2020版高考物理一轮复习 第十二章 近代物理（第2课时）课件（选修3-5）

第十二章近代物理（选修3-5）返回导航一、原子物理1．原子的核式结构(1)1909～1911年，英籍物理学家_______进行了α粒子散射实验，提出了核式结构模型．(2)α粒子散射实验的结果：绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有______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”，如图所示．卢瑟福少数返回导航(3)原子的核式结构模型：原子中带正电部分的体积______，但几乎占有全部______，电子在正电体的外面运动．2．氢原子光谱(1)光谱：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的_______(频率)和强度分布的记录，即光谱．很小质量波长返回导航(2)光谱分类(3)氢原子光谱的实验规律：巴耳末系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝R(122－1n2)(n＝3，4，5，…，R是里德伯常量，R＝1.10×107m－1)．(4)光谱分析：利用每种原子都有自己的____________可以用来鉴别物质和确定物质的组成成分，且灵敏度很高．在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义．特征谱线返回导航3．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：电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时，会放出能量为hν的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，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____________，因此电子的可能轨道也是___________．不连续稳定Em－En不连续的不连续的返回导航4．氢原子的能量和能级变迁(1)能级和半径公式：①能级公式：En＝1n2E1(n＝1，2，3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝________eV.②半径公式：rn＝_______(n＝1，2，3，…)，其中r1为基态轨道半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10m.(2)氢原子的能级图，如图所示－13.6n2r1返回导航二、天然放射现象和原子核1．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___________发现．天然放射现象的发现，说明原子核具有_______的结构．(2)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、做__________等．③防护：防止放射性对人体组织的伤害．自发贝可勒尔复杂天然人工示踪原子返回导航3．原子核的衰变、半衰期(1)原子核的衰变①原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种________的变化称为原子核的衰变．②分类α衰变：AZX→A－4Z－2Y＋42Heβ衰变：AZX→AZ＋1Y＋0－1e当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴随着γ辐射．原子核返回导航③两个典型的衰变方程α衰变：23892U→23490Th＋42Heβ衰变：23490Th→23491Pa＋0－1e.(2)半衰期①定义：放射性元素的原子核有_____发生衰变所需的时间．②影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核_____自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系．(3)公式：N余＝N原·(12)tτ，m余＝m原·(12)tτ.半数内部返回导航4．核力和核能(1)原子核内部，_______所特有的相互作用力．(2)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其对应的能量ΔE＝________．(3)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＝______．核子间Δmc2Δmc2返回导航考点一玻尔理论和能级跃迁1．定态间的跃迁——满足能级差(1)从低能级(n)――→跃迁高能级(m)→吸收能量．hν＝Em－En(2)从高能级(m)――→跃迁低能级(n)→放出能量．hν＝Em－En.返回导航2．电离电离态与电离能电离态：n＝∞，E＝0基态→电离态：E吸0－(－13.6eV)＝13.6eV.激发态→电离态：E吸0－En＝|En|.若吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还携带动能．返回导航【例1】(2019·江西南昌检测)(多选)如图是氢原子的能级图，一群氢原子处于n＝3能级，下列说法中正确的是()A．这群氢原子跃迁时能够发出3种不同频率的波B．这群氢原子发出的光子中，能量最大为10.2eVC．从n＝3能级跃迁到n＝2能级时发出的光波长最长D．这群氢原子能够吸收任意光子的能量而向更高能级跃迁返回导航AC解析：根据C23＝3知，这群氢原子能够发出3种不同频率的光子，故A正确；由n＝3跃迁到n＝1，辐射的光子能量最大，ΔE＝(13.6－1.51)eV＝12.09eV，故B错误；从n＝3跃迁到n＝2辐射的光子能量最小，频率最小，则波长最长，故C正确；一群处于n＝3能级的氢原子发生跃迁，吸收的能量必须等于两能级的能级差，故D错误．返回导航【变式1】(多选)如图所示为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是3.34eV，那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征，下列认识正确的是()返回导航A．用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能产生光电效应现象B．一群处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，能放出3种不同频率的光C．一群处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75eVD．用能量为10.3eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态E．用能量为14.0eV的光子照射，可使处于基态的氢原子电离返回导航BCE解析：当氢原子从高能级向低能级跃迁时，辐射出光子的能量有可能大于3.34eV，锌板有可能产生光电效应，选项A错误；由跃迁关系可知，选项B正确；从n＝3能级向基态跃迁时发出的光子最大能量为12.09eV，由光电效应方程可知，发出光电子的最大初动能为8.75V，选项C正确；氢原子在吸收光子能量时需满足两能级间的能量差，因此D选项错误；14.0eV13.6eV，因此可以使处于基态的氢原子电离，选项E正确．返回导航考点二原子核的衰变及半衰期1．衰变规律及实质(1)α衰变、β衰变的比较衰变类型α衰变β衰变衰变过程AZX→A－4Z－2Y＋42HeAZX→AZ＋1Y＋0－1e返回导航衰变实质2个质子和2个中子结合成一个整体射出1个中子转化为1个质子和1个电子211H＋210n→42He10n→11H＋0－1e匀强磁场中轨迹形状衰变规律电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒返回导航(2)γ射线：γ射线经常伴随着α衰变或β衰变同时产生．其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变的过程中，产生的新核由于具有过多的能量(原子核处于激发态)而辐射出光子．2．确定衰变次数的方法因为β衰变对质量数无影响，所以先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数．返回导航3．半衰期(1)公式：N余＝N原(12)tτ，m余＝m原(12)tτ.(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关．返回导航【例2】(2017·全国卷Ⅱ·15)一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，衰变方程为23892U→23490Th＋42He，下列说法正确的是()A．衰变后钍核的动能等于α粒子的动能B．衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小C．铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间D．衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量返回导航B解析：静止的铀核在α衰变过程中，满足动量守恒的条件，根据动量守恒定律得pTh＋pα＝0，即钍核的动量和α粒子的动量大小相等，方向相反，选项B正确；根据Ek＝p22m可知，选项A错误；半衰期的定义是统计规律，对于一个α粒子不适用，选项C错误；铀核在衰变过程中，伴随着一定的能量放出，即衰变过程中有一定的质量亏损，故衰变后α粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量，选项D错误．返回导航【变式2】(2018·湖南长沙模拟)一个静止的铀核，放在匀强磁场中，它发生一次α衰变后变为钍核，α粒子和钍核都在匀强磁场中做匀速圆周运动．某同学作出如图所示运动径迹示意图，以下判断正确的是()A．1是α粒子的径迹，2是钍核的径迹B．1是钍核的径迹，2是α粒子的径迹C．3是α粒子的径迹，4是钍核的径迹D．3是钍核的径迹，4是α粒子的径迹返回导航B解析：由动量守恒可知，静止的铀核发生α衰变后，生成的均带正电的α粒子和钍核的动量大小相等，但方向相反，由左手定则可知它们的运动轨迹应为“外切”圆，又R＝mvBq＝pBq，在p和B大小相等的情况下，R∝1q，因q钍qα，则R钍Rα，故B正确．返回导航【变式3】(全国3卷)1934年，约里奥－居里夫妇用α粒子轰击铝核2713Al，产生了第一个人工放射性核素X：α＋2713Al→n＋X。X的原子序数和质量数分别为()A．15和28B．15和30C．16和30D．17和3答案：B返回导航考点三核反应及核反应类型1．核反应的四种类型2．核反应方程式的书写(1)熟记常见基本粒子的符号，是正确书写核反应方程的基础．如质子(11H)、中子(10n)、α粒子(42He)、β粒子(0－1e)、正电子(01e)、氘核(21H)、氚核(31H)等．(2)掌握核反应方程遵守的规律，是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据，由于核反应不可逆，所以书写核反应方程式时只能用“→”表示反应方向．(3)核反应过程中质量数守恒，电荷数守恒．返回导航【例3】(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是重核裂变B.147N＋42He→178O＋11H是轻核聚变C.21H＋31H→42He＋10n是α衰变D.8234Se→8236Kr＋20－1e是β衰变(2)现有四个核反应：A.21H＋31H→42He＋10nB.23592U＋10n→X＋8936Kr＋310n返回导航C.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．②B项中X的质量数为________，中子数为________．(1)D(2)①DBA②14488返回导航解析：(1)A为α衰变，B为原子核的人工转变，C为轻核聚变，D为β衰变，故只有D正确．(2)①D为查德威克发现中子的核反应方程；B是研究原子弹的基本核反应方程；A是研究氢弹的基本核反应方程；C是一种衰变反应．②X的质量数为(235＋1)－(89＋3)＝144X的质子数为92－36＝56X的中子数为144－56＝88.返回导航【变式4】(2017·天津理综·1)如图所示，我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献．下列核反应方程中属于聚变反应的是()A.21H＋31H→42He＋10nB.147N＋42He→178O＋11HC.42He＋2713Al→3015P＋10nD.23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n返回导航A解析：21H＋31H→42He＋10n是一个氘核与一个氚核结合成一个氦核，同时放出一个中子，属于聚变反应，故A正确；147N＋42He→178O＋11H是卢瑟福发现质子的核反应方程，是人类第一次实现原子核的人工转变，属于人工核反应，故B错误；42He＋2713Al→3015P＋10n属于原子核的人工转变，故C错误；23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n是一种典型的铀核裂变，属于裂变反应，故D错误．返回导航【