子的能量不同，光子的頻率不同，選氣體原子的能級不同，躍遷時發(fā)射光子的能量不同，光子的頻率不同，選項項B正確；題圖丙是工業(yè)上使用的用射線檢測金屬板厚度的裝置，在正確；題圖丙是工業(yè)上使用的用射線檢測金屬板厚度的裝置，在、三種射線中，由于三種射線中，由于射線穿透能力最強(qiáng)，最有可能使用的射線是射線穿透能力最強(qiáng)，最有可能使用的射線是射線，射線，選項選項C錯誤；題圖丁是原子核的比結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)錯誤；題圖丁是原子核的比結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)A的關(guān)系圖象，可知中的關(guān)系圖象，可知中等

14、大小的核的比結(jié)合能最大，即在核子結(jié)合成原子核時平均每個核子釋放等大小的核的比結(jié)合能最大，即在核子結(jié)合成原子核時平均每個核子釋放的能量最大，平均每個核子的質(zhì)量虧損最大，選項的能量最大，平均每個核子的質(zhì)量虧損最大，選項D錯誤。錯誤。答案答案B原子的核式結(jié)構(gòu)玻爾理論原子的核式結(jié)構(gòu)玻爾理論1. .定態(tài)間的躍遷定態(tài)間的躍遷滿足能級差滿足能級差2.電離電離電離態(tài)：電離態(tài)：n，E0基態(tài)基態(tài)電離態(tài)：電離態(tài)：E吸吸0(13.6 eV)13.6 eV電離能。電離能。n2電離態(tài)：電離態(tài)：E吸吸0E23.4 eV如吸收能量足夠大，克服電離能后，獲得自由的電子還攜帶如吸收能量足夠大，克服電離能后，獲得自由的電子還攜帶動

15、能。動能。1. .一個氫原子從一個氫原子從n3能級躍遷到能級躍遷到n2能級，該氫原子能級，該氫原子 ()A. .放出光子，能量增加放出光子，能量增加 B. .放出光子，能量減少放出光子，能量減少C. .吸收光子，能量增加吸收光子，能量增加 D. .吸收光子，能量減少吸收光子，能量減少解析解析 氫原子從高能級向低能級躍遷時，放出光子，能量氫原子從高能級向低能級躍遷時，放出光子，能量減少，故選項減少，故選項B正確，正確，A、C、D錯誤。錯誤。答案答案B2. .如圖如圖4所示為氫原子的能級圖，圖中所示為氫原子的能級圖，圖中a、b、c、d對應(yīng)氫原子的四次躍遷，對應(yīng)氫原子的四次躍遷，已知可見光光子的能量

16、范圍為已知可見光光子的能量范圍為1.613.10 eV，關(guān)于四次躍遷，下列說法，關(guān)于四次躍遷，下列說法正確的是正確的是()圖圖4A. .經(jīng)歷經(jīng)歷a躍遷，氫原子吸收的光子能量為躍遷，氫原子吸收的光子能量為0.66 eVB. .經(jīng)歷經(jīng)歷b躍遷，氫原子的軌道半徑增大，原子核外電子的動能增大躍遷，氫原子的軌道半徑增大，原子核外電子的動能增大C. .經(jīng)歷經(jīng)歷c躍遷，氫原子放出的光子是可見光光子躍遷，氫原子放出的光子是可見光光子D. .經(jīng)歷經(jīng)歷d躍遷后，再用可見光照射躍遷后的氫原子，可使氫原子發(fā)生電離躍遷后，再用可見光照射躍遷后的氫原子，可使氫原子發(fā)生電離解析解析經(jīng)歷經(jīng)歷a躍遷，氫原子從高能級向低能級躍遷

17、時輻射出的光子的能量躍遷，氫原子從高能級向低能級躍遷時輻射出的光子的能量為為0.66 eV，選項，選項A錯誤；經(jīng)歷錯誤；經(jīng)歷b躍遷，氫原子吸收能量，軌道半徑增大，躍遷，氫原子吸收能量，軌道半徑增大，但核外電子的動能會減小，選項但核外電子的動能會減小，選項B錯誤；經(jīng)歷錯誤；經(jīng)歷c躍遷，氫原子輻射出的光子躍遷，氫原子輻射出的光子的能量為的能量為0.97 eV，則該光子不是可見光光子，選項，則該光子不是可見光光子，選項C錯誤；經(jīng)歷錯誤；經(jīng)歷d躍遷后，躍遷后，躍遷后的氫原子的電離能為躍遷后的氫原子的電離能為1.51 eV，因此用可見光光子照射可使其電離，因此用可見光光子照射可使其電離，選項選項D正確。

18、正確。答案答案D3. .(2018北京東城區(qū)一模北京東城區(qū)一模)如圖如圖5是氫原子的能級是氫原子的能級圖。一個氫原子從圖。一個氫原子從n4的能級向低能級躍遷，的能級向低能級躍遷，則以下判斷正確的是則以下判斷正確的是()A. .該氫原子最多可輻射出該氫原子最多可輻射出6種不同頻率的光子種不同頻率的光子B. .該氫原子躍遷到基態(tài)時需要吸收該氫原子躍遷到基態(tài)時需要吸收12.75 eV的能量的能量C. .該氫原子只有吸收該氫原子只有吸收0.85 eV的光子時才能電離的光子時才能電離D. .該氫原子向低能級躍遷時，向外輻射的光子的能量是特定該氫原子向低能級躍遷時，向外輻射的光子的能量是特定值值圖圖5解析

19、解析本題研究的是單個氫原子，單個處于本題研究的是單個氫原子，單個處于n能級的氫原子向能級的氫原子向低能級躍遷時最多可輻射出低能級躍遷時最多可輻射出n1條不同頻率的光子，故該氫條不同頻率的光子，故該氫原子向低能級躍遷時最多可輻射出原子向低能級躍遷時最多可輻射出3種不同頻率的光子，選項種不同頻率的光子，選項A錯誤；該氫原子躍遷到基態(tài)時需要釋放錯誤；該氫原子躍遷到基態(tài)時需要釋放0.85 eV(13.6 eV)12.75 eV的能量，選項的能量，選項B錯誤；只要吸收的光子的能量大錯誤；只要吸收的光子的能量大于于0.85 eV，該氫原子就能電離，選項，該氫原子就能電離，選項C錯誤；氫原子向低能錯誤；氫原

20、子向低能級躍遷時，向外輻射的光子的能量等于兩能級的能量差，此級躍遷時，向外輻射的光子的能量等于兩能級的能量差，此能量差為一特定值，選項能量差為一特定值，選項D正確。正確。答案答案D解答氫原子能級圖與原子躍遷問題應(yīng)注意解答氫原子能級圖與原子躍遷問題應(yīng)注意原子核的衰變、半衰期原子核的衰變、半衰期1. .衰變規(guī)律及實質(zhì)衰變規(guī)律及實質(zhì) (1)衰變和衰變和衰變的比較衰變的比較(2)(2)射線：射線：射線經(jīng)常是伴隨著射線經(jīng)常是伴隨著衰變或衰變或衰變同時產(chǎn)生的。衰變同時產(chǎn)生的。2. .三種射線的成分和性質(zhì)三種射線的成分和性質(zhì)3.半衰期的理解半衰期的理解1. .(多選多選)關(guān)于天然放射性，下列說法正確的是關(guān)于

21、天然放射性，下列說法正確的是()A. .所有元素都可能發(fā)生衰變所有元素都可能發(fā)生衰變B. .放射性元素的半衰期與外界的溫度無關(guān)放射性元素的半衰期與外界的溫度無關(guān)C. .放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性D. .、和和三種射線中，三種射線中，射線的穿透能力最強(qiáng)射線的穿透能力最強(qiáng)解析解析原子序號大于等于原子序號大于等于83的元素都能發(fā)生衰變，原子序數(shù)的元素都能發(fā)生衰變，原子序數(shù)小于小于83的有的也能發(fā)生衰變，選項的有的也能發(fā)生衰變，選項A錯誤；半衰期由原子核內(nèi)錯誤；半衰期由原子核內(nèi)部的結(jié)構(gòu)決定，與外界溫度無關(guān)，選項部的結(jié)構(gòu)決定，與外界溫度無關(guān)，

22、選項B正確；放射性來自于正確；放射性來自于原子核內(nèi)部，與其形成的化合物無關(guān)，選項原子核內(nèi)部，與其形成的化合物無關(guān)，選項C正確；正確；、三種射線中，三種射線中，射線能量最高，穿透能力最強(qiáng)，選項射線能量最高，穿透能力最強(qiáng)，選項D正確。正確。答案答案BCDA.衰變后釷核的動能等于衰變后釷核的動能等于粒子的動能粒子的動能B.衰變后釷核的動量大小等于衰變后釷核的動量大小等于粒子的動量大小粒子的動量大小C.鈾核的半衰期等于其放出一個鈾核的半衰期等于其放出一個粒子所經(jīng)歷的時間粒子所經(jīng)歷的時間D.衰變后衰變后粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量答案答案B答案答案B圖圖6答案答案ABD1.核反應(yīng)的四種類型核反應(yīng)的四種類型核反應(yīng)方程與核能的計算核反應(yīng)方程與核能的計算2.核能的計算方法核能的計算方法(1)根據(jù)根據(jù)