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第三节 原子与原子核,第十三章 动量守恒定律 近代物理,一、原子的核式结构 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 _粒子发生了大角度偏转，_粒子的偏转超过了90，有的甚至被撞了回来，如图所示,少数,极少数,2原子的核式结构 在原子中心有一个很小的核，原子全部的_和 几乎全部_都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转,正电荷,质量,BCD,二、玻尔理论 1定态：原子只能处于一系列_的能量状态中，在这些能量状态中原子是_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_或_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h_.( h是普朗克常量，h6.6261034 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_的,不连续,稳定,辐射,吸收,EmEn,不连续,4氢原子的能级、能级公式 (1)氢原子的能级图(如图所示),2.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 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,BCD,三、天然放射现象、原子核的组成 1天然放射现象 (1)天然放射现象 元素_地放出射线的现象，首先由_发现天然放射现象的发现，说明_具有复杂的结构 (2)放射性和放射性元素：物质发射某种看不见的射线的性质叫_具有放射性的元素叫_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,自发,贝克勒尔,原子核,放射性,放射性,2原子核 (1)原子核的组成 原子核由_和_组成，质子和中子统称为_ 原子核的核电荷数_数，原子核的质量数_ (2)同位素：具有相同_、不同_的 原子，在元素周期表中的_相同，同位素具有相同的_性质,质子,中子,核子,质子,质子数中子数,质子数,中子数,位置,化学,C,4.关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的 有( ) A是原子核质量减少一半所需的时间 B是原子核有半数发生衰变所需的时间 C把放射性元素放在密封的容器中，可以减小放射性元素的半衰期 D可以用来测定地质年代、生物年代等,BD,五、核力、结合能、质量亏损、核反应 1核力 (1)定义：原子核内部，核子间所特有的相互作用力 (2)特点：核力是强相互作用的一种表现； 核力是短程力，作用范围在1.51015 m之内； 每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用,2核能 (1)结合能 核子结合为原子核时_的能量或原子核分解为核子时_的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能 (2)比结合能 定义：原子核的结合能与核子数之比，称做 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,放出,吸收,3质能方程、质量亏损 爱因斯坦质能方程E_，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_. 4获得核能的途径：(1)重核裂变；(2)轻核聚变 5核反应 (1)遵守的规律：电荷数守恒、质量数守恒 (2)反应类型：衰变、人工转变、重核裂变、轻核聚变,mc2,mc2,AC,考点一 氢原子能级及能级跃迁,考点二 氢原子的能量及其变化,考点三 原子核的衰变 半衰期,考点四 核反应类型与核反应方程,考点五 有关核能的计算,考点一 氢原子能级及能级跃迁 1原子跃迁的条件 (1)原子跃迁条件hEmEn只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况 (2)当光子能量大于或等于13.6 eV时，也可以被处于基态的氢原子吸收，使氢原子电离；当处于基态的氢原子吸收的光子能量大于13.6 eV时，氢原子电离后，电子具有一定的初动能 (3)原子还可吸收外来实物粒子( 例如自由电 子)的能 量而 被 激发由于实物粒子的动能可全部或部分被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值(EEmEn)，均可使原子发生能级跃迁,2跃迁中两个易混问题 (1)一群原子和一个原子：氢原子核外只有一个电子，这 个电子在某个时刻只能处在某一个可能的 轨道上，在 某 段 时 间内，由 某一轨 道跃迁 到另一个轨 道时，可能的情况只 有一种，但是如果容器中盛有大量的氢原子，这些原子 的核外电子跃迁时就会有各种情况出现了 (2)直接跃迁与间接跃迁：原子从一种能量状态跃迁到另 一种能量 状态 时有 时可 能是直接 跃迁，有 时可 能是 间 接 跃迁两种情况下辐射(或吸收)光子的能量是不 同的直 接 跃迁时辐射(或吸收)光子的能量等于间接跃迁时辐射(或吸收)的所有光子的能量和,(2014高考山东卷)氢原子能级如图， 当氢原子从n3跃迁到n2的能级时，辐射光 的波长为656 nm.以下判断正确的是( ) A氢原子从n2跃迁到n1的能级时，辐射 光的波长大于656 nm B用波长为325 nm的光照射，可使氢原子从 n1跃迁到n2的能级 C一群处于n3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线 D用波长为633 nm的光照射，不能使氢原子从n2跃迁到n3的能级,CD,解析 根据氢原子的能级图和能级跃迁规律，当氢原子从n2能级跃迁到n1的能级时，辐射光的波 长 一定 小于 656 nm，因此A选项错误；根据发生跃迁只能吸收和辐 射一定频率的光子，可知B选项错误，D选项正确；一群处于n3能级上的氢原子向低能级跃迁时可以产生3种频率的光子，所以C选项正确,1.如图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( ) A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6.34 eV的金属铂能发生光电效应,D,考点二 氢原子的能量及其变化,3电势能：通过库仑力做功判断电势能的增减当n减小，即轨道半径减小时，库仑力做正功，电势能减小；反之，n增大，即轨道半径增大时，电势能增加,氢原子在基态时轨道半径r10.531010 m，能量E113.6 eV，求氢原子处于基态时： (1)电子的动能； (2)原子的电势能； (3)用波长是多少的光照射可使其电离？,答案 (1)13.6 eV (2)27.2 eV (3)9.14108 m,2.按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量_(选填“越 大”或“越小”)已知氢原子的基态能量为E1(E10)，电子质量为m，基 态氢 原子中的电子吸收一频率为的光子被电离后，电子速 度大 小为_(普朗克常量为h),越大,考点三 原子核的衰变 半衰期 1衰变规律及实质 (1)两种衰变的比较,2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,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 实质是放射性原子核在发生衰变或衰变的过程中，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,15.2,AC,考点四 核反应类型与核反应方程 1核反应的四种类型：衰变、人工转变、裂变和聚变 2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连接并表示反应方向，不能用等号连接 3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 4核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中反应前后的总质量一般会发生变化 5核反应遵循电荷数守恒,AC,D,B,A,答案 144 88,AC,考点五 有关核能的计算,2利用质能方程计算核能时，不能用质量数代替质量进行计算,17.6,C,物理思想守恒思想在核反应中的应用,审题点睛 (1)质量亏损放出的能量等于新核动能、粒子动能与光子能量之和 (2)不计光子的动量，新核与粒子总动量等于衰变前氡核的动量,总结提升 (1)在动量守恒方程中，各质量都可用质量数表示 (2)只有利用Emc2时，才考虑质量亏损，在动量和能量守恒方程中，不考虑质量亏损 (3)注意比例运算求解,
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