高考物理新一轮复习（热点视角+对点自测+讲练互动）第十三章第三节 原子与原子核课件 新人教版.ppt

第三节原子与原子核 第十三章动量守恒定律近代物理 一 原子的核式结构1 粒子散射实验的结果绝大多数 粒子穿过金箔后 基本上仍沿原来的方向前进 但 粒子发生了大角度偏转 粒子的偏转超过了90 有的甚至被撞了回来 如图所示 2 原子的核式结构在原子中心有一个很小的核 原子全部的 和几乎全部 都集中在核里 带负电的电子在核外空间绕核旋转 少数 极少数 正电荷 质量 二 玻尔理论1 定态 原子只能处于一系列 的能量状态中 在这些能量状态中原子是 的 电子虽然绕核运动 但并不向外辐射能量 2 跃迁 原子从一种定态跃迁到另一种定态时 它 或 一定频率的光子 光子的能量由这两个定态的能量差决定 即h h是普朗克常量 h 6 626 10 34j s 3 轨道 原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应 原子的定态是不连续的 因此电子的可能轨道也是 的 不连续 稳定 辐射 吸收 em en 不连续 三 天然放射现象 原子核的组成1 天然放射现象 1 天然放射现象元素 地放出射线的现象 首先由 发现 天然放射现象的发现 说明 具有复杂的结构 2 放射性和放射性元素 物质发射某种看不见的射线的性质叫 具有放射性的元素叫 元素 3 三种射线 放射性元素放射出的射线共有三种 分别是 射线 射线 射线 自发 贝克勒尔 原子核 放射性 放射性 2 原子核 1 原子核的组成 原子核由 和 组成 质子和中子统称为 原子核的核电荷数 数 原子核的质量数 2 同位素 具有相同 不同 的原子 在元素周期表中的 相同 同位素具有相同的 性质 质子 中子 核子 质子 质子数 中子数 质子数 中子数 位置 化学 2 半衰期 1 定义 放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间 2 衰变规律 n m 3 影响因素 由原子核内部因素决定 跟原子所处的物理化学状态无关 五 核力 结合能 质量亏损 核反应1 核力 1 定义 原子核内部 核子间所特有的相互作用力 2 特点 核力是强相互作用的一种表现 核力是短程力 作用范围在1 5 10 15m之内 每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用 2 核能 1 结合能核子结合为原子核时 的能量或原子核分解为核子时 的能量 叫做原子核的结合能 亦称核能 2 比结合能 定义 原子核的结合能与核子数之比 称做比结合能 也叫平均结合能 特点 不同原子核的比结合能不同 原子核的比结合能越大 表示原子核中核子结合得越牢固 原子核越稳定 放出 吸收 3 质能方程 质量亏损爱因斯坦质能方程e 原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小 m 这就是质量亏损 由质量亏损可求出释放的核能 e 4 获得核能的途径 1 重核裂变 2 轻核聚变 5 核反应 1 遵守的规律 电荷数守恒 质量数守恒 2 反应类型 衰变 人工转变 重核裂变 轻核聚变 mc2 mc2 1 下列说法正确的是 a 汤姆孙首先发现了电子 并测定了电子电荷量 且提出了 枣糕 式原子模型b 卢瑟福做 粒子散射实验时发现绝大多数 粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进 只有少数 粒子发生大角度偏转c 粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上d 卢瑟福提出了原子 核式结构 模型 并解释了 粒子发生大角度偏转的原因 bcd 2 1 氢原子的部分能级如图所示 已知可见光的光子能量在1 62ev到3 11ev之间 由此可推知 氢原子 a 从高能级向n 1能级跃迁时发出的光的波长比可见光的短b 从高能级向n 2能级跃迁时发出的光均为可见光c 从高能级向n 3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高d 从n 3能级向n 2能级跃迁时发出的光为可见光 ad 2 大量氢原子处于不同能量激发态 发生跃迁时放出三种不同能量的光子 其能量值分别是 1 89ev 10 2ev 12 09ev 跃迁发生前这些原子分布在 个激发态能级上 其中最高能级的能量值是 ev 基态能量为 13 6ev 2 1 51 3 天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示 由此可推知 a 来自于原子核外的电子b 的电离作用最强 是一种电磁波c 的电离作用较强 是一种电磁波d 的电离作用最弱 属于原子核内释放的光子 d 4 1 核电站泄漏的污染物中含有碘131和铯137 碘131的半衰期约为8天 会释放 射线 铯137是铯133的同位素 半衰期约为30年 发生衰变时会辐射 射线 下列说法正确的是 a 碘131释放的 射线由氦核组成b 铯137衰变时辐射出的 光子能量小于可见光光子能量c 与铯137相比 碘131衰变更慢d 铯133和铯137含有相同的质子数 d c 5 1 氦原子核由两个质子与两个中子组成 这两个质子之间存在着万有引力 库仑力和核力 则3种力从大到小的排列顺序是 a 核力 万有引力 库仑力b 万有引力 库仑力 核力c 库仑力 核力 万有引力d 核力 库仑力 万有引力 d ac 1 原子跃迁的条件 1 原子跃迁条件h em en只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况 2 当光子能量大于或等于13 6ev时 也可以被处于基态的氢原子吸收 使氢原子电离 当处于基态的氢原子吸收的光子能量大于13 6ev时 氢原子电离后 电子具有一定的初动能 氢原子能级及能级跃迁 3 原子还可吸收外来实物粒子 例如自由电子 的能量而被激发 由于实物粒子的动能可全部或部分被原子吸收 所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值 e em en 均可使原子发生能级跃迁 2 跃迁中两个易混问题 1 一群原子和一个原子 氢原子核外只有一个电子 这个电子在某个时刻只能处在某一个可能的轨道上 在某段时间内 由某一轨道跃迁到另一个轨道时 可能的情况只有一种 但是如果容器中盛有大量的氢原子 这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现了 2 直接跃迁与间接跃迁 原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时 有时可能是直接跃迁 有时可能是间接跃迁 两种情况下辐射 或吸收 光子的能量是不同的 直接跃迁时辐射 或吸收 光子的能量等于间接跃迁时辐射 或吸收 的所有光子的能量和 如图所示为氢原子的能级示意图 一群氢原子处于n 3的激发态 在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子 用这些光照射逸出功为2 49ev的金属钠 则这群氢原子能发出 种频率不同的光 其中从n 3能级跃迁到n 1能级所发出的光波长最 金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为 ev 尝试解答 3 短 9 6 1 2014 南昌模拟 如图所示为氢原子的能级图 已知可见光的光子能量范围为1 62ev 3 11ev 锌板的电子逸出功为3 34ev 那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是 bde a 用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能产生光电效应现象b 用能量为11 0ev的自由电子轰击 可使处于基态的氢原子跃迁到激发态c 处于n 2能级的氢原子能吸收任意频率的紫外线d 处于n 3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线 并且使氢原子电离e 用波长为60nm的伦琴射线照射 可使处于基态的氢原子电离出自由电子 解析 氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光子能量大于锌板电子的逸出功3 34ev 锌板能发生光电效应 a错误 n 2能级的轨道能量为 3 4ev 紫外线的最小能量为3 11ev 则该氢原子只能吸收特定波段的紫外线 c错误 3 电势能 通过库仑力做功判断电势能的增减 当n减小 即轨道半径减小时 库仑力做正功 电势能减小 反之 n增大 即轨道半径增大时 电势能增加 氢原子的能量及其变化 氢原子在基态时轨道半径r1 0 53 10 10m 能量e1 13 6ev 求氢原子处于基态时 1 电子的动能 2 原子的电势能 3 用波长是多少的光照射可使其电离 课堂笔记 答案 1 13 6ev 2 27 2ev 3 9 14 10 8m 2 按照玻尔原子理论 氢原子中的电子离原子核越远 氢原子的能量 选填 越大 或 越小 已知氢原子的基态能量为e1 e1 0 电子质量为m 基态氢原子中的电子吸收一频率为 的光子被电离后 电子速度大小为 普朗克常量为h 越大 原子核的衰变半衰期 1 衰变 衰变的比较 2个质子和2个中子结合成一个整体射出 1个中子转化为1个质子和1个电子 电荷数守恒 质量数守恒 动量守恒 尝试解答 bd 11460 ac 1 核反应的四种类型 衰变 人工转变 裂变和聚变 2 核反应过程一般都是不可逆的 所以核反应方程只能用单向箭头连接并表示反应方向 不能用等号连接 3 核反应的生成物一定要以实验为基础 不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程 4 核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒 核反应过程中反应前后的总质量一般会发生变化 5 核反应遵循电荷数守恒 核反应类型与核反应方程 课堂笔记 ac d b a 14488 解析 1 a为 衰变 b为原子核的人工转变 c为轻核聚变 d为 衰变 故a c正确 2 d为查德威克发现中子的核反应方程 b是研究原子弹的基本核反应方程 a是研究氢弹的基本核反应方程 x的质量数为 235 1 89 3 144x的质子数为 92 36 56x的中子数为 144 56 88 有关核能的计算 2 利用质能方程计算核能时 不能用质量数代替质量进行计算 课堂笔记 7 585mev 5 已知氦原子的质量为mheu 电子的质量为meu 质子的质量为mpu 中子的质量为mnu u为原子质量单位 且由爱因斯坦质能方程e mc2可知 1u对应于931 5mev的能量 若取光速c 3 108