第2講原子結(jié)構(gòu)原子核知識(shí)點(diǎn)一原子結(jié)構(gòu)1．電子的發(fā)現(xiàn)：英國(guó)物理學(xué)家湯姆孫在研究陰極射線(xiàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)了________，提出了原子的“棗糕模型”．2．原子的核式結(jié)構(gòu)：(1)1909～1911年，英籍物理學(xué)家________進(jìn)行了α粒子散射實(shí)驗(yàn)，1911年提出了核式結(jié)構(gòu)模型．(2)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果：絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后，基本上仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)，但有________α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90°，也就是說(shuō)它們幾乎被“撞了回來(lái)”，如圖所示．(3)原子的核式結(jié)構(gòu)模型：原子中帶正電部分的體積很小，但幾乎占有全部________，電子在正電體的外面運(yùn)動(dòng)．知識(shí)點(diǎn)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(zhǎng)展開(kāi)，獲得光的________(頻率)和強(qiáng)度分布的記錄，即光譜．2．光譜分類(lèi)3．氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：巴耳末系是氫原子光譜在可見(jiàn)光區(qū)的譜線(xiàn)系，其波長(zhǎng)公式1λ＝R122-1n2(n＝3,4,5…，R是里德伯常量，R＝1.10×4．光譜分析：由于每種原子都有自己的特征譜線(xiàn)，因此可以用光譜來(lái)鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分，且靈敏度很高．在發(fā)現(xiàn)和鑒別化學(xué)元素上有著重大的意義．知識(shí)點(diǎn)三氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)、能級(jí)公式1．玻爾理論(1)定態(tài)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些能量狀態(tài)中原子是________的，電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量．(2)躍遷：當(dāng)電子從能量較高的定態(tài)軌道躍遷到能量較低的定態(tài)軌道時(shí)，會(huì)放出能量為hν的光子，這個(gè)光子的能量由前后兩個(gè)能級(jí)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(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)．原子的定態(tài)是________的，因此電子的可能軌道也是________．2．幾個(gè)概念(1)能級(jí)：在玻爾理論中，原子的能量是量子化的，這些量子化的能量值，叫作能級(jí)．(2)基態(tài)：原子能量________的狀態(tài)．(3)激發(fā)態(tài)：在原子能量狀態(tài)中除基態(tài)之外的其他狀態(tài)．(4)量子數(shù)：原子的狀態(tài)是不連續(xù)的，用于表示原子狀態(tài)的________．3．氫原子的能量和能級(jí)變遷(1)能級(jí)和半徑公式：①能級(jí)公式：En＝1n2E1(n＝1,2,3，…)，其中E1為基態(tài)能量，其數(shù)值為E1＝②半徑公式：rn＝________(n＝1,2,3，…)，其中r1為基態(tài)軌道半徑，又稱(chēng)玻爾半徑，其數(shù)值為r1＝0.53×10－10m.(2)氫原子的能級(jí)圖，如下圖所示．知識(shí)點(diǎn)四天然放射現(xiàn)象和原子核1．天然放射現(xiàn)象(1)天然放射現(xiàn)象元素________地放出射線(xiàn)的現(xiàn)象，首先由________發(fā)現(xiàn)，天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說(shuō)明原子核具有________的結(jié)構(gòu)．(2)放射性同位素的應(yīng)用與防護(hù)①放射性同位素：有________放射性同位素和________放射性同位素兩類(lèi)，放射性同位素的化學(xué)性質(zhì)相同，②應(yīng)用：消除靜電、工業(yè)探傷、做________等．③防護(hù)：防止放射性對(duì)人體組織的傷害．2．原子核的組成(1)原子核由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱(chēng)為_(kāi)_______．質(zhì)子帶正電，中子不帶電．(2)基本關(guān)系①核電荷數(shù)(Z)＝質(zhì)子數(shù)＝元素的原子序數(shù)＝原子的____________．②質(zhì)量數(shù)(A)＝________＝質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù)．(3)X元素的原子核的符號(hào)為ZAX，其中A表示________，Z3．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________的變化稱(chēng)為原子核的衰變．②分類(lèi)α衰變：ZAZ→Z-2β衰變：ZAX→Z+1當(dāng)放射性物質(zhì)連續(xù)發(fā)生衰變時(shí)，原子核中有的發(fā)生α衰變，有的發(fā)生β衰變，同時(shí)伴隨著γ輻射．③兩個(gè)典型的衰變方程α衰變：92238U→90β衰變：90234Th→91234(2)半衰期①定義：放射性元素的原子核有________發(fā)生衰變所需的時(shí)間．②影響因素：放射性元素衰變的快慢是由核________自身的因素決定的，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒(méi)有關(guān)系．(3)公式：N余＝N原·12tτ，m余＝m原4．核能(1)結(jié)合能：核子結(jié)合為原子核時(shí)__________的能量或原子核分解為核子時(shí)吸收的________，叫做原子核的結(jié)合能，也稱(chēng)核能．(2)比結(jié)合能①定義：原子核的結(jié)合能與________之比，稱(chēng)作比結(jié)合能，也叫平均結(jié)合能．②特點(diǎn)：不同原子核的比結(jié)合能不同，原子核的比結(jié)合能越________，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定．(3)質(zhì)能方程、質(zhì)量虧損：愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程E＝________，原子核的質(zhì)量必然比組成它的核子的質(zhì)量和要小Δm，這就是質(zhì)量虧損．由質(zhì)量虧損可求出釋放的核能ΔE＝________.思考辨析(1)原子中絕大部分是空的，原子核很小．()(2)核式結(jié)構(gòu)模型是盧瑟福在α粒子散射實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出的．()(3)氫原子光譜是由一條一條的亮線(xiàn)組成的．()(4)玻爾理論成功地解釋了氫原子光譜，也成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(gè)不連續(xù)的軌道上．()(6)1903年，居里夫婦和貝克勒爾由于對(duì)放射性的研究而共同獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)．①β衰變中的電子來(lái)源于原子核外電子．()②由放射性元素放出的氦核流被稱(chēng)為α射線(xiàn)．()③半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)少數(shù)原子核不適用．()④三種射線(xiàn)，按穿透能力由強(qiáng)到弱的排列順序是γ射線(xiàn)、β射線(xiàn)、α射線(xiàn)．()⑤目前核電站多數(shù)是采用核聚變反應(yīng)發(fā)電．()⑥輕核聚變比重核裂變的產(chǎn)能效率更高．()(7)愛(ài)因斯坦從狹義相對(duì)論中推導(dǎo)出的最著名方程——質(zhì)能方程．①愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程反映了物質(zhì)的質(zhì)量就是能量，它們之間可以相互轉(zhuǎn)化．()②質(zhì)量虧損說(shuō)明在核反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量數(shù)不守恒．()③質(zhì)能方程表明在一定條件下，質(zhì)量可以轉(zhuǎn)化為能量．()5．獲得核能的途徑(1)重核裂變①定義：鈾核在被中子轟擊后分裂成兩塊________差不多的碎塊的這類(lèi)核反應(yīng)．②特點(diǎn)：裂變過(guò)程中能夠放出巨力的能量；同時(shí)放出2～3(或更多)個(gè)中子；裂變的產(chǎn)物不是唯一的．典型的裂變方程92235U＋01n→36(2)輕核聚變①定義：兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量________的核的核反應(yīng)．②優(yōu)點(diǎn)：a.產(chǎn)能效率高；b.聚變材料的儲(chǔ)量豐富；c.更為安全、清潔．典型的聚變方程：12H＋13H→24He教材改編1．[人教版選修3－5改編]盧瑟福進(jìn)行的α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明()A．在原子的中心有一個(gè)很小的核B．原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)C．原子核集中了原子所有的質(zhì)量D．核外電子在繞核旋轉(zhuǎn)2．(多選)钚(Pu)是一種具有放射性的超鈾元素．已知钚的一種同位素eq\o\al(239,94)Pu的半衰期為24100年，其衰變方程為eq\o\al(239,94)Pu→X＋eq\o\al(4,2)He＋γ，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．X原子核中含有143個(gè)中子B．80個(gè)eq\o\al(239,94)Pu經(jīng)過(guò)24100年后一定還剩余40個(gè)C．衰變發(fā)出的γ射線(xiàn)是頻率很高的電磁波，具有很強(qiáng)的穿透能力D．由于衰變時(shí)釋放出巨大能量，根據(jù)E＝mc2可知，衰變過(guò)程總質(zhì)量增加3．(多選)能源是社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，發(fā)展核能是解決能源問(wèn)題的途徑之一，下列釋放核能的反應(yīng)方程，表述正確的有()A.eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是核聚變反應(yīng)B.eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是β衰變C.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n是核裂變反應(yīng)D.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(140,54)Xe＋eq\o\al(94,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)n是α衰變4．大科學(xué)工程“人造太陽(yáng)”主要是將氘核聚變反應(yīng)釋放的能量用來(lái)發(fā)電，氘核聚變反應(yīng)方程是eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)n，已知eq\o\al(2,1)H的質(zhì)量為2.0136u，eq\o\al(3,2)He的質(zhì)量為3.0150u，eq\o\al(1,0)n的質(zhì)量為1.0087u,1u＝931.5MeV/c2.氘核聚變反應(yīng)中釋放的核能約為()A．3.7MeVB．3.3MeVC．2.7MeVD．0.93MeV考點(diǎn)一玻爾理論和氫原子能級(jí)結(jié)構(gòu)師生共研1．定態(tài)間的躍遷——滿(mǎn)足能級(jí)差(1)從低能級(jí)(n)躍遷高能級(jí)(m)→吸收能量．hν＝Em－E(2)從高能級(jí)(m)躍遷低能級(jí)(n)→放出能量．hν＝Em－En2．電離電離態(tài)與電離能電離態(tài)：n＝∞，E＝0基態(tài)→電離態(tài)：E吸>0－(－13.6eV)＝13.6eV.激發(fā)態(tài)→電離態(tài)：E吸>0－En＝|En|若吸收能量足夠大，克服電離能后，獲得自由的電子還攜帶動(dòng)能．3．譜線(xiàn)條數(shù)的確定方法：(1)一個(gè)氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線(xiàn)條數(shù)最多為(n－1)．(2)一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線(xiàn)條數(shù)的兩種求解方法．①用數(shù)學(xué)中的組合知識(shí)求解：N＝Cn2＝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情況一一畫(huà)出，然后相加．題型1|能級(jí)和躍遷問(wèn)題例1[2021·濰坊模擬](多選)氫原子能級(jí)如圖所示，當(dāng)氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)，輻射光的波長(zhǎng)為656nm.以下判斷正確的是()A．氫原子從n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)時(shí)，輻射光的波長(zhǎng)大于656nmB．用波長(zhǎng)為325nm的光照射，可使氫原子從n＝1能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)C．一群處于n＝3能級(jí)上的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)最多產(chǎn)生3種譜線(xiàn)D．用波長(zhǎng)為633nm的光照射，不能使氫原子從n＝2躍遷到n＝3的能級(jí)題型2|躍遷與能量問(wèn)題例2[2019·全國(guó)卷Ⅰ，14]氫原子能級(jí)示意圖如圖所示.光子能量在1.63eV～3.10eV的光為可見(jiàn)光.要使處于基態(tài)(n＝1)的氫原子被激發(fā)后可輻射出可見(jiàn)光光子，最少應(yīng)給氫原子提供的能量為()A．12.09eVB．10.20eVC．1.89eVD．1.51eV題型3|譜線(xiàn)條數(shù)問(wèn)題例3(多選)氫原子能級(jí)圖如圖所示，當(dāng)氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)，輻射光的波長(zhǎng)為656nm，下列判斷正確的是()A．當(dāng)氫原子從n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)時(shí)，輻射光的波長(zhǎng)大于656nmB．當(dāng)氫原子從n＝4能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)，輻射出的光子不能使逸出功為2.25eV的鉀發(fā)生光電效應(yīng)C．一個(gè)處于n＝4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)最多產(chǎn)生3種光譜線(xiàn)D．用能量為1.0eV的光子照射處于n＝4能級(jí)的氫原子，可以使該氫原子電離練1如圖甲所示為氫原子的能級(jí)圖，圖乙為氫原子的光譜圖．已知譜線(xiàn)b是氫原子從n＝5能級(jí)直接躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)發(fā)出的光譜線(xiàn)，則譜線(xiàn)a可能是氫原子()A．從n＝2的能級(jí)躍遷到n＝1的能級(jí)時(shí)發(fā)出的光譜線(xiàn)B．從n＝3的能級(jí)直接躍遷到n＝1的能級(jí)時(shí)發(fā)出的光譜線(xiàn)C．從n＝4的能級(jí)直接躍遷到n＝1的能級(jí)時(shí)發(fā)出的光譜線(xiàn)D．從n＝4的能級(jí)直接躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)發(fā)出的光譜線(xiàn)練2[2020·東北三省三校模擬](多選)如圖所示，甲圖為演示光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置；乙圖為a、b、c三種光照射下得到的三條電流表與電壓表讀數(shù)之間的關(guān)系曲線(xiàn)；丙圖為氫原子的能級(jí)圖；丁圖給出了幾種金屬的逸出功和極限頻率．以下說(shuō)法正確的是()幾種金屬的逸出功和極限頻率金屬W0/eVvc/(×1014Hz)鈉2.295.53鉀2.255.44銣2.135.15丁A．若b光為綠光，c光可能是紫光B．若a光為綠光，c光可能是紫光C．若b光光子能量為2.81eV，用它照射由金屬銣構(gòu)成的陰極，產(chǎn)生的大量具有最大初動(dòng)能的光電子去轟擊大量處于n＝3激發(fā)態(tài)的氫原子，可以產(chǎn)生6種不同頻率的光D．若b光光子能量為2.81eV，用它直接照射大量處于n＝2激發(fā)態(tài)的氫原子，可以產(chǎn)生6種不同頻率的光考點(diǎn)二原子核的衰變、半衰期多維探究題型1|三種射線(xiàn)的比較例4天然放射性元素放出的三種射線(xiàn)的穿透能力實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示，由此可推知()A．②來(lái)自于原子核外的電子B．①的電離作用最強(qiáng)，是一種電磁波C．③的電離作用較強(qiáng)，是一種電磁波D．③的電離作用最弱，屬于原子核內(nèi)釋放的光子題型2對(duì)半衰期的理解和應(yīng)用(1)半衰期表示放射性元素衰變的快慢，不同的放射性元素其半衰期不同．(2)半衰期描述的對(duì)象是大量的原子核，不是單個(gè)原子核，這是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律．(3)一種元素的半衰期與這種元素是以單質(zhì)形式還是以化合物形式存在無(wú)關(guān)，且加壓、增溫均不會(huì)改變．例5[2020·北京西城區(qū)一模]已知氡222的半衰期為3.8天．那么4g放射性物質(zhì)氡222經(jīng)過(guò)7.6天，還剩下沒(méi)有發(fā)生衰變的質(zhì)量為()A．2gB．1gC．0.5gD．0g題型3|衰變次數(shù)的計(jì)算設(shè)放射性元素ZAX經(jīng)過(guò)n次α衰變和m次β衰變后，變成穩(wěn)定的新元素(1)反應(yīng)方程ZAX→Z'A'Y＋(2)根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒列方程A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m.兩式聯(lián)立解得：n＝A-A'4，m＝A-A'2例6(多選)天然放射性元素90232Th(釷)經(jīng)過(guò)一系列α衰變和β衰變之后，變成82208Pb(鉛)A．衰變過(guò)程共有6次α衰變和4次β衰變B．鉛核比釷核少8個(gè)質(zhì)子C．β衰變所放出的電子來(lái)自原子核外D．釷核比鉛核多24個(gè)中子題型4|與磁場(chǎng)結(jié)合的問(wèn)題α衰變、β衰變的比較衰變類(lèi)型α衰變?chǔ)滤プ兯プ兎匠蘘AX→Z-2ZAX→Z+1衰變實(shí)質(zhì)2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)整體射出1個(gè)中子轉(zhuǎn)化為1個(gè)質(zhì)子和1個(gè)電子211H＋2001n→1勻強(qiáng)磁場(chǎng)中軌跡形狀衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒、動(dòng)量守恒例7(多選)如圖，靜止的92238U核發(fā)生α衰變后生成反沖Th核，兩個(gè)產(chǎn)物都在垂直于它們速度方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是A．衰變方程可表示為92238U→90B．Th核和α粒子的圓周軌道半徑之比為1：45C．Th核和α粒子的動(dòng)能之比為1：45D．Th核和α粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)的方向相反練3(多選)日本福島核電站泄漏事故中釋放出大量的碘131，碘131是放射性同位素，衰變時(shí)會(huì)發(fā)出β射線(xiàn)與γ射線(xiàn)，碘131被人攝入后，會(huì)危害身體健康，由此引起了全世界的關(guān)注．下面關(guān)于核輻射的相關(guān)知識(shí)，說(shuō)法正確的是()A．人類(lèi)無(wú)法通過(guò)改變外部環(huán)境來(lái)改變碘131衰變的快慢B．碘131的半衰期為8.3天，則4個(gè)碘原子核經(jīng)16.6天后就一定剩下一個(gè)原子核C．β射線(xiàn)與γ射線(xiàn)都是電磁波，但γ射線(xiàn)穿透本領(lǐng)比β射線(xiàn)強(qiáng)D．碘131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)生的練4(多選)靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的92238U核發(fā)生α衰變，產(chǎn)生一個(gè)未知粒子X(jué)，它們?cè)诖艌?chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，下列說(shuō)法正確的是A．該核反應(yīng)方程為92238U→90B．α粒子和X粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同C．軌跡1、2分別是α粒子、X粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡D．α粒子、X粒子運(yùn)動(dòng)軌跡半徑之比45:1考點(diǎn)三核反應(yīng)類(lèi)型及核能計(jì)算多維探究題型1|核反應(yīng)方程例1[2020·全國(guó)卷Ⅰ，19](多選)下列核反應(yīng)方程中，X1、X2、X3、X4代表α粒子的有()A.12H＋12H→B.12H＋13H→C.92235U＋01n→56144D.01n＋36Li題型2|核反應(yīng)類(lèi)型解答有關(guān)核反應(yīng)方程問(wèn)題的技巧(1)熟記常見(jiàn)基本粒子的符號(hào)——是正確書(shū)寫(xiě)核反應(yīng)方程的基礎(chǔ)，如質(zhì)子(11H)、中子(01n)、α粒子(24He)、β粒子(-10e)、正電子(10e)、氘核(2)熟悉核反應(yīng)的四種基本類(lèi)型——衰變、人工轉(zhuǎn)變、裂變和聚變．(3)掌握核反應(yīng)方程遵守的規(guī)律——是正確書(shū)寫(xiě)核反應(yīng)方程或判斷某個(gè)核反應(yīng)方程是否正確的依據(jù)，所以要理解并應(yīng)用好質(zhì)量數(shù)守恒和核電荷數(shù)守恒的規(guī)律．(4)明白核反應(yīng)過(guò)程是不可逆的——核反應(yīng)方程只能用箭頭連接并表示反應(yīng)方向，不能用等號(hào)連接．類(lèi)型可控性核反應(yīng)方程典例衰變?chǔ)了プ冏园l(fā)92238U→90β衰變自發(fā)90231Th→91人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯た刂?14N＋24He(盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子)24He＋49Be(查德威克發(fā)現(xiàn)中子)1327Al＋24He(約里奧—居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素，同時(shí)發(fā)現(xiàn)正電子)1530P→14重核裂變比較容易進(jìn)行人工控制92235U＋01n→5614492235U＋01n→54136輕核聚變很難控制12H＋13H例9(多選)關(guān)于核衰變和核反應(yīng)的類(lèi)型，下列表述正確的是()A.92238U→90234ThB.714N＋24He→8C.12H＋13HD.3482Se→3682題型3|利用質(zhì)能方程計(jì)算核能(1)根據(jù)核反應(yīng)方程，計(jì)算出核反應(yīng)前與核反應(yīng)后的質(zhì)量虧損Δm.(2)根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2計(jì)算核能．質(zhì)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(jì)算ΔE，此時(shí)ΔE的單位為“MeV”，即1u＝1.6606×10－27kg，相當(dāng)于931.5MeV，這個(gè)結(jié)論可在計(jì)算中直接應(yīng)用．例10[2019·全國(guó)卷Ⅱ，15]太陽(yáng)內(nèi)部核反應(yīng)的主要模式之一是質(zhì)子－質(zhì)子循環(huán)，循環(huán)的結(jié)果可表示為411H→24He＋210e＋2ν，已知11H和24He的質(zhì)量分別為mp＝1.0078u和ma＝4.0026u,1u＝931MeV/c2，c為光速．在4個(gè)A．8MeVB．16MeVC．26MeVD．52MeV題型4|利用能量和動(dòng)量守恒計(jì)算核能例11如圖所示，有界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝0.05T，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，MN是磁場(chǎng)的左邊界．在磁場(chǎng)中A處放一個(gè)放射源，內(nèi)裝88226Ra，88(1)試寫(xiě)出88226Ra衰變成86(2)若A距磁場(chǎng)邊界MN的距離OA＝1.0m時(shí)，放在MN左側(cè)的粒子接收器收到垂直于邊界MN方向射出的質(zhì)量較小的粒子，此時(shí)接收器距過(guò)O、A的直線(xiàn)1.0m．據(jù)此可推算出一個(gè)靜止鐳核衰變過(guò)程中釋放的核能有多少？(取1u＝1.6×10－27kg，e＝1.6×10－19C，結(jié)果保留三位有效數(shù)字)練5[2020·全國(guó)卷Ⅱ，18]氘核12H可通過(guò)一系列聚變反應(yīng)釋放能量，其總效果可用反應(yīng)式612H→224He＋211H＋201n＋43.15MeV表示．海水中富含氘，已知1kg海水中含有的氘核約為1.0×1022個(gè)，若全都發(fā)生聚變反應(yīng)，其釋放的能量與質(zhì)量為M的標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒時(shí)釋放的熱量相等；已知1kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒釋放的熱量約為2.9×107J,1MeV＝1.6×A．40kgB．100kgC．400kgD．1000kg練6[2020·全國(guó)卷Ⅲ，19](多選)1934年，約里奧—居里夫婦用α粒子轟擊鋁箔，首次產(chǎn)生了人工放射性同位素X，反應(yīng)方程為24He＋1327Al→X＋01n.X會(huì)衰變成原子核Y，衰變方程為X→YA．X的質(zhì)量數(shù)與Y的質(zhì)量數(shù)相等B．X的電荷數(shù)比Y的電荷數(shù)少1C．X的電荷數(shù)比1327AlD．X的質(zhì)量數(shù)與1327練7(多選)新冠病毒是一種傳染病毒，傳染病的傳播過(guò)程十分復(fù)雜，但是可以構(gòu)建最簡(jiǎn)單的傳播模型來(lái)描述，這個(gè)最簡(jiǎn)模型可稱(chēng)為鏈?zhǔn)侥Ｐ停?lèi)似于核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)模型．鈾裂變核反應(yīng)方程為92235U＋ZAn→56144Ba＋3689Kr＋RZAn，其中nA．從鈾裂變核反應(yīng)方程看，“傳染系數(shù)”R＝2B．核反應(yīng)堆中通過(guò)鎘板吸收中子降低“傳染系數(shù)”C．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的臨界值對(duì)應(yīng)的實(shí)際“傳染系數(shù)”為1D．核反應(yīng)堆中的實(shí)際“傳染系數(shù)”與鈾濃度無(wú)關(guān)第2講原子結(jié)構(gòu)原子核基礎(chǔ)落實(shí)知識(shí)點(diǎn)一1．電子2．(1)盧瑟福(2)少數(shù)(3)質(zhì)量知識(shí)點(diǎn)二1．波長(zhǎng)知識(shí)點(diǎn)三1．(1)穩(wěn)定(2)Em－En(3)不連續(xù)不連續(xù)的2．(2)最低(4)正整數(shù)3．－13.6n2r1知識(shí)點(diǎn)四1．(1)自發(fā)貝可勒爾復(fù)雜(2)①天然人工②示蹤原子2．(1)核子(2)①核外電子數(shù)②核子數(shù)(3)質(zhì)量數(shù)3．(1)①原子核②24He-10e(24．(1)釋放能量(2)①核子數(shù)②大3mc2Δ5．(1)①質(zhì)量②301n(2)①思考辨析(1)√(2)√(3)√(4)×(5)×(6)①×②√③√④√⑤×⑥√(7)①×②×③×教材改編1．解析：湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子，標(biāo)志著原子結(jié)構(gòu)研究的開(kāi)始，盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)揭示了原子的核式結(jié)構(gòu)，而天然放射現(xiàn)象說(shuō)明原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，故B錯(cuò)誤，為了解釋?duì)亮Ｗ由⑸鋵?shí)驗(yàn)，盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，故A正確，C錯(cuò)誤，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不能說(shuō)明電子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，故D錯(cuò)誤．答案：A2．解析：本題考查元素的衰變和質(zhì)能方程．根據(jù)核反應(yīng)前后電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒得X的電荷數(shù)為94－2＝92，質(zhì)量數(shù)為239－4＝235，則中子數(shù)為235－92＝143，故A正確；半衰期具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)大量的原子核適用，故B錯(cuò)誤；衰變發(fā)出的γ射線(xiàn)是頻率很高的電磁波，具有很強(qiáng)的穿透能力，故C正確；在衰變的過(guò)程中，根據(jù)質(zhì)能方程知，有能量放出，則一定有質(zhì)量虧損，故D錯(cuò)誤．答案：AC3．解析：A、B所列反應(yīng)是核聚變，不是β衰變，β衰變要放出電子，故A對(duì)，B錯(cuò)；C、D兩種反應(yīng)都是核裂變，故C對(duì)，D錯(cuò)．答案：AC4．解析：本題考查質(zhì)能方程的計(jì)算．氘核聚變反應(yīng)的質(zhì)量虧損Δm＝2m氘－m氦－mn＝0.0035u，則該反應(yīng)釋放的核能ΔE＝Δm×931.5MeV≈3.3MeV，故選B.答案：B考點(diǎn)突破例1解析：根據(jù)氫原子的能級(jí)圖和能級(jí)躍遷規(guī)律，當(dāng)氫原子從n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)時(shí)，輻射光的波長(zhǎng)一定小于656nm，因此選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)發(fā)生躍遷只能吸收和輻射一定頻率的光子，可知選項(xiàng)B錯(cuò)誤，D正確；一群處于n＝3能級(jí)上的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)可以產(chǎn)生3種頻率的光子，所以選項(xiàng)C正確．答案：CD例2解析：本題考查原子的能級(jí)躍遷問(wèn)題，體現(xiàn)了模型建構(gòu)的核心素養(yǎng)．由題圖數(shù)據(jù)分析可知，只有氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)輻射出的光子能量在可見(jiàn)光光子能量范圍內(nèi)，所以處于基態(tài)(n＝1)的氫原子最少也要躍遷到n＝3能級(jí)，氫原子吸收的能量最小為ΔE＝E3－E1＝12.09eV，故選A.答案：A例3解析：由圖象可知，氫原子從n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)時(shí)，輻射光的能量大于氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)輻射光的能量，根據(jù)E＝hcλ可知，氫原子從n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)時(shí)，輻射光的波長(zhǎng)一定小于656nm，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；從n＝4能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)輻射出的光子能量為2.55eV，大于金屬鉀的逸出功，能使鉀發(fā)生光電效應(yīng)，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；一個(gè)(注意不是一群)處于n＝4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)最多產(chǎn)生3種光譜線(xiàn)，故C項(xiàng)正確；當(dāng)處于n＝4能級(jí)的氫原子吸收的能量大于或等于0.85eV時(shí)，將會(huì)被電離，故D項(xiàng)正確答案：CD練1解析：由譜線(xiàn)a的光子的波長(zhǎng)大于譜線(xiàn)b的光子的波長(zhǎng)，可知譜線(xiàn)a的光子頻率小于譜線(xiàn)b的光子頻率，所以譜線(xiàn)a的光子能量小于n＝5和n＝2間的能級(jí)差，選項(xiàng)D正確，選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤．答案：D練2解析：本題考查能級(jí)躍遷理論及根據(jù)I－U圖象分析光電效應(yīng)現(xiàn)象．由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0和eUc＝Ek聯(lián)立有eUc＝hν－W0，即光子照射同一金屬時(shí)，只要遏止電壓一樣，說(shuō)明光子的頻率一樣，遏止電壓越大，光子的頻率越大，因此可知b光和c光的頻率相同且大于a光的頻率，故A錯(cuò)誤，B正確；b光照射金屬銣，產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能為Ek＝2.81eV－2.13eV＝0.68eV，用光電子轟擊氫原子，氫原子可以只吸收電子的部分能量而發(fā)生躍遷，因此處于n＝3能級(jí)的氫原子吸收的能量為ΔEk＝－0.85eV－(－1.51eV)＝0.66eV，這時(shí)氫原子處在n＝4的能級(jí)，向低能級(jí)躍遷可輻射C42＝6種不同頻率的光，故C正確；若用b光照射氫原子，氫原子只能吸收能量恰好為能級(jí)之差的光子，2.81eV不滿(mǎn)足該條件，因此此光子不被吸收，故D答案：BC例4解析：三種射線(xiàn)均來(lái)自于原子核內(nèi)，A錯(cuò)誤；從圖中可看出，一張紙能擋住①射線(xiàn)，則①射線(xiàn)一定是α射線(xiàn)，其貫穿本領(lǐng)最差，電離能力最強(qiáng)，但不是電磁波，而是高速粒子流，B錯(cuò)誤；鋁板能擋住②，而不能擋?、?，說(shuō)明③一定是γ射線(xiàn)，其電離能力最弱，貫穿本領(lǐng)最強(qiáng)，是一種電磁波，屬于原子核內(nèi)以能量形式釋放出來(lái)的以光速運(yùn)行的高能光子，C錯(cuò)誤，D正確．答案：D例5解析：本題考查的是放射性元素的半衰期．根據(jù)衰變的半衰期公式m＝m012n，其中m0＝4g，n為經(jīng)歷的半衰期的個(gè)數(shù)，n＝7.63.8＝2，聯(lián)立可得m＝4×122g＝答案：B例6解析：由于β衰變不會(huì)引起質(zhì)量數(shù)的減少，故可先根據(jù)質(zhì)量數(shù)的減少確定α衰變的次數(shù)，x＝232-2084＝6，再結(jié)合核電荷數(shù)的變化情況和衰變規(guī)律來(lái)判定β衰變的次數(shù)，2x－y＝90－82＝8，y＝2x－8＝4，釷232核中的中子數(shù)為232－90＝142，鉛208核中的中子數(shù)為208－82＝126，所以釷核比鉛核多16個(gè)中子，鉛核比釷核少8個(gè)質(zhì)子，由于物質(zhì)的衰變與元素的化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)，所以β衰變所放出的電子來(lái)自原子核內(nèi)，所以A、B正確答案：AB例7解析：已知α粒子為24He，則由電荷數(shù)守恒及質(zhì)量數(shù)守恒可知，衰變方程為：92238U→90234Th+24He，故A正確；Th核和α粒子都帶正電荷，則在題圖勻強(qiáng)磁場(chǎng)中都是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，故D錯(cuò)誤；由動(dòng)量守恒可得衰變后vThvα＝mαmTh＝4234，則Th核和α粒子的動(dòng)能之比12mThvTh212mαvα2＝2344×42342＝4234＝答案：AB練3解析：衰變的快慢由放射性元素本身決定，與外部環(huán)境無(wú)關(guān)，A正確；半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)少數(shù)幾個(gè)原子核無(wú)意義，B錯(cuò)誤；β射線(xiàn)是高速電子流，γ射線(xiàn)是電磁波，C錯(cuò)誤；β衰變的實(shí)質(zhì)是原子核內(nèi)的1個(gè)中子轉(zhuǎn)化為1個(gè)質(zhì)子和1個(gè)電子，D正確．答案：AD練4解析：該核反應(yīng)方程為92238U→90234X+24He，A正確；92238U核靜止，根據(jù)動(dòng)量守恒可知α粒子和X粒子速度方向相反，又都帶正電，則轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，B正確；根據(jù)動(dòng)量守恒可知α粒子和X