高考物理大一轮复习 13.3原子和原子核课件 新人教版.ppt

考点一氢原子能级及能级跃迁 考点二原子核和原子核的衰变 考点三核反应类型 核能 考点 高三物理一轮复习 第3节原子和原子核 第十三章动量守恒定律波粒二象性原子结构与原子核 1 粒子散射实验的理解 2013 高考福建卷 在卢瑟福 粒子散射实验中 金箔中的原子核可以看作静止不动 下列各图画出的是其中两个 粒子经历金箔散射过程的径迹 其中正确的是 金箔中的原子核与 粒子都带正电 粒子接近原子核过程中受到斥力而不是引力作用 a d错误 由原子核对 粒子的斥力作用 及物体做曲线运动的条件 知曲线轨迹的凹侧应指向受力一方 且越靠近原子核 粒子偏转角度越大 故b错误 c正确 解析 答案 图片显 隐 基础自测 c 2 对玻尔模型的理解 一个氢原子从n 3能级跃迁到n 2能级 该氢原子 a 放出光子 能量增加b 放出光子 能量减少c 吸收光子 能量增加d 吸收光子 能量减少 氢原子从高能级向低能级跃迁时 放出光子 能量减少 故选项b正确 选项a c d错误 基础自测 解析 答案 b a 6次b 10次c 22次d 32次 基础自测 解析 答案 a 4 核能的计算 2014 高考北京卷 质子 中子和氘核的质量分别为m1 m2和m3 当一个质子和一个中子结合成氘核时 释放的能量是 c表示真空中的光速 a m1 m2 m3 cb m1 m2 m3 cc m1 m2 m3 c2d m1 m2 m3 c2 根据爱因斯坦质能方程 知 e mc2 m1 m2 m3 c2 c正确 基础自测 解析 答案 c 一 原子结构1 原子的核式结构 1 1909 1911年 英国物理学家 进行了 粒子散射实验 提出了原子的核式结构模型 2 粒子散射实验 实验装置 如下图所示 教材梳理 卢瑟福 实验结果 粒子穿过金箔后 绝大多数沿 前进 少数发生较大角度偏转 极少数偏转角度大于90 甚至被弹回 3 核式结构模型 原子中心有一个很小的核 叫做原子核 原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在 里 带负电的 在核外空间绕核旋转 2 氢原子光谱氢原子光谱线是最早被发现 研究的光谱线 这些光谱线可用一个统一的公式表示 教材梳理 原方向 原子核 电子 3 玻尔的原子模型 1 玻尔理论 轨道假设 原子中的电子在库仑引力的作用下 绕原子核做圆周运动 电子绕核运动的可能轨道是 定态假设 电子在不同的轨道上运动时 原子处于不同的状态 因而具有不同的能量 即原子的能量是不连续的 这些具有确定能量的稳定状态称为定态 在各个定态中 处于基态的原子是稳定的 不向外辐射能量 跃迁假设 原子从一个能量状态向另一个能量状态跃迁时要放出或吸收一定频率的光子 光子的能量等于这两个状态的能量差 即h 教材梳理 不连续的 em en 2 几个概念 能级 在玻尔理论中 原子各个状态的能量值 基态 原子能量 的状态 激发态 在原子能量状态中除基态之外的其他能量较高的状态 量子数 原子的状态是不连续的 用于表示原子状态的正整数 3 氢原子的能级和轨道半径 氢原子的半径公式 rn n 1 2 3 其中r1为基态半径 r1 0 53 10 10m 教材梳理 最低 n2r1 二 原子核1 原子核的组成 1 原子核由 和 组成 两者统称为 3 同位素是具有相同的 而 不同的原子核 在元素周期表中处于同一位置 教材梳理 核子 质子数 中子数 电荷数 质子 中子 2 天然放射现象 1 天然放射现象 某些元素自发放射某些射线的现象称为天然放射现象 这些元素称为放射性元素 2 三种射线的本质 射线是 射线是 射线是 3 原子核的衰变 1 衰变 原子核自发地放出某种粒子而转变成新核的变化 可分为 并伴随着 射线放出 2 半衰期 放射性元素的原子核有 发生衰变所需要的时间 教材梳理 电子 氦核 光子 衰变 衰变 半数 4 放射性同位素的应用 1 利用射线 放射性同位素放出的射线应用于工业 探伤 农业 医疗等 2 作示踪原子 5 核反应 核力与核能 1 核反应规律 在核反应中 守恒 守恒 2 核力 概念 组成原子核的 之间存在的作用力 核力特点 教材梳理 质量数 电荷数 核子 a 核力是 强力 的一种表现 在它的作用范围内 核力比库仑力大得多 b 核力是 力 作用范围在1 5 10 15m之内 c 每个核子只跟 的核子发生核力作用 这种性质称为核力的饱和性 3 质量亏损 爱因斯坦质能方程 e 质量亏损 原子核的质量 组成它的核子的质量之和的现象 4 结合能 克服核力束缚 使原子核分解为单个 时需要的能量 或若干个核子在核力作用下结合成原子核时需要的能量 教材梳理 强相互作用 短程 相邻 mc2 小于 核子 6 核裂变和核聚变 1 重核裂变 定义 使重核分裂成几个质量较小的原子核的核反应 铀核裂变 用中子轰击铀核时 铀核发生裂变 一种典型的反应是生成钡和氪 同时放出三个中子 核反应方程为 链式反应 由重核裂变产生中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程叫做核裂变的链式反应 教材梳理 大于 大于 2 轻核聚变 定义 两个轻核结合成 的核 这样的核反应叫 聚变发生的条件 使物体达到几百万度的高温 教材梳理 较重 聚变 1 对氢原子的能级图的理解 1 氢原子的能级图 如下图 考点一氢原子能级及能级跃迁 考点阐释 2 氢原子能级图的意义 能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态 定态 横线左端的数字 1 2 3 表示量子数 右端的数字 13 6 3 4 表示氢原子的能级 相邻横线间的距离不相等 表示相邻的能级差不等 量子数越大 相邻的能级差越小 带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁 原子跃迁条件为 h em en 考点阐释 考点一氢原子能级及能级跃迁 2 关于能级跃迁的三点说明 1 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 氢原子电离后 电子具有一定的初动能 2 当轨道半径减小时 库仑引力做正功 原子的电势能减小 电子动能增大 原子能量减小 反之 轨道半径增大时 原子电势能增大 电子动能减小 原子能量增大 考点阐释 考点一氢原子能级及能级跃迁 1 2014 高考山东卷 多选 氢原子能级如图 当氢原子从n 3跃迁到n 2的能级时 辐射光的波长为656nm 以下判断正确的是 a 氢原子从n 2跃迁到n 1的能级时 辐射光的波长大于656nm 题组设计 解析 答案 cd 考点一氢原子能级及能级跃迁 b 用波长为325nm的光照射 可使氢原子从n 1跃迁到n 2的能级c 一群处于n 3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线d 用波长为633nm的光照射 不能使氢原子从n 2跃迁到n 3的能级 题组设计 解析 考点一氢原子能级及能级跃迁 2 2015 开封高三质检 用频率为 0的光照射大量处于基态的氢原子 在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为 1 2 3的3条谱线 且 3 2 1 则 a 0 1b 3 2 1 根据题意 仅能观测到3条谱线 可推知基态的氢原子吸收能量后跃迁到n 3的激发态 情景如图所示 又因为 3 2 1 所以h 3 e3 e1 h 2 e2 e1 h 1 e3 e2 故h 3 h 2 h 1 即 3 2 1 b正确 c d错误 入射光子h 0 h 3 所以 0 1 a错误 题组设计 解析 答案 图片显 隐 b 考点一氢原子能级及能级跃迁 解答氢原子能级图与原子跃迁问题的注意事项 1 能级之间跃迁时放出的光子频率是不连续的 2 能级之间发生跃迁时放出 吸收 光子的频率由h em en求得 若求波长可由公式c 求得 3 一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为 n 1 4 一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法 规律总结 考点一氢原子能级及能级跃迁 1 衰变规律及实质 1 两种衰变的比较 考点二原子核和原子核的衰变 考点阐释 2 射线 射线经常是伴随着 衰变或 衰变同时产生的 其实质是放射性原子核在发生 衰变或 衰变的过程中 产生的新核由于具有过多的能量 核处于激发态 而辐射出光子 2 原子核的人工转变用高能粒子轰击靶核 产生另一种新核的反应过程 考点阐释 考点二原子核和原子核的衰变 3 确定衰变次数的方法因为 衰变对质量数无影响 先由质量数的改变确定 衰变的次数 然后再根据衰变规律确定 衰变的次数 4 半衰期 2 影响因素 放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身因素决定的 跟原子所处的物理状态 如温度 压强 或化学状态 如单质 化合物 无关 考点阐释 考点二原子核和原子核的衰变 题组一三种射线的理解1 2014 高考福建卷 如图 放射性元素镭衰变过程中释放出 三种射线 分别进入匀强电场和匀强磁场中 下列说法正确的是 a 表示 射线 表示 射线b 表示 射线 表示 射线c 表示 射线 表示 射线d 表示 射线 表示 射线 在电场中左偏 带负电 为 射线 在电场中不偏转 不带电 为 射线 在电场中右偏 带正电 为 射线 在磁场中左偏 带正电 为 射线 在磁场中不偏转 不带电 为 射线 在磁场中右偏 带负电 为 射线 综合以上分析 c正确 题组设计 解析 答案 图片显 隐 c 考点二原子核和原子核的衰变 题组二衰变方程及衰变次数 题组设计 解析 答案 考点二原子核和原子核的衰变 acd 题组三半衰期的理解及应用3 2014 高考重庆卷 碘131的半衰期约为8天 若某药物含有质量为m的碘131 经过32天后 该药物中碘131的含量大约还有 题组设计 解析 答案 c 考点二原子核和原子核的衰变 衰变次数的确定方法由此可见确定衰变次数可归结为求解一个二元一次方程组 方法二 因为 衰变对质量数无影响 可先由质量数的改变确定 衰变的次数 然后根据衰变规律确定 衰变的次数 规律总结 考点二原子核和原子核的衰变 1 核反应类型 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 考点三核反应类型 核能 考点阐释 2 计算核能的几种方法 1 根据 e mc2计算 计算时 m的单位是 kg c的单位是 m s e的单位是 j 2 根据 e m 931 5mev计算 因1原子质量单位 u 相当于931 5mev的能量 所以计算时 m的单位是 u e的单位是 mev 3 根据平均结合能来计算核能原子核的结合能 平均结合能 核子数 4 有时可结合动量守恒和能量守恒进行分析计算 此时应注意动量 动能关系式p2 2mek的应用 考点阐释 考点三核反应类型 核能 1 2015 武汉调研 多选 能源是社会发展的基础 发展核能是解决能源问题的途径之一 下列释放核能的反应方程 表述正确的是 题组设计 解析 答案 ac 考点三核反应类型 核能 题组设计 解析 考点三核反应类型 核能 题组设计 答案 考点三核反应类型 核能 题组设计 解析 答案 考点三核反应类型 核能 1 核反应方程的书写方法 掌握核反应方程遵守的规律是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据 所以要理解并应用好质量数守恒和电荷数守恒的规律 熟悉核反应的四种基本类型 可以帮助我们理清思路 很快写出正确的核反应方程 规律总结 考点三核反应类型 核能 2 核能释放的两种途径的理解中等