高考物理復(fù)習(xí)第十三章原子物理13.1原子結(jié)構(gòu)原子核市賽課公開課一等獎(jiǎng)省名師獲獎(jiǎng)?wù)n件

第十三章原子物理必考部分原子物理學(xué)/13章13.1原子結(jié)構(gòu)原子核1/58[高考研讀]

考點(diǎn)要求命題視角復(fù)習(xí)策略氫原子光譜Ⅰ氫原子能級(jí)結(jié)構(gòu)、能級(jí)公式Ⅰ原子核組成、放射性、原子核衰變、半衰期Ⅰ放射性同位素Ⅰ核力、核反應(yīng)方程Ⅰ結(jié)合能、質(zhì)量虧損Ⅰ裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)、裂變反應(yīng)堆Ⅰ射線危害與防護(hù)Ⅰ光電效應(yīng)Ⅰ愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ⅰ近代物理部分中愛因斯坦光電效應(yīng)方程、原子結(jié)構(gòu)、能級(jí)及核反應(yīng)方程是考查重點(diǎn)，主要以選擇題形式命題.加強(qiáng)對(duì)α粒子散射試驗(yàn)了解，深刻了解氫原子能級(jí)結(jié)構(gòu)及光電效應(yīng)方程；加強(qiáng)對(duì)核反應(yīng)方程尤其是衰變了解；強(qiáng)化對(duì)核能、質(zhì)能方程記憶.2/58[原子物理知識(shí)體系]3/584/585/58第1節(jié)原子結(jié)構(gòu)原子核6/58欄目導(dǎo)航1234抓知識(shí)點(diǎn)抓重難點(diǎn)課時(shí)跟蹤檢測(cè)抓易錯(cuò)點(diǎn)7/58抓知識(shí)點(diǎn)專心研讀領(lǐng)悟細(xì)微深處18/58一、原子物理1．原子核式結(jié)構(gòu)(1)電子發(fā)覺：英國(guó)物理學(xué)家

發(fā)覺了電子．(2)α粒子散射試驗(yàn)：1909～1911年，英國(guó)物理學(xué)家

和他助手進(jìn)行了用α粒子轟擊金箔試驗(yàn)，試驗(yàn)發(fā)覺絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后基本上仍沿

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)角度甚至大于90°，也就是說它們幾乎被“撞”了回來．(3)原子核式結(jié)構(gòu)模型：在原子中心有一個(gè)很小核，原子全部

和幾乎全部

都集中在核里，帶負(fù)電電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)．湯姆孫盧瑟福原來正電荷質(zhì)量9/582．光譜(1)光譜用光柵或棱鏡能夠把光按波長(zhǎng)展開，取得光

(頻率)和強(qiáng)度分布統(tǒng)計(jì)，即光譜．(2)光譜分類有些光譜是一條條

，這么光譜叫做線狀譜．有光譜是連在一起

，這么光譜叫做連續(xù)譜．波長(zhǎng)亮線光帶10/583．玻爾理論(1)定態(tài)：原子只能處于一系列

能量狀態(tài)中，在這些能量狀態(tài)中原子是

，電子即使繞核運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量．(2)躍遷：原子從一個(gè)定態(tài)躍遷到另一個(gè)定態(tài)時(shí)，它輻射或吸收一定頻率光子，光子能量由這兩個(gè)定態(tài)能量差決定，即hν＝

.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s)(3)軌道：原子不一樣能量狀態(tài)跟電子在不一樣圓周軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)．原子定態(tài)是

，所以電子可能軌道也是

．不連續(xù)穩(wěn)定Em－En不連續(xù)不連續(xù)11/584．氫原子能級(jí)、能級(jí)公式(1)氫原子能級(jí)能級(jí)圖如圖所表示12/5813/58加深了解1．盧瑟?！昂耸浇Y(jié)構(gòu)”試驗(yàn)基礎(chǔ)為α粒子散射試驗(yàn)，該試驗(yàn)中兩個(gè)關(guān)鍵詞：“絕大多數(shù)”“少數(shù)”含義要了解，這個(gè)試驗(yàn)?zāi)軌蚬浪愠鲈雍顺叨龋?．玻爾“軌道模型”兩個(gè)著名假設(shè)含義：a.定態(tài)假設(shè)：電子只能在一些分立軌道上運(yùn)動(dòng)，而且不會(huì)輻射電磁波．b.頻率條件假設(shè)：能級(jí)差與原子吸收(或放出)光子能量相同．14/58 以下列圖所表示是某原子能級(jí)圖，a、b、c為原子躍遷所發(fā)出三種波長(zhǎng)光．在以下該原子光譜各選項(xiàng)中，譜線從左向右波長(zhǎng)依次增大，則正確是()即時(shí)突破15/58二、原子核及天然放射現(xiàn)象1．原子核組成：原子核是由

和中子組成，原子核電荷數(shù)等于核內(nèi)

．2．天然放射現(xiàn)象(1)天然放射現(xiàn)象元素

地放出射線現(xiàn)象，首先由貝可勒爾發(fā)覺．天然放射現(xiàn)象發(fā)覺，說明

含有復(fù)雜結(jié)構(gòu)．(2)放射性和放射性元素物質(zhì)發(fā)射某種看不見射線性質(zhì)叫

．含有放射性元素叫

元素．質(zhì)子質(zhì)子數(shù)自發(fā)原子核放射性放射性16/58(3)三種射線：放射性元素放射出射線共有三種，分別是

、

、_________．(4)放射性同位素應(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)：預(yù)防放射性對(duì)人體組織傷害．α射線β射線γ射線天然人工示蹤原子17/58原子核

原子核

半數(shù)

物理

化學(xué)狀態(tài)

18/58加深了解原子核、中央站，電子分層圍它轉(zhuǎn)；向外躍遷為激發(fā)，輻射光子向內(nèi)遷；光子能量hν，能級(jí)差值來計(jì)算．原子核，能改變，α、β兩衰變．α粒子是氦核，電子流是β射線．γ光子不單有，伴隨衰變而出現(xiàn)．19/58 判斷正誤．1．原子中絕大部分是空，原子核很?。?)2．核式結(jié)構(gòu)學(xué)說是盧瑟福在α粒子散射試驗(yàn)基礎(chǔ)上提出．()3．人們認(rèn)識(shí)原子含有復(fù)雜結(jié)構(gòu)是從英國(guó)物理學(xué)家湯姆孫研究陰極射線發(fā)覺電子開始．()4．人們認(rèn)識(shí)原子核含有復(fù)雜結(jié)構(gòu)是從盧瑟福發(fā)覺質(zhì)子開始．()5．假如某放射性元素原子核有100個(gè)，經(jīng)過一個(gè)半衰期后還剩50個(gè)．()即時(shí)突破√√√××20/58三、核力、結(jié)合能、質(zhì)量虧損1．核力(1)定義：原子核內(nèi)部，核子間所特有相互作用力．(2)特點(diǎn)①核力是強(qiáng)相互作用一個(gè)表現(xiàn)；②核力是短程力，作用范圍在1.5×10－15m之內(nèi)；③每個(gè)核子只跟它相鄰核子間才有核力作用．2．結(jié)合能核子結(jié)合為原子核時(shí)

能量或原子核分解為核子時(shí)

能量，叫做原子核結(jié)合能，亦稱核能．釋放吸收21/583．比結(jié)合能(1)定義：原子核結(jié)合能與

之比，稱做比結(jié)合能，也叫平均結(jié)合能．(2)特點(diǎn)：不一樣原子核比結(jié)合能不一樣，原子核比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢靠，原子核越

．4．質(zhì)能方程、質(zhì)量虧損愛因斯坦質(zhì)能方程E＝

，原子核質(zhì)量必定比組成它核子質(zhì)量和要小Δm，這就是質(zhì)量虧損．由質(zhì)量虧損可求出釋放核能ΔE＝

.核子數(shù)穩(wěn)定mc2Δmc222/58加深了解對(duì)質(zhì)能方程了解1．一定能量和一定質(zhì)量相聯(lián)絡(luò)，物體總能量和它質(zhì)量成正比，即E＝mc2.方程含義：物體含有能量與它質(zhì)量之間存在簡(jiǎn)單正比關(guān)系，物體能量增大，質(zhì)量也增大；物體能量降低，質(zhì)量也降低．2．核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm，其能量也要對(duì)應(yīng)降低，即ΔE＝Δmc2.3．原子核分解成核子時(shí)要吸收一定能量，對(duì)應(yīng)質(zhì)量增加Δm，吸收能量為ΔE＝Δmc2.23/58 (多項(xiàng)選擇)關(guān)于原子核結(jié)合能，以下說法正確是()A．原子核結(jié)合能等于使其完全分解成自由核子所需最小能量B．一重原子核衰變成α粒子和另一原子核，衰變產(chǎn)物結(jié)合能之和一定大于原來重核結(jié)合能C．銫原子核(Cs)結(jié)合能小于鉛原子核(Pb)結(jié)合能D．比結(jié)合能越大，原子核越不穩(wěn)定E．自由核子組成原子核時(shí)，其質(zhì)量虧損所對(duì)應(yīng)能量大于該原子核結(jié)合能即時(shí)突破24/58解析：由原子核結(jié)合能定義可知，原子核分解成自由核子時(shí)所需最小能量為原子核結(jié)合能，選項(xiàng)A正確；重原子核核子平均質(zhì)量大于輕原子核平均質(zhì)量，所以原子核衰變產(chǎn)物結(jié)合能之和一定大于衰變前結(jié)合能，選項(xiàng)B正確；銫原子核核子數(shù)少，所以其結(jié)合能小，選項(xiàng)C正確；比結(jié)合能越大原子核越穩(wěn)定，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；自由核子組成原子核時(shí)，其質(zhì)量虧損所對(duì)應(yīng)能量等于該原子核結(jié)合能，選項(xiàng)E錯(cuò)誤．答案：ABC25/58中子

26/58(4)臨界體積和臨界質(zhì)量：裂變物質(zhì)能夠發(fā)生

最小體積及其對(duì)應(yīng)質(zhì)量．(5)裂變作用：

、核反應(yīng)堆．(6)反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)：核燃料、減速劑、

、防護(hù)層．2．輕核聚變(1)定義：兩輕核結(jié)合成

核反應(yīng)過程．輕核聚變反應(yīng)必須在高溫下進(jìn)行，所以又叫

．(2)經(jīng)典聚變反應(yīng)方程：鏈?zhǔn)椒磻?yīng)原子彈鎘棒質(zhì)量較大熱核反應(yīng)27/58加深了解鈾核分開是裂變，中子撞擊是條件．裂變可造原子彈，還可用它來發(fā)電．氫核聚合是聚變，溫度極高是條件．聚變能夠造氫彈，還是太陽(yáng)能量源；和平利用前景好，可惜至今未實(shí)現(xiàn)．28/58解析：依據(jù)在核反應(yīng)方程中電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)守恒進(jìn)行判斷X是否是α粒子．答案：BD即時(shí)突破29/58抓重難點(diǎn)動(dòng)手演練掌握提分技巧230/58重難點(diǎn)1氫原子能級(jí)及能級(jí)躍遷31/582．電離電離態(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＝3.4eV如吸收能量足夠大，克服電離能后，取得自由電子還攜帶動(dòng)能．32/58 (年海南卷)氫原子基態(tài)能量為E1＝－13.6eV.大量氫原子處于某一激發(fā)態(tài)．由這些氫原子可能發(fā)出全部光子中，頻率最大光子能量為－0.96E1，頻率最小光子能量為________eV(保留兩位有效數(shù)字)，這些光子可含有________種不一樣頻率．例133/58提分秘笈34/58 氫原子從能級(jí)m躍遷到能級(jí)n時(shí)輻射紅光頻率為ν1，從能級(jí)n躍遷到能級(jí)k時(shí)吸收紫光頻率為ν2，已知普朗克常量為h，若氫原子從能級(jí)k躍遷到能級(jí)m，則()A．吸收光子能量為hν1＋hν2 B．輻射光子能量為hν1＋hν2C．吸收光子能量為hν2－h(huán)ν1D．輻射光子能量為hν2－h(huán)ν1解析：氫原子從能級(jí)m躍遷到能級(jí)n時(shí)輻射紅光，說明能級(jí)m高于能級(jí)n，而從能級(jí)n躍遷到能級(jí)k時(shí)吸收紫光，說明能級(jí)k也比能級(jí)n高，而紫光頻率ν2大于紅光頻率ν1，所以hν2>hν1，所以能級(jí)k比能級(jí)m高，所以若氫原子從能級(jí)k躍遷到能級(jí)m，應(yīng)輻射光子，且光子能量應(yīng)為hν2－h(huán)ν1，故選項(xiàng)D正確．答案：D跟蹤訓(xùn)練135/581．衰變規(guī)律及實(shí)質(zhì)(1)α衰變和β衰變比較重難點(diǎn)2原子核衰變及半衰期

36/582．三種射線成份和性質(zhì)37/58 (多項(xiàng)選擇)關(guān)于天然放射性，以下說法正確是()A．全部元素都可能發(fā)生衰變B．放射性元素半衰期與外界溫度無關(guān)C．放射性元素與別元素形成化合物時(shí)仍含有放射性D．α、β和γ三種射線中，γ射線穿透能力最強(qiáng)E．一個(gè)原子核在一次衰變中可同時(shí)放出α、β和γ三種射線【解析】只有原子序號(hào)超出83元素才能發(fā)生衰變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；半衰期由原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定，與外界溫度無關(guān)，選項(xiàng)B正確；放射性來自于原子核內(nèi)部，與其形成化合物無關(guān)，選項(xiàng)C正確；α、β、γ三種射線中，γ射線能量最高，穿透能力最強(qiáng)，選項(xiàng)D正確；一個(gè)原子核在一次衰變中要么是α衰變，要么是β衰變，同時(shí)伴隨γ射線產(chǎn)生，選項(xiàng)E錯(cuò)誤．【答案】BCD例238/58例339/5840/58提分秘笈41/58解析：α衰變是重核自發(fā)放出α粒子天然放射現(xiàn)象，其中α粒子是He，所以B正確；A為人工轉(zhuǎn)變，C為輕核聚變，D是β衰變，故A、C、D皆錯(cuò)誤．答案：B跟蹤訓(xùn)練242/58核反應(yīng)四種類型重難點(diǎn)3核反應(yīng)方程及核反應(yīng)類型43/5844/58例445/58【解析】(1)E是查德威克發(fā)覺中子核反應(yīng)方程，A是氫彈核反應(yīng)方程，B是原子彈核反應(yīng)方程．(2)由電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒能夠判定X質(zhì)量數(shù)為140，電荷數(shù)為54，所以中子數(shù)為140－54＝86.(3)衰變是原子核自發(fā)地放出α粒子或β粒子反應(yīng)，C是β衰變，D是α衰變，E是人工控制原子核改變，屬人工轉(zhuǎn)變，裂變是重核吸收中子后分裂成幾個(gè)中等質(zhì)量核反應(yīng)，B是裂變，聚變是幾個(gè)輕核結(jié)合成較大質(zhì)量核反應(yīng)，A是聚變．【答案】(1)EB、A(2)質(zhì)量數(shù)為140，中子數(shù)為86(3)看法析46/58跟蹤訓(xùn)練347/5848/581．核能(1)核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm，其能量也要對(duì)應(yīng)降低，即ΔE＝Δmc2.(2)原子核分解成核子時(shí)要吸收一定能量，對(duì)應(yīng)質(zhì)量增加Δm，吸收能量為ΔE＝Δmc2.2．核能釋放兩種路徑了解(1)使較重核分裂成中等大小核．(2)較小核結(jié)合成中等大小核，核子比結(jié)合能都會(huì)增加，都能夠釋放能量．重難點(diǎn)4質(zhì)量虧損及核能計(jì)算

49/58 氘核和氚核可發(fā)生熱核聚變而釋放巨大能量，該反應(yīng)方程為H＋H→He＋x，式中x是某種粒子．已知H、H、He和粒子x質(zhì)量分別為2.0141u、3.0161u、4.0026u和1.0087u；1u＝931.5MeV/c2，c是真空中光速．由上述反應(yīng)方程和數(shù)據(jù)可知，粒子x是________，該反應(yīng)釋放出能量為________MeV(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)．【解析】依據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒有x電荷數(shù)為0，質(zhì)量數(shù)為(2＋3－4)＝1，可知x為中子；依據(jù)質(zhì)能方程有ΔE＝931.5MeV/u·Δm＝931.5×(2.0141＋3.0161－4.0026－1.0087)MeV＝17.6MeV.例550/58應(yīng)用質(zhì)能方程解題流程圖書寫核反應(yīng)方程→計(jì)算質(zhì)量虧損Δm→利用ΔE＝Δmc2計(jì)算釋放核能1．依據(jù)ΔE＝Δmc2計(jì)算，計(jì)算時(shí)Δm單位是“kg”，c單位是“m/s”，ΔE單位是“J”．2．依據(jù)ΔE＝Δm×931.5MeV計(jì)算．因1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5MeV能量，所以計(jì)算時(shí)Δm單位是“u”，ΔE單位是“MeV”．提分秘笈51/58 質(zhì)子、中子和氘核質(zhì)量分別為m1、m