一轮复习鲁科版 第58讲 原子和原子核 课件（45张）

1、第五十八讲 原子和原子核一、原子结构1.原子的核式结构(1)19091911年，英籍物理学家_进行了粒子散射实验，提出了原子核式结构模型。(2)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，但有_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”，如图所示。(3)原子的核式结构模型：原子中带正电部分的体积_，但几乎占有全部_，电子在正电体的外面运动。卢瑟福少数很小质量2.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)光谱分类波长连续特征吸收(4)光谱分析：利用每种原子都有自己

2、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。特征谱线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：电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时，会放出能量为h的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即h_。(h是普朗克常量，h6.631034 Js)(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_，因此电子的可能轨道也是_。不连续稳定EmEn不连续的不连续的4.氢原子的能级图，如图所示【典例1】 (2020

3、天津卷)在物理学发展的进程中，人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究，获得正确的理论认识。下列图示的实验中导致发现原子具有核式结构的是()D解析发现原子具有核式结构的是卢瑟福的粒子轰击金箔发生散射的实验，选项D正确。【典例2】 2020陕西渭南市教学质量检测()金属钠的逸出功为2.49 eV，氢原子的能级分布如图所示，一群氢原子处于n4的激发态，当它们向较低的能级跃迁时发出的光照射金属钠，能使金属钠逸出光电子的光子频率有()A.1种 B.2种C.3种 D.4种D二、天然放射现象和原子核1.天然放射现象(1)天然放射现象放射性元素_地发出射线的现象，首先由_发现。天然放射现象的发现，说明原子

4、核具有复杂的结构。(2)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、做_等。防护：防止放射性对人体组织的伤害。自发贝克勒尔天然人工示踪原子2.原子核的组成(1)原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为_。质子带正电，中子不带电。(2)基本关系电荷数(Z)质子数元素的原子序数原子的_。质量数(A)_质子数中子数。核子核外电子数核子数质量数3.原子核的衰变、半衰期(1)原子核的衰变原子核自发地放出粒子或粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变。分类当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生衰变，有的发生衰变

5、，同时伴随着辐射。两个典型的衰变方程(2)半衰期定义：放射性元素的原子核有_发生衰变所需的时间。影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核_自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。半数内部4.核力和核能(1)原子核内部，_所特有的相互作用力。(2)核子在结合成原子核时出现质量亏损m，其对应的能量Emc2。(3)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核子间5.裂变反应和聚变反应、裂变反应堆 核反应方程(1)重核裂变定义：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。典型的裂变反应方程：链式反应：重核裂变产生的_使裂变

6、反应一代接一代继续下去的过程。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。裂变的应用：_、核反应堆。反应堆构造：核燃料、减速剂、_、防护层。中子链式反应原子弹镉棒(2)轻核聚变定义：两个轻核结合成_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_。典型的聚变反应方程：质量较大热核反应A解析A项方程是核聚变，B项方程为衰变，C项方程为重核裂变，D项方程为人工核转变。故选A。 考点一玻尔理论和能级跃迁1.定态间的跃迁满足能级差2电离电离态与电离能电离态：n，E0基态电离态：E吸0(13.6 eV)13.6 eV。激发态电离态：E吸0En|En|。若吸收能量足够大，克服电

7、离能后，获得自由的电子还携带动能。【典例4】 (2019全国卷)氢原子能级示意图如图4所示。光子能量在1.63 eV3.10 eV的光为可见光。要使处于基态(n1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为()AA12.09 eV B10.20 eVC1.89 eV D.1.51 eV解析因为可见光光子的能量范围是1.63 eV3.10 eV，所以氢原子至少要被激发到n3能级，要给氢原子提供的能量最少为E(1.5113.60) eV12.09 eV，即选项A正确。D【变式1】 (2020山东青岛市上学期期末)如图，为氢原子能级图；金属钾的逸出功为2.25 eV，则下面有关说

8、法正确的是()A.处于基态的氢原子能吸收13.0 eV的光子后跃迁至n3能级B.大量处n4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可辐射出5种不同频率的光C.用处于n3能级的氢原子向低能级跃迁所辐射出的各种色光照射金属钾，都能发生光电效应D.用大量处于n4能级的氢原子向低能级跃迁所辐射出的光照射金属钾，所产生光电子的最大初动能为10.5 eV解析用能量为13.0 eV的光子照射，基态的氢原子若吸收13 eV的能量，则能量值为0.6 eV，氢原子没有该能级。所以不能使处于基态的氢原子跃迁，故A错误；大量处于n4能级的氢原子，最多可以辐射出n6种不同频率的光，故B错误；现有一群处于n3能级的氢原子向低能级

9、跃迁，根据n3，知该群氢原子可能发射3种不同频率的光子，但是n3能级跃迁到n2能级的光子能量小于2 eV，所以能使该金属发生光电效应的频率共有2种，故C错误；n4能级的氢原子跃迁到基态时，释放光子的能量EE4E112.75 eV，再根据光电效应方程式得光电子的最大初动能为EkEW012.75 eV2.25 eV10.5 eV，故D正确。【变式2】 2020江苏省统考(三)为了做好疫情防控工作，小区物业利用红外测温仪对出入人员进行体温检测。红外测温仪的原理是：被测物体辐射的光线只有红外线可被捕捉，并转变成电信号。图为氢原子能级示意图，已知红外线单个光子能量的最大值为1.62 eV，要使氢原子辐射

10、出的光子可被红外测温仪捕捉，最少应给处于n2激发态的氢原子提供的能量为()A.10.20 eV B.2.89 eV C.2.55 eV D.1.89 eVC解析处于n2能级的氢原子不能吸收10.20 eV、2.89 eV的能量，则选项A、B错误； 处于n2能级的氢原子能吸收2.55 eV的能量而跃迁到n4的能级，然后向低能级跃迁时辐射光子，其中从n4到n3的跃迁辐射出的光子的能量小于1.62 eV可被红外测温仪捕捉，选项C正确；处于n2能级的氢原子能吸收1.89 eV的能量而跃迁到n3的能级，从n3到低能级跃迁时辐射光子的能量均大于1.62 eV，不能被红外测温仪捕捉，选项D错误。B考点二原子

11、核的衰变及半衰期1.衰变规律及实质(1)衰变和衰变的比较匀强磁场中轨迹形状衰变规律电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒(2)射线：射线经常伴随着衰变或衰变同时产生。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(原子核处于激发态)而辐射出光子。2.确定衰变次数的方法因为衰变对质量数无影响，所以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。3.半衰期4.衰变中的动量问题：满足动量守恒定律。AC【变式4】 (多选)(2020福建泉州市第一次质检)活体生物由于需要呼吸，其体内的14C含量大致不变，死后停止呼吸，体内的14C含量开始减少。由于碳元素在自然界的

12、各个同位素的比例一直都很稳定，人们可通过测定古木的14C 含量，来估计它的大概年龄，这种方法称之为碳定年法。14C衰变为14N的半衰期约为5 730年，某古木样品中14C 的比例约为现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是()ACA.该古木的年龄约为5 730年B.14C与14N具有相同的中子数C.14C衰变为14N的过程中放出射线D.升高古木样品所处环境的温度将加速14C的衰变A考点三核反应及核反应类型1.核反应的四种类型2.核反应方程式的书写解析根据核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，可知选项A中的X1质量数是3，电荷数是2，A项错误；选项B中的X2质量数是4，电荷数是2，代表粒子，

13、B项正确；选项C中的X3质量数是1，电荷数是0，代表中子，C项错误；选项D中的X4质量数是4，电荷数是2，代表粒子，D项正确。BDCC考点四质量亏损及核能的计算1.利用质能方程计算核能(1)根据核反应方程，计算出核反应前与核反应后的质量亏损m。(2)根据爱因斯坦质能方程Emc2计算核能。Emc2中，若m的单位用“kg”，c的单位用“m/s”，则E的单位为“J”。 Emc2中，若m的单位用“u”，则可直接利用Em931.5 MeV/u计算，此时E的单位为“MeV”，即1 u1.660 61027 kg，相当于931.5 MeV，这个结论可在计算中直接应用。2.利用比结合能计算核能原子核的结合能核子的比结合能核子数。核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差，就是该核反应所释放(或吸收)的核能。CC解析因电子的质量远小于质子的质量，计算中可忽略不计。质量亏损m4mpm，由质能方程得Emc2