第二講 原子結(jié)構(gòu) 原子核

開始逐點(diǎn)清(一)原子的核式結(jié)構(gòu)(基礎(chǔ)點(diǎn)速過)010203目錄逐點(diǎn)清(二)氫原子能級(jí)及能級(jí)躍遷(重難點(diǎn)疏通)

逐點(diǎn)清(三)原子核的衰變及半衰期(基礎(chǔ)點(diǎn)速過)

04逐點(diǎn)清(四)核反應(yīng)方程(重難點(diǎn)疏通)05逐點(diǎn)清(五)核能的計(jì)算(提能點(diǎn)優(yōu)化)第二講原子結(jié)構(gòu)原子核|綱舉目張|·|精要回顧|

[微點(diǎn)判斷](1)原子中絕大部分是空的，原子核很小。

()(2)按照玻爾理論，核外電子均勻分布在各個(gè)不連續(xù)的軌道上。

()(3)如果某放射性元素的原子核有100個(gè)，經(jīng)過一個(gè)半衰期后還剩50個(gè)。

()(4)質(zhì)能方程表明在一定條件下，質(zhì)量可以轉(zhuǎn)化為能量。

()(5)核式結(jié)構(gòu)學(xué)說是盧瑟福在α粒子散射實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出的。

()(6)人們認(rèn)識(shí)原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)是從盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子開始的。

()(7)人們認(rèn)識(shí)原子具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)是從英國物理學(xué)家湯姆孫研究陰極射線發(fā)現(xiàn)電子開始的。

()√×××√×√|關(guān)鍵知能|·|升維學(xué)習(xí)|

逐點(diǎn)清(一)原子的核式結(jié)構(gòu)(基礎(chǔ)點(diǎn)速過)

α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象1．如圖是盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置，在一個(gè)小鉛盒里放有少量的放射性元素釙，它發(fā)出的α粒子從鉛盒的小孔射出，形成很細(xì)的一束射線，射到金箔上，最后打在熒光屏上產(chǎn)生閃爍的光點(diǎn)。下列說法正確的是

(

)A．該實(shí)驗(yàn)是盧瑟福建立原子核式結(jié)構(gòu)模型的重要依據(jù)B．該實(shí)驗(yàn)證實(shí)了湯姆孫原子模型的正確性C．α粒子與原子中的電子碰撞會(huì)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)D．絕大多數(shù)的α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)答案：A

解析：盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，A正確；盧瑟福提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型的假設(shè)，從而否定了湯姆孫原子模型的正確性，B錯(cuò)誤；電子質(zhì)量太小，對(duì)α粒子的影響不大，C錯(cuò)誤；絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，幾乎仍沿原方向前進(jìn)，D錯(cuò)誤。

α粒子散射實(shí)驗(yàn)分析2．在盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，其原因是

(

)A．原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上B．正電荷在原子內(nèi)是均勻分布的C．原子中存在著帶負(fù)電的電子D．原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中答案：A

解析：原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上，才使得α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，只有少數(shù)的α粒子離核很近，受到較大的庫侖斥力，發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)，故選項(xiàng)A正確。答案：B1．α粒子散射實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置α粒子源、金箔、熒光屏和放大鏡。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象①絕大多數(shù)的α粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進(jìn)。②少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)。③極少數(shù)α粒子的偏轉(zhuǎn)角度大于90°，甚至有極個(gè)別α粒子幾乎被“撞了回來”。實(shí)驗(yàn)意義盧瑟福通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)，否定了湯姆孫的原子模型，建立了核式結(jié)構(gòu)模型。續(xù)表2．原子的核式結(jié)構(gòu)模型(1)α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析①絕大多數(shù)α粒子沿直線穿過金箔，說明原子中絕大部分是空的；②少數(shù)α粒子發(fā)生較大角度偏轉(zhuǎn)，反映了原子內(nèi)部集中存在著對(duì)α粒子有斥力的正電荷；③極少數(shù)α粒子甚至被“撞了回來”，反映了個(gè)別α粒子正對(duì)著質(zhì)量比α粒子大得多的物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到該物體很大的斥力作用。(2)原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫原子核，原子的所有正電荷和幾乎所有質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外繞核旋轉(zhuǎn)。②碰撞、加熱等：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。2．電離(1)基態(tài)→電離態(tài)：E吸＝0－(－13.6eV)＝13.6eV電離能。(2)n＝2能級(jí)→電離態(tài)：E吸＝0－E2＝3.4eV。(3)如吸收能量足夠大，克服電離能后，獲得自由的電子還攜帶動(dòng)能。4．氫原子躍遷時(shí)能量的變化規(guī)律(1)電子動(dòng)能隨r增大而減小。(2)當(dāng)軌道半徑增大時(shí)，庫侖引力做負(fù)功，原子的電勢能增大。反之，當(dāng)軌道半徑減小時(shí)，庫侖引力做正功，原子的電勢能減小。答案：C

2．(2023·鎮(zhèn)江高三模擬)如圖所示為氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖，一群氫原子處于n＝3的激發(fā)態(tài)，在向較低能級(jí)躍遷的過程中向外輻射出光子，用這些光子照射逸出功為2.49eV的金屬鈉。下列說法正確的是

(

)A．這群氫原子能輻射出三種不同頻率的光，其中從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)所發(fā)出的光波長最短B．這群氫原子在輻射光子的過程中電子繞核運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能減小，電勢能增大C．能發(fā)生光電效應(yīng)的光有三種D．金屬鈉表面所發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能是9.60eV答案：D

解析：這群氫原子能輻射出三種不同頻率的光，其中從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)的能級(jí)差最小，故所發(fā)出的光的頻率最小，故波長最長，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；這群氫原子在輻射光子的過程中，整個(gè)原子的能量減小，電子的軌道半徑減小，電子繞核運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能變大，電勢能減小，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；從n＝3到低能級(jí)的躍遷中，能級(jí)差大于2.49eV的躍遷有3→1和2→1的躍遷，故能發(fā)生光電效應(yīng)的光有兩種，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；因?yàn)閺?→1的躍遷輻射光子的能量最大，其值為12.09eV，故金屬鈉表面所發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能是12.09eV－2.49eV＝9.60eV，選項(xiàng)D正確。

題點(diǎn)3受激躍遷與電離3.氦原子被電離一個(gè)核外電子，形成類氫結(jié)構(gòu)的氦離子，已知基態(tài)的氦離子能量為E1＝－54.4eV，氦離子的能級(jí)示意圖如圖所示。在具有下列能量的光子或者電子中，不能被基態(tài)氦離子吸收而發(fā)生躍遷的是

(

)A．42.8eV(光子)

B．43.2eV(電子)C．41.0eV(電子) D．54.4eV(光子)答案：A解析：入射光子使基態(tài)氦離子躍遷時(shí)，其能量應(yīng)正好等于兩能級(jí)間的能量差，而電子使基態(tài)氦離子躍遷時(shí)，其能量大于等于兩能級(jí)間的能量差即可，發(fā)生電離而使基態(tài)氦離子躍遷時(shí)入射光子的能量要大于等于54.4eV，故選A。逐點(diǎn)清(三)原子核的衰變及半衰期(基礎(chǔ)點(diǎn)速過)

三種射線的性質(zhì)和特點(diǎn)1．如圖所示，某放射性元素衰變過程中釋放出α、β、γ三種射線，分別進(jìn)入勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場中，關(guān)于三種射線，下列說法正確的是

(

)A．①④表示α射線，其速度最慢、電離能力最弱B．②⑤表示γ射線，其穿透能力和電離能力都很強(qiáng)C．②⑤表示γ射線，是原子核內(nèi)釋放出的高頻電磁波D．③⑥表示β射線，是高速電子流，可以穿透幾毫米厚的鋁板答案：C解析：α射線是高速粒子流，粒子帶正電，β射線為高速電子流，帶負(fù)電，γ射線為高頻電磁波，結(jié)合題圖及左手定則可知：①④為β射線，②⑤為γ射線，③⑥為α射線。α射線的速度最小但電離能力最強(qiáng)，γ射線是由原子核內(nèi)釋放出的高頻電磁波，其穿透能力很強(qiáng)，但電離能力很弱，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。答案：C答案：C

答案：C

1．三種射線的成分和性質(zhì)3．α衰變、β衰變的比較逐點(diǎn)清(四)核反應(yīng)方程(重難點(diǎn)疏通)1．核反應(yīng)的四種類型續(xù)表續(xù)表2．核反應(yīng)方程的書寫(1)掌握核反應(yīng)方程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒的規(guī)律。(2)掌握常見的主要核反應(yīng)方程式，并知道其意義。(3)熟記常見的基本粒子的符號(hào)，如質(zhì)子、中子、α粒子等。答案：A

答案：A

答案：C解析：

(1)式是α衰變，(2)式是β衰變，均