2019年年高三物理一轮复习：选修3-5-原子结构-原子核(共91张PPT)精品物理

临沧市一中物理教研组一轮复习第三讲原子结构原子核临沧市一中物理教研组一轮复习一、原子结构1．原子核式结构在原子中有一个很小的核，叫原子核，它集中了原子的全部____________和几乎全部的__________，带负电的电子在核外空间绕核高速旋转．原子核半径的数量级为10－15m.正电荷质量临沧市一中物理教研组一轮复习2．氢原子光谱与玻尔理论(1)光谱的分类临沧市一中物理教研组一轮复习(2)氢原子光谱的实验规律从氢气放电管可以获得氢原子光谱．这些谱线的波长可以用一个公式来表示．如果采用波长的倒数，这个公式可写作：1λ＝R122－1n2，n＝3,4,5，…式中的R叫做里德伯常量．这个公式称为巴耳末公式，它确定的这一组谱线称为巴耳末系．临沧市一中物理教研组一轮复习(3)玻尔理论、能级①玻尔原子模型a．轨道假设：原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做圆周运动，电子绕核运动的可能轨道是__________的．量子化临沧市一中物理教研组一轮复习b．定态假设：电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，因而具有不同的能量，即原子的能量是____________的．这些具有确定能量的稳定状态称为定态，在各个定态中，原子是稳定的，不向外辐射能量．量子化临沧市一中物理教研组一轮复习c．跃迁假设：原子从一个能量状态向另一个能量状态跃迁时要________或________一定频率的光子，光子的能量等于两个状态的___________，即hν＝_____________(mn)吸收辐射能量差Em－En.临沧市一中物理教研组一轮复习②氢原子的能级和轨道半径a．氢原子轨道半径公式rn＝_____1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，也称为玻尔半径，r1＝0.53×10－10m.b．氢原子能级公式n2rEn＝______E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为氢原子基态的能量值，E1＝－13.6eV.1n2临沧市一中物理教研组一轮复习(4)氢原子的能级图①能级图如图所示临沧市一中物理教研组一轮复习②能级图中相关量意义的说明临沧市一中物理教研组一轮复习二、原子核1．三种射线、两种衰变(1)三种射线的比较临沧市一中物理教研组一轮复习临沧市一中物理教研组一轮复习临沧市一中物理教研组一轮复习(2)原子核的衰变①原子核衰变规律临沧市一中物理教研组一轮复习②半衰期半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间，它表示放射性元素衰变的快慢，半衰期是由核内部自身的因素决定的，与原子所处的物理状态和______________无关，不同的放射性元素半衰期不同．化学状态临沧市一中物理教研组一轮复习2．核反应的四种类型临沧市一中物理教研组一轮复习临沧市一中物理教研组一轮复习3.核子、核力与结合能(1)核子：原子核由质子和中子(H不含中子)组成，质子和中子统称为核子．(2)核力①定义：原子核里的核子间存在的一种相互作用力．②特点：a．核力是强相互作用的一种表现；b．核力是___________，作用范围在1.5×10－15m之内．因此每个核子只跟邻近的核子间才有核力作用．短程力临沧市一中物理教研组一轮复习(3)结合能①定义：_______结合成原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量．②质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫质量亏损．③质能方程：一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正比，即E＝________a．核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其能量也要相应减少，即ΔE＝Δmc2；b．原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Δm，吸收的能量为ΔE＝Δmc2.mc2.核子临沧市一中物理教研组一轮复习4．放射性污染与防护临沧市一中物理教研组一轮复习临沧市一中物理教研组一轮复习1．下列能揭示原子具有核式结构的实验是()A．光电效应实验B．伦琴射线的发现C．α粒子散射实验D．氢原子光谱的发现解析：光电效应实验说明了光的粒子性，A错；伦琴射线的发现说明了原子内部有能级结构，B错；α粒子散射实验揭示了原子的核式结构，C对；氢原子光谱的发现说明原子内轨道量子化，D错．答案：C临沧市一中物理教研组一轮复习2．卢瑟福通过α粒子散射实验，判断出原子中心有一个很小的核，并由此提出了原子的核式结构学说．如图所示的平面示意图中①、③两条线表示α粒子运动的轨迹，则沿②所示方向射向原子核的α粒子可能的运动轨迹是()A．轨迹aB．轨迹bC．轨迹cD．轨迹d临沧市一中物理教研组一轮复习解析：α粒子带正电，因此α粒子靠近核时，与核间有斥力，沿方向②的α粒子比沿方向①的α粒子离核近，与核的作用强，因此α粒子沿方向②进入后与核作用向外侧散射的偏转角应该比沿①的大，故A正确．答案：A临沧市一中物理教研组一轮复习3．已知金属钾的逸出功为2.22eV，氢原子的能级如图所示，一群处在n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，能够从金属钾的表面打出光电子的光波共有()A．一种B．两种C．三种D．四种临沧市一中物理教研组一轮复习解析：要从金属钾的表面打出光电子，入射光的能量应大于钾的逸出功，一群处在n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，只有3能级向1能级、2能级向1能级跃迁时发出的光子能量大于钾的逸出功，因此选B.答案：B临沧市一中物理教研组一轮复习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，可以减慢放射性元素的半衰期D．可以用于测定地质年代、生物年代等临沧市一中物理教研组一轮复习解析：原子核衰变后变成新核，新核与未衰变的核在一起，故半衰期并不是原子核的数量、质量减少一半，A错，B对；衰变快慢由原子核内部因素决定，与原子所处的物理状态或化学状态无关，常用其测定地质年代、生物年代等，故C错，D对．答案：BD临沧市一中物理教研组一轮复习5．原子核AZX与氘核21H反应生成一个α粒子和一个质子．由此可知()A．A＝2，Z＝1B．A＝2，Z＝2C．A＝3，Z＝3D．A＝3，Z＝2临沧市一中物理教研组一轮复习解析：该核反应的方程式为：AZX＋21H―→42He＋11H，由质量数和电荷数守恒得：A＝4＋1－2＝3，Z＝2＋1－1＝2，故正确答案为D.答案：D临沧市一中物理教研组一轮复习6．太阳内部持续不断地发生着4个质子(11H)聚变为1个氦核(42He)的热核反应，核反应方程是411H―→42He＋2X，这个核反应释放出大量核能．已知质子、氦核、X的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c.下列说法中正确的是()临沧市一中物理教研组一轮复习A．方程中的X表示中子(10n)B．方程中的X表示电子(0－1e)C．这个核反应中质量亏损Δm＝4m1－m2D．这个核反应中释放的核能ΔE＝(4m1－m2－2m3)c2临沧市一中物理教研组一轮复习解析：由核反应质量守恒电荷守恒可推断出X为e，A、B错；质量亏损为Δm＝4m1－m2－2m3释放的核能为ΔE＝Δmc2＝(4m1－m2－2m3)c2，C错，D对．选D，本题容易．答案：D临沧市一中物理教研组一轮复习7．如图所示甲是α、β、γ三种射线穿透能力的示意图，图乙是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部的伤痕的示意图，请问图乙中的检查是利用了________射线．临沧市一中物理教研组一轮复习解析：由图甲可知γ射线的穿透力最强，可用来检查金属内部的伤痕．答案：γ临沧市一中物理教研组一轮复习8．某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为11H＋126C→137N＋Q111H＋157N→126C＋X＋Q2方程中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：临沧市一中物理教研组一轮复习以下推断正确的是()A．X是32He，Q2Q1B．X是42He，Q2Q1C．X是32He，Q2Q1D．X是42He，Q2Q1临沧市一中物理教研组一轮复习解析：由核反应过程中必须遵守的质量数守恒和核电荷数守恒知X是42He.放出热量分别为Q1和Q2的两个核反应中质量亏损分别为0.0021u和0.0053u，故Q2＞Q1.答案：B临沧市一中物理教研组一轮复习能级跃迁问题如图所示，氢原子从n＞2的某一能级跃迁到n＝2的能级，辐射出能量为2.55eV的光子．问(1)最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射上述能量的光子？(2)请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图．临沧市一中物理教研组一轮复习解析：(1)氢原子从n＞2的某一能级跃迁到n＝2的能级，辐射光子的频率应满足：hν＝En－E2＝2.55eVEn＝hν＋E2＝－0.85eV所以n＝4基态氢原子要跃迁到n＝4的能级，应提供：ΔE＝E4－E1＝12.75eV(2)辐射跃迁图如图所示．答案：(1)12.75eV(2)如图临沧市一中物理教研组一轮复习解能级跃迁问题的技巧及常用结论(1)在原子跃迁过程中，原子吸收或辐射能量，原子的能量将发生变化，核外电子的轨道、动能、电势能也发生变化，可类比人造卫星的圆周运动模型研究．(2)记住一些结论：①一群氢原子处于量子数为n的激发态时可能辐射的光谱条数为N＝nn－12.临沧市一中物理教研组一轮复习②只有光子能量恰好等于跃迁所需的能量(hν＝Em－En)时，光子才被吸收．③入射光子能量大于电离能(hν＝E∞－En)时，光子一定能被原子吸收并使之电离，剩余能量为自由电子的动能．临沧市一中物理教研组一轮复习1－1：氢原子部分能级的示意图如图所示，不同色光的光子能量如下表所示.临沧市一中物理教研组一轮复习处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为()A．红、蓝－靛B．黄、绿C．红、紫D．蓝－靛、紫临沧市一中物理教研组一轮复习解析：原子发光时光子的能量等于原子能级差，先分别计算各相邻的能级差，再由小到大排序．结合可见光的光子能量表可知，有两个能量分别为1.89eV和2.55eV的光子属于可见光．并且属于红光和蓝－靛的范围，故答案为A.答案：A临沧市一中物理教研组一轮复习(1)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有()A.23892U→23490Th＋42He是α衰变B.147N＋42He→178O＋11H是β衰变C.21H＋31H→42He＋10n是轻核聚变D.8234Se→8236Kr＋20－1e是重核裂变核反应和反应类型临沧市一中物理教研组一轮复习(2)现有四个核反应：A.21H＋31H―→42He＋10nB.23592U＋10n―→X＋8936Kr＋310nC.2411Na―→2412Mg＋0－1eD.42He＋94Be―→126C＋10n①________是发现中子的核反应方程，________是研究原子弹的基本核反应方程，________是研究氢弹的基本核反应方程．②求B中X的质量数和中子数．临沧市一中物理教研组一轮复习解析：(1)衰变是原子核自发地放出α或β粒子的核反应，衰变方程的特点是箭头的左边只有一个原子核，箭头的右边出现α或β粒子；聚变反应的特点是箭头的左边是两个轻核，箭头的右边是较大质量的原子核；裂变方程的特点是箭头的左边是重核与中子反应，箭头右边是中等质量的原子核．综上所述，A、C正确．临沧市一中物理教研组一轮复习(2)①人工转变方程的特点是箭头的左边是氦核与常见元素的原子核．箭头的右边也是常见元素的原子核．D是查德威克发现中子的核反应方程，B是裂变反应，是研究原子弹的核反应方程．A是聚变反应，是研究氢弹的核反应方程．②由电荷数守恒和质量数守恒可以判定，X质量数为144，电荷数为56，所以中子数为144－56＝88.答案：(1)AC(2)①DBA②5688临沧市一中物理教研组一轮复习2－1：我国科学家研制“两弹”所涉及的基本核反应方程有：(1)23592U＋10n―→9038Sr＋13654Xe＋k10n(2)21H＋31H―→42He＋d10n关于这两个方程的下列说法，正确的是()A．方程(1)属于α衰变B．方程(2)属于轻核聚变C