第2講原子結構原子核第2講原子結構原子核一、原子結構1.電子的發現：英國物理學家_______發現了電子。2.原子的核式結構(1)α粒子散射實驗：1909～1911年，英國物理學家________和他的助手進行了用α粒子轟擊金箔的實驗，實驗發現絕大多數α粒子穿過金箔后基本上仍沿______方向前進，但有少數α粒子發生了大角度偏轉，偏轉的角度甚至大于90°，也就是說它們幾乎被“撞”了回來。(如圖1所示)知識要點圖1湯姆孫盧瑟福原來一、原子結構1.電子的發現：英國物理學家_______發現了(2)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。正電荷質量(2)原子的核式結構模型：在原子中心有一個很小的核，原子全部二、氫原子光譜1.光譜：用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按波長展開，獲得光的______

(頻率)和強度分布的記錄，即光譜。2.光譜分類波長連續吸收特征二、氫原子光譜1.光譜：用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按波長特征譜線特征譜線三、氫原子的能級、能級公式1.玻爾理論(1)定態：原子只能處于一系列________的能量狀態中，在這些能量狀態中原子是______的，電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量。(2)躍遷：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hν＝__________。(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s)(3)軌道：原子的不同能量狀態跟電子在不同的圓周軌道繞核運動相對應。原子的定態是________的，因此電子的可能軌道也是_______的。不連續穩定Em－En不連續不連續三、氫原子的能級、能級公式1.玻爾理論不連續穩定Em－En不2.氫原子的能級能級圖如圖2所示圖22.氫原子的能級圖2四、天然放射現象和原子核1.天然放射現象(1)天然放射現象元素______地放出射線的現象，首先由_________發現。天然放射現象的發現，說明原子核具有______的結構。(2)放射性同位素的應用與防護①放射性同位素：有______放射性同位素和______放射性同位素兩類，放射性同位素的化學性質相同。②應用：消除靜電、工業探傷、做__________等。③防護：防止放射性對人體組織的傷害。自發貝克勒爾復雜天然人工示蹤原子四、天然放射現象和原子核1.天然放射現象自發貝克勒爾復雜天然2.原子核的組成(1)原子核由質子和中子組成，質子和中子統稱為______。質子帶正電，中子不帶電。(2)基本關系①核電荷數(Z)＝質子數＝元素的原子序數＝原子的______________。②質量數(A)＝________＝質子數＋中子數。核子核外電子數核子數質量數2.原子核的組成核子核外電子數核子數質量數3.原子核的衰變、半衰期(1)原子核的衰變①原子核放出α粒子或β粒子，變成另一種原子核的變化稱為原子核的衰變。②分類3.原子核的衰變、半衰期半數內部半數內部4.核力和核能(1)原子核內部，_________所特有的相互作用力。(2)核子在結合成原子核時出現質量虧損Δm，其對應的能量ΔE＝Δmc2。(3)原子核分解成核子時要吸收一定的能量，相應的質量增加Δm，吸收的能量為ΔE＝______。5.裂變反應和聚變反應(1)重核裂變①定義：質量數較大的原子核受到高能粒子的轟擊而分裂成幾個質量數較小的原子核的過程。核子間Δmc24.核力和核能核子間Δmc2③鏈式反應：重核裂變產生的_______使裂變反應一代接一代繼續下去的過程。④臨界體積和臨界質量：裂變物質能夠發生__________的最小體積及其相應的質量。⑤裂變的應用：_______、核反應堆。⑥反應堆構造：核燃料、減速劑、_______、防護層。中子鏈式反應原子彈鎘棒③鏈式反應：重核裂變產生的_______使裂變反應一代接一代(2)輕核聚變①定義：兩個輕核結合成__________的核的反應過程。輕核聚變反應必須在高溫下進行，因此又叫___________。②典型的聚變反應方程：質量較大熱核反應(2)輕核聚變質量較大熱核反應1.如圖3所示是盧瑟福的α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α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3基礎診斷1.如圖3所示是盧瑟福的α粒子散射實驗裝置。在一個小鉛盒里放A.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型的正確性C.α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α粒子發生大角度偏轉解析盧瑟福根據α粒子散射實驗，提出了原子核式結構模型，選項A正確；盧瑟福提出了原子核式結構模型的假設，從而否定了湯姆孫原子模型的正確性，B錯誤；電子質量太小，對α粒子的影響不大，選項C錯誤；絕大多數α粒子穿過金箔后，幾乎仍沿原方向前進，D錯誤。答案AA.該實驗是盧瑟福建立原子核式結構模型的重要依據2.(多選)如圖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(

)A.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10.2eVC.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圖42.(多選)如圖4所示是氫原子的能級圖，一群氫原子處于n＝3答案AC答案AC3.放射性元素衰變時放出的三種射線，按穿透能力由強到弱的排列順序是(

) A.α射線，β射線，γ射線 B.γ射線，β射線，α射線 C.γ射線，α射線，β射線 D.β射線，α射線，γ射線

解析貫穿能力最強的是γ射線，β射線次之，α射線最弱，故正確答案為B項。

答案B3.放射性元素衰變時放出的三種射線，按穿透能力由強到弱的排列答案C答案C第2講-原子結構-原子核課件解析裂變和衰變的過程均有質量虧損，即向外釋放能量，A錯誤；由核反應中的電荷數守恒和質量數守恒可知，裂變反應產生的新核X中含有144個核子，含有56個質子，因此新核X中含有144－56＝88個中子，B正確；衰變產生的新核Y含有90個質子，即原子序數為90，又原子序數大于或等于83的元素都具有放射性，可知C錯誤；鈾235的衰變速度(半衰期)不受溫度影響，D錯誤。答案B解析裂變和衰變的過程均有質量虧損，即向外釋放能量，A錯誤；6.(多選)2018年我國的大科學裝置“人造太陽”再創奇跡，加熱功率已超過10MW，這為人類開發利用核聚變清潔能源提供了重要的技術基礎。關于核能，下列說法正確的是(

)6.(多選)2018年我國的大科學裝置“人造太陽”再創奇跡，答案CD答案CD1.定態間的躍遷——滿足能級差玻爾理論和能級躍遷1.定態間的躍遷——滿足能級差玻爾理論和能級躍遷第2講-原子結構-原子核課件【例1】

(2019·全國Ⅰ卷，14)氫原子能級示意圖如圖5所示。光子能量在1.63eV～3.10eV的光為可見光。要使處于基態(n＝1)的氫原子被激發后可輻射出可見光光子，最少應給氫原子提供的能量為(

)A.12.09eV

B.10.20eVC.1.89eV

D.1.51eV解析因為可見光光子的能量范圍是1.63eV～3.10eV，所以氫原子至少要被激發到n＝3能級，要給氫原子提供的能量最少為E＝(－1.51＋13.60)eV＝12.09eV，即選項A正確。答案A圖5【例1】(2019·全國Ⅰ卷，14)氫原子能級示意圖如圖51.圖6甲為氫原子的能級圖，圖乙為氫原子的光譜圖。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可能是氫原子(

)圖61.圖6甲為氫原子的能級圖，圖乙為氫原子的光譜圖。已知譜線bA.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解析由譜線a的光子的波長大于譜線b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n＝5和n＝2間的能級差，選項D正確，A、B、C錯誤。答案DA.從n＝2的能級躍遷到n＝1的能級時發出的光譜線2.(多選)氫原子各個能級的能量如圖7所示，大量氫原子由n＝1能級躍遷到n＝4能級，在它們回到n＝1能級過程中，下列說法中正確的是(

)A.可能激發出頻率不同的光子只有6種B.可能激發出頻率不同的光子只有3種C.可能激發出的光子的最大能量為12.75eVD.可能激發出的光子的最大能量為0.66eV圖72.(多選)氫原子各個能級的能量如圖7所示，大量氫原子由n＝答案AC答案AC3.(多選)(2019·湖南省永州市三模)如圖8所示是玻爾為解釋氫原子光譜畫出的氫原子能級示意圖。大量處于n＝3能級的氫原子向低能級躍遷放出若干頻率的光子，設普朗克常量為h，下列說法正確的是(

)圖83.(多選)(2019·湖南省永州市三模)如圖8所示是玻爾為答案ABD答案ABD1.衰變規律及實質(1)α衰變和β衰變的比較原子核的衰變及半衰期1.衰變規律及實質(1)α衰變和β衰變的比較原子核的衰變及半勻強磁場中軌跡形狀衰變規律電荷數守恒、質量數守恒、動量守恒(2)γ射線：γ射線經常伴隨著α衰變或β衰變同時產生。其實質是放射性原子核在發生α衰變或β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。勻強磁場中軌跡形狀衰變規律電荷數守恒、質量數守恒、動量守恒(第2講-原子結構-原子核課件A.衰變后釷核的動能等于α粒子的動能B.衰變后釷核的動量大小等于α粒子的動量大小C.鈾核的半衰期等于其放出一個α粒子所經歷的時間D.衰變后α粒子與釷核的質量之和等于衰變前鈾核的質量A.衰變后釷核的動能等于α粒子的動能答案B答案B1.(2020·寧波中學模擬)如圖9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α射線、β射線、γ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(

)圖91.(2020·寧波中學模擬)如圖9所示是盧瑟福設計的一個實A.α射線的穿透能力最弱，容易被物體吸收B.β射線在真空中的運動速度是光速C.γ射線本質上是波長極短的電磁波，電離能力極強D.β射線帶負電，是來自鐳原子的核外電子解析α射線穿透能力最弱，電離作用強，容易被物體吸收，故A正確；β射線的速度約是光速的99%，故B錯誤；γ射線是一種波長很短的電磁波，電離能力極弱，故C錯誤；β射線(高速電子束)帶負電，是由一個中子轉變成一個質子后釋放的，故D錯誤。答案AA.α射線的穿透能力最弱，容易被物體吸收2.(多選)放射性同位素電池是一種新型電池，它是利用放射性同位素衰變放出的高速帶電粒子(α射線、β射線)與物質相互作用，射線的動能被吸收后轉變為熱能，再通過換能器轉化為電能的一種裝置。其構造大致是最外層是由合金制成的保護層，次外層是防止射線泄漏的輻射屏蔽層，第三層是把熱能轉化成電能的換能器，最里層是放射性同位素。

電池使用的三種放射性同位素的半衰期和發出的射線如下表：同位素90Sr210Po238Pu射線βαΑ半衰期28年138天89.6年2.(多選)放射性同位素電池是一種新型電池，它是利用放射性同若選擇上述某一種同位素作為放射源，使用相同材料制成的輻射屏蔽層，制造用于執行長期航天任務的核電池，則下列論述正確的是(

)A.90Sr的半衰期較長，使用壽命較長，放出的β射線比α射線的貫穿本領弱，所需的屏蔽材料較薄B.210Po的半衰期最短，使用壽命最長，放出的α射線比β射線的貫穿本領弱，所需的屏蔽材料較薄C.238Pu的半衰期最長，使用壽命最長，放出的α射線比β射線的貫穿本領弱，所需的屏蔽材料較薄D.放射性同位素在發生衰變時，出現質量虧損，但衰變前后的總質量數不變若選擇上述某一種同位素作為放射源，使用相同材料制成的輻射屏蔽解析原子核衰變時，釋放出高速運動的射線，這些射線的能量來自原子核的質量虧損，即質量減小，但質量數不變，D項正確；從表格中顯示Sr的半衰期為28年、Po的半衰期為138天、Pu的半衰期為89.6年，故Pu的半衰期最長，其使用壽命也最長，α射線的穿透能力沒有β射線強，故較薄的屏蔽材料即可擋住α射線的泄漏，A、B項錯誤，C項正確。答案CD解析原子核衰變時，釋放出高速運動的射線，這些射線的能量來自3.(多選)(2019·4月浙江選考，15)[加試題]靜止在勻強磁場中的原子核X發生α衰變后變成新原子核Y。已知核X的質量數為A，電荷數為Z，核X、核Y和α粒子的質量分別為mX、mY和mα，α粒子在磁場中運動的半徑為R。則(

)3.(多選)(2019·4月浙江選考，15)[加試題]靜止在答案AC答案AC1.核反應的四種類型核反應及核反應類型1.核反應的四種類型核反應及核反應類型第2講-原子結構-原子核課件2.核反應方程的書寫(1)掌握核反應方程遵循質量數守恒和電荷數守恒的規律。(2)掌握常見的主要核反應方程式，并知道其意義。(3)熟記常見的基本粒子的符號，如質子、中子、α粒子等。2.核反應方程的書寫(1)掌握核反應方程遵循質量數守恒和電荷答案B答案B1.(2018·天津理綜，1)國家大科學工程——中國散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，獲得中子束流，可以為諸多領域的研究和工業應用提供先進的研究平臺。下列核反應中放出的粒子為中子的是(

)圖101.(2018·天津理綜，1)國家大科學工程——中國散裂中子答案B答案B2.下列關于核反應的說法正確的是(

)答案B2.下列關于核反應的說法正確的是()答案B3.(2019·安徽省池州市上學期期末)有關核反應方程，下列說法正確的是(

)3.(2019·安徽省池州市上學期期末)有關核反應方程，下列答案A答案A1.利用質能方程計算核能(1)根據核反應方程，計算出核反應前與核反應后的質量虧損Δm。(2)根據愛因斯坦質能方程ΔE＝Δmc2計算核能。質能方程ΔE＝Δmc2中Δm的單位用“kg”，c的單位用“m/s”，則ΔE的單位為“J”。(3)ΔE＝Δmc2中，若Δm的單位用“u”，則可直接利用ΔE＝Δm×931.5MeV/u計算ΔE，此時ΔE的單位為“MeV”，即1u＝1.6606×10－27kg，相當于931.5MeV，這個結論可在計算中直接應用。質量虧損及核能的計算1.利用質能方程計算核能(1)根據核反應方程，計算出核反應前2.利用比結合能計算核能原子核的結合能＝核子的比結合能×核子數。核反應中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(或吸收)的核能。2.利用比結合能計算核能原子核的結合能＝核子的比結合能×核子解析因電子的質量遠小于質子的質量，計算