高考物理复习方案 第3讲 原子结构和原子核

高考物理复习方案 第3讲 原子结构和原子核内容摘要：

1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 粒子散射实验19091911 年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用 粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数 粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，但有少数 粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于 90，也就是说它们几乎被“撞”了回来。 2原子的核式结构模型在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。 3光谱(1)光谱：用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱。 (2)光谱分类：有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱。 有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连 2、续谱。 (3)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 R( )，1 122 1n2(n3,4,5 ，)，R 是里德伯常量， R0 7 m1 ，n 为量子数。 4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 3、的。 5氢原子的能级和轨道半径光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (1)氢原子的能级公式：E n E1(n1,2,3，) ，其中 基态能量，其数值为12)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 m。 (3)氢原子的能级图：能级图如图 1331 所示。 图 13311对原子跃迁条件 mE mE 于光子和原子作用而使氢原子电离时，只要入射光的能量 E13.6 原子就能吸收光子的能量，对于实物粒子与原子作用使氢原子激发时，实物粒子的能量大于或等于能级差即可。 2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：E nE ，随 n 4、增大而增大，其中 13.6 1)电子动能：电子绕氢原子核运动时静电力提供向心力，即 k m ，所以，随 r 增大而减小。 )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。 3能级图中相关量意义的说明相关量 意义光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 定态横线左端的数字“1,2,3” 表示量子数横线右端的数字“ 表示氢原子的能量相邻横线间的距离表示相邻的能量差，量子数越大相邻的能量差越小，距离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 mE )一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数为 NC。 2nnn 12( 5、2)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为( n1)。 1关于原子和原子核，下列说法正确的有()A汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内B 粒子散射实验中少数 粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据之一C原子半径的数量级是 10 15 尔原子理论无法解释较复杂原子的光谱现象，说明玻尔提出的原子定态概念是错误的解析：选 B汤姆孙发现电子后提出了原子的 “枣糕式”模型，选项 A 错误；卢瑟福主要根据 粒子散射实验中少数 粒子发生了较大偏转猜想了原子核式结构模型，选项 子半径的数量级是 1010 m，选项 C 错误；玻尔理论是关于原子结构的一种理论，它成功解释了氢原子 6、光谱不连续的特点，解释了当时出现的“紫外灾难” ，玻尔理论的提出，打破了经典物理学一统天下的局面，开创了揭示微观世界基本特征的前景，为量子理论体系奠定了基础，这是一个了不起的创举，选项 D 错误。 三种射线两种衰变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)放射性和放射性元素：光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址。 具有放射性的元素叫放射性元素。 (3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是 射线、 射线 、 射线。 (4)放射性同位素的应用与防护：放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两 7、类，放射性同位素的化学性质相同。 应用：考古、工业探伤、作示踪原子等。 防护：防止放射性对人体组织的伤害。 2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 1(3)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。 半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关。 1 三种射线的比较射线名称比较项目 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)带电量 2e e 0质量 4mp 36 静止质量为零符号 1 速度 可达 达 偏转 偏转 不偏转贯穿本领 最弱 8、 较强 最强对空气的电离作用很强 较弱 变、 衰变的比较光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 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1 个中子转化为 1 个质子和 1 个电子衰变实质2 H2 n 0 42 n H 0 1匀强磁场中轨迹形状衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒、)根据半衰期的概念，可总结出公式N 余 N 原 ( )t/， m 余 m 原 ( )t/。 式中 N 原 、m 原 表示衰变前的放射性元素的原子数和质12 12量，N 余 、m 余 表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，t 表示衰变时间，表示半衰期。 (2)影响因素：放射 9、性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，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。 2关于天然放射现象，以下叙述正确的是()A若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小B 衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的C在 、 这三种射线中， 射线的穿透能力最强， 射线的电离能力最强D铀核( U)衰变为铅核( 过程中，要经过 8 次 衰变和 10 次 衰变23892 20682解析：选 衰期是由放射性元素原子核的内部因素所决定的，跟元素的化学状态、温度、压强等因素无关，A 错； 衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的( n H e)，B 对； 10、根据三种射线的物理性质可知，C 对； U 的质子数为10 1 0 1 2389292，质量数为 238， 质子数为 82，质量数为 206。 注意到一次 衰变质量数减少206824，故 衰变的次数为 x 8，再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定 238 2064衰变的次数 y，应满足 2xy8292，y2x106，D 错。 核反应的四种类型类型 可控性 核反应方程典例光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 3490 42衰变 衰变 自发 3491 0 1N O 2 178 1(卢瑟福发现质子)C 4 126 10(查德威克发现中子)P 2 3015 10人工转变 人工控制P 014 01约里奥 11、居里夫妇发现放射性同位素及正电子U n 0 14456 8936 10重核裂变比较容易进行人工控制 U n 0 0 13654 9038 10轻核聚变 除氢弹外无法控制 H H 1 42 10关于核反应的三点说明(1)核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接。 (2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程。 (3)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒。 3原子核 X 与氘核 H 反应生成一个 粒子和一个质子。 由此可知()1AA2，Z 1 BA2，Z2CA3，Z3 DA3，Z 2解析：选 D该核反 12、应的方程式为： X H H，由质量数守恒和电荷数守恒1 42 1得：A 4123，Z2112，故正确答案为 D。 核力和核能1核力核子间的作用力。 核力是短程力，作用范围在 015 m 之内，只在相邻的核子间发生作用。 2核能核子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，叫做原子核的结合能，亦称核能。 3质能方程、质量亏损光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小 m，这就是质量亏损。 由质量亏损可求出释放的核能 E。 1对核力的三点说明(1)核力是强相互作用的一种表现；(2)核力是短程力，作用范围在 015 m 之内；(3)每个核子只跟它的相邻核子 13、发生核力作用。 2结合能与比结合能(1)结合能：把构成原子核的结合在一起的核子分开所需的能量。 (2)比结合能：定义：原子核的结合能与核子数之比，称作比结合能，也叫平均结合能。 特点：不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。 3获得核能的途径(1)重核裂变：定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程。 特点：b裂变的同时能够放出 23(或更多) 个中子；c裂变的产物不是唯一的。 对于铀核裂变有二分裂、三分裂和四分裂形式，但三分裂和四分裂概率比较小。 典型的分裂方程： U n 0 8936 14456 10(2)轻核聚变：定义：某些轻核结合成质量数较大。