原子結(jié)構(gòu)、原子核

PAGE高三物理第一輪復(fù)習(xí)教學(xué)案課題:原子結(jié)構(gòu)原子核【課標(biāo)要求】1.了解發(fā)現(xiàn)電子的過程;認(rèn)識結(jié)構(gòu)模型,α粒子散射實(shí)驗(yàn)及核式結(jié)構(gòu)模型2對氫原子光譜的分析3.氫原子的能級結(jié)構(gòu)及能級圖4.原子核的質(zhì)量數(shù)、質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)、核子數(shù)、核電荷數(shù)、原子序數(shù)等概念及其數(shù)量關(guān)系;5.天然放射現(xiàn)象,及α衰變、β衰變和衰變方程6.放射性同位素及放射性同位素的應(yīng)用7.結(jié)合能和質(zhì)量虧損的概念.了解愛因斯坦質(zhì)能方程,8鈾核裂變輕核聚變的方程【自主學(xué)習(xí)】一.原子結(jié)構(gòu)1.陰極射線(1)產(chǎn)生：(2)陰極射線的特點(diǎn)：2.電子的發(fā)現(xiàn)：3.湯姆孫原子模型:4.α粒子散射實(shí)驗(yàn)(1)實(shí)驗(yàn)裝置:(2)實(shí)驗(yàn)原理、結(jié)果:5.原子的核式結(jié)構(gòu)模型：6.光譜(1)光譜的分類:(2)線狀譜和吸收光譜的特點(diǎn):7.氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：8.經(jīng)典理論的困難：9.盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)與經(jīng)典電磁理論有矛盾(1)繞核旋轉(zhuǎn)的電子要不斷向外輻射電磁波,能量,軌道半徑將不斷,沿螺旋線路靠近核.(2)核式結(jié)構(gòu)得出原子光譜是含一切波長的連續(xù)光譜，而實(shí)際上原子發(fā)光是。10.玻爾提出了原子的軌道量子化模型，三條假設(shè)是：(1)定態(tài)；(2)躍遷;(3)軌道.11.能級：氫原子的各個(gè)定態(tài)的叫做它的能級，原子處于最低能級時(shí)，電子在離核最近的軌道上運(yùn)動，這種定態(tài)叫，其余各定態(tài)叫。二.原子核(一)天然放射現(xiàn)象1.發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象,揭開了人類研究結(jié)構(gòu)的序幕,三種放射線的性質(zhì)比較種類本質(zhì)電離性貫穿性α射線氦核4+20.1最強(qiáng)最弱，紙能擋住β射線電子1/1840-10.99較強(qiáng)較強(qiáng)，穿幾mm鋁板γ射線光子001最弱最強(qiáng)，穿幾cm鉛板3.原子核的組成：、。(二)放射性元素的衰變(1)α衰變：每次釋放出一個(gè)，核電荷數(shù)，質(zhì)量數(shù)；(2)β衰變：每次釋放出一個(gè)，核電荷數(shù)，質(zhì)量數(shù)；(3)γ衰變：每次釋放出一個(gè)，是伴隨α衰變和β衰變產(chǎn)生（放出的能量）3.半衰期(1)定義：(2)半衰期由核內(nèi)部自身的因素決定,跟原子所處的物理狀態(tài)（如、）、化學(xué)狀態(tài)（如、）無關(guān).(三)放射性的應(yīng)用與防護(hù)1.核反應(yīng)：產(chǎn)生新原子核的過程。2.特點(diǎn)：在核反應(yīng)中，守恒、守恒。如：發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程：，發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程：，約里奧·居里夫婦發(fā)現(xiàn)人工放射性同位素和正電子的方程：3.同位素(1)定義：具有相同核電荷數(shù)和不同質(zhì)量數(shù)的原子，有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素。(2)放射性同位素的應(yīng)用，。(四)核變化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2.0×10-15m，只在的核子間發(fā)生作用。2.結(jié)合能：，比結(jié)合能。3.質(zhì)量虧損、質(zhì)能方程：(1)在核反應(yīng)中，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)，核反應(yīng)中放出的能量稱為。(2)如果反應(yīng)后原子核的總質(zhì)量比反應(yīng)前原子核的總質(zhì)量小些，這種現(xiàn)象叫做。愛因斯坦的相對論指出，物體的能量等于即，這就是著名的愛因斯坦質(zhì)能方程。(3)核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)，所以要能量。(4)在計(jì)算原子核的質(zhì)量時(shí)，以u為單位比較方便，u叫，1u=1.66×10-27kg，1u相當(dāng)于Mev的能量。4.重核裂變與輕核聚變(1)某些的過程叫做裂變，裂變反應(yīng)會釋放巨大的能量。(2)發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件是：裂變物質(zhì)的體積臨界體積。(3)某些輕核能夠結(jié)合在一起，生成一個(gè)較大的原子核，這種反應(yīng)叫做，一般地，反應(yīng)比反應(yīng)平均每個(gè)核子放出的能量要大好幾倍，反應(yīng)需要幾百萬攝氏度以上的高溫，又叫熱核反應(yīng)。太陽和許多恒星內(nèi)部激烈地進(jìn)行著熱核反應(yīng)?！纠}分析】例1.α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)α粒子最接近原子核時(shí)，α粒子符合下列的情況是（）A.動能最小B.勢能最小C.α粒子與金原子核組成的系統(tǒng)的能量最小D.所受原子核的斥力最大例2.關(guān)于太陽的光譜，下列說法正確的是（）A.太陽光譜為連續(xù)光譜B.研究太陽光譜，可以了解太陽大氣的物質(zhì)成份C.太陽光譜為吸收光譜D.研究太陽光譜，可以了解地球大氣層的物質(zhì)成分OABCDOOO●●●OABCDOOO●●●●例3.玻爾在他提出的原子模型中所做的假設(shè)有（）A.原子處于定態(tài)時(shí)，電子雖做加速運(yùn)動，但并不輻射能量B.原子的不同定態(tài)同電子繞核沿不同軌道運(yùn)動相對應(yīng)C.電子從核外一軌道躍遷到另一軌道時(shí)，輻射（或吸收）一定頻率的光子D.電子躍遷時(shí)輻射光子的頻率等于電子繞核運(yùn)動的頻率例4.關(guān)于氫原子的能級的躍遷，下列敘述正確的是（）A.用波長為60nm的x射線照射，可使處于基態(tài)的氫原子電離出自由電子B.用能量為10.2eV的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)C.用能量為11.0eV的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)D.用能量為12.5eV的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)例5.已知?dú)湓痈鞫☉B(tài)能量為E=E0/n2,式中(n=1，2，3……),E0為氫原子的基態(tài)能量.普朗克常量h,試求:(1)為使處于基態(tài)的氫原子進(jìn)入激發(fā)態(tài),入射光子所需的最小頻率(2)現(xiàn)用氫原子從n=3激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時(shí)發(fā)出的光子照射某金屬,使該金屬發(fā)出光電子.已知該金屬的逸出功為w,則發(fā)出的光電子的最大初動能放射源探測接收器MN例6.如圖所示，是利用放射線自動控制鋁板厚度的裝置。假如放射源能放射出α、β、γ三種射線，而根據(jù)設(shè)計(jì)，該生產(chǎn)線壓制的是3mm厚的鋁板，那么是三種射線中的____射線對控制厚度起主要作用。當(dāng)探測接收器單位時(shí)間內(nèi)接收到的放射性粒子的個(gè)數(shù)超過標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，將會通過自動裝置將M、N放射源探測接收器MN例7.完成下列核反應(yīng)方程，并指出其中哪個(gè)是發(fā)現(xiàn)質(zhì)子核反應(yīng)方程，哪個(gè)是發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程。（1）N+n→C+_____（2）N+He→O+_____（3）B+n→_____+He（4）Be+He→_____+n（5）Fe+H→Co+_____例8.為紀(jì)念愛因斯坦對物理學(xué)的巨大貢獻(xiàn)，聯(lián)合國將2005年定為國際物理年。對于愛因斯坦提出的質(zhì)能方程，下列說法中正確的是（）A.E=mc2表明物體具有的能量與質(zhì)量成正比B.根據(jù)△E=△mc2可以計(jì)算核反應(yīng)中釋放的核能C.一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)子結(jié)合成氘核時(shí)，釋放出核能，表明此過程中出現(xiàn)了質(zhì)量虧損D.E=mc2中的E是發(fā)生核反應(yīng)中釋放的核能例12.鐳核在α衰變中放出能量為4.78MeV的α粒子和能量為0.19MeV的γ光子，鐳核每發(fā)生1次α衰變時(shí)的質(zhì)量虧損（1u=931.5MeV）（）A.等于1個(gè)α粒子的質(zhì)量B.等于0.005335uC.等于6.64×10-24kgD.等于8.64×10-24kg例9.原子核反應(yīng)有廣泛的應(yīng)用,如用于核電站等.在下列核反應(yīng)中,屬于核裂變反應(yīng)的是()A.B.C.D.高考題及模擬題選做：C模塊（12分）⑴下列說法中正確的是A．太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的裂變反應(yīng)B．原子核式結(jié)構(gòu)模型是由湯姆遜在α粒子散射實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上提出的C．放射性元素的半衰期是由核內(nèi)自身的因素決定的，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)沒有關(guān)系D．用射線治療腫瘤時(shí)一定要嚴(yán)格控制劑量，以免對人體正常組織造成太大的傷害⑵如圖為氫原子的能級圖，大量處于n=4激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷時(shí)，發(fā)出多個(gè)能量不同的光子，其中頻率最大的光子能量為eV，若用此光照射到逸出功為2.75eV的光電管上，則加在該光電管上的反向遏止電壓為V；PPQ⑶質(zhì)量均為m的小滑塊P和Q都視作質(zhì)點(diǎn)，與輕質(zhì)彈簧相連的Q靜止在光滑水平面上。P以某一初速度v向Q運(yùn)動并與彈簧發(fā)生碰撞，在整個(gè)過程中，P、Q的共同速度為，彈簧具有的最大彈性勢能等于。C模塊（12分）（1）下列說法中正確的是（）A．天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了原子核內(nèi)部具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)B．原子核中的核子之所以能夠緊緊地束縛在一起，是因?yàn)橄嗷ブg存在萬有引力C．中等大小的原子核的比結(jié)合能最大，因此這些核最穩(wěn)定D．在微觀物理學(xué)中不能同時(shí)準(zhǔn)確地知道粒子的位置和動量（2）我國科學(xué)家經(jīng)過艱苦努力，率先建成了世界上第一個(gè)全超導(dǎo)托克馬克試驗(yàn)裝置并調(diào)試成功．這種裝置被稱為“人造太陽”，它能夠承受上億攝氏度高溫且能夠控制等離子態(tài)的核子發(fā)生聚變并穩(wěn)定持續(xù)的輸出能量，就像太陽一樣為人類提供無限清潔能源．在該裝置內(nèi)發(fā)生的核反應(yīng)方程是，其中粒子X的符號是．已知的質(zhì)量是m1，的質(zhì)量是m2，的質(zhì)量是m3，X的質(zhì)量是m4，光速是c，則發(fā)生一次上述聚變反應(yīng)所釋放的核能表達(dá)式為．（3）在光滑水平面上，甲、乙兩物體的質(zhì)量分別為m1、m2，它們沿一條直線相向運(yùn)動，其中甲物體運(yùn)動速度v1的大小是6m/s，乙物體運(yùn)動速度v2的大小是2m/s．已知兩物體碰撞后各自沿著原方向的反方向運(yùn)動，速度v的大小都是4m/s．求甲乙兩物體的質(zhì)量之比．2009年江蘇高考：C．（選修模塊3—5）（12分）在衰變中常伴有一種稱為“中微子”的例子放出。中微子的性質(zhì)十分特別，因此在實(shí)驗(yàn)中很難探測。1953年，萊尼斯和柯文建造了一個(gè)由大水槽和探測器組成的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，利用中微子與水中的核反應(yīng)，間接地證實(shí)了中微子的存在。（1）中微子與水中的發(fā)生核反應(yīng)，產(chǎn)生中子（）和正電子（），即中微子+→+可以判定，中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分別是▲。（填寫選項(xiàng)前的字母）（A）0和0（B）0和1（C）1和0（D）1和1（2）上述核反應(yīng)產(chǎn)生的正電子與水中的電子相遇，與電子形成幾乎靜止的整體后，可以轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€(gè)光子（），即+2已知正電子和電子的質(zhì)量都為9.1×10-31㎏，反應(yīng)中產(chǎn)生的每個(gè)光子的能量約為J.正電子與電子相遇不可能只轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)光子，原因是。（3）試通過分析比較，具有相同動能的中子和電子的物質(zhì)波波長的大小。物理一輪復(fù)習(xí)作業(yè)（原子結(jié)構(gòu)、原子核）班級姓名___1.α粒子散射實(shí)驗(yàn)中,使少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的作用力是原子核對α粒子()A.萬有引力B.庫侖力C.磁場力D.核力2.對α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置描述正確的是：（）A.實(shí)驗(yàn)器材有:放射源、金箔、熒光屏、顯微鏡B.金箔的厚度對實(shí)驗(yàn)結(jié)果無影響C.如果不用金箔而用鋁箔就不能發(fā)生散射現(xiàn)象D.實(shí)驗(yàn)裝置放在空氣中和真空中都可以3.下列說法中正確的是（）A.熾熱的固體、液體和高壓氣體發(fā)出的光形成連續(xù)光譜；B.各種原子的明線光譜中的明線和它的吸收光譜中的暗線必定一一對應(yīng)；C.氣體發(fā)出的光只能產(chǎn)生明線光譜；D.甲物質(zhì)發(fā)出的白光通過乙物質(zhì)的蒸氣形成的是甲物質(zhì)的吸收光譜；4.欲使處于基態(tài)的氫原子激發(fā)，下列措施可行的是（）A.用10.2ev的光子照射B.用11ev的光子照射C.用14ev的光子照射D.用11ev的電子碰撞5.用光子能量為E的單色光照射容器中處于基態(tài)的氫原子。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ν1、ν2、ν3，由此可知，開始用來照射容器的單色光的光子能量可以表示為：()A.hν1；B.hν3；C.h(ν1+ν2）；D.h(ν1+ν2+ν3)6.下面哪些事實(shí)證明了原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)（）A.α粒子的散射實(shí)驗(yàn)B.天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)C.陰極射線的發(fā)現(xiàn)D.倫琴射線的發(fā)現(xiàn)8.在下列四個(gè)核反應(yīng)中，X表示了質(zhì)子的是哪些（）A.B.C.D.7.下列關(guān)于α、β、γ射線的敘述中，正確的是（）A.α、β、γ射線都是電磁波B.α射線由高速氦原子核組成C.高速運(yùn)動的電子流就是β射線D.γ射線射入磁場時(shí)會發(fā)生偏轉(zhuǎn)10.β衰變中所放出的電子，來自（）A.原子核外內(nèi)層電子B.原子核內(nèi)中子衰變?yōu)橘|(zhì)子放出的電子C.原子核內(nèi)所含電子D.原子核內(nèi)質(zhì)子衰變?yōu)橹凶臃懦龅碾娮?.有人欲減緩放射性元素的衰變，下面的做法錯誤的是（）A.把放射性元素放置在密封的鉛盒里B.把放射性元素放置在低溫處C.把放射性元素同其它穩(wěn)定性的元素結(jié)合成化合物D.上述各種辦法都無法減緩放射性元素的衰變9.A、B兩種放射性元素，原來都靜止在同一勻強(qiáng)磁場，磁場方向如圖所示，其中一個(gè)放出α粒子，另一個(gè)放出β粒子，α與β粒子的運(yùn)動方向跟磁場方向垂直，圖中a、b、c、d分別表示α粒子，β粒子以及兩個(gè)剩余核的運(yùn)動軌跡（）A.a為α粒子軌跡，c為β粒子軌跡B.b為α粒子軌跡，d為β粒子軌跡C.b為α粒子軌跡，c為β粒子軌跡D.a為α粒子軌跡，d為β粒子軌跡10.關(guān)于放射性元素的半衰期，下列說法中正確的是（）A.半衰期是原子核全部衰變所需要時(shí)間的一半B.半衰期是原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時(shí)間C.半衰期是原子量減少一半所需要的時(shí)間D.半衰期是元素質(zhì)量減少一半所需要的時(shí)間11.下列哪些應(yīng)用是把放射性同位素作為示蹤原子的（）A.γ射線探傷儀B.利用含有放射性碘131的油，檢測地下輸油管的漏油情況C.利用鈷60治療腫瘤等疾病D.把含有放射性元素的肥料施給農(nóng)作物，用檢測放射性的辦法確定放射性元素在農(nóng)作物內(nèi)轉(zhuǎn)移和分布情況，找出合理施肥的規(guī)律。12.(釷)經(jīng)過一系列α和β衰變,變成(鉛),問經(jīng)過次α衰變,經(jīng)過