版一轮创思维物理(教科版)课件：第十二章 第二讲 原子结构 原子核

(4)放射性同位素的应用与防护 ①放射性同位素：有 天然放射性同位素和人工放射性同位素两 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、作示踪原子等． ③防护：防止放射性对人体组织的伤害．
3．原子核的衰变 (1)衰变：原子核放出 α 粒子或 β 粒子，变成另一种原子核的变 化称为原子核的衰变．
答 案
1－3.[氢原子的能级跃迁] (2018·山西太原一模)如图是氢原子 的能级示意图．当氢原子从 n＝4 的能级跃迁到 n＝3 的能级时， 辐射出光子 a；从 n＝3 的能级跃迁到 n＝2 的能级时，辐射出 光子 b.以下判断正确的是( )
A．在真空中光子 a 的波长大于光子 b 的波长
B．光子 b 可使氢原子从基态跃迁到激发态
1－2.[玻尔理论] 一个氢原子从 n＝3 能级跃迁到 n＝2 能级， 该氢原子( ) A．放出光子，能量增加 B．放出光子，能量减少 C．吸收光子，能量增加 D．吸收光子，能量减少
解析
答 案
解析：氢原子从高能级向低能级跃迁时，放出光子，能量减少，
故选项 B 正确，A、C、D 错误． 答案：B
解析
(3)氢原子光谱的实验规律
巴 ＝
耳
末线系是 R212－n12
氢原子
光谱在
可见光区的
谱线，其波
长公式
1 λ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
，(n＝3,4,5，…)，R 是里德伯常量，R＝1.10×
107 m－1，n 为量子数．
3．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 量状态中原子是稳定 的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射 能量． (2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收 一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即 hν＝ Em－En .(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 不连续的，因此电子的可能轨道也是 不连续的．
－e 1 8137u 较强 较强
0
0 最弱 最强
3.半衰期的理解 半衰期的公式：N 余＝N 原12t/τ，m 余＝m 原12t/τ.式中 N 原、m 原表 示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N 余、m 余表示衰变后 尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，t 表示衰变时间， τ 表示半衰期．
2－1.[放射现象] (多选)(2018·梅州一模)关于天然放射现象， 以下叙述正确的是( ) A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将变大 B．β 衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的 C．在 α、β、γ 这三种射线中，γ 射线的穿透能力最强，α 射线 的电离能力最强 D．铀核(23982U)衰变为铅核(20862Pb)的过程中，要经过 8 次 α 衰变 和 6 次 β 衰变
(2)氢原子的能级和轨道半径 ①氢原子的能级公式：En＝n12E1(n＝1,2,3，…)，其中 E1 为基 态能量，其数值为 E1＝－13.6 eV. ②氢原子的半径公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中 r1 为基态 半径，又称玻尔半径，其数值为 r1＝0.53×10－10m.
二、原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期、放射性 同位素 1．原子核的组成 原子核是由 质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内 的 质子数．
4．质能方程、质量亏损 爱因斯坦质能方程 E＝ mc2 ，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＝ Δmc2 .
四、裂变反应和聚变反应、裂变反应堆、核反应方程 1．重核裂变 (1)定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几 个质量数较小的原子核的过程． (2)典型的裂变反应方程： 23952U＋10n→3869Kr＋14564Ba＋310n. (3)链式反应：由重核裂变产生的 中子使裂变反应一代接一代继 续下去的过程．
(2)分类 α 衰变：AZX→AZ－－24Y＋ 42He . β 衰变：AZX→Z＋A1Y＋ －01e .
两个典型的衰变方程 ①α 衰变：23982U→23940Th＋42He； ②β 衰变：23940Th→23941Pa＋－01e. (3)半衰期：放射性元素的原子核有 半数 发生衰变所需的时 间．半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的物理 、 化学状态无关．
[学习目标] 1．理解氢原子的能级及光谱的形成，会分析计算大量氢原子 跃迁产生不同频率的光子． 2．理解衰变、半衰期、放射性同位素等概念，知道核反应方 程、裂变反应、聚变反应等． 3．理解并计算结合能、质量亏损．
一、氢原子光谱、氢原子的能级、能级公式 1．原子的核式结构 (1)电子的发现：英国物理学家 汤姆孙发现了电子． (2)α 粒子散射实验：1909～1911 年，英国物理学家卢瑟福和他 的助手进行了用 α 粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数 α 粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，但有少数 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．
•8、教育技巧的全部诀窍就在于抓住儿童的这种上进心，这种道德上的自勉。要是儿童自己不求上进，不知自勉，任何教育者就都不 能在他的身上培养出好的品质。可是只有在集体和教师首先看到儿童优点的那些地方，儿童才会产生上进心。 2021/11/222021/11/222021/11/222021/11/22
4．氢原子的能级、能级公式 (1)氢原子的能级 能级图如图所示
时最多辐射 3 种不同谱线，故 D 错误． 答案：A
解析
答 案
[反思总结] 解答氢原子能级图与原子跃迁问题应注意
(1)能级之间发生跃迁时放出(吸收)光子的频率由 hν＝Em－En 求得．若求波长可由公式 c＝λν 求得． (2)一个处于第 n 能级的氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最 多为(n－1)． (3)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法． ①用数学中的组合知识求解：N＝C2n＝nn2－1. ②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．
1－1.[α 粒子散射实验] (多选)根据 α 粒子散射实验，卢瑟福提 出了原子的核式结构模型．如图所示为原子核式结构模型的 α 粒子散射图景，图中实线表示 α 粒子运动轨迹．其中一个 α 粒 子在从 a 运动到 b、再运动到 c 的过程中，α 粒子在 b 点时距 原子核最近．下列说法正确的是( )
C．光子 a 可能使处于 n＝4 能级的氢原子电离
D．大量处于 n＝3 能级的氢原子向低能级跃迁时最多辐射 2 种
不同谱线
解析
答 案
解析：氢原子从 n＝4 的能级跃迁到 n＝3 的能级的能级差小于
从 n＝3 的能级跃迁到 n＝2 的能级时的能级差，根据 Em－En ＝hν 知，光子 a 的能量小于光子 b 的能量，所以 a 光的频率小
三、核力、结合能、质量亏损 1．核力 (1)定义 原子核内部，核子间所特有的相互作用力． (2)特点 ①核力是强相互作用的一种表现． ②核力是短程力，作用范围在 1.5×10－15m 之内． ③每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用．
2．结合能 核子结合为原子核时 释放的能量或原子核分解为核子时 吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能． 3．比结合能 (1)定义 原子核的结合能与 核子数之比，称做比结合能，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大，表示原 子核中核子结合得越牢固，原子核越 稳定
(4)临界体积和临界质量：裂变物质能够发生链式反应的最小体 积及其相应的质量． (5)裂变的应用： 原子弹、核反应堆． (6)反应堆构造：核燃料、减速剂、镉棒 、防护层．
2．轻核聚变 (1)定义：两轻核结合成质量较大的核的反应过程．轻核聚变反 应必须在高温下进行，因此又叫 热核反应
(2)典型的聚变反应方程： 21H＋31H→42He＋10n＋17.6 MeV
A．卢瑟福在 α 粒子散射实验中发现了电子 B．α 粒子出现较大角偏转的原因是 α 粒子接近原子核时受到 的库仑斥力较大 C．α 粒子出现较大角偏转的过程中电势能先变小后变大 D．α 粒子出现较大角偏转的过程中加速度先变大后变小
解析：α 粒子在接近金原子核的过程中，斥力越来越大，做负 功；在远离金原子核的过程中，斥力越来越小，斥力做正功． 答案：BD
2．天然放射现象 (1)天然放射现象 元素自发地放出射线的现象，首先由贝克勒尔发现．天然放射 现象的发现，说明原子核具有复杂的结构． (2)放射性和放射性元素 物质发射某种看不见的射线的性质叫 放射性 具有放射性的 元素叫 放射性元素． (3) 三 种 射 线 ： 放 射 性 元 素 放 射 出 的 射 线 共 有 三 种 ， 分 别 是 α射线 、 β射线 、γ射线 ．
解析 答案
解析：半衰期的时间与元素的物理状态无关，若使某放射性物
质的温度升高，其半衰期不变，故 A 错误；β 衰变所释放的电
考点一 原子的核式结构 玻尔理论 1．定态间的跃迁——满足能级差 (1)从低能级(n 小)―跃―迁→高能级(n 大)―→吸收能量． hν＝En 大－En 小 (2)从高能级(n 大)―跃―迁→低能级(n 小)―→放出能量． hν＝En 大－En 小
2．电离 电离态：n＝∞，E＝0 基态→电离态：E 吸＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV 电离能． n＝2→电离态：E 吸＝0－E2＝3.4 eV 如吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还携带动 能．
(3)原子的核式结构模型：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．
2．光谱 (1)光谱 用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的 波长(频率)和强 度分布的记录，即光谱． (2)光谱分类 有些光谱是一条条的 亮线，这样的光谱叫作线状谱． 有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫作连续谱．
衰变类型
α 衰变
β 衰变
匀强磁场中轨 迹形状
衰变规律
电荷数守恒、质量数守恒
(2)γ 射线：γ 射线经常是伴随着 α 衰变或 β 衰变同时产生的．
2．三种射线的成分和性质
电离 贯穿 名称 构成 符号 电荷量 质量
能力 本领
α 射线 氦核 42He β 射线 电子 0－1e γ 射线 光子 γ
＋2 e 4 u 最强 最弱
于 b 光的频率，光子 a 的波长大于光子 b 的波长，故 A 正确；
光子 b 的能量小于基态与任一激发态的能级差，所以不能被基
态的原子吸收，故 B 错误；根据 Em－En＝hν 可求光子 a 的能
量小于 n＝4 能级的电离能，所以不能使处于 n＝4 能级的氢原
子电离，C 错误；大量处于 n＝3 能级的氢原子向低能级跃迁
考点二 原子核的衰变、半衰期
1．衰变规律及实质
(1)α 衰变和 β 衰变的比较
衰变类型
α 衰变
β 衰变
衰变方程 衰变实质
MZ X→MZ－－24Y＋42He MZ X→ MZ＋1Y＋－01e 2 个质子和 2 个中
中子转化为质子和 子结合成一个整体
电子 射出
211H＋210n→42He
10n→11H＋－01e
•1、所有高尚教育的课程表里都不能没有各种形式的跳舞：用脚跳舞，用思想跳舞，用言语跳舞，不用说，还需用笔跳舞。 •2、一切真理要由学生自己获得，或由他们重新发现，至少由他们重建。 •3、教育始于母亲膝下，孩童耳听一言一语，均影响其性格的形成。 •4、好的教师是让学生发现真理，而不只是传授知识。 •5、数学教学要“淡化形式，注重实质.
6、“教学的艺术不在于传授本领，而在于激励、唤醒、鼓舞”。2021年11月2021/11/222021/11/222021/11/2211/22/2021
•7、不能把小孩子的精神世界变成单纯学习知识。如果我们力求使儿童的全部精神力量都专注到功课上去，他的生活就会变得不堪忍 受。他不仅应该是一个学生，而且首先应该是一个有多方面兴趣、要求和愿望的人。2021/11/222021/11/22November 22, 2021