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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第,3,讲原子结构和原子核,第十三章,动量守恒定律 波粒二象性 原子结构与原子核,1/61,内容索引,基础,知识梳理,命题点一,原子核式结构,命题点二,玻尔理论和能级跃迁,命题点三,原子核及核反应,课时作业,2/61,基础知识梳理,1,3/61,一、原子结构光谱和能级跃迁,1.,电子发觉,英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发觉了,，提出了原子,“,枣糕模型,”.,2.,原子核式结构,(1)1909,1911,年，英国物理学家,进行了,粒子散射试验，提出了核式结构模型,.,电子,卢瑟福,4/61,(3),原子核式结构模型：原子中带正电部分体积,，但几乎占有全部,，电子在正电体外面运动,.,(2),粒子散射试验结果：绝大多数,粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来方向前进，但有,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,”,，如图所表示,.,少数,质量,很小,5/61,3.,氢原子光谱,(1),光谱：用光栅或棱镜能够把各种颜色光按波长展开，取得光,(,频率,),和强度分布统计，即光谱,.,(2),光谱分类,波长,连续,吸收,特征,6/61,(3),氢原子光谱试验规律：巴耳末系是氢光谱在可见光区谱线，其波长公式,R,(,)(,n,3,4,5,，,，,R,是里德伯常量，,R,1.10,10,7,m,1,).,(4),光谱分析：利用每种原子都有自己,能够用来判别物质和确定物质组成成份，且灵敏度很高,.,在发觉和判别化学元素上有着重大意义,.,特征谱线,7/61,4.,氢原子能级结构、能级公式,(1),玻尔理论,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,.,跃迁：电子从能量较高定态轨道跃迁到能量较低定态轨道时，会放出能量为,h,光子，这个光子能量由前后两个能级能量差决定，即,h,.(,h,是普朗克常量，,h,6.63,10,34,Js),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,E,m,E,n,不连续,不连续,8/61,(2),几个概念,能级：在玻尔理论中，原子能量是量子化，这些量子化能量值，叫做能级,.,基态：原子能量,状态,.,激发态：在原子能量状态中除基态之外其它状态,.,量子数：原子状态是不连续，用于表示原子状态,.,最低,正整数,9/61,(3),氢原子能级公式：,E,n,(,n,1,2,3,，,),，其中,E,1,为基态能,量，其数值为,E,1,eV.,(4),氢原子半径公式：,r,n,(,n,1,2,3,，,),，其中,r,1,为基态半径，又称玻尔半径，其数值为,r,1,0.53,10,10,m.,13.6,n,2,r,1,10/61,5.,氢原子能级图,(,如图所表示,),11/61,二、原子核核反应和核能,1.,原子核组成,(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,核电荷数质子数,(,Z,),元素原子序数,.,质量数,(,A,),质子数中子数,.,(3)X,元素原子核符号为,，其中,A,表示,，,Z,表示核电荷数,.,核子,核外电子数,核子数,质量数,12/61,2.,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,发觉,.,天然放射现象发觉，说明原子核含有,结构,.,(2),三种射线,复杂,自发,贝可勒尔,名称,组成,符号,电荷量,质量,电离能力,贯通本事,射线,氦核,2,e,4 u,最强,最弱,射线,电子,e,较强,较强,射线,光子,0,0,最弱,最强,13/61,(3),放射性同位素应用与防护,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,.,应用：消除静电、工业探伤、做,等,.,防护：预防放射性对人体组织伤害,.,天然,人工,示踪原子,14/61,衰变：当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有发生,衰变，有发生,衰变，同时伴伴随,辐射,.,3.,原子核衰变、半衰期,(1),原子核衰变,原子核放出,粒子或,粒子，变成另一个,改变称为原子核衰变,.,分类,原子核,15/61,(2),半衰期,定义：放射性元素原子核有,发生衰变所需时间,.,影响原因：放射性元素衰变快慢是由核,本身原因决定，跟原子所处化学状态和外部条件没相关系,.,(3),公式：,N,余,N,原,().,两个经典衰变方程,半数,内部,16/61,4.,核力,原子核内部，,所特有相互作用力,.,5.,核能,(1),核子在结合成原子核时出现质量亏损,m,，其对应能量,E,.,(2),原子核分解成核子时要吸收一定能量，对应质量增加,m,，吸收能量为,E,.,6.,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大，都能够释放能量,.,核子间,mc,2,mc,2,17/61,1.,判断以下说法是否正确,.,(1),原子光谱是不连续，是由若干种频率光组成,.(,),(2),电子跃迁时辐射光子频率等于电子绕核做圆周运动频率,.(,),(3),氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁,.(,),(4),原子能量量子化现象是指原子在不一样状态中含有不一样能量,.(,),基础题组自测,18/61,2.,在卢瑟福,粒子散射试验中，有少数,粒子发生了大角度偏转，其原因是,A.,原子正电荷和绝大部分质量集中在一个很小核上,B.,正电荷在原子内是均匀分布,C.,原子中存在着带负电电子,D.,原子只能处于一系列不连续能量状态中,答案,解析,19/61,卢瑟福,粒子散射试验中有少数,粒子发生了较大角度偏转，这是因为,粒子带正电，而原子核极小，且原子核带正电，,A,正确，,B,错误,.,粒子能靠近原子核机会很小，大多数,粒子都从核外空间穿过，而与电子碰撞时如同子弹碰到尘埃一样，运动方向不会发生改变,.C,、,D,说法没错，但与题意不符,.,20/61,3.,一个氢原子从,n,3,能级跃迁到,n,2,能级，该氢原子,A.,放出光子，能量增加,B.,放出光子，能量降低,C.,吸收光子，能量增加,D.,吸收光子，能量降低,答案,解析,氢原子从高能级向低能级跃迁时，放出光子，能量降低，故选项,B,正确，选项,A,、,C,、,D,错误,.,21/61,4.,核反应方程,X,中,X,表示,A.,质子,B.,电子,C.,光子,D.,中子,答案,22/61,5.,以下相关原子结构和原子核认识，其中正确是,A.,射线是高速运动电子流,B.,氢原子辐射光子后，其绕核运动电子动能增大,C.,太阳辐射能量主要起源是太阳中发生重核裂变,D.Bi,半衰期是,5,天，,100,克,Bi,经过,10,天后还剩下,50,克,答案,解析,23/61,射线是高速电子流，而,射线是一个电磁波，选项,A,错误,.,氢原子辐射光子后，绕核运动电子距核更近，动能增大，选项,B,正确,.,太阳辐射能量主要起源是太阳内部氢核聚变，选项,C,错误,.,10,天为两个半衰期，剩下,Bi,为,100,()g,100,(),2,g,25 g,，选项,D,错误,.,24/61,命题点,一,原子核式结构,2,25/61,依据,粒子散射现象，绝大多数,粒子沿原方向前进，少数,粒子发生较大偏转，,A,、,B,、,D,正确,.,(,多项选择,),如图所表示为卢瑟福和他同事们做,粒子散射试验装置示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中,A,、,B,、,C,、,D,四个位置时观察到现象，下述说法中正确是,【,例,1】,答案,解析,A.,放在,A,位置时，相同时间内观察到屏上闪光次数最多,B.,放在,B,位置时，相同时间内观察到屏上闪光次数比,A,位置时稍少些,C.,放在,C,、,D,位置时，屏上观察不到闪光,D.,放在,D,位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少,26/61,题组阶梯突破,1.(,多项选择,),以下说法正确是,A.,汤姆孙首先发觉了电子，并测定了电子电荷量，且提出了,“,枣糕模型,”,B.,卢瑟福做,粒子散射试验时发觉绝大多数,粒子穿过金箔后基本上仍沿,原来方向前进，只有少数,粒子发生大角度偏转,C.,粒子散射试验说明了原子正电荷和绝大部分质量集中在一个很小,核上,D.,卢瑟福提出了原子核式结构模型，并解释了,粒子发生大角度偏转,原因,答案,27/61,2.(,多项选择,),在物理学发展过程中，许多物理学家科学发觉推进了人类历史进步,.,以下表述符合物理学史实是,A.,普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论,B.,爱因斯坦为了解释光电效应规律，提出了光子说,C.,卢瑟福经过对,粒子散射试验研究，提出了原子核式结构模型,D.,玻尔大胆提出假设，认为实物粒子也含有波动性,答案,解析,28/61,普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论，,A,正确,.,爱因斯坦为了解释光电效应规律，提出了光子说，,B,正确,.,卢瑟福经过对,粒子散射试验研究，提出了原子核式结构模型，,C,正确,.,德布罗意大胆提出假设，认为实物粒子也含有波动性，,D,错误,.,29/61,3.(,多项选择,),物理学家经过对试验深入观察和研究，取得正确科学认知，推进物理学发展，以下说法符合事实是,A.,赫兹经过一系列试验，证实了麦克斯韦关于光电磁理论,B.,查德威克用,粒子轰击,取得反冲核,，发觉了中子,C.,贝克勒尔发觉天然放射性现象，说明原子核有复杂结构,D.,卢瑟福经过对阴极射线研究，提出了原子核式结构模型,答案,解析,30/61,麦克斯韦预言了电磁波存在，赫兹经过试验证实了麦克斯韦电磁理论，选项,A,正确；,卢瑟福用,粒子轰击,，取得反冲核,，发觉了质子，选项,B,错误；,贝可勒尔发觉天然放射性现象，说明原子核含有复杂结构，选项,C,正确；,卢瑟福经过对,粒子散射试验研究，提出了原子核式结构模型，选项,D,错误,.,31/61,4.,图中曲线,a,、,b,、,c,、,d,为气泡室中某放射物发生衰变放出部分粒子径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里,.,以下判断可能正确是,A.,a,、,b,为,粒子径迹,B.,a,、,b,为,粒子径迹,C.,c,、,d,为,粒子径迹,D.,c,、,d,为,粒子径迹,答案,解析,粒子是不带电光子，在磁场中不偏转，选项,B,错误；,粒子为氦核带正电，由左手定则知向上偏转，选项,A,、,C,错误；,粒子是带负电电子，应向下偏转，选项,D,正确,.,32/61,命题点,二,玻尔理论和能级跃迁,3,33/61,(,多项选择,),相关氢原子光谱说法正确是,A.,氢原子发射光谱是连续谱,B.,氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率光,C.,氢原子光谱说明氢原子能级是分立,D.,氢原子光谱线频率与氢原子能级能量差无关,【,例,2】,答案,34/61,A.,这群氢原子跃迁时能够发出,3,种不一样频率波,B.,这群氢原子发出光子中，能量最大为,10.2 eV,C.,从,n,3,能级跃迁到,n,2,能级时发出光波长最长,D.,假如发出光子中只有一个能使某金属产生光电效应，那一定是由,n,3,能级跃迁到,n,1,能级发出,5.(,多项选择,),如图是氢原子能级图，一群氢原子处于,n,3,能级，以下说法中正确是,题组阶梯突破,答案,解析,35/61,依据,C,3,知，这群氢原子能够发出,3,种不一样频率光子，故,A,正确；,由,n,3,能级跃迁到,n,1,能级，辐射光子能量最大，,E,(13.6,1.51)eV,12.09 eV,，故,B,错误；,从,n,3,能级跃迁到,n,2,能级辐射光子能量最小，频率最小，则波长最长，故,C,正确；,假如发出光子中只有一个能使某金属产生光电效应，知这种光子为能量最大一个，即为从,n,3,能级跃迁到,n,1,能级发出，故,D,正确,.,36/61,6.,一群处于,n,4,激发态氧原子，向低能级跃迁时，最多发射出谱线为,A.3,种,B.4,种,C.5,种,D.6,种,答案,解析,37/61,7.,一群氢原子处于同一较高激发态，它们向较低激发态或基态跃迁过程中,A.,可能吸收一系列频率不一样光子，形成光谱中若干条暗线,B.,可能发出一系列频率不一样光子，形成光谱中若干条亮线,C.,只吸收频率一定光子，形成光谱中一条暗线,D.,只发出频率一定光子，形成光谱中一条亮线,答案,解析,38/61,处于较高能级电子能够向较低能级跃迁，能量减小，原子要发出光子，因为放出光子能量满足,h,E,m,E,n,，处于较高能级电子能够向较低能级跃迁，激发态不稳定可能继续向较低能级跃迁，所以原子要发出一系列频率不一样光子，形成光谱中若干条亮线,.,故,A,、,C,、,D,错误，,B,正确,.,39/61,8.(,多项选择,),如图所表示为氢原子能级图,.,氢原子从,n,5,能级跃迁到,n,3,能级时辐射出,a,光子，从,n,4,能级跃迁到,n,2,能级时辐射出,b,光子,.,以下说法正确是,A.,a,光子能量比,b,光子能量大,B.,若,a,、,b,两种光在同一个均匀介质中传输，则,a,光传输速度比,b,光,传输速度大,C.,若,b,光能使某种金属发生光电效应，则,a,光一定能使该金属发生光电,效应,D.,若用同一双缝干涉装置进行试验，用,a,光照射双缝得到相邻亮条纹,间距比用,b,光照射双缝得到相邻亮条纹间距大,答案,解析,40/61,据题意，氢原子从,n,5,能级跃迁到,n,3,能级释放光子能量为,E,a,0.97 eV,h,a,，氢原子从,n,4,能级跃迁到,n,2,能级释放光子能量为,E,b,2.55 eV,h,b,，则知,b,光子能量大，频率也大，在同一个均匀介质中，频率越大光传输速度越慢，,A,错误，,B,正确,.,假如,b,光能够使某种金属发生光电效应，则,a,光不一定能使其发生光电效应，,C,错误,.,a,光频率较小，则,a,光波长较大，所以在做双缝干涉试验时，用,a,光照射双缝时得到干涉条纹较宽，,D,正确,.,41/61,命题点,三,原子核及核反应,4,42/61,在以下描述核过程方程中，属于,衰变是,_,，属于,衰变是,_,，属于裂变是,_,，属于聚变是,_.(,填正确答案标号,),【,例,3】,答案,C,AB,E,F,43/61,题组阶梯突破,答案,解析,44/61,45/61,10.(,多项选择,),以下说法正确是,A.,天然放射现象发觉揭示了原子核式结构,B.,一群处于,n,3,能级激发态氢原子，自发跃迁时能发出,3,种不一样频率,光,C.,放射性元素发生一次,衰变，原子序数增加,1,D.,半衰期约为,7,亿年，伴随地球环境不停改变，半衰期可能变短,答案,46/61,课时作业,5,47/61,1.,用频率为,0,光照射大量处于基态氢原子，在所发射光谱中仅能观察到频率分别为,1,、,2,和,3,三条谱线，且,3,2,1,，则,A.,0,1,B.,3,2,1,答案,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,48/61,2.,处于激发状态原子，在入射光电磁场影响下，从高能态向低能态跃迁，两个状态之间能量差以辐射光子形式发射出去，这种辐射叫做受激辐射,.,原子发生受激辐射时，发出光子频率、发射方向等都跟入射光子完全一样，这么使光得到加强，这就是激光产生机理,.,那么，发生受激辐射时，产生激光原子总能量,E,、电势能,E,p,、电子动能,E,k,改变情况是,A.,E,p,增大、,E,k,减小，,E,减小,B.,E,p,减小、,E,k,增大，,E,减小,C.,E,p,增大、,E,k,增大，,E,增大,D.,E,p,减小、,E,k,增大，,E,不变,答案,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,49/61,3.(,多项选择,),以下相关近代物理内容若干叙述，正确是,A.,紫外线照射到金属锌板表面时能发生光电效应，则当增大紫外线照,射强度时，从锌板表面逸出光电子最大初动能也随之增大,B.,玻尔认为，原子中电子轨道是量子化，能量也是量子化,C.,射线是原子核外电子高速运动形成,D.,光子不但含有能量，也含有动量,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,最大初动能只与入射光频率相关，与光强无关，故,A,错误，,射线是原子核中中子变成质子和电子，同时将电子释放出来形成，即,故,C,错误,.,答案,解析,50/61,4.,在卢瑟福,粒子散射试验中，金箔中原子核能够看作静止不动，以下各图画出是其中两个,粒子经历金箔散射过程径迹，其中正确是,答案,解析,金箔中原子核与,粒子都带正电，,粒子靠近原子核过程中受到斥力而不是引力作用，,A,、,D,错；由原子查对,粒子斥力作用及物体做曲线运动条件知曲线轨迹凹侧应指向受力一方，,B,错，,C,对,.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,51/61,B.,核反应堆产生能量一定来自轻核聚变,C.,太阳辐射能量主要来自太阳内部轻核聚变反应,D.,卢瑟福为解释,粒子散射试验现象提出了原子核式结构学说,5.(,多项选择,),以下说法正确是,答案,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,52/61,6.(,多项选择,),关于天然放射现象，以下叙述正确是,A.,若使放射性物质温度升高，其半衰期将变大,B.,衰变所释放电子是原子核内中子转变为质子和电子时产生,C.,在,、,、,这三种射线中，,射线穿透能力最强，,射线电离能力,最强,D.,铀核,(),衰变为铅核,(),过程中，要经过,8,次,衰变和,6,次,衰变,答案,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,53/61,7.(,多项选择,),以下说法正确是,A.,天然放射性现象说明原子核内部含有复杂结构,B.,粒子散射试验说明原子核内部含有复杂结构,C.,原子核发生,衰变生成新核原子序数增加,D.,氢原子从能级,3,跃迁到能级,2,辐射出光子波长小于从能级,2,跃迁到,能级,1,辐射出光子波长,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,答案,解析,54/61,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,天然放射现象说明原子核内部含有复杂结构，,A,正确,.,粒子散射试验说明原子含有核式结构，,B,错误,.,依据电荷数守恒、质量数守恒知，,衰变放出了一个电子，新核电荷数加,1,，即原子序数增加，,C,正确,.,氢原子从能级,3,跃迁到能级,2,辐射出光子能量小于从能级,2,跃迁到能级,1,辐射出光子能量，故从能级,3,跃迁到能级,2,辐射出光子波长大于从能级,2,跃迁到能级,1,辐射出光子波长，,D,错误,.,55/61,8.(,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.,一个原子核在一次衰变中可同时放出,、,和,三种射线,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,56/61,自然界中绝大部分元素没有放射现象，选项,A,错误；,放射性元素半衰期只与原子核结构相关，与其它原因无关，选项,B,、,C,正确；,原子核发生衰变时，不能同时发生,和,衰变，,射线伴随这两种衰变产生，故选项,D,错误,.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,57/61,9.,当前，在居室装修中经惯用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不一样程度地含有放射性元素,.,比如，有些含有铀、钍花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放射出,、,、,射线，这些射线会造成细胞发生癌变及呼吸道等方面疾病,.,依据相关放射性知识可知，以下说法正确是,A.,氡半衰期为,3.8,天，若取,4,个氡原子核，经,7.6,天后就剩下一个氡原子核了,B.,衰变所释放电子是原子核内中子转化成质子和电子所产生,C.,射线普通伴伴随,或,射线产生，在这三种射线中，,射线穿透能力最强，,电离能力最弱,D.,发生,衰变时，生成核与原来原子核相比，中子数降低了,4,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,答案,解析,58/61,半衰期遵照统计规律，对单个或少数原子核是没有意义，,A,错误,.,依据,3,种射线特征及衰变实质可知,B,正确,.C,、,D,错误,.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,59/61,10.1930,年英国物理学家考克饶夫和瓦尔顿建造了世界上第一台粒子加速器，他们取得了高速运动质子，用来轰击静止锂,7(Li),原子核，形成一个不稳定复合核后分解成两个相同原子核,.,(1),写出核反应方程式；,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,依据质量数与电荷数守恒，则有,60/61,(2),已知质子质量为,m,，初速度为,v,0,，反应后产生一个原子核速度大小为,方向与质子运动方向相反，求反应后产生另一个原子核速度以及反应过程中释放核能,(,设反应过程释放核能全部转变为动能,).,答案,解析,由动量守恒定律得,解得,v,v,0,；,释放核能为,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,61/61,
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