高中物理-第3讲-原子结构-原子核课件-选修3-5

活页限时训练高考快乐体验第3讲原子结构原子核活页限时训练高考快乐体验原子的核式结构(1)电子的发现：1897年，英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子．(2)原子的核式结构氢原子的光谱氢原子的能级结构、能级公式Ⅰ(考纲要求)1．活页限时训练高考快乐体验(2)原子的核式结构①α粒子散射实验的结果绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子甚至被撞了回来，如图1－3－1所示．图1－3－1②卢瑟福的原子核式结构模型在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核旋转．③原子核的尺度：原子核直径的数量级为10－15m，原子直径的数量级约为10－10m.④原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数．活页限时训练高考快乐体验氢原子光谱(1)氢原子光谱的实验规律巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝R122－1n2，(n＝3,4,5，…)，R是里德伯常量，R＝1.10×107m－1，n为量子数．(2)玻尔理论①定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，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＝Em－En.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s)2．活页限时训练高考快乐体验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．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的．氢原子的能级、能级公式(1)氢原子的能级①能级图如图1－3－2所示图1－3－23．活页限时训练高考快乐体验②能级图中相关量意义的说明相关量表示意义能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态——定态横线左端的数字“1,2,3…”表示量子数横线右端的数字“－13.6，3.40…”表示氢原子的能级相邻横线间的距离表示相邻的能级差，量子数越大相邻的能级差越小带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁的条件为hν＝Em－En活页限时训练高考快乐体验(2)氢原子的能级和轨道半径①氢原子的能级公式：En＝1n2E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，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为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10m.活页限时训练高考快乐体验1．认识原子结构的线索气体放电的研究―→阴极射线―→发现电子―→汤姆孙的“枣糕”模型――――――――→α粒子散射实验卢瑟福核式结构模型――――――――→氢原子光谱的研究玻尔模型．2．玻尔理论的基本内容能级假设：氢原子En＝E1n2，n为量子数．跃迁假设：hν＝E末－E初．轨道量子化假设：氢原子rn＝n2r1，(n为量子数)．活页限时训练高考快乐体验3．氢原子跃迁时电子动能、电势能与原子能量的变化(1)原子能量：En＝Ekn＋Epn＝E1n2，随n增大而增大，其中E1＝－13.6eV.(2)电子动能：电子绕氢原子核运动时静电力提供向心力，即ke2r2＝mv2r，所以Ekn＝12ke2rn，随r增大而减小．(3)电势能通过库仑力做功判断电势能的增减．当轨道半径减小时，库仑力做正功，电势能减小；反之，轨道半径增大时，电势能增加．活页限时训练高考快乐体验4．记住一些结论(1)一群氢原子处于量子数为n的激发态时可能辐射的光谱条数为N＝nn－12.(2)只有光子能量恰好等于跃迁所需的能量(hν＝Em－En)时，光子才被吸收．(3)入射光子能量大于电离能(hν＝E∞－En)时，光子一定能被原子吸收并使之电离，剩余能量为自由电子的动能．活页限时训练高考快乐体验天然放射现象、三种射线(1)天然放射现象：放射性元素自发地发出射线的现象，首先由贝可勒尔发现．天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构．(2)三种射线的比较原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期、放射性同位素Ⅰ(考纲要求)1．活页限时训练高考快乐体验射线名称比较项目α射线β射线γ射线组成高速氦核流高速电子流光子流(高频电磁波)带电荷量2e－e0质量4mpmp＝1．67×10－27kg静止质量为零符号Heγ速度0.1c0.99cc垂直电磁场偏转情况偏转偏转不偏转mp18400－1e活页限时训练高考快乐体验射线名称比较项目α射线β射线γ射线贯穿本领最弱用一张薄纸能挡住较强穿透几厘米厚的铝板最强穿透几厘米厚的铅板对空气的电离作用很强较弱很弱在空气中的径迹粗、短、直细、较长、曲折最长通过胶片感光感光感光活页限时训练高考快乐体验原子核的衰变(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)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___________的因素决定，跟原子所处的_______________无关．α衰变：AZX→A－4Z－2Y＋42Heβ衰变：AZX→AZ＋1Y＋0－1e2.核内部本身物理或化学状态半数活页限时训练高考快乐体验放射性同位素及应用(1)同位素具有相同_______而_______不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置，互称_______.有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素．天然放射性同位素不过四十多种，而人工制造的放射性同位素已达1000多种．(2)放射性同位素的应用①放射性同位素放出的射线应用于工业、探伤、农业、医疗等．②作示踪原子．3．质子数中子数同位素活页限时训练高考快乐体验1．衰变规律及实质衰变类型α衰变β衰变衰变方程衰变实质2个质子和2个中子结合成一个整体射出中子转化为质子和电子衰变规律电荷数守恒、质量数守恒MZX―→M－4Z－2Y＋42HeMZX―→MZ＋1Y＋0－1e211H＋210n―→42He10n―→11H＋0－1e活页限时训练高考快乐体验2.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．活页限时训练高考快乐体验核力核子间的作用力．核力是短程强引力，作用范围在1.5×10－15m之内，只在_____的核子间发生作用．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．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＝_____.核力、结合能、质量亏损Ⅰ(考纲要求)1.2．3．相邻结合mc2Δmc2核子活页限时训练高考快乐体验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__________.3裂变反应和聚变反应、裂变反应堆核反应方程Ⅰ(考纲要求)23592U＋10n―→14456Ba＋8936Kr＋__10n.31H＋21H―→42He＋___＋17.6MeV1.3大于等于质量较大热核反应10n活页限时训练高考快乐体验核反应的四种类型类型可控性核反应方程典例衰变α衰变自发β衰变自发人工转变人工控制(卢瑟福发现质子)(查德威克发现中子)约里奥·居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子重核裂变比较容易进行人工控制轻核聚变很难控制23892U―→23490Th＋42He23490Th―→23491Pa＋0－1e147N＋42He―→178O＋11H42He＋94Be―→126C＋10n2713Al＋42He―→3015P＋10n3015P―→3014Si＋0＋1e23592U＋10n―→14456Ba＋8936Kr＋310n23592U＋10n―→13654Xe＋9038Sr＋1010n21H＋31H―→42He＋10n2．活页限时训练高考快乐体验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．铅的屏蔽作用最好射线的危害和防护Ⅰ(考纲要求)活页限时训练高考快乐体验活页限时训练高考快乐体验关于原子结构理论与α粒子散射实验的关系，下列说法正确的是()．A．卢瑟福做α粒子散射实验是为了验证汤姆孙的枣糕模型是错误的B．卢瑟福认识到汤姆孙“枣糕模型”的错误后提出了“核式结构”理论C．卢瑟福的α粒子散射实验是为了验证核式结构理论的正确性D．卢瑟福依据α粒子散射实验的现象提出了原子的“核式结构”理论答案D1．活页限时训练高考快乐体验答案D2．(2010·全国Ⅱ，14)原子核AZX与氘核21H反应生成一个α粒子和一个质子．由此可知()．A．A＝2，Z＝1B．A＝2，Z＝2C．A＝3，Z＝3D．A＝3，Z＝2解析该核反应的方程式为：AZX＋21H→42He＋11H，由质量数和电荷数守恒得：A＝4＋1－2＝3.Z＝2＋1－1＝2，故正确答案为D.活页限时训练高考快乐体验氦原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则3种力从大到小的排列顺序是()．A．核力、万有引力、库仑力B．万有引力、库仑力、核力C．库仑力、核力、万有引力D．核力、库仑力、万有引力解析核力是核子之间的一种强相互作用，其相互作用力巨大，两核子之间的万有引力极其微小，所以我们在平时的计算时不考虑．答案D3．活页限时训练高考快乐体验4．下列说法正确的是()．A.157N＋11H―→126C＋42He是α衰变方程B.11H＋21H―→32He＋γ是核聚变反应方程C.23892U―→23490Th＋42He是核裂变反应方程D.42He＋2713A1―→3015P＋10n是原子核的人工转变方程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活页限时训练高考快乐体验现已建成的核电站发电的能量来自于()．A．天然放射性元素衰变放出的能量B．人工放射性同位素放出的能量C．重核裂变放出的能量D．化学反应放出的能量解析现在核电站所用原料主要是铀，利用铀裂变放出的核能发电，故C项正确．答案C5．根据玻尔理论，在氢原子中量子数n越大，则()．A．电子轨道半径越小B．核外电子速度越小C．原子能级能量越小D．原子的电势能越小答案B6．活页限时训练高考快乐体验如图1－3－3(甲)是α、β、γ三种射线穿透能力的示意图，图1－3－3(乙)是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部的伤痕的示意图，请问图1－3－3(乙)中的检查是利用了哪种射线()．图1－3－37．A．α射线B．β射线C．γ射线D．三种射线都可以答案C活页限时训练高考快乐体验(2011·从化模拟)可见光光子的能量在1.61eV～3.10eV范围内．若氢原子从高能级跃迁到低能级，根据氢原子能级图(如图1－3－4所示)可判断()．图1－3－48．活页限时训练高考快乐体验A．从n＝4能级跃迁到n＝3能级时发出可见光B．从n＝3能级跃迁到n＝2能级时发出可见光C．从n＝2能级