高三物理一轮复习：原子结构原子核课件

核内的中子可以转 化为一个质子和一 个电子，产生的电 子从核中发射出来
放射性原子核在发 生α衰变、β衰变后 产生的新核往往处 于高能级，当它向 低能级跃迁时，辐 射γ光子
二、原子核的衰变
1．原子核衰变规律
衰变类型
α衰变
衰变方程
衰变实质
2个质子和2个中子 结合成一个整体射出
β衰变 中子转化为质子和电子
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．
三、放射性同位素及其应用和 防护
1．人造放射性同位素的优点
(1)放射强度容易控制；
2．应用
(1)工业部(2门)可使用以射制线测成厚各度—种—利所用需γ射的线的形穿透特性；
(卢瑟福发现质子) (查德威克发现中子) (约里奥·居里夫妇发现 放射性同位素，同时发 现正电子)
2.核力与核能
(1)核力
①含义：原子核里的核子间存在互相作用的核力， 核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核．
②特点
(2)核能
a．核力是强相互作用的一种表现；
①质能方程：一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正
一、天然放射现象
自发地
1．天然放放射性射元现素 象：某些元素
放射某些射线的现
象称为天然放射现象，氦核这流些元素称
电磁波
2．三种射线的本质：α射线是
电子流 ． ，β射线
是
，γ射线是
．
3．三种射线的比较
种类 组成
α射线 高速氦核流
β射线 高速电子流
带电荷量
2e
－e
质量
符号 速度 在电磁场中
4mp mp＝1.67×10－27 kg
－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r1＝0.53×10－10 m.
(2)氢原子的能级图，如图3－1－1. ①能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态——定态． ②横线左端的数字“1,2,3…”表示量子数，右端的数字“－13.6，－3.4，…”表示氢原子 的能级． ③相邻横线间的距离，表示相邻的能级差，量子数越大，相邻的能级差越小． ④带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁条件为：hν＝Em－En.
距放射源越远，人体吸收的剂量就越少，受到的 危害就越轻
尽量减少受辐射的时间
在放射源与人体之间加屏蔽物能起到防护作 用．铅的屏蔽作用最好
四、核反应、核力和核能
1类．核型反应可的控四性种类型
α衰变 衰 变
β衰变
自发 自发
人工转变 人工控制
重核裂变 轻核聚变
比较容易 进行人工
控制
除氢弹外 无法控制
核反应方程典例
比，即Eb＝．mc核2. 力是 短 程 力 ， 作 用 范围 在 1.5×10 － 15 m之
方内程．的含义是：物体具有的能量与它的质量之间存在简单的正比关系 ，物体的
能量增大，质量也增大；物体的能量减少，质量也减少．
a．核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其能量也 要相应减少，即ΔE＝Δmc2； b．原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质 量增加Δm，吸收的能量为ΔE＝Δmc2. ②获得方式：重核裂变和轻核聚变 聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量大约要
6．(2009·浙江，15)氦原子核由两个质子与两个中子 组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核 力，则3种力从大到小的排列顺序是( )
A．核力、万有引力、库仑力 库仑力、核力
B．万有引力、
C．库仑力、核力、万有引力 D．核力、库仑
力、万有引点力击此处进入 作业手册
2.半衰期、质能方程的应用、计算以及 核反应方程的书写是高考的热点问 题，这部分内容较为简单，在学习中 要注意抓好基本知识．
3.裂变、聚变及三种射线，这部分内容 在高考命题中可能结合动量守恒．在 2011年的高考中，核反应、核能与动 量守恒的综合仍是热点.
第1讲 原子结构 原子核
一、原子结构
1．原子核式结构模型
2．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
原子稳是定 的，电子虽然绕核运动，但并不向辐外射 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 一定频率
吸
收
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)
状；(2)烟雾报警器的使用——利用射线的电离作用，增加烟雾导电离子浓度；
(3)农业应用——γ射线使种子的遗传基因发生变异，杀死腐败细菌、抑制发芽等；
(4)做示踪(3原)半子—衰—利期用很放射短性，同位废素料与非容放易射性同位素有相同的化学性质．
处理．
3．放射性污染与防护
污染与 防护 污染
防护
举例与措施
Q2>Q1.
5.如图3－1－4所示，印度第一艘自主研发的核潜艇于 2009年7月26日正式下水，成为世界第六个拥有核潜艇 的国家．核动力潜艇是潜艇中的一种类型，指以核反
应堆为动力来源设计的潜艇．在核反应中有一种是一
个 原子核在中子的轰击下发生的一种可能的裂变
反应，其裂变方程为
，则下列叙述正确的是(图3－1)－4
方程中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质 量见下表：
以下推断正确的是( )
A．X是
，Q2>Q1 B．X是
，Q2>Q1
C．X是 ，Q2<Q1 D．X是
，Q2<Q1
解析：由核反应过程中必须遵守的质量数守恒和
核电荷数守恒知X是 .放出热量分别为Q1和Q2的两 个核反应中质量亏损分别为0.002 1 u和0.005 3 u，故
D．放在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少
解析：α粒子散射实验的结果是，绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原 来的方向前进，但是有少数α粒子发生了较大的偏转．因此，荧光屏和显微 镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，在相同时间内观察到屏上 的闪光次数分别为绝大多数、少数、极少数，故A、D正确． 答案：AD
第三章 原子结构 原子核
考纲展示 知识点
要求
高考瞭望
原子核式结构模型，氢原子光
谱
Ⅰ
原子的能级
Ⅰ
原子核的组成、原子核的衰变、 半衰期
Ⅰ
放射性的应用与防护、放射性 Ⅰ 同位素
核力、核反应方程
Ⅰ
结合能、质量亏损
Ⅰ
重核、裂变、核聚变
Ⅰ
1.原子的核式结构、玻尔理论、能级公 式、氢原子的能级跃迁这部分内容在 选做部分出现的几率将会提高，既可 能单独出现，也可能与选修3—5中的 其他内容联合命题．
解析：选项A、D为原子核的人工转变，选项B为轻 核聚变，选项C为原子核
的衰变，故选项B、D正确．
答案：BD
4．(2009·重庆，16)某科学家提出年轻热星体中核聚 变的一种理论，其中的
两个核反应方程为
原子核
质量/u 1.007 8 3.016 0 4.002 6 12.000 0 13.005 7 15.000 1
(1)电子的发现：英国物理学家汤姆孙发现了电子．
(2)α粒子散射实验的结果：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进， 少数α粒子发生了较大 偏转，极少数α粒子甚至被反弹回来． (3)原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的原子核，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．
1.如图3－1－2所示为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验的装置示意图，荧光屏 和显微镜分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，下述对观察到现象的说法中正确 的是( )
A．放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多
B．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置时稍少些
C．放在C、D位置时，屏上观察不到闪光
说明
核爆炸 核泄漏 医疗照射 密封防护 距离防护 时间防护 屏蔽防护
核爆炸的最初几秒钟辐射出来的主要是强烈的γ射 线和中子流，长期存在放射性污染
核工业生产和核科学研究中使用放射性原材料， 一旦泄露就会造成严重污染
医疗中如果放射线的剂量过大，也会导致病人受 到损害，甚至造成病人的死亡
把放射源密封在特殊的包壳里，或者用特殊的方 法覆盖，以防止射线泄漏
0.1c 偏转
0.99c 与α射线反向偏转
γ射线 光子流 (高频电磁波)
0
静止质量为零
γ c 不偏转
贯穿本领 对空气的 电离作用 在空气中
的径迹 通过胶片
产生机制
最弱 用纸能挡住
很强
Fra Baidu bibliotek较强
最强
穿透几毫米的铝板 穿透几厘米的铅板
较弱
很弱
粗、短、直
细、较长、曲折
最长
感光
感光
感光
核内两个中子和两 个质子结合得比较 紧密，有时会作为 一个整体从较大的 原子核抛射出来
衰变规律
电荷数守恒、质量数守恒
2. 确定衰变次数的方法
方法一：设放射性元素 变后，变成稳定的新元 素
经过n次α衰变和m次β衰 ，则表示该核反应的方
程为：
.
根据电荷数守恒和质量守恒可列方程：A＝A′＋ 4n，Z＝Z′＋2n－m.
3．对半衰期的理解
(1)根据半衰期的概念，可总结出公式N余＝N原 t/τ，m余＝m原 t/τ
2．如图3－1－3甲是α、β、γ三种射线穿透能力的示意 图，图乙是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部 的伤痕的示意图，请问图乙中的检查是利用了______ 射线．
图3－1－3 解析：由图甲可知γ射线的穿透力最强，可用来检查金属内部的伤痕． 答案：γ
3．(2009·天津，6)下列说法正确的是( )
A．X原子核中含有54个质子 B．X原子核中含有53个中子 C．裂变时释放能量是因为亏损的质量变成了能量 D．裂变时释放能量，出现质量亏损，质量数不守恒 解析：由核反应方程的质量数守恒和电荷数守恒可知： X原子核中含有54个质子，78个中子，故A正确，B、D 错，释放能量不是质量变成了能量，而是亏损的质量以
(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．
认识原子结构的线索：气体放电的研究→阴极射线→发现电子→汤姆孙
的“枣糕”模型
玻尔模型.
3．氢原子的能级、能级公式
(1)氢原子的能级和轨道半径
①氢原子的能级公式：En＝ E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量E1＝