届高三物理高考专题复习课件：原子物理

原子物理原子结构原子核组成核能原子的核式结构与玻尔理论一、原子的核式结构1.实验基础：用α粒子轰击金箔，结果大多数α粒子穿过金箔后沿原方向前进，少数α粒子发生了较大的偏转，极少数α粒子偏转角度超过90°，有的甚至被弹回.该实验就是α粒子散射实验.2.结论：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕着核旋转.原子核所带的正电荷数等于核外电子数，所以整个原子是中性的，电子绕核运动的向心力就是核对它的库仑力.3.原子和原子核的大小：原子的大小数量级大约是10-10m，原子核的大小数量级在10-15～10-14m之间.二、玻尔的量子化模型

（1）经典电磁理论对原子核式结构的解释中认为，原子是不稳定的，电子绕核旋转，并不断向外辐射电磁波，因此电子的能量不断衰减，最终电子陨落到原子核上；事实上原子是稳定的.（2）经典电磁理论认为原子发射的光谱，由于原子能量逐渐衰减，因此其辐射的电磁波的频率应当是连续的；事实上原子发生产生的光谱是不连续的.1.卢瑟福核式结构与经典电磁理论的矛盾：2.玻尔理论.(1)三个假设：①定态假设——原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然做加速运动，但不向外辐射能量.②跃迁假设——原子从一种定态（设能量为E初）跃迁到另一种定态（设能量为E终）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即h=E初-E终。③轨道量子化假设——原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应，原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道的分布也是不连续的.(2)两个公式：（了解）能级公式：原子各定态的能量叫做原子的能级，对于氢原子，其能级公式为：En=E1/n2(n=1、2、3……)轨道公式：rn=n2r1(n=1、2、3……)n为量子数，只能取正整数，En是半径为rn的轨道的能量值，它等于核外电子在该轨道上运转时动能和原子的电势能总和，若规定无限远处为零电势点，则E1=-13.6eV.注意：量子数n=1定态，又叫基态，能量值最小，电子动能最大，电势最小；量子数越大，能量值越大，电子动能越小，电势能越大.例题:练习1.原子的核式结构学说是根据以下哪个实验或现象提出来的（）A.光电效应B.氢原子光谱实验C.α粒子散射实验D.天然放射现象2.卢瑟福提出的原子的核式结构学说的根据是在α粒子散射实验中发现粒子（）A.全部穿过或发生很小的偏转B.全部发生很大的偏转C.绝大多数穿过金箔后前进方向几乎不变，只有少数发生很大偏转D.绝大多数发生偏转，甚至被弹回3.玻尔在他的原子模型中所做的假设有()A.原子处于称为定态的能量状态时，虽然电子做加速运动，但并不向外辐射能量B.原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的C.电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射（或吸收）一定频率的光子D.电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核运转的频率【例1】在α粒子散射实验中，有少数α粒子发生了较大角度偏转，其原因是（A）A.原子的全部正电荷和绝大部分质量集中在原子中心一个很小的核上B.正电荷在原子中是均匀分布的C.原子中存在着带负电的电子D.原子只处在一系列不连续的能量状态中【解析】α粒子散射实验的意义，在于它是原子的核式结构理论建立的基础.

答案为A.【例2】处于基态的氢原子在某单色光的照射下，只能发出频率为1、2、3的三种光，且1＜2＜3，则该照射光的光子能量（C）A.h1

；B.h2；C.h3；D.h(1

+2+3)；【解析】根据玻尔理论，当处于基态的氢原子受到某单色光照射时，氢原子应吸收一个光子的能量h，从基态跳迁到某一定态，如果处于该定态的氢原子向较低定态跃迁只能发出频率为1、2、3的三种光，则该定态一定为第三能级，再由三种光的频率的大小和氢原子能级关系，当有h1＜h2＜h3，而且有（h1+h2）=h3，而h3为照射光的光子能量，也为基态与第三能级间的能量差，故本题答案为C.【例3】估算运动员跑步时的德布罗意波的波长，说明为什么我们观察不到运动员的波动性．【解析】设运动员的质量为60kg，该运动员跑步时速度为10m/s，则其德布罗意波的波长：=h/mv=6.63×10-34/(60×10)=1.1×10-36m；由计算结果可知，其波长太小，几乎观察不到.所以观察不到宏观的物体的波动性.【解题回顾】观察下列宏观物体的波动性，是因为，波长大小，而微观粒子的德布罗意波长较大，就较容量观察到其波动性.【例租4】绝α粒妙子散杰射实帜验中听，当抵α粒刷子最轨接近原子廊核时粒，α隐粒子燃符合伟下列戚的情窃况是怨（A递D）A.疾动能很最小B.疫势能配最小C.疾α粒庙子与妈金原到子核醋组成触的系湾统的化能量誉最小D.脏所受恨原子塞核的凝斥力酷最大【解匙析】驾该题混所考导查的种是原拐子的作核式护结构境、动能敢、电贿势能葬、库晴仑定睬律及寄能量奏守恒高等知大识点.铲α粒黄子在易接近孝金原烫子核格的过恰程中追，要透克服库仑额斥力严做功亚，动膏能减产少电拆势能剃增大停，两骡者相距目最近晌时，蚀动能扯最小向，电禾势能似最大栽，总迎能量守厕恒.轨根据传库仑糊定律足，距朱离最划近时茶，斥扣力最大.竭综上乎所述母，本气题答绞案为亭AD奥.返回:原子饲核的督组成一、阵天然筹放射肾性1.引贝克算勒尔抓首先河发现招了某班些矿抚物中叙能发舟出某白种看兵不见捎的射松线，欲此射驼线可条以穿漆透黑值纸使灰照相光底片千感光奶.物描质发笨射这黎种射物线的杠性质英叫放射跟性，具似有这傲种性虎质的评物质威称作放射慨性元零素.通好过研奸究发歌现，记原子毙序数蚂大于报83胳的所西有天蓝然存锡在的稍元素总都具初有这剖种性缓质，紫这种夏能自发各的放伤射出填射线忌的现遥象叫天醋然放越射现豪象.2.混三种绘射线损的比倦较：①α进射线勿：本纳质是异氦核发流，舍速度黑约为勾光速桥的十钥分之牵一，潮贯穿类本领梨弱，侨电离膏作用律极强语；②β嗓射线蛋：电遭子流催，速就度接曲近光徐速，素贯穿敲本领薄强，亿电离籍作用液弱；③射线舌：本拦质量宜波长全极短傲的电卖磁波塞，就诊是光差子，出贯穿忧本领票最强较，电扇离作熟用最枝弱；3.稼原子井核的姜衰变情：原农子核待自发腔的放套出某歪种粒企子而独转变替成为蜂新核胶的过聋程叫址原子刘核的础衰变除.①α纺衰变季：,同骗时放劳出射线补；②β毯衰变斯：，同猛时放永出射线霞；4．半衰地期：油放射那性元想素的嫩原子为核有早半数储发生符衰变枯所需今的时银间.剩余疲的原遣子核涝数和贿质量烂，N0、m0为最初原金核子颠数和匙质量乔.半衰屈期由敢核内达部的猜因素郑决定弦的，虎与原子的食物理谨状态施和化繁学状磁态无居关，泳即与搞外部条件惠无关竖.二、细原子趋核的橡组成1.慕原子恢核由质子和中子组成睛，质动子和植中子统羊称为核子，质筛子数册相同减，中涉子数冷不同拍的元素警称为鲜同位舱素.舍使核密子紧霉密结另合在羊一起悠的力叫核力，核角力是叛很强钓的短轨距离神作用遮力；辨原子核内馒只有馋相邻昨的核突子间摸才有区核力秤作用词.2.堂核子学的发棵现.(1馆)发承现质鞭子的颤核反水应方辜程（康19歌19总年，速卢瑟乡丰福）炭：.(2我)发软现中份子的赞核反爪应方誉程（尊19队32带年，艰查德获威克膊）：.中子哥首先侵是卢拣瑟福波预言匹了其融存在卖，而树小居掌里夫锻妇最杯先做昌出这服一实和验，贱发现阀了中怀子，伶但小究居里妄夫妇赚没有吨注意移到卢策瑟福让的预阁言，瞎当初悠认为寇它是吓一种眉波长致极短术的电忌磁波秋.三、答原子吓核的于人工蔑转变1.蛛用人池工的虫方法熔使原与子核良发生叮变化隆叫做旅原子黄核的掠人工泳转变杏，它不是人豪们研夏究原贩子核拜的结岩构及子其变野化规舍律的乱有力过武器脾.2.耗用人打工转畅变的侍方法务得到柔放射戏性同划位素幅，是泥一个患重要举的发血现，验放射狮性同册位素垦主要桶有两既方面捕的应拍用：就利用剂它的食射线抱；作剧为示检踪原崭子.3.询放射很性同帅位素织的发盘现（洗19续34皮年，卷约里坛奥·瞒居里马夫妇）进：，而也有醒放射性；刺，括其中挑是塔正电缠子.4.隔注意沾：在瘦人工洲转变类中，涂用某酬高速意粒子府去轰角击某稳原子赛核后览，原存子核纽奉发射存出粒衬子和你射线锡并转株变成泰新的其原子地核的妄过程踩中，洒不可皂认为寄是高急速粒服子从富原子陆核中范打出娱了粒咳子.练习1.达下面僵哪些颗事实坟证明锹了原论子核筝具有撤复杂厉结构凤()A.螺粒子锯的散蒜射实损验B.野天然铜放射旱现象C.屠阴极较射线章的发爸现D.斥伦琴泪射线樱的发餐现2.下α射探线的沉本质肆是()A.槐电子幕流铅B湖.高届速电扫子流C.光光子纲流楚D愚.高黎速氦队核流3.困放射拿性元借素的般半衰垦期是讽()A.挠质量桐减小谁一半耽需要新的时捷间B.下原子贪量减租少一墙半需敞要的聚时间C.氏原子阶核全序部衰脊变所尽需时鸽间的望一半D.顶原子狸核有衡半数炸发生浇衰变希需要岸的时勇间【例拖1】经过次衰变锁和次衰变坐，转绸变成.【解拨析】舌对于衰变爆和衰变巴来说吴，衰变立不改变质樱量数险，所槽以应殿当先茄以质赚量数叫的变处化来再计算衰变桐次数晴.原谷子每援发生耀一次衰变业时质尝量就虹减少穷4个单锈位，烛电荷冠数减选少2扑个单值位，诞而每幻玉发生美一次衰变，白则质及量数摸不变队，电杆荷数食增加舌一个胶单位难.质量疏数由遍23壤2减征少到悄20忽8共必发生进α衰久变的作次数但为：Na血=(呀23悲2-努20厨8)堵/4互=6肃;再结砖合电峡荷数制的变处化确灾定β素衰变此的次尿数：N=【解设题回肿顾】紧解决搅核反扩应方候程类忽问题移时，养一定险要抓旱住核炉反应会中质分量数垂和电简荷数霜守恒忍这个活规律泻，本服例还匆要注拾意β踏衰变蒙的特摘点—悟—质挤量数或不变引.【例夫2】甲将天充然放致射性服物质药放入郊顶端折开有爆小孔以的铅漂盒S矮里，长放射看线便舒从小植孔中厘射出垒，沿若带电食平行牙金属炕板A全、B腾之间泉的中关线垂勺直于秘电场怕方向逐进入页电场千，轨电道如袭图1腐７-毒2-令1所疲示，剃则轨睁迹是射线仅，轨施迹是射线前，轨连迹是射线孙.板带丑正电宴，板带岔负电还.图1者７-壤2-疏1【解喷析】油由于射线啊不带挽电，脊进入案电场凉后不乔会改鸭变方淹向，桌所以娘轨迹老②为射线塘.带电杆粒子绢垂直裂进入夜匀强研电场辞，则剪在匀蔬强电逆场中织做类忌平抛晕运动怠，竖底直方提向的伏位移虏为s趟=v0t,栋设两马板间问的距喘离为奔d，危则1剃/2负D=借1/帜2a陕t2，a旋=8死E/闭m=剩qU议/d槽m,如则s=，由此愈式可爆知s酿与粒虚子进摊入电筐场的块初速啦度v0成正比冰，与亲粒子驻的荷笼质比雁q/夹m的产平方营根成撒反比茂.射狗线速度冒约为棒射线避的1忽/1冲0，称而粒子内的荷敞质比辉比粒子的钳荷质偶比要乔小的适多，浊所以粒子垮的竖贯直方徒向位移要鞋大，膨所以锯③是射线孤的轨滋迹，缎①是射线输的轨迹叔.α粒菊子带搏正电浴，而献向A某板偏落移，刊因此受A板窗带负电，唱B板他带正蜡电.【例殖3】斑静止届在匀档强磁秆场中灵的某普放射锦性元训素的帅核，痰放出嫁一个粒子悼，其容速度除方向旬与磁削场方指向垂蛾直，运测得粒子青和反吊冲核新轨道狡半径冤之比虫R∶引r=之30炒∶1绸，如朴图1腐7-邪2-顾2所冒示，图1第7-拨2-受2则（蹈）A.粒子特与反总冲核戒的动捡量大申小相阵等，召方向用相反B.松反冲鱼核的引原子滤序数倡为6融2C.价原来早放射丛性元们素的逢原子胶序数董为6肤2D.洽反冲写核与呢α粒短子的散速度励之比仪为1传∶6谦2【解冻析】己本题砍结合睛动量卫守恒震、衰武变方冬程、姜带电诞粒子逝在磁数场中困的圆遮周运慢动等宝几个捞知识绘点综仔合运采用；绪由动暑量守雾恒得仁：M栋V+求mv裹=0魔，其访中M殖V为箩反冲背核动兽量，外mv筑为粒子速的动害量.Q为按原来辫放射羊性元缴素的由原子价核电灿荷数朝，则俩反冲朱核的午电荷痰数为咳Q-宫2，伞α粒越子电逃荷数待为2稳.反冲饶核的公轨迹势半径址R=童MV古/[问B（覆Q-岗2）爱]；粒子搏的轨历道半妥径r夸=m颗v/裕(2粘B)扮；综踪蝶合以庸上公腾式可肿得Q留=6耍2.【解利题回喝顾】费把原赞子核嫂知识泪与电俩磁场箩及力学知倦识结章合起洋来，地考查垦学生贱综合萝分析剧也是每年野高考本中的幻玉热点感之一呢。本损例中庸要注难意反冲核斥与α撑粒子豆的动度量关笑系及包电磁借性质雹，体会外吃切圆聚的由肚来.返回核能一、由核能1.勾核力社：为档核子陷间作奥用力义.其顷特点答为短求程强引力罪，只叙在相记邻的照核子悼间发否生作案用，考与核摧子的电性割无关智.2.惧核能篮：核室子结坦合为材原子电核时判释放鄙的能室量或原子索核分钩解为团核子厅时吸咬收的诱能量盯，叫乡丰做原卵子核的结钻合能管，亦袖称核知能.获得幕核能归的两像个基鸡本途怖径是阁重核础裂变坊和轻脾核聚侵变.3.惹质量件亏损既：组谅成原练子核姑的核本子与绘原子票核的质答量之颈差叫嗽做质艇量亏倒损；旗需说素明的公是任何一个钥原子令核的牧质量峰总是我小于遗组成揉它的侄所有棚核子的俘质量削和.4.去爱因巧斯坦滥质能饲方程圾：凡罚具有茎质量殊的物总体都具纹有能婆量，嗽物体杂的质疗量和番能量执间的邪关系最为：E=搂mc2；若含原子尝核质贫量亏级损为疲△m放，对提应释弊放的能必量为鼻△E哀=△欠mc2.注意扫：①核客反应州过程聋中需领遵循昼三个耽守恒贵定律告：电配荷数匀守恒血定律塘、质痒量数沉守恒皇定律缺和动脊量守光恒定靠律；②质园量亏潮损，旅并不两是质猜量损兆失也色不是夸质量眉消失狡了，跃因此旺不能窝说与妻质量刷守恒裹定律归相矛此盾；③不直能理遗解为壶质量眼转化羞为能态量，呀质量缘瑞和能盟量分悠别是杜物质崇的属吴性之间一，克不能厌等同室.二、年核反弹应1.痛重核坑的裂乖变：兔重核穿俘获汽一个狸中子骡后分史裂为几砍个中甩等质袋量的袄核的亡反应叮过程荐叫重督核的连裂变.2.贩链式净反应壮：重体核裂扯变时涌放出驼几个六中子兰，再引倾起其休他重膝核裂撤变而咽使裂金变反施应不眯断进视行下去磨（原锹子弹愉原理便）.3.锣临界呼体积奥：能脸发生辅链式佣反应畜的最替小体凭积.4.确反应蹄堆构筐造：碧核燃贡料、削减速填剂、熟镉棒数、防护层私.5.股轻核纹的聚球变：刚某些最轻核摘结合洁成质返量较孕大的核的创反应缓过程挤，该刺过程漫能释振放出蚁更多销的量假.6.强热核挂反应脂：在由极高猪温度极下轻腾核产咏生的宝聚变反应缩慧，为田氢弹松的工吵作原窗理.练习1.响关于疾核能具，下踢列说烛法中锁正确趣的是库（）A.岁核子猎结合望成原旁子核怎时，桌需吸刻收的链能量B.角核子蜓结合永成原纤子核历时，坊放出匠的能沟量C.夜不同全的核罢子结政合成便原子驱核时注，所诉需吸米收的均能量相符同D.咸使一橡个氘蜓核分陈解成蝇一个昼中子满和一依个质衬子时甜，吸收棉的能侵量是候一个幕恒定堪值2.想质子叠的质郑量为扇mp，中熟子的独质量脉为mn，它础们结合成绑质量犁为m争的氘田核，女放出揪的能椒量应之为()A.拜（mp+mn-m仪）c2B.过(mp+mn)c2C.昌mc2D.站(m贺-mp)c23.扰关于刺铀核科裂变发，下帖述说培法正粉确的爪是（）A.还铀核疫裂变里的产程物是凑多种旬多样昂的，色但只痕能裂变成端两块B.冒铀核脑裂变台时还绘能同绍时释吓放2滚到3投个中速子C.攻为了禽使裂容变的馒链式隙反应艳容易唤产生殊，最塔好是用纯列铀2陵35D.截铀块价的体牙积对扰产生乞链式桥反应充无影榨响4.拖下列汁核反歌应属云于裂箩变反询应的期是()A.B.C.D.【例堡1】置一个给静止朋的铀兆23衣8原粪子核宅放射亮出一俱个速度皇为1拍.1拦7×再106m/胞s的粒子伸，求棵：（躁1）骨写出核改反应竞方程铅；（寒2）节反冲简核的葱速度羡是多渴大；（3液）在颜此衰预变过铜程中弟，由粒子振的动讽能变坝化引起楚的质优量亏愉损是清多少维.【解颂析】姻写核寇反应鸡方程狭要注广意质费量数网和电慈荷数消守恒提、衰睬变时少系统远的动并量守悲恒，专同时辟，衰那变过订程当捡然也缺是能幻玉量转授化的糟过程觉，即练由于胁质量太亏损拳放出趁核能辽，这悬些能挖量在书一定蚂条件尼下也骗可转茂化成猎其他批形式趴的能书量.（1匀）虎.(2绪)核水衰变眨的系障统受早的合湿外力孔为0惠，所劝以动量守恒切，即卷0=刺mv冻+M盐V；旦（m煤、M爽分别忌代表粒子和新霸核的洞质量疲，v剪、V熔分别聚表示粒子渡和新伪核衰变后魂的速芹度）双，则皆：V撑=-旺mv会/M袜=-鞠2×清104m/用s，即新拘核的缘瑞运动详方向氧与α问粒子无的运披动方娃向相里反，所以炭叫做轻反冲美核.(3马)衰兄变前索，铀卫23丝式8的哲动能慕为0娘，衰梦变后糖系统且的总动凯能增济大：△E龟=1歉/2寇mv2+1须/2唉MV2=1饭.识23像×1严0-7J，亲这就是由珍核衰热变放暖出的量能量经转化脆而来隶的，泽相应绢的质量亏钟损可怜由质是能方直程得惯：△m星=△筹E/丽c2诸=1岛.3职7×偷10-3喷1kg故.【解情题回阴顾】旁在讨切论核桑反应汪前后羽粒子英速度或动习能时士，注背意利亭用动化量原驼理，主同时解应注意反私应中菌是否原有核前能释敢放，芹以及香核能泊是否都以央动能挨形式址释放会.【例自2】皇太阳捞不断方地向毙外辐雁射能嫂量.棵太阳稀内部存在滔有大期量氢孟，在抽超高炕温作享用下任氢原困子被斗电离榜，互相孩碰撞衣，能灿使4阴个氢该核聚播变为亿1个胁氦核添，同床时释放正出大车量能休量.县已知摊质子追质量族mH=1巴.0胸07呜8u上，α粒子株的质粮量ma=4籍.0亮02渴6u州，电芦子质财量me=0井.0艇00捆55便u.（1抬）写敏出该爽反应什方程奴式；痕（2淘）核届反应危中释屋放的能祝量为踢多少僚兆电毒子伏付特？积合多从少焦纵耳？【解葡析】管根据惯核反咬应方想程时胶质量谦守恒品和电淘荷数舱守恒逐，可优写出授反应郑方程抖，由具质能骄关系检和质索量亏锹损可棉求出悦释放偶的能淡量.（1上）隙.(2双)△减m=参4m纲H-堆mH垮e-直2m诸e=老0.坛02清75双u△E沙=△悄mc2=2策5.择6M饱eV喊=4题.1期×1滚0-1早2J.【例斑3】馆云室暴处在凶磁感希应强己度为芳B的矮匀强丝式磁场中，扫一静供止的怕质量微