2022年原子的核式结构玻尔理论天然放射现象教学设计.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 15.2 学习必备欢迎下载自然放射现象原子的核式结构玻尔理论一、学问点梳理1、原子的核式结构（1）粒子散射试验结果： 绝大多数粒子沿原方向前进, 少数粒子发生较大偏转；（2）原子的核式结构模型：在原子的中心 原子的全部正电荷和几乎全部的质量有一个很小的核 ,叫做原子核,都集中在原子核里,带负电的电子在核外空间 绕核旋转 10-10 米,原子核的半径大约为-14 10（3）原子核的大小：原子的半径大约是 米10-15 米2、玻尔理论有三个要点 ： 1 原子只能处于一系列的 不连续的能量 状态中,在这些状态中原子是稳固的电子虽然绕核旋转,但并不向外

2、 2 原子从一种定态跃迁到另肯定态时,辐射能量 ,这些状态叫定态它辐射 或吸取 肯定频率的光子,光子的能量由这两个定态的能量差打算即 h =E2-E1 3 原子的不同能量状态对应于电子 沿不同圆形轨道 运动原子的定态是 不 连续 的,因而电子的可能轨道是分立的在玻尔模型中, 原子的可能状态是不连续的, 各状态对应的能量也是不连 续的,这些 不连续的能量值 的能量值叫做能级；3、原子核的组成 核力 原子核 是由质子和中子组成的 质子和中子 统称为核子将核子稳固地束缚在一起的力叫核力,这是一种很强的力, 而且是短程 力,只能在 20X10-15 的距离内起作用,所以只有相邻的核子间才有核 力作用4

3、、原子核的衰变（ 1）自然放射现象：有些元素自发地放射出 看不见的射 线,这种现 象叫自然放射现象名师归纳总结 （2）放射性元素放射的射线有三种：射线 、 射线、射152-1 第 1 页,共 9 页线,- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载这三种射线可以用 磁场和电场 加以区分,如图 15.2-1 所示（3）放射性元素的衰变：放射性元素放射出粒子或粒子后 ,衰变成新的原子核,原子核的这种变化称为衰变衰 变 规律：衰变中的238 92U 234 90Th+4 2He 衰变234 90Th 234 91Pa+0 1e 衰变电 荷 数 和 质量

4、数都是守恒的4 半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间称为半衰期不同的放射性元素的半衰期是不同的,但对于确定的放射性元素,其半衰期是确定的它由原子核的内部因素 所打算,跟 元素的化学状态、温度、压强 等因素无关（5）同位素：具有相同 质子数 ,中子数 不同的原子在元素周期表中处于同一位置,互称同位素；二、典型例题例 1 如图 15-2-2所示为卢瑟福和他的同事们做放射源金箔荧光屏A显微镜粒子散射试验装置的示意图,荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D 四个位置时,观看到的现象,下述说法中正确选项最多A放在 A位置时,相同时间内观看到屏上的闪光次数DCBB放在 B 位置时,

5、相同时间内观看到屏上的闪光次数只比A 位置时稍少些C放在 C、D 位置时,屏上观看不到闪光 D放在 D 位置时,屏上仍能观看一些闪光,但次数极少15-2-2 粒子发 解析 依据 粒子散射现象, 绝大多数粒子沿原方向前进, 少数生较大偏转,此题应挑选A、B、D 点评 此题考查同学是否把握卢瑟福的 粒子散射试验结果；例 2 氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中 名师归纳总结 A原子要吸取光子,电子的动能增大,原子的电势能增大,原子的能量第 2 页,共 9 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载增大 B原子要放出光子,电

6、子的动能减小,原子的电势能减小,原子的能量也减小 C原子要吸取光子,电子的动能增大,原子的电势能减小,原子的能量增大 D原子要吸取光子,电子的动能减小,原子的电势能增大,原子的能量增加 解析 依据玻尔理论,氢原子核外电子在离核越远的轨道上运动时,其能量越大,由能量公式 En= E （E1=-136 eV）可知,电子从低轨道 量子数 n 小 2n向高轨道 n 值较大 跃迁时,要吸取肯定的能量的光子应选项 B 可排除氢原子核外电子绕核做圆周运动,其向心力由原子核对电子的库仑引力供应,即2 ke = 2rmv2,电子运动的动能 Ek=1 mv 2=22 ke由此可知：电子离核越远, r 越大r2r时

7、,就电子的动能就越小,应选项A、C均可排除由于原子核带正电荷,电子带负电荷,事实上异性电荷远离过程中需克服库仑引力做功,即库仑力对电子做负功,就原子系统的电势能将增大,系统的总能量增加,应选项 D正确 点评 考查对玻尔理论、库仑定律、圆周运动规律及电场力做功性质的综合运用的才能例3 关于自然放射现象,以下表达正确选项（）A如使放射性物质的温度上升,其半衰期将减小B 衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的C在 、 、 这三种射线中, 射线的穿透才能最强, 射线的电离能力最强D铀核238 92U 衰变为铅核 206 82Pb 的过程中, 要经过 8次 衰变和 10次 衰变 解析 半衰

8、期是由放射性元素原子核的内部因素所打算,跟元素的化学状态、温度、压强等因素无关A 错； 衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为名师归纳总结 质子时所产生的,1n1H0e,B 对；依据三种射线的物理性质,C 对；238 92U011第 3 页,共 9 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载的质子数为 92,中子数为 146,206 82Pb的质子数为 82,中子数为 124,因而铅核比铀核少 10 个质子, 22 个中子；留意到一次 衰变质量数削减 4,故 衰变的次数为 x= 238 206 =8次；再结合核电荷数的变化情形和衰变规律来判

9、定 衰4变的次数 y 应满意 2x-y+8292, y 2x-10=6 次；故此题正确答案为 B、C； 点评 1 此题考查 衰变、 衰变的规律及质量数,质子数、中子数之间的关系； 2 衰变放出的电子并不是由核外电子跃迁出来的,而是从核中衰变产生的；例 4、如图 15-2-3K-介子衰变的方程为K0,其中 K-介子和 - 介子- B带负的基元电荷, 0介子不带电；一个K-介子沿垂直于磁场的方向射A入匀强磁场中,其轨迹为圆弧AP,衰变后产生的 -介子的轨迹为圆弧K- PB,两轨迹在 P 点相切,它们的半径 RK-与 R之比为 21；0介子的P轨迹未画出； 由此可知 -介子的动量大小与 0介子的动量

10、大小之比为A.11 B.12 C.13 D.16 15-2-3 解析 依据题意,分别运算出带电粒子在磁场中作圆周运动的轨道半径；根据动量的定义,分别求出两个介子的动量大小,再从图中确定两个介子动量的方 向 , 最 后 运 用 动 量 守 恒 , 计 算 出0 粒 子 的 动 量 大 小 ； qvKB=m2 v K,R kRK=m Kv2p K,Rp,p K2,pK=-p+p0 ,Kqv KBqBqBp1p03p；正确选项为（ C） 点评 这题以基本粒子的衰变为情形,涉及带电粒子在磁场中运动规律和动量守恒等学问点,是一道综合性题目；带电粒子在磁场中受到洛伦磁力作用,该力的方向与粒子的速度方向垂直

11、,因此,带电粒子作圆周运动；依据动量守恒,基本粒子衰变前后的总动量不变,但运算过程要主留意动量的方向问题；例 5 如原子的某内层电子被电离形成空位,其它的电子跃迁到该空位上时,会名师归纳总结 将余外的能量以电磁辐射的形式释放出来,此电磁辐射就是原子的特点X 射线；第 4 页,共 9 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载内层空位的产生有多种机制,其中的一种称为内转换,即原子中处于激发态的核跃迁回基态时,将跃迁时释放的能量交给某一内层电子,使此内层电子电离而形成空位（被电离的电子称为内转换电子）；214 P O 的原子核从某一激发态回到基

12、态时,可将能量 E0=1.416MeV交给内层电子 如 K、L、M层电子, K、L、M标记原子中最靠近核的三个电子层 使其电离；试验测得从 214 P O 原子的 K、L、M层电离出的动能分别为 的特点 X射的能量为EK=1.323MeV、EL=1.399MeV、EM=1.412MeV.就可能发射A 0.013MeV B 0.017MeV C 0.076MeV D 0.093MeV 解析 电子电离后的动能等于吸取的能量减去电子原先所处的能级的能量,所 以原子核的 K层的能量为 0093MeV,原子核的 L 层的能量为 0017MeV,原子核的 M层的能量为 0004MeV；所以可能发射的特点

13、0087MeV、0013MeV；故正确为 A、C X射的能量为 0076MeV、 点评 这是一道信息题要求同学能把题中所给的学问与已学学问有机结合；学生第一要弄清电子的电离能、动能与吸取能量的关系；三、过关测试 1、用a、b两束单色光分别照耀同一双缝干涉装置,在距双缝恒定距离的屏上得到图示的干涉图样,其中甲图是a 光照耀时形成的,乙图是b 光照耀时形成的；就关于 a、b 两束单色光,下述 正确选项 B Aa 光光子的能量较大 B在水中 a 光传播的速度较大C如用 a 光照耀某金属时不能打出光电子,就用 打不出光电子b 光照耀该金属时肯定D如 a 光是氢原子从 n4 的能级向 n2 的能级跃迁时

14、产生的, 就 b 光可 能是氢原子从 n3 的能级向 n2 的能级跃迁时产生的2、德国物理学家弗兰克林和赫兹进行过气体原子激发的试验讨论；如图（1）他们在一只阴极射线管中充了要考察的汞蒸气；极射发出的电子受阴极 K 和栅 极 R之间的电压 UR加速,；电子到达栅极 R时,电场做功 eUR；此后电子通过栅极 R和阳极 A之间的减速电压UA；通过阳极的电流如图（ 2）所示,随着加建电名师归纳总结 压增大,阳极电流在短时间内也增大；但是到达一个特定的电压值UR后观看第 5 页,共 9 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载到电流突然减小；在这

15、个电压值上,电于的能量刚好能够激发和它们碰撞的原子；参与碰撞的电子交出其能量,速度减小,因此刻达不了阳极阳极电流减小；eUR即为基态气体原于的激发能； 得到汞原子的各条能级比基态高以下能量值：4.88eV, 6.68eV, 8.78eV, 10.32eV此为汞原子的电离能 ；如一个能量为 7.97eV 电子进入汞蒸气后测量它的能量大约是K R A I A URU AUR1 2 ,A. 4.88eV或 7.97eV B. 4.88eV或 6.68eV C. 2.35eV 或 7.97eV D.1.29eV或 3.09eV 或 7.97eV D 3、某原子核的衰变过程是ABC,下述说法中正确选项A

16、核 C比核 B 的中子数少 2 B核 C比核 A的质量数少 5 C原子核为 A 的中性原子的电子数比原子核为 B 的中性原子的电子数多 2 D核 C比核 A的质子数少 1 4、原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时,有可能不发射光子 例如在某种条件下,铬原子的n=2 能级上的电子跃迁到n=1 能级上时并不发射光子,而是将相应的能量转交给 n=4能级上的电子,使之能脱离原子,这一现象叫做俄歇效应以这种方式脱离了原子的 电子叫做俄歇电子已知铬原子的能级公式可简化表示为 En=-A ,式中 n=1,2,3 表示不同能级, A 是正的已知 2n常数上述俄歇电子的动能是 A3 A B 167 A C 16

17、11 A D 1613 A 165、 地球的年龄究竟有多大,科学家利用自然放名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载射性元素的衰变规律,通过对目前发觉最古老的岩石中铀和铅含量来推算；测得该岩石中现含有的铀是岩石形成初期时（岩石形成初期时不含铅） 的一半,铀 238 衰变后形成铅 206,铀 238 的相对含量随时间变化规律如下列图,图中 N为铀 238 的原子数, N0为铀和铅的总原子数由此可以判定出 BD A铀 238 的半衰期为 90 亿年B地球的年龄大致为 45 亿年C被测定的古老岩石样品在 之比约

18、为 14 D被测定的古老岩石样品在 比约为 13 90 亿年时的铀、铅原子数90 亿年时铀、铅原子数之6关于氢原子能级的跃迁,以下表达中正确选项 A用波长为 60nm的伦琴射线照耀,可使处于基态的氢原子电离出自由电子 B用能量为 102eV 的光子照耀,可使处于基态的氢原子跃迁到激发态 C用能量为 110eV的自由电子轰击, 可使处于基态的氢原子跃迁到激发态 D用能量为 125eV 的光子照耀,可使处于基态的氢原子跃迁到激发态7、氢原子从能级 A 跃迁到能级 B 时,辐射出波长为 1 的光子,从能级 A跃迁到能级 C时,辐射出波长为入 2的光子如入 1入 2,就氢原子从能级 B跃迁到能级 C时

19、,将 _光子,光子的波长为 _；8、太赫兹辐射（ 1THz=10 12Hz）是指频率从 0.3THz 到 10THz、波长介于无线电波中的毫米波与红外线之间的电磁辐射区域,所产生的 T 射线在物体成像、医疗诊断、环境检测、通讯等方面具有宽阔的应用前景最近,科学家终于研制出以红外线激光器为基础的首台可产生4.4THz 的 T 射线激光器,从而使 T 射线的有效利用成为现实；已知普朗克常数 h=6.63 1034J s,关于 4.4THz 的 T 射线,以下说法中 错误的是 BC A它在真空中的速度为 3.0 10 8m/s B它是某种原子核衰变时产生的C它的波长比可见光短D它的光子的能量约为2.

20、9 1021J 9、氢原子从能级 A 跃迁到能级 B 吸取频率为1的光子,从能级 A跃迁到能级 C名师归纳总结 释放频率为2的光子,如21,就当它从能级 B跃迁到能级 C时,将第 7 页,共 9 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - A放出频率为21的光子学习必备欢迎下载21的光子B放出频率为C吸取频率为21的光子D吸取频率为21的光子10、日光灯中有一个启动器,其中的玻璃泡中装有氖气；启动时,玻璃泡中的氖气会发出红光,这是由于氖原子的A自由电子周期性运动而产生的 B外层电子受激发而产生的 C内层电子受激发而产生的 D原子核受激发而产生的11、已知氦离子

21、 He +能级 En与量子数 n 的关系和氢原子能级公式类似,处于基 态的氦离子 He +的电离能为 E54.4eV；为使处于基态的氦离子 He +处于激发态,入射光子所需的最小能量为 A 13.6 eV B40.8 eV C48.4 eV D54.4 eV 12、如图 15.2-5 所示是工厂利用放射线自动掌握铝板厚度的装置示意图1请简述自动掌握的原理 2 假如工厂生产的是厚度为 1mm的铝板,在 . 和 三种射线中,哪一种对铝板的厚度掌握起主要作用,为什么 . 参考答案 1 .B 2.D 3.A 4.B 5.BD 6.ABC 7. 辐射1122 8. BC 9.B 10.B 11.B 12

22、. （1）放射线具有穿透本事, 假如向前移动的铝板的厚度有变化,就探测器 接收到的放射线的强度就会随之变化,将这种变化转变的电信号输入名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载到相应的装置,自动地掌握图中右侧的两个轮间的距离,达到自动控制铝板厚度的目的（2）射线起主要作用, 由于射线的贯穿本事很小, 一张薄纸就能把它拦住,更穿不过 1mm的铝板；射线的贯穿本事很强, 能穿过几厘米的铅板 当铝板厚度发生变化时,透过铝板的 射线强度变化较大,探测器可明显地反映出这种变化,使自动化系统做出相应的反应；名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 9 页