物理專題十一 動(dòng)量、波泣二象性和近代物理初步 第4講 原子結(jié)構(gòu)和原子核

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1、第4講原子結(jié)構(gòu)和原子核一、盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型1.湯姆生的“棗糕”模型湯姆生均勻(1)1897 年，_發(fā)現(xiàn)電子，提出原子的“棗糕”模型，揭開了人類研究原子結(jié)構(gòu)的序幕.(2)“棗糕”模型：原子是一個(gè)球體，正電荷_分布在整個(gè)球內(nèi)，電子像棗糕里的棗子那樣鑲嵌在原子里.2.盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型(1)粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置：如圖 11-4-1 所示.圖 11-4-1實(shí)驗(yàn)規(guī)律盧瑟福的分析 _粒子仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)原子中間絕大部分是_少數(shù)粒子發(fā)生了較_的偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)的偏轉(zhuǎn)角超過了 _，個(gè)別甚至被彈回，偏轉(zhuǎn)角幾乎達(dá)到 180粒子碰到了質(zhì)量比自己大得多的帶正電的物質(zhì)，原子的正電荷和幾乎全部的質(zhì)量都集中在一個(gè)很小的范圍內(nèi)

2、(2)粒子散射實(shí)驗(yàn)規(guī)律及盧瑟福對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析絕大多數(shù)空隙大9010(3)原子核式結(jié)構(gòu)模型原子核正質(zhì)量在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫_.原子的全部_電荷和幾乎全部的_都集中在原子核里.旋轉(zhuǎn)核子質(zhì)量質(zhì)子同位素帶負(fù)電的電子在核外空間里繞著核_.(4)原子核大?。簭牧Ｗ由⑸鋵?shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)估算出原子核的半徑約為 101514m(原子的半徑約為 1010m).3.質(zhì)子和中子統(tǒng)稱_，原子核的電荷數(shù)等于其質(zhì)子數(shù)，原子核的_數(shù)等于其質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和.具有相同_數(shù)的原子屬于同一種元素；具有相同的質(zhì)子數(shù)和不同的中子數(shù)的原子互稱_.【基礎(chǔ)檢測(cè)】1.(多選)如圖 11-4-2 所示為盧瑟福和他的同事們做粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置

3、的示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的 A、)B、C、D 四個(gè)位置時(shí)觀察到的現(xiàn)象，下述說(shuō)法中正確的是(圖 11-4-2A.放在 A 位置時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多B.放在 B 位置時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)只比A 位置時(shí)稍少些C.放在 C、D 位置時(shí)，屏上觀察不到閃光D.放在 D 位置時(shí)，屏上仍能觀察到一些閃光，但次數(shù)極少答案：AD二、玻爾原子模型與原子光譜1.玻爾原子模型量子化能量穩(wěn)定為解決原子核結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和原子發(fā)光的不連續(xù)性問題，玻爾提出了三條假設(shè)：(1)軌道假設(shè)：軌道是_的，其半徑只能是某些分立的值.(2)定態(tài)假設(shè)：不同的軌道對(duì)應(yīng)著不同的_狀態(tài)，這些狀態(tài)中原子是

4、_的，不向外輻射能量.(3) 躍 遷 假 設(shè) ： 原 子 在 不 同 的 狀 態(tài) 具 有 不 同 的_，從一個(gè)定態(tài)向另一個(gè)定態(tài)躍遷時(shí)要_或_一定頻率的光子，該光子的能量等于這兩個(gè)狀態(tài)的_.能量吸收輻射能級(jí)差2.能級(jí)：在玻爾模型中，原子的可能狀態(tài)是_的，因此各狀態(tài)對(duì)應(yīng)的能量也是_的，這些能量值叫能級(jí).3.基態(tài)與激發(fā)態(tài)：能量_狀態(tài)叫做基態(tài)；其他能量狀態(tài)叫激發(fā)態(tài).不連續(xù)不連續(xù)最低的4. 光子的輻射與吸收 ： 原子由激發(fā)態(tài)向基態(tài) 躍 遷 時(shí) 要_光子，由基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷時(shí)要_光子.光子的頻率與能級(jí)的關(guān)系為_.5.原子光譜(1)光譜分析：利用元素的特征譜線(線狀譜)分析和確定物質(zhì)的組成成分.輻射吸收hE

5、mEn【基礎(chǔ)檢測(cè)】2.氫原子從能級(jí) m 躍遷到能級(jí) n 時(shí)輻射紅光的頻率為1，從能級(jí) n 躍遷到能級(jí) k 時(shí)吸收紫光的頻率為2，已知普朗克常)量為 h，若氫原子從能級(jí) k 躍遷到能級(jí) m，則(三、原子核貝克勒爾83831.天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)射線、射線、射線(1)_發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象，使人們認(rèn)識(shí)到原子核也有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，揭開了人類研究原子核結(jié)構(gòu)的序幕.(2)通過對(duì)天然放射現(xiàn)象的研究，人們發(fā)現(xiàn)原子序數(shù)大于或等于_的所有天然存在的元素都具有放射性，原子序數(shù)小于_的天然存在的元素有些也具有放射性，它們放射出來(lái)的射線常見的有三種：_.2.天然衰變中核的變化規(guī)律在核的天然衰變中，核變化的最基本的規(guī)律是_守恒和_

6、守恒.質(zhì)量數(shù)電荷數(shù)3.半衰期半數(shù)快慢(1)定義：放射性元素的原子核有_發(fā)生衰變所需要的時(shí)間.物理狀態(tài)化學(xué)狀態(tài)(2)意義：反映了核衰變過程的_程度，具有統(tǒng)計(jì)性.(3) 特征：只由核本身的因素所決定，而與原子所處的_或_無(wú)關(guān).質(zhì)子中子四、核力、核能、重核的裂變和輕核的聚變1.核力：原子核的半徑很小，其中的質(zhì)子之間的庫(kù)侖力很大，受到這么大的庫(kù)侖斥力卻能處于穩(wěn)定狀態(tài)，一定還有別的力把各核子緊緊地拉在一起，這種力叫做核力.核力具有以下特點(diǎn)：(1)核力是很強(qiáng)的力.相鄰(2)核力作用范圍很小，只在 2.01015m 的短距離內(nèi)起作用.(3)每個(gè)核子只跟它_的核子發(fā)生核力作用.2.核能原子核原子核(1) 結(jié)合

7、能：核子結(jié)合成_ 時(shí)放出一定的能量，_分解成核子時(shí)吸收一定的能量，這種能量叫結(jié)合能.(2)質(zhì)量虧損：核子結(jié)合生成原子核，所生成的原子核的質(zhì)量比生成它的核子的總質(zhì)量要小些，這種現(xiàn)象叫做_.(3)愛因斯坦質(zhì)能方程：物體的能量和質(zhì)量之間存在著密切的聯(lián)系，它們的關(guān)系是_，這就是愛因斯坦質(zhì)能方程，其另一個(gè)表達(dá)形式是Emc2.質(zhì)量虧損Emc23.獲得核能的途徑(1)重核的裂變重核俘獲一個(gè)中子后分裂為兩個(gè)或幾個(gè)_質(zhì)量數(shù)的原子核，則這樣的反應(yīng)叫做重核的裂變.在裂變的同時(shí)，還會(huì)放出幾個(gè)中子和大量能量.(2)輕核的聚變某些輕核結(jié)合成質(zhì)量數(shù)_的原子核的反應(yīng)過程叫做輕核的聚變，同時(shí)放出大量的能量.輕核聚變只能發(fā)生在超

8、高溫條件下，故輕核聚變也叫做熱核反應(yīng).中等10較大【基礎(chǔ)檢測(cè)】考點(diǎn) 1氫原子的能級(jí)躍遷 重點(diǎn)歸納3.解答氫原子能級(jí)圖與原子躍遷問題的注意事項(xiàng)(1)氫原子能級(jí)圖：如圖 11-4-3 所示.圖 11-4-3【考題題組】1.(多選)如圖 11-4-4 所示是氫原子的能級(jí)圖，大量處于 n4 激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，一共可以輻射出 6 種不同頻率的光子，其中巴耳末系是指氫原子由高能級(jí)向 n2 能級(jí)躍遷時(shí)釋放的光子，則()圖 11-4-4A.6 種光子中波長(zhǎng)最長(zhǎng)的是 n4 激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)產(chǎn)生的B.6 種光子中有 2 種屬于巴耳末系C.使 n4 能級(jí)的氫原子電離至少要 0.85 eV 的能量D.若

9、從 n2 能級(jí)躍遷到基態(tài)釋放的光子能使某金屬板發(fā)生光電效應(yīng)，則從 n3 能級(jí)躍遷到 n2 能級(jí)釋放的光子也一定能使該板發(fā)生光電效應(yīng)答案：BC2.(多選，2017 年湖北荊門模擬)氫原子核外電子發(fā)生了兩次躍遷，第一次從外層軌道躍遷到 n3 軌道；第二次核外電子再?gòu)?n3 軌道躍遷到 n2 軌道，下列說(shuō)法中正確的是()A.兩次躍遷原子的能量增加相等B.第二次躍遷原子的能量減小量比第一次的大C.兩次躍遷原子的電勢(shì)能減小量均大于電子的動(dòng)能增加量D.兩次躍遷原子均要放出光子，第一次放出的光子能量要大于第二次放出的光子能量解析：氫原子核外電子從外層軌道躍遷到內(nèi)層軌道這一過程中，原子的能量減小，原子要放出光

10、子，由能量守恒定律可知原子的電勢(shì)能減小量大于電子的動(dòng)能增加量.又由氫原子能級(jí)圖知因躍遷到 n3 軌道放出的光子能量(或原子的能量減小量)最多為 1.51 eV，而氫原子核外電子從 n3 軌道躍遷到 n2軌道放出的光子的能量(或原子的能量減小量)為 1.89 eV，B、C 正確.答案：BC考點(diǎn)2原子核與原子核的衰變 重點(diǎn)歸納1.衰變規(guī)律及實(shí)質(zhì)(1)兩種衰變的比較答案：A考點(diǎn)3核反應(yīng)類型、核能 重點(diǎn)歸納1.核反應(yīng)類型(1)核反應(yīng)的四種類型：衰變、人工轉(zhuǎn)變、裂變和聚變.(2)核反應(yīng)過程一般都是不可逆的，所以核反應(yīng)方程只能用單向箭頭連接并表示反應(yīng)方向，不能用等號(hào)連接.(3)核反應(yīng)的生成物一定要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，不能憑空只依據(jù)兩個(gè)守恒規(guī)律杜撰出生成物來(lái)寫核反應(yīng)方程.(4)核反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，核反應(yīng)過程中反應(yīng)前后的總質(zhì)量一般會(huì)發(fā)生變化.(5)核反應(yīng)遵循電荷數(shù)守恒.)關(guān)于這兩個(gè)方程的下列說(shuō)法正確的是(A.方程(1)屬于衰變B.方程(1)屬于重核裂變C.方程(2)屬于輕核聚變D.方程(1)中 k10，方程(2)中 d1答案：BCD