第五章原子与原子核单元复习课课件-2021-2022学年高二下学期物理粤教版（2019）选择性必修第三册（共18张ppt）

(共18张PPT)
《原子与原子核》单元复习课
高二—粤教版—物理选择性必修第三册—第五章
本章概述
原子与原子核
原子的结构
原子核的组成
核衰变与核反应
核式结构
能级结构
天然放射性现象
放射线同位素
核裂变和核聚变
核子
核力与结合能
要点1:对原子核式结构模型的理解
（1）α粒子散射实验现象: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90°；有的甚至被弹回,偏转角几乎达到180°。
（2）核式结构模型: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。
一、原子结构问题分析
（1）轨道假设：即轨道是量子化的,只能是某些分立的值;
（2）定态假设：即不同的轨道对应着不同的能量状态,这些状态中原子是稳定的,不向外辐射能量;
（3）跃迁假设：即原子在不同的状态下具有不同的能量,从一个定态向另一个定态跃迁时要辐射或吸收一定频率的光子,该光子的能量,等于这两个定态的能量差,即hν=Em-En。
要点2:玻尔原子模型
一、原子结构问题分析
注意点：
1.跃迁条件：hν=Em-En只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况。
典型例题1
1.氢原子辐射出一个光子后 (　 )
A.电子绕核旋转半径增大　 B.电子的动能增大
C.氢原子的电势能增大　 D.原子的能量增大
解析：根据玻尔理论可知,氢原子辐射光子后,应从离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道。跃迁过程中,电场力对电子做正功,故电势能减小。根据经典物理理论可知,电子绕核做匀速圆周运动的向心力为核对电子的库仑力,即ke2/r2=mv2/r,则Ek=mv2/2=ke2/2r,电子的轨道半径减小,其动能增大。由能量转化和守恒定律可知,氢原子放出光子,辐射能量,所以原子总能量减少。故B正确。
B
典型例题2
2.（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 nm
B.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
解析：由E初-E终=hν= h 可知,氢原子跃迁时始末能级差值越大,辐射的光子能量越高、波长越短,由能级图知E3-E2由 = , 得 λ=121.6 nm<325 nm，故B错误。
由= 3可知C正确。
因跃迁中所吸收光子的能量必须等于始末能级的差值,即从n=2跃迁到n=3的能级时必须吸收λ=656 nm的光子,故D正确。
要点1:天然放射现象
（1）天然放射现象
元素自发地放出射线的现象，首先由贝克勒尔发现。天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构。
（2）原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数。
（3）三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是α射线、β射线、γ射线。
二、原子核的组成问题分析
要点2:衰变与半衰期
（1）α衰变 X Y He,α衰变的实质是某元素的原子核放出由两个质子和两个中子组成的粒子(即氦核)。
（2）β衰变 X Y e,β衰变的实质是某元素的原子核内的一个中子变为一个质子时放射出一个电子。
（3）γ射线:γ射线是高频电磁波，是伴随α衰变或β衰变放出的，其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变时,产生的新核由于具有较高的能量(核处于激发态)而辐射出的光子。
二、原子核的组成问题分析
（4）半衰期
放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间,叫做这种元素的半衰期。
①半衰期是由放射性元素的原子核内部本身的因素决定的,跟原子所处的物理状态(如压强、温度等)或化学状态(如单质或化合物)无关。
②半衰期只对大量原子核衰变才有意义,因为放射性元素的衰变规律是统计规律,对少数原子核衰变不起作用。
二、原子核的组成问题分析
典型例题3
3（多选）.关于天然放射性,下列说法正确的是 ( )
A.所有元素都可能发生衰变
B.放射性元素的半衰期与外界的温度无关
C.放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性
D.α、β和γ三种射线中,α射线的穿透能力最强
解析:有些原子核不稳定，可以自发地衰变，但不是所有元素都可能发生衰变，故A错误；放射性元素的半衰期由原子核内部因素决定，与外界的温度无关，故B正确；放射性元素的放射性与核外电子无关，放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性，故C正确； 、 和 三种射线中， 射线的穿透能力最强，故D错误；故选BC。
BC
典型例题4
4.氡222是一种天然放射性气体,被吸入后,会对人的呼吸系统造成辐射损伤。它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一。其衰变方程是 Po+　　　 。已知 Rn的半衰期约为3.8天,经过　 　 天 ,16g的 Rn衰变后还剩1g。
解析:根据电荷数守恒、质量数守恒，知未知粒子的电荷数为2，质量数为4，该粒子为 ；根据 ,又知 , ,则衰变的次数为4，则衰变的天数 。
15.2
要点1:核力与结合能
（1）核力:核力是原子核内部核子间所特有的相互作用力。核力是强相互作用的一种表现；核力是短程力，作用范围在0.5×10－15m~2.0×10－15m之内。
（2）结合能:核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时需要吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能。
（3）比结合能:原子核的结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫平均结合能。不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。
三、核力与结合能、裂变与聚变
要点2:裂变与聚变
（1）重核裂变:质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程。
①典型的裂变反应方程：235U＋ 1n→89Kr＋ 144Ba＋3 1n。
②链式反应：由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程。
③裂变的应用：原子弹、核反应堆。
（2）轻核聚变:两轻核结合成质量较大的核的反应过程。轻核聚变反应必须在高温下进行，因此又叫热核反应。典型的聚变反应方程：2H＋3H→4He＋1n。
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三、核力与结合能、裂变与聚变
典型例题5
5.核能作为新能源在现代社会中不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设。核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高罹患癌症的风险。已知钚的一种同位素239Pu的半衰期为24100年，其衰变方程为239Pu→X＋4He＋γ，下列说法中正确的是( )
A.X原子核中含有92个中子
B.100个239Pu经过24100年后一定还剩余50个
C.由于衰变时释放巨大能量，根据E＝mc2，衰变过程总质量增加
D.衰变发出的γ射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力
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解析：根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒可得，X原子核中
含有92个质子，235个核子，则中子数为235－92＝143(个)，选项A错误；
半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，100个239Pu经过24100年后不一
定还剩余50个，选项B错误；由于衰变时释放巨大能量，衰变过程总质量
减少，选项C错误；衰变发出的γ射线是波长很短的光子，具有很强的穿
透能力，选项D正确。
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本章总结