2019版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 專題十一 動(dòng)量、波泣二象性和近代物理初步 第4講 原子結(jié)構(gòu)和原子核課件.ppt

第4講 原子結(jié)構(gòu)和原子核 一 盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型 1 湯姆生的 棗糕 模型 湯姆生 均勻 1 1897年 發(fā)現(xiàn)電子 提出原子的 棗糕 模型 揭開了人類研究原子結(jié)構(gòu)的序幕 2 棗糕 模型 原子是一個(gè)球體 正電荷 分布在整個(gè)球內(nèi) 電子像棗糕里的棗子那樣鑲嵌在原子里 2 盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型 1 粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置 如圖11 4 1所示 圖11 4 1 2 粒子散射實(shí)驗(yàn)規(guī)律及盧瑟福對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析 絕大多數(shù) 空隙 大 90 10 3 原子核式結(jié)構(gòu)模型 原子核 正 質(zhì)量 在原子的中心有一個(gè)很小的核 叫 原子的全部 電荷和幾乎全部的 都集中在原 子核里 旋轉(zhuǎn) 核子 質(zhì)量 質(zhì)子 同位素 帶負(fù)電的電子在核外空間里繞著核 4 原子核大小 從 粒子散射實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)估算出原子核的 半徑約為10 15 14 m 原子的半徑約為10 10 m 3 質(zhì)子和中子統(tǒng)稱 原子核的電荷數(shù)等于其質(zhì)子數(shù) 原子核的 數(shù)等于其質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和 具有相同 數(shù)的原子屬于同一種元素 具有相同的質(zhì)子數(shù)和不同的中子數(shù)的原子互稱 基礎(chǔ)檢測(cè) 1 多選 如圖11 4 2所示為盧瑟福和他的同事們做 粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖 熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A B C D四個(gè)位置時(shí)觀察到的現(xiàn)象 下述說法中正確的是 圖11 4 2 A 放在A位置時(shí) 相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多 B 放在B位置時(shí) 相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)只比 A位置時(shí)稍少些 C 放在C D位置時(shí) 屏上觀察不到閃光 D 放在D位置時(shí) 屏上仍能觀察到一些閃光 但次數(shù)極少 答案 AD 二 玻爾原子模型與原子光譜 1 玻爾原子模型 量子化 能量 穩(wěn)定 為解決原子核結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和原子發(fā)光的不連續(xù)性問題 玻爾提出了三條假設(shè) 1 軌道假設(shè) 軌道是 的 其半徑只能是某些分立的值 2 定態(tài)假設(shè) 不同的軌道對(duì)應(yīng)著不同的 狀態(tài) 這些狀態(tài)中原子是 的 不向外輻射能量 3 躍遷假設(shè) 原子在不同的狀態(tài)具有不同的 從一個(gè)定態(tài)向另一個(gè)定態(tài)躍遷時(shí)要 或 一定頻率的光子 該光子的能量等于這兩個(gè)狀態(tài) 的 能量 吸收 輻射 能級(jí)差 2 能級(jí) 在玻爾模型中 原子的可能狀態(tài)是 的 因此各狀態(tài)對(duì)應(yīng)的能量也是 的 這些能量值叫能級(jí) 3 基態(tài)與激發(fā)態(tài) 能量 狀態(tài)叫做基態(tài) 其他能 量狀態(tài)叫激發(fā)態(tài) 不連續(xù) 不連續(xù) 最低的 4 光子的輻射與吸收 原子由激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時(shí)要 光子 由基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷時(shí)要 光子 光子的頻率與能級(jí)的關(guān)系為 5 原子光譜 1 光譜分析 利用元素的特征譜線 線狀譜 分析和確定物質(zhì)的組成成分 輻射 吸收 h Em En 基礎(chǔ)檢測(cè) 2 氫原子從能級(jí)m躍遷到能級(jí)n時(shí)輻射紅光的頻率為 1 從能級(jí)n躍遷到能級(jí)k時(shí)吸收紫光的頻率為 2 已知普朗克常 量為h 若氫原子從能級(jí)k躍遷到能級(jí)m 則 三 原子核 貝克勒爾 83 83 1 天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn) 射線 射線 射線 1 發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象 使人們認(rèn)識(shí)到原子核也有復(fù)雜結(jié)構(gòu) 揭開了人類研究原子核結(jié)構(gòu)的序幕 2 通過對(duì)天然放射現(xiàn)象的研究 人們發(fā)現(xiàn)原子序數(shù)大于或等于 的所有天然存在的元素都具有放射性 原子序數(shù)小于 的天然存在的元素有些也具有放射性 它們放射出來的射線常見的有三種 2 天然衰變中核的變化規(guī)律在核的天然衰變中 核變化的最基本的規(guī)律是 守恒和 守恒 質(zhì)量數(shù) 電荷數(shù) 3 半衰期 半數(shù) 快慢 1 定義 放射性元素的原子核有 發(fā)生衰變所需 要的時(shí)間 物理狀態(tài) 化學(xué)狀態(tài) 2 意義 反映了核衰變過程的 程度 具有統(tǒng)計(jì)性 3 特征 只由核本身的因素所決定 而與原子所處的 或 無關(guān) 質(zhì)子 中子 四 核力 核能 重核的裂變和輕核的聚變1 核力 原子核的半徑很小 其中的質(zhì)子之間的庫侖力很大 受到這么大的庫侖斥力卻能處于穩(wěn)定狀態(tài) 一定還有別的力把各核子緊緊地拉在一起 這種力叫做核力 核力具有以下特點(diǎn) 1 核力是很強(qiáng)的力 相鄰 2 核力作用范圍很小 只在2 0 10 15 m的短距離內(nèi)起作 用 3 每個(gè)核子只跟它 的核子發(fā)生核力作用 2 核能 原子核 原子核 1 結(jié)合能 核子結(jié)合成 時(shí)放出一定的能量 分解成核子時(shí)吸收一定的能量 這種能量叫結(jié)合能 2 質(zhì)量虧損 核子結(jié)合生成原子核 所生成的原子核的質(zhì)量比生成它的核子的總質(zhì)量要小些 這種現(xiàn)象叫做 3 愛因斯坦質(zhì)能方程 物體的能量和質(zhì)量之間存在著密切的聯(lián)系 它們的關(guān)系是 這就是愛因斯坦質(zhì)能方程 其另一個(gè)表達(dá)形式是 E mc2 質(zhì)量虧損 E mc2 3 獲得核能的途徑 1 重核的裂變 重核俘獲一個(gè)中子后分裂為兩個(gè)或幾個(gè) 質(zhì)量數(shù)的原子核 則這樣的反應(yīng)叫做重核的裂變 在裂變的同時(shí) 還會(huì)放出幾個(gè)中子和大量能量 2 輕核的聚變 某些輕核結(jié)合成質(zhì)量數(shù) 的原子核的反應(yīng)過程叫做輕核的聚變 同時(shí)放出大量的能量 輕核聚變只能發(fā)生在超高溫條件下 故輕核聚變也叫做熱核反應(yīng) 中等 10 較大 基礎(chǔ)檢測(cè) 考點(diǎn)1 氫原子的能級(jí)躍遷 重點(diǎn)歸納 3 解答氫原子能級(jí)圖與原子躍遷問題的注意事項(xiàng) 1 氫原子能級(jí)圖 如圖11 4 3所示 圖11 4 3 考題題組 1 多選 如圖11 4 4所示是氫原子的能級(jí)圖 大量處于n 4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí) 一共可以輻射出6種不同頻率的光子 其中巴耳末系是指氫原子由高能級(jí)向n 2能級(jí)躍 遷時(shí)釋放的光子 則 圖11 4 4 A 6種光子中波長最長的是n 4激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)產(chǎn)生 的 B 6種光子中有2種屬于巴耳末系 C 使n 4能級(jí)的氫原子電離至少要0 85eV的能量 D 若從n 2能級(jí)躍遷到基態(tài)釋放的光子能使某金屬板發(fā)生光電效應(yīng) 則從n 3能級(jí)躍遷到n 2能級(jí)釋放的光子也一定能使該板發(fā)生光電效應(yīng) 答案 BC 2 多選 2017年湖北荊門模擬 氫原子核外電子發(fā)生了兩次躍遷 第一次從外層軌道躍遷到n 3軌道 第二次核外電子 再從n 3軌道躍遷到n 2軌道 下列說法中正確的是 A 兩次躍遷原子的能量增加相等B 第二次躍遷原子的能量減小量比第一次的大C 兩次躍遷原子的電勢(shì)能減小量均大于電子的動(dòng)能增加量D 兩次躍遷原子均要放出光子 第一次放出的光子能量要大于第二次放出的光子能量 解析 氫原子核外電子從外層軌道躍遷到內(nèi)層軌道這一過 程中 原子的能量減小 原子要放出光子 由能量守恒定律可 知原子的電勢(shì)能減小量大于電子的動(dòng)能增加量 又由氫原子能級(jí)圖知因躍遷到n 3軌道放出的光子能量 或原子的能量減小量 最多為1 51eV 而氫原子核外電子從n 3軌道躍遷到n 2軌道放出的光子的能量 或原子的能量減小量 為1 89eV B C正確 答案 BC 考點(diǎn)2 原子核與原子核的衰變 重點(diǎn)歸納1 衰變規(guī)律及實(shí)質(zhì) 1 兩種衰變的比較 答案 A 考點(diǎn)3 核反應(yīng)類型 核能 重點(diǎn)歸納1 核反應(yīng)類型 1 核反應(yīng)的四種類型 衰變 人工轉(zhuǎn)變 裂變和聚變 2 核反應(yīng)過程一般都是不可逆的 所以核反應(yīng)方程只能用單向箭頭連接并表示反應(yīng)方向 不能用等號(hào)連接 3 核反應(yīng)的生成物一定要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ) 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應(yīng)方程 4 核反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒 核反應(yīng)過程中反應(yīng)前后的總質(zhì)量一般會(huì)發(fā)生變化 5 核反應(yīng)遵循電荷數(shù)守恒 關(guān)于這兩個(gè)方程的下列說法正確的是 A 方程 1 屬于 衰變B 方程 1 屬于重核裂變C 方程 2 屬于輕核聚變D 方程 1 中k 10 方程 2 中d 1答案 BCD