(新课标)2010届物理二轮课件专题九动量原子物理(3-5)第2课时.pptVIP

第2课时 原子和原子核 基 础 回 扣 1.原子的核式结构 原子核 (1) 年,汤姆孙发现了 ,提出了原子的枣 糕模型. (2)英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了 实验,实验的结果是绝大多数粒子穿过金 箔后基本上仍沿原来方向前进,但有少数粒子发 生较大的偏转. 1898 电子 粒子 散射 (3)原子的核式结构模型:在原子的中心有一个很 小的核,叫原子核.原子的全部正电荷量和几乎全 部质量都集中在原子核里,带负电的电子在核外空 间运动. (4)具有相同的 而 不同的原子,在 元素周期表中处于同一位置,互称同位素. 2.能级和能级跃迁 (1) 量子化 核外电子只能在一些分立的轨道上运动 rn=n2r1(n=1,2,3) (2) 量子化 原子只能处于一系列不连续的能量状态 En= (n=1,2,3) 质子数中子数 轨道 能量 (3)吸收或辐射能量量子化 原子在两个能级之间跃迁时只能吸收或发射 的光子,光子的能量h=Em-En. 3.天然放射现象、衰变、放射性的应用和防护 (1)元素自发地放出射线的现象叫做 . 放射性物质放出的射线通常有三种: 、 、 . (2)原子核放出 粒子或 粒子后,就变成新的 原子核,我们把这种变化称为原子核的衰变.在衰 变过程中, 和 都守恒. (3)放射性元素的原子核有 发生衰变所需的 时间,叫做这种元素的半衰期.放射性元素衰变的 一定 频率 天然放射现象 射线 射 射线 电荷数质量数 半数 线 是由 本身的因素决定的,跟原子所处的 状态无关. (4)放射性同位素的应用:一是利用它的 ;二是作 为 . (5)射线、射线、射线之间的区别 核内部物理 或化学 射线 示踪原子 射线射线射线 实质 速度 约为光速的十 分之一 约为光速的十 分之九 光速 电离作用 很强 较弱 很弱 贯穿能力 很弱 很强 最强 氦核流 电子流电磁波 4.核反应 核能 裂变 轻核的聚变 (1)在物理学中,原子核在其他粒子的轰击下产生 新原子核的过程,称为 .在此过程中,质量 数和电荷数都守恒.爱因斯坦的质能方程是 . (2)核物理中,把重核分裂成质量较小的核,释放出 核能的反应,称为裂变;把轻核结合成质量较大的 核,释放出核能的反应,称为 . (3)铀核裂变的核反应方程是 . 氢核聚变的核反应方程是 . (4)在核反应堆中,石墨的作用是作为 ;镉棒 的作用是控制反应速度;水泥防护层的作用是屏蔽裂 变产物放出的各种射线. 核反应 E=mc2 聚变 减速剂 5.核反应规律和原子核的人工转变 (1)核反应的规律为:反应前后质量数守恒和 守恒. (2)原子核的人工转变 卢瑟福发现质子的核反应方程为: 查德威克发现中子的核反应方程为: 约里奥居里夫妇发现放射性同位素和正电子的 核反应方程为: 电荷 数 思 路 方 法 1.在配平核反应方程式时,一般先满足 守恒, 后满足 守恒. 2.在处理粒子的碰撞和衰变问题时,通常应用动量守 恒定律、质能方程和能的转化与守恒定律综合分 析. 3.核能的计算方法 若m以kg为单位,则E=mc2,E的单位为 . 若m以原子的质量单位u为单位,则 E=m931.5 MeV. 质量数 电荷数 焦耳 题型1 原子物理基础知识的理解 例1 (2009山东调研)以下说法正确的是 （ ） A.普朗克在研究黑体辐射问题中提出了能量子假说 B.康普顿效应说明光子有动量,即光具有粒子性 C.玻尔建立了量子理论,成功解释了各种原子的发光 现象 D.天然放射现象的发现揭示了原子的核式结构 E.对于某种金属,只要入射光的强度足够大,就会发 生光电效应 解析 普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假 说,A正确;康普顿效应说明光子有动量,即光具有粒子 性,B正确;玻尔建立了量子理论,解释了氢原子的发光 现象,C错;天然放射现象的发现揭示了原子核具有复 杂的结构,D错;只有入射光的频率大于极限频率时才 能发生光电效应,E错. 答案 AB 例2 (2009高考标准测试卷押题卷)在全球能 源危机的背景下,核能的开发已成为全球的焦点问 题.核电站的核能来源于 的裂变,现有4种说法: 原子核中有92个质子、143个中子; 裂变 的产物多种多样,一种典型的反应是裂变为钡和氪, 核反应方程为 ; 是天然 放射性元素,常温下它的半衰期约为45亿年,升高温 度其半衰期会缩短;如果一个 裂变时的质量 亏损为m=0.357 810-27 kg,则释放的能量约为 201 MeV.以上的四种说法正确的是 （ ） A.B. C.D. 解析 根据原子核表示方法的意义可知正确;由核 反应中电荷数守恒和质量数守恒可知正确;半衰期 只与元素的种类有关错;由爱因斯坦质能方程知 正确. 答案 D 由于原子和原子核这这一部分的内容比较琐较琐 碎,复习习 时时要根据考点要求,理出知识识脉络络,识记识记 重要知识识点. 这这种题题型是新课标课标 省高考命题题的热热点题题型. 预测演练1 (2009珠海市第二次调研) 放射性元素 能自发地放出射线,变成别的元素,同时伴随核能的释 放,下列表述中正确的是 （ ） A. 、三种射线都是电磁波 B.在、三种射线中电离能力最弱的是 射线 C.太阳辐射的能量是由轻核聚变产生的 D.将放射性元素掺杂到其他稳定元素中并大幅度降 低其温度,它的半衰期不发生改变 CD 预测演练2 (2009辽宁省部分重点中学协作体高考 模拟)以下是有关近代物理内容的若干叙述,其中正确 的是 （ ） A.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应 B.光电效应揭示了光的粒子性,而康普顿效应则反映 了光的波动性 C.按照玻尔理论,氢原子核外电子从半径较小的轨道 跃迁到半径较大的轨道时,电子的动能减小,原子 总能量增大 D.发生一次衰变,该原子外层就失去一个电子 E.每种原子都有自己的特征光谱,可以利用它来鉴别 物质和确定物质的组成 CE 题型2 玻尔理论和能级跃迁 例3 (2009济宁市5月模拟)1885年,巴耳末发现了 氢原子可见光光谱的谱线波长公式: (n=3,4,5,),其中R=1.10107 m-1,称为里德伯常 量.1913年,玻尔提出了原子结构假说,可以很好地推 导出巴耳末公式. (1)用巴耳末公式计算n=5时氢原子光谱的谱线波长, 并说明这条谱线是氢原子在哪两个能级之间跃迁得到 的. (2)用玻尔理论得到的氢原子能级图(图9-2-1)中的数 据计算氢原子从n=5能级向n=2能级跃迁得到谱线的 波长.(真空中光速c=3.0108 m/s, 普朗克常量 h=6.6310-34 Js,电子的电荷量e=1.610-19 C,计 算结果均保留三位有效数字) 图9-2-1 解析 (1)根据巴耳末公式 ,得= =4.3310-7 m 巴耳末公式n=5时计算出的氢原子光谱的谱线是氢原 子从量子数为5的能级跃迁到量子数为2的能级形成的 . (2)n=2时,E2=-3.4 eV;n=5时,E5=-0.54 eV,及h=E5 -E2,= 得= =4.3510-7 m 答案 (1)4.3310-7 m 氢原子在能级5和能级2之间 跃迁得到的 (2)4.3510-7 m 在涉及能级跃级跃 迁和微观观粒子的弹弹性碰撞问题时问题时 , 一般应应用h=Em-En和能级级公式En= ,并结结合动动量 和能量的观观点分析解决问题问题 . 预测演练3 (2009淄博市第二次检测)在真空中, 氢 原子从能级A跃迁到能级B时,辐射出波长为1的光子 ;从能级A跃迁到能级C时,辐射出波长为2的光子.若 12 ,真空中的光速为c,则氢原子从能级B跃迁到能 级C时 （ ） A.将吸收光子,光子的波长为 B.将辐射光子,光子的波长为 C.将吸收光子,光子的频率为 D.将辐射光子,光子的频率为 解析 12,1Q1B.X是 ,Q2Q1 C.X是 ，Q2Q1D.X是 ,Q2Q1, 故选B. 答案 B 9.(2009济宁市5月模拟)一个静止的原子核 经 衰变放出一个粒子并生成一个新核,粒子的 动能为E0.设衰变时产生的能量全部变成粒子和 新核的动能,则在此衰变过程中的质量亏损为 ( ) 解析 ,由于粒子与新核动量大小相 等,Ek= ,Ek=E0,Ek新= ,E=E0+ = . 答案 D 10.(2009山东38)历史上第一次利用加速器实现 的核反应,是用加速后动能为0.5 MeV的质子 轰 击静止的 ,生成两个动能均为8.9 MeV的 . (1 MeV=1.610-13 J) (1)上述核反应方程为 .(2)质量亏损为 kg. 解析 (1) (2)设反应前质子的动能为Ek0 ,反应后 的动能为 Ek,由于质量亏损而释放的能量为 E=2Ek-Ek0=(28.9-0.5)MeV=17.3 MeV 根据爱因斯坦质能方程，有 m= =3.110-29 kg 答案 (1) (2)3.110-29 11.镭(Ra)是历史上第一个被分离出来的放射性元素, 已知 能自发地放出粒子而变成新核Rn.已知 的质量为M1=3.753 310-25 kg,新核Rn的质 量为M2=3.686 710-25 kg,粒子的质量为m= 6.646 610-27 kg.现有一个静止的 核发生 衰变,衰变后粒子的速度为3.68105 m/s. 则: