聽課手冊(cè)第31講 原子和原子核原子構(gòu)造【區(qū)清楚理】原子構(gòu)造原子中絕大局部是空的,原子核很小.( )核式構(gòu)造模型是盧瑟福在α粒子散射試驗(yàn)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(shù)等于核內(nèi)質(zhì)子數(shù)也等于核外 核質(zhì)量數(shù)等于核內(nèi) 數(shù)與中子數(shù)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(shù)發(fā)生衰變所用的時(shí)間半衰期 相關(guān)因素 由 因素打算與物理化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)公式質(zhì)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(jù)玻爾理論,核外電子均勻分布在各個(gè)不連續(xù)的軌道上.( )原子具有簡(jiǎn)單構(gòu)造是從英國(guó)物理學(xué)家湯姆孫爭(zhēng)論陰極射線覺察電子開頭的.( )人們生疏原子核具有簡(jiǎn)單構(gòu)造是從盧瑟福覺察質(zhì)子開頭的. ( )假設(shè)某放射性元素的原子核有100個(gè),經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期后還剩50個(gè). ( (9)質(zhì)能方程說(shuō)明在肯定條件下,質(zhì)量可以轉(zhuǎn)化為能量.( )考點(diǎn)一 原子的核式構(gòu)造α粒子散射試驗(yàn)考點(diǎn)一 原子的核式構(gòu)造1909~1911年,英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福和他的助手進(jìn)展了用α粒子轟擊金箔的試驗(yàn),試驗(yàn)覺察絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后根本上仍沿原來(lái)方向前進(jìn),但有少數(shù)α粒子90°,也就是說(shuō)它們幾乎被“撞”了回來(lái).31-1原子的核式構(gòu)造模型在原子中心有一個(gè)很小的核,原子全部的正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在核里,帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn).例1如圖31-2α.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,形成很細(xì)的一束射線,射到金箔上,最終打在熒光屏上產(chǎn)生閃耀的光點(diǎn).以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()31-2B.該試驗(yàn)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(yàn)中,電子對(duì)α粒子運(yùn)動(dòng)的影響可以無(wú)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(zhì)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(yùn)動(dòng)軌跡,M、N、P、Q是軌跡上的四點(diǎn),在散射過(guò)程中可以認(rèn)為重金屬原子核靜止不動(dòng).圖中所標(biāo)出的α粒子在各點(diǎn)處的加速度方向正確的選項(xiàng)是 ( )31-3考點(diǎn)二 玻爾理論和氫原子能級(jí)構(gòu)造A.M點(diǎn)B.N點(diǎn)C.P點(diǎn)D.Q點(diǎn)考點(diǎn)二 玻爾理論和氫原子能級(jí)構(gòu)造氫原子從高能級(jí)(能量為

)向低能級(jí)(能量為

1 2輻射或吸取的光子能量肯定等于原子的能級(jí)差.氫原子由激發(fā)態(tài)向基態(tài)或其他較低能級(jí)躍遷,具有隨機(jī)性,一個(gè)原子會(huì)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(shù)為n的激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷到基態(tài)時(shí),可能輻射出的光譜條數(shù)(即頻率數(shù))為-,而單個(gè)處于量子數(shù)為n的激發(fā)n-1.只有光子能量恰好等于躍遷所需的能量(hν=E-E

)時(shí),原子才吸取光子并躍遷1 2到激發(fā)態(tài);當(dāng)照耀光子的能量大于基態(tài)能級(jí)確實(shí)定值(即電離能)時(shí),光子肯定能被.實(shí)物粒子與原子作用時(shí),假設(shè)使原子獲得足夠的能量,則也能使原子電離.,以下說(shuō)法()31-43這群氫原子發(fā)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(jí)躍遷變式題1圖31-5甲為氫原子的能級(jí)圖,圖乙為氫原子的光譜圖.譜線b是氫原子從n=5的能級(jí)直接躍遷到n=2的能級(jí)時(shí)發(fā)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(dòng)能約為9.72eV要點(diǎn)總結(jié)氫原子能級(jí)圖與氫原子躍遷問(wèn)題的解答技巧要點(diǎn)總結(jié)(1)能級(jí)之間發(fā)生躍遷時(shí)放出的光子頻率是不連續(xù)的.(2)能級(jí)之間發(fā)生躍遷時(shí)放出(吸取)光子的頻率由hν=E

-E求得,而波長(zhǎng)可由公式m nc=λν求得.(3)一個(gè)氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為(n-1)條.①用數(shù)學(xué)中的組合學(xué)問(wèn)求解:N= = -.考點(diǎn)三 原子核的衰變及射線②利用能級(jí)圖求解:在氫原子能級(jí)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(diǎn)三 原子核的衰變及射線衰變規(guī)律及實(shí)質(zhì)α衰變、β衰變的比較衰變類型衰變類型α衰變?chǔ)滤プ兯プ冞^(guò)程X-Y-HeXY e-衰變實(shí)質(zhì)2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子111個(gè)電子結(jié)合成一個(gè)整體射出H+ nHenH e-勻強(qiáng)磁場(chǎng)中軌跡外形衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒、動(dòng)量守恒γ射線:γαβ衰變同時(shí)產(chǎn)生.其實(shí)質(zhì)是放射性原子核在發(fā)生α衰變或β衰變的過(guò)程中,產(chǎn)生的核由于具有過(guò)多的能量(原子核處于激發(fā)態(tài))而輻射出光子.確定衰變次數(shù)的方法βα衰變的次數(shù),然后再依據(jù)β衰變的次數(shù).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(nèi)部自身因素打算的,跟原子所處的物理狀態(tài)(如溫度、壓強(qiáng))或化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)無(wú)關(guān).例3[2023·全國(guó)卷Ⅱ]一靜止的鈾核放出一個(gè)α粒子衰變成釷核,衰變方程為U Th He,以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是 ( )αααα變式題一個(gè)靜止的鈾核放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,它發(fā)生一次α,α釷核都在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng).某同學(xué)作出如圖31-7圖,以下推斷正確的選項(xiàng)是()31-7A.1α,2B.1,2是αC.3α,4D.3,4是α4[202318鉆了一個(gè)小孔,孔內(nèi)放入一點(diǎn)鐳,使射線只能從這個(gè)小孔里發(fā)出,隨后他將射線引入磁場(chǎng)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(duì)這三種射線的深入分析,1907.以下對(duì)這三束射線描述準(zhǔn)確的是()31-8α,簡(jiǎn)潔被物體吸取βγ,電離力量極強(qiáng)β,是來(lái)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(shuō)法正確的選項(xiàng)是( )αβγα、β、γ,γ3.8,47.61放射性元素發(fā)生β衰變時(shí)所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的要點(diǎn)總結(jié)三種射線的比較要點(diǎn)總結(jié)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(zhì)量4mp,靜止質(zhì)量為零mp=1.67×10-27kg速度0.1c0.99cc(光速)在電磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)α射線反向偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)貫穿本領(lǐng)較強(qiáng),能穿透幾毫米厚的鋁板最強(qiáng),能穿透幾厘米厚的鉛板對(duì)空氣的電離作很強(qiáng)較弱很弱用考點(diǎn)四 核反響類型及核能計(jì)算核反響的四種類型考點(diǎn)四 核反響類型及核能計(jì)算類型類型可控性核反響方程典例衰α衰變變?chǔ)滤プ冏园l(fā)UThHe自發(fā)ThPa-eNHeOH(盧瑟福覺察質(zhì)子)人工HeBeCn(查德威克覺察中子)人工掌握轉(zhuǎn)變AlHe約里奧-居里夫婦覺察放射性同位素,同P n時(shí)覺察正電子PSie重核裂變簡(jiǎn)潔掌握UnBaKr+ nSr+1UnXen輕核聚變 很難掌握HHHen核能的計(jì)算方法(3)依據(jù)核子比結(jié)合能來(lái)計(jì)算核能:原子核的結(jié)合能=核子的比結(jié)合能×核子數(shù).差,就是該核反響所釋放(或吸取)的核能.例5[2023·全國(guó)卷Ⅱ]在以下描述核過(guò)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(biāo)號(hào))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(guó)自主研發(fā)制造的國(guó)際熱核聚變核心部件在國(guó)際上領(lǐng)先通過(guò)權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證,這是我國(guó)對(duì)國(guó)際熱核聚變工程的重大奉獻(xiàn).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(guó)卷Ⅰ]大科學(xué)工程“人造太陽(yáng)”主要是將氘核聚變反響釋放的能量用來(lái)發(fā)電.氘核聚變反響方程是HHHen.H的質(zhì)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(xiàng)選擇)原子核的比結(jié)合能曲線如圖31-10所示.依據(jù)該曲線,以下推斷正確的選項(xiàng)是( )31-10He14MeVHe核比Li兩個(gè)H核結(jié)合成HeU核中核子的平均結(jié)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(zhì)子.覺察質(zhì)子的核反響為NHeOH氮核的質(zhì)量為mN=14.00753u氧核的質(zhì)量為mO=17.00454u,mHe=4.00387u,質(zhì)子(氫核)mp=1.00815u.(1u931MeV,結(jié)果保存兩位有效數(shù)字)這一核反響是吸取能量還是放出能量的反響?相應(yīng)的能量變化為