【绿色通道】2012高考物理 原子结构原子核课件 新人教版选修3-5

1、一、原子结构 在原子中有一个很小的核，叫_，它集中了原子的全部_和几乎全部的_，带负电的电子在核外空间绕核高速旋转原子核半径的数量级为_,二、氢原子光谱 1光谱：用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的_成分和_分布的记录，即光谱 2光谱分类 有些光谱是一条条的_，这样的光谱叫做线状谱 有的光谱是连在一起的_，这样的光谱叫做连续谱,三、玻尔理论、能级 1玻尔原子模型 (1)轨道假设：原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做圆周运动，电子绕核运动的可能轨道是_的 (2)定态假设：电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，因而具有不同的能量，即原子的能量是_的这些具有确定能量的稳定状态称为定

2、态，在各个定态中，原子是_的，不向外辐射能量 (3)跃迁假设：原子从一个能量状态向另一个能量状态跃迁时要_或_一定频率的光子，光子的能量等于两个状态的_，即h_.,2能级：在玻尔理论中，原子各个可能状态的_叫能级 3基态和激发态：原子能量_的状态叫基态，其他能量(相对于基态)较高的状态叫激发态 4量子数：现代物理学认为原子的可能状态是不连续的，各状态可用正整数1,2,3，表示，叫做量子数，一般用n表示,5氢原子的能级和轨道半径 (1)氢原子半径公式 rnn2r1(n1,2,3，)， 其中r1为基态半径，也称为玻尔半径，r10.531010 m. (2)氢原子能级公式,四、原子核的组成 1原子核

3、由_和_组成 2具有相同的_、不同的_的原子互称为同位素，同位素具有_的化学性质 3物质发射射线的性质称为_，放射性元素自发地放出射线的现象叫做_,五、核反应 1衰变 原子核_地放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的_放射性元素衰变时放出的射线共有三种：射线，_射线和_射线，其射线的本质和性质如下表：,按照衰变时放出粒子的不同又分为衰变和衰变，其核反应方程如下： 92238U 90234Th_(衰变) 90234Th 91234Pa_(衰变) 半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间，它表示放射性元素衰变的快慢，半衰期是由_的性质决定的，与它所处的_无关，不同的放射性元素半衰期不

4、同,2原子核的人工转变 用高能粒子轰击靶核，产生另一种新核的反应过程 典型核反应： (1)卢瑟福发现质子的核反应方程为 _ (2)查德威克发现中子的核反应方程为 _,(3)居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程为： _.,3核裂变和核聚变 (1)重核裂变 重核裂变：是重核分裂成_的核的反应过程 如：92235U01n54136Xe3890Sr_01n. 由于重核裂变产生的中子使裂变反应能持续地进行的过程称为_，发生链式反应的条件是：裂变物质的体积_临界体积 裂变的应用：原子弹、核反应堆,(2)轻核聚变 聚变是两个轻核结合成_的核的反应过程如：13H12H24He_17.60 MeV 使核

5、发生聚变需要几百万度以上的高温，因此聚变又叫_ 4核反应方程遵循的规律 (1)质量数守恒 (2)电荷数守恒,六、核能 1核力：核子间的作用力其特点为短程强引力：作用范围为2.01015 m只在_的核子间发生作用 2核能：_结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的_能，亦称核能 3质能方程、质量亏损 爱因斯坦质能方程E_，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小m，这就是质量亏损由质量亏损可求出释放的核能E_.,答案： 一、原子核 正电荷 质量 1015 m 二、1.波长(频率) 强度 2.亮线 光带 三、1.不连续 量子化 稳定 辐射 吸收 能量差 |E初E末|

6、2.能量值 3.最低 四、1.质子 中子 2.质子数 中子数 相同 3.放射性 天然放射现象 五、1.自发 衰变 24He 最弱 10e 较弱 较强 光子 最弱 24He 10e 元素 物理状态和化学状态,2714N24He817O11H 49Be24He612C01n 1327Al24He1530P01n，1530P1430Si10e 3.中等质量 10 链式反应 大于 质量较大 01n 热核反应 六、1.相邻 2.核子 结合 3.mc2 mc2,1由于光的能量是一份一份的，那么金属中的电子也只能一份一份的吸收光子的能量，而且这个传递能量的过程只能是一个光子对一个电子的行为如果光的频率低于极

7、限频率，则光子提供给电子的能量不足以克服原子的束缚，就不能发生光电效应,3电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，所以光电效应的发生几乎是瞬时的 4发生光电效应时，单位时间内逸出的电子数与光强度成正比，光强度越大意味着单位时间内打在金属上的光子数越多，那么逸出的电子数目也就越多,1原子从低能级向高能级跃迁：吸收一定能量的光子，当一个光子的能量满足hE末E初时，才能被某一个原子吸收，使原子从低能级E初向高能级E末跃迁，而当光子能量h大于或小于E末E初时都不能被原子吸收 2原子从高能级向低能级跃迁，以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差,3当光子能

8、量大于或等于13.6 eV时，也可以被氢原子吸收，使氢原子电离；当氢原子吸收的光子能量大于13.6 eV，氢原子电离后，电子具有一定的初动能 4原子还可吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而被激发由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值(EEmEn)，均可使原子发生能级跃迁,5跃迁时电子动能、原子势能与原子能量的变化 当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能Ep减小，电子动能增大，原子能量减小反之，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，原子能量增大,1原子核衰变规律,式中N、M分别表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，n、m分

9、别表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量t表示衰变时间，表示半衰期,3确定衰变次数的方法 设放射性元素ZAX经过n次衰变和m次衰变后，变成稳定的新元素ZAY，则表示该核反应的方程为： ZAXZAYn24Hem10e. 根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程： AA4n， ZZ2nm. 确定衰变次数，因为衰变对质量数无影响，由质量数的改变先确定衰变的次数，然后再根据衰变规律确定衰变的次数,1获得核能的途径 (1)重核裂变：重核俘获一个中子后分裂成两个(或多个)中等质量的核的反应过程重核裂变的同时放出几个中子，并释放出大量核能为了使铀235裂变时发生链式反应，铀块的体积应大于它的临界体积 重

10、核的裂变：如92235U01n3890Sr 54136Xe1001n. 应用：原子弹、原子反应堆,(2)轻核聚变：某些轻核结合成质量较大的核的反应过程，同时释放出大量的核能要想使氘核和氚核合成氦核，必须达到几百万度以上的高温，因此聚变反应又叫热核反应 轻核的聚变：如12H13H24He01n. 应用：氢弹、可控热核反应,(1)根据Emc2计算，计算时m的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，E的单位是“J” (2)根据Em931.5 MeV计算因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，所以计算时m的单位是“u”，E的单位是“MeV” (3)根据平均结合能来计算核能 原子核的结合能核

11、子平均结合能核子数,(2010江苏单科)(1)研究光电效应电路如图所示，用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流下列光电流I与A/K之间的电压UAK的关系图象中，正确的是( ),(2)钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小_(填“增大”“减小”或“不变”)，原因是_ (3)已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为3.4 eV和1.51 eV，金属钠的截止频率为5.531014 Hz，普朗克常量h6.631034 Js.请通过计算判断，氢原子从第二激发态跃迁到

12、第一激发态过程中发出的光照射金属钠板，能否发生光电效应,解析：(1)i强i弱，但截止电压相等，C正确 (3)氢原子放出的光子能量EE3E2，代入数据得E1.89 eV，金属钠的逸出功W0hc，代入数据得W02.3 eV.因为E21，则( ) 答案：B 解析：大量氢原子跃迁时，只有三个频率的光谱，这说明是从n3能级向低能级跃迁，根据能量守恒有，h3h2h1，解得：321，选项B正确,4(2010全国卷)原子核 92238U经放射性衰变变为原子核 90234Th，继而经放射性衰变变为原子核 91234Pa，再经放射性衰变变为原子核 92234U.放射性衰变和依次为 ( ) A衰变、衰变和衰变 B衰

13、变、衰变和衰变 C衰变、衰变和衰变 D衰变、衰变和衰变 答案：A,5(2010四川理综)下列说法正确的是( ) A粒子大角度散射说明粒子很难进入原子内部 B氨原子跃迁发出的光从空气射入水时可能发生全反射 C裂变反应有质量亏损，质量数不守恒 D射线是一种波长很短的电磁波 答案：D 解析：粒子的散射现象表明大多数粒子不发生偏转，说明原子核直径很小，A错误任何光只有在从光密介质进入光疏介质时才能发生全反射，B错误裂变有质量亏损是因为核子的平均密度变化引起的，但是核子的总数并未改变，C错误射线是频率很大、波长很短的电磁波，D正确,6(2010四川理综)用波长为2.0107 m的紫外线照射钨的表面，释放

14、出来的光电子中最大的动能是4.71019 J由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h6.631034 Js，光速c3.0108 m/s，结果取两位有效数字)( ) A5.51014 Hz B7.91014 Hz C9.81014 Hz D1.21015 Hz 答案：B,7(2009山东理综)历史上第一次利用加速器实现的核反应，是用加速后动能为0.5 MeV的质子11H轰击静止的ZAX，生成两个动能为8.9 MeV的24He.(1MeV1.61013 J) 上述核反应的方程为_ 质量亏损为_kg. 答案：11H37X24He24He或11H37Li24He24He 3.11029,8一个静止的氮核 714N俘获一个速度为2.3107 m/s的中子生成一个复核A，A又衰变成B、C两个新核设B、C的速度方向与中子速度方向相同，B的