2023年人教版高考物理一轮复习听课手册第31讲原子和原子核

听课手册第31讲 原子和原子核原子构造【区清楚理】原子构造原子中绝大局部是空的,原子核很小.( )核式构造模型是卢瑟福在α粒子散射试验的根底上提出的. ( (3)氢原子光谱是由一条一条亮线组成的. ( )原子由 和中子组成组成 核电荷数等于核内质子数也等于核外 核质量数等于核内 数与中子数之和衰变 氦核类型 衰变 电子-核 衰变 高频电磁波衰变定义 原子核半数发生衰变所用的时间半衰期 相关因素 由 因素打算与物理化学状态无关公式质能方程核能猎取途径 裂变、 聚变功地解释了氦原子光谱.( )依据玻尔理论,核外电子均匀分布在各个不连续的轨道上.( )原子具有简单构造是从英国物理学家汤姆孙争论阴极射线觉察电子开头的.( )人们生疏原子核具有简单构造是从卢瑟福觉察质子开头的. ( )假设某放射性元素的原子核有100个,经过一个半衰期后还剩50个. ( (9)质能方程说明在肯定条件下,质量可以转化为能量.( )考点一 原子的核式构造α粒子散射试验考点一 原子的核式构造1909~1911年,英国物理学家卢瑟福和他的助手进展了用α粒子轰击金箔的试验,试验觉察绝大多数α粒子穿过金箔后根本上仍沿原来方向前进,但有少数α粒子90°,也就是说它们几乎被“撞”了回来.31-1原子的核式构造模型在原子中心有一个很小的核,原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里,带负电的电子在核外空间绕核旋转.例1如图31-2α.在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋,它发出的α,形成很细的一束射线,射到金箔上,最终打在荧光屏上产生闪耀的光点.以下说法正确的选项是()31-2B.该试验证明白汤姆孙原子模型的正确性C.αD.α变式题1在α粒子散射试验中,电子对α粒子运动的影响可以无视.这是由于与α粒子相比,电子的 ( )A.电荷量太小 C.体积太小D.质量太小2[2023·安徽卷]31-3所示是α(氦原子核)被重金属原子核散射的运动轨迹,M、N、P、Q是轨迹上的四点,在散射过程中可以认为重金属原子核静止不动.图中所标出的α粒子在各点处的加速度方向正确的选项是 ( )31-3考点二 玻尔理论和氢原子能级构造A.M点B.N点C.P点D.Q点考点二 玻尔理论和氢原子能级构造氢原子从高能级(能量为

)向低能级(能量为

1 2辐射或吸取的光子能量肯定等于原子的能级差.氢原子由激发态向基态或其他较低能级跃迁,具有随机性,一个原子会有多种可能的跃迁.到氢原子辐射的全部光子种类.如一群处于量子数为n的激发态的氢原子跃迁到基态时,可能辐射出的光谱条数(即频率数)为-,而单个处于量子数为n的激发n-1.只有光子能量恰好等于跃迁所需的能量(hν=E-E

)时,原子才吸取光子并跃迁1 2到激发态;当照耀光子的能量大于基态能级确实定值(即电离能)时,光子肯定能被.实物粒子与原子作用时,假设使原子获得足够的能量,则也能使原子电离.,以下说法()31-43这群氢原子发出的光子中,10.2eVn=3n=2这群氢原子能够吸取任意光子的能量而向更高能级跃迁变式题1图31-5甲为氢原子的能级图,图乙为氢原子的光谱图.谱线b是氢原子从n=5的能级直接跃迁到n=2的能级时发出的光谱线,则谱线a可能是氢原子()乙n=2n=1n=3n=1n=4n=1n=4n=22[202316h=6.63×10-34J·s,则()31-612.75eV该氢原子放射的全部谱线中,4000nm该氢原子放射的全部谱线中,6.97×10-27kg·m/s该氢原子放射的光照耀逸出功为 3.34eV的金属锌,光电子最大初动能约为9.72eV要点总结氢原子能级图与氢原子跃迁问题的解答技巧要点总结(1)能级之间发生跃迁时放出的光子频率是不连续的.(2)能级之间发生跃迁时放出(吸取)光子的频率由hν=E

-E求得,而波长可由公式m nc=λν求得.(3)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n-1)条.①用数学中的组合学问求解:N= = -.考点三 原子核的衰变及射线②利用能级图求解:在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能状况一一画出,然后相加.考点三 原子核的衰变及射线衰变规律及实质α衰变、β衰变的比较衰变类型衰变类型α衰变β衰变衰变过程X-Y-HeXY e-衰变实质2个质子和2个中子111个电子结合成一个整体射出H+ nHenH e-匀强磁场中轨迹外形衰变规律电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒γ射线:γαβ衰变同时产生.其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变的过程中,产生的核由于具有过多的能量(原子核处于激发态)而辐射出光子.确定衰变次数的方法βα衰变的次数,然后再依据β衰变的次数.半衰期式:N余=N原 余=m原 .影响因素:放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身因素打算的,跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关.例3[2023·全国卷Ⅱ]一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核,衰变方程为U Th He,以下说法正确的选项是 ( )αααα变式题一个静止的铀核放在匀强磁场中,它发生一次α,α钍核都在匀强磁场中做匀速圆周运动.某同学作出如图31-7图,以下推断正确的选项是()31-7A.1α,2B.1,2是αC.3α,4D.3,4是α4[202318钻了一个小孔,孔内放入一点镭,使射线只能从这个小孔里发出,随后他将射线引入磁场中,觉察射线马上分成三股,他把三束射线分别命名为α射线、β射线、γ射线.基于对这三种射线的深入分析,1907.以下对这三束射线描述准确的是()31-8α,简洁被物体吸取βγ,电离力量极强β,是来自镭原子的核外电子变式题在很多装饰材料中都不同程度地含有放射性元素 .以下说法正确的选项是( )αβγα、β、γ,γ3.8,47.61放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的要点总结三种射线的比较要点总结种类种类α射线β射线γ射线组成高速氦核流高速电子流带电荷量2e-e0种类α种类α射线β射线γ射线质量4mp,静止质量为零mp=1.67×10-27kg速度0.1c0.99cc(光速)在电磁场中偏转α射线反向偏转不偏转贯穿本领较强,能穿透几毫米厚的铝板最强,能穿透几厘米厚的铅板对空气的电离作很强较弱很弱用考点四 核反响类型及核能计算核反响的四种类型考点四 核反响类型及核能计算类型类型可控性核反响方程典例衰α衰变变β衰变自发UThHe自发ThPa-eNHeOH(卢瑟福觉察质子)人工HeBeCn(查德威克觉察中子)人工掌握转变AlHe约里奥-居里夫妇觉察放射性同位素,同P n时觉察正电子PSie重核裂变简洁掌握UnBaKr+ nSr+1UnXen轻核聚变 很难掌握HHHen核能的计算方法(3)依据核子比结合能来计算核能:原子核的结合能=核子的比结合能×核子数.差,就是该核反响所释放(或吸取)的核能.例5[2023·全国卷Ⅱ]在以下描述核过程的方程中,属于α衰变的是 于β衰变的是 ,属于裂变的是 ,属于聚变的是 答案标号)C N e-P S e-U Th HeN He O HU n Xe Sr+ nH H He n变式题[2023·天津卷]我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上领先通过权威机构认证,这是我国对国际热核聚变工程的重大奉献.以下核反响方程中属于聚变反响的是()31-9H H He nN He O HHe Al P nU n Ba Kr+ n例6[2023·全国卷Ⅰ]大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反响释放的能量用来发电.氘核聚变反响方程是HHHen.H的质量为2.0136uHe3.0150un1.0087u,1u=931MeV/c2.氘核聚变反响中释放的核能约为()A.3.7MeVB.3.3MeVC.2.7MeVD.0.93MeV变式题1(多项选择)原子核的比结合能曲线如图31-10所示.依据该曲线,以下推断正确的选项是( )31-10He14MeVHe核比Li两个H核结合成HeU核中核子的平均结合能比 Kr核中的大变式题2卢瑟福用 α粒子轰击氮核觉察质子.觉察质子的核反响为NHeOH氮核的质量为mN=14.00753u氧核的质量为mO=17.00454u,mHe=4.00387u,质子(氢核)mp=1.00815u.(1u931MeV,结果保存两位有效数字)这一核反响是吸取能量还是放出能量的反响?相应的能量变化为