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(共63張PPT)
第十五章　近代物理初步
第2講　原子結(jié)構(gòu)與原子核
素養(yǎng)目標(biāo)　1.知道原子核式結(jié)構(gòu)、氫原子能級(jí)結(jié)構(gòu).（物理觀念） 2.了解放射性、原子核的衰變、半衰期、結(jié)合能和質(zhì)量虧損的概念.（物理觀念） 3.了解原子核衰變、核反應(yīng)的規(guī)律.（物理觀念） 4.能用氫原子能級(jí)結(jié)構(gòu)和能級(jí)公式解釋氫原子躍遷現(xiàn)象.（科學(xué)思維） 5.能夠區(qū)別原子核的衰變方程和核反應(yīng)方程.（科學(xué)思維） 6.理解愛因斯坦質(zhì)能方程，能夠利用愛因斯坦質(zhì)能方程求解核能問題.（科學(xué)思維）
B
B. 頻率為ν31和ν21的兩種光分別射入同一光電效應(yīng)裝置，均產(chǎn)生光電子，其最大初動(dòng)能之差為hν32
的最大初動(dòng)能Ekm＝hν－W0，由E31＝E32＋E21可得hν31＝hν32＋hν21，所以兩種光電子
BC
A. 這些氫原子躍遷過程中最多可發(fā)出3種頻率的光
B. 這些氫原子躍遷過程中產(chǎn)生光子的最小頻率為1.6×1014 Hz
C. 這些氫原子躍遷過程中有4種頻率的光照射該銻銫化合物可使其電子逸出
D. 一個(gè)動(dòng)能為12.5 eV的電子碰撞一個(gè)基態(tài)氫原子不能使其躍遷到激發(fā)態(tài)
湯姆孫　
盧瑟福　
原來　
90°　
正電荷　
質(zhì)量　
2. 氫原子光譜
亮線　
光帶　
3. 玻爾三條假設(shè)
不連續(xù)　
穩(wěn)定　
En－Em　
不連續(xù)的　
不連續(xù)的　
4. 氫原子能級(jí)和能級(jí)公式
（1）氫原子的能級(jí)公式和軌道半徑公式
②半徑公式：rn＝n2r1（n＝1，2，3，…），其中r1為基態(tài)半徑，其數(shù)值為r1＝0.53×10－10 m.
E1　
（2）氫原子的能級(jí)圖（如圖所示）
深化1　　兩類能級(jí)躍遷
（1）自發(fā)躍遷：高能級(jí)→低能級(jí)，釋放能量，發(fā)出光子.
（2）受激躍遷：低能級(jí)→高能級(jí)，吸收能量.
①光照（吸收光子）：吸收光子的全部能量，光子的能量必須恰好等于能級(jí)差hν＝ΔE.
②碰撞、加熱等：可以吸收實(shí)物粒子的部分能量，只要入射粒子能量大于或等于能級(jí)差即可，E外≥ΔE.
③大于電離能的光子被吸收，將原子電離.
B
A. 逸出光電子的最大初動(dòng)能為10.80 eV
B. n＝3躍遷到n＝1放出的光子動(dòng)量最大
C. 有3種頻率的光子能使金屬鈉產(chǎn)生光電效應(yīng)
D. 用0.85 eV的光子照射，氫原子躍遷到n＝4激發(fā)態(tài)
甲 乙
A. 紅色 B. 橙色 C. 綠色 D. 青色
A
角度2　對(duì)原子發(fā)光及光的顏色的理解
解析：根據(jù)玻爾原子理論可知，ENa＝hνNa，ELi＝hνLi，結(jié)合題目和題圖甲數(shù)據(jù)，可得νLi≈4.48×1014 Hz，對(duì)照題圖乙可知，鋰原子從激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)的發(fā)光顏色為紅色.故選A.
A. 0 g B. 0.25 g
C. 0.5 g D. 0.75 g
B
D
質(zhì)子　
質(zhì)子數(shù)　
自發(fā)　
貝克勒爾　
復(fù)雜　
天然　
人工　
示蹤原子　
原子核　
原子核


半數(shù)　
化學(xué)狀態(tài)　
外部條件　
深化1　　三種射線的比較
名稱 本質(zhì) 符號(hào) 電荷量 質(zhì)量 電離
能力 貫穿
本領(lǐng)
α射線 氦核 ＋2e 4mH 最強(qiáng) 最弱
β射線 電子 －e 較強(qiáng) 較弱
γ射線 光子 γ 0 0 最弱 最強(qiáng)
深化2　　衰變規(guī)律及實(shí)質(zhì)
衰變類型 α衰變 β衰變
衰變方程
衰變實(shí)質(zhì) 2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)整體射出 1個(gè)中子轉(zhuǎn)化為1個(gè)質(zhì)子和1個(gè)電子
勻強(qiáng)磁場(chǎng)中軌跡形狀
衰變規(guī)律 電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒、動(dòng)量守恒
深化3　　確定衰變次數(shù)的方法
因?yàn)棣滤プ儗?duì)質(zhì)量數(shù)無影響，所以先由質(zhì)量數(shù)的改變確定α衰變的次數(shù)，然后再根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰變的次數(shù).
深化4　　半衰期
（2）影響因素：放射性元素衰變的快慢是由原子核內(nèi)部自身因素決定的，跟原子核所處的物理狀態(tài)（如溫度、壓強(qiáng)）或化學(xué)狀態(tài)（如單質(zhì)、化合物）無關(guān).
D
D
A. 100個(gè)113Sn原子核在經(jīng)過一個(gè)半衰期后，一定還剩50個(gè)
B. 溫度升高，113Sn原子運(yùn)動(dòng)更劇烈，其半衰期將變小
C. 113Sn原子與O2反應(yīng)后生成的氧化物將不再具有放射性
D. 從圖中可以得到113Sn的半衰期為115.1 d
D
A. 相同質(zhì)量的核燃料，輕核聚變比重核裂變釋放的核能更多
C. 核聚變的核反應(yīng)燃料主要是鈾235
D. 核聚變反應(yīng)過程中沒有質(zhì)量虧損
A
核子間　
放出　
吸收　
mc2　
Δmc2　
質(zhì)量較大　
熱核反應(yīng)　
深化1　　核反應(yīng)的四種類型
類型 可控性 核反應(yīng)方程典例
衰變 α衰變 自發(fā)
β衰變 自發(fā)
人工轉(zhuǎn)變 人工
控制
約里奧—居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素
類型 可控性 核反應(yīng)方程典例
重核裂變 比較容易進(jìn)行
人工控制　　
輕核聚變 很難控制
深化3　　核能的計(jì)算方法
（1）根據(jù)ΔE＝Δmc2計(jì)算，計(jì)算時(shí)Δm的單位是“kg”，c的單位是“m/s”，ΔE的單位是“J”.
（2）根據(jù)ΔE＝Δm×931.5 MeV/u計(jì)算.因1原子質(zhì)量單位（1 u）相當(dāng)于931.5 MeV，所以計(jì)算時(shí)Δm的單位是“u”，ΔE的單位是“MeV”.
（3）根據(jù)核子比結(jié)合能來計(jì)算核能
原子核的結(jié)合能＝核子比結(jié)合能×核子數(shù).
深化4　　對(duì)質(zhì)能方程的理解
（1）一定的能量和一定的質(zhì)量相聯(lián)系，物體的總能量和它的質(zhì)量成正比，即E＝mc2.
（2）核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm，其能量也要相應(yīng)減少，即ΔE＝Δmc2.
（3）原子核分解成核子時(shí)要吸收一定的能量，相應(yīng)的質(zhì)量增加Δm，吸收的能量為ΔE＝Δmc2.
A. y＝3
B. x＝33
C. 核反應(yīng)過程中動(dòng)量一定不守恒
D. 核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)不守恒
解析：根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒知，y＝3，x＝36，A正確，B錯(cuò)誤；核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)和動(dòng)量都守恒，C、D錯(cuò)誤.
A
角度2　對(duì)人工轉(zhuǎn)變的理解
B. 核反應(yīng)前后的總質(zhì)子數(shù)不變
C. 核反應(yīng)前后總質(zhì)量數(shù)不同
D. 中微子νe的電荷量與電子的相同
A
限時(shí)跟蹤檢測(cè)
A級(jí)·基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)練
題組一　玻爾理論　能級(jí)躍遷
A. 每個(gè)氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，共發(fā)出3種頻率的光子
B. 這些氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，共發(fā)出3種頻率的光子
C. 這些氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)需要吸收1.51 eV的能量
D. 這些氫原子只有吸收能量為13.6 eV的光子時(shí)才能電離
B
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A. λ1＜λ3 B. λ3＜λ2
C. λ3＞λ2
AB
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A. 溫度變化時(shí)，天然放射性元素的半衰期不會(huì)變化
B. 發(fā)生β衰變時(shí)所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的
C. α射線與γ射線都是電磁波，但α射線的穿透本領(lǐng)比γ射線強(qiáng)
AB
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A. k＝1
B. X為電子
B
題組三　核反應(yīng)及核能計(jì)算
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A. X的核子數(shù)為113
B. X的質(zhì)子數(shù)為87
C. 由于發(fā)生質(zhì)量虧損，X的比結(jié)合能比錒204的比結(jié)合能小
B
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A. Kr有36個(gè)質(zhì)子，89個(gè)中子
C. 核反應(yīng)前、后原子核的總質(zhì)量保持不變
D. 鎘棒插入深些會(huì)吸收更多反應(yīng)生成的中子，使反應(yīng)減慢
D
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B級(jí)·能力提升練
A. 氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)最多發(fā)出3種不同頻率的光
B. 氫原子躍遷時(shí)發(fā)出的光子中能量最大的為0.85 eV
C. 動(dòng)能為0.33 eV的電子碰撞處于n＝4能級(jí)的氫原子，氫原子會(huì)發(fā)生躍遷
D. 氫原子由n＝4能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)時(shí)發(fā)出光子的頻率大于由n＝3能級(jí)躍遷至n＝2能級(jí)時(shí)發(fā)出光子的頻率
C
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A. 質(zhì)量虧損Δm＝4.021 78 u
B. 釋放的核能ΔE＝（m1＋m2－2m3）c2
C. 鈹原子核內(nèi)的中子數(shù)是5
D. X表示的是氚原子核
B
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（2）若該原子核發(fā)生衰變后的新核質(zhì)量為M，求衰變后新核的速度大小；
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（3）設(shè)該衰變過程釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為α粒子和新核的動(dòng)能，求衰變過程的質(zhì)量虧損Δm.
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