2019版高考物理大一轮复习 专题十一 动量、波泣二象性和近代物理初步 第4讲 原子结构和原子核课件.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 汤姆生 均匀 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 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 1 粒子散射实验装置 如图11 4 1所示 图11 4 1 2 粒子散射实验规律及卢瑟福对实验现象的分析 绝大多数 空隙 大 90 10 3 原子核式结构模型 原子核 正 质量 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 旋转 核子 质量 质子 同位素 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 14 m 原子的半径约为10 10 m 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 基础检测 1 多选 如图11 4 2所示为卢瑟福和他的同事们做 粒子散射实验装置的示意图 荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A B C D四个位置时观察到的现象 下述说法中正确的是 图11 4 2 A 放在A位置时 相同时间内观察到屏上的闪光次数最多 B 放在B位置时 相同时间内观察到屏上的闪光次数只比 A位置时稍少些 C 放在C D位置时 屏上观察不到闪光 D 放在D位置时 屏上仍能观察到一些闪光 但次数极少 答案 AD 二 玻尔原子模型与原子光谱 1 玻尔原子模型 量子化 能量 稳定 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 1 轨道假设 轨道是 的 其半径只能是某些分立的值 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 能量 吸收 辐射 能级差 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 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 不连续 不连续 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 5 原子光谱 1 光谱分析 利用元素的特征谱线 线状谱 分析和确定物质的组成成分 辐射 吸收 h Em En 基础检测 2 氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为 1 从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为 2 已知普朗克常 量为h 若氢原子从能级k跃迁到能级m 则 三 原子核 贝克勒尔 83 83 1 天然放射现象的发现 射线 射线 射线 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 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 半数 快慢 1 定义 放射性元素的原子核有 发生衰变所需 要的时间 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 相邻 2 核力作用范围很小 只在2 0 10 15 m的短距离内起作 用 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 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 质量亏损 E mc2 3 获得核能的途径 1 重核的裂变 重核俘获一个中子后分裂为两个或几个 质量数的原子核 则这样的反应叫做重核的裂变 在裂变的同时 还会放出几个中子和大量能量 2 轻核的聚变 某些轻核结合成质量数 的原子核的反应过程叫做轻核的聚变 同时放出大量的能量 轻核聚变只能发生在超高温条件下 故轻核聚变也叫做热核反应 中等 10 较大 基础检测 考点1 氢原子的能级跃迁 重点归纳 3 解答氢原子能级图与原子跃迁问题的注意事项 1 氢原子能级图 如图11 4 3所示 图11 4 3 考题题组 1 多选 如图11 4 4所示是氢原子的能级图 大量处于n 4激发态的氢原子向低能级跃迁时 一共可以辐射出6种不同频率的光子 其中巴耳末系是指氢原子由高能级向n 2能级跃 迁时释放的光子 则 图11 4 4 A 6种光子中波长最长的是n 4激发态跃迁到基态时产生 的 B 6种光子中有2种属于巴耳末系 C 使n 4能级的氢原子电离至少要0 85eV的能量 D 若从n 2能级跃迁到基态释放的光子能使某金属板发生光电效应 则从n 3能级跃迁到n 2能级释放的光子也一定能使该板发生光电效应 答案 BC 2 多选 2017年湖北荆门模拟 氢原子核外电子发生了两次跃迁 第一次从外层轨道跃迁到n 3轨道 第二次核外电子 再从n 3轨道跃迁到n 2轨道 下列说法中正确的是 A 两次跃迁原子的能量增加相等B 第二次跃迁原子的能量减小量比第一次的大C 两次跃迁原子的电势能减小量均大于电子的动能增加量D 两次跃迁原子均要放出光子 第一次放出的光子能量要大于第二次放出的光子能量 解析 氢原子核外电子从外层轨道跃迁到内层轨道这一过 程中 原子的能量减小 原子要放出光子 由能量守恒定律可 知原子的电势能减小量大于电子的动能增加量 又由氢原子能级图知因跃迁到n 3轨道放出的光子能量 或原子的能量减小量 最多为1 51eV 而氢原子核外电子从n 3轨道跃迁到n 2轨道放出的光子的能量 或原子的能量减小量 为1 89eV B C正确 答案 BC 考点2 原子核与原子核的衰变 重点归纳1 衰变规律及实质 1 两种衰变的比较 答案 A 考点3 核反应类型 核能 重点归纳1 核反应类型 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 关于这两个方程的下列说法正确的是 A 方程 1 属于 衰变B 方程 1 属于重核裂变C 方程 2 属于轻核聚变D 方程 1 中k 10 方程 2 中d 1答案 BCD