高中原子和原子核物理

高中原子和原子核物理第一頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日抓住五個(gè)考點(diǎn)備選視頻展臺(tái)突破四個(gè)考向

隨堂基礎(chǔ)演練第3講原子結(jié)構(gòu)原子核

1.氫原子光譜氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)、能級(jí)公式2.原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期放射性同位素3.核力、結(jié)合能、質(zhì)量虧損4.裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)、裂變反應(yīng)堆核反應(yīng)方程5.射線的危害和防護(hù)1.能級(jí)躍遷問(wèn)題2.原子核衰變及半衰期3.核反應(yīng)方程及核反應(yīng)類型的判斷4.質(zhì)量虧損及核能的計(jì)算

動(dòng)量守恒定律波粒二象性原子結(jié)構(gòu)與原子核備選多媒體展臺(tái)1.動(dòng)量守恒定律的驗(yàn)證2.生活中的碰撞實(shí)例3.科學(xué)的轉(zhuǎn)折：光的粒子性4.用湯姆孫氣體放電管測(cè)量電子的比荷5.原子的核式結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)6.玻爾的原子模型和氫的特征光譜7.天然放射現(xiàn)象8.質(zhì)子與中子的發(fā)現(xiàn)9.鏈?zhǔn)椒磻?yīng)10.核電站與反應(yīng)堆11.原子彈與氫彈顯示/隱藏第二頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日◆01抓住五個(gè)考點(diǎn)◆一、原子的核式結(jié)構(gòu)1．電子的發(fā)現(xiàn)：英國(guó)物理學(xué)家_________發(fā)現(xiàn)了電子．2．α粒子散射實(shí)驗(yàn)：1909～1911年，英國(guó)物理學(xué)家________和他的助手進(jìn)行了用α粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后基本上仍沿______方向前進(jìn)，但有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90°，也就是說(shuō)它們幾乎被“撞”了回來(lái)．3．原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子中心有一個(gè)很小的核，原子全部的________和幾乎全部_______都集中在核里，帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)．二、氫原子光譜及能級(jí)1．光譜(1)光譜用光柵或棱鏡可以把光按波長(zhǎng)展開(kāi)，獲得光的_______

(頻率)和強(qiáng)度分布的記錄，即光譜．(2)光譜分類有些光譜是多條_____,稱為線狀譜.有些光譜是連在一塊的_____,稱為連續(xù)譜.湯姆孫盧瑟福原來(lái)正電荷質(zhì)量波長(zhǎng)動(dòng)畫展示:原子的核式結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)亮線光帶考綱點(diǎn)擊1.氫原子光譜氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)能級(jí)公式第三頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日◆01抓住五個(gè)考點(diǎn)◆2．玻爾理論(1)定態(tài)：原子只能處于一系列________的能量狀態(tài)中，在這些能量狀態(tài)中原子是______的，電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量．(2)躍遷：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個(gè)定態(tài)的能量差決定，即hν＝________.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s)(3)軌道：原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)．原子的定態(tài)是_________的，因此電子的可能軌道也是________的．不連續(xù)穩(wěn)定Em－En不連續(xù)不連續(xù)第四頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日◆01抓住五個(gè)考點(diǎn)◆3．氫原子的能級(jí)、能級(jí)公式(1)氫原子的能級(jí)能級(jí)圖如圖所示(2)氫原子的能級(jí)和軌道半徑①氫原子的能級(jí)公式：En＝E1/n2(n＝1,2,3，…)，其中E1為_(kāi)__________，其數(shù)值為E1＝－13.6eV.②氫原子的半徑公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1為_(kāi)____________，又稱玻爾半徑，其數(shù)值為r1＝0.53×10－10m.基態(tài)能量基態(tài)半徑動(dòng)畫展示:玻爾的原子模型和氫的特征光譜第五頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日◆01抓住五個(gè)考點(diǎn)◆原子物理知識(shí)結(jié)構(gòu)狀元微博第六頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日審題視角1.當(dāng)氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷釋放的能量大于金屬鉀的逸出功2.22eV時(shí)，即能夠從金屬鉀表面打出光電子.2.因E3-E1=12.11eV>2.22eV，能打出光電子；

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

<2.22eV，不能打出光電子；◆01抓住五個(gè)考點(diǎn)◆【思維驅(qū)動(dòng)】已知金屬鉀的逸出功為2.22eV，氫原子的能級(jí)如圖所示，一群處在n＝3能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，能夠從金屬鉀的表面打出光電子的光波共有(

)．A．一種B．兩種C．三種D．四種解析/顯隱第七頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日◆01抓住五個(gè)考點(diǎn)◆考綱點(diǎn)擊2.原子核的組成、放射性、原子核的衰變半衰期放射性同位素解析/顯隱1．原子核的組成：原子核是由_______和中子組成的，原子核的電荷數(shù)等于核內(nèi)的_________．2．天然放射現(xiàn)象(1)天然放射現(xiàn)象元素______地放出射線的現(xiàn)象，首先由貝可勒爾發(fā)現(xiàn)．天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說(shuō)明_________具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)．質(zhì)子數(shù)原子核質(zhì)子自發(fā)第八頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日◆01抓住五個(gè)考點(diǎn)◆(2)放射性和放射性元素物質(zhì)發(fā)射某種看不見(jiàn)的射線的性質(zhì)叫________．具有放射性的元素叫________元素．(3)三種射線：放射性元素放射出的射線共有三種，分別是_________、________、________．(4)放射性同位素的應(yīng)用與防護(hù)①放射性同位素：有_______放射性同位素和_______放射性同位素兩類，放射性同位素的化學(xué)性質(zhì)相同．②應(yīng)用：消除靜電、工業(yè)探傷、作_____________等．③防護(hù)：防止放射性對(duì)人體組織的傷害．3．原子核的衰變(1)衰變：原子核放出α粒子或β粒子，變成另一種_______的變化稱為_(kāi)_________的衰變．放射性放射性α射線β射線γ射線天然人工示蹤原子原子核原子核第九頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日◆01抓住五個(gè)考點(diǎn)◆(3)半衰期：放射性元素的原子核有_____發(fā)生衰變所需的時(shí)間.半衰期由原子核內(nèi)部的因素決定，跟原子所處的_____、_______無(wú)關(guān)．半數(shù)物理化學(xué)狀態(tài)(2)分類第十頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日◆01抓住五個(gè)考點(diǎn)◆1．天然放射及特點(diǎn)

狀元微博原子核衰變過(guò)程，電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)守恒.名稱帶電性電離能力穿透能力構(gòu)成速度實(shí)質(zhì)αβγ2.人造放射性同位素的優(yōu)點(diǎn)(1)放射強(qiáng)度容易控制；(2)可以制成各種所需的形狀；(3)半衰期很短，廢料容易處理．正負(fù)中強(qiáng)弱最弱弱強(qiáng)極強(qiáng)Hee光子0.1c0.99cc氦核流電子流光子流第十一頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日【思維驅(qū)動(dòng)】◆01抓住五個(gè)考點(diǎn)◆解析

β衰變釋放出電子e，根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可進(jìn)一步確定選項(xiàng)B正確．答案B

碘進(jìn)行β衰變釋放出電子e第十二頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日◆01抓住五個(gè)考點(diǎn)◆1．核力核子間的作用力．核力是_____強(qiáng)引力，作用范圍在1.5×10－15m之內(nèi)，只在________的核子間發(fā)生作用．2．核能_______結(jié)合為原子核時(shí)釋放的能量或原子核分解為核子時(shí)吸收的能量，叫做原子核的_______能，亦稱核能．3．質(zhì)能方程、質(zhì)量虧損愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程E＝________，原子核的質(zhì)量必然比組成它的核子的質(zhì)量和要小Δm，這就是質(zhì)量虧損．由質(zhì)量虧損可求出釋放的核能ΔE＝_________.相鄰結(jié)合mc2Δmc2核子短程考綱點(diǎn)擊3.核力、結(jié)合能、質(zhì)量虧損第十三頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日【思維驅(qū)動(dòng)】(2010·北京卷，15)太陽(yáng)因核聚變釋放出巨大的能量，同時(shí)其質(zhì)量不斷減少．太陽(yáng)每秒鐘輻射出的能量約為4×1026J，根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程，太陽(yáng)每秒鐘減少的質(zhì)量最接近(

)．A．1036kgB．1018kgC．1013kgD．109kg解析/顯隱第十四頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日◆01抓住五個(gè)考點(diǎn)◆1．裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)(1)重核裂變：是重核分裂成中等質(zhì)量的核的反應(yīng)過(guò)程．如：由重核裂變產(chǎn)生的中子使裂變反應(yīng)能持續(xù)地進(jìn)行的過(guò)程稱為鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件是：裂變物質(zhì)的體積__________臨界體積．裂變的應(yīng)用：原子彈、核反應(yīng)堆．(2)輕核聚變：聚變是兩個(gè)輕核結(jié)合成__________的核的反應(yīng)過(guò)程．如：使核發(fā)生聚變需要幾百萬(wàn)度以上的高溫，因此聚變又叫________.大于等于質(zhì)量較大熱核反應(yīng)考綱點(diǎn)擊4.裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)裂變反應(yīng)堆核反應(yīng)方程第十五頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日◆01抓住五個(gè)考點(diǎn)◆2．核反應(yīng)的四種類型第十六頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日◆01抓住五個(gè)考點(diǎn)◆狀元微博第十七頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日◆01抓住五個(gè)考點(diǎn)◆【思維驅(qū)動(dòng)】解析

核反應(yīng)類型分四種，方程特點(diǎn)各有不同，衰變方程的左邊只有一個(gè)原子核，右邊出現(xiàn)α或β粒子．聚變方程的左邊是兩個(gè)輕核反應(yīng)，右邊是中等原子核．裂變方程的左邊是重核與中子反應(yīng)，右邊是中等原子核．人工核轉(zhuǎn)變方程的左邊是氦核與常見(jiàn)元素的原子核反應(yīng)，右邊也是常見(jiàn)元素的原子核，由此可知B、D兩選項(xiàng)正確．答案BD解析/顯隱提示核反應(yīng)有以下類型:α衰變；β衰變；輕核聚變；重核裂變；原子核的人工核轉(zhuǎn)變第十八頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日污染與防護(hù)舉例與措施說(shuō)明污染核爆炸核爆炸的最初幾秒鐘輻射出來(lái)的主要是強(qiáng)烈的γ射線和中子流，長(zhǎng)期存在放射性污染核泄漏核工業(yè)生產(chǎn)和核科學(xué)研究中使用放射性原材料，一旦泄露就會(huì)造成嚴(yán)重污染醫(yī)療照射醫(yī)療中如果放射線的劑量過(guò)大，也會(huì)導(dǎo)致病人受到損害，甚至造成病人的死亡防護(hù)密封防護(hù)把放射源密封在特殊的包殼里，或者用特殊的方法覆蓋，以防止射線泄漏距離防護(hù)距放射源越遠(yuǎn)，人體吸收的劑量就越少，受到的危害就越輕時(shí)間防護(hù)盡量減少受輻射的時(shí)間屏蔽防護(hù)在放射源與人體之間加屏蔽物能起到防護(hù)作用．鉛的屏蔽作用最好本欄內(nèi)容結(jié)束考綱點(diǎn)擊5.射線的危害和防護(hù)第十九頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日◆01抓住五個(gè)考點(diǎn)◆(2011·上海卷，7)在存放放射性元素時(shí)，若把放射性元素①置于大量水中；②密封于鉛盒中；③與輕核元素結(jié)合成化合物．則(

)．A．措施①可減緩放射性元素衰變B．措施②可減緩放射性元素衰變C．措施③可減緩放射性元素衰變D．上述措施均無(wú)法減緩放射性元素衰變解析

放射性元素的衰變快慢由其原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定，與外界因素?zé)o關(guān)，所以A、B、C錯(cuò)誤，D正確．答案D提示放射性元素的衰變快慢只由原子核內(nèi)部的因素決定，跟原子所處的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、外界因素均無(wú)關(guān).第二十頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日【典例1】(2012·江蘇，12C)如圖所示是某原子的能級(jí)圖，a、b、c為原子躍遷所發(fā)出的三種波長(zhǎng)的光．在下列該原子光譜的各選項(xiàng)中，譜線從左向右的波長(zhǎng)依次增大，則正確的是(

)．◆02突破四個(gè)考向◆考向一能級(jí)躍遷問(wèn)題

轉(zhuǎn)解析審題導(dǎo)析1.兩個(gè)能級(jí)間的能量差值越大，輻射光的頻率就越大，其波長(zhǎng)就越短.2.E3-E1>E2-E1>E3-E2b光的能量最小,波長(zhǎng)最長(zhǎng)a光的能量最大,波長(zhǎng)最短第二十一頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日◆02突破四個(gè)考向◆【借題發(fā)揮】能級(jí)躍遷的規(guī)律(如圖所示)1.定態(tài)間的躍遷——滿足能級(jí)差n小→n大吸收能量:hν＝En大－En?。畁大→n小放出能量:hν＝En大－En?。D(zhuǎn)原題吸收一定頻率的光子釋放一定頻率光子第二十二頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日◆02突破四個(gè)考向◆2．電離態(tài)與電離能電離態(tài)：n＝∞，E＝0基態(tài)→電離態(tài)：E吸＝0－(－13.6eV)＝13.6eV電離能．n＝2→電離態(tài)：E吸＝0－E2＝3.4eV3．如吸收能量足夠大，克服電離能后，獲得自由的電子還攜帶動(dòng)能.4．如果是一群氫原子，向低能級(jí)躍遷時(shí)最多發(fā)出的光譜線條數(shù)的.方法1：采用畫圖法，原子在兩個(gè)不同能級(jí)間躍遷能產(chǎn)生一條頻率不同的光譜線求解方法方法2：用數(shù)學(xué)組合公式求解：N＝n(n－1)/2第二十三頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日【變式跟蹤1】

如圖所示為氫原子的四個(gè)能級(jí)，其中E1為基態(tài)，若氫原子A處于激發(fā)態(tài)E2，氫原子B處于激發(fā)態(tài)E3，則下列說(shuō)法正確的是(

)．A．原子A可能輻射出3種頻率的光子B．原子B可能輻射出3種頻率的光子C．原子A能夠吸收原子B發(fā)出的光子并躍遷到能級(jí)E4D．原子B能夠吸收原子A發(fā)出的光子并躍遷到能級(jí)E4

◆02突破四個(gè)考向◆解析

原子A從激發(fā)態(tài)E2躍遷到E1，只輻射一種頻率的光子，A錯(cuò)．原子B從激發(fā)態(tài)E3躍遷到基態(tài)E1可能輻射三種頻率的光子，B對(duì)．由原子能級(jí)躍遷理論可知，原子A可能吸收原子B由E3躍遷到E2時(shí)放出的光子并躍遷到E3，但不能躍遷到E4，C錯(cuò)．A原子發(fā)出的光子能量ΔE＝E2－E1大于E4－E3，故原子B不可能躍遷到能級(jí)E4，D錯(cuò)．答案B

解析/顯隱AB第二十四頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日◆02突破四個(gè)考向◆考向二原子核衰變及半衰期

解析/顯隱審題導(dǎo)析1.原子核的衰變過(guò)程滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒．2.先寫出核反應(yīng)方程再配平系數(shù).第二十五頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日◆02突破四個(gè)考向◆【借題發(fā)揮】衰變規(guī)律及實(shí)質(zhì)第二十六頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日◆02突破四個(gè)考向◆解析

衰變過(guò)程中原子核的質(zhì)量數(shù)守恒，但是會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量虧損，則選項(xiàng)A錯(cuò)誤；給釷加熱，釷的半衰期不變，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤．答案BD解析/顯隱第二十七頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日◆02突破四個(gè)考向◆考向三核反應(yīng)方程及核反應(yīng)類型的判斷

解析/顯隱注意這幾種核反應(yīng)類型的區(qū)別！第二十八頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日核反應(yīng)方程的書寫1．核反應(yīng)過(guò)程一般都不是可逆的，所以核反應(yīng)方程只能用單向箭頭表示反應(yīng)方向，不能用等號(hào)連接．2．核反應(yīng)的生成物一定要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，不能只依據(jù)兩個(gè)守恒規(guī)律憑空杜撰出生成物來(lái)寫核反應(yīng)方程．3．核反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒，核反應(yīng)過(guò)程中反應(yīng)前后的總質(zhì)量一般會(huì)發(fā)生變化(質(zhì)量虧損)且釋放出核能．4．核反應(yīng)遵循電荷數(shù)守恒．◆02突破四個(gè)考向◆【借題發(fā)揮】第二十九頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日◆02突破四個(gè)考向◆轉(zhuǎn)解析DBA（144；88）第三十頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日