2019版高考物理總復(fù)習(xí) 第十二章 波粒二象性 原子結(jié)構(gòu)和原子核 基礎(chǔ)課2 原子結(jié)構(gòu) 原子核課件.ppt

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基礎(chǔ)課2原子結(jié)構(gòu)原子核 原子結(jié)構(gòu) 1 電子的發(fā)現(xiàn) 英國(guó)物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了電子 2 原子的核式結(jié)構(gòu) 1 粒子散射實(shí)驗(yàn) 1909 1911年 英國(guó)物理學(xué)家和他的助手進(jìn)行了用 粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù) 粒子穿過(guò)金箔后基本上仍沿方向前進(jìn) 但有少數(shù) 粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn) 偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90 也就是說(shuō)它們幾乎被 撞 了回來(lái) 如圖1所示 知識(shí)排查 2 原子的核式結(jié)構(gòu)模型 在原子中心有一個(gè)很小的核 原子全部的和幾乎全部都集中在核里 帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn) 圖1 正電荷 質(zhì)量 氫原子光譜 1 光譜 用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按波長(zhǎng)展開(kāi) 獲得光的 頻率 和強(qiáng)度分布的記錄 即光譜 2 光譜分類 波長(zhǎng) 連續(xù) 吸收 特征 特征譜線 氫原子的能級(jí) 能級(jí)公式 1 理爾理論 1 定態(tài) 原子只能處于一系列的能量狀態(tài)中 在這些能量狀態(tài)中原子是的 電子雖然繞核運(yùn)動(dòng) 但并不向外輻射能量 2 躍遷 原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí) 它輻射或吸收一定頻率的光子 光子的能量由這兩個(gè)定態(tài)的能量差決定 即h h是普朗克常量 h 6 63 10 34J s 3 軌道 原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng) 原子的定態(tài)是的 因此電子的可能軌道也是的 1 氫原子的能級(jí)能級(jí)圖如圖2所示 2 氫原子的能級(jí) 能級(jí)公式 圖2 原子核的組成 放射性 原子核的衰變 半衰期 放射性同位素 1 原子核的組成 原子核是由和中子組成的 原子核的電荷數(shù)等于核內(nèi)的 2 天然放射現(xiàn)象元素地放出射線的現(xiàn)象 首先由發(fā)現(xiàn) 天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn) 說(shuō)明原子核具有的結(jié)構(gòu) 3 放射性同位素的應(yīng)用與防護(hù) 1 放射性同位素 有放射性同位素和放射性同位素兩類 放射性同位素的化學(xué)性質(zhì)相同 2 應(yīng)用 消除靜電 工業(yè)探傷 做等 3 防護(hù) 防止放射性對(duì)人體組織的傷害 質(zhì)子 質(zhì)子數(shù) 自發(fā) 貝克勒爾 復(fù)雜 天然 人工 示蹤原子 4 原子核的衰變 原子核 原子核 半數(shù) 物理 化學(xué)狀態(tài) 核力和核能 1 核力原子核內(nèi)部 所特有的相互作用力 2 核能 1 核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損 m 其對(duì)應(yīng)的能量 E 2 原子核分解成核子時(shí)要吸收一定的能量 相應(yīng)的質(zhì)量增加 m 吸收的能量為 E 核子間 mc2 mc2 裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng) 裂變反應(yīng)堆核反應(yīng)方程 1 重核裂變 中子 鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 原子彈 鎘棒 2 輕核聚變 質(zhì)量較大 熱核反應(yīng) A 金原子內(nèi)部大部分都是空的B 金原子是一個(gè)球體C 湯姆孫的原子模型不符合原子結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況D 原子核的半徑的數(shù)量級(jí)是10 15m 小題速練 1 多選 從 粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果出發(fā)推出的結(jié)論 其中正確的是 解析 粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 絕大多數(shù) 粒子穿過(guò)金箔后仍沿原來(lái)的方向前進(jìn) 但有少數(shù) 粒子發(fā)生了較大角度的偏轉(zhuǎn) 并有極少數(shù) 粒子的偏轉(zhuǎn)角度超過(guò)90 有的甚至幾乎被反彈回來(lái) 則從 粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果出發(fā)推出的結(jié)論有金原子內(nèi)部大部分都是空的 湯姆孫的原子模型不符合原子結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況 原子核的半徑的數(shù)量級(jí)是10 15m 不能說(shuō)明金原子是球體 選項(xiàng)A C D正確 答案ACD 2 2018 湖南衡陽(yáng)模擬 下列有關(guān)氫原子光譜的說(shuō)法正確的是 A 氫原子的發(fā)射光譜是連續(xù)譜B 氫原子光譜說(shuō)明氫原子只發(fā)出特定頻率的光C 氫原子光譜說(shuō)明氫原子能量是連續(xù)的D 氫原子光譜線的頻率與氫原子能級(jí)的能量差無(wú)關(guān) 答案B 3 2017 上海單科 由放射性元素放出的氦核流被稱為 A 陰極射線B 射線C 射線D 射線解析本題考查天然放射現(xiàn)象 在天然放射現(xiàn)象中 放出 三種射線 其中 射線屬于氦核流 選項(xiàng)B正確 答案B 4 2017 上海單科 在同位素氫 氘 氚的核內(nèi)具有相同的 A 核子數(shù)B 電子數(shù)C 中子數(shù)D 質(zhì)子數(shù)解析本題考查對(duì)同位素的認(rèn)識(shí) 同位素是指在原子核中的質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的元素 故氫 氘 氚的核內(nèi)具有相同的質(zhì)子數(shù) 選項(xiàng)D正確 答案D 5 多選 關(guān)于核衰變和核反應(yīng)的類型 下列表述正確的是 答案AC 6 2018 高考領(lǐng)航?jīng)_刺卷 已知真空中的光速c 3 0 108m s 下列說(shuō)法正確的是 答案C 7 根據(jù)所給圖片結(jié)合課本相關(guān)知識(shí) 下列說(shuō)法正確的是 圖3 A 圖3甲是電子束穿過(guò)鋁箔后的衍射圖樣 證明電子具有粒子性B 圖乙是利用不同氣體制成的五顏六色的霓虹燈 原因是各種氣體原子的能級(jí)不同 躍遷時(shí)發(fā)射光子的能量不同 光子的頻率不同C 圖丙是工業(yè)上使用的用射線檢測(cè)金屬板厚度的裝置 在 三種射線中 最有可能使用的射線是 射線D 圖丁是原子核的比結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)A的關(guān)系圖象 由圖可知中等大小的核的比結(jié)合能最大 即 核反應(yīng)中 平均每個(gè)核子的質(zhì)量虧損最小 解析題圖甲是電子束穿過(guò)鋁箔后的衍射圖樣 證明電子具有波動(dòng)性 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 題圖乙是利用不同氣體制成的五顏六色的霓虹燈 原因是各種氣體原子的能級(jí)不同 躍遷時(shí)發(fā)射光子的能量不同 光子的頻率不同 選項(xiàng)B正確 題圖丙是工業(yè)上使用的用射線檢測(cè)金屬板厚度的裝置 在 三種射線中 由于 射線穿透能力最強(qiáng) 最有可能使用的射線是 射線 選項(xiàng)C錯(cuò)誤 題圖丁是原子核的比結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)A的關(guān)系圖象 可知中等大小的核的比結(jié)合能最大 即在核子結(jié)合成原子核時(shí)平均每個(gè)核子釋放的能量最大 平均每個(gè)核子的質(zhì)量虧損最大 選項(xiàng)D錯(cuò)誤 答案B 原子的核式結(jié)構(gòu)玻爾理論 1 定態(tài)間的躍遷 滿足能級(jí)差 2 電離 電離態(tài) n E 0基態(tài) 電離態(tài) E吸 0 13 6eV 13 6eV電離能 n 2 電離態(tài) E吸 0 E2 3 4eV如吸收能量足夠大 克服電離能后 獲得自由的電子還攜帶動(dòng)能 1 一個(gè)氫原子從n 3能級(jí)躍遷到n 2能級(jí) 該氫原子 A 放出光子 能量增加B 放出光子 能量減少C 吸收光子 能量增加D 吸收光子 能量減少解析氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí) 放出光子 能量減少 故選項(xiàng)B正確 A C D錯(cuò)誤 答案B 2 如圖4所示為氫原子的能級(jí)圖 圖中a b c d對(duì)應(yīng)氫原子的四次躍遷 已知可見(jiàn)光光子的能量范圍為1 61 3 10eV 關(guān)于四次躍遷 下列說(shuō)法正確的是 圖4 A 經(jīng)歷a躍遷 氫原子吸收的光子能量為0 66eVB 經(jīng)歷b躍遷 氫原子的軌道半徑增大 原子核外電子的動(dòng)能增大C 經(jīng)歷c躍遷 氫原子放出的光子是可見(jiàn)光光子D 經(jīng)歷d躍遷后 再用可見(jiàn)光照射躍遷后的氫原子 可使氫原子發(fā)生電離解析經(jīng)歷a躍遷 氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的光子的能量為0 66eV 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 經(jīng)歷b躍遷 氫原子吸收能量 軌道半徑增大 但核外電子的動(dòng)能會(huì)減小 選項(xiàng)B錯(cuò)誤 經(jīng)歷c躍遷 氫原子輻射出的光子的能量為0 97eV 則該光子不是可見(jiàn)光光子 選項(xiàng)C錯(cuò)誤 經(jīng)歷d躍遷后 躍遷后的氫原子的電離能為1 51eV 因此用可見(jiàn)光光子照射可使其電離 選項(xiàng)D正確 答案D 3 2018 北京東城區(qū)一模 如圖5是氫原子的能級(jí)圖 一個(gè)氫原子從n 4的能級(jí)向低能級(jí)躍遷 則以下判斷正確的是 A 該氫原子最多可輻射出6種不同頻率的光子B 該氫原子躍遷到基態(tài)時(shí)需要吸收12 75eV的能量C 該氫原子只有吸收0 85eV的光子時(shí)才能電離D 該氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí) 向外輻射的光子的能量是特定值 圖5 解析本題研究的是單個(gè)氫原子 單個(gè)處于n能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)最多可輻射出n 1條不同頻率的光子 故該氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)最多可輻射出3種不同頻率的光子 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 該氫原子躍遷到基態(tài)時(shí)需要釋放 0 85eV 13 6eV 12 75eV的能量 選項(xiàng)B錯(cuò)誤 只要吸收的光子的能量大于0 85eV 該氫原子就能電離 選項(xiàng)C錯(cuò)誤 氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí) 向外輻射的光子的能量等于兩能級(jí)的能量差 此能量差為一特定值 選項(xiàng)D正確 答案D 解答氫原子能級(jí)圖與原子躍遷問(wèn)題應(yīng)注意 原子核的衰變 半衰期 1 衰變規(guī)律及實(shí)質(zhì) 1 衰變和 衰變的比較 2 射線 射線經(jīng)常是伴隨著 衰變或 衰變同時(shí)產(chǎn)生的 2 三種射線的成分和性質(zhì) 3 半衰期的理解 1 多選 關(guān)于天然放射性 下列說(shuō)法正確的是 A 所有元素都可能發(fā)生衰變B 放射性元素的半衰期與外界的溫度無(wú)關(guān)C 放射性元素與別的元素形成化合物時(shí)仍具有放射性D 和 三種射線中 射線的穿透能力最強(qiáng)解析原子序號(hào)大于等于83的元素都能發(fā)生衰變 原子序數(shù)小于83的有的也能發(fā)生衰變 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 半衰期由原子核內(nèi)部的結(jié)構(gòu)決定 與外界溫度無(wú)關(guān) 選項(xiàng)B正確 放射性來(lái)自于原子核內(nèi)部 與其形成的化合物無(wú)關(guān) 選項(xiàng)C正確 三種射線中 射線能量最高 穿透能力最強(qiáng) 選項(xiàng)D正確 答案BCD A 衰變后釷核的動(dòng)能等于 粒子的動(dòng)能B 衰變后釷核的動(dòng)量大小等于 粒子的動(dòng)量大小C 鈾核的半衰期等于其放出一個(gè) 粒子所經(jīng)歷的時(shí)間D 衰變后 粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量 答案B 答案B 圖6 答案ABD 1 核反應(yīng)的四種類型 核反應(yīng)方程與核能的計(jì)算 2 核能的計(jì)算方法 1 根據(jù) E mc2計(jì)算時(shí) m的單位是 kg c的單位是 m s E的單位是 J 2 根據(jù) E m 931 5MeV計(jì)算時(shí) m的單位是 u E的單位是 MeV 3 根據(jù)核子比結(jié)合能來(lái)計(jì)算核能 原子核的結(jié)合能 核子比結(jié)合能 核子數(shù) A 都是重核鈾的同位素的核反應(yīng) 故都是重核的裂變反應(yīng)B 反應(yīng)前都有一個(gè)中子 故都是原子核的人工轉(zhuǎn)變C 生成物中都有氦核 故都是 衰變反應(yīng)D 比 放出的能量少 說(shuō)明 比 質(zhì)量虧損得少 解析 是重核的裂變反應(yīng) 是 衰變反應(yīng) 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 是原子核的人工轉(zhuǎn)變 是輕核的聚變反應(yīng) 選項(xiàng)B C錯(cuò)誤 比 放出的能量少 根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程可知 比 質(zhì)量虧損得少 故選項(xiàng)D正確 答案D 2 2017 江蘇單科 12C 1 多選 原子核的比結(jié)合能曲線如圖7所示 根據(jù)該曲線 下列判斷正確的有 圖7 答案BC 解析根據(jù)質(zhì)能方程 釋放的核能 E mc2 m 2mH mHe mn 0 0035u 則 E 0 0035 931MeV 3 2585MeV 3 3MeV 故選項(xiàng)B正確 A C D錯(cuò)誤 答案B 答案C