1、聽課手冊 第31講 原子和原子核.數卿識拆理回扣敦材對直檢測-【辨別明理】(1)原子中絕大部分是空的，原子核很小.()(2) 核式結構模型是盧瑟福在a粒子散射實驗的基礎上提出的.()(3) 氫原子光譜是由一條一條亮線組成的.()原子結構原子結構射實螫_ 的核式結構模醱嚴子拓，軌道個徴竝爾模羽定態何設I躍遷假沒:公或右(4) 玻爾理論成功地解釋了氫原子光譜，也成由_和中子組成組成 核電荷數等于核內質子數 也等于核外_ 數核質量數等于核內 _數與中子數之和公式質能方程核能獲取途徑 _ 裂變、_聚變功地解釋了氦原子光譜.()(5) 按照玻爾理論，核外電子均勻分布在各個不連續的軌道上()(6) 人們認

2、識原子具有復雜結構是從英國物理學家湯姆孫研究陰極射線發現電子開始的()(7) 人們認識原子核具有復雜結構是從盧瑟福發現質子開始的()(8) 如果某放射性元素的原子核有 100 個，經過一個半衰期后還剩 50 個()(9) 質能方程表明在一定條件下，質量可以轉化為能量.()考點互動探究 A J i - JMEW*一kiC= 1 = 1B-M - M = = * g-芳向明確-O考點一原子的核式結構1.a粒子散射實驗 19091911 年,英國物理學家盧瑟福和他的助手進行了用a粒子轟擊金箔的實驗, 實驗發現絕大多數a粒子穿過金箔后基本上仍沿原來方向前進，但有少數a粒子 發生了大角度偏轉，偏轉的角度

3、甚至大于 90。，也就是說它們幾乎被“撞”了回來衰變氦核類型衰變電子核衰變衰變高頻電磁波定義原子核半數發生衰變所用的時間半衰期相關因素由因素決定與物理化學狀態無關圖 31-12原子的核式結構模型在原子中心有一個很小的核，原子全部的正電荷和幾乎全部質量都集中在核里，帶負電的電子在核外空間繞核旋轉.例 1 如圖 31-2 所示是盧瑟福的a粒子散射實驗裝置.在一個小鉛盒里放有少量的 放射性元素釙，它發出的a粒子從鉛盒的小孔射出，形成很細的一束射線，射到金箔上，最后打在熒光屏上產生閃爍的光點.下列說法正確的是（）圖 31-2A.該實驗是盧瑟福建立原子核式結構模型的重要依據B .該實驗證實了湯姆孫原子模

4、型的正確性C.a粒子與原子中的電子碰撞會發生大角度偏轉D. 絕大多數的a粒子發生大角度偏轉變式題 1 在a粒子散射實驗中，電子對a粒子運動的影響可以忽略.這是因為與粒子相比，電子的（）A.電荷量太小B.速度太小C.體積太小 D.質量太小變式題 2 2015 安徽卷如圖 31-3 所示是a粒子（氦原子核）被重金屬原子核散射的運動軌跡,M、N、P、Q 是軌跡上的四點，在散射過程中可以認為重金屬原子 核靜止不動.圖中所標出的a粒子在各點處的加速度方向正確的是（）A.M 點 B.N 點 C.P 點 D.Q 點O 考點二玻爾理論和氫原子能級結構（1）氫原子從高能級（能量為 Ei）向低能級（能量為 E2）

5、躍遷，輻射的光子能量hv=E-E2；反之原子從低能級吸收光子能量 hv則向高能級躍遷,hv=E-E2.輻射或 吸收的光子能量一定等于原子的能級差.（2）氫原子由激發態向基態或其他較低能級躍遷，具有隨機性，一個原子會有多種 可能的躍遷.一群氫原子處于激發態，則各種可能的躍遷都會發生，所以會同時得 到氫原子輻射的全部光子種類.如一群處于量子數為 n 的激發態的氫原子躍遷到 基態時，可能輻射出的光譜條數（即頻率數）為一，而單個處于量子數為 n 的激發 態的氫原子躍遷到基態時，最多可能輻射出的光譜條數為 n-1.（3）只有光子能量恰好等于躍遷所需的能量（hv=EE2）時，原子才吸收光子并躍遷到激發態；

6、當照射光子的能量大于基態能級的絕對值（即電離能）時,光子一定能被原子吸收并使之電離，剩余能量為自由電子的動能.實物粒子與原子作用時，若使原子獲得足夠的能量，則也能使原子電離 例 2（多選）如圖 31-4 所示是氫原子的能級圖，一群氫原子處于 n=3 能級，下列說法中正確的是（）H/eV0-0.85-1.51- 皿圖 31-4A. 這群氫原子躍遷時能夠發出 3 種不同頻率的光子B. 這群氫原子發出的光子中，能量最大為 10.2 eVC. 從 n=3 能級躍遷到 n=2 能級時發出的光波長最大D. 這群氫原子能夠吸收任意光子的能量而向更高能級躍遷 變式題 1圖 31-5甲為氫原子的能級圖，圖乙為氫

7、原子的光譜圖已知譜線 b 是氫原子從 n=5 的能級直接躍遷到 n=2 的能級時發出的光譜線，則譜線 a 可能是氫原Fe * * Q-04U-H5-1512-3.4L13.6甲圖 31-5A.從 n=2 的能級躍遷到 n=1 的能級時發出的光譜線B.從 n=3 的能級直接躍遷到 n=1 的能級時發出的光譜線C. 從 n=4 的能級直接躍遷到 n=1 的能級時發出的光譜線D. 從 n=4 的能級直接躍遷到 n=2 的能級時發出的光譜線變式題 2 2018 浙江金華十校聯考如圖 31-6 所示是氫原子的能級圖.處于基態的氫原子被某外來單色光激發后躍遷到n=5 能級,然后發出光線.已知普朗克常量41

8、0.29乙h=6.63X10-34J-s,則()他E/eVa - 05-.544-0.B53- UI2 -3.401-13.60圖 31-6A. 該外來單色光的能量為 12.75 eVB. 該氫原子發射的所有譜線中，最長的波長為 4000 nmC. 該氫原子發射的所有譜線中，最短波長的光子動量為 6.97X0-27kg - m/sD. 該氫原子發射的光照射逸出功為3.34 eV 的金屬鋅，光電子最大初動能約為9.72 eV要點總結 .氫原子能級圖與氫原子躍遷問題的解答技巧(1)能級之間發生躍遷時放出的光子頻率是不連續的.(2) 能級之間發生躍遷時放出(吸收)光子的頻率由 hv=E-En求得,而

9、波長可由公式c=入求得.(3) 一個氫原子躍遷發出可能的光譜線條數最多為(n -1)條.(4) 一群氫原子躍遷發出可能的光譜線條數的兩種求解方法：用數學中的組合知識求解:N=利用能級圖求解：在氫原子能級圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一畫出，然后相加.0 考點三原子核的衰變及射線1 .衰變規律及實質(1)a衰變、B衰變的比較衰變類型a衰變B衰變衰變過程X-Y HeXY-e2 個質子和 2 個中子1 個中子轉化為 1 個質子和 1 個電子衰變實質結合成一個整體射出H+ n HenH-e勻強磁場中軌跡Qj形狀衰變規律電荷數守恒、質量數守恒、動量守恒(2) 丫射線：丫射線經常伴隨著a衰變或B衰變同時

10、產生.其實質是放射性原子核在 發生a衰變或B衰變的過程中，產生的新核由于具有過多的能量(原子核處于激發 態)而輻射出光子.2.確定衰變次數的方法因為B衰變對質量數無影響，所以先由質量數的改變確定a衰變的次數，然后再根據衰變規律確定B衰變的次數.3半衰期公式:N余=N原-m余=m原-.（2）影響因素：放射性元素衰變的快慢是由原子核內部自身因素決定的，跟原子所處的物理狀態（如溫度、壓強）或化學狀態（如單質、化合物）無關.例 3 2017 全國卷口 一靜止的鈾核放出一個a粒子衰變成釷核，衰變方程為U ThHe,下列說法正確的是（）A. 衰變后釷核的動能等于a粒子的動能B. 衰變后釷核的動量大小等于a

11、粒子的動量大小C. 鈾核的半衰期等于其放出一個a粒子所經歷的時間D. 衰變后a粒子與釷核的質量之和等于衰變前鈾核的質量變式題 一個靜止的鈾核放在勻強磁場中，它發生一次a衰變后變為釷核，a粒子和 釷核都在勻強磁場中做勻速圓周運動.某同學作出如圖 31-7 所示的運動徑跡示意 圖，以下判斷正確的是（）圖 31-7A.1 是a粒子的徑跡,2 是釷核的徑跡B.1 是釷核的徑跡,2 是a粒子的徑跡C.3 是a粒子的徑跡,4 是釷核的徑跡D.3 是釷核的徑跡,4 是a粒子的徑跡例 4 2018 寧波中學模擬如圖 31-8 所示是盧瑟福設計的一個實驗：他在鉛塊上鉆了一個小孔，孔內放入一點鐳，使射線只能從這個

12、小孔里發出，隨后他將射線引 入磁場中，發現射線立即分成三股，他把三束射線分別命名為a射線、B射線、丫射線基于對這三種射線的深入分析，盧瑟福獲得了 1907 年的諾貝爾獎.以下對這 三束射線描述準確的是()A.a射線的穿透能力最弱，容易被物體吸收B.B射線在真空中的運動速度是光速C. 丫射線本質上是波長極短的電磁波，電離能力極強D.B射線帶負電，是來自鐳原子的核外電子變式題 在很多裝飾材料中都不同程度地含有放射性元素.下列說法正確的是()A.a射線、B射線和丫射線都是電磁波B. 在a、B、三種射線中，丫射線的電離能力最強C. 氡的半衰期為 3.8 天,4 個氡原子核經過 7.6 天后一定只剩下

13、1 個氡原子核D. 放射性元素發生B衰變時所釋放的電子是原子核內的中子轉化為質子時產生諂樣品住小圖 31-8要點總結三種射線的比較種類a射線B射線丫射線組成高速氦核流高速電子流光子流（高頻電磁波）帶電荷量2e-e0（續表）種類a射線B射線丫射線質量4mp,mp=1.67X10-27kg靜止質量為零速度0.1c0.99cC（光速）在電磁場中偏轉與a射線反向偏轉不偏轉貫穿本領最弱，用紙能擋住較強，能穿透幾毫米厚的鋁板最強,能穿透幾厘米厚的鉛板對空氣的電離作用很強較弱很弱O考點四核反應類型及核能計算1核反應的四種類型類型可控性核反應方程典例衰變a衰變自發UTh HeB衰變自發ThPa-e人工轉變人工

14、控制N HeO H（盧瑟福發現質子）He BeC n（查德威克發現中子）Al HeP n約里奧-居里夫婦發現放射性同位素，同時發現正電子PSi e重核裂變谷易控制UnBaKr+ nUnXe Sr+1 n輕核聚變很難控制H H He n2核能的計算方法根據AE=Amc2計算時,Am 的單位是 kg,c 的單位是 m/s,AE 的單位是 J.（2）根據AE=AmX931.5 MeV 計算時,Am 的單位是 u,AE 的單位是 MeV.（3）根據核子比結合能來計算核能：原子核的結合能=核子的比結合能X核子數.核反應前系統內所有原子核的總結合能與反應后生成的所有新核的總結合能之差,就是該核反應所釋放（

15、或吸收）的核能.例 5 2016 全國卷I在下列描述核過程的方程中，屬于a衰變的是_，屬于B衰變的是_，屬于裂變的是 _ ,屬于聚變的是_ .（填正確答案標號）A.CN_eB.PS_eC.UTh HeD.NHeO HE.UnXe Sr+ nF.HHHe n變式題2017 天津卷我國自主研發制造的國際熱核聚變核心部件在國際上率 先通過權威機構認證，這是我國對國際熱核聚變項目的重大貢獻.下列核反應方程 中屬于聚變反應的是人造太陽1核心那祥首獲“際認證圖 31-9A.HHHe nB.NHeOHC. HeAlPnD.UnBaKr+ n例 6 2017 全國卷大科學工程“人造太陽”主要是將氘核聚變反應釋

16、放的能量 用來發電.氘核聚變反應方程是 H H He n.已知 H 的質量為 2.013 6u He 的質量為 3.015 0 u n 的質量為 1.008 7 u ,1 u=931 MeV/c2.氘核聚變反應中釋放的核能約為（）A.3.7 MeV B.3.3 MeVC.2.7 MeV D.0.93 MeV變式題 1 侈選）原子核的比結合能曲線如圖 31-10 所示.根據該曲線，下列判斷正確的是（）A.He 核的結合能約為 14 MeVB.He 核比 Li 核更穩定C. 兩個 H 核結合成 He 核時釋放能量D.U 核中核子的平均結合能比Kr 核中的大變式題 2 盧瑟福用a粒子轟擊氮核發現質子.發現質子的核反應為N He O H.已知氮核的質量為 mN=14.007 53 u,氧核的質量為 mo= 17.004 54 u,氦核質量為 mHe=4.003 87 u,質子（氫核）質量為 mp=1.008 15 u.（1 u 質量對應 931 MeV能量，結果保留兩位