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1、第3讲 原子结构和原子核,第十三章 动量守恒定律 波粒二象性 原子结构与原子核,内容索引,基础 知识梳理,命题点一 原子的核式结构,命题点二 玻尔理论和能级跃迁,命题点三 原子核及核反应,课时作业,基础知识梳理,1,一、原子结构 光谱和能级跃迁 1.电子的发现 英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了 ，提出了原子的“枣糕模型”. 2.原子的核式结构 (1)19091911年，英国物理学家 进行了粒子散射实验，提出了核式结构模型.,电子,卢瑟福,(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.,(2)粒子散射实验的结果：绝大多数粒子穿过金箔后，基本
2、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”，如图所示.,少数,质量,很小,3.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,(3)氢原子光谱的实验规律：巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线，其波长公式 R( )(n3,4,5，R是里德伯常量，R1.10 107 m1). (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,4.氢原子的能级结构、
3、能级公式 (1)玻尔理论 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. 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，h6.631034 Js) 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,(2)几个概念 能级：在玻尔理论中，原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值，叫做能级. 基态：原子能量 的状态. 激发态：在原子能量状态中
4、除基态之外的其他的状态. 量子数：原子的状态是不连续的，用于表示原子状态的 .,最低,正整数,(3)氢原子的能级公式：En (n1,2,3，)，其中E1为基态能 量，其数值为E1 eV. (4)氢原子的半径公式：rn (n1,2,3，)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r10.531010 m.,13.6,n2r1,5.氢原子的能级图(如图所示),二、原子核 核反应和核能 1.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 核电荷数质子数(Z)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 ，其
5、中A表示 ，Z表示核电荷数.,核子,核外电子数,核子数,质量数,2.天然放射现象 (1)天然放射现象 元素 地放出射线的现象，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)三种射线,复杂,自发,贝可勒尔,(3)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.,天然,人工,示踪原子,衰变：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.,3.原子核的衰变、半衰期 (1)原子核的衰变 原子核放出粒子或粒子，变成另一种
6、的变化称为原子核的衰变. 分类,原子核,(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( ) .,两个典型的衰变方程,半数,内部,4.核力 原子核内部， 所特有的相互作用力. 5.核能 (1)核子在结合成原子核时出现质量亏损m，其对应的能量E . (2)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 . 6.核能释放的两种途径的理解 (1)使较重的核分裂成中等大小的核； (2)较小的核结合成中等大小的核.核子的比结合能都会增大，都可以释放
7、能量.,核子间,mc2,mc2,1.判断下列说法是否正确. (1)原子光谱是不连续的，是由若干种频率的光组成的.( ) (2)电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率.( ) (3)氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁.( ) (4)原子的能量量子化现象是指原子在不同状态中具有不同的能量.( ),2.在卢瑟福粒子散射实验中，有少数粒子发生了大角度偏转，其原因是 A.原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上 B.正电荷在原子内是均匀分布的 C.原子中存在着带负电的电子 D.原子只能处于一系列不连续的能量状态中,答案,解析,卢瑟福粒子散射实验中有少数粒子发生了较大角度的偏转
8、，这是由于粒子带正电，而原子核极小，且原子核带正电，A正确，B错误. 粒子能接近原子核的机会很小，大多数粒子都从核外的空间穿过，而与电子碰撞时如同子弹碰到尘埃一样，运动方向不会发生改变.C、D的说法没错，但与题意不符.,3.一个氢原子从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,答案,解析,氢原子从高能级向低能级跃迁时，放出光子，能量减少，故选项B正确，选项A、C、D错误.,4.核反应方程 X中的X表示 A.质子 B.电子 C.光子 D.中子,答案,5.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
9、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,答案,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. 10天为两个半衰期，剩余的 Bi为100( ) g100( )2 g25 g，选项D错误.,命题点一 原子的核式结构,2,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.,(多选)如图所示为卢瑟福
10、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四个位置时观察到的现象，下述说法中正确的是,【例1】,答案,解析,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,1.(多选)下列说法正确的是 A.汤姆孙首先发现了电子，并测定了电子电荷量，且提出了“枣糕模型” B.卢瑟福做粒子散射实验时发现绝大多数粒子穿过金箔后基本上仍沿 原来的方向前进，只有少数粒子发生大角度偏转 C.粒子散射实验说明了原子的
11、正电荷和绝大部分质量集中在一个很小 的核上 D.卢瑟福提出了原子核式结构模型，并解释了粒子发生大角度偏转的 原因,答案,2.(多选)在物理学的发展过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步.下列表述符合物理学史实的是 A.普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论 B.爱因斯坦为了解释光电效应的规律，提出了光子说 C.卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型 D.玻尔大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性,答案,解析,普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论，A正确. 爱因斯坦为了解释光电效应的规律，提出了光子说，B正确. 卢瑟福通过对粒子散射
12、实验的研究，提出了原子的核式结构模型，C正确. 德布罗意大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性，D错误.,3.(多选)物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展，下列说法符合事实的是 A.赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论 B.查德威克用粒子轰击 获得反冲核 ，发现了中子 C.贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构 D.卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型,答案,解析,麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了麦克斯韦的电磁理论，选项A正确； 卢瑟福用粒子轰击 ，获得反冲核 ，发现了质子，选项B错误； 贝可勒尔发现的天
13、然放射性现象，说明原子核具有复杂结构，选项C正确； 卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，选项D错误.,4.图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里.以下判断可能正确的是 A.a、b为粒子的径迹 B.a、b为粒子的径迹 C.c、d为粒子的径迹 D.c、d为粒子的径迹,答案,解析,粒子是不带电的光子，在磁场中不偏转，选项B错误； 粒子为氦核带正电，由左手定则知向上偏转，选项A、C错误； 粒子是带负电的电子，应向下偏转，选项D正确.,命题点二 玻尔理论和能级跃迁,3,(多选)有关氢原子光谱的说法正确的是 A.氢原
14、子的发射光谱是连续谱 B.氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光 C.氢原子光谱说明氢原子能级是分立的 D.氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关,【例2】,答案,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.如果发出的光子中只有一种能使某金属产生光电效应，那一定是由n 3能级跃迁到n1能级发出的,5.(多选)如图是氢原子的能级图，一群氢原子处于n3能级，下列说法中正确的是,答案,解析,根据C 3知，这群氢原子能够发出3种不同频率的光子，故A正确； 由n3能级跃迁到n1能级，辐射的光子
15、能量最大，E(13.61.51) eV12.09 eV，故B错误； 从n3能级跃迁到n2能级辐射的光子能量最小，频率最小，则波长最长，故C正确； 如果发出的光子中只有一种能使某金属产生光电效应，知这种光子为能量最大的一种，即为从n3能级跃迁到n1能级发出的，故D正确.,6.一群处于n4的激发态的氧原子，向低能级跃迁时，最多发射出的谱线为 A.3种 B.4种 C.5种 D.6种,答案,解析,7.一群氢原子处于同一较高的激发态，它们向较低激发态或基态跃迁的过程中 A.可能吸收一系列频率不同的光子，形成光谱中的若干条暗线 B.可能发出一系列频率不同的光子，形成光谱中的若干条亮线 C.只吸收频率一定的光子，形成光谱中的一条暗线 D.只发出频率一定的光子，形成光谱中的一条亮线,答案,解析,处于较高能级的电子可以向较低的能级跃迁，能量减小，原子要发出光子，由于放出光子的能量满足hEmEn，处于较高能级的电子可以向较低的能级跃迁，激发态不
