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单击此处编辑母版文本样式,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,氢原子能级结构、能级公式,原子核组成、放射性、原子核,衰变、半衰期,放射性同位素,核力、核反应方程,结合能、质量亏损,裂变反应和聚变反应、裂变反应堆,射线危害与防护,光电效应,爱因斯坦光电效应方程,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,3/58,4/58,5/58,第1节原子结构原子核,6/58,栏 目 导 航,1,2,3,4,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,1,8/58,一、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)粒子散射试验：19091911年，英国物理学家,和他助手进行了用粒子轰击金箔试验，试验发觉绝大多数粒子穿过金箔后基本上仍沿,方向前进，但有少数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,9/58,2,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,10/58,3,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,h,.(,h,是普朗克常量，,h,6.6310,34,Js),(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,E,m,E,n,不连续,不连续,11/58,4,氢原子能级、能级公式,(1)氢原子能级,能级图如图所表示,12/58,13/58,加深了解,1,卢瑟福,“,核式结构,”,试验基础,为粒子散射试验，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,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、作,等,防护：预防放射性对人体组织伤害,射线,射线,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,h,，能级差值来计算,原子核，能改变，、两衰变,粒子是氦核，电子流是射线,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,核力是强相互作用一个表现；,核力是短程力，作用范围在1.510,15,m之内；,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,21/58,3,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,m,，这就是质量亏损由质量亏损可求出释放核能,E,.,核子数,稳定,mc,2,mc,2,22/58,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,mc,2,.,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,m,，其能量也要对应降低，即,E,mc,2,.,3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,mc,2,.,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：,ABC,25/58,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,2,30/58,重难点,1,氢原子能级及能级跃迁,31/58,2,电离,电离态与电离能,电离态：,n,，,E,0,基态电离态：,E,吸,0(13.6 eV)13.6 eV电离能,n,2电离态：,E,吸,0,E,2,3.4 eV,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,E,1,13.6 eV.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0.96,E,1,，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 1,33/58,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,1,，从能级,n,跃迁到能级,k,时吸收紫光频率为,2,，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,h,1,h,2,B辐射光子能量为,h,1,h,2,C吸收光子能量为,h,2,h,1,D辐射光子能量为,h,2,h,1,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,2,大于红光频率,1,，所以,h,2,h,1,，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,h,2,h,1,，故选项D正确,答案：,D,跟踪训练 1,35/58,1,衰变规律及实质,(1)衰变和衰变比较,重难点,2,原子核衰变及半衰期,36/58,2,三种射线成份和性质,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、和三种射线中，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、和三种射线,【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；、三种射线中，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衰变，要么是衰变，同时伴随射线产生，选项E错误,【答案】,BCD,例 2,38/58,例 3,39/58,40/58,提分秘笈,41/58,解析：,衰变是重核自发放出粒子天然放射现象，其中粒子是He，所以B正确；A为人工转变，C为轻核聚变，D是衰变，故A、C、D皆错误,答案：,B,跟踪训练 2,42/58,核反应四种类型,重难点,3,核反应方程及核反应类型,43/58,44/58,例 4,45/58,【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1405486.,(3)衰变是原子核自发地放出粒子或粒子反应，C是衰变，D是衰变，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 3,47/58,48/58,1,核能,(1)核子在结合成原子核时出现质量亏损,m,，其能量也要对应降低，即,E,mc,2,.,(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,mc,2,.,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HHHe,x,，式中,x,是某种粒子已知H、H、He和粒子,x,质量分别为2.014 1 u、3.016 1 u、4.002 6 u和1.008 7 u；1 u931.5 MeV/,c,2,，,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(234)1，可知,x,为中子；依据质能方程有,E,931.5 MeV/u,m,931.5,(2.014 13.016 14.002 61.008 7)MeV17.6 MeV.,例 5,50/58,应用质能方程解题流程图,书写核反,应方程,计算质量,亏损,m,利用,E,mc,2,计算释放核能,1依据,E,mc,2,计算，计算时,m,单位是,“,kg,”,，,c,单位是,“,m/s,”,，,E,单位是,“,J,”,2依据,E,m,931.5 MeV计算因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV能量，所以计算时,m,单位是,“,u,”,，,E,单位是,“,MeV,”,提分秘笈,51/58,质子、中子和氘核质量分别为,m,1,、,m,2,和,m,3,，当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放能量是(,c,表示真空中光速)(),A(,m,1,m,2,m,3,),c,B(,m,1,m,2,m,3,),c,C(,m,1,m,2,m,3,),c,2,D(,m,1,m,2,m,3,),c,2,解析：,由质能方程,E,mc,2,，其中,m,m,1,m,2,m,3,，代入上式得,E,(,m,1,m,2,m,3,),c,2,.,答案：,C,跟踪训练 4,52/58,抓易错点,亲身体会 击破微弱步骤,3,53/58,(多项选择)氢原子能级如图，当氢原子从,n,3跃迁到,n,2能级时，辐射光波长为656 nm.以下判断正确是(),例 1,易错点,1,对氢原子能级了解不到位,54/58,A氢原子从,n,2跃迁到,n,1能级时，辐射光波长大于656 nm,B用波长为325 nm光照射，可使氢原子从,n,1跃迁到,n,2能级,C一群处于,n,3能级上氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线,D用波长为633 nm光照射，不能使氢原子从,n,2跃迁到,n,3能级,55/58,56/58,已知氢原子基态能量是,E,1,，一群处于,n,4能级氢原子自发跃迁，能释放6种光子，求其中频率最小光子能量,例 2,易错点,2,不明确玻尔理论中能级值意义,57/58,Thank you for watching,58/58,
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