高中原子和原子核物理

高中原子和原子核物理抓住五个考点备选视频展台突破四个考向

随堂基础演练第3讲原子结构原子核

1.氢原子光谱氢原子的能级结构、能级公式2.原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期放射性同位素3.核力、结合能、质量亏损4.裂变反应和聚变反应、裂变反应堆核反应方程5.射线的危害和防护1.能级跃迁问题2.原子核衰变及半衰期3.核反应方程及核反应类型的判断4.质量亏损及核能的计算

动量守恒定律波粒二象性原子结构与原子核备选多媒体展台1.动量守恒定律的验证2.生活中的碰撞实例3.科学的转折：光的粒子性4.用汤姆孙气体放电管测量电子的比荷5.原子的核式结构的发现6.玻尔的原子模型和氢的特征光谱7.天然放射现象8.质子与中子的发现9.链式反应10.核电站与反应堆11.原子弹与氢弹显示/隐藏第2页,共35页，2024年2月25日，星期天◆01抓住五个考点◆一、原子的核式结构1．电子的发现：英国物理学家_________发现了电子．2．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．3．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．二、氢原子光谱及能级1．光谱(1)光谱用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的_______

(频率)和强度分布的记录，即光谱．(2)光谱分类有些光谱是多条_____,称为线状谱.有些光谱是连在一块的_____,称为连续谱.汤姆孙卢瑟福原来正电荷质量波长动画展示:原子的核式结构的发现亮线光带考纲点击1.氢原子光谱氢原子的能级结构能级公式第3页,共35页，2024年2月25日，星期天◆01抓住五个考点◆2．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不连续不连续第4页,共35页，2024年2月25日，星期天◆01抓住五个考点◆3．氢原子的能级、能级公式(1)氢原子的能级能级图如图所示(2)氢原子的能级和轨道半径①氢原子的能级公式：En＝E1/n2(n＝1,2,3，…)，其中E1为___________，其数值为E1＝－13.6eV.②氢原子的半径公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为_____________，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10m.基态能量基态半径动画展示:玻尔的原子模型和氢的特征光谱第5页,共35页，2024年2月25日，星期天◆01抓住五个考点◆原子物理知识结构状元微博第6页,共35页，2024年2月25日，星期天审题视角1.当氢原子从高能级向低能级跃迁释放的能量大于金属钾的逸出功2.22eV时，即能够从金属钾表面打出光电子.2.因E3-E1=12.11eV>2.22eV，能打出光电子；

因E2-E1=10.2eV>2.22eV，能打出光电子；因E3-E2=1.89eV

<2.22eV，不能打出光电子；◆01抓住五个考点◆【思维驱动】已知金属钾的逸出功为2.22eV，氢原子的能级如图所示，一群处在n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，能够从金属钾的表面打出光电子的光波共有(

)．A．一种B．两种C．三种D．四种解析/显隐第7页,共35页，2024年2月25日，星期天◆01抓住五个考点◆考纲点击2.原子核的组成、放射性、原子核的衰变半衰期放射性同位素解析/显隐1．原子核的组成：原子核是由_______和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的_________．2．天然放射现象(1)天然放射现象元素______地放出射线的现象，首先由贝可勒尔发现．天然放射现象的发现，说明_________具有复杂的结构．质子数原子核质子自发第8页,共35页，2024年2月25日，星期天◆01抓住五个考点◆(2)放射性和放射性元素物质发射某种看不见的射线的性质叫________．具有放射性的元素叫________元素．(3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是_________、________、________．(4)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、作_____________等．③防护：防止放射性对人体组织的伤害．3．原子核的衰变(1)衰变：原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种_______的变化称为__________的衰变．放射性放射性α射线β射线γ射线天然人工示踪原子原子核原子核第9页,共35页，2024年2月25日，星期天◆01抓住五个考点◆(3)半衰期：放射性元素的原子核有_____发生衰变所需的时间.半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的_____、_______无关．半数物理化学状态(2)分类第10页,共35页，2024年2月25日，星期天◆01抓住五个考点◆1．天然放射及特点

状元微博原子核衰变过程，电荷数、质量数守恒.名称带电性电离能力穿透能力构成速度实质αβγ2.人造放射性同位素的优点(1)放射强度容易控制；(2)可以制成各种所需的形状；(3)半衰期很短，废料容易处理．正负中强弱最弱弱强极强Hee光子0.1c0.99cc氦核流电子流光子流第11页,共35页，2024年2月25日，星期天【思维驱动】◆01抓住五个考点◆解析

β衰变释放出电子e，根据质量数守恒和电荷数守恒可进一步确定选项B正确．答案B

碘进行β衰变释放出电子e第12页,共35页，2024年2月25日，星期天◆01抓住五个考点◆1．核力核子间的作用力．核力是_____强引力，作用范围在1.5×10－15m之内，只在________的核子间发生作用．2．核能_______结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的_______能，亦称核能．3．质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E＝________，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm，这就是质量亏损．由质量亏损可求出释放的核能ΔE＝_________.相邻结合mc2Δmc2核子短程考纲点击3.核力、结合能、质量亏损第13页,共35页，2024年2月25日，星期天【思维驱动】(2010·北京卷，15)太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少．太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近(

)．A．1036kgB．1018kgC．1013kgD．109kg解析/显隐第14页,共35页，2024年2月25日，星期天◆01抓住五个考点◆1．裂变反应和聚变反应(1)重核裂变：是重核分裂成中等质量的核的反应过程．如：由重核裂变产生的中子使裂变反应能持续地进行的过程称为链式反应，发生链式反应的条件是：裂变物质的体积__________临界体积．裂变的应用：原子弹、核反应堆．(2)轻核聚变：聚变是两个轻核结合成__________的核的反应过程．如：使核发生聚变需要几百万度以上的高温，因此聚变又叫________.大于等于质量较大热核反应考纲点击4.裂变反应和聚变反应裂变反应堆核反应方程第15页,共35页，2024年2月25日，星期天◆01抓住五个考点◆2．核反应的四种类型第16页,共35页，2024年2月25日，星期天◆01抓住五个考点◆状元微博第17页,共35页，2024年2月25日，星期天◆01抓住五个考点◆【思维驱动】解析

核反应类型分四种，方程特点各有不同，衰变方程的左边只有一个原子核，右边出现α或β粒子．聚变方程的左边是两个轻核反应，右边是中等原子核．裂变方程的左边是重核与中子反应，右边是中等原子核．人工核转变方程的左边是氦核与常见元素的原子核反应，右边也是常见元素的原子核，由此可知B、D两选项正确．答案BD解析/显隐提示核反应有以下类型:α衰变；β衰变；轻核聚变；重核裂变；原子核的人工核转变第18页,共35页，2024年2月25日，星期天污染与防护举例与措施说明污染核爆炸核爆炸的最初几秒钟辐射出来的主要是强烈的γ射线和中子流，长期存在放射性污染核泄漏核工业生产和核科学研究中使用放射性原材料，一旦泄露就会造成严重污染医疗照射医疗中如果放射线的剂量过大，也会导致病人受到损害，甚至造成病人的死亡防护密封防护把放射源密封在特殊的包壳里，或者用特殊的方法覆盖，以防止射线泄漏距离防护距放射源越远，人体吸收的剂量就越少，受到的危害就越轻时间防护尽量减少受辐射的时间屏蔽防护在放射源与人体之间加屏蔽物能起到防护作用．铅的屏蔽作用最好本栏内容结束考纲点击5.射线的危害和防护第19页,共35页，2024年2月25日，星期天◆01抓住五个考点◆(2011·上海卷，7)在存放放射性元素时，若把放射性元素①置于大量水中；②密封于铅盒中；③与轻核元素结合成化合物．则(

)．A．措施①可减缓放射性元素衰变B．措施②可减缓放射性元素衰变C．措施③可减缓放射性元素衰变D．上述措施均无法减缓放射性元素衰变解析

放射性元素的衰变快慢由其原子核内部结构决定，与外界因素无关，所以A、B、C错误，D正确．答案D提示放射性元素的衰变快慢只由原子核内部的因素决定，跟原子所处的物理性质、化学性质、外界因素均无关.第20页,共35页，2024年2月25日，星期天【典例1】(2012·江苏，12C)如图所示是某原子的能级图，a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光．在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是(

)．◆02突破四个考向◆考向一能级跃迁问题

转解析审题导析1.两个能级间的能量差值越大，辐射光的频率就越大，其波长就越短.2.E3-E1>E2-E1>E3-E2b光的能量最小,波长最长a光的能量最大,波长最短第21页,共35页，2024年2月25日，星期天◆02突破四个考向◆【借题发挥】能级跃迁的规律(如图所示)1.定态间的跃迁——满足能级差n小→n大吸收能量:hν＝En大－En小．n大→n小放出能量:hν＝En大－En小．转原题吸收一定频率的光子释放一定频率光子第22页,共35页，2024年2月25日，星期天◆02突破四个考向◆2．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＝3.4eV3．如吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还携带动能.4．如果是一群氢原子，向低能级跃迁时最多发出的光谱线条数的.方法1：采用画图法，原子在两个不同能级间跃迁能产生一条频率不同的光谱线求解方法方法2：用数学组合公式求解：N＝n(n－1)/2第23页,共35页，2024年2月25日，星期天【变式跟踪1】

如图所示为氢原子的四个能级，其中E1为基态，若氢原子A处于激发态E2，氢原子B处于激发态E3，则下列说法正确的是(

)．A．原子A可能辐射出3种频率的光子B．原子B可能辐射出3种频率的光子C．原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁到能级E4D．原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E4

◆02突破四个考向◆解析

原子A从激发态E2跃迁到E1，只辐射一种频率的光子，A错．原子B从激发态E3跃迁到基态E1可能辐射三种频率的光子，B对．由原子能级跃迁理论可知，原子A可能吸收原子B由E3跃迁到E2时放出的光子并跃迁到E3，但不能跃迁到E4，C错．A原子发出的光子能量ΔE＝E2－E1大于E4－E3，故原子B不可能跃迁到能级E4，D错．答案B

解析/显隐AB第24页,共35页，2024年2月25日，星期天◆02突破四个考向◆考向二原子核衰变及半衰期

解析/显隐审题导析1.原子核的衰变过程满足质量数守恒和电荷数守恒．2.先写出核反应方程再配平系数.第25页,共35页，2024年2月25日，星期天◆02突破四个考向◆【借题发挥】衰变规律及实质第26页,共35页，2024年2月25日，星期天◆02突破四个考向◆解析

衰变过程中原子核的质量数守恒，但是会出现质量亏损，则选项A错误；给钍加热，钍的半衰期不变，故选项C错误．答案BD解析/显隐第27页,共35页，2024年2月25日，星期天◆02突破四个考向◆考向三核反应方程及核反应类型的判断

解析/显隐注意这几种核反应类型的区别！第28页,共35页，2024年2月25日，星期天核反应方程的书写1．核反应过程一般都不是可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接．2．核反应的生成物一定要以实验为基础，不能只依据两个守恒规律凭空杜撰出生成物来写核反应方程．3．核反应遵循质量数守恒，核反应过程中反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)且释放出核能．4．核反应遵循电荷数守恒．◆02突破四个考向◆【借题发挥】第29页,共35页，2024年2月25日，星期天◆02突破四个考向◆转解析DBA（144；88）第30页,共35页，2024年2月25日，星期天(2)①人工转变方程的特点是箭头的左边是