原子结构、原子核

PAGE高三物理第一轮复习教学案课题:原子结构原子核【课标要求】1.了解发现电子的过程;认识结构模型,α粒子散射实验及核式结构模型2对氢原子光谱的分析3.氢原子的能级结构及能级图4.原子核的质量数、质子数、中子数、核子数、核电荷数、原子序数等概念及其数量关系;5.天然放射现象,及α衰变、β衰变和衰变方程6.放射性同位素及放射性同位素的应用7.结合能和质量亏损的概念.了解爱因斯坦质能方程,8铀核裂变轻核聚变的方程【自主学习】一.原子结构1.阴极射线(1)产生：(2)阴极射线的特点：2.电子的发现：3.汤姆孙原子模型:4.α粒子散射实验(1)实验装置:(2)实验原理、结果:5.原子的核式结构模型：6.光谱(1)光谱的分类:(2)线状谱和吸收光谱的特点:7.氢原子光谱的实验规律：8.经典理论的困难：9.卢瑟福的核式结构与经典电磁理论有矛盾(1)绕核旋转的电子要不断向外辐射电磁波,能量,轨道半径将不断,沿螺旋线路靠近核.(2)核式结构得出原子光谱是含一切波长的连续光谱，而实际上原子发光是。10.玻尔提出了原子的轨道量子化模型，三条假设是：(1)定态；(2)跃迁;(3)轨道.11.能级：氢原子的各个定态的叫做它的能级，原子处于最低能级时，电子在离核最近的轨道上运动，这种定态叫，其余各定态叫。二.原子核(一)天然放射现象1.发现天然放射现象,揭开了人类研究结构的序幕,三种放射线的性质比较种类本质电离性贯穿性α射线氦核4+20.1最强最弱，纸能挡住β射线电子1/1840-10.99较强较强，穿几mm铝板γ射线光子001最弱最强，穿几cm铅板3.原子核的组成：、。(二)放射性元素的衰变(1)α衰变：每次释放出一个，核电荷数，质量数；(2)β衰变：每次释放出一个，核电荷数，质量数；(3)γ衰变：每次释放出一个，是伴随α衰变和β衰变产生（放出的能量）3.半衰期(1)定义：(2)半衰期由核内部自身的因素决定,跟原子所处的物理状态（如、）、化学状态（如、）无关.(三)放射性的应用与防护1.核反应：产生新原子核的过程。2.特点：在核反应中，守恒、守恒。如：发现质子的核反应方程：，发现中子的核反应方程：，约里奥·居里夫妇发现人工放射性同位素和正电子的方程：3.同位素(1)定义：具有相同核电荷数和不同质量数的原子，有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素。(2)放射性同位素的应用，。(四)核变化1.核力：为核子间作用力，其特点为短程强引力，作用范围为2.0×10-15m，只在的核子间发生作用。2.结合能：，比结合能。3.质量亏损、质能方程：(1)在核反应中，质量数和电荷数，核反应中放出的能量称为。(2)如果反应后原子核的总质量比反应前原子核的总质量小些，这种现象叫做。爱因斯坦的相对论指出，物体的能量等于即，这就是著名的爱因斯坦质能方程。(3)核子在结合成原子核时出现，所以要能量。(4)在计算原子核的质量时，以u为单位比较方便，u叫，1u=1.66×10-27kg，1u相当于Mev的能量。4.重核裂变与轻核聚变(1)某些的过程叫做裂变，裂变反应会释放巨大的能量。(2)发生链式反应的条件是：裂变物质的体积临界体积。(3)某些轻核能够结合在一起，生成一个较大的原子核，这种反应叫做，一般地，反应比反应平均每个核子放出的能量要大好几倍，反应需要几百万摄氏度以上的高温，又叫热核反应。太阳和许多恒星内部激烈地进行着热核反应。【例题分析】例1.α粒子散射实验中，当α粒子最接近原子核时，α粒子符合下列的情况是（）A.动能最小B.势能最小C.α粒子与金原子核组成的系统的能量最小D.所受原子核的斥力最大例2.关于太阳的光谱，下列说法正确的是（）A.太阳光谱为连续光谱B.研究太阳光谱，可以了解太阳大气的物质成份C.太阳光谱为吸收光谱D.研究太阳光谱，可以了解地球大气层的物质成分OABCDOOO●●●OABCDOOO●●●●例3.玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有（）A.原子处于定态时，电子虽做加速运动，但并不辐射能量B.原子的不同定态同电子绕核沿不同轨道运动相对应C.电子从核外一轨道跃迁到另一轨道时，辐射（或吸收）一定频率的光子D.电子跃迁时辐射光子的频率等于电子绕核运动的频率例4.关于氢原子的能级的跃迁，下列叙述正确的是（）A.用波长为60nm的x射线照射，可使处于基态的氢原子电离出自由电子B.用能量为10.2eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态C.用能量为11.0eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态D.用能量为12.5eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态例5.已知氢原子各定态能量为E=E0/n2,式中(n=1，2，3……),E0为氢原子的基态能量.普朗克常量h,试求:(1)为使处于基态的氢原子进入激发态,入射光子所需的最小频率(2)现用氢原子从n=3激发态向基态跃迁时发出的光子照射某金属,使该金属发出光电子.已知该金属的逸出功为w,则发出的光电子的最大初动能放射源探测接收器MN例6.如图所示，是利用放射线自动控制铝板厚度的装置。假如放射源能放射出α、β、γ三种射线，而根据设计，该生产线压制的是3mm厚的铝板，那么是三种射线中的____射线对控制厚度起主要作用。当探测接收器单位时间内接收到的放射性粒子的个数超过标准值时，将会通过自动装置将M、N放射源探测接收器MN例7.完成下列核反应方程，并指出其中哪个是发现质子核反应方程，哪个是发现中子的核反应方程。（1）N+n→C+_____（2）N+He→O+_____（3）B+n→_____+He（4）Be+He→_____+n（5）Fe+H→Co+_____例8.为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为国际物理年。对于爱因斯坦提出的质能方程，下列说法中正确的是（）A.E=mc2表明物体具有的能量与质量成正比B.根据△E=△mc2可以计算核反应中释放的核能C.一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损D.E=mc2中的E是发生核反应中释放的核能例12.镭核在α衰变中放出能量为4.78MeV的α粒子和能量为0.19MeV的γ光子，镭核每发生1次α衰变时的质量亏损（1u=931.5MeV）（）A.等于1个α粒子的质量B.等于0.005335uC.等于6.64×10-24kgD.等于8.64×10-24kg例9.原子核反应有广泛的应用,如用于核电站等.在下列核反应中,属于核裂变反应的是()A.B.C.D.高考题及模拟题选做：C模块（12分）⑴下列说法中正确的是A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的裂变反应B．原子核式结构模型是由汤姆逊在α粒子散射实验基础上提出的C．放射性元素的半衰期是由核内自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态没有关系D．用射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的伤害⑵如图为氢原子的能级图，大量处于n=4激发态的氢原子跃迁时，发出多个能量不同的光子，其中频率最大的光子能量为eV，若用此光照射到逸出功为2.75eV的光电管上，则加在该光电管上的反向遏止电压为V；PPQ⑶质量均为m的小滑块P和Q都视作质点，与轻质弹簧相连的Q静止在光滑水平面上。P以某一初速度v向Q运动并与弹簧发生碰撞，在整个过程中，P、Q的共同速度为，弹簧具有的最大弹性势能等于。C模块（12分）（1）下列说法中正确的是（）A．天然放射现象的发现揭示了原子核内部具有复杂结构B．原子核中的核子之所以能够紧紧地束缚在一起，是因为相互之间存在万有引力C．中等大小的原子核的比结合能最大，因此这些核最稳定D．在微观物理学中不能同时准确地知道粒子的位置和动量（2）我国科学家经过艰苦努力，率先建成了世界上第一个全超导托克马克试验装置并调试成功．这种装置被称为“人造太阳”，它能够承受上亿摄氏度高温且能够控制等离子态的核子发生聚变并稳定持续的输出能量，就像太阳一样为人类提供无限清洁能源．在该装置内发生的核反应方程是，其中粒子X的符号是．已知的质量是m1，的质量是m2，的质量是m3，X的质量是m4，光速是c，则发生一次上述聚变反应所释放的核能表达式为．（3）在光滑水平面上，甲、乙两物体的质量分别为m1、m2，它们沿一条直线相向运动，其中甲物体运动速度v1的大小是6m/s，乙物体运动速度v2的大小是2m/s．已知两物体碰撞后各自沿着原方向的反方向运动，速度v的大小都是4m/s．求甲乙两物体的质量之比．2009年江苏高考：C．（选修模块3—5）（12分）在衰变中常伴有一种称为“中微子”的例子放出。中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测。1953年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中的核反应，间接地证实了中微子的存在。（1）中微子与水中的发生核反应，产生中子（）和正电子（），即中微子+→+可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是▲。（填写选项前的字母）（A）0和0（B）0和1（C）1和0（D）1和1（2）上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子（），即+2已知正电子和电子的质量都为9.1×10-31㎏，反应中产生的每个光子的能量约为J.正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子，原因是。（3）试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小。物理一轮复习作业（原子结构、原子核）班级姓名___1.α粒子散射实验中,使少数α粒子发生大角度偏转的作用力是原子核对α粒子()A.万有引力B.库仑力C.磁场力D.核力2.对α粒子散射实验装置描述正确的是：（）A.实验器材有:放射源、金箔、荧光屏、显微镜B.金箔的厚度对实验结果无影响C.如果不用金箔而用铝箔就不能发生散射现象D.实验装置放在空气中和真空中都可以3.下列说法中正确的是（）A.炽热的固体、液体和高压气体发出的光形成连续光谱；B.各种原子的明线光谱中的明线和它的吸收光谱中的暗线必定一一对应；C.气体发出的光只能产生明线光谱；D.甲物质发出的白光通过乙物质的蒸气形成的是甲物质的吸收光谱；4.欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是（）A.用10.2ev的光子照射B.用11ev的光子照射C.用14ev的光子照射D.用11ev的电子碰撞5.用光子能量为E的单色光照射容器中处于基态的氢原子。停止照射后，发现该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为ν1、ν2、ν3，由此可知，开始用来照射容器的单色光的光子能量可以表示为：()A.hν1；B.hν3；C.h(ν1+ν2）；D.h(ν1+ν2+ν3)6.下面哪些事实证明了原子核具有复杂的结构（）A.α粒子的散射实验B.天然放射现象的发现C.阴极射线的发现D.伦琴射线的发现8.在下列四个核反应中，X表示了质子的是哪些（）A.B.C.D.7.下列关于α、β、γ射线的叙述中，正确的是（）A.α、β、γ射线都是电磁波B.α射线由高速氦原子核组成C.高速运动的电子流就是β射线D.γ射线射入磁场时会发生偏转10.β衰变中所放出的电子，来自（）A.原子核外内层电子B.原子核内中子衰变为质子放出的电子C.原子核内所含电子D.原子核内质子衰变为中子放出的电子8.有人欲减缓放射性元素的衰变，下面的做法错误的是（）A.把放射性元素放置在密封的铅盒里B.把放射性元素放置在低温处C.把放射性元素同其它稳定性的元素结合成化合物D.上述各种办法都无法减缓放射性元素的衰变9.A、B两种放射性元素，原来都静止在同一匀强磁场，磁场方向如图所示，其中一个放出α粒子，另一个放出β粒子，α与β粒子的运动方向跟磁场方向垂直，图中a、b、c、d分别表示α粒子，β粒子以及两个剩余核的运动轨迹（）A.a为α粒子轨迹，c为β粒子轨迹B.b为α粒子轨迹，d为β粒子轨迹C.b为α粒子轨迹，c为β粒子轨迹D.a为α粒子轨迹，d为β粒子轨迹10.关于放射性元素的半衰期，下列说法中正确的是（）A.半衰期是原子核全部衰变所需要时间的一半B.半衰期是原子核有半数发生衰变所需要的时间C.半衰期是原子量减少一半所需要的时间D.半衰期是元素质量减少一半所需要的时间11.下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的（）A.γ射线探伤仪B.利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况C.利用钴60治疗肿瘤等疾病D.把含有放射性元素的肥料施给农作物，用检测放射性的办法确定放射性元素在农作物内转移和分布情况，找出合理施肥的规律。12.(钍)经过一系列α和β衰变,变成(铅),问经过次α衰变,经过