高考物理总复习 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.ppt

基础课2原子结构原子核 原子结构 1 电子的发现 英国物理学家发现了电子 2 原子的核式结构 1 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 如图1所示 知识排查 2 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 图1 正电荷 质量 氢原子光谱 1 光谱 用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开 获得光的 频率 和强度分布的记录 即光谱 2 光谱分类 波长 连续 吸收 特征 特征谱线 氢原子的能级 能级公式 1 理尔理论 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的 1 氢原子的能级能级图如图2所示 2 氢原子的能级 能级公式 图2 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 说明原子核具有的结构 3 放射性同位素的应用与防护 1 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 2 应用 消除静电 工业探伤 做等 3 防护 防止放射性对人体组织的伤害 质子 质子数 自发 贝克勒尔 复杂 天然 人工 示踪原子 4 原子核的衰变 原子核 原子核 半数 物理 化学状态 核力和核能 1 核力原子核内部 所特有的相互作用力 2 核能 1 核子在结合成原子核时出现质量亏损 m 其对应的能量 e 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 核子间 mc2 mc2 裂变反应和聚变反应 裂变反应堆核反应方程 1 重核裂变 中子 链式反应 原子弹 镉棒 2 轻核聚变 质量较大 热核反应 a 金原子内部大部分都是空的b 金原子是一个球体c 汤姆孙的原子模型不符合原子结构的实际情况d 原子核的半径的数量级是10 15m 小题速练 1 多选 从 粒子散射实验结果出发推出的结论 其中正确的是 解析 粒子散射实验结果表明 绝大多数 粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进 但有少数 粒子发生了较大角度的偏转 并有极少数 粒子的偏转角度超过90 有的甚至几乎被反弹回来 则从 粒子散射实验结果出发推出的结论有金原子内部大部分都是空的 汤姆孙的原子模型不符合原子结构的实际情况 原子核的半径的数量级是10 15m 不能说明金原子是球体 选项a c d正确 答案acd 2 2018 湖南衡阳模拟 下列有关氢原子光谱的说法正确的是 a 氢原子的发射光谱是连续谱b 氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光c 氢原子光谱说明氢原子能量是连续的d 氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关 答案b 3 2017 上海单科 由放射性元素放出的氦核流被称为 a 阴极射线b 射线c 射线d 射线解析本题考查天然放射现象 在天然放射现象中 放出 三种射线 其中 射线属于氦核流 选项b正确 答案b 4 2017 上海单科 在同位素氢 氘 氚的核内具有相同的 a 核子数b 电子数c 中子数d 质子数解析本题考查对同位素的认识 同位素是指在原子核中的质子数相同而中子数不同的元素 故氢 氘 氚的核内具有相同的质子数 选项d正确 答案d 5 多选 关于核衰变和核反应的类型 下列表述正确的是 答案ac 6 2018 高考领航冲刺卷 已知真空中的光速c 3 0 108m s 下列说法正确的是 答案c 7 根据所给图片结合课本相关知识 下列说法正确的是 图3 a 图3甲是电子束穿过铝箔后的衍射图样 证明电子具有粒子性b 图乙是利用不同气体制成的五颜六色的霓虹灯 原因是各种气体原子的能级不同 跃迁时发射光子的能量不同 光子的频率不同c 图丙是工业上使用的用射线检测金属板厚度的装置 在 三种射线中 最有可能使用的射线是 射线d 图丁是原子核的比结合能与质量数a的关系图象 由图可知中等大小的核的比结合能最大 即 核反应中 平均每个核子的质量亏损最小 解析题图甲是电子束穿过铝箔后的衍射图样 证明电子具有波动性 选项a错误 题图乙是利用不同气体制成的五颜六色的霓虹灯 原因是各种气体原子的能级不同 跃迁时发射光子的能量不同 光子的频率不同 选项b正确 题图丙是工业上使用的用射线检测金属板厚度的装置 在 三种射线中 由于 射线穿透能力最强 最有可能使用的射线是 射线 选项c错误 题图丁是原子核的比结合能与质量数a的关系图象 可知中等大小的核的比结合能最大 即在核子结合成原子核时平均每个核子释放的能量最大 平均每个核子的质量亏损最大 选项d错误 答案b 原子的核式结构玻尔理论 1 定态间的跃迁 满足能级差 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 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 2 如图4所示为氢原子的能级图 图中a b c d对应氢原子的四次跃迁 已知可见光光子的能量范围为1 61 3 10ev 关于四次跃迁 下列说法正确的是 图4 a 经历a跃迁 氢原子吸收的光子能量为0 66evb 经历b跃迁 氢原子的轨道半径增大 原子核外电子的动能增大c 经历c跃迁 氢原子放出的光子是可见光光子d 经历d跃迁后 再用可见光照射跃迁后的氢原子 可使氢原子发生电离解析经历a跃迁 氢原子从高能级向低能级跃迁时辐射出的光子的能量为0 66ev 选项a错误 经历b跃迁 氢原子吸收能量 轨道半径增大 但核外电子的动能会减小 选项b错误 经历c跃迁 氢原子辐射出的光子的能量为0 97ev 则该光子不是可见光光子 选项c错误 经历d跃迁后 跃迁后的氢原子的电离能为1 51ev 因此用可见光光子照射可使其电离 选项d正确 答案d 3 2018 北京东城区一模 如图5是氢原子的能级图 一个氢原子从n 4的能级向低能级跃迁 则以下判断正确的是 a 该氢原子最多可辐射出6种不同频率的光子b 该氢原子跃迁到基态时需要吸收12 75ev的能量c 该氢原子只有吸收0 85ev的光子时才能电离d 该氢原子向低能级跃迁时 向外辐射的光子的能量是特定值 图5 解析本题研究的是单个氢原子 单个处于n能级的氢原子向低能级跃迁时最多可辐射出n 1条不同频率的光子 故该氢原子向低能级跃迁时最多可辐射出3种不同频率的光子 选项a错误 该氢原子跃迁到基态时需要释放 0 85ev 13 6ev 12 75ev的能量 选项b错误 只要吸收的光子的能量大于0 85ev 该氢原子就能电离 选项c错误 氢原子向低能级跃迁时 向外辐射的光子的能量等于两能级的能量差 此能量差为一特定值 选项d正确 答案d 解答氢原子能级图与原子跃迁问题应注意 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 3 半衰期的理解 1 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 a 衰变后钍核的动能等于 粒子的动能b 衰变后钍核的动量大小等于 粒子的动量大小c 铀核的半衰期等于其放出一个 粒子所经历的时间d 衰变后 粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量 答案b 答案b 图6 答案abd 1 核反应的四种类型 核反应方程与核能的计算 2 核能的计算方法 1 根据 e mc2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计算时 m的单位是 u e的单位是 mev 3 根据核子比结合能来计算核能 原子核的结合能 核子比结合能 核子数 a 都是重核铀的同位素的核反应 故都是重核的裂变反应b 反应前都有一个中子 故都是原子核的人工转变c 生成物中都有氦核 故都是 衰变反应d 比 放出的能量少 说明 比 质量亏损得少 解析 是重核的裂变反应 是 衰变反应 选项a错误 是原子核的人工转变 是轻核的聚变反应 选项b c错