高考物理復(fù)習(xí)動量守恒定律波粒二象性原子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)課時2原子結(jié)構(gòu)原子核選修市賽課公開課一等獎省名師

基礎(chǔ)課時2原子結(jié)構(gòu)原子核1/58[知識梳理]知識點一、原子核式結(jié)構(gòu)、氫原子光譜、原子能級1.原子核式結(jié)構(gòu) (1)電子發(fā)覺：英國物理學(xué)家_______發(fā)覺了電子。 (2)α粒子散射試驗：1909～1911年，英國物理學(xué)家_______和他助手進行了用α粒子轟擊金箔試驗，試驗發(fā)覺絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后基本上仍沿_____方向前進，但有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角度甚至大于90°，也就是說它們幾乎被“撞”了回來。盧瑟福原來湯姆孫2/58 (3)原子核式結(jié)構(gòu)模型：在原子中心有一個很小核，原子全部_______和幾乎全部_____都集中在核里，帶負電電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。2.氫原子光譜 (1)光譜

用光柵或棱鏡能夠把光按波長展開，取得光_____(頻率)和強度分布統(tǒng)計，即光譜。 (2)光譜分類

有些光譜是一條條_____，這么光譜叫做線狀譜。

有光譜是連在一起_____，這么光譜叫做連續(xù)譜。正電荷質(zhì)量波長亮線光帶3/583.玻爾理論 (1)定態(tài)：原子只能處于一系列_______能量狀態(tài)中，在這些能量狀態(tài)中原子是_____，電子即使繞核運動，但并不向外輻射能量。 (2)躍遷：原子從一個定態(tài)躍遷到另一個定態(tài)時，它輻射或吸收一定頻率光子，光子能量由這兩個定態(tài)能量差決定，即hν＝________。(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s)不連續(xù)穩(wěn)定Em－En4/58 (3)軌道：原子不一樣能量狀態(tài)跟電子在不一樣圓周軌道繞核運動相對應(yīng)。原子定態(tài)是_______，所以電子可能軌道也是________。4.氫原子能級、能級公式 (1)氫原子能級

能級圖如圖1所表示不連續(xù)不連續(xù)圖15/58知識點二、原子核組成、原子核衰變、半衰期、

放射性同位素1.原子核組成：原子核是由_____和中子組成，原子核電荷數(shù)等于核內(nèi)_______。質(zhì)子質(zhì)子數(shù)6/582.天然放射現(xiàn)象 (1)天然放射現(xiàn)象

元素_____地放出射線現(xiàn)象，首先由貝克勒爾發(fā)覺。天然放射現(xiàn)象發(fā)覺，說明_______含有復(fù)雜結(jié)構(gòu)。 (2)放射性和放射性元素

物質(zhì)發(fā)射某種看不見射線性質(zhì)叫_______。含有放射性元素叫________元素。 (3)三種射線：放射性元素放射出射線共有三種，分別是______、_____、_____。 (4)放射性同位素應(yīng)用與防護 ①放射性同位素：有_____放射性同位素和_____放射性同位素兩類，放射性同位素化學(xué)性質(zhì)相同。 ②應(yīng)用：消除靜電、工業(yè)探傷、作_________等。 ③防護：預(yù)防放射性對人體組織傷害。自發(fā)原子核放射性放射性線α射β射線γ射線天然人工示蹤原子7/58原子核原子核(3)半衰期：放射性元素原子核有_____發(fā)生衰變所需時間。半衰期由原子核內(nèi)部原因決定，跟原子所處____、__________無關(guān)。半數(shù)物理化學(xué)狀態(tài)8/58知識點三、核力與結(jié)合能、質(zhì)量虧損1.核力 (1)定義：

原子核內(nèi)部，核子間所特有相互作用力。 (2)特點： ①核力是強相互作用一個表現(xiàn)； ②核力是短程力，作用范圍在1.5×10－15m之內(nèi)； ③每個核子只跟它相鄰核子間才有核力作用。2.結(jié)合能

核子結(jié)合為原子核時_____能量或原子核分解為核子時_____能量，叫做原子核結(jié)合能，亦稱核能。釋放吸收9/583.比結(jié)合能 (1)定義：

原子核結(jié)合能與________之比，稱做比結(jié)合能，也叫平均結(jié)合能。 (2)特點：

不一樣原子核比結(jié)合能不一樣，原子核比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢靠，原子核越_____。4.質(zhì)能方程、質(zhì)量虧損

愛因斯坦質(zhì)能方程E＝____，原子核質(zhì)量必定比組成它核子質(zhì)量和要小Δm，這就是質(zhì)量虧損。由質(zhì)量虧損可求出釋放核能ΔE＝_____。核子數(shù)穩(wěn)定mc2Δmc210/58知識點四、裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)、鏈式反應(yīng)核反應(yīng)方程1.重核裂變 (1)定義：質(zhì)量數(shù)較大原子核受到高能粒子轟擊而分裂成幾個質(zhì)量數(shù)較小原子核過程。(3)鏈式反應(yīng)：由重核裂變產(chǎn)生_____使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去過程。(4)臨界體積和臨界質(zhì)量：裂變物質(zhì)能夠發(fā)生_________最小體積及其對應(yīng)質(zhì)量。(5)裂變應(yīng)用：_______、核反應(yīng)堆。(6)反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)：核燃料、減速劑、_____、防護層。鏈式反應(yīng)原子彈鎘棒中子11/582.輕核聚變 (1)定義：兩輕核結(jié)合成_________核反應(yīng)過程。輕核聚變反應(yīng)必須在高溫下進行，所以又叫_________。 (2)經(jīng)典聚變反應(yīng)方程：質(zhì)量較大熱核反應(yīng)12/58[思索]以下說法是否正確，正確畫“√”，錯誤畫“×”。(1)α粒子散射試驗說明了原子正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個很小核上。(

)(2)氫原子由能量為En定態(tài)向低能級躍遷時，氫原子輻射光子能量為hν＝En。(

)(3)氡半衰期為3.8天，若取4個氡原子核，經(jīng)7.6天后就剩下一個原子核了。(

)(4)核反應(yīng)遵照質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，同時遵照電荷數(shù)守恒。(

)(5)愛因斯坦質(zhì)能方程反應(yīng)了物體質(zhì)量就是能量，它們之間能夠相互轉(zhuǎn)化。(

)答案(1)√

(2)×

(3)×

(4)√

(5)×13/58[診療自測]

1.(·天津理綜，1)物理學(xué)重視邏輯，崇尚理性，其理論總是建立在對事實觀察基礎(chǔ)上。以下說法正確是_____。 A.天然放射現(xiàn)象說明原子核內(nèi)部是有結(jié)構(gòu) B.電子發(fā)覺使人們認識到原子含有核式結(jié)構(gòu) C.α粒子散射試驗主要發(fā)覺是電荷是量子化 D.密立根油滴試驗表明核外電子軌道是不連續(xù)

解析放射性現(xiàn)象中釋放出了其它粒子，說明原子核內(nèi)部含有一定結(jié)構(gòu)，A正確；電子發(fā)覺使人們認識到：原子是能夠分割，是由更小微粒組成，B錯誤；α粒子散射試驗否定了湯姆遜提出棗糕式原子模型，建立了核式結(jié)構(gòu)模型，C錯誤；密立根油滴試驗測定了電子電荷量，D錯誤。A14/58解析α衰變是重核自發(fā)放出α粒子天然放射現(xiàn)象，其中α粒子是He，所以B正確；A為人工轉(zhuǎn)變，C為輕核聚變，D是β衰變，故A、C、D皆錯誤。答案

B15/5816/58答案

AD17/584.如圖2所表示為氫原子四個能級，其中E1為基態(tài)，若氫原子A處于激發(fā)態(tài)E2，氫原子B處于激發(fā)態(tài)E3，則以下說法正確是_____。圖2A.原子A可能輻射出3種頻率光子B.原子B可能輻射出3種頻率光子C.原子A能夠吸收原子B發(fā)出光子并躍遷到能級E4D.原子B能夠吸收原子A發(fā)出光子并躍遷到能級E418/58解析原子A從激發(fā)態(tài)E2躍遷到E1，只輻射一個頻率光子，A錯誤；原子B從激發(fā)態(tài)E3躍遷到基態(tài)E1可能輻射三種頻率光子，B正確；由原子能級躍遷理論可知，原子A可能吸收原子B由E3躍遷到E2時放出光子并躍遷到E3，但不能躍遷到E4，C錯誤；A原子發(fā)出光子能量ΔE＝E2－E1大于E4－E3，故原子B不可能躍遷到能級E4，D錯誤。答案B19/58A.0.82MeV B.0.31MeVC.1.33MeV D.0.51MeV20/58解析最小質(zhì)量對應(yīng)著最小能量，中微子最小質(zhì)量應(yīng)為36.95691u＋0.00055u－36.95658u＝0.00088u，依據(jù)質(zhì)能方程E＝mc2，可得中微子最小能量是E＝0.00088×931.5MeV＝0.820MeV，選項A正確。答案

A21/58考點一氫原子能級及能級躍遷1.定態(tài)間躍遷——滿足能級差22/582.電離

電離態(tài)與電離能

電離態(tài)：n＝∞，E＝0

基態(tài)→電離態(tài)：E吸＝0－（－13.6eV）＝13.6eV電離能。 n＝2→電離態(tài)：E吸＝0－E2＝3.4eV

如吸收能量足夠大，克服電離能后，取得自由電子還攜帶動能。23/58【例1】

[·海南單科，17（1）]氫原子基態(tài)能量為E1＝－13.6eV。大量氫原子處于某一激發(fā)態(tài)。由這些氫原子可能發(fā)出全部光子中，頻率最大光子能量為－0.96E1，頻率最小光子能量為

eV（保留兩位有效數(shù)字），這些光子可含有

種不一樣頻率。答案

0.31

1024/5825/58【變式訓(xùn)練】1.[·山東理綜，39(1)]氫原子能級如圖3，當(dāng)氫原子從n＝3躍遷到n＝2能級時，輻射光波長為656nm。以下判斷正確是_______。圖326/58A.氫原子從n＝2躍遷到n＝1能級時，輻射光波長大于656nmB.用波長為325nm光照射，可使氫原子從n＝1躍遷到n＝2能級C.一群處于n＝3能級上氫原子向低能級躍遷時最多產(chǎn)生3種譜線D.用波長為633nm光照射，不能使氫原子從n＝2躍遷到n＝3能級27/58答案CD28/58考點二原子核衰變及半衰期1.衰變規(guī)律及實質(zhì)(1)α衰變和β衰變比較(2)γ射線：γ射線經(jīng)常是伴伴隨α衰變或β衰變同時產(chǎn)生。29/582.三種射線成份和性質(zhì)30/5831/58【例2】

[·新課標全國卷Ⅰ，35(1)]關(guān)于天然放射性，以下說法正確是______。 A.全部元素都可能發(fā)生衰變 B.放射性元素半衰期與外界溫度無關(guān) C.放射性元素與別元素形成化合物時仍含有放射性 D.α、β和γ三種射線中，γ射線穿透能力最強 E.一個原子核在一次衰變中可同時放出α、β和γ三種射線32/58解析只有原子序號超出83元素才能發(fā)生衰變，選項A錯誤；半衰期由原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定，與外界溫度無關(guān)，選項B正確；放射性來自于原子核內(nèi)部，與其形成化合物無關(guān)，選項C正確；α、β、γ三種射線中，γ射線能量最高，穿透能力最強，選項D正確；一個原子核在一次衰變中要么是α衰變、要么是β衰變，同時伴隨γ射線產(chǎn)生，選項E錯誤。答案BCD33/5834/5835/5836/58答案

D37/58考點三核反應(yīng)方程及核反應(yīng)類型核反應(yīng)四種類型38/5839/58解析(1)D是查德威克發(fā)覺中子核反應(yīng)方程，A是氫彈核反應(yīng)方程，B是原子彈核反應(yīng)方程。(2)由電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒能夠判定X質(zhì)量數(shù)為140，電荷數(shù)為54，所以中子數(shù)為140－54＝86。(3)衰變是原子核自發(fā)地放出α粒子或β粒子反應(yīng)，C是β衰變，D是人工控制原子核改變，屬人工轉(zhuǎn)變，裂變是重核吸收中子后分裂成幾個中等質(zhì)量核反應(yīng)，B是裂變，聚變是幾個輕核結(jié)合成較大質(zhì)量核反應(yīng)，A是聚變。答案

(1)D

B、A

(2)質(zhì)量數(shù)為140，中子數(shù)為86(3)看法析40/58解析α衰變是放射出氦核天然放射現(xiàn)象，A正確；β衰變是放射出電子天然放射現(xiàn)象，而B項是發(fā)覺質(zhì)子原子核人工轉(zhuǎn)變，故B錯誤；C項是輕核聚變，D項是β衰變現(xiàn)象，故C正確，D錯誤。答案

AC41/58考點四質(zhì)量虧損及核能計算1.核能 (1)核子在結(jié)合成原子核時出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm，其能量也要對應(yīng)降低，即ΔE＝Δmc2。(2)原子核分解成核子時要吸收一定能量，對應(yīng)質(zhì)量增加Δm，吸收能量為ΔE＝Δmc2。2.核能釋放兩種路徑了解(1)使較重核分裂成中等大小核。(2)較小核結(jié)合成中等大小核，核子比結(jié)合能都會增加，都能夠釋放能量。42/5843/5844/58【變式訓(xùn)練】4.(·北京理綜，14)質(zhì)子、中子和氘核質(zhì)量分別為m1、m2和m3，當(dāng)一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合成氘核時，釋放能量是(c表示真空中光速)_______。 A.(m1＋m2－m3)c B.(m1－m2－m3)c C.(m1＋m2－m3)c2 D.(m1－m2－m3)c2

解析由質(zhì)能方程知，該反應(yīng)釋放核能ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3)c2，故選項C正確。

答案C45/5846/58答案AC47/5848/58答案

B49/58答案B50/584.[·山東理綜，39(1)]14C發(fā)生放射性衰變成為14N，半衰期約5700年。已知植物存活期間，其體內(nèi)14C與12C百分比不變；生命活動結(jié)束后，14C百分比連續(xù)降低。現(xiàn)經(jīng)過測量得知，某古木樣品中14C百分比恰好是當(dāng)代植物所制樣品二分之一。以下說法正確是________。 A.該古木年代距今約5700年 B.12C、13C、14C含有相同中子數(shù) C.14C衰變?yōu)?4N過程中放出β射線D.增加樣品測量環(huán)境壓強將加速14C衰變51/58解析因古木樣品中14C百分比恰好是當(dāng)代植物所制樣品二分之一，則可知經(jīng)過時間為一個半衰期，即該古木年代距今約為5700年，選項A正確；12C、13C、14C含有相同質(zhì)子數(shù)，因為質(zhì)量數(shù)不一樣，故中子數(shù)不一樣，選項B錯誤；依據(jù)核反應(yīng)方程可知，14C衰變?yōu)?4N過程中放出電子，即發(fā)出β射線，選項C正確；外界環(huán)境不影響放射性元素半衰期，選項D錯誤。答案

AC52/585.(·江西南昌二中模擬)氦原子被電離出一個核外電子，形成類氫結(jié)構(gòu)氦離子。已知基態(tài)氦離子能量為E1＝－54.4eV，氦離子能級示意圖如圖4所表示。在含有以下能量粒子中，能被基態(tài)氦離子吸收而發(fā)生躍遷是___