原子物理(特長(zhǎng)生強(qiáng)化輔導(dǎo))(共9頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上原子和原子核 l 思維導(dǎo)圖第一課時(shí) 原子結(jié)構(gòu) 能級(jí) 基礎(chǔ)知識(shí)一、原子的核式結(jié)構(gòu)1.粒子散射現(xiàn)象絕大多數(shù)粒子穿過金箔后仍能沿原來方向前進(jìn)，少數(shù)粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，并且有極少數(shù)粒子偏轉(zhuǎn)角超過了90°，有的甚至被彈回，偏轉(zhuǎn)角幾乎達(dá)到180 °.2.原子的核式結(jié)構(gòu)盧瑟福對(duì)粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析，于1911年提出了原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說：（請(qǐng)思考盧瑟福是怎樣根據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn)推斷出原子的核式結(jié)構(gòu)模型的）在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫做原子核，原子的全部正電荷和幾乎所有的質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外空間里繞著核旋轉(zhuǎn).原子核所帶的單位正電荷數(shù)等于核外

2、的電子數(shù).原子的半徑大約是10-10 m，原子核的大小約為10-15m10-14 m.二、玻爾的原子模型1.玻爾假說提出的背景：經(jīng)典電磁理論在解釋原子結(jié)構(gòu)時(shí)碰上了無法克服的困難，原子為什么是穩(wěn)定的？原子光譜為什么不是連續(xù)光譜？玻爾假說的貢獻(xiàn)，就是成功解釋了經(jīng)典理論無法解釋的這些問題.玻爾假說的核心，是引入了量子化理論，從而找到了描繪微觀世界的一條重要規(guī)律.2.玻爾假說的內(nèi)容：(1)軌道量子化：原子核外電子的可能軌道是某些分立的數(shù)值.(2)能量狀態(tài)量子化；原子只能處于與軌道量子化對(duì)應(yīng)的不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中，原子是穩(wěn)定的，不輻射能量.(3)躍遷假說：原子從一種能級(jí)向另一種能級(jí)躍遷時(shí)，吸

3、收（或輻射）一定頻率的光子，光子能量E=h=E2-E1.三、氫原子能級(jí)氫原子在各個(gè)能量狀態(tài)下的能量值，叫做它的能級(jí).最低的能級(jí)狀態(tài)，即電子在離原子核最近的軌道上運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)叫做基態(tài)，處于基態(tài)的原子最穩(wěn)定.其他能級(jí)叫激發(fā)態(tài).四、原子光譜及應(yīng)用1.原子光譜：元素在稀薄氣體狀態(tài)下的光譜是分立的線狀譜，由一些特定頻率的波組成，又叫原子光譜.2.原子光譜的應(yīng)用：每種元素的原子光譜都有自己的一組特定譜線，應(yīng)用光譜分析可以確定物質(zhì)成分.五、電子云玻爾模型引入了量子化觀點(diǎn)，但不完善.在量子力學(xué)中，核外電子并沒有確定的軌道，玻爾的電子軌道，只不過是電子出現(xiàn)概率最大的地方.把電子的概率分布用圖象表示時(shí)，用小黑點(diǎn)的稠

4、密程度代表概率的大小，其結(jié)果如同電子在原子核周圍形成云霧，稱為“電子云”.難點(diǎn)辨析1.氫原子各定態(tài)的能量值，為電子繞核運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能Ek和電勢(shì)能Ep的代數(shù)和.由En和E1-13.6 eV可知，氫原子各定態(tài)的能量值均為負(fù)值.因此，不能根據(jù)氫原子的能級(jí)公式En得出氫原子各定態(tài)能量與n2成反比的錯(cuò)誤結(jié)論.2.原子的躍遷條件：hE初E終只適用于光子和原子作用而使原子在各定態(tài)之間躍遷的情況，對(duì)于光子和原子作用而使原子電離，則不受此條件的限制.如基態(tài)氫原子的電離能為13.6 eV，只要大于或等于13.6 eV的光子都能被基態(tài)的氫原子吸收而發(fā)生電離，只不過入射光子的能量越大，原子電離后產(chǎn)生的自由電子的動(dòng)能越大.

5、3.原子處于激發(fā)態(tài)是不穩(wěn)定的，會(huì)自發(fā)地向基態(tài)或其他較低能級(jí)躍遷.由于這種自發(fā)躍遷的隨機(jī)性，一個(gè)原子會(huì)有多種可能的躍遷.若是一群原子處于激發(fā)態(tài)，則各種可能躍遷都會(huì)發(fā)生，所以我們會(huì)同時(shí)得到該種原子的全部光譜線.典型例題題型解析【例題1】盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)中，有極少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，其原因是（ ）A原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上B正電荷在原子中是均勻分布的C原子中存在著帶負(fù)電的電子D原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中【例題2】用光子能量為E的單色光照射容器中處于基態(tài)的一群氫原子。停止照射后，發(fā)現(xiàn)該容器內(nèi)的氫能夠釋放出三種不同頻率的光子，它們的頻率由低到高依次為1、2、3，由此

6、可知，開始用來照射容器的單色光的光子能量可以表示為：h1；h3；h(1+2)；h(1+2+3) 以上表示式中 A只有正確 B只有正確 C只有正確 D只有正確123v3v2v1【例題3】對(duì)于基態(tài)氫原子，下列說法正確的是（ ）A、它能吸收10.2eV的光子B、它能吸收11eV的光子C、它能吸收14eV的光子D、它能吸收具有11eV動(dòng)能的電子的部分動(dòng)能課堂練習(xí)1下列現(xiàn)象中，與原子核內(nèi)部變化有關(guān)的是A粒子散射現(xiàn)象 B天然放射現(xiàn)象 C光電效應(yīng)現(xiàn)象 D原子發(fā)光現(xiàn)象2.在盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)中，有少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，其原因是（ ）A.原子的絕大部分質(zhì)量和全部正電荷集中在一個(gè)很小的核上B.正電荷在原子中是

7、均勻分布的C.原子中存在著帶負(fù)電的電子D.原子只能處在一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中3.氫原子輻射出一個(gè)光子后，根據(jù)玻爾理論，下列判斷正確的是（ ）A.電子繞核旋轉(zhuǎn)的半徑增大B.電子的動(dòng)能減少C.氫原子的電勢(shì)能增大D.氫原子的能級(jí)減小3.氫原子能級(jí)的示意圖如圖所示，大量氫原子從n4的能級(jí)向n2的能級(jí)躍遷時(shí)輻射出可見光a，從n3的能級(jí)向n2的能級(jí)躍遷時(shí)輻射出可見光b，則（ ）A.氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)可能會(huì)輻射出射線B.氫原子從n4的能級(jí)向n3的能級(jí)躍遷時(shí)會(huì)輻射出紫外線C.在水中傳播時(shí)，a光較b光的速度小D.氫原子在n2的能級(jí)時(shí)可吸收任意頻率的光而發(fā)生電離5.氫原子能級(jí)圖的一部分如圖1513所示

8、，a、b、c分別表示氫原子在不同能級(jí)之間的三種躍遷途徑，設(shè)在a、b、c三種躍遷過程中，放出光子的能量和波長(zhǎng)分別是Ea、Eb、Ec和a、b、c，則圖1513b=a+cb=a·cEb=Ea+Ec以上關(guān)系正確的是A.B.C.只有D. 6關(guān)于天然放射現(xiàn)象，敘述正確的是（ C ）A若使放射性物質(zhì)的溫度升高，其半衰期將減少B衰變所釋放的電子是原子核外的電子電離形成的C在、這三種射線中，射線的穿透能力最強(qiáng)，射線的電離能力最強(qiáng)D鈾核（）衰變?yōu)殂U核（）的過程中，要經(jīng)過8次衰變和10次衰變 7天然放射性元素（釷）經(jīng)過一系列核衰變之后，變成（鉛）。下列論斷中正確的是：（ D ） A鉛核比釷核少23個(gè)中子；

9、 B鉛核比釷核少24個(gè)質(zhì)子； C衰變過程中共有4次衰變和8次衰變； D衰變過程中共有6次衰變和4次衰變。8.氦氖激光器能產(chǎn)生三種波長(zhǎng)的激光，其中兩種波長(zhǎng)分別為=0.6328µm，=3.39µm，已知波長(zhǎng)為的激光是氖原子在能級(jí)間隔為=1.96eV的兩個(gè)能級(jí)之間躍遷產(chǎn)生的。用表示產(chǎn)生波長(zhǎng)為的激光所對(duì)應(yīng)的躍遷的能級(jí)間隔，則的近似值為A.10.50eV B.0.98eV C. 0.53eV D. 0.36eV9.氫原子從第4能級(jí)躍遷到第2能級(jí)發(fā)出藍(lán)光，那么，當(dāng)氫原子從第5能級(jí)躍遷到第2能級(jí)應(yīng)發(fā)出（ ）A.射線B.紅光C.黃光D.紫光第二課時(shí) 原子核反應(yīng)·核能基礎(chǔ)知識(shí)核反應(yīng)

10、雖然有成千上萬，但是根據(jù)其特點(diǎn)可分為四種基本類型：衰變、人工轉(zhuǎn)變、輕核聚變和重核裂變.一、衰變?cè)雍俗园l(fā)地放出某種粒子而轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓凶鲈雍说乃プ?放射性元素衰變時(shí)放出的射線共有三種：射線、射線和射線，其射線的本質(zhì)和性質(zhì)如下表：種類本質(zhì)電離本領(lǐng)穿透本領(lǐng)射線He最強(qiáng)最弱(空氣中幾厘米或一張薄紙)射線e較弱很強(qiáng)(幾毫米的鋁板)射線光子最弱最強(qiáng)(幾厘米的鉛板)按照衰變時(shí)放出粒子不同又分為衰變和衰變，其核反應(yīng)方程如：UThHe（衰變）ThPae（衰變)半衰期是放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變需要的時(shí)間.它表示放射性元素衰變的快慢.半衰期是由核本身的因素決定的，與它所處的物理狀態(tài)或化學(xué)狀態(tài)無關(guān).不

11、同的放射性元素半衰期不同.關(guān)于半衰期的幾個(gè)問題放射性元素衰變的快慢用半衰期來表示，（1）定義：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時(shí)間。（2）意義：反映了核衰變過程的統(tǒng)計(jì)快慢程度。（3）特征：只由核本身的因素所決定，而與原子所處的物理狀態(tài)或化學(xué)狀態(tài)無關(guān)。（4）公式表示：，式中、分別表示衰變前的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，、分別表示衰變后尚未發(fā)生衰變的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，t表示衰變時(shí)間，T表示半衰期。（5）理解： N0（大量）個(gè)某種放射性元素的核，經(jīng)過時(shí)間t后剩下的這種核的個(gè)數(shù)為而對(duì)于少量的核（如4個(gè)），是無法確定其衰變所需要的時(shí)間的。這實(shí)質(zhì)上就是“半衰期反映了核衰變過程的統(tǒng)計(jì)快慢程度”

12、的含義。二、人工轉(zhuǎn)變?cè)雍嗽谄渌Ｗ幼饔孟伦兂闪硪环N原子核的變化稱為人工轉(zhuǎn)變.利用原子核的人工轉(zhuǎn)變，人們發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子、中子，認(rèn)清了原子核的結(jié)構(gòu)，并且制造了上千種放射性同位素，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療和科研的許多方面得到廣泛的應(yīng)用.著名的方程式如：NHeOH（盧瑟福，發(fā)現(xiàn)質(zhì)子）BeHe6CU (查德威克，發(fā)現(xiàn)中子)三、重核裂變重核裂變：是重核分裂成中等質(zhì)量的核的反應(yīng)過程.如：UU54XeSr10n.由于中子的增值使裂變反應(yīng)能持續(xù)地進(jìn)行的過程稱為鏈?zhǔn)椒磻?yīng).發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件是：裂變物質(zhì)的體積臨界體積.裂變的應(yīng)用：原子彈、原子反應(yīng)堆.四、輕核聚變輕核聚變是輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的反應(yīng)過程.如：HHHeU.發(fā)

13、生聚變反應(yīng)的條件是：超高溫(幾百萬度以上)熱核反應(yīng).聚變的應(yīng)用：氫彈、可控?zé)岷朔磻?yīng).五、核能1.核力：為核子間作用力.其特點(diǎn)為短程強(qiáng)引力：作用范圍為2.0×10-15 m，只在相鄰的核子間發(fā)生作用.2.核能：核子結(jié)合為原子核時(shí)釋放的能量或原子核分解為核子時(shí)吸收的能量，叫做原子核的結(jié)合能，亦稱核能.3.質(zhì)能方程、質(zhì)量虧損愛因斯坦質(zhì)能方程Emc2說明物體的質(zhì)量和能量之間存在著一定的關(guān)系，一個(gè)量的變化必然伴隨著另一個(gè)量的變化.核子在結(jié)合成原子核時(shí)放出核能，因此，原子核的質(zhì)量必然比組成它的核子的質(zhì)量和要小m，這就是質(zhì)量虧損.由質(zhì)量虧損可求出釋放的核能Emc2；反之，由核能也可求出核反應(yīng)過程的

14、質(zhì)量虧損. 題型解析【例題1】原子核自發(fā)地放出電子的現(xiàn)象稱為衰變，開始時(shí)科學(xué)家曾認(rèn)為衰變中只放出電子，即粒子，后來發(fā)現(xiàn)這個(gè)過程中除了放出電子以外，還放出一種叫做“反中微子”的高速粒子，反中微子不帶電，則A原子核能發(fā)生衰變，說明原子核內(nèi)還有電子B發(fā)生衰變后的原子核的核子數(shù)不變，帶電量增加C原子核發(fā)生衰變時(shí)放出的能量等于粒子與衰變后的核的動(dòng)能之和D靜止的原子核發(fā)生衰變時(shí)粒子與衰變后的核的運(yùn)動(dòng)速度方向一定相反【例題2】靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的某種放射性元素的原子核放出一個(gè)粒子，其速度方向與磁場(chǎng)方向垂直，測(cè)得粒子與反沖核軌道半徑之比為30：1，如圖所示，則（ ）A、粒子和反沖核的動(dòng)量大小相等、方向相反B、反

15、沖核的原子序數(shù)為62C、原放射性元素的原子序數(shù)是62D、反沖核與粒子的速率之比為1：62【例題3】?jī)煞N放射性元素的原子和，其半衰期分別為T和。若經(jīng)過2T后兩種元素的核的質(zhì)量相等，則開始時(shí)兩種核的個(gè)數(shù)之比為_；若經(jīng)過2T后兩種核的個(gè)數(shù)相等，則開始時(shí)兩種核的質(zhì)量之比為_。類型題： 核反應(yīng)與核反應(yīng)方程的書寫問題 1無論何種反應(yīng)方程必須遵守電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)守恒規(guī)律，有些核反應(yīng)方程還要考慮到能量守恒規(guī)律（如裂變和聚變方程常含有能量項(xiàng)）2核反應(yīng)方程中的箭頭表示反應(yīng)進(jìn)行的方向，不能把箭頭寫成等號(hào)3寫核反應(yīng)方程必須有實(shí)驗(yàn)依據(jù)，決不能毫無根據(jù)地編造。4注意原子核表示為（A為質(zhì)量數(shù)，z為核電荷數(shù)），要熟悉常見的

16、基本粒子的表達(dá)式，如中子，質(zhì)子，氕，氘，氚，電子，正電子，氦核等。類型題： 核能的計(jì)算 1根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能聯(lián)系方程（或）計(jì)算2根據(jù)1原子質(zhì)量單位（1u）對(duì)應(yīng)931.5能量，即質(zhì)量虧損1u相當(dāng)于放出931.5能量。核反應(yīng)時(shí)釋放的能量可用原子質(zhì)量單位數(shù)乘以931.53利用動(dòng)量和能量守恒計(jì)算參與核反應(yīng)的粒子組成的系統(tǒng)在核反應(yīng)過程中動(dòng)量和能量是守恒的，在核反應(yīng)所釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為生成的新粒子的動(dòng)能而無光子輻射的情況下，可以從動(dòng)量和能量守恒角度計(jì)算核能的變化4由阿伏加得羅常數(shù)NA計(jì)算宏觀物質(zhì)釋放的核能若要計(jì)算具有宏觀物質(zhì)所有原子核都發(fā)生核反應(yīng)所放出的總核能，應(yīng)用阿伏加得羅常數(shù)計(jì)算核能比較方便現(xiàn)分別舉例

17、如下1、利用愛因斯坦的質(zhì)能方程計(jì)算核能【例題4】一個(gè)鈾核衰變?yōu)殁Q核時(shí)釋放出一個(gè)粒子，已知鈾核的質(zhì)量為 kg，釷核的質(zhì)量為粒子的質(zhì)量為，在這個(gè)衰變過程中釋放出的能量等于_J（保留兩位有效數(shù)字）。課堂練習(xí) 1.一個(gè)原子核經(jīng)一次衰變和一次衰變生成穩(wěn)定的核Z，其衰變過程為，下面關(guān)系式中，正確的是（ ）a=e+4c=ed=f-1b=f+2A.B.C.D.2關(guān)于核力，下列說法中正確的是（ ）原子核內(nèi)每個(gè)核子只跟與它們相鄰的核子間才有核力作用核力既可能是引力，又可能是斥力核力對(duì)核子做正功，原子核要釋放核能原子核內(nèi)的某一核子與其他核子間都有核力作用A.B.C.D.3.勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)靜止的氮核N，被與磁場(chǎng)方向

18、垂直、速度為v的粒子擊中形成復(fù)合核，然后沿相反方向釋放出一個(gè)速度也為v的質(zhì)子，則（ ）質(zhì)子與反沖核的動(dòng)能之比為1725質(zhì)子與反沖核的動(dòng)量大小之比為15質(zhì)子與反沖核的動(dòng)量大小之比為817質(zhì)子與反沖核在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)頻率之比為178以上說法正確的是A.B.C.D.4、Th（釷）經(jīng)過一系列和衰變，變成Pb（鉛），下列說法正確的是A.鉛核比釷核少8個(gè)質(zhì)子B.鉛核比釷核少16個(gè)中子C.共經(jīng)過4次衰變和6次衰變D.共經(jīng)過6次衰變和4次衰變5、假設(shè)兩個(gè)氘核在同一直線上相碰發(fā)生聚變反應(yīng)生成氦同位素和中子，已知氘核的質(zhì)量為2.0136u，中子的質(zhì)量為1.0087u，氦的同位素的質(zhì)量為3.0150u，求該聚變反應(yīng)中釋放的能量（保留兩位有效數(shù)字）。課后練習(xí)1.下列說法正確的是w.w.w.k.s.5.u.c.o.m A.是衰變方程 B.是核聚變反應(yīng)方程 C.是核裂變反應(yīng)方程 D.是原子核的人工轉(zhuǎn)變方程2.表示放射性元素碘3 衰變的方程是A. B