2023年高考二轮复习物理教案13原子和原子核doc高中物理.docx

(最新原创)2023高考二轮复习物理教案（13）原子和原子核 专题要点 1．原子的结构 ①汤姆生模型(枣糕模型) 汤姆生发现电子，使人们认识到原子有复杂结构。从而翻开原子的大 ks5u 门. ②卢瑟福的核式结构模型(行星式模型)卢瑟福α粒子散射实验装置,现象,从而总结出核式结构学说 ks5u α粒子散射实验是用α粒子轰击金箔，实验现象：结果是绝大多数α粒子穿过金箔后根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.这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。 卢瑟福由α粒子散射实验提出：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，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运动。 由α粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是10-15m。 ks5u 2．玻尔模型(引入量子理论，量子化就是不连续性，整数n叫量子数)玻尔补充三条假设 ⑴定态--原子只能处于一系列不连续的能量状态(称为定态),电子虽然绕核运转,但不会向外辐射能量。(本假设是针对原子稳定性提出的) ⑵跃迁--原子从一种定态跃迁到另一种定态,要辐射(或吸收)一定频率的光子(其能量由两定态的能量差决定)(本假设针对线状谱提出) () 辐射(吸收)光子的能量为hf＝E初-E末 ks5u ⑶能量和轨道量子化----定态不连续,能量和轨道也不连续;(即原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形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分布也是不连续的) 3. 天然放射现象 ①天然放射现象的发现，使人们认识到原子核也有复杂结构 ks5u 核变化从贝克勒耳发现天然放射现象开始衰变(用电磁场研究)： ②各种放射线的性质比较 ks5u 种 类 本 质 质量（u） 电荷（e） 速度（c） 电离性 贯穿性 α射线 氦核 4 +2 0.1 最强 最弱，纸能挡住 β射线 电子 1/1840 -1 0.99 较强 较强，穿几mm铝板 γ射线 光子 0 0 1 最弱 最强，穿几cm铅版 ks5u 4. 四种核反响类型(衰变,人工核转变,重核裂变,轻核骤变) ⑴衰变： α衰变：(实质：核内)α衰变形成外切(同方向旋)， ks5u β衰变：(实质：核内的中子转变成了质子和中子)β衰变形成内切(相反方向旋)，且大圆为α、β粒子径迹。 ks5u +β衰变：（核内） γ衰变：原子核处于较高能级，辐射光子后跃迁到低能级。 ⑵人工转变： ks5u (发现质子的核反响)(卢瑟福)用α粒子轰击氮核,并预言中子的存在 ks5u (发现中子的核反响)(查德威克)钋产生的α射线轰击铍 (人工制造放射性同位素) ks5u 正电子的发现(约里奥居里和伊丽芙居里夫妇)α粒子轰击铝箔 ⑶重核的裂变： 在一定条件下(超过临界体积)，裂变反响会连续不断地进行下去，这就是链式反响。 ks5u ⑷轻核的聚变：（需要几百万度高温，所以又叫热核反响） 所有核反响的反响前后都遵守：质量数守恒、电荷数守恒。（注意：质量并不守恒。） 5．核能计算方法有三：①由(△m单位为“kg〞)计算； ks5u ②由△E=931.5△m(△m 单位为“u〞)计算；③借助动量守恒和能量守恒计 6. 放射性同位素的应用 ⑴利用其射线：α射线电离性强,用于使空气电离,将静电泄出,从而消除有害静电。γ射线贯 ks5u 穿性强,可用于金属探伤,也可用于治疗恶性肿瘤。各种射线均可使DNA发生突变,可用于生物工程，基因工程。 ⑵作为示踪原子。用于研究农作物化肥需求情况，诊断甲状腺疾病的类型，研究生物大分子 ks5u 结构及其功能。 ⑶进行考古研究。利用放射性同位素碳14，判定出土木质文物的产生年代。 一般都使用人工制造的放射性同位素（种类齐全，各种元素都有人工制造的放射性同位。半衰期短，废料容易处理。可制成各种形状，强度容易控制）。 ks5u 一． 考纲要求 ks5u 考点 要求 考点解读 氢原子光谱 Ⅰ 以α粒子散射实验、原子光谱为实验根底的卢瑟福原子核式结构学说和玻尔原子理论，各种核变化和与之相关的核反响方程、核能计算等. 氢原子的能级结构、能级公式 Ⅰ 原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期 Ⅰ 放射性同位素 Ⅰ 核力、核反响方程 Ⅰ 结合能、质量亏损 Ⅰ 裂变反响和聚变反响、裂变反响堆 Ⅰ 放射性的防护 Ⅰ 二． 教法指引 ks5u 此专题复习时，可以先让学生完成相应的习题，在精心批阅之后以题目带动知识点，进行适当提炼讲解。要求学生强加记忆。这一专题的知识点高考要求不是很高，但是比较杂乱，学生易于掌握每个知识点，但是不易掌握全面，二轮复习时还是要稳扎稳打，从根本知识出发。 ks5u 三． 知识网络 ks5u ks5u 四． 典例精析 题型1.（波尔的跃迁理论）氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为 ks5u =0.6328µm，=3.39µm，波长为的激光是氖原子在能级间隔为=1.96eV的两个能级之间跃迁产生的。用表示产生波长为的激光所对应的跃迁的能级间隔，那么的近似值为（ ） ks5u A．10.50eV B．0.98eV C．0.53eV D．0.36eV 解析：根据,可知当当时,连立可知。 ks5u 题型2.（氢原子能级图在波尔理论中的应用）氢原子的局部能级如下列图。可见光的光 ks5u 子能量在1.62eV到3.11eV之间。由此可推知, 氢原子（ ） A. 从高能级向n=1能级跃迁时了出的光的波长比可见光的短 B. 从高能级向n=2能级跃迁时发出的光均为可见光 C. 从高能级向n=3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高 D. 从n=3能级向n=2能级跃迁时发出的光为可见光 解析：从高能级向n=1的能级跃迁的过程中辐射出的最小光子能量为9.20ev,不在1.62eV到3.11eV之间,A正确.可见光子能量在1.62eV到3.11eV之间从高能级向n=2能级跃迁时发出的光的能量3.40ev，B错. 从高能级向n=3能级跃迁时发出的 ks5u 光的频率只有能量大于3.11ev的光的频率才比可见光高,C错.从n=3到n=2的过程中释放的光的能量等于1.89ev介于1.62到3.11之间,所以是可见光D对。 ks5u 题型3.（现象意义）以下现象中，与原子核内部变化有关的是（ ） A．粒子散射现象 B．天然放射现象 C．光电效应现象 D．原子发光现象 解析：α粒子散射实验说明了原子内部有一个很小的核，并没有涉及到核内部的变化，故A ks5u 项错误；天然放射现象是原子核内部发生变化自发的放射出α粒子或电子，从而发生α衰变或β衰变，故B项正确；光电效应是原子核外层电子脱离原子核的束缚而逸出，没有涉及到 ks5u 原子核的变化，故C项错误；原子发光是原子跃迁形成的也没有涉及到原子核的变化，故D项错误。 题型4.（三种射线的特性）放射性元素衰变时放出三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是（ ） ks5u A．a射线，b射线，g射线 B．g射线，b射线，a射线， C．g射线，a射线，b射线 D．b射线，a射线，g射线 解析：由于三种射线的能量不同，所以贯穿能力最强的是g射线，b射线次之，a射线最弱，故 ks5u 正确答案选B。 题型5. （轻核聚变）科学家发现在月球上含有丰富的（氦3）。它是一种高效、清洁、平安的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反响的方程式为。关于聚变以下表述正确的选项是（ ） A．聚变反响不会释放能量 B.聚变反响产生了新的原子核 C．聚变反响没有质量亏损 D.目前核电站都采用聚变反响发电 解析：聚变反响时将质量较小的轻核聚变成质量较大的核，聚变过程会有质量亏损，要放出 ks5u 大量的能量。但目前核电站都采用采用铀核的裂变反响。因此B正确。 题型6.（核反响方程）原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源。当氖等离子体被加热到适当高温时，氖核参与的几种聚变反响可能发生，放出能量。这几种反响的总效果可以表示为，由平衡条件可知（ ） ks5u A. k=1, d=4 B. k=2, d=2 C. k=1, d=6 D. k=2, d=3 解析：由质量数守恒和电荷数守恒，分别有，，解得 k=2，d=2。正确选项为B。 ks5u 题型7. （四种反响的区分）以下说法正确的选项是（ ）w.w.w.k.s.5.u.c.o.m A.是衰变方程 ks5u B.是核聚变反响方程 C.是核裂变反响方程 D.是原子核的人工转变方程 解析： A选项中在质子的轰击下发生的核反响，属于人工转变，A错；C选项是α衰变， ks5u 不是裂变，C错。 题型8.（几种力的比较） 氮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、库伦力和核力，那么3种力从大到小的排列顺序是（ ） A．核力、万有引力、库伦力 B．万有引力、库伦力、核力 ks5u C．库伦力、核力、万有引力 D．核力、库伦力、万有引力 解析：核力是强力，它能将核子束缚在原子核内。万有引力最弱，研究核子间相互作用时万有引力可以忽略。 题型9. （核能的利用）水（包括海水）是未来的“煤炭〞，能从根本上解决人类能源问题。这是指 （填“氢能〞、“核能〞、“氢能和核能〞）和利用。请说明理由。 ks5u 解析：①核能： 因为海水中含有大量核聚变的材料氘，通过核聚变能够释放大量的核能。 ②核能和氢能：因为海水中含有大量核聚变的材料氘，通过核聚变能够释放大量的核能。氢能有便于储存与运输的优点，也可以为解决能源问题做出奉献。 ks5u 题型10.（原子核）三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反响后生成Z核并放出一个个氦（42He）,那么下面说法正确的选项是（ ） A.X核比Z核多一个原子 B.X核比Z核少一个中子 ks5u C.X核的质量数比Z核质量数大3 D.X核与Z核的总电荷是Y核电荷的2倍 解析：设原子核X的质量数为x，电荷数为y，依题意写出核反响方程，根据质量数守恒和电 ks5u 荷数守恒，可得原子核Y的质量数为x，电荷数为y-1，原子核Z的质量数为x-3，电荷数为y-2。由此可得X核的质子（y）比Z核的质子（y-2）多2个，A错；由此可得X核的中子（x-y）比Z核的中子（x-y-1）多1个，B错；X核的质量数（x）比Z核的质量数（x-3）多3个，C对；X核与Z核的总电荷（2y-2）是Y核电荷（y-1）的2倍，D对。 ks5u 题