聽課手冊第31講 原子和原子核原子構造【區清楚理】原子構造原子中絕大局部是空的,原子核很小.( )核式構造模型是盧瑟福在α粒子散射試驗的根底上提出的. ( (3)氫原子光譜是由一條一條亮線組成的. ( )原子由 和中子組成組成 核電荷數等于核內質子數也等于核外 核質量數等于核內 數與中子數之和衰變 氦核類型 衰變 電子-核 衰變 高頻電磁波衰變定義 原子核半數發生衰變所用的時間半衰期 相關因素 由 因素打算與物理化學狀態無關公式質能方程核能獵取途徑 裂變、 聚變功地解釋了氦原子光譜.( )依據玻爾理論,核外電子均勻分布在各個不連續的軌道上.( )原子具有簡單構造是從英國物理學家湯姆孫爭論陰極射線覺察電子開頭的.( )人們生疏原子核具有簡單構造是從盧瑟福覺察質子開頭的. ( )假設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)質能方程說明在肯定條件下,質量可以轉化為能量.( )考點一 原子的核式構造α粒子散射試驗考點一 原子的核式構造1909~1911年,英國物理學家盧瑟福和他的助手進展了用α粒子轟擊金箔的試驗,試驗覺察絕大多數α粒子穿過金箔后根本上仍沿原來方向前進,但有少數α粒子90°,也就是說它們幾乎被“撞”了回來.31-1原子的核式構造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31-2α.在一個小鉛盒里放有少量的放射性元素釙,它發出的α,形成很細的一束射線,射到金箔上,最終打在熒光屏上產生閃耀的光點.以下說法正確的選項是()31-2B.該試驗證明白湯姆孫原子模型的正確性C.αD.α變式題1在α粒子散射試驗中,電子對α粒子運動的影響可以無視.這是由于與α粒子相比,電子的 ( )A.電荷量太小 C.體積太小D.質量太小2[2023·安徽卷]31-3所示是α(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α粒子在各點處的加速度方向正確的選項是 ( )31-3考點二 玻爾理論和氫原子能級構造A.M點B.N點C.P點D.Q點考點二 玻爾理論和氫原子能級構造氫原子從高能級(能量為

)向低能級(能量為

1 2輻射或吸取的光子能量肯定等于原子的能級差.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.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-,而單個處于量子數為n的激發n-1.只有光子能量恰好等于躍遷所需的能量(hν=E-E

)時,原子才吸取光子并躍遷1 2到激發態;當照耀光子的能量大于基態能級確實定值(即電離能)時,光子肯定能被.實物粒子與原子作用時,假設使原子獲得足夠的能量,則也能使原子電離.,以下說法()31-43這群氫原子發出的光子中,10.2eVn=3n=2這群氫原子能夠吸取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,圖乙為氫原子的光譜圖.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()乙n=2n=1n=3n=1n=4n=1n=4n=22[202316h=6.63×10-34J·s,則()31-612.75eV該氫原子放射的全部譜線中,4000nm該氫原子放射的全部譜線中,6.97×10-27kg·m/s該氫原子放射的光照耀逸出功為 3.34eV的金屬鋅,光電子最大初動能約為9.72eV要點總結氫原子能級圖與氫原子躍遷問題的解答技巧要點總結(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(吸取)光子的頻率由hν=E

-E求得,而波長可由公式m nc=λν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.①用數學中的組合學問求解:N= = -.考點三 原子核的衰變及射線②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狀況一一畫出,然后相加.考點三 原子核的衰變及射線衰變規律及實質α衰變、β衰變的比較衰變類型衰變類型α衰變β衰變衰變過程X-Y-HeXY e-衰變實質2個質子和2個中子111個電子結合成一個整體射出H+ nHenH e-勻強磁場中軌跡外形衰變規律電荷數守恒、質量數守恒、動量守恒γ射線:γαβ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,產生的核由于具有過多的能量(原子核處于激發態)而輻射出光子.確定衰變次數的方法βα衰變的次數,然后再依據β衰變的次數.半衰期式:N余=N原 余=m原 .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打算的,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[2023·全國卷Ⅱ]一靜止的鈾核放出一個α粒子衰變成釷核,衰變方程為U Th He,以下說法正確的選項是 ( )αααα變式題一個靜止的鈾核放在勻強磁場中,它發生一次α,α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圖,以下推斷正確的選項是()31-7A.1α,2B.1,2是αC.3α,4D.3,4是α4[202318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,覺察射線馬上分成三股,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,1907.以下對這三束射線描述準確的是()31-8α,簡潔被物體吸取βγ,電離力量極強β,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 .以下說法正確的選項是( )αβγα、β、γ,γ3.8,47.61放射性元素發生β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的要點總結三種射線的比較要點總結種類種類α射線β射線γ射線組成高速氦核流高速電子流帶電荷量2e-e0種類α種類α射線β射線γ射線質量4mp,靜止質量為零mp=1.67×10-27kg速度0.1c0.99cc(光速)在電磁場中偏轉α射線反向偏轉不偏轉貫穿本領較強,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很強較弱很弱用考點四 核反響類型及核能計算核反響的四種類型考點四 核反響類型及核能計算類型類型可控性核反響方程典例衰α衰變變β衰變自發UThHe自發ThPa-eNHeOH(盧瑟福覺察質子)人工HeBeCn(查德威克覺察中子)人工掌握轉變AlHe約里奧-居里夫婦覺察放射性同位素,同P n時覺察正電子PSie重核裂變簡潔掌握UnBaKr+ nSr+1UnXen輕核聚變 很難掌握HHHen核能的計算方法(3)依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×核子數.差,就是該核反響所釋放(或吸取)的核能.例5[2023·全國卷Ⅱ]在以下描述核過程的方程中,屬于α衰變的是 于β衰變的是 ,屬于裂變的是 ,屬于聚變的是 答案標號)C N e-P S e-U Th HeN He O HU n Xe Sr+ nH H He n變式題[2023·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領先通過權威機構認證,這是我國對國際熱核聚變工程的重大奉獻.以下核反響方程中屬于聚變反響的是()31-9H H He nN He O HHe Al P nU n Ba Kr+ n例6[2023·全國卷Ⅰ]大科學工程“人造太陽”主要是將氘核聚變反響釋放的能量用來發電.氘核聚變反響方程是HHHen.H的質量為2.0136uHe3.0150un1.0087u,1u=931MeV/c2.氘核聚變反響中釋放的核能約為()A.3.7MeVB.3.3MeVC.2.7MeVD.0.93MeV變式題1(多項選擇)原子核的比結合能曲線如圖31-10所示.依據該曲線,以下推斷正確的選項是( )31-10He14MeVHe核比Li兩個H核結合成HeU核中核子的平均結合能比 Kr核中的大變式題2盧瑟福用 α粒子轟擊氮核覺察質子.覺察質子的核反響為NHeOH氮核的質量為mN=14.00753u氧核的質量為mO=17.00454u,mHe=4.00387u,質子(氫核)mp=1.00815u.(1u931MeV,結果保存兩位有效數字)這一核反響是吸取能量還是放出能量的反響?相應的能量變化為