人教版高考物理一轮复习听课手册 第31讲原子和原子核Word文件下载.docx

1、在原子中心有一个很小的核,原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里,带负电的电子在核外空间绕核旋转.例1 如图31-2所示是卢瑟福的粒子散射实验装置.在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋,它发出的粒子从铅盒的小孔射出,形成很细的一束射线,射到金箔上,最后打在荧光屏上产生闪烁的光点.下列说法正确的是 （）图31-2A.该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据B.该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性C.粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转D.绝大多数的粒子发生大角度偏转变式题1 在粒子散射实验中,电子对粒子运动的影响可以忽略.这是因为与粒子相比,电子的 （）A.电荷量太小 B.速度太小C.体

2、积太小 D.质量太小变式题2 2015安徽卷 如图31-3所示是粒子（氦原子核）被重金属原子核散射的运动轨迹,M、N、P、Q是轨迹上的四点,在散射过程中可以认为重金属原子核静止不动.图中所标出的粒子在各点处的加速度方向正确的是 （）图31-3A.M点 B.N点 C.P点 D.Q点考点二玻尔理论和氢原子能级结构（1）氢原子从高能级（能量为E1）向低能级（能量为E2）跃迁,辐射的光子能量h=E1-E2;反之,原子从低能级吸收光子能量h,则向高能级跃迁,h=E1-E2.辐射或吸收的光子能量一定等于原子的能级差.（2）氢原子由激发态向基态或其他较低能级跃迁,具有随机性,一个原子会有多种可能的跃迁.一群

3、氢原子处于激发态,则各种可能的跃迁都会发生,所以会同时得到氢原子辐射的全部光子种类.如一群处于量子数为n的激发态的氢原子跃迁到基态时,可能辐射出的光谱条数（即频率数）为,而单个处于量子数为n的激发态的氢原子跃迁到基态时,最多可能辐射出的光谱条数为n-1.（3）只有光子能量恰好等于跃迁所需的能量（h=E1-E2）时,原子才吸收光子并跃迁到激发态;当照射光子的能量大于基态能级的绝对值（即电离能）时,光子一定能被原子吸收并使之电离,剩余能量为自由电子的动能.实物粒子与原子作用时,若使原子获得足够的能量,则也能使原子电离.例2 （多选）如图31-4所示是氢原子的能级图,一群氢原子处于n=3能级,下列说

4、法中正确的是 （）图31-4A.这群氢原子跃迁时能够发出3种不同频率的光子B.这群氢原子发出的光子中,能量最大为10.2 eVC.从n=3能级跃迁到n=2能级时发出的光波长最大D.这群氢原子能够吸收任意光子的能量而向更高能级跃迁变式题1 图31-5甲为氢原子的能级图,图乙为氢原子的光谱图.已知谱线b是氢原子从n=5的能级直接跃迁到n=2的能级时发出的光谱线,则谱线a可能是氢原子 （）乙图31-5A.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

5、出的光谱线变式题2 2018浙江金华十校联考 如图31-6所示是氢原子的能级图.处于基态的氢原子被某外来单色光激发后跃迁到n=5能级,然后发出光线.已知普朗克常量h=6.6310-34 Js,则 （）图31-6A.该外来单色光的能量为12.75 eVB.该氢原子发射的所有谱线中,最长的波长为4000 nmC.该氢原子发射的所有谱线中,最短波长的光子动量为6.9710-27 kgm/sD.该氢原子发射的光照射逸出功为3.34 eV的金属锌,光电子最大初动能约为9.72 eV 要点总结氢原子能级图与氢原子跃迁问题的解答技巧（1）能级之间发生跃迁时放出的光子频率是不连续的.（2）能级之间发生跃迁时放

6、出（吸收）光子的频率由h=Em-En求得,而波长可由公式c=求得.（3）一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为（n-1）条.（4）一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法:用数学中的组合知识求解:N=.利用能级图求解:在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出,然后相加.考点三原子核的衰变及射线1.衰变规律及实质（1）衰变、衰变的比较衰变类型衰变衰变衰变过程XYHeXYe衰变实质2个质子和2个中子结合成一个整体射出1个中子转化为1个质子和1个电子H+nHenHe匀强磁场中轨迹形状衰变规律电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒（2）射线:射线经常伴随着衰变或衰变同时产生.其实质是放射

7、性原子核在发生衰变或衰变的过程中,产生的新核由于具有过多的能量（原子核处于激发态）而辐射出光子.2.确定衰变次数的方法因为衰变对质量数无影响,所以先由质量数的改变确定衰变的次数,然后再根据衰变规律确定衰变的次数.3.半衰期（1）公式:N余=N原,m余=m原.（2）影响因素:放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身因素决定的,跟原子所处的物理状态（如温度、压强）或化学状态（如单质、化合物）无关.例3 2017全国卷 一静止的铀核放出一个粒子衰变成钍核,衰变方程为UThHe,下列说法正确的是 （）A.衰变后钍核的动能等于粒子的动能B.衰变后钍核的动量大小等于粒子的动量大小C.铀核的半衰期等于其放出一

8、个粒子所经历的时间D.衰变后粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量变式题 一个静止的铀核放在匀强磁场中,它发生一次衰变后变为钍核,粒子和钍核都在匀强磁场中做匀速圆周运动.某同学作出如图31-7所示的运动径迹示意图,以下判断正确的是 （）图31-7A.1是粒子的径迹,2是钍核的径迹B.1是钍核的径迹,2是粒子的径迹C.3是粒子的径迹,4是钍核的径迹D.3是钍核的径迹,4是粒子的径迹例4 2018宁波中学模拟 如图31-8所示是卢瑟福设计的一个实验:他在铅块上钻了一个小孔,孔内放入一点镭,使射线只能从这个小孔里发出,随后他将射线引入磁场中,发现射线立即分成三股,他把三束射线分别命名为 射线、射线

9、、射线.基于对这三种射线的深入分析,卢瑟福获得了1907年的诺贝尔奖.以下对这三束射线描述准确的是 （）图31-8A. 射线的穿透能力最弱,容易被物体吸收B. 射线在真空中的运动速度是光速C. 射线本质上是波长极短的电磁波,电离能力极强D. 射线带负电,是来自镭原子的核外电子变式题 在很多装饰材料中都不同程度地含有放射性元素.下列说法正确的是 （）A.射线、射线和射线都是电磁波B.在、三种射线中,射线的电离能力最强C.氡的半衰期为3.8天,4个氡原子核经过7.6天后一定只剩下1个氡原子核D.放射性元素发生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三种射线的比较种类射线射线射线组成高速

10、氦核流高速电子流光子流（高频电磁波）带电荷量2e-e（续表）质量4mp,mp=1.6710-27 kg静止质量为零速度0.1c0.99cc（光速）在电磁场中偏转与射线反向偏转不偏转贯穿本领最弱,用纸能挡住较强,能穿透几毫米厚的铝板最强,能穿透几厘米厚的铅板对空气的电离作用很强较弱很弱考点四核反应类型及核能计算1.核反应的四种类型类型可控性核反应方程典例衰变自发UThHeThPae人工转变人工控制NHeOH（卢瑟福发现质子）HeBeCn（查德威克发现中子）AlHePn约里奥-居里夫妇发现放射性同位素,同时发现正电子PSie重核裂变容易控制UnBaKr+nUnXeSr+1n轻核聚变很难控制HHHe

11、n2.核能的计算方法（1）根据E=mc2计算时,m的单位是kg,c的单位是m/s,E的单位是J.（2）根据E=m931.5 MeV计算时,m的单位是u,E的单位是MeV.（3）根据核子比结合能来计算核能:原子核的结合能=核子的比结合能核子数.核反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差,就是该核反应所释放（或吸收）的核能.例5 2016全国卷 在下列描述核过程的方程中,属于衰变的是,属于衰变的是,属于裂变的是,属于聚变的是.（填正确答案标号）A.CNeB.PSeC.UThHeD.NHeOHE.UnXeSr+nF.HHHen变式题 2017天津卷 我国自主研发制造的国际

12、热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证,这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献.下列核反应方程中属于聚变反应的是 （）图31-9A.HHHenB.NHeOHC.HeAlPnD.UnBaKr+n例6 2017全国卷 大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电.氘核聚变反应方程是HHHen.已知H的质量为2.013 6 uHe的质量为3.015 0 un的质量为1.008 7 u,1 u=931 MeV/c2.氘核聚变反应中释放的核能约为（）A.3.7 MeV B.3.3 MeV C.2.7 MeV D.0.93 MeV变式题1 （多选）原子核的比结合能曲线如图31-10所示

13、.根据该曲线,下列判断正确的是 （）图31-10A.He核的结合能约为14 MeVB.He核比Li核更稳定C.两个H核结合成He核时释放能量D.U核中核子的平均结合能比Kr核中的大变式题2 卢瑟福用粒子轰击氮核发现质子.发现质子的核反应为NHeOH.已知氮核的质量为mN=14.007 53 u,氧核的质量为mO=17.004 54 u,氦核质量为mHe=4.003 87 u,质子（氢核）质量为mp=1.008 15 u.（1 u质量对应931 MeV能量,结果保留两位有效数字）（1）这一核反应是吸收能量还是放出能量的反应?相应的能量变化为多少?（2）若入射氦核以v0=3107 m/s的速度沿两核中心连线方向轰击静止氮核,反应生成的氧核和质子同方向运动,且速度大小之比为150,求氧核的速度大小.原子物理中两个守恒定律的应用若两原子核发生核反应生成两种或两种以上的原子核过程中满足动量守恒的条件,则m1v1+m2v2=m3v3+m4v4+若核反应过程中释放的核能全部转化为新生原子核的动能,由能量守恒定律得m1+m2+E=m3+m4+完成课时作业（三十一）