高考物理一輪復(fù)習(xí)第3課時原子結(jié)構(gòu)原子核課件(選修3-5)

1、第第3課時原子結(jié)構(gòu)原子核課時原子結(jié)構(gòu)原子核知知 識識 梳梳 理理知識點一、原子核式結(jié)構(gòu)、氫原子光譜、原子的能級知識點一、原子核式結(jié)構(gòu)、氫原子光譜、原子的能級1原子的核式結(jié)構(gòu)原子的核式結(jié)構(gòu)(1)電電子的發(fā)現(xiàn)：英國物理學(xué)家子的發(fā)現(xiàn)：英國物理學(xué)家 發(fā)現(xiàn)了電子。發(fā)現(xiàn)了電子。(2)粒子散射實驗：粒子散射實驗：19091911年，英國物理學(xué)家年，英國物理學(xué)家 和他的助手進(jìn)行了用和他的助手進(jìn)行了用粒子轟擊金箔的實驗，實驗粒子轟擊金箔的實驗，實驗發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)粒子穿過金箔后基本上仍沿粒子穿過金箔后基本上仍沿 方向前進(jìn)，方向前進(jìn)，但有少數(shù)但有少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于粒子發(fā)生了大角度

2、偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90，也就是說它們幾乎被，也就是說它們幾乎被“撞撞”了回來了回來(如圖如圖1所示所示)。 湯姆孫湯姆孫盧瑟福盧瑟福原來原來圖圖1(3)原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子中心有一個很小的核，原子原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子中心有一個很小的核，原子全部的全部的 和幾乎全部和幾乎全部 都集中在核里，帶負(fù)電的電都集中在核里，帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。正電荷正電荷質(zhì)量質(zhì)量波長波長 亮線亮線 光帶光帶 3玻爾理論玻爾理論(1)定定態(tài)：原子只能處于一系列態(tài)：原子只能處于一系列 的能量狀態(tài)中，在的能量狀態(tài)中，在這些能量狀態(tài)中原子是這些能量狀態(tài)中原子是 的，電子雖然繞核

3、運(yùn)動，但的，電子雖然繞核運(yùn)動，但并不向外輻射能量。并不向外輻射能量。(2)躍遷：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，它輻射躍遷：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個定態(tài)的能或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個定態(tài)的能量差決定，即量差決定，即h 。(h是普朗克常量，是普朗克常量，h6.63 1034 Js)(3)軌道：原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道軌道：原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運(yùn)動相對應(yīng)。原子的定態(tài)是繞核運(yùn)動相對應(yīng)。原子的定態(tài)是 的，因此電子的的，因此電子的可能軌道也是可能軌道也是 的。的。不連續(xù)不連續(xù)穩(wěn)定穩(wěn)定EmEn不

4、連續(xù)不連續(xù)不連續(xù)不連續(xù)4氫原子的能級、能級公式氫原子的能級、能級公式(1)氫氫原子的能級原子的能級能級圖如圖能級圖如圖2所示所示圖圖2知識點二、原子核的組成、原子核的衰變、半衰知識點二、原子核的組成、原子核的衰變、半衰 期、放射性同位素期、放射性同位素1原子核的組成：原子核的組成：原原子核是由子核是由 和中子組成的，原子核的和中子組成的，原子核的電荷數(shù)等于核內(nèi)的電荷數(shù)等于核內(nèi)的 。2天然放射現(xiàn)象天然放射現(xiàn)象(1)天然放射現(xiàn)象天然放射現(xiàn)象元素元素 地放出射線的現(xiàn)象，首先由貝克勒爾發(fā)現(xiàn)。天地放出射線的現(xiàn)象，首先由貝克勒爾發(fā)現(xiàn)。天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說明然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說明 具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。具有復(fù)雜

5、的結(jié)構(gòu)。質(zhì)子質(zhì)子質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù)自發(fā)自發(fā)原子核原子核(2)放射性和放射性元素放射性和放射性元素物質(zhì)發(fā)射某種看不見的射線的性質(zhì)叫物質(zhì)發(fā)射某種看不見的射線的性質(zhì)叫 。具有放射性的。具有放射性的元素叫元素叫 元素。元素。(3)三種射線：放射性元素放射出的射線共有三種，分別是三種射線：放射性元素放射出的射線共有三種，分別是 、 、 。(4)放射性同位素的應(yīng)用與防護(hù)放射性同位素的應(yīng)用與防護(hù)放射性同位素：有放射性同位素：有 放射性同位素和放射性同位素和 放射性同位素放射性同位素兩類，放射性同位素的化學(xué)性質(zhì)相同。兩類，放射性同位素的化學(xué)性質(zhì)相同。應(yīng)用：消除靜電、工業(yè)探傷、作應(yīng)用：消除靜電、工業(yè)探傷、作 等。等。

6、防護(hù)：防止放射性對人體組織的傷害。防護(hù)：防止放射性對人體組織的傷害。放射性放射性放射性放射性射線射線射線射線射線射線天然天然人工人工示蹤原子示蹤原子原子核原子核 原子核原子核 半數(shù)半數(shù) 物理物理 化學(xué)狀態(tài)化學(xué)狀態(tài) 知識點三、核力與結(jié)合能、質(zhì)量虧損知識點三、核力與結(jié)合能、質(zhì)量虧損1核力核力(1)定定義：義：原子核內(nèi)部，核子間所特有的相互作用力。原子核內(nèi)部，核子間所特有的相互作用力。(2)特點：特點：核力是強(qiáng)相互作用的一種表現(xiàn)；核力是強(qiáng)相互作用的一種表現(xiàn)；核力是短程力，作用范圍在核力是短程力，作用范圍在1.51015m之內(nèi)；之內(nèi)；每個核子只跟它的相鄰核子間才有核力作用。每個核子只跟它的相鄰核子間才

7、有核力作用。2結(jié)合能結(jié)合能核核子結(jié)合為原子核時子結(jié)合為原子核時 的能量或原子核分解為核子時的能量或原子核分解為核子時 的能量，叫做原子核的結(jié)合能，亦稱核能。的能量，叫做原子核的結(jié)合能，亦稱核能。3比結(jié)合能比結(jié)合能(1)定定義：義：原子核的結(jié)合能與原子核的結(jié)合能與 之比，稱做比結(jié)合能，也叫平之比，稱做比結(jié)合能，也叫平均結(jié)合能。均結(jié)合能。(2)特點：特點：不同原子核的比結(jié)合能不同，原子核的比結(jié)合能越大，不同原子核的比結(jié)合能不同，原子核的比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越 。釋放釋放吸收吸收核子數(shù)核子數(shù)穩(wěn)定穩(wěn)定4質(zhì)能方程、質(zhì)量虧損質(zhì)能方程、質(zhì)量

8、虧損愛愛因斯坦質(zhì)能方程因斯坦質(zhì)能方程E ，原子核的質(zhì)量必然比組成它，原子核的質(zhì)量必然比組成它的核子的質(zhì)量和要小的核子的質(zhì)量和要小m，這就是質(zhì)量虧損。由質(zhì)量虧損，這就是質(zhì)量虧損。由質(zhì)量虧損可求出釋放的核能可求出釋放的核能E 。mc2mc2中子中子 (4)臨界體積和臨界質(zhì)量：裂變物質(zhì)能夠發(fā)生臨界體積和臨界質(zhì)量：裂變物質(zhì)能夠發(fā)生 的最的最小體積及其相應(yīng)的質(zhì)量。小體積及其相應(yīng)的質(zhì)量。(5)裂變的應(yīng)用：裂變的應(yīng)用： 、核反應(yīng)堆。、核反應(yīng)堆。(6)反應(yīng)堆構(gòu)造：核燃料、減速劑、反應(yīng)堆構(gòu)造：核燃料、減速劑、 、防護(hù)層。、防護(hù)層。鏈?zhǔn)椒磻?yīng)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)原子彈原子彈鎘棒鎘棒質(zhì)量較大質(zhì)量較大 熱核反應(yīng)熱核反應(yīng) 思維深化思

9、維深化判斷正誤，正確的畫判斷正誤，正確的畫“”，錯誤的畫，錯誤的畫“”。(1)粒子散射實驗說明了原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中粒子散射實驗說明了原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個很小的核上。在一個很小的核上。()(2)氫原子由能量為氫原子由能量為En的定態(tài)向低能級躍遷時，氫原子輻射的的定態(tài)向低能級躍遷時，氫原子輻射的光子能量為光子能量為hEn。()(3)氡的半衰期為氡的半衰期為3.8天，若取天，若取4個氡原子核，經(jīng)個氡原子核，經(jīng)7.6天后就剩下天后就剩下一個原子核了。一個原子核了。()(4)核反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，同時遵循電荷數(shù)核反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，同時遵循電荷數(shù)守

10、恒。守恒。()(5)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?？梢韵嗷マD(zhuǎn)化。()答案答案(1)(2)(3)(4)(5)題題 組組 自自 測測題組一原子的核式結(jié)構(gòu)模型題組一原子的核式結(jié)構(gòu)模型1(多選多選)關(guān)關(guān)于原子結(jié)構(gòu)，下列說法正確的是于原子結(jié)構(gòu)，下列說法正確的是()A玻爾原子模型能很好地解釋氫原子光譜的實驗規(guī)律玻爾原子模型能很好地解釋氫原子光譜的實驗規(guī)律B盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型可以很好地解釋原子的穩(wěn)定性盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型可以很好地解釋原子的穩(wěn)定性C盧瑟福的盧瑟福的粒子散射實驗表明原子內(nèi)部存在帶負(fù)電的粒子散射實驗表明原子內(nèi)部存在

11、帶負(fù)電的電子電子D盧瑟福的盧瑟福的粒子散射實驗否定了湯姆孫關(guān)于原子結(jié)構(gòu)粒子散射實驗否定了湯姆孫關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的的“西瓜模型西瓜模型”解析解析玻爾提出的原子模型能很好地解釋氫原子光譜的實驗玻爾提出的原子模型能很好地解釋氫原子光譜的實驗規(guī)律；盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型不能解釋原子的穩(wěn)定性；盧瑟福規(guī)律；盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型不能解釋原子的穩(wěn)定性；盧瑟福的的粒子散射實驗表明原子具有核式結(jié)構(gòu)，否定了湯姆孫關(guān)粒子散射實驗表明原子具有核式結(jié)構(gòu)，否定了湯姆孫關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的于原子結(jié)構(gòu)的“西瓜模型西瓜模型”，故，故A、D正確，正確，B、C錯誤。錯誤。答案答案AD2在在盧瑟福盧瑟福粒子散射實驗中，金箔中的原子核可以看作靜粒子散射

12、實驗中，金箔中的原子核可以看作靜止不動，下列各圖畫出的是其中兩個止不動，下列各圖畫出的是其中兩個粒子經(jīng)歷金箔散射粒子經(jīng)歷金箔散射過程的徑跡，其中正確的是過程的徑跡，其中正確的是()解析解析金箔中的原子核與金箔中的原子核與粒子都帶正電，粒子都帶正電，粒子接近原子核粒子接近原子核過程中受到斥力而不是引力作用，過程中受到斥力而不是引力作用，A、D錯誤；由原子核對錯誤；由原子核對粒子的斥力作用及物體做曲線運(yùn)動的條件，知曲線軌跡的凹粒子的斥力作用及物體做曲線運(yùn)動的條件，知曲線軌跡的凹側(cè)應(yīng)指向受力一方，選項側(cè)應(yīng)指向受力一方，選項B錯、錯、C對。對。答案答案C題組二氫原子能級及能級躍遷題組二氫原子能級及能級

13、躍遷3.圖圖3所示為氫原子的四個能級，其中所示為氫原子的四個能級，其中E1為基態(tài)，若氫原子為基態(tài)，若氫原子A處于激發(fā)態(tài)處于激發(fā)態(tài)E2，氫原子，氫原子B處于激發(fā)態(tài)處于激發(fā)態(tài)E3，則下列說法正確，則下列說法正確的是的是()圖圖3A原子原子A可能輻射出可能輻射出3種頻率的光子種頻率的光子B原子原子B可能輻射出可能輻射出3種頻率的光子種頻率的光子C原子原子A能夠吸收原子能夠吸收原子B發(fā)出的光子并躍遷到能級發(fā)出的光子并躍遷到能級E4D原子原子B能夠吸收原子能夠吸收原子A發(fā)出的光子并躍遷到能級發(fā)出的光子并躍遷到能級E4解析解析原子原子A從激發(fā)態(tài)從激發(fā)態(tài)E2躍遷到躍遷到E1，只輻射一種頻率的光子，只輻射一種

14、頻率的光子，A錯。原子錯。原子B從激發(fā)態(tài)從激發(fā)態(tài)E3躍遷到基態(tài)躍遷到基態(tài)E1可能輻射三種頻率的可能輻射三種頻率的光子，光子，B對。由原子能級躍遷理論可知，原子對。由原子能級躍遷理論可知，原子A可能吸收原可能吸收原子子B由由E3躍遷到躍遷到E2時放出的光子并躍遷到時放出的光子并躍遷到E3，但不能躍遷到，但不能躍遷到E4，C錯。錯。A原子發(fā)出的光子能量原子發(fā)出的光子能量EE2E1大于大于E4E3，故原子故原子B不可能躍遷到能級不可能躍遷到能級E4，D錯。錯。答案答案B4.根根據(jù)玻爾原子結(jié)構(gòu)理論，氦離子據(jù)玻爾原子結(jié)構(gòu)理論，氦離子(He)的能級圖如圖的能級圖如圖4所示。所示。電子處在電子處在n3軌道上

15、比處在軌道上比處在n5軌道上離氦核的距離軌道上離氦核的距離_(選填選填“近近”或或“遠(yuǎn)遠(yuǎn)”)。當(dāng)大量。當(dāng)大量He處在處在n4的的激發(fā)態(tài)時，由于躍遷所發(fā)射的譜線有激發(fā)態(tài)時，由于躍遷所發(fā)射的譜線有_條。條。圖圖4解析解析根據(jù)玻爾原子理論，量子數(shù)根據(jù)玻爾原子理論，量子數(shù)n越小，軌道越靠近原子越小，軌道越靠近原子核，所以核，所以n3比比n5的軌道離原子核近，大量處于的軌道離原子核近，大量處于n4激發(fā)激發(fā)態(tài)的原子躍遷一共有態(tài)的原子躍遷一共有6種情形，即產(chǎn)生種情形，即產(chǎn)生6條譜線。條譜線。答案答案近近6解析解析由原子核的結(jié)合能定義可知，原子核分解成自由核子由原子核的結(jié)合能定義可知，原子核分解成自由核子時所

16、需的最小能量為原子核的結(jié)合能，選項時所需的最小能量為原子核的結(jié)合能，選項A正確；重原子正確；重原子核的核子平均質(zhì)量大于輕原子核的平均質(zhì)量，因此原子核衰核的核子平均質(zhì)量大于輕原子核的平均質(zhì)量，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B正確；正確；銫原子核的核子數(shù)少，因此其結(jié)合能小，選項銫原子核的核子數(shù)少，因此其結(jié)合能小，選項C正確；自由正確；自由核子組成原子核時，其質(zhì)量虧損所對應(yīng)的能量等于該原子核核子組成原子核時，其質(zhì)量虧損所對應(yīng)的能量等于該原子核的結(jié)合能，選項的結(jié)合能，選項D錯誤。錯誤。答案答案ABC2電離電離電電離態(tài)與電離能離態(tài)

17、與電離能電離態(tài)：電離態(tài)：n，E0基態(tài)基態(tài)電離態(tài)：電離態(tài)：E吸吸0(13.6 eV)13.6 eV電離能。電離能。n2電離態(tài)：電離態(tài)：E吸吸0E23.4 eV如吸收能量足夠大，克服電離能后，獲得自由的電子還攜如吸收能量足夠大，克服電離能后，獲得自由的電子還攜帶動能。帶動能。【例【例1】 2013江蘇卷江蘇卷12C(2)根根據(jù)玻爾據(jù)玻爾原子結(jié)構(gòu)理論，氦離子原子結(jié)構(gòu)理論，氦離子(He)的能級圖的能級圖如圖如圖5所示。電子處在所示。電子處在n3軌道上比處軌道上比處在在n5軌道上離氦核的距離軌道上離氦核的距離_(選填選填“近近”或或“遠(yuǎn)遠(yuǎn)”)。當(dāng)大量。當(dāng)大量He處處在在n4的激發(fā)態(tài)時，由于躍遷所發(fā)射的的

18、激發(fā)態(tài)時，由于躍遷所發(fā)射的譜線有譜線有_條。條。圖圖5解析解析根據(jù)玻爾理論根據(jù)玻爾理論rnn2r1可知電子處在可知電子處在n3的軌道上比的軌道上比處在處在n5的軌道上離氦核的距離近。大量的軌道上離氦核的距離近。大量He處在處在n4的激的激發(fā)態(tài)時，發(fā)射的譜線有發(fā)態(tài)時，發(fā)射的譜線有6條條。答案答案近近6【變式訓(xùn)練【變式訓(xùn)練】1(多選多選) (2014山東卷，山東卷，39)氫氫原子能級如圖原子能級如圖6，當(dāng)氫原子從當(dāng)氫原子從n3躍遷到躍遷到n2的能級時，輻的能級時，輻射光的波長為射光的波長為656 nm。以下判斷正確的是。以下判斷正確的是()A氫原子從氫原子從n2躍遷到躍遷到n1的能級時，輻射光的能級時，輻射光的波長大于的波長大于656 nmB用波長為用波長為325 nm的光照射，可使氫原子從的光照射，可使氫原子從n1躍遷到躍遷到n2的能級的能級C一群處于一群處于n3能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產(chǎn)能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產(chǎn)生生3種譜線種譜線D用波長為用波長為6