第2讲-原子结构-原子核课件

第2讲原子结构原子核第2讲原子结构原子核一、原子结构1.电子的发现：英国物理学家_______发现了电子。2.原子的核式结构(1)α粒子散射实验：1909～1911年，英国物理学家________和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿______方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来。(如图1所示)知识要点图1汤姆孙卢瑟福原来一、原子结构1.电子的发现：英国物理学家_______发现了(2)原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的________和几乎全部______都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。正电荷质量(2)原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部二、氢原子光谱1.光谱：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的______

(频率)和强度分布的记录，即光谱。2.光谱分类波长连续吸收特征二、氢原子光谱1.光谱：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长特征谱线特征谱线三、氢原子的能级、能级公式1.玻尔理论(1)定态：原子只能处于一系列________的能量状态中，在这些能量状态中原子是______的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝__________。(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s)(3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应。原子的定态是________的，因此电子的可能轨道也是_______的。不连续稳定Em－En不连续不连续三、氢原子的能级、能级公式1.玻尔理论不连续稳定Em－En不2.氢原子的能级能级图如图2所示图22.氢原子的能级图2四、天然放射现象和原子核1.天然放射现象(1)天然放射现象元素______地放出射线的现象，首先由_________发现。天然放射现象的发现，说明原子核具有______的结构。(2)放射性同位素的应用与防护①放射性同位素：有______放射性同位素和______放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同。②应用：消除静电、工业探伤、做__________等。③防护：防止放射性对人体组织的伤害。自发贝克勒尔复杂天然人工示踪原子四、天然放射现象和原子核1.天然放射现象自发贝克勒尔复杂天然2.原子核的组成(1)原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为______。质子带正电，中子不带电。(2)基本关系①核电荷数(Z)＝质子数＝元素的原子序数＝原子的______________。②质量数(A)＝________＝质子数＋中子数。核子核外电子数核子数质量数2.原子核的组成核子核外电子数核子数质量数3.原子核的衰变、半衰期(1)原子核的衰变①原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变。②分类3.原子核的衰变、半衰期半数内部半数内部4.核力和核能(1)原子核内部，_________所特有的相互作用力。(2)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其对应的能量ΔE＝Δmc2。(3)原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Δm，吸收的能量为ΔE＝______。5.裂变反应和聚变反应(1)重核裂变①定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程。核子间Δmc24.核力和核能核子间Δmc2③链式反应：重核裂变产生的_______使裂变反应一代接一代继续下去的过程。④临界体积和临界质量：裂变物质能够发生__________的最小体积及其相应的质量。⑤裂变的应用：_______、核反应堆。⑥反应堆构造：核燃料、减速剂、_______、防护层。中子链式反应原子弹镉棒③链式反应：重核裂变产生的_______使裂变反应一代接一代(2)轻核聚变①定义：两个轻核结合成__________的核的反应过程。轻核聚变反应必须在高温下进行，因此又叫___________。②典型的聚变反应方程：质量较大热核反应(2)轻核聚变质量较大热核反应1.如图3所示是卢瑟福的α粒子散射实验装置。在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是(

)图3基础诊断1.如图3所示是卢瑟福的α粒子散射实验装置。在一个小铅盒里放A.该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据B.该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性C.α粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转D.绝大多数的α粒子发生大角度偏转解析卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，选项A正确；卢瑟福提出了原子核式结构模型的假设，从而否定了汤姆孙原子模型的正确性，B错误；电子质量太小，对α粒子的影响不大，选项C错误；绝大多数α粒子穿过金箔后，几乎仍沿原方向前进，D错误。答案AA.该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据2.(多选)如图4所示是氢原子的能级图，一群氢原子处于n＝3能级，下列说法中正确的是(

)A.这群氢原子跃迁时能够发出3种不同频率的光子B.这群氢原子发出的光子中，能量最大为10.2eVC.从n＝3能级跃迁到n＝2能级时发出的光波长最大D.这群氢原子能够吸收任意光子的能量而向更高能级跃迁图42.(多选)如图4所示是氢原子的能级图，一群氢原子处于n＝3答案AC答案AC3.放射性元素衰变时放出的三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是(

) A.α射线，β射线，γ射线 B.γ射线，β射线，α射线 C.γ射线，α射线，β射线 D.β射线，α射线，γ射线

解析贯穿能力最强的是γ射线，β射线次之，α射线最弱，故正确答案为B项。

答案B3.放射性元素衰变时放出的三种射线，按穿透能力由强到弱的排列答案C答案C第2讲-原子结构-原子核课件解析裂变和衰变的过程均有质量亏损，即向外释放能量，A错误；由核反应中的电荷数守恒和质量数守恒可知，裂变反应产生的新核X中含有144个核子，含有56个质子，因此新核X中含有144－56＝88个中子，B正确；衰变产生的新核Y含有90个质子，即原子序数为90，又原子序数大于或等于83的元素都具有放射性，可知C错误；铀235的衰变速度(半衰期)不受温度影响，D错误。答案B解析裂变和衰变的过程均有质量亏损，即向外释放能量，A错误；6.(多选)2018年我国的大科学装置“人造太阳”再创奇迹，加热功率已超过10MW，这为人类开发利用核聚变清洁能源提供了重要的技术基础。关于核能，下列说法正确的是(

)6.(多选)2018年我国的大科学装置“人造太阳”再创奇迹，答案CD答案CD1.定态间的跃迁——满足能级差玻尔理论和能级跃迁1.定态间的跃迁——满足能级差玻尔理论和能级跃迁第2讲-原子结构-原子核课件【例1】

(2019·全国Ⅰ卷，14)氢原子能级示意图如图5所示。光子能量在1.63eV～3.10eV的光为可见光。要使处于基态(n＝1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为(

)A.12.09eV

B.10.20eVC.1.89eV

D.1.51eV解析因为可见光光子的能量范围是1.63eV～3.10eV，所以氢原子至少要被激发到n＝3能级，要给氢原子提供的能量最少为E＝(－1.51＋13.60)eV＝12.09eV，即选项A正确。答案A图5【例1】(2019·全国Ⅰ卷，14)氢原子能级示意图如图51.图6甲为氢原子的能级图，图乙为氢原子的光谱图。已知谱线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(

)图61.图6甲为氢原子的能级图，图乙为氢原子的光谱图。已知谱线bA.从n＝2的能级跃迁到n＝1的能级时发出的光谱线B.从n＝3的能级直接跃迁到n＝1的能级时发出的光谱线C.从n＝4的能级直接跃迁到n＝1的能级时发出的光谱线D.从n＝4的能级直接跃迁到n＝2的能级时发出的光谱线解析由谱线a的光子的波长大于谱线b的光子的波长，可知谱线a的光子频率小于谱线b的光子频率，所以谱线a的光子能量小于n＝5和n＝2间的能级差，选项D正确，A、B、C错误。答案DA.从n＝2的能级跃迁到n＝1的能级时发出的光谱线2.(多选)氢原子各个能级的能量如图7所示，大量氢原子由n＝1能级跃迁到n＝4能级，在它们回到n＝1能级过程中，下列说法中正确的是(

)A.可能激发出频率不同的光子只有6种B.可能激发出频率不同的光子只有3种C.可能激发出的光子的最大能量为12.75eVD.可能激发出的光子的最大能量为0.66eV图72.(多选)氢原子各个能级的能量如图7所示，大量氢原子由n＝答案AC答案AC3.(多选)(2019·湖南省永州市三模)如图8所示是玻尔为解释氢原子光谱画出的氢原子能级示意图。大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁放出若干频率的光子，设普朗克常量为h，下列说法正确的是(

)图83.(多选)(2019·湖南省永州市三模)如图8所示是玻尔为答案ABD答案ABD1.衰变规律及实质(1)α衰变和β衰变的比较原子核的衰变及半衰期1.衰变规律及实质(1)α衰变和β衰变的比较原子核的衰变及半匀强磁场中轨迹形状衰变规律电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒(2)γ射线：γ射线经常伴随着α衰变或β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，产生的新核由于具有过多的能量(原子核处于激发态)而辐射出光子。匀强磁场中轨迹形状衰变规律电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒(第2讲-原子结构-原子核课件A.衰变后钍核的动能等于α粒子的动能B.衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小C.铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间D.衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量A.衰变后钍核的动能等于α粒子的动能答案B答案B1.(2020·宁波中学模拟)如图9所示是卢瑟福设计的一个实验：他在铅块上钻了一个小孔，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，发现射线立即分成三股，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，卢瑟福获得了1907年的诺贝尔奖。以下对这三束射线描述准确的是(

)图91.(2020·宁波中学模拟)如图9所示是卢瑟福设计的一个实A.α射线的穿透能力最弱，容易被物体吸收B.β射线在真空中的运动速度是光速C.γ射线本质上是波长极短的电磁波，电离能力极强D.β射线带负电，是来自镭原子的核外电子解析α射线穿透能力最弱，电离作用强，容易被物体吸收，故A正确；β射线的速度约是光速的99%，故B错误；γ射线是一种波长很短的电磁波，电离能力极弱，故C错误；β射线(高速电子束)带负电，是由一个中子转变成一个质子后释放的，故D错误。答案AA.α射线的穿透能力最弱，容易被物体吸收2.(多选)放射性同位素电池是一种新型电池，它是利用放射性同位素衰变放出的高速带电粒子(α射线、β射线)与物质相互作用，射线的动能被吸收后转变为热能，再通过换能器转化为电能的一种装置。其构造大致是最外层是由合金制成的保护层，次外层是防止射线泄漏的辐射屏蔽层，第三层是把热能转化成电能的换能器，最里层是放射性同位素。

电池使用的三种放射性同位素的半衰期和发出的射线如下表：同位素90Sr210Po238Pu射线βαΑ半衰期28年138天89.6年2.(多选)放射性同位素电池是一种新型电池，它是利用放射性同若选择上述某一种同位素作为放射源，使用相同材料制成的辐射屏蔽层，制造用于执行长期航天任务的核电池，则下列论述正确的是(

)A.90Sr的半衰期较长，使用寿命较长，放出的β射线比α射线的贯穿本领弱，所需的屏蔽材料较薄B.210Po的半衰期最短，使用寿命最长，放出的α射线比β射线的贯穿本领弱，所需的屏蔽材料较薄C.238Pu的半衰期最长，使用寿命最长，放出的α射线比β射线的贯穿本领弱，所需的屏蔽材料较薄D.放射性同位素在发生衰变时，出现质量亏损，但衰变前后的总质量数不变若选择上述某一种同位素作为放射源，使用相同材料制成的辐射屏蔽解析原子核衰变时，释放出高速运动的射线，这些射线的能量来自原子核的质量亏损，即质量减小，但质量数不变，D项正确；从表格中显示Sr的半衰期为28年、Po的半衰期为138天、Pu的半衰期为89.6年，故Pu的半衰期最长，其使用寿命也最长，α射线的穿透能力没有β射线强，故较薄的屏蔽材料即可挡住α射线的泄漏，A、B项错误，C项正确。答案CD解析原子核衰变时，释放出高速运动的射线，这些射线的能量来自3.(多选)(2019·4月浙江选考，15)[加试题]静止在匀强磁场中的原子核X发生α衰变后变成新原子核Y。已知核X的质量数为A，电荷数为Z，核X、核Y和α粒子的质量分别为mX、mY和mα，α粒子在磁场中运动的半径为R。则(

)3.(多选)(2019·4月浙江选考，15)[加试题]静止在答案AC答案AC1.核反应的四种类型核反应及核反应类型1.核反应的四种类型核反应及核反应类型第2讲-原子结构-原子核课件2.核反应方程的书写(1)掌握核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒的规律。(2)掌握常见的主要核反应方程式，并知道其意义。(3)熟记常见的基本粒子的符号，如质子、中子、α粒子等。2.核反应方程的书写(1)掌握核反应方程遵循质量数守恒和电荷答案B答案B1.(2018·天津理综，1)国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台。下列核反应中放出的粒子为中子的是(

)图101.(2018·天津理综，1)国家大科学工程——中国散裂中子答案B答案B2.下列关于核反应的说法正确的是(

)答案B2.下列关于核反应的说法正确的是()答案B3.(2019·安徽省池州市上学期期末)有关核反应方程，下列说法正确的是(

)3.(2019·安徽省池州市上学期期末)有关核反应方程，下列答案A答案A1.利用质能方程计算核能(1)根据核反应方程，计算出核反应前与核反应后的质量亏损Δm。(2)根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2计算核能。质能方程ΔE＝Δmc2中Δm的单位用“kg”，c的单位用“m/s”，则ΔE的单位为“J”。(3)ΔE＝Δmc2中，若Δm的单位用“u”，则可直接利用ΔE＝Δm×931.5MeV/u计算ΔE，此时ΔE的单位为“MeV”，即1u＝1.6606×10－27kg，相当于931.5MeV，这个结论可在计算中直接应用。质量亏损及核能的计算1.利用质能方程计算核能(1)根据核反应方程，计算出核反应前2.利用比结合能计算核能原子核的结合能＝核子的比结合能×核子数。核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差，就是该核反应所释放(或吸收)的核能。2.利用比结合能计算核能原子核的结合能＝核子的比结合能×核子解析因电子的质量远小于质子的质量，计算