2009屆高三第一輪復習-原子的核式結(jié)構(gòu)玻爾理論天然放射現(xiàn)象教案24

原子的核式構(gòu)造玻爾理論天然放射現(xiàn)象一、知識點梳理1、原子的核式構(gòu)造1）粒子散射實驗結(jié)果：絕大部分粒子沿原方向行進，少量粒子發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)。2）原子的核式構(gòu)造模型：在原子的中心有一個很小的核，叫做原子核，原子的所有正電荷和幾乎所有的質(zhì)量都集中在原子核里，帶負電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)．（3）原子核的大?。涸拥陌霃酱蟾攀?0-10米，原子核的半徑大概為10-14米～10-15米．2、玻爾理論有三個重點：原子只好處于一系列的不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)固的．電子固然繞核旋轉(zhuǎn)，但其實不向外輻射能量，這些狀態(tài)叫定態(tài)．原子從一種定態(tài)躍遷到另必定態(tài)時，它輻射(或汲取)必定頻次的光子，光子的能量由這兩個定態(tài)的能量差決定．即hν=E2-E1原子的不一樣能量狀態(tài)對應于電子沿不一樣圓形軌道運動．原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道是分立的．在玻爾模型中，原子的可能狀態(tài)是不連續(xù)的，各狀態(tài)對應的能量也是不連續(xù)的，這些不連續(xù)的能量值的能量值叫做能級。3、原子核的構(gòu)成核力原子核是由質(zhì)子和中子構(gòu)成的．質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子．將核子牢固地約束在一同的力叫核力，這是一種很強的力，并且是短程力，只好在-15、原子核的衰變1）天然放射現(xiàn)象：有些元素自覺地放射出看不見的射線，這類現(xiàn)象叫天然放射現(xiàn)象．（2）放射性元素放射的射線有三種：射線、射線、射線，這三種射線能夠用磁場和電場加以差別，如圖15.2-1所示15．2-1（3）放射性元素的衰變：放射性元素放射出粒子或粒子后，衰變?yōu)樾碌脑雍?，原子核的這類變化稱為衰變．衰變規(guī)律：衰變中的電荷2382344234234092U90Th+2He衰變90Th91Pa+1e衰變數(shù)和質(zhì)量數(shù)都是守恒的．半衰期：放射性元素的原子核有多半發(fā)生衰變所需要的時間稱為半衰期．不一樣的放射性元素的半衰期是不一樣的，但對于確立的放射性元素，其半衰期是確立的．它由原子核的內(nèi)部要素所決定，跟元素的化學狀態(tài)、溫度、壓強等要素沒關(guān)．5）同位素：擁有同樣質(zhì)子數(shù)，中子數(shù)不一樣的原子在元素周期表中處于同一地點，互稱同位素。二、典型例題例1如圖15-2-2所示為盧瑟福和他的同事們做粒子散射放射源金箔熒光屏實驗裝置的表示圖，熒光屏和顯微鏡一同分別放在圖中的A、B、C、顯微鏡AD四個地點時，察看到的現(xiàn)象，下陳述法中正確的選項是A．放在A地點時，同樣時間內(nèi)察看到屏上的閃光次數(shù)最多B．放在B地點時，同樣時間內(nèi)察看到屏上的閃光次數(shù)只比ABD地點時稍少些C．放在C、D地點時，屏上察看不到閃光D．放在D地點時，屏上還能察看一些閃光，但次數(shù)很少[分析]依據(jù)α粒子散射現(xiàn)象，絕大部分粒子沿原方向行進，少量此題應選擇A、B、D

C15-2-2粒子發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，[評論]此題觀察學生能否掌握盧瑟福的α粒子散射實驗結(jié)果。例2氫原子的核外電子從距核較近的軌道躍遷到距核較遠的軌道過程中()．原子要汲取光子，電子的動能增大，原子的電勢能增大，原子的能量增大B．原子要放出光子，電子的動能減小，原子的電勢能減小，原子的能量也減小C．原子要汲取光子，電子的動能增大，原子的電勢能減小，原子的能量增大D．原子要汲取光子，電子的動能減小，原子的電勢能增大，原子的能量增添[分析]依據(jù)玻爾理論，氫原子核外電子在離核越遠的軌道上運動時，其能量越大，由能量公式En=E1（E1=-13．6eV）可知，電子從低軌道(量子數(shù)n小)向高軌道(n值較大)n2躍遷時，要汲取必定的能量的光子．應選項B可清除．氫原子核外電子繞核做圓周運動，其向心力由原子核對電子的庫侖引力供給，即ke2=mv2，電子運動的動能Ek=1mv2=ke2．由r2r22r此可知：電子離核越遠，r越大時，則電子的動能就越小，應選項A、C均可清除．因為原子核帶正電荷，電子帶負電荷，事實上異性電荷遠離過程中需戰(zhàn)勝庫侖引力做功，即庫侖力對電子做負功，則原子系統(tǒng)的電勢能將增大，系統(tǒng)的總能量增添，應選項D正確．[評論]觀察對玻爾理論、庫侖定律、圓周運動規(guī)律及電場力做功性質(zhì)的綜合運用的能力．例3對于天然放射現(xiàn)象，以下表達正確的選項是（）A．若使放射性物質(zhì)的溫度高升，其半衰期將減小B．β衰變所開釋的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子時所產(chǎn)生的C．在α、β、γ這三種射線中，γ射線的穿透能力最強，α射線的電離能力最強D．鈾核(92238U)衰變?yōu)殂U核(20682Pb)的過程中，要經(jīng)過8次α衰變和10次β衰變[分析]半衰期是由放射性元素原子核的內(nèi)部要素所決定，跟元素的化學狀態(tài)、溫度、壓強等要素沒關(guān)．A錯；β衰變所開釋的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子時所產(chǎn)生的，01n11H01e，B對；依據(jù)三種射線的物理性質(zhì)，C對；23892U的質(zhì)子數(shù)為92，中子數(shù)為146，20682Pb的質(zhì)子數(shù)為82，中子數(shù)為124，因此鉛核比鈾核少10個質(zhì)子，22此中子。注意到一次α衰變質(zhì)量數(shù)減少4，故α衰變的次數(shù)為x=238206=8次。再聯(lián)合核電荷數(shù)的變化情4況和衰變規(guī)律來判斷β衰變的次數(shù)y應知足2x-y+82＝92，y＝2x-10=6次。故此題正確答案為B、C。[評論]此題觀察α衰變、β衰變的規(guī)律及質(zhì)量數(shù)，質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)之間的關(guān)系。β衰變放出的電子其實不是由核外電子躍遷出來的，而是從核中衰變產(chǎn)生的。例4、如圖15-2-3K-介子衰變的方程為Kππ0，此中K-介子和π-介子帶負的基元電荷，π0介子不帶電。一個K-介子沿垂直于磁場的方向射入勻強磁場中，其軌跡為A圓弧AP，衰變后產(chǎn)生的π-介子的軌跡為圓弧PB，兩軌跡在P點相切，它們的半徑RK-與Rπ之比為2∶1。π0介子的軌跡未畫出。由此可知π-介子的動量大小與π0介子的動量大小之比為A.1∶1B.1∶2C.1∶3D.1∶6[分析]依據(jù)題意，分別計算出帶電粒子在磁場中作圓周運動的軌道半徑。依據(jù)動量的定義，分別求出兩個介子的動量大小，再從圖中確立兩個介子動量的方向，最后運用動量守恒，計算出0vK2mKvK2pK,RppK2，粒子的動量大小。qvKB=mK，RK=，RkqvKBqBqBp1pK=-p+p0，03p。正確選項為（C）p[評論]這題以基本粒子的衰變?yōu)榍樾?，波及帶電粒子在磁場中運動規(guī)律和動量守恒等知識點，是一道綜合性題目。帶電粒子在磁場中遇到洛倫磁力作用，該力的方向與粒子的速度方向垂直，所以，帶電粒子作圓周運動。依據(jù)動量守恒，基本粒子衰變前后的總動量不變，但計算過程要主注意動量的方向問題。例5若原子的某內(nèi)層電子被電離形成空位，其余的電子躍遷到該空位上時，會將剩余的能量以電磁輻射的形式開釋出來，此電磁輻射就是原子的特點X射線。內(nèi)層空位的產(chǎn)生有多種體制，此中的一種稱為內(nèi)變換，即原子中處于激發(fā)態(tài)的核躍遷回基態(tài)時，將躍遷時開釋的能

K-π-BP15-2-3量交給某一內(nèi)層電子，使此內(nèi)層電子電離而形成空位（被電離的電子稱為內(nèi)變換電子）。214PO的原子核從某一激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時，可將能量0E=1.416MeV交給內(nèi)層電子(如K、L、M層電子，K、L、M標志原子中最湊近核的三個電子層)使其電離。實驗測得從214PO原子的K、L、M層電離出的動能分別為E=1.323MeV、E=1.399MeV、E=1.412MeV.則可能發(fā)射的特點XKLM射的能量為A0.013MeVB0.017MeVC0.076MeVD0.093MeV[分析]電子電離后的動能等于汲取的能量減去電子本來所處的能級的能量，所以原子核的K層的能量為0．093MeV，原子核的L層的能量為0．017MeV，原子核的M層的能量為0．004MeV。所以可能發(fā)射的特點X射的能量為0．076MeV、0．087MeV、0．013MeV。故正確為A、C[評論]這是一道信息題要修業(yè)生能把題中所給的知識與已學知識有機聯(lián)合。學生第一要弄清電子的電離能、動能與汲取能量的關(guān)系。三、過關(guān)測試1、用a、b兩束單色光分別照耀同一雙縫干預裝置，涉圖樣，此中甲圖是a光照耀時形成的，乙圖是

在距雙縫恒定距離的屏上獲得圖示的干b光照耀時形成的。則對于a、b兩束單色光，下述正確的選項是

BA．a(chǎn)光光子的能量較大B．在水中a光流傳的速度較大C．若用a光照耀某金屬時不可以打出光電子，則用b光照耀該金屬時必定打不出光電子D．若a光是氫原子從n＝4的能級向n＝2的能級躍遷時產(chǎn)生的，則b光可能是氫原子從n＝3的能級向n＝2的能級躍遷時產(chǎn)生的2、德國物理學家弗蘭克林和赫茲進行過氣體原子激發(fā)的實驗研究。如圖（1）他們在一只陰極射線管中充了要觀察的汞蒸氣。極射發(fā)出的電子受陰極K和柵極R之間的電壓UR加快，。電子抵達柵極R時，電場做功eUR。今后電子經(jīng)過柵極R和陽極A之間的減速電壓UA。通過陽極的電流如圖（2）所示，跟著加建電壓增大，陽極電流在短時間內(nèi)也增大。可是抵達一個特定的電壓值UR后．察看到電流忽然減小。在這個電壓值上，電于的能量恰好能夠激發(fā)和它們碰撞的原子。參加碰撞的電子交出其能量，速度減小，因現(xiàn)在達不了陽極．陽極電流減小。eUR即為基態(tài)氣體原于的激發(fā)能。獲得汞原子的各條能級比基態(tài)高以下能量值：4.88eV,6.68eV,8.78eV,10.32eV(此為汞原子的電離能)。若一個能量為7.97eV電子進入汞蒸氣后丈量它的能量大概是KRAIA.4.88eV或7.97eV或6.68eVAC.2.35eV或7.97eV或3.09eV或7.97eVDURUA3、某原子核的衰變過程是AB，C，下陳述法中正確的選項是URA．核C比核B的中子數(shù)少2(1)B．核C比核A的質(zhì)量數(shù)少5(2)C．原子核為A的中性原子的電子數(shù)比原子核為B的中性原子的電子數(shù)多2D．核C比核A的質(zhì)子數(shù)少14、原子從一個能級躍遷到一個較低的能級時，有可能不發(fā)射光子．比如在某種條件下，鉻原子的n=2能級上的電子躍遷到n=1能級上時其實不發(fā)射光子，而是將相應的能量轉(zhuǎn)交給n=4能級上的電子，使之能離開原子，這一現(xiàn)象叫做俄歇效應．以這類方式離開了原子的電子叫做俄歇電子．已知鉻原子的能級公式可簡化表示為En=-A，式中n=1，2，3表示n2不一樣能級，A是正的已知常數(shù)．上述俄歇電子的動能是37(C)1113(A)A(B)AA(D)A161616165、地球的年紀究竟有多大，科學家利用天然放射性元素的衰變規(guī)律，經(jīng)過對當前發(fā)現(xiàn)最古老的巖石中鈾和鉛含量來計算。測得該巖石中現(xiàn)含有的鈾是巖石形成早期時（巖石形成早期時不含鉛）的一半，鈾238衰變后形成鉛206，鈾238的相對含量隨時間變化規(guī)律如下圖，圖中N為鈾的原子數(shù)，N0為鈾和鉛的總原子數(shù)．由此能夠判斷出BDA．鈾238的半衰期為90億年B．地球的年紀大概為45億年C．被測定的古老巖石樣品在

90億年時的鈾、鉛原子數(shù)之比約為

1∶4D．被測定的古老巖石樣品在

90億年時鈾、鉛原子數(shù)之比約為

1∶36．對于氫原子能級的躍遷，以下表達中正確的選項是

(

)A．用波長為60nm的倫琴射線照耀，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的光子照耀，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的自由電子轟擊，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的光子照耀，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)7、氫原子從能級A躍遷到能級B時，輻射出波長為λ1的光子，從能級A躍遷到能級C時，輻射出波長為入2的光子．若入>入，則氫原子從能級B躍遷到能級C時，將______12光子，光子的波長為_______。8、太赫茲輻射（1THz=1012Hz）是指頻次從0.3THz到10THz、波長介于無線電波中的毫米波與紅外線之間的電磁輻射地區(qū)，所產(chǎn)生的T射線在物體成像、醫(yī)療診療、環(huán)境檢測、通信等方面擁有廣闊的應用遠景．近來，科學家終于研制出以紅外線激光器為基礎的首臺可產(chǎn)生4.4THz的T射線激光器，進而使T射線的有效利用成為現(xiàn)實。已知普朗克常數(shù)h=6.63×10－34J·s，對于4.4THz的T射線，以下說法中錯誤的是BC．．A．它在真空中的速度為3.0×108m/sB．它是某種原子核衰變時產(chǎn)生的C．它的波長比可見光短D．它的光子的能量約為－212.9×10J9、氫原子從能級A躍遷到能級B汲取頻次為1的光子，從能級A躍遷到能級C開釋頻次為2的光子，若21，則當它從能級B躍遷到能級C時，將．放出頻次為C．汲取頻次為

21的光子B．放出頻次為21的光子D．汲取頻次為

1的光子1的光子10、日光燈中有一個啟動器，此中的玻璃泡中裝有氖氣。啟動時，玻璃泡中的氖氣會發(fā)出紅光，這是因為氖原子的A．自由電子周期性運動而產(chǎn)生的B．外層電子受激發(fā)而產(chǎn)生的C．內(nèi)層電子受激發(fā)而產(chǎn)生的D．原子核受激發(fā)而產(chǎn)生的11、已知氦離子He+能級En與量子數(shù)n的關(guān)系和氫原子能級公式近似，處于基態(tài)的氦離子He+的電離能為E＝54.4eV。為使處于基態(tài)的氦離子He+處于激發(fā)態(tài)，入射光子所需的最小能量為A．13.6eVB．40.8eVC．48.4eVD．54.4eV12、如圖15.2-5所示是工廠利用放射線自動控制鋁板厚度的裝置表示圖．(1)請簡述自動控制的原理．(2)假如工廠生產(chǎn)的是厚度為1mm的鋁板，在.和三種射線中，哪一種對鋁板