第2講-原子結(jié)構(gòu)-原子核課件

第2講原子結(jié)構(gòu)原子核第2講原子結(jié)構(gòu)原子核一、原子結(jié)構(gòu)1.電子的發(fā)現(xiàn)：英國物理學(xué)家_______發(fā)現(xiàn)了電子。2.原子的核式結(jié)構(gòu)(1)α粒子散射實驗：1909～1911年，英國物理學(xué)家________和他的助手進行了用α粒子轟擊金箔的實驗，實驗發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后基本上仍沿______方向前進，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°，也就是說它們幾乎被“撞”了回來。(如圖1所示)知識要點圖1湯姆孫盧瑟福原來一、原子結(jié)構(gòu)1.電子的發(fā)現(xiàn)：英國物理學(xué)家_______發(fā)現(xiàn)了(2)原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子中心有一個很小的核，原子全部的________和幾乎全部______都集中在核里，帶負電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。正電荷質(zhì)量(2)原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子中心有一個很小的核，原子全部二、氫原子光譜1.光譜：用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按波長展開，獲得光的______

(頻率)和強度分布的記錄，即光譜。2.光譜分類波長連續(xù)吸收特征二、氫原子光譜1.光譜：用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按波長特征譜線特征譜線三、氫原子的能級、能級公式1.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，電子雖然繞核運動，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，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個定態(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動相對應(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)三、氫原子的能級、能級公式1.玻爾理論不連續(xù)穩(wěn)定Em－En不2.氫原子的能級能級圖如圖2所示圖22.氫原子的能級圖2四、天然放射現(xiàn)象和原子核1.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_________發(fā)現(xiàn)。天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說明原子核具有______的結(jié)構(gòu)。(2)放射性同位素的應(yīng)用與防護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、做__________等。③防護：防止放射性對人體組織的傷害。自發(fā)貝克勒爾復(fù)雜天然人工示蹤原子四、天然放射現(xiàn)象和原子核1.天然放射現(xiàn)象自發(fā)貝克勒爾復(fù)雜天然2.原子核的組成(1)原子核由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為______。質(zhì)子帶正電，中子不帶電。(2)基本關(guān)系①核電荷數(shù)(Z)＝質(zhì)子數(shù)＝元素的原子序數(shù)＝原子的______________。②質(zhì)量數(shù)(A)＝________＝質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù)。核子核外電子數(shù)核子數(shù)質(zhì)量數(shù)2.原子核的組成核子核外電子數(shù)核子數(shù)質(zhì)量數(shù)3.原子核的衰變、半衰期(1)原子核的衰變①原子核放出α粒子或β粒子，變成另一種原子核的變化稱為原子核的衰變。②分類3.原子核的衰變、半衰期半數(shù)內(nèi)部半數(shù)內(nèi)部4.核力和核能(1)原子核內(nèi)部，_________所特有的相互作用力。(2)核子在結(jié)合成原子核時出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm，其對應(yīng)的能量ΔE＝Δmc2。(3)原子核分解成核子時要吸收一定的能量，相應(yīng)的質(zhì)量增加Δm，吸收的能量為ΔE＝______。5.裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)(1)重核裂變①定義：質(zhì)量數(shù)較大的原子核受到高能粒子的轟擊而分裂成幾個質(zhì)量數(shù)較小的原子核的過程。核子間Δmc24.核力和核能核子間Δmc2③鏈式反應(yīng)：重核裂變產(chǎn)生的_______使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程。④臨界體積和臨界質(zhì)量：裂變物質(zhì)能夠發(fā)生__________的最小體積及其相應(yīng)的質(zhì)量。⑤裂變的應(yīng)用：_______、核反應(yīng)堆。⑥反應(yīng)堆構(gòu)造：核燃料、減速劑、_______、防護層。中子鏈式反應(yīng)原子彈鎘棒③鏈式反應(yīng)：重核裂變產(chǎn)生的_______使裂變反應(yīng)一代接一代(2)輕核聚變①定義：兩個輕核結(jié)合成__________的核的反應(yīng)過程。輕核聚變反應(yīng)必須在高溫下進行，因此又叫___________。②典型的聚變反應(yīng)方程：質(zhì)量較大熱核反應(yīng)(2)輕核聚變質(zhì)量較大熱核反應(yīng)1.如圖3所示是盧瑟福的α粒子散射實驗裝置。在一個小鉛盒里放有少量的放射性元素釙，它發(fā)出的α粒子從鉛盒的小孔射出，形成很細的一束射線，射到金箔上，最后打在熒光屏上產(chǎn)生閃爍的光點。下列說法正確的是(

)圖3基礎(chǔ)診斷1.如圖3所示是盧瑟福的α粒子散射實驗裝置。在一個小鉛盒里放A.該實驗是盧瑟福建立原子核式結(jié)構(gòu)模型的重要依據(jù)B.該實驗證實了湯姆孫原子模型的正確性C.α粒子與原子中的電子碰撞會發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)D.絕大多數(shù)的α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)解析盧瑟福根據(jù)α粒子散射實驗，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，選項A正確；盧瑟福提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型的假設(shè)，從而否定了湯姆孫原子模型的正確性，B錯誤；電子質(zhì)量太小，對α粒子的影響不大，選項C錯誤；絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，幾乎仍沿原方向前進，D錯誤。答案AA.該實驗是盧瑟福建立原子核式結(jié)構(gòu)模型的重要依據(jù)2.(多選)如圖4所示是氫原子的能級圖，一群氫原子處于n＝3能級，下列說法中正確的是(

)A.這群氫原子躍遷時能夠發(fā)出3種不同頻率的光子B.這群氫原子發(fā)出的光子中，能量最大為10.2eVC.從n＝3能級躍遷到n＝2能級時發(fā)出的光波長最大D.這群氫原子能夠吸收任意光子的能量而向更高能級躍遷圖42.(多選)如圖4所示是氫原子的能級圖，一群氫原子處于n＝3答案AC答案AC3.放射性元素衰變時放出的三種射線，按穿透能力由強到弱的排列順序是(

) A.α射線，β射線，γ射線 B.γ射線，β射線，α射線 C.γ射線，α射線，β射線 D.β射線，α射線，γ射線

解析貫穿能力最強的是γ射線，β射線次之，α射線最弱，故正確答案為B項。

答案B3.放射性元素衰變時放出的三種射線，按穿透能力由強到弱的排列答案C答案C第2講-原子結(jié)構(gòu)-原子核課件解析裂變和衰變的過程均有質(zhì)量虧損，即向外釋放能量，A錯誤；由核反應(yīng)中的電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可知，裂變反應(yīng)產(chǎn)生的新核X中含有144個核子，含有56個質(zhì)子，因此新核X中含有144－56＝88個中子，B正確；衰變產(chǎn)生的新核Y含有90個質(zhì)子，即原子序數(shù)為90，又原子序數(shù)大于或等于83的元素都具有放射性，可知C錯誤；鈾235的衰變速度(半衰期)不受溫度影響，D錯誤。答案B解析裂變和衰變的過程均有質(zhì)量虧損，即向外釋放能量，A錯誤；6.(多選)2018年我國的大科學(xué)裝置“人造太陽”再創(chuàng)奇跡，加熱功率已超過10MW，這為人類開發(fā)利用核聚變清潔能源提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。關(guān)于核能，下列說法正確的是(

)6.(多選)2018年我國的大科學(xué)裝置“人造太陽”再創(chuàng)奇跡，答案CD答案CD1.定態(tài)間的躍遷——滿足能級差玻爾理論和能級躍遷1.定態(tài)間的躍遷——滿足能級差玻爾理論和能級躍遷第2講-原子結(jié)構(gòu)-原子核課件【例1】

(2019·全國Ⅰ卷，14)氫原子能級示意圖如圖5所示。光子能量在1.63eV～3.10eV的光為可見光。要使處于基態(tài)(n＝1)的氫原子被激發(fā)后可輻射出可見光光子，最少應(yīng)給氫原子提供的能量為(

)A.12.09eV

B.10.20eVC.1.89eV

D.1.51eV解析因為可見光光子的能量范圍是1.63eV～3.10eV，所以氫原子至少要被激發(fā)到n＝3能級，要給氫原子提供的能量最少為E＝(－1.51＋13.60)eV＝12.09eV，即選項A正確。答案A圖5【例1】(2019·全國Ⅰ卷，14)氫原子能級示意圖如圖51.圖6甲為氫原子的能級圖，圖乙為氫原子的光譜圖。已知譜線b是氫原子從n＝5的能級直接躍遷到n＝2的能級時發(fā)出的光譜線，則譜線a可能是氫原子(

)圖61.圖6甲為氫原子的能級圖，圖乙為氫原子的光譜圖。已知譜線bA.從n＝2的能級躍遷到n＝1的能級時發(fā)出的光譜線B.從n＝3的能級直接躍遷到n＝1的能級時發(fā)出的光譜線C.從n＝4的能級直接躍遷到n＝1的能級時發(fā)出的光譜線D.從n＝4的能級直接躍遷到n＝2的能級時發(fā)出的光譜線解析由譜線a的光子的波長大于譜線b的光子的波長，可知譜線a的光子頻率小于譜線b的光子頻率，所以譜線a的光子能量小于n＝5和n＝2間的能級差，選項D正確，A、B、C錯誤。答案DA.從n＝2的能級躍遷到n＝1的能級時發(fā)出的光譜線2.(多選)氫原子各個能級的能量如圖7所示，大量氫原子由n＝1能級躍遷到n＝4能級，在它們回到n＝1能級過程中，下列說法中正確的是(

)A.可能激發(fā)出頻率不同的光子只有6種B.可能激發(fā)出頻率不同的光子只有3種C.可能激發(fā)出的光子的最大能量為12.75eVD.可能激發(fā)出的光子的最大能量為0.66eV圖72.(多選)氫原子各個能級的能量如圖7所示，大量氫原子由n＝答案AC答案AC3.(多選)(2019·湖南省永州市三模)如圖8所示是玻爾為解釋氫原子光譜畫出的氫原子能級示意圖。大量處于n＝3能級的氫原子向低能級躍遷放出若干頻率的光子，設(shè)普朗克常量為h，下列說法正確的是(

)圖83.(多選)(2019·湖南省永州市三模)如圖8所示是玻爾為答案ABD答案ABD1.衰變規(guī)律及實質(zhì)(1)α衰變和β衰變的比較原子核的衰變及半衰期1.衰變規(guī)律及實質(zhì)(1)α衰變和β衰變的比較原子核的衰變及半勻強磁場中軌跡形狀衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒、動量守恒(2)γ射線：γ射線經(jīng)常伴隨著α衰變或β衰變同時產(chǎn)生。其實質(zhì)是放射性原子核在發(fā)生α衰變或β衰變的過程中，產(chǎn)生的新核由于具有過多的能量(原子核處于激發(fā)態(tài))而輻射出光子。勻強磁場中軌跡形狀衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒、動量守恒(第2講-原子結(jié)構(gòu)-原子核課件A.衰變后釷核的動能等于α粒子的動能B.衰變后釷核的動量大小等于α粒子的動量大小C.鈾核的半衰期等于其放出一個α粒子所經(jīng)歷的時間D.衰變后α粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量A.衰變后釷核的動能等于α粒子的動能答案B答案B1.(2020·寧波中學(xué)模擬)如圖9所示是盧瑟福設(shè)計的一個實驗：他在鉛塊上鉆了一個小孔，孔內(nèi)放入一點鐳，使射線只能從這個小孔里發(fā)出，隨后他將射線引入磁場中，發(fā)現(xiàn)射線立即分成三股，他把三束射線分別命名為α射線、β射線、γ射線。基于對這三種射線的深入分析，盧瑟福獲得了1907年的諾貝爾獎。以下對這三束射線描述準確的是(

)圖91.(2020·寧波中學(xué)模擬)如圖9所示是盧瑟福設(shè)計的一個實A.α射線的穿透能力最弱，容易被物體吸收B.β射線在真空中的運動速度是光速C.γ射線本質(zhì)上是波長極短的電磁波，電離能力極強D.β射線帶負電，是來自鐳原子的核外電子解析α射線穿透能力最弱，電離作用強，容易被物體吸收，故A正確；β射線的速度約是光速的99%，故B錯誤；γ射線是一種波長很短的電磁波，電離能力極弱，故C錯誤；β射線(高速電子束)帶負電，是由一個中子轉(zhuǎn)變成一個質(zhì)子后釋放的，故D錯誤。答案AA.α射線的穿透能力最弱，容易被物體吸收2.(多選)放射性同位素電池是一種新型電池，它是利用放射性同位素衰變放出的高速帶電粒子(α射線、β射線)與物質(zhì)相互作用，射線的動能被吸收后轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，再通過換能器轉(zhuǎn)化為電能的一種裝置。其構(gòu)造大致是最外層是由合金制成的保護層，次外層是防止射線泄漏的輻射屏蔽層，第三層是把熱能轉(zhuǎn)化成電能的換能器，最里層是放射性同位素。

電池使用的三種放射性同位素的半衰期和發(fā)出的射線如下表：同位素90Sr210Po238Pu射線βαΑ半衰期28年138天89.6年2.(多選)放射性同位素電池是一種新型電池，它是利用放射性同若選擇上述某一種同位素作為放射源，使用相同材料制成的輻射屏蔽層，制造用于執(zhí)行長期航天任務(wù)的核電池，則下列論述正確的是(

)A.90Sr的半衰期較長，使用壽命較長，放出的β射線比α射線的貫穿本領(lǐng)弱，所需的屏蔽材料較薄B.210Po的半衰期最短，使用壽命最長，放出的α射線比β射線的貫穿本領(lǐng)弱，所需的屏蔽材料較薄C.238Pu的半衰期最長，使用壽命最長，放出的α射線比β射線的貫穿本領(lǐng)弱，所需的屏蔽材料較薄D.放射性同位素在發(fā)生衰變時，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，但衰變前后的總質(zhì)量數(shù)不變?nèi)暨x擇上述某一種同位素作為放射源，使用相同材料制成的輻射屏蔽解析原子核衰變時，釋放出高速運動的射線，這些射線的能量來自原子核的質(zhì)量虧損，即質(zhì)量減小，但質(zhì)量數(shù)不變，D項正確；從表格中顯示Sr的半衰期為28年、Po的半衰期為138天、Pu的半衰期為89.6年，故Pu的半衰期最長，其使用壽命也最長，α射線的穿透能力沒有β射線強，故較薄的屏蔽材料即可擋住α射線的泄漏，A、B項錯誤，C項正確。答案CD解析原子核衰變時，釋放出高速運動的射線，這些射線的能量來自3.(多選)(2019·4月浙江選考，15)[加試題]靜止在勻強磁場中的原子核X發(fā)生α衰變后變成新原子核Y。已知核X的質(zhì)量數(shù)為A，電荷數(shù)為Z，核X、核Y和α粒子的質(zhì)量分別為mX、mY和mα，α粒子在磁場中運動的半徑為R。則(

)3.(多選)(2019·4月浙江選考，15)[加試題]靜止在答案AC答案AC1.核反應(yīng)的四種類型核反應(yīng)及核反應(yīng)類型1.核反應(yīng)的四種類型核反應(yīng)及核反應(yīng)類型第2講-原子結(jié)構(gòu)-原子核課件2.核反應(yīng)方程的書寫(1)掌握核反應(yīng)方程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒的規(guī)律。(2)掌握常見的主要核反應(yīng)方程式，并知道其意義。(3)熟記常見的基本粒子的符號，如質(zhì)子、中子、α粒子等。2.核反應(yīng)方程的書寫(1)掌握核反應(yīng)方程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷答案B答案B1.(2018·天津理綜，1)國家大科學(xué)工程——中國散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，獲得中子束流，可以為諸多領(lǐng)域的研究和工業(yè)應(yīng)用提供先進的研究平臺。下列核反應(yīng)中放出的粒子為中子的是(

)圖101.(2018·天津理綜，1)國家大科學(xué)工程——中國散裂中子答案B答案B2.下列關(guān)于核反應(yīng)的說法正確的是(

)答案B2.下列關(guān)于核反應(yīng)的說法正確的是()答案B3.(2019·安徽省池州市上學(xué)期期末)有關(guān)核反應(yīng)方程，下列說法正確的是(

)3.(2019·安徽省池州市上學(xué)期期末)有關(guān)核反應(yīng)方程，下列答案A答案A1.利用質(zhì)能方程計算核能(1)根據(jù)核反應(yīng)方程，計算出核反應(yīng)前與核反應(yīng)后的質(zhì)量虧損Δm。(2)根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2計算核能。質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2中Δm的單位用“kg”，c的單位用“m/s”，則ΔE的單位為“J”。(3)ΔE＝Δmc2中，若Δm的單位用“u”，則可直接利用ΔE＝Δm×931.5MeV/u計算ΔE，此時ΔE的單位為“MeV”，即1u＝1.6606×10－27kg，相當于931.5MeV，這個結(jié)論可在計算中直接應(yīng)用。質(zhì)量虧損及核能的計算1.利用質(zhì)能方程計算核能(1)根據(jù)核反應(yīng)方程，計算出核反應(yīng)前2.利用比結(jié)合能計算核能原子核的結(jié)合能＝核子的比結(jié)合能×核子數(shù)。核反應(yīng)中反應(yīng)前系統(tǒng)內(nèi)所有原子核的總結(jié)合能與反應(yīng)后生成的所有新核的總結(jié)合能之差，就是該核反應(yīng)所釋放(或吸收)的核能。2.利用比結(jié)合能計算核能原子核的結(jié)合能＝核子的比結(jié)合能×核子解析因電子的質(zhì)量遠小于質(zhì)子的質(zhì)量，計算