高考物理創(chuàng)新（基礎(chǔ)課能力課實(shí)驗(yàn)課）教科版課件第十二章原子結(jié)構(gòu)和原子核波粒二象性基礎(chǔ)課1

[高考導(dǎo)航]考點(diǎn)內(nèi)容要求高考(全國卷)三年命題情況對(duì)照分析201520162017光電效應(yīng)ⅠⅠ·T35(1)：光電效應(yīng)Ⅱ·T35(1)：光電效應(yīng)和波粒二象性Ⅰ卷·T35(1)：光電效應(yīng)Ⅱ卷·T35(1)：核反應(yīng)Ⅲ卷·T35(1)：核反應(yīng)和質(zhì)能關(guān)系Ⅰ卷·T17：質(zhì)量虧損與核能的計(jì)算Ⅱ卷·T15：動(dòng)量守恒、衰變、質(zhì)量虧損Ⅲ卷·T19：光電效應(yīng)方程愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ⅰ氫原子光譜Ⅰ氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)、能級(jí)公式Ⅰ原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期Ⅰ放射性同位素Ⅰ核力、核反應(yīng)方程Ⅰ結(jié)合能、質(zhì)量虧損Ⅰ裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)、裂變反應(yīng)堆

Ⅰ射線的危害和防護(hù)Ⅰ基礎(chǔ)課1原子結(jié)構(gòu)原子核原子結(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。2.原子的核式結(jié)構(gòu)知識(shí)排查湯姆孫圖1(1)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)絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后基本上仍沿______方向前進(jìn)，但有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90°，也就是說它們幾乎被“撞”了回來。(如圖1所示)(2)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)。盧瑟福原來正電荷質(zhì)量氫原子光譜1.光譜：用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按波長展開，獲得光的______(頻率)和強(qiáng)度分布的記錄，即光譜。2.光譜分類波長連續(xù)吸收特征4.光譜分析：利用每種原子都有自己的___________可以用來鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分，且靈敏度很高。在發(fā)現(xiàn)和鑒別化學(xué)元素上有著重大的意義。特征譜線氫原子的能級(jí)、能級(jí)公式1.理爾理論 (1)定態(tài)：原子只能處于一系列_______的能量狀態(tài)中，在這些能量狀態(tài)中原子是_______的，電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量。 (2)躍遷：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個(gè)定態(tài)的能量差決定，即hν＝_________。(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s) (3)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(dòng)相對(duì)應(yīng)。原子的定態(tài)是_______的，因此電子的可能軌道也是________的。不連續(xù)穩(wěn)定不連續(xù)不連續(xù)2.氫原子的能級(jí)、能級(jí)公式(1)氫原子的能級(jí)

能級(jí)圖如圖2所示圖2原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期、放射性同位素1.原子核的組成：原子核是由______和中子組成的，原子核的電荷數(shù)等于核內(nèi)的________。2.天然放射現(xiàn)象

元素______地放出射線的現(xiàn)象，首先由_________發(fā)現(xiàn)。天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說明原子核具有_____的結(jié)構(gòu)。質(zhì)子質(zhì)子數(shù)自發(fā)貝克勒爾復(fù)雜天然3.放射性同位素的應(yīng)用與防護(hù) (1)放射性同位素：有______放射性同位素和_____放射性同位素兩類，放射性同位素的化學(xué)性質(zhì)相同。 (2)應(yīng)用：消除靜電、工業(yè)探傷、做_________等。 (3)防護(hù)：防止放射性對(duì)人體組織的傷害。人工示蹤原子4.原子核的衰變?cè)雍?1)衰變：原子核放出α粒子或β粒子，變成另一種________的變化稱為________的衰變。(2)分類(3)半衰期：放射性元素的原子核有______發(fā)生衰變所需的時(shí)間。半衰期由原子核內(nèi)部的因素決定，跟原子所處的______、__________無關(guān)。原子核半數(shù)物理化學(xué)狀態(tài)核力和核能1.核力

原子核內(nèi)部，_______所特有的相互作用力。2.核能 (1)核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm，其對(duì)應(yīng)的能量ΔE＝_____。 (2)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＝_____。核子間裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)、裂變反應(yīng)堆

核反應(yīng)方程1.重核裂變

中子鏈?zhǔn)椒磻?yīng)原子彈鎘棒2.輕核聚變 (1)定義：兩個(gè)輕核結(jié)合成___________的核的反應(yīng)過程。輕核聚變反應(yīng)必須在高溫下進(jìn)行，因此又叫_________。 (2)典型的聚變反應(yīng)方程：

質(zhì)量較大熱核反應(yīng)小題速練1.(多選)從α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果出發(fā)推出的結(jié)論，其中正確的是(

) A.金原子內(nèi)部大部分都是空的 B.金原子是一個(gè)球體 C.湯姆孫的原子模型不符合原子結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況 D.原子核的半徑的數(shù)量級(jí)是10－15m解析α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進(jìn)，但有少數(shù)α粒子發(fā)生了較大角度的偏轉(zhuǎn)，并有極少數(shù)α粒子的偏轉(zhuǎn)角度超過90°，有的甚至幾乎被反彈回來，則從α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果出發(fā)推出的結(jié)論有金原子內(nèi)部大部分都是空的，湯姆孫的原子模型不符合原子結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，原子核的半徑的數(shù)量級(jí)是10－15m，不能說明金原子是球體，選項(xiàng)A、C、D正確。答案ACD2.按照玻爾理論，一個(gè)氫原子中的電子從一半徑為ra的圓軌道自發(fā)地直接躍遷到另一半徑為rb的圓軌道上，ra>rb，在此過程中(

) A.原子發(fā)出一系列頻率的光子 B.原子要吸收一系列頻率的光子 C.原子要吸收某一頻率的光子 D.原子要發(fā)出某一頻率的光子

解析

ra>rb，是從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷，應(yīng)向外發(fā)射能量，且所發(fā)射光子的能量等于兩個(gè)能級(jí)的能量差。選項(xiàng)D正確。

答案

D3.(2018·湖南衡陽模擬)下列有關(guān)氫原子光譜的說法正確的是(

) A.氫原子的發(fā)射光譜是連續(xù)譜 B.氫原子光譜說明氫原子只發(fā)出特定頻率的光 C.氫原子光譜說明氫原子能量是連續(xù)的 D.氫原子光譜線的頻率與氫原子能級(jí)的能量差無關(guān)答案B4.(2017·上海單科)由放射性元素放出的氦核流被稱為(

) A.陰極射線 B.α射線 C.β射線

D.γ射線

解析

本題考查天然放射現(xiàn)象。在天然放射現(xiàn)象中，放出α、β、γ三種射線，其中α射線屬于氦核流，選項(xiàng)B正確。

答案

B5.(2017·上海單科)在同位素氫、氘、氚的核內(nèi)具有相同的(

) A.核子數(shù)

B.電子數(shù) C.中子數(shù)

D.質(zhì)子數(shù)

解析

本題考查對(duì)同位素的認(rèn)識(shí)。同位素是指在原子核中的質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的元素，故氫、氘、氚的核內(nèi)具有相同的質(zhì)子數(shù)，選項(xiàng)D正確。

答案

D6.(多選)關(guān)于核衰變和核反應(yīng)的類型，下列表述正確的是(

) 答案AC7.(2018·高考領(lǐng)航?jīng)_刺卷)已知真空中的光速c＝3.0×108m/s，下列說法正確的是(

)答案C8.根據(jù)所給圖片結(jié)合課本相關(guān)知識(shí)，下列說法正確的是(

)圖3A.圖3甲是電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣，證明電子具有粒子性B.圖乙是利用不同氣體制成的五顏六色的霓虹燈，原因是各種氣體原子的能級(jí)不同，躍遷時(shí)發(fā)射光子的能量不同，光子的頻率不同C.圖丙是工業(yè)上使用的用射線檢測(cè)金屬板厚度的裝置，在α、β、γ三種射線中，最有可能使用的射線是β射線D.圖丁是原子核的比結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)A的關(guān)系圖像，由圖可知中等大小的核的比結(jié)合能最大，即(核反應(yīng)中)平均每個(gè)核子的質(zhì)量虧損最小解析題圖甲是電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣，證明電子具有波動(dòng)性，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；題圖乙是利用不同氣體制成的五顏六色的霓虹燈，原因是各種氣體原子的能級(jí)不同，躍遷時(shí)發(fā)射光子的能量不同，光子的頻率不同，選項(xiàng)B正確；題圖丙是工業(yè)上使用的用射線檢測(cè)金屬板厚度的裝置，在α、β、γ三種射線中，由于γ射線穿透能力最強(qiáng)，最有可能使用的射線是γ射線，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；題圖丁是原子核的比結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)A的關(guān)系圖像，可知中等大小的核的比結(jié)合能最大，即在核子結(jié)合成原子核時(shí)平均每個(gè)核子釋放的能量最大，平均每個(gè)核子的質(zhì)量虧損最大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案B原子的核式結(jié)構(gòu)玻爾理論1.定態(tài)間的躍遷——滿足能級(jí)差

2．電離電離態(tài)：n＝∞，E＝0基態(tài)→電離態(tài)：E吸＝0－（－13.6eV）＝13.6eV電離能。n＝2→電離態(tài)：E吸＝0－E2＝3.4eV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(dòng)能。1．一個(gè)氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)，該氫原子

（） A．放出光子，能量增加 B．放出光子，能量減少 C．吸收光子，能量增加 D．吸收光子，能量減少

解析

氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，放出光子，能量減少，故選項(xiàng)B正確，A、C、D錯(cuò)誤。

答案

B2．如圖4所示為氫原子的能級(jí)圖，圖中a、b、c、d對(duì)應(yīng)氫原子的四次躍遷，已知可見光光子的能量范圍為1.61～3.10eV，關(guān)于四次躍遷，下列說法正確的是（）圖4A．經(jīng)歷a躍遷，氫原子吸收的光子能量為0.66eVB．經(jīng)歷b躍遷，氫原子的軌道半徑增大，原子核外電子的動(dòng)能增大C．經(jīng)歷c躍遷，氫原子放出的光子是可見光光子D．經(jīng)歷d躍遷后，再用可見光照射躍遷后的氫原子，可使氫原子發(fā)生電離解析經(jīng)歷a躍遷，氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的光子的能量為0.66eV，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；經(jīng)歷b躍遷，氫原子吸收能量，軌道半徑增大，但核外電子的動(dòng)能會(huì)減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；經(jīng)歷c躍遷，氫原子輻射出的光子的能量為0.97eV，則該光子不是可見光光子，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；經(jīng)歷d躍遷后，躍遷后的氫原子的電離能為1.51eV，因此用可見光光子照射可使其電離，選項(xiàng)D正確。答案D3．（2018·北京東城區(qū)一模）如圖5是氫原子的能級(jí)圖。一個(gè)氫原子從n＝4的能級(jí)向低能級(jí)躍遷，則以下判斷正確的是（）A．該氫原子最多可輻射出6種不同頻率的光子B．該氫原子躍遷到基態(tài)時(shí)需要吸收12.75eV的能量C．該氫原子只有吸收0.85eV的光子時(shí)才能電離D．該氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，向外輻射的光子的能量是特定值圖5解析本題研究的是單個(gè)氫原子，單個(gè)處于n能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)最多可輻射出n－1條不同頻率的光子，故該氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)最多可輻射出3種不同頻率的光子，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；該氫原子躍遷到基態(tài)時(shí)需要釋放－0.85eV－（－13.6eV）＝12.75eV的能量，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；只要吸收的光子的能量大于0.85eV，該氫原子就能電離，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，向外輻射的光子的能量等于兩能級(jí)的能量差，此能量差為一特定值，選項(xiàng)D正確。答案D解答氫原子能級(jí)圖與原子躍遷問題應(yīng)注意（1）能級(jí)之間發(fā)生躍遷時(shí)放出（吸收）光子的頻率由hν＝Em－En求得。若求波長可由公式c＝λν求得。（2）一個(gè)氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為（n－1）。（3）一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)的兩種求解方法。②利用能級(jí)圖求解：在氫原子能級(jí)圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一畫出，然后相加。

原子核的衰變、半衰期

1．衰變規(guī)律及實(shí)質(zhì)（1）α衰變和β衰變的比較（2）γ射線：γ射線經(jīng)常是伴隨著α衰變或β衰變同時(shí)產(chǎn)生的。2．三種射線的成分和性質(zhì)3．半衰期的理解1．（多選）關(guān)于天然放射性，下列說法正確的是（） A．所有元素都可能發(fā)生衰變 B．放射性元素的半衰期與外界的溫度無關(guān) C．放射性元素與別的元素形成化合物時(shí)仍具有放射性 D．α、β和γ三種射線中，γ射線的穿透能力最強(qiáng)解析原子序號(hào)大于等于83的元素都能發(fā)生衰變，原子序數(shù)小于83的有的也能發(fā)生衰變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；半衰期由原子核內(nèi)部的結(jié)構(gòu)決定，與外界溫度無關(guān)，選項(xiàng)B正確；放射性來自于原子核內(nèi)部，與其形成的化合物無關(guān)，選項(xiàng)C正確；α、β、γ三種射線中，γ射線能量最高，穿透能力最強(qiáng)