1、第2講 原子結構 原子核必備知識咱主排查一、原子結構、光譜和能級躍遷1.原子的核式結構(1)電子的發現：英國物理學家在研究陰極射線時發現了,提出了原子的“棗糕模型”.(2)a粒子散射實驗：19091911年，英國物理學家 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 方向前進,但有少數a粒子發生了大角度偏轉，極少數偏轉的角度甚至大于90。，也就是說，它們幾乎 被“撞” 了回來.(3)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 和幾乎全部 都集中在核里，帶負電的電子在核外空間繞核旋轉.2.光譜光譜用棱鏡或光柵可以把各種顏色的光按波長(頻率)展

2、開，獲得光的(頻率)和強度 分布的記錄，即光譜.(2)光譜分類有些光譜是一條條的,叫作譜線，這樣的光譜叫作線狀譜，又叫原子的特征譜 線.有的光譜是連在一起的，叫作連續譜.(3)氫原子光譜的實驗規律1885年，巴耳末對當時已知的氫原子在可見光區的四條譜線作了分析，發現這些譜線 的波長滿足公式/=(=3, 4, 5,)，心叫作里德伯常量，實驗測得的 值為&=1.10X107m這個公式稱為巴耳末公式，它確定的這一組譜線稱為巴耳末系.氫原子的能級躍遷(1)玻爾理論軌道量子化與定態：電子的軌道是 的.電子在這些軌道上繞核的運動是的，不產生電磁輻射.因此，原子的能量也只能取一系列 的值，這些量子化的能量值

3、叫作,原子中這些具有確定能量的穩定狀態，稱為定態.能量最低的狀態叫作,其他的狀態叫作.頻率條件：原子從一種定態躍遷到另一種定態時，它輻射或吸收一定頻率的光子，光 子的能量由這兩個定態的能量差決定，即加=(zn乙A.從=2的能級躍遷到=1的能級時發出的光譜線B.從=3的能級直接躍遷到” =1的能級時發出的光譜線C.從=4的能級直接躍遷到 =1的能級時發出的光譜線D.從=4的能級直接躍遷到=2的能級時發出的光譜線考點二原子核的衰變、半衰期i.確定衰變次數的方法:設放射性元素燈經過次a衰變和加次0衰變后，變成穩定的新元素?匕則表示該 核反應的方程為趙-*糊+/4He+?_：e.根據電荷數守恒和質量數

4、守恒可列方程I Zf 4n(2)因為p衰變對質量數無影響，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.2. a衰變 0衰變的比較衰變類型a衰變p衰變衰變方程烈一短丫+拙zX-z4Y+-?e衰變實質2個質子和2個中子結合成一 個整體射出1個中子轉化為1個質子和1個電子2出+27 THeJn-jH + _；e勻強磁場中軌 跡形狀QO衰變規律電荷數守恒、質量數守恒、動量守恒例22021全國甲卷，17如圖，一個原子核X經圖中所示的一系列a、。衰變后, 生成穩定的原子核Y，在此過程中放射出電子的總個數為()A. 6 B. A. 6 B. 8解題心得：中子數命題分析試題 情境屬

5、于基礎性題目，以a、衰變為素材創設學習探索問題情境必備 知識考查衰變方程、a、衰變規律等知識關鍵 能力考查理解能力、推理能力.利用a、。衰變規律判斷放射電子的總個數學科考查物理觀念中的物質觀、科學思維.要求考生利用電荷數守恒和質量數守恒素養分析判斷解決問題跟進訓練3.2021湖南卷，1核廢料具有很強的放射性，需要妥善處理.下列說法正確的是()A.放射性元素經過兩個完整的半衰期后，將完全衰變殆盡B.原子核衰變時電荷數守恒，質量數不守恒C.改變壓力、溫度或濃度，將改變放射性元素的半衰期D.過量放射性輻射對人體組織有破壞作用，但輻射強度在安全劑量內則沒有傷害2021 河北卷，1銀河系中存在大量的鋁同

6、位素26AL26Al核p衰變的衰變方程為 碧AL爺Mg+盟，測得26Al核的半衰期為72萬年.下列說法正確的是()26Al核的質量等于26Mg核的質量26Al核的中子數大于26Mg核的中子數C.將鋁同位素26Al放置在低溫低壓的環境中，其半衰期不變D.銀河系中現有的鋁同位素26Al將在144萬年以后全部衰變為26Mg考點三核反應類型與核反應方程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218U-234Th + 4He。衰變自發2 機 12 翁 Pa+_?e人工轉變人工控制號 N + $He-*0 +出 (盧瑟福發現質子)彳He+汨 1 看 C+/n (查德威克發現中子)召AI+Hl

7、猾P+仙(約里奧居里夫婦發現 放射性同位素，同時發 現正電子)瞿 PT?Si+；e重核裂變比較容易進行 人工控制2 第 U + M-i 第 Ba+器 Kr+3M2第 U+/f 甯 Xe+翡 Sr+102n輕核聚變很難控制；H +汨 f $He+ /例3 2021.浙江6月，14(多選)對四個核反應方程(1)2瑞U - 2含Tn + He： 2機n-2第Pa+_?e；(3)號 N +汨e -*0+汨；(4)：H +汨一汨e+/+17.6 MeV,下列說法正確的是()(1)(2)式核反應沒有釋放能量(1)(2)(3)式均是原子核衰變方程(3)式是人類第一次實現原子核轉變的方程D.利用激光引發可控的

8、(4)式核聚變是正在嘗試的技術之一跟進訓練5.(多選)在研究原子核的內部結構時，科學家進行了一系列的核反應實驗.下列選項中 說法正確的是()猾Pf竊Si+；e徂 + 汨f WHe+和+17.6 MeV，He+：Bef i+/2卷U+和一i筋Xe+器Sr+x和A.是發現磷的同位素的核反應方程B.是太陽內部核反應和氫彈的核反應方程C.是輕核聚變的核反應方程D.是重核裂變的核反應方程，其中x=36.(多選)新冠病毒是一種傳染病毒，傳染病的傳播過程十分復雜，但是可以構建最簡 單的傳播模型來描述，這個最簡模型可稱為鏈式模型，類似于核裂變鏈式反應模型.鈾裂變核反應方程為2即U +如噗Ba+瑞Kr+%n,其

9、中n表示中子.裂變后產生的中子能繼續發 生反應的次數稱為鏈式反應的“傳染系數”.下列說法正確的有()中于O -病毒中于O -病毒中毒后出現“分 裂”病狀放出三 個病唾，即理論 上可以繼續傳給 3個易感人員， 稱之為傳染系數鏈式傳播模理A.從鈾裂變核反應方程看，“傳染系數” R=2B.核反應堆中通過鎘板吸收中子降低“傳染系數”C.鏈式反應的臨界值對應的實際“傳染系數”為1D.核反應堆中的實際“傳染系數”與鈾濃度無關考點四核能及其計算.核能的計算方法：【書寫核反應方程卜也則虧損a,，H罌篇，盤(1)根據AEnA/nc2計算，計算時m的單位是“kg”，c的單位是“m/s”，A的單位是“J”.根據X9

10、31.5 MeV計算.因1原子質量單位(u)相當于931.5 MeV的能量, 所以計算時m的單位是“u”，AE的單位是“MeV”.應用規律：尸戶（根據質量數和電荷數守恒，寫出核反應方程式根據核反應方程，計算核反應前和核反應后 的質量號損A，r_利用愛因斯坦質能方程EfM或AE=A,，M計算三用一核能例4 2022蘇州一模一個靜止的鈾核啷U （質量為232.037 2 u）放出一個a粒子（質量為 4.002 6 u）后衰變成牡核2銘Th （質量為228.028 7 u）.已知1 u相當于931 MeV的能量.下列說 法正確的是（）A.該核衰變反應方程為2基U-2鋸Th+fHeB.該核衰變反應中釋

11、放出的核能為0.059 MeVC.該反應產生的牡核和a粒子的動量相同D.假設反應中釋放出的核能全部轉化為牡核和a粒子的動能，則杜核獲得的動能約為 0.017 MeV跟進訓練7.（多選）2021年1月30日，“華龍一號”全球首堆福建福清核電5號機組投入商業運 行.這是中國核電發展的重大跨越，標志著我國在三代核電技術領域躋身世界前列，成為繼 美國、法國、俄羅斯等國家之后真正掌握自主三代核電技術的國家.“華龍一號”運用了先 進的百萬千瓦級壓水堆核電技術，設某核反應方程為2翡U + -噗Ba +黑Kr+3Q，其中 2都、1第Ba、翡Kr、仙的質量分別為如、他、陽、如，光速為，下列說法正確的是（）A.此

12、核反應為核聚變反應B.嚶Ba及器Kr的比結合能小于嚼U的比結合能C. 一次核反應釋放的核能為E=（ll 12 一加3 214）/D.核燃料需達到臨界體積才能發生鏈式反應8.（多選）太陽輻射的總功率約為4X1026 W,其輻射的能量來自聚變反應.在聚變反 應中，一個質量為1 876.1 MeV/（c為真空中的光速）的笊核（徂）和一個質量為2 809.5 MeV/c2 的瓶核GH）結合為一個質量為3 728.4 MeV/c2的氨核（，He）,并放出一個X粒子，同時釋放 大約17.6 MeV的能量.下列說法正確的是（）X粒子是質子X粒子的質量為939.6 MeV/c2C.太陽每秒因為輻射損失的質量約

13、為4.4X109 kgD,太陽每秒因為輻射損失的質量約為17.6 MeV/c2第2講 原子結構 原子核必備知識自主排查（1）J.J.湯姆孫電子（2）盧瑟福原來的（3）正電荷質量波長亮線光帶孔（專（1）量子化穩定特定能級基態激發態E-Em1.自發 2efHe 2e3.核子貝可勒爾原子核(2)天然人工示蹤原子 最強較差電子一e較弱0最強 1.自發 2efHe 2e3.核子(l)a粒子電荷數質量數He _$e(2)半數內部沒有-、.核子. (l)mc2 (2)A/nc2 (3)A/n/四、.大小(2)釋放出中子(3) Jn (4)中子(5)鏈式反應(6)原子彈(7)鎘棒. (1)較大熱核科學情境.

14、(1) V (2)X (3)X (4)X (5)X教材拓展. (1)X (2) V (3)X (4)7 (5)X (6)7 (7)7.解析：湯姆孫發現了電子，標志著原子結構研究的開始，盧瑟福的a粒子散射實驗 揭示了原子的核式結構，而天然放射現象說明原子核具有復雜的結構，故B錯誤；為了解 釋a粒子散射實驗，盧瑟福提出了原子的核式結構模型：在原子的中心有一個很小的核，叫 原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在原子核里，故A正確，C錯誤；實驗 現象不能說明電子的運動規律，故D錯誤.答案：A.解析：本題考查元素的衰變和質能方程.根據核反應前后電荷數守恒和質量數守恒 得X的電荷數為94-2=92

15、,質量數為2394=235,則中子數為23592=143,故A正 確；半衰期具有統計規律，對大量的原子核適用，故B錯誤；衰變發出的丫射線是頻率很 高的電磁波，具有很強的穿透能力，故C正確；在衰變的過程中，根據質能方程知，有能 量放出，則一定有質量虧損，故D錯誤.答案：AC.解析：A、B所列反應是核聚變，不是P衰變，。衰變要放出電子，故A對，B錯; C、D兩種反應都是核裂變，故C對，D錯.答案：AC關鍵能力分層突破例1解析：根據公式髭=3,可知=3,因此受到激發后的氫原子處于第=3能級； 根據氫原子由=3躍遷到=1產生的光子能量與從=1躍遷到=3所吸收的光子能量相 等可知，照射氫原子的光子能量為

16、：AE3i=E3一自=-1.51 eV-(一 13.6eV)=12.09eV,故 A錯誤；頻率大小關系為ax。%,從=3躍遷到=2輻射出的能量最小，即其對應的光 頻率為先,故B錯誤；氫原子由=3躍遷到=1產生的光的能量最大，輻射出的光頻率 為%,故C錯誤；氫原子由=3躍遷到=1產生的光的能量為12.09 eV,依據光電效應 方程，所以能使逸出功為10.2eV的金屬發生光電效應，故D正確.答案：D.解析：圖甲的光電效應中，由愛因斯坦的光電效應方程可知a=加一Wo,說明光電 子的最大初動能與入射光的頻率成線性關系，不成正比，選項A錯誤；圖乙中，鈾核裂變 中放出新的中子又引起新的裂變，形成鏈式反應，

17、選項B正確；圖丙中，氫原子能級是分 立的，原子發射光子的頻率也是不連續的，選項C錯誤；圖丁中，盧瑟福通過a粒子散射 實驗，提出的是原子的核式結構模型，選項D錯誤.答案：B.解析：由譜線a的光子的波長大于譜線后的光子的波長，可知譜線a的光子頻率小 于譜線b的光子頻率，所以譜線a的光子能量小于=5和=2間的能級差，選項D正確， 選項A、B、C錯誤.答案：D例2解析：根據圖象可得其原子核分別為92238X、（82206Y,設經歷a衰變x次，p 衰變y次，由于。衰變不會改變原子核的質量數，則可根據衰變前后質量數的變化求解a衰 變的次數，即=空管竺=8,根據電荷數守恒求。衰變的次數，即y=82+2x-9

18、2=6,而 只有P衰變才放出電子，故。衰變6次，放出6個電子，故選項B、C、D錯誤，選項A正 確.答案：A.解析：根據半衰期的定義可知，放射性元素經過兩個完整的半衰期后，還剩原來的;未衰變，A錯誤；原子核衰變時電荷數和質量數都守恒，B錯誤；放射性元素的半衰期由原 子核內部自身的因素決定，跟原子所處的化學狀態和外部條件沒有關系，因此改變壓力、溫 度或濃度，放射性元素的半衰期不變，C錯誤；過量放射性輻射對人體組織有破壞作用，若 輻射強度在安全劑量內則不會對人體組織造成傷害，D正確.答案：D.解析：26Al發生衰變的過程中釋放正電子的同時還有核能釋放，發生質量虧損，所 以26Al核的質量大于26Mg

19、核的質量，故A錯誤；26Al核的中子數1 = 2613=13,而26Mg 核的中子數“2=26-12= 14,所以26Al核的中子數小于26Mg核的中子數，故B錯誤；半衰 期是原子核固有的屬性，與物理環境和化學狀態無關，故C正確；鋁同位素26Al的半衰期 為72萬年，所以經過144萬年也就是兩個半衰期后還剩下;沒有衰變，故D錯誤.答案：c例3解析：（1）為a衰變，（2）為。衰變，衰變過程同時釋放能量，A錯誤；（3）是盧瑟 福用a粒子轟擊氮原子核產生氧的一種同位素，是人類第一次原子核的人工轉變，而核衰變 是原子核自發產生的變化，B錯誤，C正確；（4）為核聚變反應方程，可控核聚變是人類正在 嘗試的

20、技術之一，D正確.答案：CD.解析：猾Pt烈Si+；e是磷的衰變方程，自然界沒有天然的猾P,它是約里奧一居 里夫婦用a粒子轟擊鋁箔時發現的，屬于人工放射性同位素，核反應方程是狙e +拶4 T猾P1選項A錯誤；太陽內部核反應和氫彈的核反應方程是出+ lH He +0n+ 17.6 MeV, 選項B正確；兩個輕核結合成質量較大的核是核聚變反應，故是輕核的聚變，選項C正 確；根據核反應方程遵循質量數守恒可知235+l = 140+94+x,解得x=2,選項D錯誤.答案：BC.解析：中子的電荷數Z=0,質量數A=l,核反應遵循電荷數守恒及質量數守恒， 因此可計算得R=3,故A錯誤；核反應堆中通過鎘板吸收中子，減少轟擊鈾核的中子數， 最終起到降低實際“傳染系數”的作用，所以B正確；在鏈式反應中，當實際“傳染系數” R21時，反應才能持續發展下去，當實際“傳染系數” R1時，反應將趨于停滯，即R=1 是鏈式反應持續下去的臨界值，故C正確；核反應堆中還可以通過鈾棒來控制核反應的速 率，