2020版物理高考新素养总复习新高考（鲁京津琼）课件：第十四章 波粒二象性 原子结构与原子核 第2讲

1、基础自主学习核心互动探究 第第2讲原子与原子核讲原子与原子核 基础自主学习核心互动探究 知识排查知识排查 原子的核式结构原子的核式结构 1.电子的发现：电子的发现：英国物理学家英国物理学家_发现了电子。发现了电子。 2.粒子散射实验：粒子散射实验：19091911年，英国物理学家年，英国物理学家_和他的助手进行了用和他的助手进行了用粒子粒子 轰击金箔的实验，实验发现绝大多数轰击金箔的实验，实验发现绝大多数粒子穿过金箔后基本上仍沿粒子穿过金箔后基本上仍沿_方向前进，方向前进， 但有少数但有少数粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于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

2、，也就是说它们几乎被 “撞撞”了回来。了回来。 3.原子的核式结构模型：原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的在原子中心有一个很小的核，原子全部的_和几乎全和几乎全 部部_都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。 汤姆孙汤姆孙 卢瑟福卢瑟福 原来原来 正电荷正电荷 质量质量 基础自主学习核心互动探究 氢原子光谱氢原子光谱 1.光谱：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_(频率频率)和和 强度分布的记录，即光谱。强度分布的记录，即光谱。 2.光谱的分类光谱的

3、分类 波长波长 连续连续 吸收吸收 特征特征 基础自主学习核心互动探究 4.光谱分析：光谱分析：利用每种原子都有自己的利用每种原子都有自己的_可以用来鉴别物质和确定物质的可以用来鉴别物质和确定物质的 组成成分，且灵敏度很高。在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义。组成成分，且灵敏度很高。在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义。 特征谱线特征谱线 基础自主学习核心互动探究 玻尔理论及氢原子的能级：能级公式玻尔理论及氢原子的能级：能级公式 (1)定态假设：原子只能处于一系列定态假设：原子只能处于一系列_的能量状态中，在这些能量状态中原的能量状态中，在这些能量状态中原 子是子是_的，电子虽然绕核运动，但

4、并不向外辐射能量。的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。 (2)跃迁假设：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跃迁假设：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，是普朗克常量， h6.6310 34 Js) (3)轨道假设：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。原轨道假设：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 子的定态是子的定态是_的，因此电子的可能轨道也是的，因此电子的可能轨道也是_的。的。 1.玻尔理

5、论玻尔理论 不连续不连续 EmEn 稳定稳定 不连续不连续不连续不连续 基础自主学习核心互动探究 图图1 2.氢原子的能级、能级公式氢原子的能级、能级公式 (1)氢原子的能级氢原子的能级 能级图如图能级图如图1所示所示 一一一一 基础自主学习核心互动探究 基础自主学习核心互动探究 原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期、放射性同位素原子核的组成、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：原子核的组成：原子核是由原子核是由_和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的 _。 2.天然放射现象天然放射现象 元素元素_地放出射线的现象，首先由地

6、放出射线的现象，首先由_发现。天然放射现象的发现，说发现。天然放射现象的发现，说 明原子核具有明原子核具有_的结构。的结构。 3.放射性同位素的应用与防护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：有_放射性同位素和放射性同位素和_放射性同位素两类，放射性同放射性同位素两类，放射性同 位素的化学性质相同。位素的化学性质相同。 (2)应用：消除静电、工业探伤、做应用：消除静电、工业探伤、做_等。等。 (3)防护：防止放射性对人体组织的伤害。防护：防止放射性对人体组织的伤害。 质子质子 质子数质子数 自发自发贝克勒尔贝克勒尔 复杂复杂 天然天然人工人工 示踪原子示踪原子 基础自主

7、学习核心互动探究 4.原子核的衰变原子核的衰变 原子核原子核原子核原子核 半数半数 物理物理化学状态化学状态 基础自主学习核心互动探究 1.核力核力 原子核内部，原子核内部，_所特有的相互作用力。所特有的相互作用力。 2.核能核能 (1)核子在结合成原子核时出现质量亏损核子在结合成原子核时出现质量亏损m，其对应的能量，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，吸收的能量为 E_。 核力和核能核力和核能 mc2 mc2 核子间核子间 基础自主学习核心互动探究 裂变反应和聚变反应、裂变反应堆裂变反

8、应和聚变反应、裂变反应堆 核反应方程核反应方程 1.重核裂变重核裂变 (1)定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核 的过程。的过程。 (2)典型的裂变反应方程：典型的裂变反应方程： (3)链式反应：重核裂变产生的链式反应：重核裂变产生的_使裂变反应一代接一代继续下去的过程。使裂变反应一代接一代继续下去的过程。 (4)临界体积和临界质量：裂变物质能够发生临界体积和临界质量：裂变物质能够发生_的最小体积及其相应的质量的最小体积及其相应的质量 。 (5)裂变的应用：裂变的应用： _、核反应堆。、

9、核反应堆。 (6)反应堆构造：核燃料、减速剂、反应堆构造：核燃料、减速剂、 _、防护层。、防护层。 中子中子 链式反应链式反应 原子弹原子弹 镉棒镉棒 基础自主学习核心互动探究 (1)定义：两个轻核结合成定义：两个轻核结合成_的核的反应过程。轻核聚变反应必的核的反应过程。轻核聚变反应必 须在高温下进行，因此又叫须在高温下进行，因此又叫_。 2.轻核聚变轻核聚变 (2)典型的聚变反应方程：典型的聚变反应方程： 质量较大质量较大 热核反应热核反应 基础自主学习核心互动探究 小题速练小题速练 (1)人们认识原子具有复杂结构是从物理学家汤姆孙研究阴极射线发现电子开始的人们认识原子具有复杂结构是从物理学

10、家汤姆孙研究阴极射线发现电子开始的 。() (2)卢瑟福在卢瑟福在粒子散射实验的基础上提出了核式结构学说。粒子散射实验的基础上提出了核式结构学说。() (3)氢原子光谱是由一条一条亮线组成的。氢原子光谱是由一条一条亮线组成的。() (4)玻尔理论成功地解释了氢原子光谱，也成功地解释了氦原子光谱。玻尔理论成功地解释了氢原子光谱，也成功地解释了氦原子光谱。() (5)如果某放射性元素的原子核有如果某放射性元素的原子核有100个，经过一个半衰期后还剩个，经过一个半衰期后还剩50个。个。() (6)质能方程表明在一定条件下，质量可以转化为能量。质能方程表明在一定条件下，质量可以转化为能量。() 1.思

11、考判断思考判断 答案答案(1)(2)(3)(4)(5)(6) 基础自主学习核心互动探究 A.金原子内部大部分都是空的金原子内部大部分都是空的 B.金原子是一个球体金原子是一个球体 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原子核的半径的数量级是10 15 m 2.(多选多选)从从粒子散射实验结果出发推出的结论，其中正确的是粒子散射实验结果出发推出的结论，其中正确的是() 解析解析粒子散射实验结果表明，绝大多数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粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进 ，但有少数，但有少数粒

12、子发生了较大角度的偏转，并有极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粒子的偏转角度超过90 ，有的甚至几乎被反弹回来，则从，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 半径的数量级是半径的数量级是10 15 m，不能说明金原子是球体，选项 ，不能说明金原子是球体，选项A、C、D正确。正确。 答案答案ACD 基础自主学习核心互动探究 A.电子绕原子核做圆周运动的轨道半径不

13、是任意的电子绕原子核做圆周运动的轨道半径不是任意的 B.电子在绕原子核做圆周运动时，稳定地产生电磁辐射电子在绕原子核做圆周运动时，稳定地产生电磁辐射 C.电子从量子数为电子从量子数为2的能级跃迁到量子数为的能级跃迁到量子数为3的能级时要辐射光子的能级时要辐射光子 D.不同频率的光照射处于基态的氢原子时，只有某些频率的光可以被氢原子吸收不同频率的光照射处于基态的氢原子时，只有某些频率的光可以被氢原子吸收 3.(多选多选)(2019三明模拟三明模拟)以下关于玻尔原子理论的说法正确的是以下关于玻尔原子理论的说法正确的是() 基础自主学习核心互动探究 答案答案AD 基础自主学习核心互动探究 4.(20

14、17上海单科上海单科)由放射性元素放出的氦核流被称为由放射性元素放出的氦核流被称为() A.阴极射线阴极射线B.射线射线 C.射线射线 D.D.射线射线 解析解析在天然放射现象中，放出在天然放射现象中，放出、三种射线，其中三种射线，其中射线属于氦核流，选项射线属于氦核流，选项 B正确。正确。 答案答案B 基础自主学习核心互动探究 答案答案AC 5.(多选多选)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的是关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的是() 基础自主学习核心互动探究 6.(2018高考领航冲刺卷高考领航冲刺卷)已知真空中的光速已知真空中的光速c3.0108 m/s，下列说法正确的是，下列

15、说法正确的是() 基础自主学习核心互动探究 答案答案C 基础自主学习核心互动探究 7.质子、中子和氘核的质量分别为质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和和m3，当一个质子和一个中子结合成氘，当一个质子和一个中子结合成氘 核时，释放的能量是核时，释放的能量是(c表示真空中的光速表示真空中的光速)() A.(m1m2m3)cB.(m1m2m3)c C.(m1m2m3)c2D.(m1m2m3)c2 解析解析由质能方程由质能方程Emc2，其中，其中mm1m2m3，代入上式得，代入上式得E(m1m2 m3)c2。 答案答案C 基础自主学习核心互动探究 玻尔理论和能级跃迁玻尔理论和能级跃迁 1.两类能级

16、跃迁两类能级跃迁 基础自主学习核心互动探究 2.谱线条数的确定方法谱线条数的确定方法 基础自主学习核心互动探究 (1)电离态：电离态：n，E0 (2)电离能：指原子从基态或某一激发态跃迁到电离态所需要吸收的最小能量。电离能：指原子从基态或某一激发态跃迁到电离态所需要吸收的最小能量。 例如：基态例如：基态电离态：电离态：E吸 吸 0(13.6 eV)13.6 eV (3)吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还具有动能。吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还具有动能。 3.电离电离 基础自主学习核心互动探究 1.如图如图2是氢原子的能级图。一个氢原子从是氢原子的能级图。一个氢原子从

17、n4的能级向低能级跃迁，则以下判断正确的能级向低能级跃迁，则以下判断正确 的是的是() 图图2 A.该氢原子最多可辐射出该氢原子最多可辐射出6种不同频率的光子种不同频率的光子 B.该氢原子跃迁到基态时需要吸收该氢原子跃迁到基态时需要吸收12.75 eV的能量的能量 C.该氢原子只有吸收该氢原子只有吸收0.85 eV的光子时才能电离的光子时才能电离 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 基础自主学习核心互动探究 解析解析本题研究的是单个氢原子，单个处于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能级的氢原

18、子向低能级跃迁时最多 可辐射出可辐射出(n1)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错误；该氢原子跃迁到基态时需要释放0.85 eV( 13.6 eV)12.75 eV的能量，选项的能量，选项B错误；只要吸收的光子的能量大于错误；只要吸收的光子的能量大于0.85 eV ，该氢原子就能电离，选项，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

19、定值，选项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。正确。 答案答案D 基础自主学习核心互动探究 A.H对应的前后能级之差最小对应的前后能级之差最小 B.同一介质对同一介质对H的折射率最大的折射率最大 C.同一介质中同一介质中H的传播速度最大的传播速度最大 D.用用H照射某一金属能发生光电效应，则照射某一金属能发生光电效应，则H也一定能也一定能 2.(2018天津理综，天津理综，5)氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线H、H、H和和H ，都是氢原子中电子从量子数，都是氢原子中电子从量子数n2的能级跃迁到的能级跃迁到n2的能级时发出的光，它的能级时

20、发出的光，它 们在真空中的波长由长到短，可以判定们在真空中的波长由长到短，可以判定() 基础自主学习核心互动探究 答案答案A 基础自主学习核心互动探究 原子核的衰变及半衰期原子核的衰变及半衰期 1.衰变规律及实质衰变规律及实质 (1)衰变和衰变和衰变的比较衰变的比较 (2)射线：射线：射线经常是伴随着射线经常是伴随着衰变或衰变或衰变同时产生的。衰变同时产生的。 基础自主学习核心互动探究 2.三种射线的比较三种射线的比较 基础自主学习核心互动探究 (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

21、理状态处的物理状态(如温度、压强如温度、压强)或化学状态或化学状态(如单质、化合物如单质、化合物)无关。无关。 3.半衰期半衰期 基础自主学习核心互动探究 A.若使放射性物质的温度升高，其半衰期将变大若使放射性物质的温度升高，其半衰期将变大 B.衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的 C.在在、这三种射线中，这三种射线中，射线的穿透能力最强，射线的穿透能力最强，射线的电离能力最强射线的电离能力最强 【例【例1】 (多选多选)关于天然放射现象，以下叙述正确的是关于天然放射现象，以下叙述正确的是() 基础自主学习核心互动探究 答案答案C

22、D 基础自主学习核心互动探究 基础自主学习核心互动探究 1.2018江苏单科江苏单科12C(1)已知已知A和和B两种放射性元素的半衰期分别为两种放射性元素的半衰期分别为T和和2T，则相同质，则相同质 量的量的A和和B经过经过2T后，剩有的后，剩有的A和和B质量之比为质量之比为() A.14 B.12C.21 D.41 答案答案B 基础自主学习核心互动探究 A. 衰变后钍核的动能等于衰变后钍核的动能等于粒子的动能粒子的动能 B. 衰变后钍核的动量大小等于衰变后钍核的动量大小等于粒子的动量大小粒子的动量大小 C. 铀核的半衰期等于其放出一个铀核的半衰期等于其放出一个粒子所经历的时间粒子所经历的时间

23、 D. 衰变后衰变后粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量 基础自主学习核心互动探究 答案答案B 基础自主学习核心互动探究 核反应方程与核能的计算核反应方程与核能的计算 1.核反应的四种类型核反应的四种类型 基础自主学习核心互动探究 基础自主学习核心互动探究 基础自主学习核心互动探究 (1)根据根据Emc2计算时，计算时，m的单位用的单位用“kg”，c的单位用的单位用“m/s”，E的单位用的单位用“J”。 (2)根据根据Em931.5 MeV计算时，计算时，m的单位用的单位用“u”，E的单位用的单位用“MeV”。 (3)根据比结合能来计算核能：根据比结合能来计算核能： 原子核的结合能比结