高考物理一轮复习14.2原子结构原子核课件

这是一份高考物理一轮复习14.2原子结构原子核课件，共60页。PPT课件主要包含了基础落实，考点突破，卢瑟福，Em－En，不连续，不连续的，正整数，－136，n2r1，贝可勒尔等内容，欢迎下载使用。

知识点一　原子结构1．电子的发现：英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了________，提出了原子的“枣糕模型”．
2．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，1911年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．(3)原子的核式结构模型：原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部________，电子在正电体的外面运动．
知识点二　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．2．光谱分类
知识点三　氢原子的能级结构、能级公式1．玻尔理论(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，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：当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＝6.63×10－34 J·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________的，因此电子的可能轨道也是________．
2．几个概念(1)能级：在玻尔理论中，原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值，叫作能级．(2)基态：原子能量________的状态．(3)激发态：在原子能量状态中除基态之外的其他状态．(4)量子数：原子的状态是不连续的，用于表示原子状态的________．
知识点四　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．
4．核能(1)结合能：核子结合为原子核时__________的能量或原子核分解为核子时吸收的________，叫做原子核的结合能，也称核能．(2)比结合能①定义：原子核的结合能与________之比，称作比结合能，也叫平均结合能．②特点：不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越________，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定．(3)质能方程、质量亏损：爱因斯坦质能方程E＝________，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm，这就是质量亏损．由质量亏损可求出释放的核能ΔE＝________.
思考辨析(1)原子中绝大部分是空的，原子核很小．(　　)(2)核式结构模型是卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出的．(　　)(3)氢原子光谱是由一条一条的亮线组成的．(　　)(4)玻尔理论成功地解释了氢原子光谱，也成功地解释了氦原子光谱．(　　)(5)按照玻尔理论，核外电子均匀分布在各个不连续的轨道上．(　　)
(6)1903年，居里夫妇和贝克勒尔由于对放射性的研究而共同获得诺贝尔物理学奖．①β衰变中的电子来源于原子核外电子．(　　)②由放射性元素放出的氦核流被称为α射线．(　　)③半衰期是一个统计规律，对少数原子核不适用．(　　)④三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是γ射线、β射线、α射线．(　　)⑤目前核电站多数是采用核聚变反应发电．(　　)⑥轻核聚变比重核裂变的产能效率更高．(　　)
(7)爱因斯坦从狭义相对论中推导出的最著名方程——质能方程．①爱因斯坦质能方程反映了物质的质量就是能量，它们之间可以相互转化．(　　)②质量亏损说明在核反应过程中质量数不守恒．(　　)③质能方程表明在一定条件下，质量可以转化为能量．(　　)
教材改编1.[人教版选修3－5改编]卢瑟福进行的α粒子散射实验现象表明(　　)A．在原子的中心有一个很小的核B．原子核具有复杂结构C．原子核集中了原子所有的质量D．核外电子在绕核旋转
解析：汤姆孙发现了电子，标志着原子结构研究的开始，卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子的核式结构，而天然放射现象说明原子核具有复杂的结构，故B错误；为了解释α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，故A正确，C错误；实验现象不能说明电子的运动规律，故D错误．
解析：本题考查元素的衰变和质能方程．根据核反应前后电荷数守恒和质量数守恒得X的电荷数为94－2＝92，质量数为239－4＝235，则中子数为235－92＝143，故A正确；半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用，故B错误；衰变发出的γ射线是频率很高的电磁波，具有很强的穿透能力，故C正确；在衰变的过程中，根据质能方程知，有能量放出，则一定有质量亏损，故D错误．
解析：A、B所列反应是核聚变，不是β衰变，β衰变要放出电子，故A对，B错；C、D两种反应都是核裂变，故C对，D错．
解析：本题考查质能方程的计算．氘核聚变反应的质量亏损Δm＝2m氘－m氦－mn＝0.003 5 u，则该反应释放的核能ΔE＝Δm×931.5 MeV≈3.3 MeV，故选B.
题型1|能级和跃迁问题例1 [2021·潍坊模拟] (多选)氢原子能级如图所示，当氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，辐射光的波长为656 nm.以下判断正确的是(　　)A．氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级时，辐射光的波长大于656 nmB．用波长为325 nm的光照射，可使氢原子从n＝1能级跃迁到n＝2能级C．一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线D．用波长为633 nm的光照射，不能使氢原子从n＝2跃迁到n＝3的能级
解析：根据氢原子的能级图和能级跃迁规律，当氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级时，辐射光的波长一定小于656 nm，因此选项A错误；根据发生跃迁只能吸收和辐射一定频率的光子，可知选项B错误，D正确；一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时可以产生3种频率的光子，所以选项C正确．
题型2|跃迁与能量问题例2 [2019·全国卷Ⅰ，14]氢原子能级示意图如图所示. 光子能量在1.63 eV～3.10 eV的光为可见光. 要使处于基态(n＝1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为(　　)A．12.09 eV B．10.20 eVC．1.89 eV D．1.51 eV
解析：本题考查原子的能级跃迁问题，体现了模型建构的核心素养．由题图数据分析可知，只有氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出的光子能量在可见光光子能量范围内，所以处于基态(n＝1)的氢原子最少也要跃迁到n＝3能级，氢原子吸收的能量最小为ΔE＝E3－E1＝12.09 eV，故选A.
题型3|谱线条数问题例3 (多选)氢原子能级图如图所示，当氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，辐射光的波长为656 nm，下列判断正确的是(　　)A．当氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级时，辐射光的波长大于656 nmB．当氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级时，辐射出的光子不能使逸出功为2.25 eV的钾发生光电效应C．一个处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种光谱线D．用能量为1.0 eV的光子照射处于n＝4能级的氢原子，可以使该氢原子电离
练1　如图甲所示为氢原子的能级图，图乙为氢原子的光谱图．已知谱线b是氢原子从n＝5能级直接跃迁到n＝2能级时发出的光谱线，则谱线a可能是氢原子(　　)A．从n＝2的能级跃迁到n＝1的能级时发出的光谱线B．从n＝3的能级直接跃迁到n＝1的能级时发出的光谱线C．从n＝4的能级直接跃迁到n＝1的能级时发出的光谱线D．从n＝4的能级直接跃迁到n＝2的能级时发出的光谱线
解析：由谱线a的光子的波长大于谱线b的光子的波长，可知谱线a的光子频率小于谱线b的光子频率，所以谱线a的光子能量小于n＝5和n＝2间的能级差，选项D正确，选项A、B、C错误．
练2　[2020·东北三省三校模拟](多选)如图所示，甲图为演示光电效应的实验装置；乙图为a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线；丙图为氢原子的能级图；丁图给出了几种金属的逸出功和极限频率．
以下说法正确的是(　　)A．若b光为绿光，c光可能是紫光B．若a光为绿光，c光可能是紫光C．若b光光子能量为2.81 eV，用它照射由金属铷构成的阴极，产生的大量具有最大初动能的光电子去轰击大量处于n＝3激发态的氢原子，可以产生6种不同频率的光D．若b光光子能量为2.81 eV，用它直接照射大量处于n＝2激发态的氢原子，可以产生6种不同频率的光
考点二　原子核的衰变、半衰期多维探究题型1|三种射线的比较例4 天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可推知(　　)A．②来自于原子核外的电子B．①的电离作用最强，是一种电磁波C．③的电离作用较强，是一种电磁波D．③的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子
解析：三种射线均来自于原子核内，A错误；从图中可看出，一张纸能挡住①射线，则①射线一定是α射线，其贯穿本领最差，电离能力最强，但不是电磁波，而是高速粒子流，B错误；铝板能挡住②，而不能挡住③，说明③一定是γ射线，其电离能力最弱，贯穿本领最强，是一种电磁波，属于原子核内以能量形式释放出来的以光速运行的高能光子，C错误，D正确．
题型2对半衰期的理解和应用(1)半衰期表示放射性元素衰变的快慢，不同的放射性元素其半衰期不同．(2)半衰期描述的对象是大量的原子核，不是单个原子核，这是一个统计规律．(3)一种元素的半衰期与这种元素是以单质形式还是以化合物形式存在无关，且加压、增温均不会改变．
例5 [2020·北京西城区一模]已知氡222的半衰期为3.8天．那么4 g放射性物质氡222经过7.6天，还剩下没有发生衰变的质量为(　　)A．2 g B．1 g C．0.5 g D．0 g
题型4 |与磁场结合的问题α衰变、β衰变的比较
练3　(多选)日本福岛核电站泄漏事故中释放出大量的碘131，碘131是放射性同位素，衰变时会发出β射线与γ射线，碘131被人摄入后，会危害身体健康，由此引起了全世界的关注．下面关于核辐射的相关知识，说法正确的是(　　)A．人类无法通过改变外部环境来改变碘131衰变的快慢B．碘131的半衰期为8.3天，则4个碘原子核经16.6天后就一定剩下一个原子核C．β射线与γ射线都是电磁波，但γ射线穿透本领比β射线强D．碘131发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的
解析：衰变的快慢由放射性元素本身决定，与外部环境无关，A正确；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数几个原子核无意义，B错误；β射线是高速电子流，γ射线是电磁波，C错误；β衰变的实质是原子核内的1个中子转化为1个质子和1个电子，D正确．
解析：根据核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，可知选项B中的X2质量数是4，电荷数是2，代表α粒子，B项正确；选项D中的X4质量数是4，电荷数是2，代表α粒子，D项正确；根据核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，可知选项A中的X1质量数是3，电荷数是2，A项错误；选项C中的X3质量数是1，电荷数是0，代表中子，C项错误．
解析：B选项是卢瑟福发现质子的核反应，B选项错误；D选项是β衰变，D选项错误．A、C选项正确．
题型3|利用质能方程计算核能(1)根据核反应方程，计算出核反应前与核反应后的质量亏损Δm.(2)根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2计算核能．质能方程ΔE＝Δmc2中Δm的单位用“kg”，c的单位用“m/s”，则ΔE的单位为“J”．(3)ΔE＝Δmc2中，若Δm的单位用“u”，则可直接利用ΔE＝Δm×931.5 MeV/u计算ΔE，此时ΔE的单位为“MeV”，即1 u＝1.660 6×10－27 kg，相当于931.5 MeV，这个结论可在计算中直接应用．