高考物理一輪復習 第十四章 動量守恒定律 波粒二象性 原子結構與原子核 第3講 原子結構 原子核課件

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1、第十四章第十四章主干知識回顧-1-名師考點精講綜合能力提升第第3 3講講原子結構原子結構原子核原子核第3講原子結構原子核主干知識回顧名師考點精講綜合能力提升課堂限時檢測一、原子的核式結構1.粒子散射實驗的結果絕大多數粒子穿過金箔后,基本上仍沿原來的方向前進,但少數粒子發(fā)生了大角度偏轉,極少數粒子的偏轉超過了90,有的甚至被撞了回來。2.盧瑟福的原子核式結構模型在原子的中心有一個很小的核,叫原子核,原子的所有正電荷和幾乎所有質量都集中在原子核里,帶負電的電子在核外繞核旋轉。主干知識回顧名師考點精講綜合能力提升課堂限時檢測二、氫原子光譜1.光譜用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按波長展開,獲得光的波長

2、(頻率)和強度分布的記錄,即光譜。2.光譜分類4.光譜分析利用每個原子都有自己的特征譜線可以用來鑒別物質和確定物質的組成成分,且靈敏度很高。在發(fā)現和鑒別化學物質元素上有著重大的意義。主干知識回顧名師考點精講綜合能力提升課堂限時檢測三、玻爾理論1.定態(tài)原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中,在這些能量狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的,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h=Em-En(h是普朗克常量,h=6.6310-34Js)。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。原子的定態(tài)

3、是不連續(xù)的,因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的。主干知識回顧名師考點精講綜合能力提升課堂限時檢測主干知識回顧名師考點精講綜合能力提升課堂限時檢測【提示】對玻爾理論的四點提醒:(1)電子繞核運動的半徑是不連續(xù)的。(2)電子躍遷輻射光子的頻率不等于電子繞核圓周運動的頻率。(3)實物粒子也能使原子發(fā)生能級躍遷。(4)一個處于激發(fā)態(tài)的氫原子,輻射光譜線條數可能為1。一群處于激發(fā)態(tài)(n3)的氫原子可能輻射出多條光譜線。主干知識回顧名師考點精講綜合能力提升課堂限時檢測四、天然放射現象、原子核的組成1.天然放射現象元素自發(fā)地放出射線的現象,首先由貝克勒爾發(fā)現。天然放射現象的發(fā)現說明原子核還具有復雜的結構。2.放

4、射性物質發(fā)射射線的性質。3.放射性元素具有放射性的元素。主干知識回顧名師考點精講綜合能力提升課堂限時檢測4.三種射線放射性元素射出的射線共有3種,它們分別為射線、射線和射線。主干知識回顧名師考點精講綜合能力提升課堂限時檢測主干知識回顧名師考點精講綜合能力提升課堂限時檢測主干知識回顧名師考點精講綜合能力提升課堂限時檢測五、核反應1.核力(1)定義:原子核內部核子間所特有的相互作用力。(2)特點:核力是強相互作用力;核力是短程力,作用范圍在1.510-15m之內;每個核子只跟相鄰的核子發(fā)生核力作用,這種性質被稱為核力的飽和性。2.結合能由于核力的存在,核子結合成原子核時要放出一定的能量,原子核分解

5、成核子時,要吸收同樣多的能量。核反應中放出或吸收的能量稱為原子核的結合能。3.比結合能(1)定義:原子核的結合能與核子數之比。(2)特點:不同原子核的比結合能不同,原子核的比結合能越大,表示原子核中核子結合的越牢固,原子核越穩(wěn)定。主干知識回顧名師考點精講綜合能力提升課堂限時檢測4.質能方程、質量虧損愛因斯坦質能方程為E=mc2,原子核的質量一定比組成它的核子的質量要小,這種現象叫質量虧損。由質量虧損可求出釋放的核能E=mc2。5.裂變(1)定義:質量數較大的原子核受到高能粒子的轟擊而分裂成幾個質量數較小的原子核的過程。(2)特點:裂變過程中能夠放出巨大的能量;裂變的同時能夠放出23個中子。(3

6、)鏈式反應:重核裂變時放出的中子,再引起其他重核裂變而使裂變反應不斷自動進行下去(即原子彈、核反應堆的原理)。(4)臨界體積和臨界質量:裂變物質能夠發(fā)生鏈式反應的最小體積及其相應的質量。(5)反應堆構造:核燃料、減速劑、鎘棒、防護層。主干知識回顧名師考點精講綜合能力提升課堂限時檢測6.聚變(1)定義:把輕核結合成質量較大的核的反應過程。(2)特點:聚變反應比裂變反應更劇烈,放出的能量更多。對環(huán)境污染較少。自然界中的聚變反應原料比較豐富。主干知識回顧名師考點精講綜合能力提升課堂限時檢測考點二考點三考點一考點一氫原子能級和躍遷1.氫原子從低能級向高能級躍遷吸收一定頻率的光子,當光子的能量滿足h=E

7、末-E初時,才能被某一個原子吸收,否則不吸收。2.氫原子從高能級向低能級躍遷以光子的形式向外輻射能量,所輻射的光子能量恰等于發(fā)生躍遷時兩能級間的能量差。3.電離當光子能量大于或等于原子所處的能級絕對值時,也可以被氫原子吸收,使氫原子電離,多余的能量作為電子的初動能。主干知識回顧名師考點精講綜合能力提升課堂限時檢測考點二考點三考點一5.氫原子發(fā)生能級躍過的條件氫原子還可吸收外來實物粒子的能量而被激發(fā),由于實物粒子的動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差,均可使氫原子發(fā)生能級躍遷。主干知識回顧名師考點精講綜合能力提升課堂限時檢測考點二考點三考點一典例1(多選)氫原子能

8、級如圖,當氫原子從n=3躍遷到n=2的能級時,輻射光的波長為656nm。以下判斷正確的是 ()A.氫原子從n=2躍遷到n=1的能級時,輻射光的波長大于656nmB.用波長為325nm的光照射,可使氫原子從n=1躍遷到n=2的能級C.一群處于n=3能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產生3種譜線D.用波長為633nm的光照射,不能使氫原子從n=2躍遷到n=3的能級主干知識回顧名師考點精講綜合能力提升課堂限時檢測考點二考點三考點一【參考答案】CD主干知識回顧名師考點精講綜合能力提升課堂限時檢測考點二考點三考點一【歸納總結】原子躍遷的兩種類型:(1)原子吸收光子的能量時,原子將由低能級態(tài)躍遷到高能級態(tài)。

9、但只吸收能量為能級差的光子,原子發(fā)光時是由高能級態(tài)向低能級態(tài)躍遷,發(fā)出的光子能量仍為能級差。(2)實物粒子和原子作用而使原子激發(fā)或電離,是通過實物粒子和原子碰撞來實現的。在碰撞過程中,實物粒子的動能可以全部或部分地被原子吸收,所以只要入射粒子的動能大于或等于原子某兩個能級差值,就可以使原子受激發(fā)而躍遷到較高的能級;當入射粒子的動能大于原子在某能級的能量值時,也可以使原子電離。 主干知識回顧名師考點精講綜合能力提升課堂限時檢測考點二考點三考點一氫原子從能級M躍遷到能級N,吸收頻率為1的光子,從能級M躍遷到能級P釋放頻率為2的光子。則當它從能級N躍遷到能級P時將 (C)A.放出頻率為|2-1|的光

10、子B.吸收頻率為|2-1|的光子C.放出頻率為1+2的光子D.吸收頻率為1+2的光子【解析】氫原子由能級N躍遷到能級P時,是由高能級向低能級躍遷,向外輻射能量,光子能量E=h1+h2,所以光子頻率為1+2,C項正確。主干知識回顧名師考點精講綜合能力提升課堂限時檢測考點二考點三考點一考點二原子核的衰變1.衰變規(guī)律及實質(1)兩種衰變的比較(2)射線:射線經常是伴隨著衰變或衰變同時產生的。其實質是放射性原子核在發(fā)生衰變或衰變的過程中,產生的新核由于具有過多的能量(核處于激發(fā)態(tài))而輻射出光子。主干知識回顧名師考點精講綜合能力提升課堂限時檢測考點二考點三考點一主干知識回顧名師考點精講綜合能力提升課堂限

11、時檢測考點二考點三考點一典例2(2014新課標全國卷)(多選)關于天然放射性,下列說法正確的是 ()A.所有元素都可能發(fā)生衰變B.放射性元素的半衰期與外界的溫度無關C.放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性D.、和三種射線中,射線的穿透能力最強E.一個原子核在一次衰變中可同時放出、和三種射線【解題思路】原子序數大于83的元素,都可以發(fā)生衰變,A項錯誤;放射性、半衰期都與元素所處的物理、化學狀態(tài)無關,B、C項正確;三種射線、穿透能力依次增強,D項正確;原子核發(fā)生或衰變時常常伴隨光子,但同一原子核不會同時發(fā)生、衰變,E項錯誤?！緟⒖即鸢浮緽CD主干知識回顧名師考點精講綜合能力提升課堂限時檢測

12、考點二考點三考點一【規(guī)律方法】確定衰變次數的方法:因為衰變對質量數無影響,先由質量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。主干知識回顧名師考點精講綜合能力提升課堂限時檢測考點二考點三考點一核電站泄漏的污染物中含有碘131和銫137。碘131的半衰期約為8天,會釋放射線;銫137是銫133的同位素,半衰期約為30年,發(fā)生衰變時會輻射射線。下列說法正確的是 (D)A.碘131釋放的射線由氦核組成B.銫137衰變時輻射出的光子能量小于可見光光子能量C.與銫137相比,碘131衰變更慢D.銫133和銫137含有相同的質子數【解析】射線的本質是電子,并非氦核,A項錯誤;光子的頻率大于可

13、見光光子的頻率,由E=h可知光子的能量大于可見光光子的能量,B項錯誤;半衰期越小表示元素衰變越快,C項錯誤;同位素含有相同的質子數但中子數不同,故D項正確。主干知識回顧名師考點精講綜合能力提升課堂限時檢測考點三關于核能的計算應用質能方程解題的流程圖 考點二考點三考點一 (1)根據E=mc2計算,計算時m的單位是“kg”,c的單位是“m/s”,E的單位是“J”。(2)根據E=m931.5MeV計算。因1原子質量單位(u)相當于931.5MeV的能量,所以計算時m的單位是“u”,E的單位是“MeV”。(3)利用質能方程計算核能時,不能用質量數代替質量進行計算。主干知識回顧名師考點精講綜合能力提升課

14、堂限時檢測考點二考點三考點一【解題思路】根據質量數守恒和電荷數守恒可知X的質量數是1,電荷數是0,此粒子是中子。根據愛因斯坦質能方程E=mc2,代入數據可得該反應放出的能量為17.6MeV。【參考答案】 中子17.6主干知識回顧名師考點精講綜合能力提升課堂限時檢測考點二考點三考點一(2012新課標全國卷)質子、中子和氘核的質量分別為m1、m2和m3。當一個質子和一個中子結合成氘核時,釋放的能量是(c表示真空中的光速)(C)A.(m1+m2-m3)cB.(m1-m2-m3)cC.(m1+m2-m3)c2D.(m1-m2-m3)c2【解析】一個質子和一個中子結合成氘核,虧損的質量m=m1+m2-m3,根據質能方程得放出的能量E=mc2=(m1+m2-m3)c2,C項正確。主干知識回顧名師考點精講綜合能力提升課堂限時檢測核反應方程式的書寫 主干知識回顧名師考點精講綜合能力提升課堂限時檢測【解題思路】A為人工核反應,B為衰變,C為核聚變,D為衰變,B項正確。【參考答案】B主干知識回顧名師考點精講綜合能力提升課堂限時檢測【解析】裂變反應過程中質量數和質子數守恒,設a、b的質量數之和為x,質子數之和為y,則有235+1=x+2,92+0=y+0,所以x=234,y=92,將四個選項代入,只有D項正確。