高考物理大一轮复习 第十二章 波粒二象性 原子结构和原子核 基础课2 原子结构 原子核课件 粤教版.ppt

基础课2原子结构原子核 知识点一 氢原子光谱 氢原子的能级 能级公式1 原子的核式结构 1 电子的发现 英国物理学家 发现了电子 2 粒子散射实验 1909 1911年 英国物理学家 和他的助手进行了用 粒子轰击金箔的实验 实验发现绝大多数 粒子穿过金箔后基本上仍沿 方向前进 但有少数 粒子发生了大角度偏转 偏转的角度甚至大于90 也就是说它们几乎被 撞 了回来 汤姆生 卢瑟福 原来 3 原子的核式结构模型 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 正电荷 质量 2 光谱 1 光谱用光栅或棱镜可以把光按波长展开 获得光的 频率 和强度分布的记录 即光谱 2 光谱分类有些光谱是一条条的 这样的光谱叫做线状谱 有的光谱是连在一起的 这样的光谱叫做连续谱 波长 亮线 光带 3 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 它辐射或吸收一定频率的光子 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 63 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 的 因此电子的可能轨道也是不连续的 不连续 稳定 em en 不连续 4 氢原子的能级 能级公式 1 氢原子的能级能级图如图1所示 图1 知识点二 原子核的组成 放射性 原子核的衰变 半衰期 放射性同位素1 原子核的组成 原子核是由 和中子组成的 原子核的电荷数等于核内的 2 天然放射现象 1 天然放射现象元素 地放出射线的现象 首先由贝克勒尔发现 天然放射现象的发现 说明 具有复杂的结构 质子 质子数 自发 原子核 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 4 放射性同位素的应用与防护 放射性同位素 有 放射性同位素和 放射性同位素两类 放射性同位素的化学性质相同 应用 消除静电 工业探伤 作 等 防护 防止放射性对人体组织的伤害 放射性 放射性 射线 射线 射线 天然 人工 示踪原子 原子核 原子核 物理 半数 化学状态 知识点三 核力 结合能 质量亏损1 核力 1 定义 组成原子核的核子之间有很强的相互作用力 使核子能够克服库仑斥力而紧密结合在一起 这种力称为核力 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 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 释放 吸收 3 比结合能 1 定义 原子核的结合能与 之比 称做比结合能 也叫平均结合能 2 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 核子数 稳定 4 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 mc2 mc2 链式反应 原子弹 镉棒 中子 质量较大 热核反应 思考判断 1 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 2 氢原子由能量为en的定态向低能级跃迁时 氢原子辐射的光子能量为h en 3 按照玻尔理论 核外电子均匀地分布在各个不连续的轨道上 4 氢原子吸收光子后 将从高能级向低能级跃迁 5 氡的半衰期为3 8天 若取4个氡原子核 经7 6天后就剩下一个原子核了 6 核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒 同时遵循电荷数守恒 7 爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量 它们之间可以相互转化 8 三种射线 按穿透能力由强到弱的排列顺序是 射线 射线 射线 9 目前核电站多数是采用核聚变反应发电 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 原子的核式结构玻尔理论 2 电离电离态 n e 0基态 电离态 e吸 0 13 6ev 13 6ev电离能 n 2 电离态 e吸 0 e2 3 4ev如吸收能量足够大 克服电离能后 获得自由的电子还携带动能 1 粒子散射实验现象 多选 根据 粒子散射实验 卢瑟福提出了原子的核式结构模型 如图2所示为原子核式结构模型的 粒子散射图景 图中实线表示 粒子运动轨迹 其中一个 粒子在从a运动到b 再运动到c的过程中 粒子在b点时距原子核最近 下列说法正确的是 图2 a 卢瑟福在 粒子散射实验中发现了电子b 粒子出现较大角偏转的原因是 粒子接近原子核时受到的库仑斥力较大c 粒子出现较大角偏转的过程中电势能先变小后变大d 粒子出现较大角偏转的过程中加速度先变大后变小解析 粒子在接近金原子核的过程中 斥力越来越大 做负功 在远离金原子核的过程中 斥力越来越小 斥力做正功 答案bd 2 玻尔理论 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 能量减少解析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 a c d错误 答案b 3 能级跃迁 如图3所示为氢原子的四个能级 其中e1为基态 若氢原子a处于激发态e2 氢原子b处于激发态e3 则下列说法正确的是 图3 a 原子a可能辐射出3种频率的光子b 原子b可能辐射出3种频率的光子c 原子a能够吸收原子b发出的光子并跃迁到能级e4d 原子b能够吸收原子a发出的光子并跃迁到能级e4 解析原子a从激发态e2跃迁到e1 只辐射一种频率的光子 a错误 原子b从激发态e3跃迁到基态e1可能辐射三种频率的光子 b正确 由原子能级跃迁理论可知 原子a可能吸收原子b由e3跃迁到e2时放出的光子并跃迁到e3 但不能跃迁到e4 c错误 a原子发出的光子能量 e e2 e1大于e4 e3 故原子b不可能跃迁到能级e4 d错误 答案b 规律方法 原子核的衰变 半衰期 1 衰变规律及实质 1 衰变和 衰变的比较 2 射线 射线经常是伴随着 衰变或 衰变同时产生的 2 三种射线的成分和性质 1 放射现象 多选 关于天然放射性 下列说法正确的是 a 所有元素都可能发生衰变b 放射性元素的半衰期与外界的温度无关c 放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性d 和 三种射线中 射线的穿透能力最强 解析原子序号大于等于83的元素都能发生衰变 原子序数小于83的有的也能发生衰变 选项a错误 半衰期由原子核内部的结构决定 与外界温度无关 选项b正确 放射性来自于原子核内部 与其形成的化合物无关 选项c正确 三种射线中 射线能量最高 穿透能力最强 选项d正确 答案bcd 2 半衰期的理解及应用 2015 山东理综 39 1 多选 14c发生放射性衰变成为14n 半衰期约5700年 已知植物存活期间 其体内14c与12c的比例不变 生命活动结束后 14c的比例持续减少 现通过测量得知 某古木样品中14c的比例正好是现代植物所制样品的二分之一 下列说法正确的是 a 该古木的年代距今约5700年b 12c 13c 14c具有相同的中子数c 14c衰变为14n的过程中放出 射线d 增加样品测量环境的压强将加速14c的衰变 解析因古木样品中14c的比例正好是现代植物所制样品的二分之一 则可知经过的时间为一个半衰期 即该古木的年代距今约为5700年 选项a正确 12c 13c 14c具有相同的质子数 由于质量数不同 故中子数不同 选项b错误 根据核反应方程可知 14c衰变为14n的过程中放出电子 即发出 射线 选项c正确 外界环境不影响放射性元素的半衰期 选项d错误 答案ac 3 射线的性质及特点 将能够释放出 射线的放射性物质放在铅盒底部 放射线穿过窄孔o射到荧光屏上 屏上出现一个亮点p 如图4所示 如果在放射源和荧光屏之间加电场或磁场 并在孔o附近放一张薄纸 则图中四个示意图正确的是 图4 解析 射线穿过窄孔沿直线前进射到荧光屏上 打出一个亮点p 在小孔附近加一张薄纸能将 射线挡住 这是因为 射线的穿透能力很弱 射线是能量很大穿透能力很强的电磁波 在电场和磁场中不会偏转 仍沿原方向前进 打在荧光屏上的p点 而 射线是带负电的电子流 穿透能力也较强 能够通过薄纸 并在电场或磁场中发生偏转 根据它的受力情况可知d图正确 答案d 4 衰变与动量 电磁场的综合 多选 一个静止的放射性原子核处于匀强磁场中 由于发生了衰变而在磁场中形成如图5所示的两个圆形径迹 两圆半径之比为1 16 下列判断中正确的是 图5 a 该原子核发生了 衰变b 反冲原子核在小圆上逆时针运动c 原来静止的核 其原子序数为15d 放射性的粒子与反冲核运动周期相同 答案bc 方法技巧 核反应方程与核能的计算 1 核反应的四种类型 2 核能 1 核子在结合成原子核时出现质量亏损 m 其能量也要相应减少 即 e mc2 2 原子核分解成核子时要吸收一定的能量 相应的质量增加 m 吸收的能量为 e mc2 3 核能释放的两种途径的理解 1 使较重的核分裂成中等大小的核 2 较小的核结合成中等大小的核 核子的比结合能都会增加 都可以释放能量 解析 衰变是放射出氦核的天然放射现象 a正确 衰变是放射出电子的天然放射现象 而b项是发现质子的原子核人工转变 故b错误 c项是轻核聚变 d项是 衰变现象 故c正确 d错误 答案ac 解析由原子核的结合能定义可知 原子核分解成自由核子时所需的最小能量为原子核的结合能 选项a正确 重原子核的核子平均质量大于轻原子核的核子平均质量 因此原子核衰变产物的结合能之和一定大于衰变前的结合能 选项b正确 铯原子核的核子数少 因此其结合能小 选项c正确 比结合能越大的原子核越稳定 选项d错误 答案abc 3 核能的计算 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解析由质能方程知 该反应释放核能 e mc2 m1 m2 m3 c2 故c对 a b d均错 答案c 答案c 解析a属于 衰变 b属于裂变 c是聚变 d是原子核的人工转变 故选a项 答案a 答案b 3 2014 山东理综39 1 多选 氢原子能级如图6 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 图6 a 氢原子从n 2跃迁到n 1的能级时 辐射光的波长大于656nmb 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