高考物理一輪復習選修3動量守恒定律波粒二象性原子結(jié)構(gòu)和原子核第3講原子結(jié)構(gòu)和原子核ppt課件
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第3講 原子結(jié)構(gòu) 原子核,原子物理知識結(jié)構(gòu),1.原子的核式結(jié)構(gòu) (1)電子的發(fā)現(xiàn):英國物理學家 發(fā)現(xiàn)了電子. (2)α粒子散射實驗:1909~1911年,英國物理學家_________和他的助手進行了用α粒子轟擊金箔的實驗,實驗發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后基本上仍沿_____方向前進,但有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90°,也就是說它們幾乎被“撞”了回來.,氫原子光譜 氫原子的能級結(jié)構(gòu)、能級公式 (考綱要求 Ⅰ),湯姆孫,盧瑟福,原來,(3)原子的核式結(jié)構(gòu)模型:在原子中心有一個很小的核,原子全部的 和幾乎全部 都集中在核里,帶負電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn). 2.光譜 (1)光譜 用光柵或棱鏡可以把光按波長展開,獲得光的 (頻率)和強度分布的記錄,即光譜.,正電荷,質(zhì)量,波長,亮線 或暗線,光帶,3.玻爾理論 (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,電子雖然繞核運動,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,它輻射或吸收一定頻率的光子,光子的能量由這兩個定態(tài)的能量差決定,即hν= .(h是普朗克常量,h=6.63×10-34 J·s),不連續(xù),穩(wěn)定,Em-En,(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動相對應(yīng).原子的定態(tài)是 的,因此電子的可能軌道也是 的. 4.氫原子的能級、能級公式 (1)氫原子的能級 能級圖如圖3-1所示,不連續(xù),不連續(xù),,圖3-1,判斷正誤,正確的劃“√”,錯誤的劃“×”. (1)盧瑟福做α粒子散射實驗時發(fā)現(xiàn)α粒子絕大多數(shù)穿過只有少數(shù)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn). ( ) (2)α粒子散射實驗說明了原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個很小的核上. ( ) (3)氫原子由能量為En的定態(tài)向低能級躍遷時,氫原子輻射的光子能量為hν=En. (4)氫原子吸收光子后,將從高能級向低能級躍遷.( ) 答案 (1)√ (2)√ (3)× (4)×,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 (1)天然放射現(xiàn)象 元素 地放出射線的現(xiàn)象,首先由貝可勒爾發(fā)現(xiàn).天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),說明 具有復雜的結(jié)構(gòu).,原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期 放射性同位素 (考綱要求 Ⅰ ),質(zhì)子,質(zhì)子數(shù),自發(fā),原子核,(2)放射性和放射性元素 物質(zhì)發(fā)射某種看不見的射線的性質(zhì)叫 .具有放射性的元素叫 元素. (3)三種射線:放射性元素放射出的射線共有三種,分別是________、 、 . (4)放射性同位素的應(yīng)用與防護 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性質(zhì)相同. ②應(yīng)用:消除靜電、工業(yè)探傷、作 等. ③防護:防止放射性對人體組織的傷害.,放射性,放射性,α射線,β射線,γ射線,天然,人工,示蹤原子,原子核,原子核,半數(shù),物理,化學狀態(tài),1. 核力 (1)定義: 原子核內(nèi)部,核子間所特有的相互作用力. (2)特點: ①核力是強相互作用的一種表現(xiàn); ②核力是短程力,作用范圍在1.5×10-15m之內(nèi); ③每個核子只跟它的相鄰核子間才有核力作用.,核力、結(jié)合能、質(zhì)量虧損 (考綱要求 Ⅰ),2.結(jié)合能 核子結(jié)合為原子核時 的能量或原子核分解為核子時_____的能量,叫做原子核的結(jié)合能,亦稱核能. 3.比結(jié)合能 (1)定義: 原子核的結(jié)合能與 之比,稱做比結(jié)合能,也叫平均結(jié)合能.,釋放,吸收,核子數(shù),(2)特點: 不同原子核的比結(jié)合能不同,原子核的比結(jié)合能越大,表示原子核中核子結(jié)合得越牢固,原子核越 . 4.質(zhì)能方程、質(zhì)量虧損 愛因斯坦質(zhì)能方程E= ,原子核的質(zhì)量必然比組成它的核子的質(zhì)量和要小Δm,這就是質(zhì)量虧損.由質(zhì)量虧損可求出釋放的核能ΔE= .,穩(wěn)定,mc2,Δmc2,裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)、裂變反應(yīng)堆核反應(yīng)方程 (考綱要求 Ⅰ),大于等于,3,質(zhì)量較大,熱核反應(yīng),2.核反應(yīng)的四種類型,判斷正誤,正確的劃“√”,錯誤的劃“×”. (1)發(fā)生β衰變時,新核的核電荷數(shù)不變. ( ) (2)核力是弱相互作用,作用力很小. ( ) (3)氡的半衰期為3.8天,若取4個氡原子核,經(jīng)7.6天后就剩下一個原子核了. ( ) (4)核反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒;遵循電荷數(shù)守恒. ( ) (5)愛因斯坦質(zhì)能方程反映了物體的質(zhì)量就是能量,它們之間可以相互轉(zhuǎn)化. ( ) 答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)×,射線的危害和防護 (考綱要求 Ⅰ),1.[2013·福建理綜,30(1)]在盧瑟福α粒子散射實驗中,金箔中的原子核可以看作靜止不動,下列各圖畫出的是其中兩個α粒子經(jīng)歷金箔散射過程的徑跡,其中正確的是________.(填選圖下方的字母),基礎(chǔ)自測,,解析 金箔中的原子核與α粒子都帶正電,α粒子接近原子核過程中受到斥力而不是引力作用,A、D錯誤;由原子核對α粒子的斥力作用,及物體做曲線運動的條件,知曲線軌跡的凹側(cè)應(yīng)指向受力一方,選項B錯、C對. 答案 C,2.對于原子光譜,下列說法正確的是 ( ). A.原子光譜是不連續(xù)的 B.由于原子都是由原子核和電子組成的,所以各種原子的原子光譜是相同的 C.各種原子的原子結(jié)構(gòu)不同,所以各種原子的原子光譜也不相同 D.分析物質(zhì)發(fā)光的光譜,可以鑒別物質(zhì)中含哪些元素,解析 原子光譜為線狀譜,選項A正確;各種原子都有自己的特征譜線,故選項B錯誤,選項C正確;根據(jù)各種原子的特征譜線進行光譜分析可鑒別物質(zhì)的組成,選項D正確. 答案 ACD,3.根據(jù)玻爾理論,下列說法正確的是 ( ). A.電子繞核運動有加速度,就要向外輻射電磁波 B.處于定態(tài)的原子,其電子繞核運動,但它并不向外輻射能量 C.原子內(nèi)電子的可能軌道是不連續(xù)的 D.原子能級躍遷時,輻射或吸收光子的能量取決于兩個軌道的能量差,解析 根據(jù)玻爾理論,電子繞核運動有加速度,但并不向外輻射能量,也不會向外輻射電磁波,故A錯誤,B正確.玻爾理論中的第二條假設(shè),就是電子繞核運動可能的軌道半徑是量子化的,不連續(xù)的,C正確.原子在發(fā)生能級躍遷時,要放出或吸收一定頻率的光子,光子能量取決于兩個能級之差,故D正確. 答案 BCD,4.在存放放射性元素時,若把放射性元素①置于大量水中;②密封于鉛盒中;③與輕核元素結(jié)合成化合物.則 ( ). A.措施①可減緩放射性元素衰變 B.措施②可減緩放射性元素衰變 C.措施③可減緩放射性元素衰變 D.上述措施均無法減緩放射性元素衰變 解析 放射性元素的衰變快慢由其原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定,與外界因素無關(guān),所以A、B、C錯誤,D正確. 答案 D,5.太陽因核聚變釋放出巨大的能量,同時其質(zhì)量不斷減少.太陽每秒鐘輻射出的能量約為4×1026J,根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程,太陽每秒鐘減少的質(zhì)量最接近( ). A.1036 kg B.1018 kg C.1013 kg D.109 kg,解析 核反應(yīng)類型分四種,方程特點各有不同,衰變方程的左邊只有一個原子核,右邊出現(xiàn)α或β粒子.聚變方程的左邊是兩個輕核反應(yīng),右邊是中等原子核.裂變方程的左邊是重核與中子反應(yīng),右邊是中等原子核.人工核轉(zhuǎn)變方程的左邊是氦核與常見元素的原子核反應(yīng),右邊也是常見元素的原子核,由此可知B、D兩選項正確. 答案 BD,1.能級圖中相關(guān)量意義的說明,熱點一 氫原子能級及能級躍遷,2. 定態(tài)間的躍遷——滿足能級差. n小→n大吸收能量 hν=En大-En?。?n大→n小放出能量 hν=En大-En小.,3.電離 電離態(tài)與電離能 電離態(tài):n=∞,E=0 基態(tài)→電離態(tài):E吸=0-(-13.6 eV)=13.6 eV電離能. n=2→電離態(tài):E吸=0-E2=3.4 eV 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能.,【典例1】[2013·江蘇單科,12C(2)]根據(jù)玻爾原子結(jié)構(gòu)理論,氦離子(He+)的能級圖如圖3-2所示.電子處在n=3軌道上比處在n=5軌道上離氦核的距離________(選填“近”或“遠”).當大量He+處在n=4的激發(fā)態(tài)時,由于躍遷所發(fā)射的譜線有________條.,,圖3-2,答案 近 6,【跟蹤短訓】 1.已知金屬鈣的逸出功為2.7 eV,氫原子的能級圖如圖3-3所示,一群氫原子處于量子數(shù)為n=4的能級狀態(tài),則下列說法中正確的是 ( ).,,圖3-3,A.氫原子可能輻射6種頻率的光子 B.氫原子可能輻射5種頻率的光子 C.有3種頻率的輻射光子能使鈣發(fā)生光電效應(yīng) D.有4種頻率的輻射光子能使鈣發(fā)生光電效應(yīng) 解析 從n=4能級躍遷可能產(chǎn)生的光子為6種;若產(chǎn)生光電效應(yīng),則光子的能量需要大于2.7 eV,此時只有第4能級躍遷到第1能級、第3能級躍遷到第1能級、第2能級躍遷到第1能級,這3種頻率的光子能使鈣發(fā)生光電效應(yīng). 答案 AC,1.衰變規(guī)律及實質(zhì) (1)α衰變和β衰變的比較,熱點二 原子核的衰變及半衰期,(2)γ射線:γ射線經(jīng)常是伴隨著α衰變或β衰變同時產(chǎn)生的. 2.衰變次數(shù)的確定方法 因為β衰變對質(zhì)量數(shù)無影響,可先由質(zhì)量數(shù)的改變確定α衰變的次數(shù),然后再根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰變的次數(shù).,解析 設(shè)原子核衰變過程中發(fā)生了n次α衰變,m次β衰變,由核衰變規(guī)律及衰變前后質(zhì)量數(shù)守恒與電荷數(shù)守恒得4n=238-206,2n-m=92-82,解得n=8,m=6,故A正確. 答案 A,熱點三 核反應(yīng)方程及核反應(yīng)類型的判斷,解析 根據(jù)核反應(yīng)中的質(zhì)量數(shù)守恒可知,a+b的質(zhì)量數(shù)應(yīng)為235+1-2=234,質(zhì)子數(shù)應(yīng)為92,A項中的質(zhì)量數(shù)為140+93=233,B項中質(zhì)量數(shù)是141+92=233,C項中質(zhì)量數(shù)為141+93=234,質(zhì)子數(shù)為56+38=94,D項中質(zhì)量數(shù)為140+94=234,質(zhì)子數(shù)為54+38=92,綜上可知,答案為D. 答案 D,反思總結(jié) 對書寫核反應(yīng)方程式的理解 (1)核反應(yīng)過程一般都是不可逆的,所以核反應(yīng)方程只能用單向箭頭連接并表示反應(yīng)方向,不能用等號連接. (2)核反應(yīng)的生成物一定要以實驗為基礎(chǔ),不能憑空只依據(jù)兩個守恒規(guī)律杜撰出生成物來寫核反應(yīng)方程. (3)核反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒,核反應(yīng)過程中反應(yīng)前后的總質(zhì)量一般會發(fā)生變化. (4)核反應(yīng)遵循電荷數(shù)守恒.,解析 β衰變時釋放出電子( 0-1e),α衰變時釋放出氦原子核(He),可知選項B、D錯誤;選項A中一個氚核和一個氘核結(jié)合成一個氦核并釋放出一個中子是典型的核聚變反應(yīng);選項C中一個U 235原子核吸收一個中子,生成一個Ba原子核和一個Kr原子核并釋放出三個中子是核裂變反應(yīng),A、C正確. 答案 AC,熱點四 質(zhì)量虧損及核能的計算 1.核能 (1)核子在結(jié)合成原子核時出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm,其能量也要相應(yīng)減少,即ΔE=Δmc2. (2)原子核分解成核子時要吸收一定的能量,相應(yīng)的質(zhì)量增加Δm,吸收的能量為ΔE=Δmc2.,2.核能釋放的兩種途徑的理解 (1)使較重的核分裂成中等大小的核. (2)較小的核結(jié)合成中等大小的核,核子的比結(jié)合能都會增加,都可以釋放能量.,反思總結(jié) 解有關(guān)核能問題的技巧 (1)根據(jù)質(zhì)量虧損計算:ΔE=Δmc2及1 u相當于931.5 MeV. (2)根據(jù)能量守恒和動量守恒計算. (3)在計算具有宏觀質(zhì)量的物質(zhì)中所有原子核發(fā)生核反應(yīng)所釋放能量時用阿伏加德羅常數(shù)來計算核能.,附:對應(yīng)高考題組 1.(2013·天津理綜,1)下列說法正確的是 ( ). A.原子核發(fā)生衰變時要遵守電荷守恒和質(zhì)量守恒的規(guī)律 B.α射線、β射線、γ射線都是高速運動的帶電粒子流 C.氫原子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷只能輻射特定頻率的光子 D.發(fā)生光電效應(yīng)時光電子的動能只與入射光的強度有關(guān),解析 原子核發(fā)生衰變時有質(zhì)量虧損,質(zhì)量不守恒,選項A錯.γ射線是光子流,不是帶電粒子流,選項B錯.氫原子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷,輻射的光子能量hν=Em-En,即只能輻射特定頻率的光子,C項正確.光電效應(yīng)的光電子動能Ek=hν-W,只與入射光頻率有關(guān),而與入射光強度無關(guān),D項錯誤. 答案 C,2.(2012·北京理綜,13)一個氫原子從n=3能級躍遷到n=2能級,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 根據(jù)玻爾原子理論知,氫原子從高能級n=3向低能級n=2躍遷時,將以光子形式放出能量,放出光子后原子能量減少,故B選項正確. 答案 B,3.(2012·天津理綜,1)下列說法正確的是 ( ). A.采用物理或化學方法可以有效地改變放射性元素的半衰期 B.由玻爾理論知道氫原子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時會放出光子 C.從高空對地面進行遙感攝影是利用紫外線良好的穿透能力 D.原子核所含核子單獨存在時的總質(zhì)量小于該原子核的質(zhì)量,解析 放射性元素的半衰期由元素的原子核來決定,與元素以單質(zhì)或化合物的形式存在無關(guān),與壓強、溫度無關(guān),即與化學、物理狀態(tài)無關(guān),故A項錯誤.由玻爾理論可知,氫原子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)的過程放出光子,B項正確.從高空對地面進行遙感攝影是利用紅外線良好的穿透能力,C項錯誤.核子結(jié)合成原子核放出核能,因此核子單獨存在時的總質(zhì)量大于結(jié)合成原子核時核的質(zhì)量,D項錯誤. 答案 B,答案 B,解析 α射線是氦核流,A錯誤.n表示的是中子,B錯誤.由光電效應(yīng)方程Ekm=hν-W知Ekm與ν成線性關(guān)系,C錯誤.玻爾的量子化原子模型的實驗基礎(chǔ)一是原子的穩(wěn)定性,二是原子光譜的分立特征,故D正確. 答案 D,答案 C,7.(2012·四川理綜,17)如圖所示為氫原子能級示意圖的一部分,則氫原子 ( ).,,A.從n=4能級躍遷到n=3能級比從n=3能級躍遷到n=2能級輻射出電磁波的波長長 B.從n=5能級躍遷到n=1能級比從n=5能級躍遷到n=4能級輻射出電磁波的速度大 C.處于不同能級時,核外電子在各處出現(xiàn)的概率是一樣的 D.從高能級向低能級躍遷時,氫原子核一定向外放出能量,解析 因為E4-E3=0.66 eVE3-E2=1.89 eV,根據(jù)c=λν和hν=Em-En得,從n=4能級躍遷到n=3能級比從n=3能級躍遷到n=2能級輻射出電磁波的波長長,選項A正確;電磁波在真空中的傳播速度都相等,與光子的頻率無關(guān),選項B錯誤;氫原子的核外電子處于不同能級時在各處出現(xiàn)的概率是不同的,能級越低,在靠近原子核較近的地方出現(xiàn)概率越大,選項C錯誤;氫原子從高能級躍遷到低能級時,是氫原子核外的電子從高能級躍遷到低能級時向外放出的能量,選項D錯誤. 答案 A,8.(2012·江蘇,12C)如圖所示是某原子的能級圖,a、b、c為原子躍遷所發(fā)出的三種波長的光.在下列該原子光譜的各選項中,譜線從左向右的波長依次增大,則正確的是 ( ).,,,答案 C,- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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