《2019（通用）高中物理复习课件：第十二章近代物理初步 第2讲》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019（通用）高中物理复习课件：第十二章近代物理初步 第2讲（81页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2讲原子和原子核,第十二章近代物理初步,内容索引,过好双基关 回扣基础知识 训练基础题目,研透命题点 细研考纲和真题 分析突破命题点,课时作业 限时训练 练规范 练速度,过好双基关,一、原子物理 1.原子的核式结构 (1)19091911年，英籍物理学家 进行了粒子散射实验，提出了核式结构模型. (2)粒子散射实验的结果：绝大多数粒子穿过金箔 后，基本上仍沿原来的方向前进，但有 粒子发 生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90，也就 是说它们几乎被“撞了回来”，如图1所示.,图1,卢瑟福,少数,(3)原子的核式结构模型：原子中带正电部分的体积 ，但几乎占有全部 ，电子在正电体的外面运动.,很小
2、,质量,2.氢原子光谱 (1)光谱：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的(频率)和强度分布的记录，即光谱. (2)光谱分类,波长,连续,吸收,特征,(4)光谱分析：利用每种原子都有自己的 可以用来鉴别物质和确定物质的组成成分，且灵敏度很高.在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义.,特征谱线,3.玻尔理论 (1)定态：原子只能处于一系列 的能量状态中，在这些能量状态中原子是 的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量. (2)跃迁：电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时，会放出能量为h的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即h .(h是普朗克常量，h6.6310
3、34 Js) (3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应.原子的定态是 ，因此电子的可能轨道也是 .,不连续,稳定,EmEn,不连续的,不连续的,4.氢原子的能量和能级变迁 (1)能级和半径公式：,能级公式：En (n1,2,3，)，其中E1为基态能量，其数值为E1 eV. 半径公式：rn (n1,2,3，)，其中r1为基态轨道半径，又称玻尔半径，其数值为r10.531010 m.,13.6,n2r1,(2)氢原子的能级图，如图2所示,图2,答案,自测1(多选)如图3所示为卢瑟福和他的同事 们做粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和 显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四
4、个 位置时观察到的现象，下述说法中正确的是 A.放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪 光次数最多 B.放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置时稍少些 C.放在C、D位置时，屏上观察不到闪光 D.放在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少,图3,解析,解析根据粒子散射现象，绝大多数粒子沿原方向前进，少数粒子发生较大偏转，A、B、D正确.,答案,自测2一个氢原子从n3能级跃迁到n2能级，该氢原子 A.放出光子，能量增加 B.放出光子，能量减少 C.吸收光子，能量增加 D.吸收光子，能量减少,二、天然放射现象和原子核 1.天然放射现象 (1)天然放射现象 元素 地放出射线的现
5、象，首先由 发现.天然放射现象的发现，说明原子核具有 的结构. (2)放射性同位素的应用与防护 放射性同位素：有 放射性同位素和 放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同. 应用：消除静电、工业探伤、做 等. 防护：防止放射性对人体组织的伤害.,自发,贝可勒尔,复杂,天然,人工,示踪原子,2.原子核的组成 (1)原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为 .质子带正电，中子不带电. (2)基本关系 核电荷数(Z)质子数元素的原子序数 . 质量数(A) 质子数中子数. (3)X元素的原子核的符号为 X，其中A表示 ，Z表示核电荷数.,核子,核外电子数,核子数,质量数,3.原子核的衰变、半衰期
6、(1)原子核的衰变 原子核放出粒子或粒子，变成另一种 的变化称为原子核的衰变. 分类,原子核,当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生衰变，有的发生衰变，同时伴随着辐射.,(2)半衰期 定义：放射性元素的原子核有 发生衰变所需的时间. 影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核 自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系. (3)公式：N余N原 ，m余m原 .,半数,内部,4.核力和核能 (1)原子核内部， 所特有的相互作用力. (2)核子在结合成原子核时出现质量亏损m，其对应的能量E . (3)原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加m，吸收的能量为E .,核子间,mc
7、2,mc2,答案,自测3(2015福建理综30(1)下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是 A.射线是高速运动的电子流 B.氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大 C.太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变 D. Bi的半衰期是5天，100克 Bi经过10天后还剩下50克,解析,解析射线是高速电子流，而射线是一种电磁波，选项A错误. 氢原子辐射光子后，绕核运动的电子距核更近，动能增大，选项B正确. 太阳辐射能量的主要来源是太阳内部氢核的聚变，选项C错误.,研透命题点,命题点一玻尔理论和能级跃迁,基础考点自主悟透,2.电离 电离态与电离能 电离态：n，E0 基态电离态：E吸0(1
8、3.6 eV)13.6 eV. 激发态电离态：E吸0En|En|. 若吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还携带动能.,例1(多选)(2017江西南昌检测)如图4所示是氢原 子的能级图，现有大量处于n3激发态的氢原子向 低能级跃迁，所辐射的光子中只有一种能使某金属 产生光电效应.以下判断正确的是 A.该光子一定是氢原子从激发态n3跃迁到基态时 辐射的光子 B.若大量氢原子从激发态n3跃迁到低能级，可辐射出3种频率的光子 C.若氢原子从激发态n4跃迁到基态，辐射出的光子一定能使该金属产 生光电效应 D.若大量氢原子从激发态n4跃迁到低能级，则会有3种光子使该金属产 生光电效应,图4,答案
9、,变式1(多选)如图5是氢原子的能级图，一群氢原子 处于n3能级，下列说法中正确的是 A.这群氢原子跃迁时能够发出3种不同频率的波 B.这群氢原子发出的光子中，能量最大为10.2 eV C.从n3能级跃迁到n2能级时发出的光波长最长 D.这群氢原子能够吸收任意光子的能量而向更高能 级跃迁,答案,解析,图5,由n3跃迁到n1，辐射的光子能量最大，E(13.61.51) eV12.09 eV，故B错误； 从n3跃迁到n2辐射的光子能量最小，频率最小，则波长最长，故C正确； 一群处于n3能级的氢原子发生跃迁，吸收的能量必须等于两能级的能级差，故D错误.,1.衰变规律及实质 (1)衰变、衰变的比较,命
10、题点二原子核的衰变及半衰期,能力考点师生共研,(2)射线：射线经常伴随着衰变或衰变同时产生.其实质是放射性原子核在发生衰变或衰变的过程中，产生的新核由于具有过多的能量(原子核处于激发态)而辐射出光子.,2.确定衰变次数的方法 因为衰变对质量数无影响，所以先由质量数的改变确定衰变的次数，然后再根据衰变规律确定衰变的次数. 3.半衰期 (1)公式：N余N原 ，m余m原 . (2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身因素决定的， 跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关.,例2(2017全国卷15)一静止的铀核放出一个粒子衰变成钍核，衰变方程为 ，下列说法正确
11、的是 A.衰变后钍核的动能等于粒子的动能 B.衰变后钍核的动量大小等于粒子的动量大小 C.铀核的半衰期等于其放出一个粒子所经历的时间 D.衰变后粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量,答案,解析,解析静止的铀核在衰变过程中，满足动量守恒的条件，根据动量守恒定律得pThp0，即钍核的动量和粒子的动量大小相等，方向相反，选项B正确；,半衰期的定义是统计规律，对于一个粒子不适用，选项C错误； 铀核在衰变过程中，伴随着一定的能量放出，即衰变过程中有一定的质量亏损，故衰变后粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量，选项D错误.,变式2(2017湖南长沙三月模拟)一个静止的铀核，放在匀强磁场中，它发生一
12、次衰变后变为钍核，粒子和钍核都在匀强磁场中做匀速圆周运动.某同学作出如图6所示运动径迹示意图，以下判断正确的是 A.1是粒子的径迹，2是钍核的径迹 B.1是钍核的径迹，2是粒子的径迹 C.3是粒子的径迹，4是钍核的径迹 D.3是钍核的径迹，4是粒子的径迹,答案,解析,图6,变式3(2017山西五校四联)在很多装饰材料中，都不同程度地含有放射性元素.下列说法正确的是 A.射线、射线和射线都是电磁波 B.在、三种射线中，射线的电离能力最强 C.氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后一定只剩下1个氡原子核 D.放射性元素发生衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时 产生的,答案,解析
13、,在、三种射线中，射线的电离能力最强，射线的电离能力最弱，B项错误. 半衰期是对大量原子核的衰变行为作出的统计规律，对于少数原子核无意义，C项错误.,1.核反应的四种类型,命题点三核反应及核反应类型,基础考点自主悟透,(2)掌握核反应方程遵守的规律，是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据，由于核反应不可逆，所以书写核反应方程式时只能用“”表示反应方向. (3)核反应过程中质量数守恒，电荷数守恒.,例3(1)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有_.,答案,解析,解析A为衰变，B为原子核的人工转变，C为轻核聚变，D为衰变，故只有D正确.,(2)现有四个核反应：,答案,解析,_
14、是发现中子的核反应方程，_是研究原子弹的基本核反应方程，_是研究氢弹的基本核反应方程.,D,B,A,解析D为查德威克发现中子的核反应方程； B是研究原子弹的基本核反应方程； A是研究氢弹的基本核反应方程； C是一种衰变反应.,答案,解析,B项中X的质量数为_，中子数为_. 解析X的质量数为(2351)(893)144 X的质子数为923656 X的中子数为1445688.,144,88,解析X的质量数为(2351)(893)144 X的质子数为923656 X的中子数为1445688.,变式4(2017天津理综1)如图7所示，我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，
15、这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献.下列核反应方程中属于聚变反应的是,答案,解析,图7,答案,解析,B.核反应过程中系统动量守恒 C.核反应过程中系统能量不守恒 D.核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和,核反应过程中释放的核力远远大于外力，故系统动量守恒，B正确； 核反应过程中系统能量守恒，C错误； 由于反应过程中，要释放大量的能量，伴随着质量亏损，所以生成物的质量小于反应物的质量之和，D错误.,答案,解析,变式6(2016全国卷35(1)在下列描述核过程的方程中，属于衰变的是_，属于衰变的是_，属于裂变的是_，属于聚变的是_.(填正确答案标号),C,AB,E,F,1.
16、利用质能方程计算核能 (1)根据核反应方程，计算出核反应前与核反应后的质量亏损m. (2)根据爱因斯坦质能方程Emc2计算核能. 质能方程Emc2中m的单位用“kg”，c的单位用“m/s”，则E的单位为“J”. (3)Emc2中，若m的单位用“u”，则可直接利用Em931.5 MeV计算E，此时E的单位为“MeV”，即1 u1.660 61027 kg，相当于931.5 MeV，这个结论可在计算中直接应用.,命题点四质量亏损及核能的计算,能力考点师生共研,2.利用比结合能计算核能 原子核的结合能核子的比结合能核子数. 核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差，就是该核反应所释放(或吸收)的核能.,答案,解析,解析根据质能方程，释放的核能Emc2，m2mHmHemn0.003 5 u，则E0.003
