2020届高考物理总复习课件：第12章原子与原子核第2课时原子结构与原子核课件教科版.pdf

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1、第第2 2课时 原子结构与原子核课时 原子结构与原子核 基础回顾基础回顾 核心探究核心探究 演练提升演练提升 基础回顾基础回顾 自主梳理自主梳理融会贯通融会贯通 知识梳理知识梳理 一、原子的核式结构一、原子的核式结构 1.1.电子的发现电子的发现: :英国物理学家英国物理学家 发现了电子发现了电子. .汤姆孙汤姆孙 2.2.粒子散射实验粒子散射实验: :1909190919111911年年, ,英籍物理学家英籍物理学家 及盖革进行了用及盖革进行了用 粒子轰击金箔的实验粒子轰击金箔的实验, ,实验发现绝大多数实验发现绝大多数粒子穿过金箔后仍沿粒子穿过金箔后仍沿 的方向的方向 前进或只发生很小的偏

2、转前进或只发生很小的偏转, ,但有些但有些粒子发生了较大的偏转粒子发生了较大的偏转, ,大约大约1/8 0001/8 000的的 粒子偏转角度超过了粒子偏转角度超过了9090, ,个别的甚至接近个别的甚至接近180180, ,就像被弹回来了一样就像被弹回来了一样. . 3.3.原子的核式结构模型原子的核式结构模型: :在原子中间有一个体积很小、带正电荷的核在原子中间有一个体积很小、带正电荷的核, ,电子在电子在 核外绕核运动核外绕核运动. . 卢瑟福卢瑟福 原来原来 二、氢原子光谱二、氢原子光谱 1.1.光谱分类光谱分类 (1)(1)线状谱线状谱: :由一条条的由一条条的 组成的光谱组成的光谱

3、. . 亮线亮线 光带光带 (2)(2)连续谱连续谱: :连在一起的连在一起的 的光谱的光谱. . 2.2.氢原子光谱的实验规律氢原子光谱的实验规律 (1)(1)巴尔末公式巴尔末公式 = = (n=3,4,5,),R(n=3,4,5,),RH H是里德伯常量是里德伯常量,R,RH H=1.10=1.1010107 7 m m-1 -1,n ,n 为量子数为量子数. . (2)(2)氢原子光谱在红外和紫外光区的其他谱线都满足与巴尔末公式类似的关氢原子光谱在红外和紫外光区的其他谱线都满足与巴尔末公式类似的关 系式系式. . 1 22 11 2 R n 三、氢原子的能级结构、能级公式三、氢原子的能级

4、结构、能级公式 1.1.玻尔理论玻尔理论 (1)(1)定态定态: :电子围绕原子核运动的轨道不是任意的电子围绕原子核运动的轨道不是任意的, , 而是一系列而是一系列 的、特的、特 定的轨道定的轨道, ,当电子在这些轨道上运动时当电子在这些轨道上运动时, ,原子是原子是 的的, ,不向外辐射能量不向外辐射能量, ,也也 不吸收能量不吸收能量. . (2)(2)跃迁跃迁: :当原子中的电子从一定态跃迁到另一定态时当原子中的电子从一定态跃迁到另一定态时, ,才发射或吸收一个光才发射或吸收一个光 子子, ,光子的能量光子的能量h=h= . . 分立分立 稳定稳定 E En n-E-Em m 2.2.氢

5、原子的能级、能级公式氢原子的能级、能级公式 (1)(1)氢原子的能级氢原子的能级 能级图如图所示能级图如图所示 (2)(2)氢原子的能级和轨道半径氢原子的能级和轨道半径 氢原子的能级公式氢原子的能级公式:E:En n= = (n=1,2,3,),(n=1,2,3,),其中其中E E1 1为基态能量为基态能量, ,其数值为其数值为 E E1 1= = . . 氢原子的轨道半径公式氢原子的轨道半径公式:r:rn n= = (n=1,2,3,),(n=1,2,3,),其中其中r r1 1为基态半径为基态半径, ,又称又称 玻尔半径玻尔半径, ,其数值为其数值为r r1 1=0.53=0.531010

6、-10 -10 m. m. 1 2 E n -13.6 eV-13.6 eV n n2 2r r1 1 四、原子核的组成、放射性及衰变四、原子核的组成、放射性及衰变 1.1.原子核的组成原子核的组成: :原子核是由原子核是由 和中子组成的和中子组成的, ,原子核的电荷数等于核内的原子核的电荷数等于核内的 . . 2.2.天然放射现象天然放射现象 (1)(1)天然放射现象天然放射现象 放射性元素放射性元素 地发出射线的现象地发出射线的现象, ,首先由贝克勒尔发现首先由贝克勒尔发现. .天然放射现象天然放射现象 的发现的发现, ,说明说明 具有复杂的结构具有复杂的结构. . (2)(2)三种射线三

7、种射线: :放射性元素放射出的射线共有三种放射性元素放射出的射线共有三种, ,分别是分别是 射线、射线、 射线、射线、 射线射线. . (3)(3)放射性的应用与防护放射性的应用与防护 应用应用: :利用射线的特性、作为利用射线的特性、作为 、利用衰变特性、其他应用、利用衰变特性、其他应用. . 防护防护: :距离防护、时间防护、距离防护、时间防护、 防护、仪器监测防护、仪器监测. . 质子数质子数 自发自发 原子核原子核 示踪原子示踪原子 屏蔽屏蔽 质子质子 3.3.原子核的衰变原子核的衰变 (1)(1)衰变衰变: :原子核放出原子核放出 或或 , ,变成另一种原子核的变化变成另一种原子核的

8、变化. . (3)(3)半衰期半衰期: :放射性元素有放射性元素有 发生衰变所需的时间发生衰变所需的时间. .半衰期由原子核内部半衰期由原子核内部 自身的因素决定自身的因素决定, ,跟原子所处的跟原子所处的 或或 无关无关. . 粒子粒子 粒子粒子 半数半数 化学状态化学状态外部条件外部条件 铀铀238238核放出一个核放出一个粒子后粒子后, ,成为一个新核钍成为一个新核钍234234核核, ,钍钍234234核也具有放核也具有放 射性射性, ,它能放出一个它能放出一个粒子而变成镤粒子而变成镤234234核核, ,衰变后情景如图所示衰变后情景如图所示. . (1)(1)写出铀写出铀238238

9、的的衰变方程衰变方程,射线是什么物质射线是什么物质? ? (2)(2)写出钍写出钍234234的的衰变方程衰变方程,射线是什么物质射线是什么物质? ? (3)(3)已知钍已知钍234234的半衰期是的半衰期是2424天天,1 g,1 g钍经过钍经过4848天后还剩多少天后还剩多少? ? 五、核力与结合能五、核力与结合能 1.1.核力核力 (1)(1)含义含义: : 之间的相互作用力之间的相互作用力. . 核子核子 (2)(2)特征特征: :在核的线度内在核的线度内, ,核力比库仑力核力比库仑力 得多得多. . 核力是核力是 , ,当两核子中心相距大于核子本身线度时当两核子中心相距大于核子本身线

10、度时, ,核力几乎完全消失核力几乎完全消失. . 核力与核力与 无关无关, ,质子与质子质子与质子, ,质子与中子质子与中子, ,以及中子与中子之间的核力以及中子与中子之间的核力 是是 的的. . 2.2.结合能结合能 (1)(1)结合能结合能: :由分散的核子结合成原子核的过程中所释放出的能量由分散的核子结合成原子核的过程中所释放出的能量. . (2)(2)质能方程质能方程: :一定的能量和一定的质量相联系一定的能量和一定的质量相联系, ,物体的总能量和它的质量成物体的总能量和它的质量成 正比正比, ,即即E=E= . . 核子在结合成原子核时出现质量亏损核子在结合成原子核时出现质量亏损m,

11、m,其能量也要相应减少其能量也要相应减少, ,即即E=E= . . 大大 短程力短程力 电荷电荷 相等相等 mcmc2 2 mcmc2 2 3.3.获得核能的途径获得核能的途径 (1)(1)核裂变核裂变 定义定义: :重核分裂成几个重核分裂成几个 质量原子核的现象质量原子核的现象. . 中等中等 1 0 3 n 1 0n 较重较重 (2)(2)核聚变核聚变 定义定义: :把轻原子核聚合成把轻原子核聚合成 原子核的反应原子核的反应. . 自主检测自主检测 1.1.思考判断思考判断 (1)(1)人们认识原子具有复杂结构是从英国物理学家汤姆孙研究阴极射线发现人们认识原子具有复杂结构是从英国物理学家汤

12、姆孙研究阴极射线发现 电子开始的电子开始的.(.( ) ) (2)(2)核式结构学说是卢瑟福在核式结构学说是卢瑟福在粒子散射实验的基础上提出的粒子散射实验的基础上提出的.(.( ) ) (3)(3)玻尔理论成功地解释了原子光谱问题玻尔理论成功地解释了原子光谱问题.(.( ) ) (4)(4)人们认识原子核具有复杂结构是从卢瑟福发现质子开始的人们认识原子核具有复杂结构是从卢瑟福发现质子开始的.(.( ) ) (5)(5)如果某放射性元素的原子核有如果某放射性元素的原子核有100100个个, ,经过一个半衰期后还剩经过一个半衰期后还剩5050个个.(.( ) ) (6)(6)质能方程表明在一定条件

13、下质能方程表明在一定条件下, ,质量可以转化为能量质量可以转化为能量.(.( ) ) 答案答案: :(1)(1) (2)(2) (3)(3) (4)(4) (5)(5) (6)(6) 2.2.(2017(2017汕头一模汕头一模)()(多选多选) )氢原子的能级如图所示氢原子的能级如图所示. .氢原子从氢原子从n=4n=4能级直接向能级直接向 n=1n=1能级跃迁所放出的光子能级跃迁所放出的光子, ,恰能使某金属产生光电效应恰能使某金属产生光电效应, ,下列判断正确的是下列判断正确的是 ( ( ) ) A.A.氢原子辐射出光子后氢原子辐射出光子后, ,氢原子能量变大氢原子能量变大 B.B.该金

14、属的逸出功该金属的逸出功W=12.75 eVW=12.75 eV C.C.用一群处于用一群处于n=3n=3能级的氢原子向低能级跃迁时所发出的光照射该金属能级的氢原子向低能级跃迁时所发出的光照射该金属, ,该该 金属仍有光电子逸出金属仍有光电子逸出 D.D.氢原子处于氢原子处于n=1n=1能级时能级时, ,其核外电子在最靠近原子核的轨道上运动其核外电子在最靠近原子核的轨道上运动 BDBD 解析解析: :氢原子发生跃迁氢原子发生跃迁, ,辐射出光子后辐射出光子后, ,氢原子能量变小氢原子能量变小, ,故故A A错误错误. .氢原子氢原子 由由n=4n=4跃迁到跃迁到n=1,n=1,辐射的光子能量辐

15、射的光子能量E=13.6 eV-0.85 eV=12.75 eV,E=13.6 eV-0.85 eV=12.75 eV,则该则该 金属逸出功金属逸出功W=12.75 eV,W=12.75 eV,故故B B正确正确; ;一群处于一群处于n=3n=3能级的氢原子向低能级跃能级的氢原子向低能级跃 迁时迁时, ,辐射的能量小于从辐射的能量小于从n=4n=4能级直接向能级直接向n=1n=1能级跃迁所放出的光子能量能级跃迁所放出的光子能量, , 则不会发生光电效应则不会发生光电效应, ,故故C C错误错误; ;根据玻尔原子模型可知根据玻尔原子模型可知, ,处于处于n=1n=1能级时能级时, , 其核外电子

16、在最靠近原子核的轨道上运动其核外电子在最靠近原子核的轨道上运动, ,故故D D正确正确. . AD AD 核心探究核心探究 分类探究分类探究各个击破各个击破 考点一 氢原子能级及原子跃迁考点一 氢原子能级及原子跃迁 1.1.能级图中相关因素的说明能级图中相关因素的说明 离越小离越小 2.2.两类能级跃迁两类能级跃迁 (2)(2)受激跃迁受激跃迁: :由低能级跃迁到高能级由低能级跃迁到高能级, ,吸收能量吸收能量. . 光照光照( (吸收光子吸收光子):):光子的能量必须恰等于能级差光子的能量必须恰等于能级差h=E.h=E. 碰撞、加热等碰撞、加热等: :只要入射粒子能量大于或等于能级差即可只要

17、入射粒子能量大于或等于能级差即可,E,E外 外 E.E. 大于电离能的光子被吸收大于电离能的光子被吸收, ,将原子电离将原子电离. . 3.3.谱线条数的确定方法谱线条数的确定方法 (1)(1)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n-1).(n-1). 利用能级图求解利用能级图求解: :在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画 出出, ,然后相加然后相加. . 【典例典例1 1】 (2017(2017广元二模广元二模) )如图所示为氢原子的能级示意图如图所示为氢原子的能级示意图, ,一群氢原子

18、处一群氢原子处 于于n=3n=3的激发态的激发态, ,在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子, ,用这些光照射逸用这些光照射逸 出功为出功为2.49 eV2.49 eV的金属钠的金属钠, ,说法正确的是说法正确的是( ( ) ) A.A.这群氢原子能发出三种频率不同的光这群氢原子能发出三种频率不同的光, ,其中从其中从n=3n=3跃迁到跃迁到n=2n=2所发出的光波所发出的光波 长最短长最短 B.B.这群氢原子能发出两种频率不同的光这群氢原子能发出两种频率不同的光, ,其中从其中从n=3n=3跃迁到跃迁到n=1n=1所发出的光频所发出的光频 率最小率最小 C.

19、C.金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为9.60 eV9.60 eV D.D.金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为11.11 eV11.11 eV C C 核心点拨核心点拨(1)(1)处于高激发态的氢原子向低能级跃迁时处于高激发态的氢原子向低能级跃迁时, ,能级差越大辐能级差越大辐 射的光子的能量越大射的光子的能量越大, ,波长越短波长越短. . (2)(2)大量的处于高能级的氢原子向低能级跃迁时大量的处于高能级的氢原子向低能级跃迁时, ,辐射光子的种类数满足辐射光子的种类数满足 . . 1 2 n n 解析解析:

20、 :一群氢原子处于一群氢原子处于n=3n=3的激发态的激发态, ,向低能级跃迁时可能放出向低能级跃迁时可能放出3 3种不同频种不同频 率的光子率的光子, ,从从n=3n=3跃迁到跃迁到n=1n=1辐射的光子频率最大辐射的光子频率最大, ,波长最短波长最短, ,故故A,BA,B错误错误;n ;n =3=3跃迁到跃迁到n=1n=1辐射的光子能量最大辐射的光子能量最大, ,为为12.09 eV,12.09 eV,则光电子的最大初动能则光电子的最大初动能 E Ek k=h-W=12.09 eV-2.49 eV=9.60 eV.=h-W=12.09 eV-2.49 eV=9.60 eV.故故C C正确正

21、确,D,D错误错误. . 题后反思题后反思 氢原子跃迁问题的两点注意氢原子跃迁问题的两点注意 (1)(1)能级之间跃迁时放出的光子频率是不连续的能级之间跃迁时放出的光子频率是不连续的. . (2)(2)能级之间发生跃迁时放出能级之间发生跃迁时放出( (吸收吸收) )光子的频率由光子的频率由h=Eh=En n-E-Em m求得求得. .若求若求 波长可由公式波长可由公式c=c=求得求得. . 多维训练多维训练 1.1. 玻尔原子理论玻尔原子理论 (2018(2018长沙模拟长沙模拟)()(多选多选) )以下关于玻尔原子理论的说法正确以下关于玻尔原子理论的说法正确 的是的是( ( ) ) A.A.

22、电子绕原子核做圆周运动的轨道半径不是任意的电子绕原子核做圆周运动的轨道半径不是任意的 B.B.电子在绕原子核做圆周运动时电子在绕原子核做圆周运动时, ,稳定地产生电磁辐射稳定地产生电磁辐射 C.C.不同频率的光照射处于基态的氢原子时不同频率的光照射处于基态的氢原子时, ,只有某些频率的光可以被氢原子只有某些频率的光可以被氢原子 吸收吸收 D.D.氢原子光谱有很多不同的亮线氢原子光谱有很多不同的亮线, ,说明氢原子能发出很多不同频率的光说明氢原子能发出很多不同频率的光, ,但它但它 的光谱不是连续谱的光谱不是连续谱 ACDACD 2.2. 氢原子光谱和能级跃迁氢原子光谱和能级跃迁 (2018(2

23、018龙岩模拟龙岩模拟) )19951995年科学家年科学家“制成制成”了反了反 氢原子氢原子, ,它是由一个反质子和一个围绕它运动的正电子组成它是由一个反质子和一个围绕它运动的正电子组成. .反质子和质子反质子和质子 有相同的质量有相同的质量, ,带有等量异种电荷带有等量异种电荷. .反氢原子和氢原子有相同的能级分布反氢原子和氢原子有相同的能级分布, ,氢氢 原子能级如图所示原子能级如图所示, ,则下列说法中正确的是则下列说法中正确的是( ( ) ) A.A.反氢原子光谱与氢原子光谱不相同反氢原子光谱与氢原子光谱不相同 B.B.基态反氢原子的电离能是基态反氢原子的电离能是13.6 eV13.

24、6 eV C.C.基态反氢原子能吸收基态反氢原子能吸收11 eV11 eV的光子发生跃迁的光子发生跃迁 D.D.在反氢原子谱线中在反氢原子谱线中, ,从从n=2n=2能级跃迁到基态辐射光子的波长最长能级跃迁到基态辐射光子的波长最长 B B 解析解析: :反氢原子和氢原子有相同的能级分布反氢原子和氢原子有相同的能级分布, ,所以反氢原子光谱与氢原子所以反氢原子光谱与氢原子 光谱相同光谱相同, ,故故A A错误错误; ;处于基态的氢原子的电离能是处于基态的氢原子的电离能是13.6 eV,13.6 eV,具有大于等具有大于等 于于13.6 eV13.6 eV能量的光子可以使氢原子电离能量的光子可以使

25、氢原子电离, ,故故B B正确正确; ;基态的反氢原子吸收基态的反氢原子吸收 11 eV11 eV的光子的光子, ,能量为能量为-13.6 eV+11 eV=-2.6 eV,-13.6 eV+11 eV=-2.6 eV,不能发生跃迁不能发生跃迁, ,所以该光所以该光 子不能被吸收子不能被吸收, ,故故C C错误错误; ;在反氢原子中处于激发态的反氢原子在反氢原子中处于激发态的反氢原子, ,从从n=2n=2能能 级跃迁到基态辐射光子能量较大级跃迁到基态辐射光子能量较大, ,波长较小波长较小, ,故故D D错误错误. . 考点二 原子核的衰变 半衰期考点二 原子核的衰变 半衰期 1.1.放射性元素

26、放射性元素 具有放射性的元素称为放射性元素具有放射性的元素称为放射性元素, ,原子序数大于或等于原子序数大于或等于8383的元素的元素, ,都能自都能自 发地发出射线发地发出射线, ,原子序数小于原子序数小于8383的元素的元素, ,有的也能放出射线有的也能放出射线. . 2.2.三种射线的比较三种射线的比较 p 1836 m 3.3.衰变、衰变、衰变的比较衰变的比较 4.4.对半衰期的理解对半衰期的理解 (2)(2)半衰期的物理意义半衰期的物理意义: : 半衰期是表示放射性元素衰变快慢的物理量半衰期是表示放射性元素衰变快慢的物理量, ,同一放射性元素具有的衰变速同一放射性元素具有的衰变速 率

27、一定率一定, ,不同的放射性元素半衰期不同不同的放射性元素半衰期不同, ,有的差别很大有的差别很大. . (3)(3)半衰期的适用条件半衰期的适用条件: : 半衰期是一个统计规律半衰期是一个统计规律, ,是对大量的原子核衰变规律的总结是对大量的原子核衰变规律的总结, ,对于一个特定的对于一个特定的 原子核原子核, ,无法确定何时发生衰变无法确定何时发生衰变. . B B 核心点拨核心点拨 (1)(1)原子核衰变前后系统动量守恒原子核衰变前后系统动量守恒. . (2)(2)半衰期是原子核有半数发生衰变的时间半衰期是原子核有半数发生衰变的时间, ,不是一次衰变的时间不是一次衰变的时间. . 解析解

28、析: :衰变前后动量守恒衰变前后动量守恒, ,衰变前动量为零衰变前动量为零, ,故衰变后钍核与故衰变后钍核与粒子动量粒子动量 大小相等大小相等, ,方向相反方向相反, ,选项选项B B正确正确; ;又又E Ek k= ,= ,钍核与钍核与粒子动量大小相等粒子动量大小相等, , 但质量不同但质量不同, ,故动能不同故动能不同, ,选项选项A A错误错误; ;半衰期是放射性元素的原子核有半半衰期是放射性元素的原子核有半 数发生衰变所需要的时间数发生衰变所需要的时间, ,而放出而放出粒子所经历的时间是一个原子核的粒子所经历的时间是一个原子核的 衰变时间衰变时间, ,选项选项C C错误错误; ;核反应

29、过程释放能量核反应过程释放能量, ,衰变前后质量数不变衰变前后质量数不变, ,但有但有 质量亏损质量亏损, ,选项选项D D错误错误. . 2 2 p m 误区警示误区警示 半衰期的三点提醒半衰期的三点提醒 (1)(1)半衰期是一个统计规律半衰期是一个统计规律, ,对少数原子核不适用对少数原子核不适用. . (2)(2)原子元素质量减少一半与原子核有半数发生衰变含义不同原子元素质量减少一半与原子核有半数发生衰变含义不同. . (3)(3)半衰期的大小是由原子核内部自身因素决定的半衰期的大小是由原子核内部自身因素决定的, ,与外部条件无关与外部条件无关. . 多维训练多维训练 1.1. 三种射线

30、三种射线 (2018(2018太原模拟太原模拟) )研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示. . 两块平行放置的金属板两块平行放置的金属板A,BA,B分别与电源的两极分别与电源的两极a,ba,b连接连接, ,放射源发出的射线从其放射源发出的射线从其 上方小孔向外射出上方小孔向外射出. .则则( ( ) ) A.aA.a为电源正极为电源正极, ,到达到达A A板的为板的为射线射线 B.aB.a为电源正极为电源正极, ,到达到达A A板的为板的为射线射线 C.aC.a为电源负极为电源负极, ,到达到达A A板的为板的为射线射线 D.aD.a为电源负极为电源

31、负极, ,到达到达A A板的为板的为射线射线 B B 2.2. 半衰期公式的应用半衰期公式的应用 (2017(2017潍坊一模潍坊一模) )14 14C C是碳元素的一种具有放射性的同 是碳元素的一种具有放射性的同 位素位素, ,其半衰期约为其半衰期约为5 7005 700年年. .在某次研究中在某次研究中, ,测得考古样品中测得考古样品中14 14C C的含量大约是 的含量大约是 鲜活生命体中鲜活生命体中14 14C C含量的 含量的 , ,则样品生活的年代约是则样品生活的年代约是( ( ) ) A.11 400A.11 400年前年前B.17 100B.17 100年前年前 C.22 80

32、0C.22 800年前年前D.45 600D.45 600年前年前 B B 1 8 考点三 核反应类型与核反应方程考点三 核反应类型与核反应方程 1.1.核反应的四种类型核反应的四种类型 2.2.核反应方程的书写核反应方程的书写 (2)(2)核反应过程一般都不是可逆的核反应过程一般都不是可逆的, ,所以核反应方程只能用单向箭头表示反所以核反应方程只能用单向箭头表示反 应方向应方向, ,不能用等号连接不能用等号连接. . (3)(3)核反应的生成物一定要以实验为基础核反应的生成物一定要以实验为基础, ,不能只依据质量数守恒、电荷数不能只依据质量数守恒、电荷数 守恒凭空杜撰出生成物来写核反应方程守

33、恒凭空杜撰出生成物来写核反应方程. . 【典例典例3 3】 (2016(2016全国全国卷卷,35),35)在下列描述核过程的方程中在下列描述核过程的方程中, ,属于属于衰变的衰变的 是是 , ,属于属于衰变的是衰变的是 , ,属于裂变的是属于裂变的是 , ,属于属于 聚变的是聚变的是 .(.(填正确答案标号填正确答案标号) ) 核心点拨核心点拨 (1) (1)放射性元素自发放出射线的核反应为衰变放射性元素自发放出射线的核反应为衰变. . (2)(2)中子轰击重核生成轻核属于重核裂变中子轰击重核生成轻核属于重核裂变, ,轻核结合为重核为聚变轻核结合为重核为聚变. . 答案答案: :C C AB

34、AB E E F F 方法技巧方法技巧 四种核反应的特点四种核反应的特点 (1)(1)衰变衰变: :一分为二一分为二, ,生成物有生成物有粒子或粒子或粒子粒子( (电子电子).). (2)(2)人工转变人工转变: :用用粒子或中子轰击原子核粒子或中子轰击原子核. . (3)(3)重核裂变重核裂变: :用中子轰击重核用中子轰击重核. . (4)(4)轻核聚变轻核聚变: :轻核结合为重核轻核结合为重核. . 多维训练多维训练 1.1. 原子核衰变原子核衰变 ( (多选多选) )原子核原子核X X发生发生衰变后变成衰变后变成Y Y核核,Y,Y核吸收一个中子后生核吸收一个中子后生 成成Q Q核并放出一

35、个核并放出一个粒子粒子, ,则下面说法正确的是则下面说法正确的是( ( ) ) A.XA.X核比核比Q Q核多一个中子核多一个中子 B.XB.X核比核比Q Q核多一个质子核多一个质子 C.XC.X核的质量数比核的质量数比Q Q核的质量数大核的质量数大3 3 D.XD.X核的电荷数比核的电荷数比Q Q核的电荷数多核的电荷数多1 1 BDBD 考点四 核力与核能考点四 核力与核能 1.1.对质能方程的理解对质能方程的理解 (1)(1)一定的能量和一定的质量相联系一定的能量和一定的质量相联系, ,物体的总能量和它的质量成正比物体的总能量和它的质量成正比, ,即即E=mcE=mc2 2. .物体的物体

36、的 能量增大能量增大, ,质量也增大质量也增大; ;物体的能量减少物体的能量减少, ,质量也减少质量也减少. . (2)(2)核子在结合成原子核时出现质量亏损核子在结合成原子核时出现质量亏损m,m,其能量也要相应减少其能量也要相应减少, ,即即E=mcE=mc2 2. . (3)(3)原子核分解成核子时要吸收一定的能量原子核分解成核子时要吸收一定的能量, ,相应的质量增加相应的质量增加m,m,吸收的能量为吸收的能量为 E=mcE=mc2 2. . 2.2.核反应中释放核能的计算核反应中释放核能的计算 (1)(1)根据根据E=mcE=mc2 2计算时计算时,m,m的单位是的单位是“kgkg”,c

37、,c的单位是的单位是“m/sm/s”,E,E的单位是的单位是“J J”. . (2)(2)根据根据E=mE=m931.5 MeV931.5 MeV计算时计算时,m,m的单位是的单位是“u u”,E,E的单位是的单位是“MeVMeV”. . (3)(3)根据核子比结合能计算根据核子比结合能计算, ,即即EE等于等于( (反应前核子比结合能反应前核子比结合能- -反应后核子比结合能反应后核子比结合能) ) 核子数核子数. . 核心点拨核心点拨 (1)(1)核反应中遵守质量数守恒和电荷数守恒核反应中遵守质量数守恒和电荷数守恒. . 答案答案: :(1)3(1)3 大于 大于 核心点拨核心点拨(2)(

38、2)用质能方程用质能方程E=mcE=mc2 2求结合能求结合能. . 答案答案: :(2)4.3(2)4.31010-12 -12 J J (2)(2)取质子的质量取质子的质量m mp p=1.672 6=1.672 61010-27 -27 kg, kg,中子的质量中子的质量m mn n=1.674 9=1.674 91010-27 -27 kg, kg, 粒子的质量粒子的质量m m =6.646 7 =6.646 71010-27 -27 kg, kg,光速光速c=3.0c=3.010108 8 m/s. m/s.请计算请计算粒子的结粒子的结 合能合能.(.(计算结果保留两位有效数字计算结

39、果保留两位有效数字) ) 解析解析: :(2)(2)组成组成粒子的核子与粒子的核子与粒子的质量差粒子的质量差m=(2mm=(2mp p+2m+2mn n)-m)-m , ,结合能 结合能 E=mcE=mc2 2 代入数据得代入数据得E=4.3E=4.31010-12 -12 J. J. 方法技巧方法技巧 核能求解的思路方法核能求解的思路方法 (1)(1)应用质能方程解题的流程图应用质能方程解题的流程图: : (2)(2)在用粒子轰击原子核或原子核自发地分裂过程中在用粒子轰击原子核或原子核自发地分裂过程中, ,动量保持守恒动量保持守恒. . 在动量守恒方程中在动量守恒方程中, ,各质量都可用质量

40、数表示各质量都可用质量数表示. . 核反应中我们可以结合动量守恒定律和能量守恒定律来计算核能核反应中我们可以结合动量守恒定律和能量守恒定律来计算核能. . 多维训练多维训练 A A A.XA.X原子核中含有原子核中含有5454个质子个质子 B.XB.X原子核中含有原子核中含有5353个中子个中子 C.C.裂变时释放能量是因为亏损的质量变成了能量裂变时释放能量是因为亏损的质量变成了能量 D.D.裂变时释放能量裂变时释放能量, ,出现质量亏损出现质量亏损, ,质量数不守恒质量数不守恒 演练提升演练提升 真题体验真题体验强化提升强化提升 B B 解析解析: :氘核聚变反应中亏损的质量氘核聚变反应中亏

41、损的质量m=2.013 6 um=2.013 6 u2-3.015 0 u-1.008 7 u 2-3.015 0 u-1.008 7 u =0.003 5 u,=0.003 5 u,释放的核能释放的核能E=0.003 5E=0.003 5931 MeV3.3 MeV,931 MeV3.3 MeV,选项选项B B正确正确. . 2.2. 核反应类型核反应类型 (2017(2017天津卷天津卷,1),1)我国自主研发制造的国际热核聚变核心部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这是我国对国际热核聚

42、变项目的重大贡 献献. .下列核反应方程中属于聚变反应的是下列核反应方程中属于聚变反应的是( ( ) ) A A 解析解析: :A A项是氢元素的两种同位素氘和氚聚变成氦元素的核反应方程项是氢元素的两种同位素氘和氚聚变成氦元素的核反应方程,B,B 项是用项是用粒子轰击氮原子核发现质子的核反应方程粒子轰击氮原子核发现质子的核反应方程,C,C项属于原子核的项属于原子核的 人工转变人工转变,D,D项属于重核的裂变项属于重核的裂变, ,因此只有因此只有A A项符合要求项符合要求. . ABEABE 4.4. 能级跃迁能级跃迁 (2016(2016北京卷北京卷,13),13)处于处于n=3n=3能级的大

43、量氢原子能级的大量氢原子, ,向低能级跃迁向低能级跃迁 时时, ,辐射光的频率有辐射光的频率有( ( ) ) A.1A.1种种 B.2B.2种种 C.3C.3种种 D.4D.4种种 C C 解析解析: :处于处于n=3n=3能级的大量氢原子能级的大量氢原子, ,向低能级跃迁时可由向低能级跃迁时可由n=3n=3跃迁到跃迁到n=2, n=2, n=1n=1以及从以及从n=2n=2跃迁到跃迁到n=1,n=1,共辐射出共辐射出3 3种频率的光子种频率的光子, ,选项选项C C正确正确. . 答案答案: :见解析见解析 (2)(2)粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流, ,求圆周运动的周期和环形电求圆周运动的周期和环形电 流大小流大小. . (3)(3)设该衰变过程释放的核能都转化为设该衰变过程释放的核能都转化为粒子和新核的动能粒子和新核的动能, ,新核的质量为新核的质量为M,M, 求衰变过程的质量亏损求衰变过程的质量亏损m.m. 答案答案: :见解析见解析