高考物理一轮总复习 专题十三 第4讲 原子结构和原子核课件 新人教版.ppt

第4讲 原子结构和原子核 一 卢瑟福核式结构模型1 汤姆生的 枣糕 模型 1 1897年 发现电子 提出原子的 枣糕 模型 揭开了人类研究原子结构的序幕 汤姆生 均匀 2 枣糕 模型 原子是一个球体 正电荷 分布在整个球内 电子像枣糕里的枣子那样镶嵌在原子里 2 卢瑟福的核式结构模型 绝大多数 大 90 空隙 1 粒子散射实验装置 如图13 4 1所示 图13 4 1 2 粒子散射实验规律及卢瑟福对实验现象的分析 3 原子核式结构模型 在原子的中心有一个很小的核 叫 原子的全部 电荷和几乎全部的 都集中在原 子核里 原子核 正 质量 旋转 带负电的电子在核外空间里绕着核 4 原子核大小 从 粒子散射实验的数据估算出原子核的半径约为10 15 10 14m 原子的半径约为10 10m 3 质子和中子统称 原子核的电荷数等于其质子数 原子核的 数等于其质子数与中子数之和 具有相同 数的原子属于同一种元素 具有相同的质子数和不同的 中子数的原子互称 核子 质量 质子 同位素 基础检测 1 2013年福建卷 在卢瑟福 粒子散射实验中 金箔中的原子核可以看做静止不动 下列各图画出的是其中两个 粒子经 答案 C A 历金箔散射过程的径迹 其中正确的是 B C D 二 玻尔原子模型与原子光谱1 玻尔原子模型为解决原子核结构的稳定性和原子发光的不连续性问题 玻尔提出了三条假设 量子化 能量 稳定 1 轨道假设 轨道是 的 其半径只能是某些分 立的值 能量 辐射 吸收 能级差 2 定态假设 不同的轨道对应着不同的 状态 这些状态中原子是 的 不向外辐射能量 3 跃迁假设 原子在不同的状态具有不同的 从一个定态向另一个定态跃迁时要 或 一定频率的光子 该光子的能量等于这两个状态的 2 能级 在玻尔模型中 原子的可能状态是 的 因此各状态对应的能量也是 的 这些能量值叫 能级 不连续 不连续 3 基态与激发态 能量 状态叫做基态 其他能 量状态叫激发态 最低的 4 光子的辐射与吸收 原子由激发态向基态跃迁时要 光子 由基态向激发态跃迁时要 光子 光子的 频率与能级的关系为 辐射 吸收 h Em En 基础检测 2 多选 2014年山东卷 氢原子能级如图13 4 2所示 当氢原子从n 3跃迁到n 2的能级时 辐射光的波长为656nm 以下判断正确的是 图13 4 2 A 氢原子从n 2跃迁到n 1的能级时 辐射光的波长 大于656nm B 用波长为325nm的光照射时 可使氢原子从n 1跃 迁到n 2的能级 C 一群处于n 3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633nm的光照射 不能使氢原子从n 2跃 迁到n 3的能级 解析 根据氢原子的能级图和能级跃迁规律 当氢原子从n 2能级跃迁到n 1的能级时 辐射光的波长一定小于656nm 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n 3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 答案 CD 三 原子核 1 天然放射现象的发现 贝克勒尔 1 发现天然放射现象 使人们认识到原子核也有复杂结构 揭开了人类研究原子核结构的序幕 2 通过对天然放射现象的研究 人们发现原子序数大于或等于 的所有天然存在的元素都具有放射性 原子序数小于 的天然存在的元素有些也具有放射性 它们放射出来的射 线常见的有三种 83 83 射线 射线 射线 2 天然衰变中核的变化规律在核的天然衰变中 核变化的最基本的规律是 守恒和 守恒 质量数 电荷数 3 半衰期 1 定义 放射性元素的原子核有 发生衰变所需 要的时间 半数 快慢 物理状态 化学状态 2 意义 反映了核衰变过程的 程度 具有统计性 3 特征 只由核本身的因素所决定 而与原子所处的 或 无关 质子 中子 四 核力 核能 重核的裂变和轻核的聚变1 核力 原子核的半径很小 其中的质子之间的库仑力很大 受到这么大的库仑斥力却能处于稳定状态 一定还有别的力把各核子紧紧地拉在一起 这种力叫做核力 核力具有以下特点 1 核力是很强的力 2 核力作用范围很小 只在2 0 10 15m的短距离内起作 用 相邻 3 每个核子只跟它 的核子发生核力作用 2 核能 原子核 原子核 质量亏损 E mc2 1 结合能 核子结合成 时放出一定的能量 分解成核子时吸收一定的能量 这种能量叫结合能 2 质量亏损 核子结合生成原子核 所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些 这种现象叫做 3 爱因斯坦质能方程 物体的能量和质量之间存在着密切的联系 它们的关系是 这就是爱因斯坦质能方程 其另一个表达形式是 E mc2 3 获得核能的途径 中等 10 较大 基础检测 考点1氢原子的能级跃迁 重点归纳 2 光子的吸收与辐射 原子从一种定态 能量为E初 跃迁到另一种定态 能量为E末 它辐射或吸收一定频率的光子 光子的能量由这两种定态的能级差决定 即h E初 E末 若E初 E末 则辐射光子 若E初 E末 则吸收光子 3 氢原子能级图 如图13 4 3所示 图13 4 3 典例剖析例1 多选 2016年河北衡水中学检测 氢原子能级如图13 4 4 当氢原子从n 3跃迁到n 2的能级时 辐射光的波长 为656nm 以下判断正确的是 图13 4 4 A 氢原子从n 2跃迁到n 1的能级时 辐射光的波长 大于656nm B 用波长为325nm的光照射 可使氢原子从n 1跃迁到 n 2的能级 C 一群处于n 3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633nm的光照射 不能使氢原子从n 2跃迁 到n 3的能级 答案 CD 考点练透 1 2015年天津六校联考 氢原子能级的示意图如图13 4 5所示 大量氢原子从n 4的能级向n 2的能级跃迁时辐射出可见光a 从n 3的能级向n 2的能级跃迁时辐射出可见光b 则 图13 4 5 A 氢原子在n 2的能级时可吸收能量为3 6eV的光子而 发生电离 B 氢原子从n 4的能级向n 3的能级跃迁时辐射出光 子的能量可以小于0 66eVC b光比a光的波长短 D 氢原子从n 4的能级可辐射出5种频率的光子 答案 A 考点2核衰变及三种射线 重点归纳 1 核衰变 2 三种射线的本质和特性 典例剖析例2 2016年云南玉溪第一中学期中 下列说法正确的是 答案 ACD 考点练透 2 2016年广西桂林第十八中学月考 关于天然放射性 下 列说法正确的是 A 所有元素都有可能发生衰变B 放射性元素的半衰期与外界的温度无关C 放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D 和 三种射线中 射线的穿透能力最强E 一个原子核在一次衰变中可同时放出 和 三种射线 解析 原子核可以自发地衰变 但不是所有元素都可以发生衰变 选项A错误 放射性元素的半衰期由原子核决定 与外界的温度无关 选项B正确 放射性元素的放射性与核外电子无关 故放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性 选项C正确 和 三种射线中 射线的穿透能力最强 电离能力最弱 选项D正确 一个原子核在一次衰变中不能同时放出 和 三种射线 选项E错误 答案 BCD 考点3核反应方程与核能计算 重点归纳 2 核能的计算方法 1 根据 E mc2计算 计算时 m的单位是 kg c的单 位是 m s E的单位是 J 2 根据 E m 931 5MeV计算 因1原子质量单位 u 相当于931 5MeV的能量 所以计算时 m的单位是 u E的单位是 MeV 3 根据核子比结合能来计算核能 原子核的结合能 核子比结合能 核子数 典例剖析 考点练透 解析 静止的放射性原子核发生了衰变放出粒子后 新核的速度与粒子速度方向相反 放出的粒子与新核所受的洛伦兹力方向相同 根据左手定则判断粒子与新核的电性关系 即可判断发生了哪种衰变 即可根据电荷数守恒及质量数守恒写出核反应方程式 答案 D