2019-2020年高三物理第一轮复习《第十七章 原子和原子核》教案
人教版2020高考物理一轮总复习课时冲关四十二原子结构和原子核含解析新人教版20190606240
第2讲原子结构和原子核[A级－基础练]1．(多选)如图所示为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时观察到的现象，下列说法中正确的是( )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：ABD [根据α粒子散射现象，绝大多数α粒子沿原方向前进，少数α粒子发生较大偏转，A、B、D正确．]2．(2017·天津卷)如图所示，我国自主研发制造的国际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( )A.21H＋31H→42He＋10nB.14 7N＋42He→17 8O＋11HC.42He＋2713Al→3015P＋10nD.235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n解析：A [21H＋31H→42He＋10n是一个氘核与一个氚核结合成一个氦核，同时放出一个中子，属于聚变反应，故A正确；14 7N＋42He→17 8O＋11H是卢瑟福发现质子的核反应，他用α粒子轰击氮原子核，产生氧的同位素——氧17和一个质子，是人类第一次实现原子核的人工转变，属于人工核反应，故B错误；42He＋2713Al→3015P＋10n是居里夫妇用α粒子轰击铝片时发现了放射性磷(磷30)，属于人工核反应，故C错误；235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n是一种典型的铀核裂变，属于裂变反应，故D错误．]3．贝克勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用．下列属于放射性衰变的是( )A.14 6C→14 7N＋0－1eB.235 92U＋10n→139 53I＋9539Y＋210nC.21H＋31H→42He＋10nD.42He＋2713Al→3015P＋10n解析：A [A属于β衰变，B属于裂变，C是聚变，D是原子核的人工转变，故选项A 正确．]4．氢原子的能级图如图所示，欲使一处于基态的氢原子释放出一个电子而变成氢离子，氢原子需要吸收的能量至少是( )A．13.60 eV B．10.20 eVC．0.54 eV D．27.20 eV解析：A [要使氢原子变成氢离子，使氢原子由基态向高能级跃迁，需要吸收的能量大于等于ΔE＝E n－E1＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV.]5．(2018·全国卷Ⅲ)1934年，约里奥·居里夫妇用α粒子轰击铝核2713Al，产生了第一个人工放射性核素X：α＋2713Al→n＋X.X的原子序数和质量数分别为( ) A．15和28 B．15和30C．16和30 D．17和31解析：B [α粒子轰击铝核的核反应方程为42He＋2713Al―→10n＋3015X，所以X的原子序数为15，质量数为30，故B对，A、C、D错误．]6．[2016·全国卷Ⅲ35(1)改编](多选)一静止的铝原子核2713Al俘获一速度为 1.0×107 m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核2814Si*.下列说法正确的是( ) A．核反应方程为p＋2713Al→2814Si*B．核反应过程中系统动量守恒C．核反应过程中系统能量不守恒D．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和解析：AB [根据质量数和电荷数守恒可得，核反应方程为p＋2713Al→2814Si*，A正确；核反应过程中释放的核力远远大于外力，故系统动量守恒，B正确；核反应过程中系统能量守恒，C错误；由于反应过程中，要释放大量的能量，伴随着质量亏损，所以生成物的质量小于反应物的质量之和，D 错误．]7．(2019·河北省两校模拟)下列说法正确的是( )A ．用能量等于氘核结合能的光子照射静止的氘核，可使氘核分解为一个质子和一个中子B ．质子和中子结合成原子核时不一定有质量亏损，但一定释放出能量C ．原子核的结合能越大，原子核越稳定D ．重核裂变前后质量数守恒，但质量一定减小解析：D [质子和中子结合成氘核前，需要有很大的动能，才能使它们的距离达到能够结合的程度，所以要使静止的氘核分解为质子和中子，除了要给它补充由于质量亏损释放的能量外，还需要给它们分离时所需的动能，选项A 错误；质子和中子结合成原子核时一定有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程知，有能量放出，选项B 错误；原子核的比结合能越大，原子核越稳定，选项C 错误；重核裂变过程遵循质量数和电荷数守恒，但裂变过程会释放出巨大的能量，由爱因斯坦质能方程可知，一定有质量亏损，选项D 正确．][B 级－能力练]8．(2019·贵州贵阳模拟)如图所示为氢原子的能级图，现让一束单色光照射到一群处于基态的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为( )A ．13.6 eVB ．3.4 eVC ．12.75 eVD ．14.45 eV解析：C [由题意有6＝n n －2，得n ＝4，即能发出6种频率的光的氢原子一定是从基态跃迁到n ＝4能级的激发态，则照射氢原子的单色光的光子能量为E ＝－0.85 eV －(－13.6 eV)＝12.75 eV ，故选项C 正确．]9．在匀强磁场中，有一个原来静止的146C 原子核，它放出的粒子与反冲核的径迹是两个相内切的圆，圆的直径之比为7∶1，那么碳14的衰变方程为( )A.146C→0＋1e ＋145B B.146C→42He ＋104Be C.146C→21H ＋125B D.146C→0－1e ＋147N解析：D [由动量守恒定律可知，放出的粒子与反冲核动量大小相等、方向相反，由在磁场中两圆径迹内切可知，反冲核带正电，放出的粒子带负电，由两圆直径之比为7∶1和R ＝mvqB可知，反冲核的电荷量是粒子的7倍，故只有选项D 正确．] 10．(2019·江苏南京模拟)23490Th 钍具有放射性，它能放出一个新的粒子而变为23491Pa 镤，同时伴随有γ射线产生，其方程为23490Th→23491Pa ＋x ，钍的半衰期为24天．则下列说法正确的是( )A ．x 为质子B ．x 是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的 C.23490Th 的比结合能比23491Pa 的比结合能大 D ．1 g 钍23490Th 经过120天后还剩0.2 g 23490Th解析：B [根据电荷数和质量数守恒知钍核衰变过程中放出了一个电子，即x 为电子，故选项A 错误；β衰变的实质是β衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子时产生的，故选项B 正确；钍的比结合能比镤的比结合能小，故选项C 错误；钍的半衰期为24天，1 g 23490Th 经过120天后，发生5次衰变，最后还剩0.031 25 g 23590Th ，故选项D 错误．]11．(多选)太阳的能量来源是氢核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，核聚变反应可以看做是4个氢核(11H)结合成1个氦核同时放出2个正电子．下表中列出了部分粒子的质量(取1 u ＝16×10－26kg)A ．核反应方程为411H→42He ＋201eB ．4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为0.026 6 kgC ．4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为4.43×10－29kgD ．聚变反应过程中释放的能量约为4.0×10－12J解析：ACD [由核反应的质量数守恒及电荷数守恒得411H→42He ＋201e ，故选项A 正确；反应中的质量亏损为Δm ＝4m p －m α－2m e ＝(4×1.007 3－4.001 5－2×0.000 55) u＝0.026 6 u ＝4.43×10－29kg ，故选项C 正确，B 错误；由质能方程得ΔE ＝Δmc 2＝4.43×10－29×(3×108)2J≈4×10－12J ，故选项D 正确．]12．如图所示为氢原子的能级图，当一群氢原子从n ＝3能级向低能级跃迁时，共辐射出三种不同频率的光子，光子的频率分别为ν1、ν2、ν3，且ν1>ν2>ν3，则下列说法正确的是( )A.1ν1＋1ν2＝1ν3B ．ν1＝ν2＋ν3C ．从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级，辐射出的光子频率为ν1D ．辐射出频率为ν1的光子后的氢原子的电势能比辐射出频率为ν2的光子后的氢原子的电势能大解析：B [由题意及玻尔理论可知，E 3－E 1＝h ν1，E 2－E 1＝h ν2，E 3－E 2＝h ν3，因此有h ν1＝h ν2＋h ν3，即ν1＝ν2＋ν3，选项A 错误，B 正确；从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级，辐射出的光子频率为ν3，选项C 错误；辐射出的频率为ν1的光子后的氢原子处于基态，辐射出频率为ν2的光子后氢原子也处于基态，因此氢原子的电势能相同，选项D 错误．]13．(多选)美国科研人员正在研制一种新型镍铜长效电池，它是采用半衰期长达100年的放射性同位素镍63(6328Ni)和铜两种金属作为长效电池的材料，利用镍63发生β衰变时释放电子给铜片，把镍63和铜片做电池两极外接负载，为负载提供电能．下面有关该电池的说法正确的是( )A ．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的B ．镍63的衰变方程是6328Ni→ 0－1e ＋6329CuC ．提高温度，增大压强可以改变镍63的半衰期D ．该电池内部电流方向是从镍63到铜片解析：AB [β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子同时释放电子所产生的，A 正确；根据电荷数守恒、质量数守恒知镍63的衰变方程是6328Ni→0－1e ＋6329Cu ，B 正确；半衰期由原子核本身决定，与外界因素无关，故C 错误；铜片得到电子带负电，镍63带正电，和外接负载时镍63的电势比铜片的高，该电池内部电流方向是从铜片到镍63，故D 错误．]14．(2019·南昌十所省重点中学模拟)根据玻尔理论，氢原子的能级公式为E n ＝A n2(n 为能级，A 为基态能量)，一个氢原子中的电子从n ＝4的能级直接跃迁到基态，在此过程中( )A ．氢原子辐射一个能量为15A16的光子B ．氢原子辐射一个能量为－15A16的光子C ．氢原子辐射一系列频率的光子，其中频率最大的光子能量为15A16D ．氢原子辐射一系列频率的光子，其中频率最大的光子能量为－15A16解析：B [根据玻尔理论，一个氢原子中的电子从n ＝4的能级直接跃迁到基态，辐射一个光子的能量为ΔE ＝E 4－E 1＝A 42－A 12＝－15A16，选项B 正确，A 、C 、D 错误．]。
人教版新高三物理2019-2020年一轮复习测试专题《原子物理和动量》
绝密★启用前人教版新高三物理2019-2020学年一轮复习测试专题《原子物理和动量》一、单选题(共20小题,每小题3.0分,共60分)1.一中子与一质量数为A(A＞1)的原子核发生弹性正碰。
若碰前原子核静止，则碰撞前与碰撞后中子的速率之比为( )A．B．C．D．2.下列说法正确的是（）A．核反应U+n→X+Sr +n是核聚变反应，反应过程中会释放能量B．天然放射现象与原子核内部变化有关C．用比值法定义物理量是物理学研究常用的方法。
其中a＝，I＝，B＝都属于比值定义式D．千克，库仑，米属于国际制单位中的基本物理量单位3.右图是核反应堆的示意图，对于核反应堆的认识，下列说法正确的是A．铀棒是核燃料，核心物质是铀238B．石墨起到吸收中子的作用C．镉棒起到使中子减速的作用D．水泥防护层的作用是为了阻隔γ射线，避免放射性危害4.碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有（）A．m/4B．m/8C．m/16D．m/325.下列说法中正确的是( )A．为了解释光电效应规律，爱因斯坦提出了光子说B．在完成a粒子散射实验后，卢瑟福提出了原子的能级结构C．玛丽·居里首先发现了放射现象D．在原子核人工转变的实验中，查德威克发现了质子6.如图所示，在光滑的水平面上放有一物体M，物体上有一光滑的半圆弧轨道，轨道半径为R，最低点为C，两端A，B等高，现让小滑块m从A点静止下滑，在此后的过程中，则（）A．M和m组成的系统机械能守恒，动量守恒B．M和m组成的系统机械能守恒，动量不守恒C．m从A到C的过程中M向左运动，m从C到B的过程中M向右运动D．m从A到B的过程中，M运动的位移为7.质子，中子和氘核的质量分别为m1，m2和m3.当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是（c表示真空中的光速）（）A． (m1+m2-m3)cB． (m1-m2-m3)cC． (m1+m2-m3)c2D．（m1-m2-m3)c28.右端带有1/4光滑圆弧轨道质量为M的小车静置于光滑水平面上，如图所示．一质量为m的小球以速度v0水平冲上小车，关于小球此后的运动情况，以下说法正确的是（）A．小球可能从圆弧轨道上端抛出而不再回到小车B．小球不可能离开小车水平向左做平抛运动C．小球不可能离开小车做自由落体运动D．小球可能离开小车水平向右做平抛运动9.已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014Hz和5.44×1011Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的（）A．波长B．频率C．能量D．动量10.下列关于原子和原子核的说法正确的是（）A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分B．玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化C．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短D．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固11.由核反应产生，且属于电磁波的射线是（）A．阴极射线B． X射线C．α射线D．γ射线12.质量为的物块甲以的速度在光滑水平面上运动，有一轻弹簧固定其上，另一质量也为的物体乙以的速度与甲相向运动，如图所示。
2020届高三第一轮复习——原子的核式结构玻尔理论天然放射现象教案24
2020届高三第一轮复习——原子的核式结构玻尔理论天然放射现象教案24一、知识点梳理1、原子的核式结构〔1〕α粒子散射实验结果：绝大多数α粒子沿原方向前进，少数α粒子发生较大偏转。
〔2〕原子的核式结构模型：在原子的中心有一个专门小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转．〔3〕原子核的大小：原子的半径大约是10-10米，原子核的半径大约为10-14米～10-15米．2、玻尔理论有三个要点：(1)原子只能处于一系列的不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳固的．电子尽管绕核旋转，但并不向外辐射能量，这些状态叫定态．(2)原子从一种定态跃迁到另一定态时，它辐射(或吸取)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=E2-E1(3)原子的不同能量状态对应于电子沿不同圆形轨道运动．原子的定态是不连续的，因而电子的可能轨道是分立的．在玻尔模型中，原子的可能状态是不连续的，各状态对应的能量也是不连续的，这些不连续的能量值的能量值叫做能级。
3、原子核的组成核力原子核是由质子和中子组成的．质子和中子统称为核子．将核子稳固地束缚在一起的力叫核力，这是一种专门强的力，而且是短程力，只能在2．0X10-15的距离内起作用，因此只有相邻的核子间才有核力作用．4、原子核的衰变〔1〕天然放射现象：有些元素自发地放射出看不见的射线，这种现象叫天然放射现象．〔2〕放射性元素放射的射线有三种：射线α、γ射线、β射线，这三种射线能够用磁场和电场加以区不，如图15.2-1 所示〔3〕放射性元素的衰变：放射性元素放射出α粒子或β粒子后，衰变成新的原子核，原子核的这种变化称为衰变．衰变规律：衰变中的电荷数和质量数差不多上守恒的．15．2-1238 92U 23490Th+42He α衰变23490Th 23491Pa+01-e β衰变15-2-2(4)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时刻称为半衰期．不同的放射性元素的半衰期是不同的，但关于确定的放射性元素，其半衰期是确定的．它由原子核的内部因素所决定，跟元素的化学状态、温度、压强等因素无关．〔5〕同位素：具有相同质子数，中子数不同的原子在元素周期表中处于同一位置，互称同位素。
高三物理高考教案全集(经典实用)第章《原子核》
城东蜊市阳光实验学校第十八章翰林汇翰林汇翰林汇翰林汇原子核目的要求：理解天然放射观象、原子核的人工转变和原子核的组成，会写核反响方程。
理解放射性同位素及其应用,理解质量亏损，会利用质能方程计算核反响中释放的能量;知道释放核能的两种途径. 重点难点： 教具： 过程及内容： 散原子核 根底知识一、原子的核式构造模型 1、汤姆生的“枣糕〞模型〔1〕1897年汤姆生发现了电子，使人们认识到原子有复杂构造，揭开了研究原子的序幕．(2)“枣糕〞模型：原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，电子像枣糕里的枣子一样镶嵌在原子里． 2、卢瑟福的核式构造模型〔1〕α粒子散射实验的结果：α粒子通过金箔时，绝大多数不发生偏转，仍沿原来的方向前进，少数发生较大的偏转，极少数偏转角超过900，有的甚至被弹回，偏转角几乎到达1800．〔2〕核式构造模型：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转．原子核所带的单位正电荷数等于核外的电子数，所以整个原子是呈电中性的．电子绕着核旋转所需的向心力就是核对它的库仑引力．〔3〕从α粒子散射实验的数据估算出原子核大小的数量级为10－15一10－14 m ，原子大小的数量级为10—10αm。
【例1】在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，其原因是〔〕A．原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上B．正电荷在原子中是均匀分布的C、原子中存在着带负电的电子D．原子只能处于一系列不连续的能量状态中解析：α粒子散射实验中，有少数α粒子发生了较大偏转．并且有极少数α粒子的偏转超过了900，有的甚至被反弹回去，偏转角到达l800，这说明了这些α粒子受到很大的库仑力，施力体应是体积甚小的带电实体。
根据碰撞知识，我们知道只有质量非常小的轻球与质量非常大的物体发生碰撞时，较小的球才被弹回去，这说明被反弹回去的α粒子碰上了质量比它大得多的物质实体，即集中了全部质量和正电荷的原子核．答案：A【例2】关于α粒子散射实验，以下说法中正确的选项是〔〕A．绝大多数α粒子经过重金属箔后，发生了角度不太大的偏转B．α粒子在接近原子核的过程中，动能减少，电势能减少C、α粒子离子核的过程中，动能增大，电势能增大D．对α粒子散射实验的数据进展分析，可以估算出原子核的大小解析：“由于原子核很小，α粒子非常接近它的时机很少，所以绝大多数α粒子根本上仍按直线方向前进，只有极少数发生大角度的偏转〞。
高三物理一轮复习精品课件5：13.3 原子与原子核
2．放射性同位素的应用 (1)放射性同位素放出的射线应用于工业、探伤、农业、 医疗等． (2)作示踪原子．
六、核力与核能 1．核力：组成原子核的核子之间有很强的相互作用 力，使核子能克服库仑力而紧密地结合在一起，这种力 称为核力．其特点为： (1)核力是强相互作用的一种表现，在原子核的尺度 内，核力比库仑力大得多． (2)核力是短程力，作用范围在 1.5×10－15 m 之内． (3)每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，这种性 质称为核力的饱和性．
(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.
(3)氢原子能级图(如图)
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．
第十三章 动量守恒定律 波粒二象性 原子结构与原子核
第3课时 原子与原子核
基础知识梳理整合
一、原子结构 1．汤姆孙原子模型(“枣糕”模型) (1)_汤__姆__孙___研究阴极射线用测定粒子比荷的方法发现 了电子．电子的发现证明了原子是可分的． (2)汤姆孙原子模型：原子里面带_正__电__荷___的物质均匀分 布在整个原子球体中，而___带__负_电__的__电__子____则一粒粒镶嵌在 球内． 2．卢瑟福的α粒子散射实验 (1)卢瑟福的 α 粒子散射实验装置(如下图所示)
(3)跃迁假设：原子从一个能量状态向另一个能量状 态跃迁时要__吸__收___或__放_出____一定频率的光子，光子的能
量等于两个状态的__能_级__差___，即 hν＝__E_m_－__E__n ____．
2．能级：在玻尔理论中，原子各个可能状态的 ____能__量__值______叫能级．
(新课标)高考物理一轮总复习选修部分第17章原子结构原子核第1讲原子结构氢原子光谱随堂集训(选修3-4)
第1讲 原子结构 氢原子光谱1.[2015·天津高考]物理学重视逻辑，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上。
下列说法正确的是( )A.天然放射现象说明原子核内部是有结构的B.电子的发现使人们认识到原子具有核式结构C.α粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的D.密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的答案 A解析 天然放射现象说明原子核是可分的，即核内部是有结构的，A 项正确；电子的发现使人们认识到原子是可分的，B 项错误；α粒子散射实验的重要发现是原子具有核式结构，C 项错误；密立根油滴实验精确地测出了电子的电荷量，原子光谱的分立性表明原子核外电子轨道是不连续的，D 项错误。
2.[2014·山东高考](多选)氢原子能级如图，当氢原子从n ＝3跃迁到n ＝2的能级时，辐射光的波长为656 nm 。
以下判断正确的是( )A ．氢原子从n ＝2跃迁到n ＝1的能级时，辐射光的波长大于656 nmB.用波长为325 nm 的光照射，可使氢原子从n ＝1跃迁到n ＝2的能级C.一群处于n ＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线D.用波长为633 nm 的光照射，不能使氢原子从n ＝2跃迁到n ＝3的能级答案 CD解析 由h c λ＝E 2－E 1及氢原子能级关系可知，从n ＝2跃迁到n ＝1时释放光子波长为122 nm ，故选项A 错误。
波长325 nm 光子能量小于波长122 nm 光子能量，不能使氢原子从n ＝1跃迁到n ＝2的能级，选项B 错误。
一群处于n ＝3能级的氢原子向低能级跃迁时最多有3种可能，因此最多产生3种谱线，选项C 正确。
从n ＝3跃迁到n ＝2时辐射光的波长λ＝656 nm ，所以，只有当入射光波长为656 nm 时，才能使氢原子从n ＝2跃迁到n ＝3的能级，选项D 正确。
3.[2013·福建高考]在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是( )答案 C解析 金箔中的原子核与α粒子都带正电，α粒子接近原子核过程中受到斥力而不是引力作用，A 、D 错误；由原子核对α粒子的斥力作用及物体做曲线运动的条件知，曲线轨迹的凹侧应指向受力一方，选项B 错、C 对。
高中物理高考 2020届高考物理一轮复习专题十六原子物理与原子核物理课件201908141295
(
)
A.15和28 B.15和30 C.16和30 D.17和31
答案 B 本题考查核反应方程。在核反应过程中,质量数和电荷数分别守恒,则X的原子序
数为2+13=15,X的质量数为4+27-1=30,选项B正确。
规律总结 核反应方程的特点 核反应过程中,质量数和电荷数分别守恒。
11.(2017课标Ⅰ,17,6分)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
30 15
P并放出一个粒子
C
.151
B俘获一个质子,产生
8 4
Be并放出一个粒子
D.36
Li俘获一个质子,产生
3 2
He并放出一个粒子
答案 B 本题考查核反应方程。由核反应过程中遵循质量数、电荷数均守恒的原则,可写
出选项中的四个核反应方程。174 N+
4 2
He
187
O
11
H,选项A错误
。27 13
A.12.09 eV B.10.20 eV C.1.89 eV D.1.51 eV
答案 A 本题考查原子的能级跃迁问题,体现了模型建构的核心素养。 由题图数据分析可知,只有氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出的光子能量在可见光光子 能量范围内,所以处于基态(n=1)的氢原子最少也要跃迁到n=3能级,氢原子吸收的能量最少为 ΔE=E3-E1=12.09 eV,故选A。 易错点拨 本题易错选C,没有注意到氢原子原本处于“基态(n=1)”。
B组 统一命题、省(区、市)卷题组
8.(2019课标Ⅱ,15,6分)太阳内部核反应的主要模式之一是质子—质子循环,循环的结果可表示
为
411H 42 He+ 210 e+2ν
2019-2020年高考物理一轮复习 12.3原子结构教学案
2019-2020年高考物理一轮复习 12.3原子结构教学案一、知识梳理1.电子的发现2.原子核式结构3.氢原子光谱4.玻尔理论能级二、典例分析 例1.在α粒子散射实验中，α粒子穿过某一金属原子核附近的示意图，如图所示，A 、B 、C 分别位于两个等势面上，则以下说法中正确的是( )A ．α粒子在A 处的速度比在B 处的速度小B ．α粒子在B 处的速度最大C ．α粒子在A 、C 两处的速度大小相等D ．α粒子在B 处的速度比在C 处的速度要小例2.根据玻尔原子结构理论，氦离子(He ＋)的能级图如图所示．电子处在n ＝3轨道上比处在n ＝5轨道上离氦核的距离________(选填“近”或“远”)．当大量He ＋处在n ＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有________条．例3.用能量为E 0的光子照射基态氢原子，刚好可使该原子中的电子成为自由电子，这一能量E 0称为氢的电离能．现用一频率为ν的光子从基态氢原子中击出一电子(电子质量为m )．该电子在远离核以后速度的大小为__________，其德布罗意波长为____________(普朗克常量为h )例4.氢原子第n 能级的能量为E n ＝E 1n 2，其中E 1为基态能量．当氢原子由第4能级跃迁到第2能级时，发出光子的频率为ν1；若氢原子由第2能级跃迁到基态，发出光子的频率为ν2，则ν1ν2＝____________.例5.氢原子的能级图如图所示，一群处于n ＝4能级的氢原子向较低能级跃迁，能产生____种不同频率的光子，其中频率最大的光子是从n ＝4的能级向n ＝____的能级跃迁所产生的．三、随堂演练1.卢瑟福的原子核式结构理论的主要内容有( )A ．原子的中心有个核叫原子核B ．原子的正电荷均匀分布在整个原子中C ．原子全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里D ．带负电的电子在核外绕着核旋转2.氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为λ1＝0.6328μm，λ2＝3.39μm .已知波长为λ1的激光是氖原子在能级间隔为ΔE 1＝1.96eV 的两个能级之间跃迁产生的．用ΔE 2表示产生波长为λ2的激光所对应的跃迁的能级间隔，则ΔE 2的近似值为 ( )A ．10.50eVB ．0.98eVC ．0.53eVD ．0.36eV4．用频率为ν0的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为ν1、ν2、ν3的三条谱线，且ν3＞ν2＞ν1，则( )A ．ν0＜ν1B ．ν3＝ν2＋ν1C ．ν0＝ν1＋ν2＋ν3 D.1ν1＝1ν2＋1ν35．如图所示是玻尔理论中氢原子的能级图，现让一束单色光照射一群处于基态的氢原子，受激发的氢原子能自发地辐射出三种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为( )A ．13.6 eVB ．12.09 eVC ．10.2 eVD ．3.4 eV 6．图为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n ＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光．关于这些光下列说法正确的是( )A ．最容易表现出衍射现象的光是由n ＝4能级跃迁到n ＝3能级产生的B ．频率最小的光是由n ＝2能级跃迁到n ＝1能级产生的C ．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光D ．用n ＝2能级跃迁到n ＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV 的金属铂能发生光电效应。
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2019-2020年高三物理第一轮复习《第十七章原子和原子核》教案第55课时原子核式结构原子核备课指要教学建议1、本节课教学要始终以实验为基础分析，原子核式结构理论是由实验事实得出假想再用实验验证理论，在分析实验现象的基础上修改或重建新理论的一个范例，要让学生通过这一内容的学习知道探索自然界未知事物，创建新理论的途径常常是：实验—创建新模型—实验—修改模型或舍弃原模型，另建新模型.2、α粒子散射实验是原子核式结构理论的基础，实验装置的每一部分的构造、要求等要详加说明，实验中观察到的现象要一一列举，然后分别对照汤姆生提出的原子模型说明实验现象与该理论的不符之处；说明卢瑟福建立的原子核式结构理论如何说明实验事实的.3、质子和中子的发现应该补充详细一些，核反应方程也要写出来，并且说明这两个发现对人类认识原子核有重要意义.中子的发现涉及中子与氢核、碳核的碰撞问题，可以结合相关力学知识向学生介绍.4、关于原子核的组成，要明确；核内的质子数等于原子序数，也等于中性原子的核外电子数，核内的中子数等于质量数减去原子序数.5、原子核的人工转变：三个重要的人工转变反应（卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子的反应、查德威克用α粒子轰击铍核发现中子的反应和约里奥·居里夫妇首先用人工的方法制造放射性同位素的反应（注意：正电子不是约里奥·居里夫妇最先发现的），在物理学发展上均起了一定的作用，要让学生了解，掌握原子核的人工转变的特点.6、同位素概念：元素的化学性质是由核电荷数和核外电子数决定的，所以具有相同核电荷，而有不同的中子数的原子互称同位素并有相同的化学性质.资料链接量子力学的诞生1913年玻尔提出了两条玻尔假设，并利用这两个假设条件计算氢光谱中的几条谱线，与实验观察的结果符合得很好，玻尔理论获得了很大的成功，特别是玻尔理论使长期积累的光谱资料，很快成为明晰而有条理的系统，光谱也成为研究原子和分子结构的有力工具.但玻尔理论也有不少缺陷与局限性，这主要是玻尔理论的基础没有脱离经典力学的范畴，只是经典理论加上量子条件的折中产物.德国物理学家玻恩在1924年写的《原子力学》中指出了玻尔理论的问题，1924年德波罗意提出了物质波理论.1925年海森堡结合对玻恩的《原子力学》的讨论，创建了量子力学的一种表达形式——矩阵力学；1926年薛定谔把电子等微观粒子当做波来研究，用波函数来描述微观粒子的运动状态，并建立了确定波函数变化规律的薛定谔方程；1928年狄拉克又把量子力学与狭义相对论结合起来创建了相对论性量子力学，在短短几年内创建并完美了量子力学，成为现代物理学的理论基础. 案例导入例1实验测得α粒子与金原子核Au对心碰撞时所能达到的离金核的最近距离约为2×10-14m，由此可估算出金原子核的密度约为多少？（一位有效数字）【分析】α粒子与金原子核Au对心碰撞时所能达到的离金核的最近距离可近似为是金原子核的直径，一个金原子核的质量则可用金原子的摩尔质量估算，金原子的核外电子质量很小，在估算时可忽略不计.【解答】一摩尔金原子的质量为0.193kg，金原子核的质量约等于金原子的质量，一个金原子核的质量为kg=3.2×10-25kg.将金原子核看做球模型，一个金原子核的体积V1==×3.14×(10-14)3m3=4.2×10-42m3.金原子核密度=kg/m3=8×1016kg/m3.【答案】 8×1016kg/m3.【归纳】估算问题是物理中的一种类型，在微观粒子的研究中难以精确测定粒子间的距离，粒子的大小等物理量，许多情况只能估算，精确度常常只能达到一位或两位有效数字.例2以下三个实验对原子核的研究起了重要作用，这三个实验中各产生了何种粒子？对原子核的研究各起了什么作用.（1）N+HeO+（）（2）Be+HeC+（）（3）Al+HeP +y PSi+（）【分析】核反应过程中电荷量守恒，质量数守恒.【解答】通过核反应前后电荷量守恒，质量数守恒得（1）H（质子）、（2）ny（中子）、（3）e（正电子）.质子和中子的发现使人们知道了原子核由质子和中子组成，是人工制造的第一种放射性同位素，同时在实验室产生了正电子.【归纳】人工转变使人们掌握了探索原子核的手段，并用人工方法生产出很多种放射性同位素.知识梳理1、α粒子散射实验实验装置：α粒子源沿一直线方向射出α粒子、厚度微米级的金箔、荧光屏、显微镜，全部装置放置于真空中；实验现象：绝大多数α粒子几乎不改变方向，少数α粒子偏转、极少数α粒子大角度偏转.2、卢瑟福原子核式结构理论原子核在原子中仅占很小的体积，全部正电荷与绝大部分质量集中于核内，核外电子数与核内正电荷数相等，核外电子绕核旋转.3、1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核，发生核反应并从反应产物中发现了质子；查德威克用α粒子轰击铍核，在核反应产物中发现了中子.这种用高速运动的粒子轰击原子核发生核反应，产生新原子核的核反应就是人工转变.4、原子核由质子和中子组成，质子和中子统称核子.原子核的核电荷数等于质子数，原子核的质量近似等于核子质量的整数倍，通常就用这个整数代表原子核的质量.5、原子核的质子数等于核外电子数，同时也决定了原子的化学性质，同种元素的原子有相同的质子数，可以有不同的中子数，它们互称同位素.重、难、疑点剖析1、在研究α粒子散射实验中，不考虑α粒子与电子的碰撞，这是因为α粒子的质量约是电子质量的6000多倍，α粒子在前进过程中遇到电子相互碰撞对α粒子的运动几乎没有影响.2、α粒子散射实验中应用金箔的原因，一是金的延展性好，可以打成极薄的金箔（厚度达微米级），α粒子穿透能力不强，太厚的就穿不过；二是金原子核原子序数较大，原子核内正电荷较多，对α粒子作用力较大，散射现象较明显，金原子核质量较大，α粒子与其碰撞也难使金原子核被击中后离开金箔.3、射性同位素的分离.放射性同位素原子核内质子数相同中性原子的核外电子数相同，化学性质相同，因而放射性同位素不能用化学的方法将其分离开.常用的物理方法：（1）是利用它们原子的质量不同让它们一起作圆周运动，质量大的所需向心力大，会处于离圆心较远处，质量小的离圆心近一些的离心旋转法；（2）是利用速度相同的带电粒子在磁场中旋转，质量大的圆半径大，使带电量相同、质量不同的同位素原子核分开.例 92号元素铀有三种同位素，U234，U235，U238，为了获得浓缩的U235. 采用下列方法可行的是：A．与氟（F）进行化合反应 B．将铀气体后进行离心运动，将三种同位素分离C．电离后在电场中加速，再进入磁场偏转 D．熔融后电解【分析】同位素化学性质相同，物理性质不同.【解答】同位素不能用化学方法：化合、电解等方法分开；质量不同，圆运动向心力不同，可以分开；速度相同，在磁场中圆运动半径不同，可以分开.【答案】 B、C.【归纳】同位素化学性质相同，可以作为示踪原子，但也给分离造成了困难，分离同位素主要利用同位素原子的质量不同的特征.专题回放α粒子散射实验是原子核式结构理论的基础，是物理学有决定性进步的一个重要实验，从此揭开了人类探讨原子和原子核结构的序幕. 对从实验中观察到的现象分析否定汤姆生的枣糕模型和得到原子核式结构理论的思考过程要深刻理解.例卢瑟福通过实验，发现了原子中间有一个很小的核，并由此提出了原子核式结构模型.图17-55-1甲图中的四条线表示运动的可能轨迹，在图中完成中间两条α粒子运动轨迹.【分析】α粒子与作为靶的金原子核相比要小得多，因而金原子核可以认为是固定不动的，α粒子的能量不足以打到金原子核中去引发核反应，α粒子与金原子核之间的作用是静电力，而静电力与两粒子之间距离的平方成反比，距离越远作用力越小，α粒子的运动轨迹就能从分析α粒子受静电力后加速度与速度的变化中分析出来.【解答】设从上到下α粒子的径迹为A、B、C、D. α粒子A离金原子核较远，受到金原子核比A稍近一些，D径迹弯曲程度比A径迹大一些；由此可推测：α粒子B比A和D更靠近金原子核，受到的静电斥力更大，B径迹弯曲程度比A和D径迹都大；α粒子C正对金原子核入射，在打不进金原子核的情况下，将在静电斥力作用下减速到零，然后返回，所以B、C径迹如图17-55-1乙图所示.【反思】从此题我们可进一步看到实验与理论之间互相依存，理论必须以实验或观察的事实为依据，理论也使我们更清楚地认清实验现象的本质.探究延伸例 卢瑟福的α粒子散射实验，建立了原子核式结构模型，原子核式结构模型又叫原子的行星模型，这是因为“核式结构模型”与“行星模型”之间有很多相似之处，带电粒子之间的作用遵循库仑定律，而星体之间遵特万有引力定律，两定律有相似的表达形式（即有关公式可类比推知）以无穷远处的电势为零，点电荷之间的电势为，可推出氢原子的基态能级为-13.6eV ，令距地球无穷远处的重力势能为零.试计算，质量为1t 的卫星绕地球表面飞行，其总机械能为多大？再补充多少能量可使它脱离地球的引力？（R 地=6400km ，g=10m/s 2）【分析】 万有引力定律：，静电力：F 电=，静电场有场强E 、电势U ，引力场也可以有相似的引力场场强、引力势等.【解答】 由点电荷周围电势的表达式可类比地球周围“重力势”表达式为；由点电荷周围电势能的表达式，式中如为静电引力，则写作；可类比知：地球周围物体重力势能的表达式为；卫星运行时间向心力由地球引力提供，则，得 ，卫星的动能,卫星的机械能rGMm r GMm r GMm E E E k p 22-=+-=+=， 卫星绕地表运行时 ，且 ，得由电子从基态挣脱束缚需要的能量计算（如基态氢原子能量为-13.6eV ，则外界需要提供13.6eV 的能量，氢原子的核外电子才能脱离原子核成为自由电子），可知要使绕地球运行的卫星挣脱地球的引力需增加的能量是【点评】 自然界中有许多相似的规律，研究其中的一种，并将一些结论向另外的领域推广是科学研究常用的一种知识迁移的思维方式.这种思维方式能使我们节省许多力量，当然全盘搬用会有不适用的地方，这时要具体分析并再作修正.随堂闯关1、 关于汤姆生提出的原子模型，下列说法正确的是（D ）.A ．汤姆生提出的原子模型无法解释原子的稳定问题B ．汤姆生提出的原子模型无法解释原子的发光成因C ．汤姆生提出的原子模型无法解释散射实验中绝大多数α粒子穿过原子时基本上能沿直线前进的现象D ．汤姆生提出的原子模型无法解释散射实验中少数α粒子穿过原子时能发生大角度偏转的现象【提示】 汤姆生提出的原子模型正电荷均匀分布，α粒子上下左右受力差不多.2、原子的核式结构学说是卢瑟福根据以下哪个实验或现象提出来的？（C）.A．光电效应B．氢原子光谱实验C．α粒子散射实验D．天然放射现象【提示】光电效应提出了光的粒子性；氢原子光谱实验是玻尔能级理论的基础；α粒子散射实验提出了原子核式结构学说；天然放射现象揭示了原子核也有复杂结构.3、从α粒子散射实验的数据可以估算出（B、C）.A．电子的质量B．原子核的核外电子数C．原子核的大小D．原子的大小【提示】原子核的核外电子数越多，核电荷数越多，对α粒子作用力加大，偏转的α粒子增多；由α粒子与原子核的相互作用推测它们的最近距离即为估测原子核的大小.4、在卢瑟福的α粒子散射实验中有少数α粒子发生大角度的偏转，其原因是（A）.A．原子的正电荷与绝大部分质量集中在一个很小的核上B．正电荷在原子中是均匀布的C．原子中存在带负电荷的电子D．原子只能处于一系列的不连续的能量状态中【提示】原子的正电荷与绝大部分质量集中在一个很小的核上，α粒子靠近原子核时将受到很大的静电斥力.5、下列一组元素中都属于同位素的是（p表示质子，n表示中子）（A）.A．①6p 5n, ②6p 6n, ③6p 7n B．①5p 5n, ②6p 6n, ③7p 7nC．①5p 6n, ②6p 6n, ③7p 7n D．①6p 7n, ②6p 7n, ③7p 7n【提示】同位素的原子核有相同的质子数，不同的中子数.6、按照经典电磁理论，电子绕核做加速运动，应不断向外辐射电磁波，且波的频率等于电子绕核运行的频率，若这一理论成立，则原子发光的光谱应该是（D）.A．明线光谱 B．吸收光谱 C．连续光谱 D．无法确定【提示】原子不断向外辐射电磁波，且频率越来越高.不同的原子处于不同的发光状态.因而各种频率的光都有.7、下列方法可能将氢元素的同位素氕、氘、氚分开的是（C）.A．用电解水的方法B．使水汽化再进行离心旋转C．电离后使成为质子、氘核、氚核，再用电场加速后进入磁场做圆周运动D．在氧气中烧烧【提示】同位素有相同的化学性质，不能用化学方法分开；可以利用它们质量不同将它们分开，但B情况下只将不同质量的水分子分开，还不能分开氕、氘、氚.课后测试一、选择题1、对α粒子散射实验装置的描述，下列说法正确的是（A）.A．主要实验器材有放射源、金箔、荧光屏、显微镜B．金箔的厚度对实验无影响C．如果用铝箔就不会发生散射现象D．实验在空气中进行【提示】放射源、金箔、荧光屏、显微镜是实验必须的；金箔太厚α粒子不能穿过；铝箔也能发生偏转；α粒子在空气中会使空气分子电离，缩短射程.2、根据经典电磁理论，从卢瑟福原子模型可以得到的推论是（C）.A．原子非常稳定，原子光谱是连续光谱B．原子非常稳定，原子光谱是线状光谱C．原子很不稳定，原子光谱是连续光谱D．原子很不稳定，原子光谱是线状光谱【提示】原子向外放能，放出光子频率越来越大，形成连续光谱.3、卢瑟福的原子核式结构理论的主要内容有（C、D）.A．原子的中心有个核，叫做原子核B．原子的正电荷均匀分布在整个原子中C．原子的正电荷都集中在原子核内D．带负电荷的电子在核外绕核旋转【提示】原子中的正电荷集中在原子核内，核外电子绕核旋转.4、α粒子散射实验结果的合理解释是（A）.A．大多数α粒子沿原方向前进说明原子内大部分是空的B．少数α粒子发生较大的偏转是因为这些α粒子与原子核发生了斜碰C．极少数偏转角超过90°，是因为这些α粒子正好与电子发生了碰撞D．有的α粒子偏转角几乎达到190°，这说明α粒子受到了原子核巨大的核力作用【提示】原子内大部分是空的，大多数α粒子前进不受阻碍；少数α粒子发生较大的偏转是因为这些α粒子受到原子核对α粒子5、关于同位素，下列说法正确的是（B、C）.A．它们具有相同的质量数，不同的电荷数B．它们具有相同的质子数、原子序数和核外电子数，具有不同的中子数C．它们具有相同的化学性质D．它们具有相同的物理性质【提示】同位素原子核核内有相同的质子，中性原子的核外有相同的电子，有相同的化学性质，核内中子个数不同.6、下列为A、B、C、D、E、F六种元素的原子核中所含的质子数（p）与中子数（n），是同位素的是（A）.A．6p 6n B．7p 7n C．8p 7n D．9p 7nA．B与C B．B与D C．D与F D．A与E【提示】原子核有相同的质子数的元素就是同位素.二、填空题7、要使一个中性的锂原子最外层电子脱离锂原子所需的能量为5.39eV，要使一个中性氟原子结合一个电子形成氟离子所放出的能量是3.51eV，则将一个电子从锂原子转移到氟原子所需要提供的电荷量是1.88eV.【提示】将一个中性的锂原子最外层电子脱离锂原子需提供能量为5.39Ev，将电子转移到氟原子会放出能量3.51eV，则将一个电子从锂原子转移到氟原子所需要提供的电荷量是1.88eV.8、最早发现质子的科学家是卢瑟福，其实验的核反应方程是N+HeO+H；最早发现中子的科学家是查德威克，其实的核反应方程是Be+HeC+n；最早在实验室制造出人工放射性同位素的科学家是约里奥·居里和伊丽芙·居里，其实验的核反应方程是Al+He1P+n, PSi+e.第56课时衰变人工转变备课指要教学建议1、放射性的发现，贝克勒尔从研究某些物质的荧光效应发现放射性物质的射线可以穿透黑纸使照相底片感光；居里夫人从沥青中提取放射性物质，研究并发现放射性物质镭和钋·物理学发展史上的故事讲述可以自然地引入课题，有利于激发学生学习兴趣。