高考物理复习第十三章原子物理13.1原子结构原子核市赛课公开课一等奖省名师获奖课件

第十三章原子物理必考部分原子物理学/13章13.1原子结构原子核1/58[高考研读]

考点要求命题视角复习策略氢原子光谱Ⅰ氢原子能级结构、能级公式Ⅰ原子核组成、放射性、原子核衰变、半衰期Ⅰ放射性同位素Ⅰ核力、核反应方程Ⅰ结合能、质量亏损Ⅰ裂变反应和聚变反应、裂变反应堆Ⅰ射线危害与防护Ⅰ光电效应Ⅰ爱因斯坦光电效应方程Ⅰ近代物理部分中爱因斯坦光电效应方程、原子结构、能级及核反应方程是考查重点，主要以选择题形式命题.加强对α粒子散射试验了解，深刻了解氢原子能级结构及光电效应方程；加强对核反应方程尤其是衰变了解；强化对核能、质能方程记忆.2/58[原子物理知识体系]3/584/585/58第1节原子结构原子核6/58栏目导航1234抓知识点抓重难点课时跟踪检测抓易错点7/58抓知识点专心研读领悟细微深处18/58一、原子物理1．原子核式结构(1)电子发觉：英国物理学家

发觉了电子．(2)α粒子散射试验：1909～1911年，英国物理学家

和他助手进行了用α粒子轰击金箔试验，试验发觉绝大多数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，偏转角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来．(3)原子核式结构模型：在原子中心有一个很小核，原子全部

和几乎全部

都集中在核里，带负电电子在核外空间绕核旋转．汤姆孙卢瑟福原来正电荷质量9/582．光谱(1)光谱用光栅或棱镜能够把光按波长展开，取得光

(频率)和强度分布统计，即光谱．(2)光谱分类有些光谱是一条条

，这么光谱叫做线状谱．有光谱是连在一起

，这么光谱叫做连续谱．波长亮线光带10/583．玻尔理论(1)定态：原子只能处于一系列

能量状态中，在这些能量状态中原子是

，电子即使绕核运动，但并不向外辐射能量．(2)跃迁：原子从一个定态跃迁到另一个定态时，它辐射或吸收一定频率光子，光子能量由这两个定态能量差决定，即hν＝

.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s)(3)轨道：原子不一样能量状态跟电子在不一样圆周轨道绕核运动相对应．原子定态是

，所以电子可能轨道也是

．不连续稳定Em－En不连续不连续11/584．氢原子能级、能级公式(1)氢原子能级能级图如图所表示12/5813/58加深了解1．卢瑟福“核式结构”试验基础为α粒子散射试验，该试验中两个关键词：“绝大多数”“少数”含义要了解，这个试验能够估算出原子核尺度．2．玻尔“轨道模型”两个著名假设含义：a.定态假设：电子只能在一些分立轨道上运动，而且不会辐射电磁波．b.频率条件假设：能级差与原子吸收(或放出)光子能量相同．14/58 以下列图所表示是某原子能级图，a、b、c为原子跃迁所发出三种波长光．在以下该原子光谱各选项中，谱线从左向右波长依次增大，则正确是()即时突破15/58二、原子核及天然放射现象1．原子核组成：原子核是由

和中子组成，原子核电荷数等于核内

．2．天然放射现象(1)天然放射现象元素

地放出射线现象，首先由贝可勒尔发觉．天然放射现象发觉，说明

含有复杂结构．(2)放射性和放射性元素物质发射某种看不见射线性质叫

．含有放射性元素叫

元素．质子质子数自发原子核放射性放射性16/58(3)三种射线：放射性元素放射出射线共有三种，分别是

、

、_________．(4)放射性同位素应用与防护①放射性同位素：有

放射性同位素和

放射性同位素两类，放射性同位素化学性质相同．②应用：消除静电、工业探伤、作

等．③防护：预防放射性对人体组织伤害．α射线β射线γ射线天然人工示踪原子17/58原子核

原子核

半数

物理

化学状态

18/58加深了解原子核、中央站，电子分层围它转；向外跃迁为激发，辐射光子向内迁；光子能量hν，能级差值来计算．原子核，能改变，α、β两衰变．α粒子是氦核，电子流是β射线．γ光子不单有，伴随衰变而出现．19/58 判断正误．1．原子中绝大部分是空，原子核很小．()2．核式结构学说是卢瑟福在α粒子散射试验基础上提出．()3．人们认识原子含有复杂结构是从英国物理学家汤姆孙研究阴极射线发觉电子开始．()4．人们认识原子核含有复杂结构是从卢瑟福发觉质子开始．()5．假如某放射性元素原子核有100个，经过一个半衰期后还剩50个．()即时突破√√√××20/58三、核力、结合能、质量亏损1．核力(1)定义：原子核内部，核子间所特有相互作用力．(2)特点①核力是强相互作用一个表现；②核力是短程力，作用范围在1.5×10－15m之内；③每个核子只跟它相邻核子间才有核力作用．2．结合能核子结合为原子核时

能量或原子核分解为核子时

能量，叫做原子核结合能，亦称核能．释放吸收21/583．比结合能(1)定义：原子核结合能与

之比，称做比结合能，也叫平均结合能．(2)特点：不一样原子核比结合能不一样，原子核比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢靠，原子核越

．4．质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E＝

，原子核质量必定比组成它核子质量和要小Δm，这就是质量亏损．由质量亏损可求出释放核能ΔE＝

.核子数稳定mc2Δmc222/58加深了解对质能方程了解1．一定能量和一定质量相联络，物体总能量和它质量成正比，即E＝mc2.方程含义：物体含有能量与它质量之间存在简单正比关系，物体能量增大，质量也增大；物体能量降低，质量也降低．2．核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其能量也要对应降低，即ΔE＝Δmc2.3．原子核分解成核子时要吸收一定能量，对应质量增加Δm，吸收能量为ΔE＝Δmc2.23/58 (多项选择)关于原子核结合能，以下说法正确是()A．原子核结合能等于使其完全分解成自由核子所需最小能量B．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物结合能之和一定大于原来重核结合能C．铯原子核(Cs)结合能小于铅原子核(Pb)结合能D．比结合能越大，原子核越不稳定E．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应能量大于该原子核结合能即时突破24/58解析：由原子核结合能定义可知，原子核分解成自由核子时所需最小能量为原子核结合能，选项A正确；重原子核核子平均质量大于轻原子核平均质量，所以原子核衰变产物结合能之和一定大于衰变前结合能，选项B正确；铯原子核核子数少，所以其结合能小，选项C正确；比结合能越大原子核越稳定，选项D错误；自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应能量等于该原子核结合能，选项E错误．答案：ABC25/58中子

26/58(4)临界体积和临界质量：裂变物质能够发生

最小体积及其对应质量．(5)裂变作用：

、核反应堆．(6)反应堆结构：核燃料、减速剂、

、防护层．2．轻核聚变(1)定义：两轻核结合成

核反应过程．轻核聚变反应必须在高温下进行，所以又叫

．(2)经典聚变反应方程：链式反应原子弹镉棒质量较大热核反应27/58加深了解铀核分开是裂变，中子撞击是条件．裂变可造原子弹，还可用它来发电．氢核聚合是聚变，温度极高是条件．聚变能够造氢弹，还是太阳能量源；和平利用前景好，可惜至今未实现．28/58解析：依据在核反应方程中电荷数守恒，质量数守恒进行判断X是否是α粒子．答案：BD即时突破29/58抓重难点动手演练掌握提分技巧230/58重难点1氢原子能级及能级跃迁31/582．电离电离态与电离能电离态：n＝∞，E＝0基态→电离态：E吸＝0－(－13.6eV)＝13.6eV电离能．n＝2→电离态：E吸＝0－E2＝3.4eV如吸收能量足够大，克服电离能后，取得自由电子还携带动能．32/58 (年海南卷)氢原子基态能量为E1＝－13.6eV.大量氢原子处于某一激发态．由这些氢原子可能发出全部光子中，频率最大光子能量为－0.96E1，频率最小光子能量为________eV(保留两位有效数字)，这些光子可含有________种不一样频率．例133/58提分秘笈34/58 氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光频率为ν1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光频率为ν2，已知普朗克常量为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则()A．吸收光子能量为hν1＋hν2 B．辐射光子能量为hν1＋hν2C．吸收光子能量为hν2－hν1D．辐射光子能量为hν2－hν1解析：氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光，说明能级m高于能级n，而从能级n跃迁到能级k时吸收紫光，说明能级k也比能级n高，而紫光频率ν2大于红光频率ν1，所以hν2>hν1，所以能级k比能级m高，所以若氢原子从能级k跃迁到能级m，应辐射光子，且光子能量应为hν2－hν1，故选项D正确．答案：D跟踪训练135/581．衰变规律及实质(1)α衰变和β衰变比较重难点2原子核衰变及半衰期

36/582．三种射线成份和性质37/58 (多项选择)关于天然放射性，以下说法正确是()A．全部元素都可能发生衰变B．放射性元素半衰期与外界温度无关C．放射性元素与别元素形成化合物时仍含有放射性D．α、β和γ三种射线中，γ射线穿透能力最强E．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线【解析】只有原子序号超出83元素才能发生衰变，选项A错误；半衰期由原子核内部结构决定，与外界温度无关，选项B正确；放射性来自于原子核内部，与其形成化合物无关，选项C正确；α、β、γ三种射线中，γ射线能量最高，穿透能力最强，选项D正确；一个原子核在一次衰变中要么是α衰变，要么是β衰变，同时伴随γ射线产生，选项E错误．【答案】BCD例238/58例339/5840/58提分秘笈41/58解析：α衰变是重核自发放出α粒子天然放射现象，其中α粒子是He，所以B正确；A为人工转变，C为轻核聚变，D是β衰变，故A、C、D皆错误．答案：B跟踪训练242/58核反应四种类型重难点3核反应方程及核反应类型43/5844/58例445/58【解析】(1)E是查德威克发觉中子核反应方程，A是氢弹核反应方程，B是原子弹核反应方程．(2)由电荷数守恒和质量数守恒能够判定X质量数为140，电荷数为54，所以中子数为140－54＝86.(3)衰变是原子核自发地放出α粒子或β粒子反应，C是β衰变，D是α衰变，E是人工控制原子核改变，属人工转变，裂变是重核吸收中子后分裂成几个中等质量核反应，B是裂变，聚变是几个轻核结合成较大质量核反应，A是聚变．【答案】(1)EB、A(2)质量数为140，中子数为86(3)看法析46/58跟踪训练347/5848/581．核能(1)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其能量也要对应降低，即ΔE＝Δmc2.(2)原子核分解成核子时要吸收一定能量，对应质量增加Δm，吸收能量为ΔE＝Δmc2.2．核能释放两种路径了解(1)使较重核分裂成中等大小核．(2)较小核结合成中等大小核，核子比结合能都会增加，都能够释放能量．重难点4质量亏损及核能计算

49/58 氘核和氚核可发生热核聚变而释放巨大能量，该反应方程为H＋H→He＋x，式中x是某种粒子．已知H、H、He和粒子x质量分别为2.0141u、3.0161u、4.0026u和1.0087u；1u＝931.5MeV/c2，c是真空中光速．由上述反应方程和数据可知，粒子x是________，该反应释放出能量为________MeV(结果保留三位有效数字)．【解析】依据质量数和电荷数守恒有x电荷数为0，质量数为(2＋3－4)＝1，可知x为中子；依据质能方程有ΔE＝931.5MeV/u·Δm＝931.5×(2.0141＋3.0161－4.0026－1.0087)MeV＝17.6MeV.例550/58应用质能方程解题流程图书写核反应方程→计算质量亏损Δm→利用ΔE＝Δmc2计算释放核能1．依据ΔE＝Δmc2计算，计算时Δm单位是“kg”，c单位是“m/s”，ΔE单位是“J”．2．依据ΔE＝Δm×931.5MeV计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5MeV能量，所以计算时Δm单位是“u”，ΔE单位是“MeV”．提分秘笈51/58 质子、中子和氘核质量分别为m1、m