全國通用版高考物理大一輪復(fù)習(xí)第十二章波粒二象性原子結(jié)構(gòu)與原子核第33講原子結(jié)構(gòu)與原子核課件

波粒二象性原子結(jié)構(gòu)與原子核第十二章第33講原子結(jié)構(gòu)與原子核考綱要求考情分析命題趨勢1.氫原子光譜Ⅰ2．氫原子的能級結(jié)構(gòu)、能級公式Ⅰ3．原子核的組成、放射性、原子核衰變、半衰期Ⅰ4．放射性同位素Ⅰ5．核力、核反應(yīng)方程Ⅰ6．結(jié)合能、質(zhì)量虧損Ⅰ7．裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)、裂變反應(yīng)堆Ⅰ8．射線的危害與防護(hù)Ⅰ2017·全國卷Ⅰ，172017·全國卷Ⅱ，152016·全國卷Ⅱ，35(1)2016·全國卷Ⅲ，35(1)2016·天津卷，62016·江蘇卷，12C(1)高考對本部分知識(shí)的考查主要以選擇題的形式出現(xiàn)．高考試題往往綜合考查氫原子能級的躍遷、放射性元素的衰變、半衰期、核反應(yīng)，以及質(zhì)能方程、核反應(yīng)方程的有關(guān)計(jì)算．學(xué)習(xí)中要注意對質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒、動(dòng)量守恒、能量守恒的理解和應(yīng)用板塊一板塊二板塊三欄目導(dǎo)航板塊四1．原子核式結(jié)構(gòu)(1)電子的發(fā)現(xiàn)：英國物理學(xué)家__________發(fā)現(xiàn)了電子．湯姆孫(3)原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子中心有一個(gè)很小的核，原子全部的__________和幾乎全部________都集中在核里，帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)．(2)α粒子散射實(shí)驗(yàn)：1909～1911年，英國物理學(xué)家__________和他的助手進(jìn)行了用α粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)____________α粒子穿過金箔后根本上仍沿原來的方向前進(jìn)，但有________α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，__________α粒子偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90°，也就是說它們幾乎被“撞〞了回來．如以下圖．盧瑟福絕大多數(shù)少數(shù)極少數(shù)正電荷質(zhì)量不連續(xù)定態(tài)能量狀態(tài)軌道c．能級躍遷：原子從一種定態(tài)(設(shè)能量為E2)躍遷到另一種定態(tài)(設(shè)能量為E1)時(shí)，它______________一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定，即hν＝E2－E1．②氫原子能級圖：如以下圖．輻射或吸收3．原子核(1)天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)1896年，____________在鈾礦石中發(fā)現(xiàn)未知的射線，把這些射線稱為α射線、β射線、γ射線，這就是天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)．天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說明原子核________________．貝可勒爾具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)(2)三種射線的比較4．核能(1)核力核子間的作用力．核力是短程強(qiáng)力，作用范圍在1.5×10－15m之內(nèi)，只在________的核子間發(fā)生作用．(2)核能________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________能，亦稱核能．相鄰核子結(jié)合(3)質(zhì)能方程、質(zhì)量虧損愛因斯坦質(zhì)能方程E＝________，原子核的質(zhì)量必然比組成它的核子的質(zhì)量和要小，這就是質(zhì)量虧損Δm.由質(zhì)量虧損可求出釋放的核能ΔE＝__________．mc2

Δmc2

1．判斷正誤(1)盧瑟福做α粒子散射實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)α粒子絕大多數(shù)穿過只有少數(shù)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)．(

)(2)氫原子發(fā)射光譜是由一條一條亮線組成的．(

)(3)氫原子由能量為En的定態(tài)向低能級躍遷時(shí)，氫原子輻射的光子能量為hν＝En.(

)(4)氫原子吸收光子后，將從高能級向低能級躍遷．(

)√

√

×

×

(5)目前核電站多數(shù)是采用核聚變反響發(fā)電．()(6)核反響遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，遵循電荷數(shù)守恒．()(7)愛因斯坦質(zhì)能方程反映了物體的質(zhì)量就是能量，它們之間可以相互轉(zhuǎn)化．()(8)如某放射性元素的半衰期是5天，那么100個(gè)該元素的原子核經(jīng)過10天還剩下25個(gè)．()×

√

×

×

1．能級圖中相關(guān)量意義的說明一能級圖與氫原子的躍遷相關(guān)量意義能級圖中的橫線表示氫原子可能的能量狀態(tài)——定態(tài)橫線左端的數(shù)字“1,2,3…”表示量子數(shù)橫線右端的數(shù)字“－13.6，－3.4…”表示氫原子的能量相鄰橫線間的距離表示相鄰的能量差，量子數(shù)越大相鄰的能量差越小，距離越小帶箭頭的豎線表示原子由較高能級向較低能級躍遷，原子躍遷的條件為hν＝Em－En氫原子的能級圖如以下圖．答案

(1)13.6eV

(2)見解析(3)1.03×10－7m．1．α衰變、β衰變的比較二原子核的衰變半衰期B

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1．核反響的四種類型三核反響類型與核反響方程2.核反響方程式的書寫(1)熟記常見根本粒子的符號是正確書寫核反響方程的根底．如質(zhì)子(H)、中子(n)、α粒子(He)、β粒子(e)、正電子(e)、氘核(H)、氚核(H)等．(2)核反響過程一般都是不可逆的，所以核反響方程只能用單向箭頭連接并表示反響方向，不能用等號連接．(3)核反響的生成物一定要以實(shí)驗(yàn)為根底，不能憑空只依據(jù)兩個(gè)守恒規(guī)律杜撰出生成物來寫核反響方程．(4)核反響過程中質(zhì)量數(shù)守恒，核電荷數(shù)守恒．BCD

AB

1．質(zhì)能方程的理解(1)一定的能量和一定的質(zhì)量相聯(lián)系，物體的總能量和它的質(zhì)量成正比，即E＝mc2．方程的含義是：物體具有的能量與它的質(zhì)量之間存在簡單的正比關(guān)系，物體的能量增大，質(zhì)量也增大；物體的能量減少，質(zhì)量也減少．(2)核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm，釋放的能量為ΔE＝Δmc2．(3)原子核分解成核子時(shí)要吸收一定的能量，相應(yīng)的質(zhì)量增加Δm，吸收的能量為ΔE＝Δmc2．四核能的計(jì)算2．核能釋放的兩種途徑的理解中等大小的原子核的比結(jié)合能最大，這些核最穩(wěn)定．(1)使較重的核分裂成中等大小的核．(2)較小的核結(jié)合成中等大小的核，核子的比結(jié)合能都會(huì)增加，都可以釋放能量．3．計(jì)算核能的幾種方法(1)根據(jù)ΔE＝Δmc2計(jì)算，計(jì)算時(shí)Δm的單位是“kg〞，c的單位是“m/s〞，ΔE的單位是“J〞．(2)根據(jù)ΔE＝Δm×931.5MeV計(jì)算．因1原子質(zhì)量單位“u〞相當(dāng)于931.5MeV的能量，所以計(jì)算時(shí)Δm的單位是“u〞，ΔE的單位是“MeV〞．(3)根據(jù)核子比結(jié)合能來計(jì)算核能原子核的結(jié)合能＝核子比結(jié)合能×核子數(shù)．1．天然放射性元素放出的三種射線的穿透能力實(shí)驗(yàn)結(jié)果如以下圖，由此可推知()A．②來自于原子核外的電子B．①的電離作用最強(qiáng)，是一種電磁波C．③的電離作用較強(qiáng)，是一種電磁波D．③的電離作用最弱，屬于原子核內(nèi)釋放的光子解析由題圖可知，根據(jù)穿透本領(lǐng)可判斷出①是α射線，②是β射線，③是γ射線．α射線是氦核流，應(yīng)選項(xiàng)B錯(cuò)誤．γ射線電離作用最弱，應(yīng)選項(xiàng)C錯(cuò)誤．β射線來源于原子核內(nèi)部，應(yīng)選項(xiàng)A錯(cuò)誤．γ射線伴隨核反響釋放出來，應(yīng)選項(xiàng)D正確．D

2．(2021·天津卷)我國自主研發(fā)制造的國際熱核聚變核心部件在國際上率先通過權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證，這是我國對國際熱核聚變工程的重大奉獻(xiàn)．以下核反響方程中屬于聚變反響的是()A

解析

選項(xiàng)A是質(zhì)量小的核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，屬于核聚變．選項(xiàng)B是盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的人工轉(zhuǎn)變方程．選項(xiàng)C是約里奧·居里夫婦發(fā)現(xiàn)人工放射性同位素的人工轉(zhuǎn)變方程．選項(xiàng)D是鈾核在中子轟擊下分裂為中等質(zhì)量的核的過程，屬于核裂變．選項(xiàng)A正確．解析

因?yàn)閮H發(fā)射出3種頻率的光子，且ν3＞ν2＞ν1，所以hν3＝E3－E1，hν2＝E2－E1，hν1＝E3－E2，故hν3＝hν2＋hν1，即ν3＝ν2＋ν1，選項(xiàng)B正確，C、D錯(cuò)誤．入射光子hν0＝hν3，所以ν0＞ν1，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．B

解析聚變反響中的質(zhì)量虧損為Δm＝(2×2.0136－3.0150－1.0087)u＝0.0035u，那么釋放的核能為ΔE＝Δmc2＝0.0035×931.5MeV≈3.3MeV，選項(xiàng)B正確．B

[例1](2021·山西太原質(zhì)檢·5分)氫原子的能級如以下圖，大量氫原子從n＝4的能級向n＝2的能級躍遷時(shí)輻射出可見光a，從n＝3的能級向n＝2的能級躍遷時(shí)輻射出可見光b，那么()A．氫原子從高能級向低能級躍遷時(shí)可能會(huì)輻射出γ射線B．氫原子從n＝4的能級向n＝3的能級躍遷時(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n＝2的能級時(shí)可吸收任意頻率的光而發(fā)生電離[答題送檢]····································來自閱卷名師報(bào)告錯(cuò)誤致錯(cuò)原因扣分A或B審題不仔細(xì)，不會(huì)比較可見光a、紫外線、γ射線能量間的關(guān)系，錯(cuò)選A或BD不清楚“躍遷”與“電離”的區(qū)別，不能根據(jù)hν＝Em－En進(jìn)行判斷，錯(cuò)選D－5[標(biāo)準(zhǔn)答題][解析]原子外層電子躍遷產(chǎn)生的只能是光波，γ射線由核衰變獲得，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；氫原子從n＝4能級向n＝3能級躍遷時(shí)產(chǎn)生的光的頻率比從n＝3能級向n＝2能級躍遷放出的光子頻率還小，不可能是紫外線，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；a光能量大，頻率大，在水中的速度小，選項(xiàng)C正確；n＝2能級的電離能為3.4eV，只有大于此能量的光子才能發(fā)生電離，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．[答案]C解析兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，反響為核聚變，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；在選項(xiàng)C中鈾核在被中子轟擊后分裂成兩個(gè)較輕原子核，反響為核裂變，選項(xiàng)C正確；α衰變的本質(zhì)為核內(nèi)2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成He，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．AC

2．(多項(xiàng)選擇)如圖為氫原子的能級示意圖，鋅的逸出功是3.34eV，那么對氫原子在能級躍遷過程中發(fā)射或吸收光子的特征認(rèn)識(shí)正確的選項(xiàng)是()A．用氫原子從高能級向基態(tài)躍遷時(shí)發(fā)射的光照射鋅板一定不能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象BCE

B．一群處于n＝3能級的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí)，能放出3種不同頻率的光C．一群處于n＝3能級的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí)，發(fā)出的光照射鋅板，鋅板外表所發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能為8.75eVD．用能量為10.3eV的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)E．用能量為14.0eV的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子電離解析

當(dāng)氫原子從高能級向低能級躍遷時(shí)，輻射出光子的能量有可能大于3.34eV，鋅板有可能產(chǎn)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由躍遷關(guān)系可知，選項(xiàng)B正確；從n＝3能級向基態(tài)躍遷時(shí)發(fā)出的光子最大能量為12.09eV，由光電效應(yīng)方程可知，發(fā)出光電子的最大初動(dòng)能為8.75eV，選項(xiàng)C正確；氫原子在吸收光子能量時(shí)需滿足兩能級間的能量差，因此選項(xiàng)D錯(cuò)誤；14.0eV>13.6eV，因此可以使處于基態(tài)的氫原子電離，選項(xiàng)E正確．B

ABC

解析

由原子核的結(jié)合能定義可知，原子核分解成自由核子時(shí)所需的最小能量為原子核的結(jié)合能，選項(xiàng)A正確；重核衰變時(shí)釋放能量，衰變產(chǎn)物更穩(wěn)定，即衰變產(chǎn)物的比結(jié)合能更大．衰變前后核子數(shù)不變，因此原子核衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于衰變前的結(jié)合能，選項(xiàng)B