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第三節(jié) 原子與原子核,,第十三章 動(dòng)量守恒定律 近代物理,一、原子的核式結(jié)構(gòu) 1．α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果 絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后，基本上仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)，但 _________α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，__________α粒子的偏轉(zhuǎn)超過(guò)了90°，有的甚至被撞了回來(lái)，如圖所示．,少數(shù),極少數(shù),2．原子的核式結(jié)構(gòu) 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)．,正電荷,質(zhì)量,BCD,二、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(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_____________或____________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hν＝____________.( h是普朗克常量，h＝6.626×10－34 J·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)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道也是______________的．,不連續(xù),穩(wěn)定,輻射,吸收,Em－En,不連續(xù),4．氫原子的能級(jí)、能級(jí)公式 (1)氫原子的能級(jí)圖(如圖所示),2.根據(jù)玻爾理論，下列說(shuō)法正確的是( ) A．電子繞核運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)，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(jí)躍遷時(shí)，輻射或吸收光子的能量取決于兩個(gè)軌道的能量差,BCD,三、天然放射現(xiàn)象、原子核的組成 1．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______________發(fā)現(xiàn)．天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說(shuō)明_______________具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)． (2)放射性和放射性元素：物質(zhì)發(fā)射某種看不見(jiàn)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________射線、______射線、________射線．,自發(fā),貝克勒爾,原子核,放射性,放射性,α,β,γ,2．原子核 (1)原子核的組成 ①原子核由_________和_________組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為_(kāi)______________． ②原子核的核電荷數(shù)＝____________數(shù)，原子核的質(zhì)量數(shù)＝_________________． (2)同位素：具有相同___________、不同_____________的 原子，在元素周期表中的___________相同，同位素具有相同的_______________性質(zhì)．,質(zhì)子,中子,核子,質(zhì)子,質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù),質(zhì)子數(shù),中子數(shù),位置,化學(xué),C,4.關(guān)于放射性元素的半衰期，下列說(shuō)法正確的 有( ) A．是原子核質(zhì)量減少一半所需的時(shí)間 B．是原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間 C．把放射性元素放在密封的容器中，可以減小放射性元素的半衰期 D．可以用來(lái)測(cè)定地質(zhì)年代、生物年代等,BD,五、核力、結(jié)合能、質(zhì)量虧損、核反應(yīng) 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(diǎn)：①核力是強(qiáng)相互作用的一種表現(xiàn)； ②核力是短程力，作用范圍在1.5×10－15 m之內(nèi)； ③每個(gè)核子只跟它的相鄰核子間才有核力作用．,2．核能 (1)結(jié)合能 核子結(jié)合為原子核時(shí)___________的能量或原子核分解為核子時(shí)__________的能量，叫做原子核的結(jié)合能，亦稱核能． (2)比結(jié)合能 ①定義：原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比，稱做 比結(jié)合能，也叫平均結(jié)合能． ②特點(diǎn)：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，原子核越穩(wěn)定．,放出,吸收,3．質(zhì)能方程、質(zhì)量虧損 愛(ài)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＝___________. 4．獲得核能的途徑：(1)重核裂變；(2)輕核聚變． 5．核反應(yīng) (1)遵守的規(guī)律：電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒． (2)反應(yīng)類(lèi)型：衰變、人工轉(zhuǎn)變、重核裂變、輕核聚變．,mc2,Δmc2,AC,考點(diǎn)一 氫原子能級(jí)及能級(jí)躍遷,考點(diǎn)二 氫原子的能量及其變化,考點(diǎn)三 原子核的衰變 半衰期,考點(diǎn)四 核反應(yīng)類(lèi)型與核反應(yīng)方程,考點(diǎn)五 有關(guān)核能的計(jì)算,考點(diǎn)一 氫原子能級(jí)及能級(jí)躍遷 1．原子躍遷的條件 (1)原子躍遷條件hν＝Em－En只適用于光子和原子作用而使原子在各定態(tài)之間躍遷的情況． (2)當(dāng)光子能量大于或等于13.6 eV時(shí)，也可以被處于基態(tài)的氫原子吸收，使氫原子電離；當(dāng)處于基態(tài)的氫原子吸收的光子能量大于13.6 eV時(shí)，氫原子電離后，電子具有一定的初動(dòng)能． (3)原子還可吸收外來(lái)實(shí)物粒子( 例如自由電 子)的能 量而 被 激發(fā)．由于實(shí)物粒子的動(dòng)能可全部或部分被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于兩能級(jí)的能量差值(E＝Em－En)，均可使原子發(fā)生能級(jí)躍遷．,2．躍遷中兩個(gè)易混問(wèn)題 (1)一群原子和一個(gè)原子：氫原子核外只有一個(gè)電子，這 個(gè)電子在某個(gè)時(shí)刻只能處在某一個(gè)可能的 軌道上，在 某 段 時(shí) 間內(nèi)，由 某一軌 道躍遷 到另一個(gè)軌 道時(shí)，可能的情況只 有一種，但是如果容器中盛有大量的氫原子，這些原子 的核外電子躍遷時(shí)就會(huì)有各種情況出現(xiàn)了． (2)直接躍遷與間接躍遷：原子從一種能量狀態(tài)躍遷到另 一種能量 狀態(tài) 時(shí)．有 時(shí)可 能是直接 躍遷，有 時(shí)可 能是 間 接 躍遷．兩種情況下輻射(或吸收)光子的能量是不 同的．直 接 躍遷時(shí)輻射(或吸收)光子的能量等于間接躍遷時(shí)輻射(或吸收)的所有光子的能量和．,(2014·高考山東卷)氫原子能級(jí)如圖， 當(dāng)氫原子從n＝3躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)，輻射光 的波長(zhǎng)為656 nm.以下判斷正確的是( ) A．氫原子從n＝2躍遷到n＝1的能級(jí)時(shí)，輻射 光的波長(zhǎng)大于656 nm B．用波長(zhǎng)為325 nm的光照射，可使氫原子從 n＝1躍遷到n＝2的能級(jí) C．一群處于n＝3能級(jí)上的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)最多產(chǎn)生3種譜線 D．用波長(zhǎng)為633 nm的光照射，不能使氫原子從n＝2躍遷到n＝3的能級(jí),CD,[解析] 根據(jù)氫原子的能級(jí)圖和能級(jí)躍遷規(guī)律，當(dāng)氫原子從n＝2能級(jí)躍遷到n＝1的能級(jí)時(shí)，輻射光的波 長(zhǎng) 一定 小于 656 nm，因此A選項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)發(fā)生躍遷只能吸收和輻 射一定頻率的光子，可知B選項(xiàng)錯(cuò)誤，D選項(xiàng)正確；一群處于n＝3能級(jí)上的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)可以產(chǎn)生3種頻率的光子，所以C選項(xiàng)正確．,1.如圖所示為氫原子能級(jí)示意圖， 現(xiàn)有大量的氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)向 低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出若干不同頻率的光，下 列說(shuō)法正確的是( ) A．這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光 B．由n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)產(chǎn)生的光頻率最小 C．由n＝4能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)產(chǎn)生的光最容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象 D．用n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)輻射出的光照射逸出功為6.34 eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng),D,考點(diǎn)二 氫原子的能量及其變化,3．電勢(shì)能：通過(guò)庫(kù)侖力做功判斷電勢(shì)能的增減．當(dāng)n減小，即軌道半徑減小時(shí)，庫(kù)侖力做正功，電勢(shì)能減?。环粗?，n增大，即軌道半徑增大時(shí)，電勢(shì)能增加．,氫原子在基態(tài)時(shí)軌道半徑r1＝0.53×10－10 m，能量E1＝－13.6 eV，求氫原子處于基態(tài)時(shí)： (1)電子的動(dòng)能； (2)原子的電勢(shì)能； (3)用波長(zhǎng)是多少的光照射可使其電離？,[答案] (1)13.6 eV (2)－27.2 eV (3)9.14×10－8 m,2.按照玻爾原子理論，氫原子中的電子離原子核越遠(yuǎn)，氫原子的能量______(選填“越 大”或“越小”)．已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為E1(E10)，電子質(zhì)量為m，基 態(tài)氫 原子中的電子吸收一頻率為ν的光子被電離后，電子速 度大 小為_(kāi)_______________(普朗克常量為h)．,越大,考點(diǎn)三 原子核的衰變 半衰期 1．衰變規(guī)律及實(shí)質(zhì) (1)兩種衰變的比較,2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子 結(jié)合成一個(gè)整體射出,中子轉(zhuǎn)化為 質(zhì)子和電子,質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒,(2)γ射線：γ射線經(jīng)常是伴隨著α衰變或β衰變同時(shí)產(chǎn)生 的．其 實(shí)質(zhì)是放射性原子核在發(fā)生α衰變或β衰變的過(guò)程中，產(chǎn)生 的 新核由于具有過(guò)多的能量(核處于激發(fā)態(tài))而輻射出光子． 2．確定衰變次數(shù)的方法 因?yàn)棣滤プ儗?duì)質(zhì)量數(shù)無(wú)影響，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)．,15.2,AC,考點(diǎn)四 核反應(yīng)類(lèi)型與核反應(yīng)方程 1．核反應(yīng)的四種類(lèi)型：衰變、人工轉(zhuǎn)變、裂變和聚變． 2．核反應(yīng)過(guò)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(hào)連接． 3．核反應(yīng)的生成物一定要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，不能憑空只依據(jù)兩個(gè)守恒規(guī)律杜撰出生成物來(lái)寫(xiě)核反應(yīng)方程． 4．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(guò)程中反應(yīng)前后的總質(zhì)量一般會(huì)發(fā)生變化． 5．核反應(yīng)遵循電荷數(shù)守恒．,AC,D,B,A,[答案] 144 88,AC,考點(diǎn)五 有關(guān)核能的計(jì)算,2．利用質(zhì)能方程計(jì)算核能時(shí)，不能用質(zhì)量數(shù)代替質(zhì)量進(jìn)行計(jì)算．,17.6,C,物理思想——守恒思想在核反應(yīng)中的應(yīng)用,[審題點(diǎn)睛] (1)質(zhì)量虧損放出的能量等于新核動(dòng)能、α粒子動(dòng)能與光子能量之和． (2)不計(jì)光子的動(dòng)量，新核與α粒子總動(dòng)量等于衰變前氡核的動(dòng)量．,[總結(jié)提升] (1)在動(dòng)量守恒方程中，各質(zhì)量都可用質(zhì)量數(shù)表示． (2)只有利用ΔE＝Δmc2時(shí)，才考慮質(zhì)量虧損，在動(dòng)量和能量守恒方程中，不考慮質(zhì)量虧損． (3)注意比例運(yùn)算求解．,