原子结构、原子核剖析

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1、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,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,及衰变、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.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：

2、 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

3、的序幕,三种放射线的性质比较 种 类本 质质量（u）电荷（e）速度（c）电离性贯穿性射线氦核4+20.1最强最弱，纸能挡住射线电子1/1840-10.99较强较强，穿几mm铝板射线光子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)衰变：每次释放出一个 ，核电荷数 ，质量数 ；(2)衰变：每次释放出一个 ，核电荷数 ，质量数 ；(3) 衰变：每次释放出一个 ，是伴随衰变和衰变产生（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

4、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2.010-15m，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

5、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=1.6610-27kg，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.粒子散射实验中

6、，当粒子最接近原子核时，粒子符合下列的情况是（ ）A.动能最小 B.势能最小 C.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例2.英国物理学家卢瑟福用粒子轰击金箔，为了解释实验结果，提出了原子的核式结构学说，下图中，O表示金原子核的位置，两曲线分别表示经过金原子核附近的粒子的运动轨迹，能正确反映实验结果的图是（ ）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，

7、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)

8、,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、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两个轧辊间的距离调 一些。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

9、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.镭核在衰变中放出能量为4.78MeV的粒子和能量为0.19MeV的光子，镭核每发生1次衰变时的质量亏损

10、（1u=931.5MeV）（ ）A.等于1个粒子的质量 B.等于0.005335u C.等于6.6410-24kg D.等于8.6410-24kg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）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，以来免对人体正常组织造成太大的伤害如图为氢原子的能级图，大量处于n=4激发态的

11、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2.75 eV的光电管上，则加在该光电管上的反向遏止电压为 V；PQ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

12、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35）（12分） 在衰变中常伴有一种称为“中微子”的