高考物理三輪沖刺 專題十九 波粒二象性 原子結構和原子核課件

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1、專題十九 波粒二象性 原子結構和原子核1.1.光電效應光電效應2.2.愛因斯坦光電效應方程愛因斯坦光電效應方程3.3.氫原子光譜氫原子光譜4.4.氫原子的能級結構、能級公式氫原子的能級結構、能級公式5.5.原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期6.6.放射性同位素放射性同位素7.7.核力、核反應方程核力、核反應方程8.8.結合能、質量虧損結合能、質量虧損9.9.裂變反應和聚變反應、裂變反應堆裂變反應和聚變反應、裂變反應堆10.10.射線的危害和防護射線的危害和防護1.1.考綱對這部分內容的能力要求比較低，考試難度一般不大，考綱對這部分內容的能力要求

2、比較低，考試難度一般不大，考試內容廣泛，涉及到光電效應現象和光電效應實驗規(guī)律、愛考試內容廣泛，涉及到光電效應現象和光電效應實驗規(guī)律、愛因斯坦光電效應方程、光的波粒二象性和德布羅意波、原子的因斯坦光電效應方程、光的波粒二象性和德布羅意波、原子的能級結構、能級公式、放射性現象、衰變、半衰期、核反應方能級結構、能級公式、放射性現象、衰變、半衰期、核反應方程、核能、裂變、聚變等各個方面，屬于高考熱點內容程、核能、裂變、聚變等各個方面，屬于高考熱點內容. .2.2.從高考的命題趨勢來看，以新粒子、新能源或其他新素材為從高考的命題趨勢來看，以新粒子、新能源或其他新素材為背景的信息題成為熱點，考查的題型以選

3、擇題和填空題為主，背景的信息題成為熱點，考查的題型以選擇題和填空題為主，考查的難度中等偏下考查的難度中等偏下. .3.3.從近幾年高考命題的情況來看，在今年的高考復習備考中要從近幾年高考命題的情況來看，在今年的高考復習備考中要認真梳理課本中的基本概念和基本規(guī)律，注意概念和規(guī)律的理認真梳理課本中的基本概念和基本規(guī)律，注意概念和規(guī)律的理解和記憶，弄清知識間的聯系，關注科技熱點和科技進步解和記憶，弄清知識間的聯系，關注科技熱點和科技進步. . 黑體輻射黑體輻射【典例【典例1 1】(2011(2011江蘇高考江蘇高考) )下列描繪兩種溫度下黑體輻射強下列描繪兩種溫度下黑體輻射強度與波長關系的圖中，符合

4、黑體輻射實驗規(guī)律的是度與波長關系的圖中，符合黑體輻射實驗規(guī)律的是( )( )【審題視角【審題視角】解答本題應把握黑體輻射的兩個特點：解答本題應把握黑體輻射的兩個特點：【關鍵點【關鍵點】(1)(1)黑體輻射強度變化：隨溫度的升高，各種波長的輻射都增黑體輻射強度變化：隨溫度的升高，各種波長的輻射都增強強. .(2)(2)黑體輻射波長移動：隨溫度的升高，輻射最強對應波長減黑體輻射波長移動：隨溫度的升高，輻射最強對應波長減小小. .【精講精析【精講精析】黑體輻射的強度隨著溫度的升高，一方面各種波黑體輻射的強度隨著溫度的升高，一方面各種波長的輻射強度都增加，另一方面輻射強度的極大值向著波長較長的輻射強度

5、都增加，另一方面輻射強度的極大值向著波長較短的方向移動，所以選項短的方向移動，所以選項A A正確正確. .答案：答案：A A【命題人揭秘【命題人揭秘】黑體輻射的研究黑體輻射的研究量子論建立量子論建立(1)(1)通過對黑體輻射的研究，普朗克提出了量子論，開創(chuàng)了物通過對黑體輻射的研究，普朗克提出了量子論，開創(chuàng)了物理學新紀元理學新紀元(2)(2)黑體輻射強度與波長關系圖源于教材，考查對黑體輻射強黑體輻射強度與波長關系圖源于教材，考查對黑體輻射強度與波長關系圖的理解度與波長關系圖的理解 光的粒子性光的粒子性 光電效應光電效應【典例【典例2 2】(2011(2011新課標全國卷新課標全國卷) )在光電效

6、應實驗中，某金屬在光電效應實驗中，某金屬的截止頻率相應的波長為的截止頻率相應的波長為0 0，該金屬的逸出功為，該金屬的逸出功為_._.若若用波長為用波長為(WW逸逸=h=h0 0，產生光電效應，產生光電效應. .(2)(2)最大初動能最大初動能E Ek k：E Ek k隨入射光子頻率的增大而增大隨入射光子頻率的增大而增大. .(3)(3)光電效應方程：揭示光的粒子性的能量守恒方程光電效應方程：揭示光的粒子性的能量守恒方程. .(4)(4)遏止電壓遏止電壓U U遏遏：不能形成光電流的最小反向電壓：不能形成光電流的最小反向電壓. . 原子結構原子結構 氫原子光譜氫原子光譜【典例【典例3 3】(20

7、11(2011四川高考四川高考) )氫原子從能級氫原子從能級m m躍遷到能級躍遷到能級n n時輻時輻射紅光的頻率為射紅光的頻率為1 1，從能級，從能級n n躍遷到能級躍遷到能級k k時吸收紫光的頻率時吸收紫光的頻率為為2 2，已知普朗克常量為，已知普朗克常量為h h，若氫原子從能級，若氫原子從能級k k躍遷到能級躍遷到能級m m，則則( )( )A.A.吸收光子的能量為吸收光子的能量為hh1 1+ h+ h2 2B.B.輻射光子的能量為輻射光子的能量為hh1 1+ h+ h2 2C.C.吸收光子的能量為吸收光子的能量為hh2 2-h-h1 1D.D.輻射光子的能量為輻射光子的能量為hh2 2-

8、h-h1 1【審題視角【審題視角】解答本題按以下思路進行：解答本題按以下思路進行：【精講精析【精講精析】氫原子從能級氫原子從能級m m躍遷到能級躍遷到能級n n時，輻射紅光，時，輻射紅光，E Em m-E-En n =h=h1 1從能級從能級n n躍遷到能級躍遷到能級k k時，吸收紫光，時，吸收紫光，E Ek k-E-En n=h=h2 2則從能級則從能級k k躍遷到能級躍遷到能級m m時，能量降低，輻射光子，輻射光子能時，能量降低，輻射光子，輻射光子能量為：量為：E Ek k-E-Em m=(E=(Ek k-E-En n)-(E)-(Em m-E-En n)=h)=h2 2-h-h1 1，故

9、正確答案為選項故正確答案為選項D D答案：答案：D D【命題人揭秘【命題人揭秘】畫氫原子能級圖分析氫原子光譜畫氫原子能級圖分析氫原子光譜(1)(1)氫原子能級圖特點：量子數氫原子能級圖特點：量子數n n越大，能量值越大，能級間距越大，能量值越大，能級間距越小越小. .(2)(2)能級躍遷能量特點：高能級向低能級躍遷輻射光子，低能能級躍遷能量特點：高能級向低能級躍遷輻射光子，低能級向高能級躍遷吸收光子，能級差越大光子能量越大級向高能級躍遷吸收光子，能級差越大光子能量越大. .(3)(3)自發(fā)躍遷的可能性：第自發(fā)躍遷的可能性：第n n能級上一個氫原子有能級上一個氫原子有(n-1)(n-1)條可能條

10、可能光譜線；第光譜線；第n n能級上一群氫原子有能級上一群氫原子有 條可能光譜線條可能光譜線. .(4)(4)氫原子電離能：第氫原子電離能：第n n能級氫原子電離需吸收的電離能為能級氫原子電離需吸收的電離能為E E電離電離=-E=-En n. .n n12 天然放射現象天然放射現象 衰變衰變【典例【典例4 4】(2011(2011上海高考上海高考) )天然放射性元天然放射性元素放出的三種射線的穿透能力實驗結果如圖素放出的三種射線的穿透能力實驗結果如圖所示，由此可推知所示，由此可推知( )( )A.A.來自于原子核外的電子來自于原子核外的電子B.B.的電離作用最強，是一種電磁波的電離作用最強，是

11、一種電磁波C.C.的電離作用較強，是一種電磁波的電離作用較強，是一種電磁波D.D.的電離作用最弱，屬于原子核內釋放的光子的電離作用最弱，屬于原子核內釋放的光子【審題視角【審題視角】解答本題可按以下思路分析解答本題可按以下思路分析: :【精講精析【精講精析】衰變的射線均來自于核內，衰變的射線均來自于核內，A A錯；從圖中可看出，錯；從圖中可看出，一張紙能擋住一張紙能擋住射線，則射線，則射線一定是射線一定是射線，其貫穿本領最射線，其貫穿本領最差，電離能力最強，但不是電磁波，而是高速氦核流，差，電離能力最強，但不是電磁波，而是高速氦核流，B B錯；錯；鋁板能擋住鋁板能擋住，而不能擋住，而不能擋住，說

12、明，說明一定是一定是射線，其電離射線，其電離能力最弱，貫穿本領最強，是一種電磁波，屬于原子核內以能能力最弱，貫穿本領最強，是一種電磁波，屬于原子核內以能量形式釋放出來的以光速運行的高能光子，量形式釋放出來的以光速運行的高能光子，D D對對C C錯錯. .答案：答案：D D【命題人揭秘【命題人揭秘】三種射線的產生及特點三種射線的產生及特點(1)(1)天然放射現象即衰變，放出的射線有天然放射現象即衰變，放出的射線有、三種，都三種，都是從原子核內部放射出來的高速粒子流，只有是從原子核內部放射出來的高速粒子流，只有射線是電磁波射線是電磁波. .(2)(2)、三種射線的電離作用、穿透能力和在電磁場中三種

13、射線的電離作用、穿透能力和在電磁場中的偏轉情況各不相同，的偏轉情況各不相同，射線電離作用最強，射線電離作用最強，射線電離作用射線電離作用最弱；最弱；射線穿透能力最強，射線穿透能力最強，射線穿透能力最弱；只有射線穿透能力最弱；只有射射線在電磁場中不發(fā)生偏轉線在電磁場中不發(fā)生偏轉. . 核反應方程核反應方程 原子核的組成原子核的組成【典例【典例5 5】(2011(2011海南高考海南高考)2011)2011年年3 3月月1111日，日本發(fā)生九級大日，日本發(fā)生九級大地震，造成福島核電站的核泄漏事故地震，造成福島核電站的核泄漏事故. .在泄漏的污染物中含有在泄漏的污染物中含有131131I I和和13

14、7137CsCs兩種放射性核素，它們通過一系列衰變產生對人體兩種放射性核素，它們通過一系列衰變產生對人體有危害的輻射有危害的輻射. .在下列四個式子中，有兩個能分別反映在下列四個式子中，有兩個能分別反映131131I I和和137137CsCs衰變過程，它們分別是衰變過程，它們分別是_和和_(_(填入正確選項前填入正確選項前的字母的字母).).131131I I和和137137CsCs原子核中的中子數分別是原子核中的中子數分別是_和和_._.A.XA.X1 11371375656Ba+Ba+1 10 0n nB.XB.X2 21311315454Xe+Xe+0 0-1-1e eC.XC.X3

15、31371375656Ba+Ba+0 0-1-1e eD.XD.X4 41311315454Xe+Xe+1 11 1p p【審題視角【審題視角】解答本題的思路如下：解答本題的思路如下：【精講精析【精講精析】從四個核反應方程看出能夠產生從四個核反應方程看出能夠產生粒子的只有粒子的只有B B、C C，再由質量數和核電荷數守恒可以得出能反映，再由質量數和核電荷數守恒可以得出能反映131131I I衰變過程的衰變過程的是方程是方程B B，131131I I原子核中的中子數是原子核中的中子數是131-53=78131-53=78；能反映；能反映137137CsCs衰衰變過程的是方程變過程的是方程C C，

16、137137CsCs原子核中的中子數是原子核中的中子數是137-55=82.137-55=82.答案：答案：B C 78 82B C 78 82失失分分提提示示(1)(1)不能由衰變放出不能由衰變放出、三種射線的特點判斷核反三種射線的特點判斷核反應方程應方程. .(2)(2)不能由核反應方程確定不能由核反應方程確定I I、CsCs的核子數和質子數從而推的核子數和質子數從而推出中子數出中子數. .備備考考指指南南(1)(1)理解并掌握天然放射現象、衰變規(guī)律和特點理解并掌握天然放射現象、衰變規(guī)律和特點. .(2)(2)掌握原子核的組成，質子數掌握原子核的組成，質子數+ +中子數中子數= =質量數質

17、量數( (核子數核子數) )，并能根據原子核符號確定這些量并能根據原子核符號確定這些量. .【閱卷人點撥【閱卷人點撥】 光的粒子性光的粒子性 光電效應光電效應 高考指數高考指數: :1.(20121.(2012北京高考北京高考)“)“約瑟夫森結約瑟夫森結”由超導體和絕緣體制成由超導體和絕緣體制成. .若若在結兩端加恒定電壓在結兩端加恒定電壓U U，則它會輻射頻率為，則它會輻射頻率為的電磁波，且的電磁波，且與與U U成正比，即成正比，即=kU=kU. .已知比例系數已知比例系數k k僅與元電荷僅與元電荷e e的的2 2倍和普朗克常倍和普朗克常量量h h有關有關. .你可能不了解此現象的機理，但仍

18、可運用物理學中常用你可能不了解此現象的機理，但仍可運用物理學中常用的方法，在下列選項中，推理判斷比例系數的方法，在下列選項中，推理判斷比例系數k k的值可能為的值可能為( ) ( ) A. A. B. B. C.2heC.2heD.D.h2e2eh12he【解題指南【解題指南】本題需要把握以下兩點：本題需要把握以下兩點：(1)(1)電磁波的頻率、普朗克常量、能量之間的關系電磁波的頻率、普朗克常量、能量之間的關系. .(2)(2)電壓、電量與能量的關系電壓、電量與能量的關系. .【解析【解析】選選B.B.電磁波的頻率電磁波的頻率、普朗克常量、普朗克常量h h、能量、能量E E之間的關之間的關系系

19、E=hE=h，因為，因為=kU=kU，所以，所以E=hkUE=hkU；電壓；電壓U U、電量、電量q q與能量與能量E E的關的關系是系是E=qUE=qU，由題意知，由題意知q=2eq=2e，所以，所以2ek.h2.(20112.(2011上海高考上海高考) )用一束紫外線照射某金屬時不能產生光電用一束紫外線照射某金屬時不能產生光電效應，可能使該金屬產生光電效應的措施是效應，可能使該金屬產生光電效應的措施是( )( )A.A.改用頻率更小的紫外線照射改用頻率更小的紫外線照射B.B.改用改用X X射線照射射線照射C.C.改用強度更大的原紫外線照射改用強度更大的原紫外線照射 D.D.延長原紫外線的

20、照射時間延長原紫外線的照射時間【解析【解析】選選B.B.根據愛因斯坦對光電效應的研究結論可知光子的根據愛因斯坦對光電效應的研究結論可知光子的頻率必須大于金屬的極限頻率，頻率必須大于金屬的極限頻率，A A錯；與光照射時間無關，錯；與光照射時間無關，D D錯；錯；與光強度無關，與光強度無關，C C錯；錯；X X射線的頻率比紫外線頻率高，故射線的頻率比紫外線頻率高，故B B對對3.(20113.(2011廣東高考廣東高考) )光電效應實驗中，下列表述正確的是光電效應實驗中，下列表述正確的是( )( )A.A.光照時間越長光電流越大光照時間越長光電流越大B.B.入射光足夠強就可以有光電流入射光足夠強就

21、可以有光電流C.C.遏止電壓與入射光的頻率有關遏止電壓與入射光的頻率有關D.D.入射光頻率大于極限頻率才能產生光電子入射光頻率大于極限頻率才能產生光電子【解析【解析】選選C C、D.D.光電流的大小與入射光的強度有關，光電流的大小與入射光的強度有關，A A錯錯誤產生光電效應的條件是：入射光的頻率大于或等于被照射誤產生光電效應的條件是：入射光的頻率大于或等于被照射材料的極限頻率由材料的極限頻率由hh=W=W0 0+E+Ek k和和eUeUc c=E=Ek k知，入射光的頻率達不知，入射光的頻率達不到極限頻率，增加照射光的強度是不能產生光電流的，所以到極限頻率，增加照射光的強度是不能產生光電流的，

22、所以B B錯誤，錯誤，C C、D D正確正確4.(20114.(2011福建高考福建高考) )愛因斯坦因提出了光愛因斯坦因提出了光量子概念并成功地解釋光電效應的規(guī)律而量子概念并成功地解釋光電效應的規(guī)律而獲得獲得19211921年諾貝爾物理學獎年諾貝爾物理學獎. .某種金屬逸某種金屬逸出光電子的最大初動能出光電子的最大初動能E Ekmkm與入射光頻率與入射光頻率的關系如圖所示，其中的關系如圖所示，其中0 0為極限頻率為極限頻率. .從圖中可以確定的是從圖中可以確定的是( )( )A.A.逸出功與逸出功與有關有關B.EB.Ekmkm與入射光強度成正比與入射光強度成正比C.C.當當0 0時，會逸出光

23、電子時，會逸出光電子D.D.圖中直線的斜率與普朗克常量有關圖中直線的斜率與普朗克常量有關【解析【解析】選選D.D.光電子的最大初動能與入射光頻率的關系是光電子的最大初動能與入射光頻率的關系是E Ekmkm =h-W=h-W0 0，結合圖象易判斷，結合圖象易判斷D D正確正確5.(20105.(2010浙江高考浙江高考) )在光電效應實在光電效應實驗中，飛飛同學用同一光電管在不驗中，飛飛同學用同一光電管在不同實驗條件下得到了三條光電流與同實驗條件下得到了三條光電流與電壓之間的關系曲線電壓之間的關系曲線( (甲光、乙光、甲光、乙光、丙光丙光) )，如圖所示，如圖所示. .則可判斷出則可判斷出( )

24、( )A.A.甲光的頻率大于乙光的頻率甲光的頻率大于乙光的頻率B.B.乙光的波長大于丙光的波長乙光的波長大于丙光的波長C.C.乙光對應的截止頻率大于丙光對應的截止頻率乙光對應的截止頻率大于丙光對應的截止頻率D.D.甲光對應的光電子最大初動能大于丙光對應的光電子最大甲光對應的光電子最大初動能大于丙光對應的光電子最大初動能初動能【解題指南【解題指南】解答本題時應注意以下兩點：解答本題時應注意以下兩點：(1)(1)搞清光電流與電壓的關系搞清光電流與電壓的關系. .(2)(2)熟記截止頻率、遏止電壓和光電子最大初動能等概念熟記截止頻率、遏止電壓和光電子最大初動能等概念. .【解析【解析】選選B.B.由

25、圖象知甲光、乙光對應的遏止電壓相等，且小由圖象知甲光、乙光對應的遏止電壓相等，且小于丙光對應的遏止電壓，所以甲光和乙光對應的光電子最大初于丙光對應的遏止電壓，所以甲光和乙光對應的光電子最大初動能相等且小于丙光的光電子最大初動能，故動能相等且小于丙光的光電子最大初動能，故D D項錯誤；根據項錯誤；根據愛因斯坦光電效應方程愛因斯坦光電效應方程E Ek k=h-W=h-W0 0知甲光和乙光的頻率相等，且知甲光和乙光的頻率相等，且小于丙光的頻率，故小于丙光的頻率，故A A錯誤，錯誤，B B正確；截止頻率是由金屬決定的正確；截止頻率是由金屬決定的, ,與入射光無關，故與入射光無關，故C C錯誤錯誤. .

26、6.(20126.(2012江蘇高考江蘇高考)A)A、B B兩種光子的能量之比為兩種光子的能量之比為2121，它們都，它們都能使某種金屬發(fā)生光電效應，且所產生的光電子最大初動能分能使某種金屬發(fā)生光電效應，且所產生的光電子最大初動能分別為別為E EA A、E EB B. .求求A A、B B兩種光子的動量之比和該金屬的逸出功兩種光子的動量之比和該金屬的逸出功. .【解析【解析】光子能量光子能量=h=h, ,動量動量 且且得得 則則p pA AppB B=21=21A A照射時，光電子的最大初動能照射時，光電子的最大初動能E EA A=A A-W-W0 0. .同理，同理，E EB B=B B-W

27、-W0 0, ,解得解得W W0 0=E=EA A-2E-2EB B答案：答案：21 E21 EA A-2E-2EB Bhp,c pc，7.(20107.(2010江蘇高考江蘇高考)(1)(1)研究光電效應電路研究光電效應電路如圖所示，用頻率相同、強度不同的光分別如圖所示，用頻率相同、強度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板照射密封真空管的鈉極板( (陰極陰極K)K)，鈉極板，鈉極板發(fā)射出的光電子被陽極發(fā)射出的光電子被陽極A A吸收，在電路中形吸收，在電路中形成光電流成光電流. .下列光電流下列光電流I I與與A A、K K之間的電壓之間的電壓U UAKAK的關系圖象中，正確的是的關系圖象中，正

28、確的是( )( )(2)(2)鈉金屬中的電子吸收光子的能量，從金屬表面逸出，這就鈉金屬中的電子吸收光子的能量，從金屬表面逸出，這就是光電子是光電子. .光電子從金屬表面逸出的過程中，其動量的大小光電子從金屬表面逸出的過程中，其動量的大小_(_(選填選填“增大增大”、“減小減小”或或“不變不變”) )， 原因是原因是_._.(3)(3)已知氫原子處在第一、第二激發(fā)態(tài)的能級分別為已知氫原子處在第一、第二激發(fā)態(tài)的能級分別為-3.4 eV-3.4 eV和和-1.51 eV-1.51 eV， 金屬鈉的截止頻率為金屬鈉的截止頻率為5.535.5310101414 Hz, Hz, 普朗克常量普朗克常量h=6

29、.63h=6.631010-34 -34 JsJs. .請通過計算判斷，氫原子從第二激發(fā)態(tài)躍請通過計算判斷，氫原子從第二激發(fā)態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)過程中發(fā)出的光照射金屬鈉板，能否發(fā)生光電遷到第一激發(fā)態(tài)過程中發(fā)出的光照射金屬鈉板，能否發(fā)生光電效應效應. .【解析【解析】(1)(1)選選C.C.由愛因斯坦光電效應方程由愛因斯坦光電效應方程E Ek k=h-W=h-W0 0和動能定和動能定理理eUeUc c=E=Ek k，可得，可得:U:Uc c= = 遏止電壓遏止電壓U Uc c與入射光的頻率有與入射光的頻率有關，與光的強度無關關，與光的強度無關. .由發(fā)生光電效應規(guī)律可知，光電流與光由發(fā)生光電效應規(guī)

30、律可知，光電流與光的強度有關，光越強，光電流越強的強度有關，光越強，光電流越強. .所以選項所以選項C C正確正確,A,A、B B、D D錯錯誤誤. .(2)(2)鈉金屬中的電子吸收光子的能量，從金屬表面逸出，由于鈉金屬中的電子吸收光子的能量，從金屬表面逸出，由于光電子在從金屬表面逸出的過程中，要受到金屬表面層中力的光電子在從金屬表面逸出的過程中，要受到金屬表面層中力的阻礙作用阻礙作用( (或需要克服逸出功或需要克服逸出功).).所以在光電子從金屬表面逸出所以在光電子從金屬表面逸出的過程中，其動量的大小減小的過程中，其動量的大小減小. .0Whee，(3)(3)氫原子從第二激發(fā)態(tài)躍遷到第一激發(fā)

31、態(tài)過程中，放出的光氫原子從第二激發(fā)態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)過程中，放出的光子能量為子能量為E=EE=E3 3-E-E2 2，代入數據得，代入數據得E=1.89 eVE=1.89 eV，金屬鈉的逸出功，金屬鈉的逸出功W W0 0=h=h0 0，代入數據得，代入數據得W W0 0=2.3 eV=2.3 eV，因為，因為EWE2 21 1，則，則( )( )A.A.0 0n).(h(mn).(h是普朗克常量，是普朗克常量，h h6.6266.62610103434 Js Js) )(3)(3)軌道軌道: :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

32、動相對應. .原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的軌道也是不連續(xù)原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的軌道也是不連續(xù)的的. .4.4.氫原子的能級氫原子的能級(1)(1)氫原子的能級和軌道半徑氫原子的能級和軌道半徑氫原子的能級公式：氫原子的能級公式： (n(n1,2,3)1,2,3)，其中，其中E E1 1為基態(tài)為基態(tài)能量，能量，E E1 113.6 eV13.6 eV. .氫原子的半徑公式：氫原子的半徑公式：r rn nn n2 2r r1 1(n(n1,2,3)1,2,3)，其中，其中r r1 1為基態(tài)為基態(tài)半徑，又稱玻爾半徑半徑，又稱玻爾半徑. .r r1 10.530.5310101010 m.

33、 m.n121EEn(2)(2)氫原子的能級圖如圖所示氫原子的能級圖如圖所示. .【名師點睛【名師點睛】理解能級躍遷時應注意：理解能級躍遷時應注意：1.1.原子躍遷條件原子躍遷條件hhE Em mE En n(m(mn)n)只適用于光子和原子作用而只適用于光子和原子作用而使原子在各定態(tài)之間躍遷的情況使原子在各定態(tài)之間躍遷的情況. .對于光子和原子作用而使原對于光子和原子作用而使原子電離時，只要入射光的能量子電離時，只要入射光的能量E13.6 eVE13.6 eV，原子就能吸收，原子就能吸收. .對對于實物粒子與原子作用使原子激發(fā)時，粒子能量大于或等于能于實物粒子與原子作用使原子激發(fā)時，粒子能量

34、大于或等于能級差即可級差即可. .2.2.原子躍遷發(fā)出的光譜線條數原子躍遷發(fā)出的光譜線條數N NC Cn n2 2 是一群氫原子，是一群氫原子，而不是一個，因為某一個氫原子有固定的躍遷路徑而不是一個，因為某一個氫原子有固定的躍遷路徑. .n n 12， 天然放射現象天然放射現象1.1.三種射線的比較三種射線的比較種種 類類射線射線射線射線射線射線組組 成成高速氦核流高速氦核流高速電子流高速電子流光子流光子流( (高頻高頻電磁波電磁波) )帶電荷量帶電荷量2e2ee e0 0質質 量量4m4mp p靜止質量為零靜止質量為零符符 號號4 42 2HeHe0 01 1e epm1 840種種 類類射

35、線射線射線射線射線射線速速 度度0.1c0.1c0.99c0.99cc c在電磁場中在電磁場中偏轉偏轉偏轉偏轉不偏轉不偏轉貫穿本領貫穿本領最弱最弱較強較強最強最強貫穿實例貫穿實例用一張紙能擋用一張紙能擋住住穿透幾毫米厚穿透幾毫米厚的鋁板的鋁板穿透幾厘米厚的穿透幾厘米厚的鉛板和幾十厘米鉛板和幾十厘米厚的混凝土厚的混凝土對空氣的電離對空氣的電離作用作用很強很強較弱較弱很弱很弱種種 類類射線射線射線射線射線射線在空氣中的徑跡在空氣中的徑跡粗、短、直粗、短、直細、長、曲折細、長、曲折最長最長能使膠片能使膠片感光感光感光感光感光感光產生機理產生機理核內兩個中核內兩個中子和兩個質子和兩個質子結合得比子結合

36、得比較緊密，有較緊密，有時會作為一時會作為一個整體從原個整體從原子核中射出子核中射出來來核內的中子可核內的中子可以轉化為一個以轉化為一個質子和一個電質子和一個電子，產生的電子，產生的電子從核中發(fā)射子從核中發(fā)射出來出來放射性原子核在放射性原子核在發(fā)生發(fā)生衰變、衰變、衰變后產生的新衰變后產生的新核如果處于高能核如果處于高能級，當它向低能級，當它向低能級躍遷時，輻射級躍遷時，輻射光子光子2.2.原子核衰變規(guī)律原子核衰變規(guī)律衰變類型衰變類型 衰衰 變變 衰衰 變變衰變方程衰變方程A AZ ZXXA A4 4Z Z2 2Y Y4 42 2HeHeA AZ ZXXA A Z Z1 1Y Y0 01 1e

37、e衰變實質衰變實質2 2個質子和個質子和2 2個中子結合成一個中子結合成一個整體射出個整體射出 中子轉化為質子和中子轉化為質子和電子電子 2 21 11 1H H2 21 10 0nn4 42 2HeHe1 10 0nn1 11 1H H0 01 1e e衰變規(guī)律衰變規(guī)律 電荷數守恒、質量數守恒電荷數守恒、質量數守恒3.3.半衰期半衰期根據半衰期的概念，可總結出公式根據半衰期的概念，可總結出公式式中式中N N原原、m m原原表示衰變前的放射性元素的原子數和質量，表示衰變前的放射性元素的原子數和質量，N N余余、m m余余表示衰變后尚未發(fā)生衰變的放射性元素的原子數和質量，表示衰變后尚未發(fā)生衰變的

38、放射性元素的原子數和質量，t t表示衰變時間，表示衰變時間，表示半衰期表示半衰期. .t/t/11NN ( )mm ( )22原原余余，【名師點睛【名師點睛】1.1.自然界中原子序數大于或等于自然界中原子序數大于或等于8383的所有元素，都能自發(fā)地放的所有元素，都能自發(fā)地放出射線；原子序數小于出射線；原子序數小于8383的元素，有的也具有放射性的元素，有的也具有放射性. .2.2.天然放射現象說明原子核是有內部結構的天然放射現象說明原子核是有內部結構的. .元素的放射性不元素的放射性不受單質或化合物存在形式的影響受單質或化合物存在形式的影響. .3.3.每發(fā)生一次每發(fā)生一次衰變產生的新原子核電

39、荷數減少衰變產生的新原子核電荷數減少2 2，質量數減，質量數減少少4 4；每發(fā)生一次；每發(fā)生一次衰變，產生的新原子核電荷數增加衰變，產生的新原子核電荷數增加1 1，質量，質量數不變數不變. .4.4.對半衰期的理解對半衰期的理解(1)(1)半衰期是大量原子核衰變時的統(tǒng)計規(guī)律，個別原子核經多半衰期是大量原子核衰變時的統(tǒng)計規(guī)律，個別原子核經多長時間衰變無法預測，對個別或極少數原子核，無半衰期可言長時間衰變無法預測，對個別或極少數原子核，無半衰期可言. .(2)(2)影響因素：放射性元素衰變的快慢是由原子核內部因素決影響因素：放射性元素衰變的快慢是由原子核內部因素決定的，跟原子所處的物理狀態(tài)定的，跟

40、原子所處的物理狀態(tài)( (如溫度、壓強如溫度、壓強) )或化學狀態(tài)或化學狀態(tài)( (如如單質、化合物單質、化合物) )無關無關. . 核反應、核能核反應、核能1.1.放射性同位素及其應用和防護放射性同位素及其應用和防護(1)(1)人造放射性同位素的三個優(yōu)點人造放射性同位素的三個優(yōu)點放射強度容易控制放射強度容易控制. .可以制成各種所需的形狀可以制成各種所需的形狀. .半衰期很半衰期很短，廢料容易處理短，廢料容易處理. .(2)(2)四個應用四個應用工業(yè)部門使用射線測厚度工業(yè)部門使用射線測厚度利用利用射線的穿透特性射線的穿透特性. .煙霧報警器的使用煙霧報警器的使用利用射線的電離作用，增加煙霧導電利

41、用射線的電離作用，增加煙霧導電離子濃度離子濃度. .農業(yè)應用農業(yè)應用射線使種子的遺傳基因發(fā)生變異，殺死腐敗射線使種子的遺傳基因發(fā)生變異，殺死腐敗細菌、抑制發(fā)芽等細菌、抑制發(fā)芽等. .作示蹤原子作示蹤原子利用放射性同位素與非放射性同位素有相同利用放射性同位素與非放射性同位素有相同的化學性質的化學性質. .(3)(3)放射性污染與防護放射性污染與防護名名 稱稱舉例與措施舉例與措施說說 明明污污 染染核爆炸核爆炸 核爆炸的最初幾秒鐘輻射出來的主要是強核爆炸的最初幾秒鐘輻射出來的主要是強烈的烈的射線和中子流，長期存在放射性污射線和中子流，長期存在放射性污染染核泄漏核泄漏 核工業(yè)生產和核科學研究中使用放

42、射性原核工業(yè)生產和核科學研究中使用放射性原材料，一旦泄漏就會造成嚴重污染材料，一旦泄漏就會造成嚴重污染醫(yī)療照射醫(yī)療照射 醫(yī)療中如果放射線的劑量過大，也會導致醫(yī)療中如果放射線的劑量過大，也會導致病人受到損害，甚至造成病人的死亡病人受到損害，甚至造成病人的死亡名名 稱稱舉例與措施舉例與措施說說 明明防防 護護 密封防護密封防護 把放射源密封在特殊的包殼里，或者用特把放射源密封在特殊的包殼里，或者用特殊的方法覆蓋，以防止射線泄漏殊的方法覆蓋，以防止射線泄漏距離防護距離防護 距放射源越遠，人體吸收的劑量就越少，距放射源越遠，人體吸收的劑量就越少，受到的危害就越輕受到的危害就越輕時間防護時間防護 盡量減

43、少受輻射的時間盡量減少受輻射的時間 屏蔽防護屏蔽防護 在放射源與人體之間加屏蔽物能起到防護在放射源與人體之間加屏蔽物能起到防護作用作用. .鉛的屏蔽作用最好鉛的屏蔽作用最好2.2.核反應的四種類型核反應的四種類型類類 型型可可 控控 性性核反應方程典例核反應方程典例衰變衰變衰變衰變自發(fā)自發(fā) 2382389292UU2342349090ThTh4 42 2HeHe衰變衰變自發(fā)自發(fā)2342349090ThTh2342349191PaPa0 01 1e e 人工轉變人工轉變14147 7N N4 42 2HeHe17178 8O O1 11 1H(H(盧瑟福發(fā)現質子盧瑟福發(fā)現質子) )2727131

44、3Al+Al+4 42 2HeHe30301515P+P+1 10 0n n( (約里奧約里奧- -居里夫婦發(fā)現居里夫婦發(fā)現放射性同位素，同時探放射性同位素，同時探測到正電子測到正電子) )30301515P P30301414Si+Si+0 0+1+1e e 類類 型型可可 控控 性性核反應方程典例核反應方程典例重核裂變重核裂變 比較容易進比較容易進行人工控制行人工控制2352359292U U1 10 0nn1441445656BaBa89893636KrKr3 31 10 0n n2352359292U U1 10 0nn1361365454XeXe90903838SrSr10101 1

45、0 0n n輕核聚變輕核聚變 除氫彈外均除氫彈外均無法控制無法控制 2 21 1H H3 31 1HH4 42 2HeHe1 10 0n+17.6 MeVn+17.6 MeV3.3.核力與核能核力與核能(1)(1)核力的概念：原子核里的核子間存在互相作用的核力核力的概念：原子核里的核子間存在互相作用的核力. .(2)(2)核力的作用核力的作用: :核力把核子緊緊地束縛在核內，形成穩(wěn)定的原核力把核子緊緊地束縛在核內，形成穩(wěn)定的原子核子核. .(3)(3)核力的三個特點核力的三個特點核力是強相互作用的一種表現核力是強相互作用的一種表現. .核力是短程力，作用范圍在核力是短程力，作用范圍在1.51.

46、510101515 m m之內之內. .每個核子只跟鄰近的核子發(fā)生核力作用每個核子只跟鄰近的核子發(fā)生核力作用, ,這種性質稱為核力這種性質稱為核力的飽和性的飽和性. .(4)(4)核能核能質能方程：一定的能量和一定的質量相聯系，物體的總能量和質能方程：一定的能量和一定的質量相聯系，物體的總能量和它的質量成正比，即它的質量成正比，即E Emcmc2 2. .質能方程的含義：物體具有的能量與它的質量之間存在簡單的質能方程的含義：物體具有的能量與它的質量之間存在簡單的正比關系，物體的能量增大，質量也增大；物體的能量減少，質正比關系，物體的能量增大，質量也增大；物體的能量減少，質量也減少量也減少. .

47、核能的獲得方式：重核裂變和輕核聚變核能的獲得方式：重核裂變和輕核聚變聚變反應比裂變反應平均每個核子放出的能量大約要大聚變反應比裂變反應平均每個核子放出的能量大約要大3 34 4倍倍. .【狀元心得【狀元心得】確定衰變次數的方法確定衰變次數的方法方法一：二元一次方程法方法一：二元一次方程法. .設放射性元素設放射性元素A AZ ZX X經過經過n n次次衰變和衰變和m m次次衰變后，變成穩(wěn)定的新元素衰變后，變成穩(wěn)定的新元素AAZZY Y，則表示該核反應的方，則表示該核反應的方程為程為A AZ ZXXAAZZY Yn n4 42 2HeHem m0 0-1-1e.e.根據電荷數守恒和質量數守恒可列

48、方程：根據電荷數守恒和質量數守恒可列方程：A AAA4n Z4n ZZZ2n2nm.m.方法二：衰變特點法方法二：衰變特點法. .因為因為衰變對質量數無影響，先由質量衰變對質量數無影響，先由質量數的改變確定數的改變確定衰變的次數，然后再根據衰變規(guī)律確定衰變的次數，然后再根據衰變規(guī)律確定衰變衰變的次數的次數. .【名師點睛【名師點睛】對質能方程的理解應注意：對質能方程的理解應注意：1.1.核子在結合成原子核時出現質量虧損核子在結合成原子核時出現質量虧損mm，其能量也要相應，其能量也要相應減少，即減少，即EEmcmc2 2. .2.2.原子核分解成核子時要吸收一定的能量，相應的質量增加原子核分解成

49、核子時要吸收一定的能量，相應的質量增加mm，吸收的能量為，吸收的能量為EEmcmc2 2. .3.3.根據根據EEmcmc2 2計算核能時，質量虧損計算核能時，質量虧損mm是質量而不是質是質量而不是質量數，其單位是量數，其單位是“kg”kg”，c c的單位是的單位是“m/sm/s”，EE的單位是的單位是“J”.J”.4.4.根據根據EEmm931.5 MeV931.5 MeV計算核能時，因計算核能時，因1 1原子質量單位原子質量單位(u)(u)相當于相當于931.5 MeV931.5 MeV的能量，所以計算時的能量，所以計算時mm的單位是的單位是“u”u”，EE的單位是的單位是“MeVMeV”.”.