專題二 原子和原子核

專題二原子和原子核第一頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二1.實驗基礎：α粒子散射實驗.（3）原子和原子核的大小：原子的大小數(shù)量級大約是10-10m，原子核的大小數(shù)量級在10-15～10-14

m之間.一、原子的核式結(jié)構(gòu)（1）

α粒子散射實驗結(jié)果：絕大多數(shù)粒子沿原方向前進，少數(shù)粒子發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)。（2）原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子的中心有一個很小的核，叫做原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部的質(zhì)量都集中在原子核里，帶負電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)．第二頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二①定態(tài)假設——原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然做加速運動，但不向外輻射能量.這些狀態(tài)叫定態(tài)．2.玻爾的軌道量子化模型.(1)三個假設：①定態(tài)假設——第三頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二②躍遷假設——原子從一種定態(tài)（設能量為E初）躍遷到另一種定態(tài)（設能量為E終）時，它輻射（或吸收）一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定，即h=E初-E終.

2.玻爾的軌道量子化模型.(1)三個假設：②躍遷假設——①定態(tài)假設——第四頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二③軌道量子化假設——原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不同的圓形軌道繞核運動相對應，原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道的分布也是不連續(xù)的.2.玻爾的軌道量子化模型.(1)三個假設：②躍遷假設——①定態(tài)假設——③軌道量子化假設——第五頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二在玻爾模型中，原子的可能狀態(tài)是不連續(xù)的，各狀態(tài)對應的能量也是不連續(xù)的，這些不連續(xù)的能量值叫做能級。對于氫原子，其能級公式為：En=E1/n2(n=1、2、3……)軌道公式：rn=n2r1(n=1、2、3……)n為量子數(shù)，只能取正整數(shù)，En是半徑為rn的軌道的能量值，它等于核外電子在該軌道上運轉(zhuǎn)時動能和原子的電勢能總和，若規(guī)定無限遠處為零電勢點，則E1=-13.6eV.(2)兩個公式：第六頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二1.第一次發(fā)現(xiàn)電子的科學家是

，他提出了

原子模型.2.原子的核式結(jié)構(gòu)學說是根據(jù)以下哪個實驗或現(xiàn)象提出來的（）A.光電效應B.氫原子光譜實驗C.α粒子散射實驗D.天然放射現(xiàn)象湯姆生棗糕式C第七頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二2.盧瑟福提出的原子的核式結(jié)構(gòu)學說的根據(jù)是在α粒子散射實驗中發(fā)現(xiàn)粒子（）A.全部穿過或發(fā)生很小的偏轉(zhuǎn)B.全部發(fā)生很大的偏轉(zhuǎn)C.絕大多數(shù)穿過金箔后前進方向幾乎不變，只有少數(shù)發(fā)生很大偏轉(zhuǎn)D.絕大多數(shù)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，甚至被彈回C第八頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二3.玻爾在他的原子模型中所做的假設有()A.原子處于稱為定態(tài)的能量狀態(tài)時，雖然電子做加速運動，但并不向外輻射能量B.原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同的圓軌道繞核運動相對應，而電子的可能軌道的分布是不連續(xù)的C.電子從一個軌道躍遷到另一個軌道時，輻射（或吸收）一定頻率的光子D.電子躍遷時輻射的光子的頻率等于電子繞核運轉(zhuǎn)的頻率ABC第九頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二二、原子核的組成核力1.原子核由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子。２.使核子緊密結(jié)合在一起的力叫核力，核力是很強的短距離作用力；原子核內(nèi)只有相鄰的核子間才有核力作用.第十頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二３.核子的發(fā)現(xiàn).(1)發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應方程（1919年，盧瑟福）：(2)發(fā)現(xiàn)中子的核反應方程（1932年，查德威克）：

中子首先是盧瑟福預言了其存在，而居里夫婦最先做出這一實驗，發(fā)現(xiàn)了中子，但居里夫婦沒有注意到盧瑟福的預言，當初認為它是一種波長極短的電磁波.第十一頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二三、天然放射性1.貝克勒爾首先發(fā)現(xiàn)了某些礦物中能發(fā)出某種看不見的射線，此射線可以穿透黑紙使照相底片感光。物質(zhì)發(fā)射這種射線的性質(zhì)叫放射性，具有這種性質(zhì)的物質(zhì)稱作放射性元素。通過研究發(fā)現(xiàn)，原子序數(shù)大于83的所有天然存在的元素都具有這種性質(zhì)，這種能自發(fā)的放射出射線的現(xiàn)象叫天然放射現(xiàn)象.第十二頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二2.三種射線：①α射線：本質(zhì)是氦核流，速度約為光速的十分之一，貫穿本領弱，電離作用極強；②β射線：電子流，速度接近光速，貫穿本領強，電離作用弱；③射線：本質(zhì)量波長極短的電磁波，就是光子，貫穿本領最強，電離作用最弱。注：這三種射線可以用磁場和電場加以區(qū)別

第十三頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二＋＋＋＋＋＋－－－－－－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋第十四頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二3.原子核的衰變：原子核自發(fā)的放出某種粒子而轉(zhuǎn)變成為新核的過程叫原子核的衰變.①α衰變：，同時放出射線；②β衰變：，同時放出射線；衰變規(guī)律：衰變中的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都是守恒的。典型衰變：

第十五頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二

③半衰期：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間.半衰期由核內(nèi)部的因素決定的，與原子的物理狀態(tài)和化學狀態(tài)無關，即與外部條件無關.４、同位素：具有相同質(zhì)子數(shù)，中子數(shù)不同的原子在元素周期表中處于同一位置，互稱同位素。第十六頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二1.下面哪些事實證明了原子核具有復雜結(jié)構(gòu)()A.粒子的散射實驗B.天然放射現(xiàn)象C.陰極射線的發(fā)現(xiàn)D.倫琴射線的發(fā)現(xiàn)B2.放射性元素的半衰期是()A.質(zhì)量減小一半需要的時間B.原子量減少一半需要的時間C.原子核全部衰變所需時間的一半D.原子核有半數(shù)發(fā)生衰變需要的時間D第十七頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二4.有關科學家和涉及的事實，正確的說法是（）A.居里夫婦用粒子轟擊鋁箔時發(fā)現(xiàn)了正電子B.盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)學說成功地解釋了氫原子的發(fā)光現(xiàn)象C.麥克斯韋從理論上預言了電磁波的存在，赫茲用實驗方法給予了證實D.玻爾建立了量子理論，解釋了各種原子發(fā)光現(xiàn)象3.α射線的本質(zhì)是()A.電子流B.高速電子流C.光子流D.高速氦核流DAC第十八頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二核反應核能質(zhì)能方程第十九頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二1、放射性元素經(jīng)過——————次衰變和————次衰變后變成了穩(wěn)定的元素64課前熱身2.下面哪些事實證明了原子核具有復雜結(jié)構(gòu)()A.粒子的散射實驗B.天然放射現(xiàn)象C.陰極射線的發(fā)現(xiàn)D.倫琴射線的發(fā)現(xiàn)B第二十頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二一、核能1.核能：核子結(jié)合為原子核時釋放的能量或原子核分解為核子時吸收的能量，叫做原子核的結(jié)合能，亦稱核能.獲得核能的兩個基本途徑是重核裂變和輕核聚變.2.質(zhì)量虧損：組成原子核的核子質(zhì)量之和與原子核的質(zhì)量之差叫做質(zhì)量虧損；

注:任何一個原子核的質(zhì)量總是小于組成它的所有核子質(zhì)量之和.第二十一頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二3.愛因斯坦質(zhì)能方程：①凡具有質(zhì)量的物體都具有能量，物體的質(zhì)量和能量間的關系為：E=mc2②若原子核質(zhì)量虧損為△m，對應釋放的能量為△E=△mc2.在非國際單位里，可以用1u=931.5MeV。它表示1原子質(zhì)量單位的質(zhì)量跟931.5MeV的能量相對應。而1eV=1.610-19J第二十二頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二

4.注意：①核反應過程中需遵循三個守恒律：電荷數(shù)守恒定律、質(zhì)量數(shù)守恒定律和動量守恒定律；②質(zhì)量虧損，并不是質(zhì)量損失也不是質(zhì)量消失了，因此不能說與質(zhì)量守恒定律相矛盾；③不能理解為質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量，質(zhì)量和能量分別是物質(zhì)的屬性之一，不能等同.第二十三頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二二、核反應1.重核的裂變：重核俘獲一個中子后分裂成中等質(zhì)量的核，同時釋放出核能的反應，叫重核的裂變。

(1)鏈式反應：重核裂變時放出幾個中子，再引起其他重核裂變而使裂變反應不斷進行下去（原子彈原理）。為使裂變的鏈式反應容易發(fā)生，最好利用鈾235.(2)臨界體積：能發(fā)生鏈式反應的最小體積.(3)反應堆構(gòu)造：核燃料、減速劑、鎘棒、防護層.第二十四頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二2.輕核的聚變：某些輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，同時釋放出更多核能的反應，叫輕核的聚變。聚變反應釋放的能量比裂變釋放的能量更多。

（需要幾百萬度高溫）3.熱核反應：在極高溫度下輕核產(chǎn)生的聚變反應，為氫彈的工作原理.第二十五頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二1.關于核能，下列說法中正確的是（）A.核子結(jié)合成原子核時，需吸收的能量B.核子結(jié)合成原子核時，能放出的能量C.不同的核子結(jié)合成原子核時，所需吸收的能量相同D.使一個氘核分解成一個中子和一個質(zhì)子時，吸收的能量是一個恒定值BD練習第二十六頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二2.質(zhì)子的質(zhì)量為mp，中子的質(zhì)量為mn，它們結(jié)合成質(zhì)量為m的氘核，放出的能量應為()A.（mp+mn-m）c2B.(mp+mn)c2C.mc2D.(m-mp)c2A第二十七頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二3.下列核反應屬于裂變反應的是()A.B.C.D.D衰變衰變?nèi)斯ず宿D(zhuǎn)變裂變第二十八頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二4.質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為ｍ１、ｍ２、ｍ３，質(zhì)子和中子結(jié)合成氘核時，發(fā)出γ射線，已知普朗克恒量為ｈ，真空中光速為ｃ，則γ射線的頻率υ＝______．解析：質(zhì)子和中子結(jié)合成氘核：這個核反應的質(zhì)量虧損為：根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程：此核反應放出的能量：以γ射線形式放出，第二十九頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二5.有一物理現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)與研究對現(xiàn)代社會的發(fā)展產(chǎn)生了重大的影響：它改變了原有的能源結(jié)構(gòu)，改變了國家間軍事斗爭的策略，給人類帶來了喜也帶來了憂。這一發(fā)現(xiàn)指的是（）A