步步高2015高三物理（新课标）一轮讲义 13.3原子与原子核

步步高2015高三物理（新课标）一轮讲义 13.3原子与原子核内容摘要：

1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 原子与原子核考纲解读 能根据质能方程求解核能问题1原子核式结构模型的理解下列说法正确的是()A汤姆孙首先发现了电子，并测定了电子电荷量，且提出了“枣糕”式原子模型B卢瑟福做 粒子散射实验时发现绝大多数 粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，只有少数 粒子发生大角度偏转C 粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上D卢瑟福提出了原子核式结构模型，并解释了 粒子发生大角度偏转的原因答案玻尔原子结构模型的理解根据玻尔理论，下列说法正确的是()A电子绕核运动有加速度，就要向外辐射电磁波B处于定态的原子，其电子绕核运动，但它并不向外辐射能量 2、C原子内电子的可能轨道是不连续的D原子能级跃迁时，辐射或吸收光子的能量取决于两个轨道的能量差答案据玻尔理论，电子绕核运动有加速度，但并不向外辐射能量，也不会向外辐射电磁波，故 A 错误，B 正确玻尔理论中的第二条假设，就是电子绕核运动可能的轨道半径是量子化的，不连续的，C 正确原子在发生能级跃迁时，要放出或吸收一定频率的光子，光子能量取决于两个轨道的能量差，故 D 正确3天然放射现象的理解关于天然放射现象，下列说法正确的是()A 射线是由氦原子核衰变产生B 射线是由原子核外电子电离产生C 射线是由原子核外的内层电子跃迁产生D通过化学反应不能改变物质的放射性答案 射线是氦核流，A 错； 射线是原 3、子核内的一个中子变成一个质子而放出的，B 错； 射线是原子核受激发而产生的，C 错；物质的放射性和半衰期与温度以及化学状态等无关，由核本身的性质决定，故 D 正确4原子核衰变的理解下列说法正确的是()A原子核在衰变时能够放出 射线或 射线B. 过一系列 和 衰变，成为 核比钍核少 12 个中子23290 20882C原子核的半衰期与物质的质量有关，质量大，半衰期长D对物质加热或加压可以缩短原子核的半衰期答案子的核式结构1 粒子散射实验的结果绝大多数 粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数 粒子发生了大角度偏转，极少数 粒子的偏转超过了 90，有的甚至被撞了回来，如图 1 所示图 12 4、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二、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 mE n.(h 是普朗克常量， h0 34 Js)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4氢原子的能级、能级公式(1)氢原子的能级图(如图 2 所示 )光 5、世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (2)氢原子的能级和轨道半径氢原子的能级公式：E n E1(n1,2,3，) ，其中 基态能量，其数值为 3.6 氢原子的半径公式：r nn 2r1(n1,2,3，)，其中 基态半径，又称玻尔半径，其数值为 0 10 然放射现象、原子核的组成1天然放射现象(1)天然放射现象元素自发地放出射线的现象，首先由贝克勒尔发现天然放射现象的发现，说明原子核还具有复杂的结构(2)放射性和放射性元素物质发射射线的性质叫放射性具有放射性的元素叫放射性元素2原子核(1)原子核的组成原子核由中子和质子组成，质子和中子统称为核子原子核的核电荷数质子数，原子核的质量数中子数质子数 6、X 元素原子核的符号为 X，其中 A 表示质量数，Z 表示 核电荷数)同位素：具有相同质子数、不同中子数的原子核，因为在元素周期表中的 位置相同，同位素具有相同的化学性质3三种射线的比较种类 射线 射线 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 e 0光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (0 27 kg)36静止质量为零符号 1 速度 射线反向偏转不偏转贯穿本领最弱，用纸能挡住较强，穿透几毫米的铝板最强，穿透几厘米的铅板和几十厘米厚的混凝土对空气的电离作用很强 较弱 很弱四、原子核的衰变和半衰期1原子核的衰变(1)原子核放出 粒子或 粒子，变成另一种原子核的变化 7、称为原子核的衰变(2)分类 衰变： X Y 4Z 2 42 衰变： X Y Z 1 0 12半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间半衰期由核内部自身的因素决定，跟原子所处的物理或化学状态无关考点一氢原子能级及能级跃迁对原子跃迁条件的理解(1)原子从低能级向高能级跃迁，吸收一定能量的光子只有当一个光子的能量满足 末 E 初 时，才能被某一个原子吸收，使原子从低能级 E 初 向高能级 E 末 跃迁，而当光子能量 于或小于 E 末 E 初 时都不能被原子吸收(2)原子从高能级向低能级跃迁，以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差关于能级跃迁的说明(1) 8、当光子能量大于或等于 13.6 ，也可以被处于基态的氢原子吸收，使氢原子电光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ；当处于基态的氢原子吸收的光子能量大于 13.6 原子电离后，电子具有一定的初动能(2)当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能减小，电子动能增大，原子能量减小反之，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，原子能量增大例 1如图 3 所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于 n4 的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光，下列说法正确的是()图 3A这些氢原子总共可辐射出 3 种不同频率的光B由 n2 能级跃迁到 n1 能级产生的光频率最小C由 n4 能级跃 9、迁到 n1 能级产生的光最容易表现出衍射现象D用 n2 能级跃迁到 n1 能级辐射出的光照射逸出功为 金属铂能发生光电效应解析这些氢原子向低能级跃迁时可辐射出 C 6 种光子，选项 A 错误；由24432n4 能级跃迁到 n3 能级产生的光子能量最小，所以频率最小，选项 B 错误；由n4 能级跃迁到 n1 能级产生的光子能量最大，频率最大，波长最小，最不容易表现出衍射现象，选项 C 错误；从 n2 能级跃迁到 n1 以能使金属铂发生光电效应，选项 D 正确答案个原子和一群原子的区别：一个氢原子只有一个电子，在某个时刻电子只能在某一个可能的轨道上，当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道上时，可能情况有 10、多种 C 2n，但产生的跃迁只有一种而如果是一群氢原子，这些原子的核外电子跃迁时nn 12就会出现所有的可能情况2入射光子和入射电子的区别：若是在光子的激发下引起原子跃迁，则要求光子的能量必光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ；若是在电子的碰撞下引起的跃迁，则要求电子的能量必须大于或等于原子的某两个能级差两种情况有所区别突破训练 1已知金属钙的逸出功为 2.7 原子的能级图如图 4 所示，一群氢原子处于量子数 n4 能级状态，则()图 4A氢原子可能辐射 6 种频率的光子B氢原子可能辐射 5 种频率的光子C有 3 种频率的辐射光子能使钙发生光电效应D有 4 种频率的辐射光子能使钙发生光电效 11、应答案 n4 能级跃迁可能产生的光子为 6 种，选项 A 正确若要使钙产生光电效应，则光子的能量需要大于 2.7 时只有第 4 能级跃迁到第 1 能级、第 3 能级跃迁到第 1 能级、第 2 能级跃迁到第 1 能级 3 种频率的光子满足条件，选项 C 正确考点二原子核和原子核的衰变1衰变规律及实质(1)两种衰变的比较衰变类型 衰变 衰变衰变方程 X Y 4Z 2 42 X Y Z 1 0 12 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实质2 H2 n 0 42 n H 0 1衰变规律 质量数守恒、电荷数守恒(2)射线： 射线经常是伴随着 衰变或 衰变同时产生的其实质是放射 12、性原子核光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ，产生的新核由于具有过多的能量 (核处于激发态)而辐射出光子2原子核的人工转变用高能粒子轰击靶核，产生另一种新核的反应过程(1)卢瑟福发现质子的核反应方程为： N O 2 178 1(2)查德威克发现中子的核反应方程为：C 2 126 10(3)居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程为：P 2 3015 10P 014 0 13确定衰变次数的方法因为 衰变对质量数无影响，先由质量数的改变确定 衰变的次数，然后再根据衰变规律确定 衰变的次数4半衰期(1)公式：N 余 N 原 ( )t/，m 余 m 原 ( )t/12 12(2)影响因素：放射 13、性元素衰变的快慢是由原子核内部自身因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物) 无关例 2(1) )经过一系列 衰变和 衰变，变成 ) 以下说法中正确的是()23290 20882A铅核比钍核少 8 个质子B铅核比钍核少 16 个中子C共经过 4 次 衰变和 6 次 衰变D共经过 6 次 衰变和 4 次 衰变(2)约里奥居里夫妇因发现人工放射性元素而获得了 1935 年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素 P 衰变成 同时放出另一种粒子，这种粒子是_. 014 3215是 P 的同位素，被广泛应用于生物示踪技术，1 随时间衰变的关系如图 5 所3015 3215示，请估算 4 P 经多少天的衰变后还剩。