高考物理第二十二章原子核复习教案新人教版

第二十二章原子核§22.1原子结构能级第一课时一、要点难点解说1．卢瑟福原子核式构造1）α粒子散射现象绝大多半α粒子穿过金箔后基本上仍沿本来方向行进，可是有少量α粒子发生了较大的偏转，并且有极少量α粒子偏转角超出了900，有的甚至被弹回，偏转角几乎达到1800.（2）原子的核式构造2．玻尔原子模型1）玻尔的原子模型：玻尔的原子模型包括以下三个方面的内容：①轨道量子化：环绕原子核运动的电子轨道半径只好取某些分立的数值；②能量量子化：不一样的轨道对应着不一样的能量状态，在这些状态中，原子是稳固的，电子虽做变速运动，但不向外辐射能量；③跃迁假定：原子在不一样的状态拥有不一样的能量，从一个定态向另一个定态跃迁时要辐射或汲取必定频次的光子，该光子的能量等于这两个状态的能级差，即hEmEn（2）氢原子的能级：原子各个定态的能量值叫做原子的能级。氢原子的能级公式为EnE1n2，对应的轨道半径关系式为：rnn2r1，此中n叫量子数，只能取正整数。n=1的状态称为基态，氢原子基态的能量值二、思想方法点拨1．α粒散射实验的解析方法：

在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的所有正电荷和几乎所有的质量都集中在原子核上，带负电的电子在核外空间绕核旋转。原子直径的数目级为1010m，而原子核直径的数目级约为1015m。E113.6eV,r0.531010m。量子1数n越大，动能越小，势能越大，总能量越大。3）玻尔理论的成功与限制：玻尔理论的成功之处在于引入了量子的概念，限制之处在于保存了过多的经典理论。4）光子的汲取与发射原子从一种定态（能量为E初），跃迁到另一种定态（能量为E终），它辐射或汲取必定频次的光子，光子的能量由这两种定态的能级差决定：即hE初E终。若E＞E，则辐射初终光子；若E＜E，则汲取光子。初终原子只辐射或汲取能级差间的光子。因为原子的能级不连续，所以辐射或汲取光波的频次是若干分立的值，这也正是原子光谱是线状谱的原由。①因为电子质量远远小于α粒子的质量（电子质量约为α粒子质量的１／而也不行能使α粒子发生大角度偏转，更7300），即便α粒子遇到电子，其运动方不行能把α粒子反向弹回，这与α粒子散向也不会发生显然偏转，就象一颗飞翔射实验的结果相矛盾，从而否认了汤姆的子弹遇到灰尘同样，所以电子不行能生的原子模型。使α粒子发生大角度散射。③实验现象中，α粒子绝大多半不发②使α粒子发生大角度散射的只好生偏转，少量发生较大偏转，极少量偏是原子中带正电的部分，依据汤姆生的转超出900，个别甚至被弹回，都说了然原子模型，正电荷在原子内是均均散布原子中绝大多半是空的，带正电的物质的，α粒子穿过原子时，它遇到双侧正电只好集中在一个极少的体积内（原子荷的斥力有相当大一部分相互抵消，因核）。2．氢原子各定态能量值是电子绕核运动的动能和势能的代数和。由EnE21和E113.6eV，可知，氢原EnE21得出氢原子各定态能量与n2成nn子各定态的能量值均为负值。n越大，En反比的结论。的绝对值越小，但能量（能级）越高。所以，不可以依据氢原子的能级公式3．原子的跃迁条件：hE初E终只合用于光子和原13.6eV的光子会被基态的氢原子汲取而子作用而使原子在各定态之间跃迁的情发生电离，只可是入射光子的能量越大，况，关于光子和原子作用而使原子电离，原子电离后产生的自由电子的动能越则不受此条件的限制，如基态氢原子的大。电离能为13.6eV，只要大于或等于4．原子处于激发态是不稳固的，会自觉地向基态或其余较低能级跃迁。因为这种自觉跃迁的随机性，一个群原子处于激发态，则各样可能跃迁都原子会有多种可能的跃迁。处于量子数会发生，所以会同时获取该原子的所有为n的激发态的原子，在自觉跃迁时，光谱线。可能发出的谱线条数为NCn2，假如一第二课时三、典型例题解析例1：（1997年全国）在卢瑟福的αC、原子中存在着带负电的电子粒子散射实验中，有极少量α粒子发生大D、原子只好处于一系列不连续的能量角度偏转，其原由是（）状态中A、原子的正电荷和绝大多半质量集中解析：α粒子散射实验中，α粒子的在一个很小的核上大角度偏转是因为遇到原子核内集中的B、正电荷在原子中是均匀散布的正电荷的作用。答案A评论：某种实验现象产生的原由或反应的物理事实这种问题时，必定要注例2：（2004全国理综）现有1200个氢原子被激发到量子数为4的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是多少？假设处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激1发态能级上的原子总数的n1。A、2200B、2000C、1200D、2400解析：本题考察考生能否认识氢原子的能级图以及原子的跃迁规律，题目中的假定状况考察考生题解能力和解析例3：氢原子处于基态时，原子的能量为E113.6eV，问：1）氢原子在n=4的定态时，可放出几种频次的光？此中最小频次等于多少Hz？2）若要使处于基态的氢原子电离，起码要用多大频次的电磁波照耀此原子？解析：本题考察氢原玻尔模型及能级跃迁原子处于激发态是不稳固的，会自觉跃迁到低态跃迁的方式有多种，或直接跃迁到基态，或先跃迁到较低激发态，再跃迁到基态。解答：（1）依据玻尔理论，氢原子n

意其因果关系或逻辑关系，特别注意某些结论固然是正确的，但不与该实验现象相关。综合能力。解答：画出氢原子的能级图，依据氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的1/（n-1），可得出各个能级间发出的光子数如下能级图所示，所以光子总数等于4003+200×2+600=2200正确答案：A评论：因为考试纲领把氢原子能级及光子的发射和汲取由Ⅰ提升为Ⅱ，所以本题考察要求较高，复习备考时要特别注意考纲的变化，增强复习的针对性。=4的能级跃迁时有6种可能性：由EnEn1h可知能级之间的能量差减小，辐射光子的频次就越低，由以下图可知，从n=4跃迁到n=3，辐射的能量最少E4E3E1E14232hh[(0.85(1.51)1.61019)]=6.631034HZ=1.6×1014HZ2）欲使氢原子电离，马上电子移到离核无量远处，此时E0，由能量守恒有：EEE10(13.6)13.6eV而这份能量对应光子的最小频次应为：E13.61.610193.281015Hzh6.631034Hz故要使基态的氢原子电离，照耀光的频次起码应为3.28×1015Hz，若照大于或等于某一能级的能量绝对值。即射光频次高于这一值，使原子电离后多EEEn余的能量为电子的动能。这是因为电离后，电子在无量远处评论：（1）原子由定态n向基态跃的动能E可取大于零的值。E0时，迁时，可能辐射光谱线数可由公式所需的是最小能量。Cn2n(n1)求得（4）计算时应注意：①各能级的能2（2）原子激发式跃迁时，所汲取或量值均为负值；②代入数值时需把“eV”开释的能量只好等于两能级之间的能量换算为“J”。差。（3）原子电离时所汲取的能量能够例4：一个运动的电子与一个静止的氢原子发生正碰，使氢原子恰巧电离，这个电子的德布罗意波的最大波长是多少？（氢原子的质量mH1.671027kg，电子的质量m9.11031kg）e解析：本题是近代物理与力学的综合性问题。电子与氢原子的碰撞恪守动量守恒定律，并且碰撞过程中电子部分动能被氢原子汲取，使氢原子电离。如果电子与氢原子碰撞后速度同样（完整非弹性碰撞），这时被氢原子汲取的能量最多。所以，在氢原子汲取的能量（电离能）必定的状况下，碰撞后电子与氢原子速度同样时，入射电子所需的动能最小。解答：以ve表示碰撞前的速度，以表示碰撞后电子与氢原子的共同速四、随堂练习1、α粒子散射实验中，使α粒子发生散射的原由是（）

度，用E表示氢原子电离所需的能量，则有：mee(memH)21mee221(memH)2E由以上两式解得1meve2(1me)E2mH考虑到mHme,所以212Emee电子的动量为Pemee2Eme电子的德布罗意波波长为hhpe2Eme因为氢原子的电离能=13.6eV，所以要使氢原子能电离，电子的德布罗意波的最大波长为mh3.31010m2Eme评论：微观粒子拥有波粒二象性,它所依据的运动规律也与宏观粒子根本不同,但微观粒子间的相互作用仍依据动量守恒定律和能量守恒定律。A、α粒子与原子核外电子碰撞B、α粒子与原子核发生接触碰撞C、α射线发生显然衍射级上的电子，使之离开了原子，这一现D、α粒子与原子核的库仑斥力作象叫做俄歇效应，以这种方式离开了原用子的电子叫做俄歇电子。已知铬原子的能级公式可简化表示为A式中n2、（2002·北京）氢原子的能级是Enn2氢原子处于各个定态时的能量值，它包=1，2，3表示不一样能级，A是正的已知括氢原子系统的电势能和电子在轨道上常数，上述俄歇电子的动能是（）运动的动能。氢原子的电子由外层轨道Ａ、163AＢ、167A跃迁到内层轨道时（）Ｃ、1611AＤ、1613AA、氢原子的能量减小，电子的动能4、已知氢原子基态的电子轨道半径增添为B、氢原子的能量增添，电子的动能r10.5281010m，量子数为n的能增添级为C、氢原子的能量减小，电子的动能En13n2.6eV。减小（1）求电子在基态轨道上运动时的D、氢原子的能量增添，电子的动能动能减小（2）有一群氢原子处于量子数n=33、（2002·全国）原子从一个能级的激发态，画出能级图，并在图上用箭跃迁到头注明这些氢原子能发出哪几条光谱一个较低的能级时，有可能不发射光子，线？比如在某种条件下，铬原子的n=2能级（3）计算这几条光谱线中波长最短上的电子跃迁到n=1能级上时其实不发射的一条的波长。光子，而是将相应的能量转交给n=4能22.2天然放射现象衰变半衰期第一课时一、要点难点解说1．天然放射现象放出射线（有些原子序数小于83的元素物质发射射线的性质称为放射性，具也拥有放射性）。元素的这种自觉地放出有放射性的元素称为放射性的元素。所射线的现象叫做天然放射现象。有原子序数大于82的元素，都能自觉地2．放射线的种类和特点将放射性物质放出的射线进行实验射线、γ射线，将它们的特点列表对照（如射入磁场中的偏转实验等），表示放以下：射性物质放出的射线有三种：α射线、β带正电的氦24Heq2e射出速度穿透本电离本α射线ma41.661027kgv0.1c核流领小领大β射线高速电子流01eqema0.911030kg靠近光速较大较小γ光子流或hq0无静止质量光速cγ射线大小高频电磁波3．原子核的衰变天然放射现象说明原子核拥有复杂的构造。原子核放出α粒子或β粒子，其实不表示原子核内有α粒子或β粒子（很明显，β粒子是电子流，而原子核内不行能有电子存在），放出后就变为新的原子核，这种变化称为原子核的衰变。（1）衰变规律：原子核衰变时，前后的4．元素的半衰期1）放射性元素衰变的快慢用半衰期来表示，放射性元素的原子核有多半发生衰变所需的时间，叫做这种元素的半衰期。（2）公式表示：N余N原(12)t/T，m余m原(21)t/T式中N原、m原分别表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N余、m余分别表示衰变后还没有发生衰变

电荷数和质量数都守恒。（2）衰变方程：衰变AA44:ZXZ2Y2Heγ射衰变:ZAXZA1Y01e线常常是陪伴α射线和β射线产生的。的放射性元素的原子数和质量，t表示衰变时间，T表示半衰期。3）半衰期的大小由这种元素原子核内部自己的要素决定，跟原子所处的物理或化学状态没关。半衰期是一个统计规律，只对大批的原子核合用，对少量个其余原子核，衰变时不存在半衰期规律。5、探测放射线的方法1）放射线的粒子与其余物质作用的主要现象是：①负气体电离；②使照相底片感光；③使荧光物质产生荧光。（2）6、放射性的应用与防备1）有些同位素拥有放射性，叫做放射性同位素。天然放射性同位素只有多种，而用人工方法获取的放射性同位素已达1000多种，并获取了宽泛的应用。二、方法解说应用衰变规律解题主要有两种种类一是确立某元素的原子核发生衰变后变为新的核，确立衰变（α衰变和β衰变）的次数。其解题方法是依据衰变规律，依据原子核衰变前后质量数和电荷数都守恒列出二元一次方程求解。明确每经一次α衰变，产生的新核与原核相比：质量数减少4，电荷数减少2，在元素周期表中的地点前移两位，每经一次β衰变，新核与原核对比：质量数不变，衰变的实质

科研中常用的探测射线的方法：①威耳孙云室；②气泡室；③盖革—弥勒计数器2）放射性同位素主要应用在两个方面：①利用它的射线；②作为示踪原子。过度的放射性会对环境造成污染，对人类和自然界产生损坏作用，所以在利用的同时，要采纳有效地防备举措。电荷数增添1，在元素周期表中的地点后移一位。γ衰变陪伴而生，不过放出能量，其实不产生新核；二是依据衰变状况，确立发生哪一种衰变；或衰变后变为什么元素的新核。需要注意的是，某元素的原子核可否发生衰变，会发生哪一种衰变，这是由原子核自己的要素决定，决不可以按衰变规律任意假造衰变反响。在放射性元素的原子核中，２个质子和２此中子联合得比较密切，有时会作为一个整体从较大的原子核中抛射出来，这就是α衰变。原子核内固然没有电三、考点应用例1（2003年全）K介子衰变的方程为K0，此中K介子和介子带负的基元电荷，0介子不带电。一个K介子沿垂直于磁

子，可是核内的中子能够转变为质子和电子，产生的电子从核内发射出来，这就是β衰变。场的方向射入匀强磁强中，其轨迹为圆弧AP，衰变后产生的介子的轨迹为圆弧PB，两轨迹在P点相切，它们的半径RK与R之比为2：1，0介子的轨迹未画出，如图所示。由此可知的动量大小与0的动量大小之比为（）A.1:1B.1:2C.1:3D.1:6解析：圆弧AP与PB在P处相切，说明衰变前K介子的速度方向与衰变后介子的速度方向完整相反。设衰变前K介子的动量大小为R0，衰变后介子和0介子的动量大小分别为p1和p2，依据动量守恒定律可得：p0p1p2①K介子和介子在磁场中分别做匀速圆周运动，轨道半径为：RKP0Bqk②例2.静止在匀强磁场中的某种放射性元素的原子核放出一个α粒子，其速度方向与磁场方向垂直，测得α粒子与反冲核轨道半径之比为30：1，以下图，则（）粒子和反冲核的动量大小相等、方向相反反冲核的原子序数为62原放射性元素的原子序数是62反冲核与α粒子的速率之比为1：62解析：粒子间相互作用恪守动量守例3：一瓶有放射性同位素的溶液，测得均匀每分钟内有8×1014个原子发生衰变。已知该同位素的半衰期为2天，衰变后的物质不拥有放射性。现将该溶液倒入水库，设10天后溶液均匀散布到库水中，这时从水库中取

Rp1③Bq又由题意知：R2R④Kqkq⑤解以上联立方程组可得：p1:p21:3答案：C评论：本题波及核反响、带电粒子在磁场中的运动及动量守恒定律，综合性较强，且题目波及情形较新奇，是一道很好的考题。恒定律，有：0mum①若设原核电荷数为Q，则反冲核电荷数为（Q-2）。在匀强磁场中，有Rmu②(Q2)B,rm2B,③且r/R30/1,④联立解得Q=62，应选项A、C正确。答案：A、C评论：本题需要运使劲学（动量守恒、向心力、圆周运动）、电学（洛伦兹力）以及衰变规律等综合知识，拥有学科内综合特点。出1cm3的水，测得均匀每分钟内有20个原子发生衰变，可否由此计算该水库中现存的水量？解析：本题考察对半衰期的理解解答：设该同位素溶液的质量为m0,半衰期T=2天，经10天后水库中仅有m(21)t/Tm0(12)10/2m0321m0则10天后均匀每分钟衰变原子核个数为：N1N011432410在容积为V的水库中拿出1cm3的水，每分钟衰变原子核个数为20个。所以

即水库中水量为1.25106m3。评论：本题联系实质，给定了一种运用放射性元素的半衰期测定水库水量的方法，对此种类实质问题的研究时，要点是着重知识的迁徙和模型的成立。V4110141cm31108m320801.25106m3例4：如图是两个轮间的距离，使铝板的厚度恢工厂利用放射线复正常。自动控制铝板厚（2）β射线起主要作用。因度的装置表示图。为α射线的贯串本事很小，一张薄（1）请你简述自动控制的原由。纸就能把它挡住，更穿可是1mm厚的铝（2）假如工厂生产的是厚度为1mm板；γ射线的贯串本事特别强，能穿过的铝几厘米厚的铝板，1mm左右厚的铝板厚度板，在α、β和γ三种射线，你以为哪一发生变化时，透过铝板射线强度变化不种射线在铝板的厚度控制中起主要作大；β射线的贯串本事较强，能穿过几用，为何？毫米厚的铝板，当铝板的厚度发生变化解析：本题考察对三种射线的理解。时，透过铝板的射线强度变化较大，探解答：（1）放射线拥有穿透本事，测器可显然地反应出这种变化，使自动假如向前运动的铝板厚度有变化，则探化系统作出相应的反响。测器接收到的放射线的强度就会随之变评论：着重知识的综合运用和理论化，这种变化被转变为电信号输入到相联系实质题型的训练和研究，特别是要应的装置，从而自动控制如图中右边的找准课本知识与实质问题的联合点.四、随堂练习1．（2004年江苏）以下说法正确的2．（2002·上海）图中P为是（）放在匀强电场中的天然放电源，A．α射线与γ射线都是电磁波其放出的射