2020高考物理一轮总复习 第十二章 波粒二象性 原子物理 基础课2 原子结构、原子核课件 新人教版

第十二章波粒二象性原子物理原子结构、原子核栏目导航1234板块一双基巩固板块二考点突破板块三素养培优板块四跟踪检测双基巩固固双基、明易错、强化记忆板块一填一填|——知识体系一、氢原子光谱、氢原子的能级、能级公式1．原子的核式结构(1)电子的发现：英国物理学家____________发现了电子．(2)α粒子散射实验：1909～1911年，英国物理学家____________和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿____________方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来．汤姆孙卢瑟福原来(3)原子的核式结构模型：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2．光谱(1)光谱用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的____________(频率)和强度分布的记录，即光谱．(2)光谱分类有些光谱是一条条的____________，这样的光谱叫做线状谱．有的光谱是连在一起的____________，这样的光谱叫做连续谱．波长亮线光带(3)氢原子光谱的实验规律巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝___________(n＝3,4,5，…)，R是里德伯常量，R＝1.10×107m－1，n为量子数．R122－1n23．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，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝____________(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s)．(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____________的，因此电子的可能轨道也是____________的．不连续稳定Em－En不连续不连续4．氢原子的能级、能级公式(1)氢原子的能级能级图如图所示(2)氢原子的能级和轨道半径①氢原子的能级公式：En＝1n2E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6eV.②氢原子的半径公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10m.二、原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期、放射性同位素1．原子核的组成：原子核是由____________和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的____________.2．天然放射现象(1)天然放射现象元素____________地放出射线的现象，首先由贝克勒尔发现．天然放射现象的发现，说明____________具有复杂的结构．质子质子数自发原子核(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___________、____________、____________.放射性放射性α射线β射线γ射线(4)放射性同位素的应用与防护①放射性同位素：有____________放射性同位素和____________放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同．②应用：消除静电、工业探伤、作____________等．③防护：防止放射性对人体组织的伤害．天然人工示踪原子3．原子核的衰变(1)衰变：原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种____________的变化称为____________的衰变．(2)分类α衰变：AZX→A－4Z－2Y＋____________；β衰变：AZX→AZ＋1Y＋____________.原子核原子核42He0－1e两个典型的衰变方程①α衰变：23892U→23490Th＋42He；②β衰变：23490Th→23491Pa＋0－1e.(3)半衰期：放射性元素的原子核有____________发生衰变所需的时间．半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的____________、___________状态无关．半数物理化学三、核力、结合能、质量亏损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①核力是强相互作用的一种表现；②核力是短程力，作用范围在1.5×10－15m之内；③每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用．2．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．3．比结合能(1)定义原子核的结合能与____________之比，称做比结合能，也叫平均结合能．(2)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____________.释放吸收核子数稳定4．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Δm，这就是质量亏损．由质量亏损可求出释放的核能ΔE＝____________.mc2Δmc2四、裂变反应和聚变反应、核反应堆核反应方程1．重核裂变(1)定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程．(2)典型的裂变反应方程：23592U＋10n→8936Kr＋14456Ba＋310n.(3)链式反应：由重核裂变产生的____________使裂变反应一代接一代继续下去的过程．中子(4)临界体积和临界质量：裂变物质能够发生____________的最小体积及其相应的质量．(5)裂变的应用：____________、核反应堆．(6)反应堆构造：核燃料、减速剂、___________、防护层．2．轻核聚变(1)定义：两轻核结合成____________的核的反应过程．轻核聚变反应必须在高温下进行，因此又叫____________.(2)典型的聚变反应方程：21H＋31H→42He＋10n＋17.6MeV链式反应原子弹镉棒质量较大热核反应判一判|——易混易错(1)α粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上．()(2)氢原子由能量为En的定态向低能级跃迁时，氢原子辐射的光子能量为hν＝En.()(3)按照玻尔理论，核外电子均匀地分布在各个不连续的轨道上．()(4)氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁．()√×××(5)氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就剩下一个原子核了．()(6)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，同时遵循电荷数守恒．()(7)爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间可以相互转化．()(8)三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是γ射线、β射线、α射线．()(9)目前核电站多数是采用核聚变反应发电．()×√×√×记一记|——规律结论1．光照引起的跃迁，光子能量必须等于能级差；碰撞引起的跃迁，只需要实物粒子的动能大于(或等于)能级差．2．大量处于定态的氢原子向基态跃迁时可能产生的光谱线条数：C2n＝nn－12.3．磁场中的衰变：外切圆是α衰变，内切圆是β衰变，半径与电荷量成反比．4．平衡核反应方程：质量数守恒、电荷数守恒．考点突破记要点、练高分、考点通关板块二考点一对玻尔理论的理解——自主练透|记要点|1．几个概念(1)能级：在玻尔理论中，原子各个状态的能量值．(2)基态：原子能量最低的状态．(3)激发态：在原子能量状态中除基态之外的其他能量较高的状态．(4)量子数：原子的状态是不连续的，用于表示原子状态的正整数．2．能级图的意义(1)能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态——定态．(2)横线左端的数字“1,2,3，…”表示量子数，右端的数字“－13.6，－3.4，…”表示氢原子的能级．(3)相邻横线间的距离不相等，表示相邻的能级差不等，量子数越大，相邻的能级差越小．3．定态间的跃迁——满足能级差(1)从低能级(n小)――→跃迁高能级(n大)―→吸收能量．hν＝En大－En小(2)从高能级(n大)――→跃迁低能级(n小)―→放出能量．hν＝En大－En小4．电离电离态：n＝∞，E＝0基态→电离态：E吸＝0－(－13.6eV)＝13.6eVn＝2→电离态：E吸＝0－E2＝3.4eV如吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还具有一定的动能．|练高分|1．(2018届河北“名校联盟”高三质量检测)如图所示为氢原子能级图，已知可见光光子的能量在1.61～3.10eV范围内，则下列说法正确的是()A．氢原子由n＝2能级跃迁到n＝1能级时，辐射出的光子为可见光B．大量处于n＝4能级的氢原子，向低能级跃迁时能发出6种频率的光子C．氢原子光谱是连续光谱D．氢原子处于n＝2能级时，可吸收2.54eV的能量跃迁到高能级解析：选B氢原子由n＝2能级跃迁到n＝1能级时辐射出的光子能量E＝(13.6－3.4)eV＝10.2eV，故辐射出的光子为不可见光，选项A错误；处于n＝4能级的大量氢原子，向低能级跃迁时能发出光子的种类为nn－12＝6，选项B正确；氢原子光谱是线状光谱，不是连续光谱，选项C错误；根据光子能量与能级差的关系Em－En＝hν，氢原子处于n＝2能级时，吸收1.89eV的能量跃迁到n＝3能级，吸收2.55eV的能量跃迁到n＝4能级，选项D错误．2．(2018年天津卷)氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线Hα、Hβ、Hγ和Hδ，都是氢原子中电子从量子数n2的能级跃迁到n＝2的能级时发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定()A．Hα对应的前后能级之差最小B．同一介质对Hα的折射率最大C．同一介质中Hδ的传播速度最大D．用Hγ照射某一金属能发生光电效应，则Hβ也一定能解析：选A由氢原子能级跃迁可知，hcλ＝En－E2，Hα的波长最长，故hcλα最小，对应能级差最小，选项A正确；同一介质对频率越大的光的折射率越大，波长越短，频率越大，故同一介质对Hα的折射率最小而对Hδ的折射率最大，选项B错误；由n＝cv知，同一介质中Hδ的传播速度最小，选项C错误；Hγ的频率大于Hβ的频率，因此用Hγ照射某一金属能发生光电效应，而Hβ不一定能，选项D错误．3．(2018届安徽A10联盟联考)如图所示为氢原子的能级图，已知金属铂的逸出功为6.34eV，则下列说法正确的是()A．处于基态的氢原子可以吸收能量为10.5eV的光子而被激发B．用n＝4能级跃迁到n＝1能级辐射的光照射金属铂能发生光电效应C．用能量为12.5eV的电子轰击处于基态的氢原子，一定不能使氢原子发生能级跃迁D．要使处于基态的氢原子发生电离，入射光子的能量只能等于13.6eV解析：选B氢原子发生能级跃迁时，其只能吸收(或辐射)光子能量等于两能级间的能级差的光子，n＝1→n＝2吸收的光子能量为－3.4eV－(－13.6eV)＝10.2eV，n＝1→n＝3吸收的光子能量为－1.51eV－(－13.6eV)＝12.09eV，能量为10.5eV的光子不能被吸收，A错误；从n＝4能级跃迁到n＝1能级辐射光子的能量为－0.85eV－(－13.6eV)＝12.75eV，大于金属铂的逸出功，能使金属铂发生光电效应，B正确；用能量为12.5eV的电子轰击处于基态的氢原子，可能使氢原子发生能级跃迁，C错误；入射光子的能量大于13.6eV时，可使处于基态的氢原子发生电离，D错误．4．(多选)(2019届宜昌模拟)氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论，下述说法正确的是()A．电子旋转半径减小B．氢原子能量增大C．氢原子电势能增大D．核外电子速率增大解析：选AD氢原子辐射出一个光子后，从高能级向低能级跃迁，氢原子的能量减小，轨道半径减小，根据ke2r2＝mv2r，得轨道半径减小，电子速率增大，动能增大，由于氢原子半径减小的过程中电