高考物理一輪總復習 專題十三 第4講 原子結構和原子核課件 新人教版.ppt

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第4講 原子結構和原子核 一 盧瑟福核式結構模型1 湯姆生的 棗糕 模型 1 1897年 發(fā)現電子 提出原子的 棗糕 模型 揭開了人類研究原子結構的序幕 湯姆生 均勻 2 棗糕 模型 原子是一個球體 正電荷 分布在整個球內 電子像棗糕里的棗子那樣鑲嵌在原子里 2 盧瑟福的核式結構模型 絕大多數 大 90 空隙 1 粒子散射實驗裝置 如圖13 4 1所示 圖13 4 1 2 粒子散射實驗規(guī)律及盧瑟福對實驗現象的分析 3 原子核式結構模型 在原子的中心有一個很小的核 叫 原子的全部 電荷和幾乎全部的 都集中在原 子核里 原子核 正 質量 旋轉 帶負電的電子在核外空間里繞著核 4 原子核大小 從 粒子散射實驗的數據估算出原子核的半徑約為10 15 10 14m 原子的半徑約為10 10m 3 質子和中子統(tǒng)稱 原子核的電荷數等于其質子數 原子核的 數等于其質子數與中子數之和 具有相同 數的原子屬于同一種元素 具有相同的質子數和不同的 中子數的原子互稱 核子 質量 質子 同位素 基礎檢測 1 2013年福建卷 在盧瑟福 粒子散射實驗中 金箔中的原子核可以看做靜止不動 下列各圖畫出的是其中兩個 粒子經 答案 C A 歷金箔散射過程的徑跡 其中正確的是 B C D 二 玻爾原子模型與原子光譜1 玻爾原子模型為解決原子核結構的穩(wěn)定性和原子發(fā)光的不連續(xù)性問題 玻爾提出了三條假設 量子化 能量 穩(wěn)定 1 軌道假設 軌道是 的 其半徑只能是某些分 立的值 能量 輻射 吸收 能級差 2 定態(tài)假設 不同的軌道對應著不同的 狀態(tài) 這些狀態(tài)中原子是 的 不向外輻射能量 3 躍遷假設 原子在不同的狀態(tài)具有不同的 從一個定態(tài)向另一個定態(tài)躍遷時要 或 一定頻率的光子 該光子的能量等于這兩個狀態(tài)的 2 能級 在玻爾模型中 原子的可能狀態(tài)是 的 因此各狀態(tài)對應的能量也是 的 這些能量值叫 能級 不連續(xù) 不連續(xù) 3 基態(tài)與激發(fā)態(tài) 能量 狀態(tài)叫做基態(tài) 其他能 量狀態(tài)叫激發(fā)態(tài) 最低的 4 光子的輻射與吸收 原子由激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時要 光子 由基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷時要 光子 光子的 頻率與能級的關系為 輻射 吸收 h Em En 基礎檢測 2 多選 2014年山東卷 氫原子能級如圖13 4 2所示 當氫原子從n 3躍遷到n 2的能級時 輻射光的波長為656nm 以下判斷正確的是 圖13 4 2 A 氫原子從n 2躍遷到n 1的能級時 輻射光的波長 大于656nm B 用波長為325nm的光照射時 可使氫原子從n 1躍 遷到n 2的能級 C 一群處于n 3能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產 生3種譜線 D 用波長為633nm的光照射 不能使氫原子從n 2躍 遷到n 3的能級 解析 根據氫原子的能級圖和能級躍遷規(guī)律 當氫原子從n 2能級躍遷到n 1的能級時 輻射光的波長一定小于656nm 因此A選項錯誤 根據發(fā)生躍遷只能吸收和輻射一定頻率的光子 可知B選項錯誤 D選項正確 一群處于n 3能級上的氫原子向低能級躍遷時可以產生3種頻率的光子 所以C選項正確 答案 CD 三 原子核 1 天然放射現象的發(fā)現 貝克勒爾 1 發(fā)現天然放射現象 使人們認識到原子核也有復雜結構 揭開了人類研究原子核結構的序幕 2 通過對天然放射現象的研究 人們發(fā)現原子序數大于或等于 的所有天然存在的元素都具有放射性 原子序數小于 的天然存在的元素有些也具有放射性 它們放射出來的射 線常見的有三種 83 83 射線 射線 射線 2 天然衰變中核的變化規(guī)律在核的天然衰變中 核變化的最基本的規(guī)律是 守恒和 守恒 質量數 電荷數 3 半衰期 1 定義 放射性元素的原子核有 發(fā)生衰變所需 要的時間 半數 快慢 物理狀態(tài) 化學狀態(tài) 2 意義 反映了核衰變過程的 程度 具有統(tǒng)計性 3 特征 只由核本身的因素所決定 而與原子所處的 或 無關 質子 中子 四 核力 核能 重核的裂變和輕核的聚變1 核力 原子核的半徑很小 其中的質子之間的庫侖力很大 受到這么大的庫侖斥力卻能處于穩(wěn)定狀態(tài) 一定還有別的力把各核子緊緊地拉在一起 這種力叫做核力 核力具有以下特點 1 核力是很強的力 2 核力作用范圍很小 只在2 0 10 15m的短距離內起作 用 相鄰 3 每個核子只跟它 的核子發(fā)生核力作用 2 核能 原子核 原子核 質量虧損 E mc2 1 結合能 核子結合成 時放出一定的能量 分解成核子時吸收一定的能量 這種能量叫結合能 2 質量虧損 核子結合生成原子核 所生成的原子核的質量比生成它的核子的總質量要小些 這種現象叫做 3 愛因斯坦質能方程 物體的能量和質量之間存在著密切的聯系 它們的關系是 這就是愛因斯坦質能方程 其另一個表達形式是 E mc2 3 獲得核能的途徑 中等 10 較大 基礎檢測 考點1氫原子的能級躍遷 重點歸納 2 光子的吸收與輻射 原子從一種定態(tài) 能量為E初 躍遷到另一種定態(tài) 能量為E末 它輻射或吸收一定頻率的光子 光子的能量由這兩種定態(tài)的能級差決定 即h E初 E末 若E初 E末 則輻射光子 若E初 E末 則吸收光子 3 氫原子能級圖 如圖13 4 3所示 圖13 4 3 典例剖析例1 多選 2016年河北衡水中學檢測 氫原子能級如圖13 4 4 當氫原子從n 3躍遷到n 2的能級時 輻射光的波長 為656nm 以下判斷正確的是 圖13 4 4 A 氫原子從n 2躍遷到n 1的能級時 輻射光的波長 大于656nm B 用波長為325nm的光照射 可使氫原子從n 1躍遷到 n 2的能級 C 一群處于n 3能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產 生3種譜線 D 用波長為633nm的光照射 不能使氫原子從n 2躍遷 到n 3的能級 答案 CD 考點練透 1 2015年天津六校聯考 氫原子能級的示意圖如圖13 4 5所示 大量氫原子從n 4的能級向n 2的能級躍遷時輻射出可見光a 從n 3的能級向n 2的能級躍遷時輻射出可見光b 則 圖13 4 5 A 氫原子在n 2的能級時可吸收能量為3 6eV的光子而 發(fā)生電離 B 氫原子從n 4的能級向n 3的能級躍遷時輻射出光 子的能量可以小于0 66eVC b光比a光的波長短 D 氫原子從n 4的能級可輻射出5種頻率的光子 答案 A 考點2核衰變及三種射線 重點歸納 1 核衰變 2 三種射線的本質和特性 典例剖析例2 2016年云南玉溪第一中學期中 下列說法正確的是 答案 ACD 考點練透 2 2016年廣西桂林第十八中學月考 關于天然放射性 下 列說法正確的是 A 所有元素都有可能發(fā)生衰變B 放射性元素的半衰期與外界的溫度無關C 放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性D 和 三種射線中 射線的穿透能力最強E 一個原子核在一次衰變中可同時放出 和 三種射線 解析 原子核可以自發(fā)地衰變 但不是所有元素都可以發(fā)生衰變 選項A錯誤 放射性元素的半衰期由原子核決定 與外界的溫度無關 選項B正確 放射性元素的放射性與核外電子無關 故放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性 選項C正確 和 三種射線中 射線的穿透能力最強 電離能力最弱 選項D正確 一個原子核在一次衰變中不能同時放出 和 三種射線 選項E錯誤 答案 BCD 考點3核反應方程與核能計算 重點歸納 2 核能的計算方法 1 根據 E mc2計算 計算時 m的單位是 kg c的單 位是 m s E的單位是 J 2 根據 E m 931 5MeV計算 因1原子質量單位 u 相當于931 5MeV的能量 所以計算時 m的單位是 u E的單位是 MeV 3 根據核子比結合能來計算核能 原子核的結合能 核子比結合能 核子數 典例剖析 考點練透 解析 靜止的放射性原子核發(fā)生了衰變放出粒子后 新核的速度與粒子速度方向相反 放出的粒子與新核所受的洛倫茲力方向相同 根據左手定則判斷粒子與新核的電性關系 即可判斷發(fā)生了哪種衰變 即可根據電荷數守恒及質量數守恒寫出核反應方程式 答案 D