第2講原子結(jié)構(gòu)考點(diǎn)一原子的核式結(jié)構(gòu)和氫原子光譜1.原子結(jié)構(gòu)（1）電子的發(fā)現(xiàn)：英國(guó)物理學(xué)家J.J.湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子。（2）α粒子散射實(shí)驗(yàn)：1909年，英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福和他的助手進(jìn)行了用α粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后基本上仍沿原來(lái)方向前進(jìn)，但有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)α粒子偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90°，也就是說(shuō)它們幾乎被“撞”了回來(lái)。（3）原子的核式結(jié)構(gòu)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)。2.氫原子光譜（1）光譜：用棱鏡或光柵可以把物質(zhì)發(fā)出的光按波長(zhǎng)（頻率）展開，獲得光的波長(zhǎng)（頻率）和強(qiáng)度分布的記錄，即光譜。線狀譜是一條條的亮線；連續(xù)譜是連在一起的光帶。（2）氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律①巴耳末系是氫原子光譜在可見光區(qū)的譜線，其波長(zhǎng)公式為1λ＝R∞122－1n2（n＝3，4，5，…），R∞是里德伯常量，R∞＝1.10×107m－②氫光譜在紅外和紫外光區(qū)的其他譜線也都滿足與巴耳末公式類似的關(guān)系式。?判斷小題1.在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)是由于它跟金原子中的電子發(fā)生了碰撞。 （×）2.原子中絕大部分是空的，原子核很小。 （√）3.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。 （√）1.【電子的發(fā)現(xiàn)】（多選）J.J.湯姆孫的陰極射線管的示意圖如圖所示，下列說(shuō)法正確的是 （）A.若在D1、D2兩極板之間不加電場(chǎng)和磁場(chǎng)，則陰極射線應(yīng)打到最右端的P1點(diǎn)B.若在D1、D2兩極板之間加上豎直向下的電場(chǎng)，則陰極射線應(yīng)向下偏轉(zhuǎn)C.若在D1、D2兩極板之間加上豎直向下的電場(chǎng)，則陰極射線應(yīng)向上偏轉(zhuǎn)D.若在D1、D2兩極板之間加上垂直紙面向里的磁場(chǎng)，則陰極射線不偏轉(zhuǎn)解析：AC實(shí)驗(yàn)證明，陰極射線是高速電子流，它在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)偏向帶正電的極板一側(cè)，故C正確，B錯(cuò)誤；加上磁場(chǎng)時(shí)，電子在磁場(chǎng)中受洛倫茲力作用，要發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故D錯(cuò)誤；當(dāng)不加電場(chǎng)和磁場(chǎng)時(shí)，電子所受的重力可以忽略不計(jì)，因而不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故A正確。2.【α粒子散射實(shí)驗(yàn)】關(guān)于α粒子散射實(shí)驗(yàn)，下述說(shuō)法中正確的是（）A.在實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象是絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后，仍沿原來(lái)方向前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)超過(guò)90°，有的甚至被彈回接近180°B.使α粒子發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)的力來(lái)自帶正電的核及核外電子，當(dāng)α粒子接近核時(shí)是核的排斥力使α粒子發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)，當(dāng)α粒子接近電子時(shí)，是電子的吸引力使之發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)C.實(shí)驗(yàn)表明原子中心有一個(gè)極小的核，它占有原子體積的極小部分，實(shí)驗(yàn)事實(shí)肯定了湯姆孫的原子結(jié)構(gòu)模型D.實(shí)驗(yàn)表明原子中心的核帶有原子的全部正電及全部質(zhì)量解析：A在實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象是絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后，仍沿原來(lái)方向前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)超過(guò)90°，有的甚至被彈回接近180°，所以A正確；使α粒子發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)的力是來(lái)自帶正電的核，當(dāng)α粒子接近核時(shí)，核的排斥力使α粒子發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)，電子對(duì)α粒子的影響忽略不計(jì)，所以B錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)表明原子中心有一個(gè)極小的核，它占有原子體積的極小部分，實(shí)驗(yàn)事實(shí)否定了湯姆孫的原子結(jié)構(gòu)模型，所以C錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)表明原子中心的核帶有原子的全部正電及絕大部分質(zhì)量，所以D錯(cuò)誤。3.【氫原子光譜】如圖甲所示，放電管兩端加上高壓，管內(nèi)的稀薄氣體會(huì)發(fā)光，從其中的氫氣放電管觀察氫原子的光譜，發(fā)現(xiàn)它只有一些分立的不連續(xù)的亮線（圖乙），下列說(shuō)法正確的是 （）A.亮線分立是因?yàn)闅湓佑袝r(shí)發(fā)光，有時(shí)不發(fā)光B.有幾條譜線，就對(duì)應(yīng)著氫原子有幾個(gè)能級(jí)C.核式結(jié)構(gòu)決定了氫原子有這種分立的光譜D.光譜不連續(xù)對(duì)應(yīng)著氫原子輻射光子能量的不連續(xù)解析：D放電管兩端加上高壓，管內(nèi)的稀薄氣體會(huì)發(fā)光，這是因?yàn)樵影l(fā)生了躍遷，同時(shí)輻射出光子形成光譜，原子在不同能級(jí)之間躍遷時(shí)，形成不同波長(zhǎng)的光，而形成的光譜是已經(jīng)發(fā)生了躍遷的能級(jí)形成的，由于不同能級(jí)之間發(fā)生躍遷的條件不一樣，有幾條光譜線并不對(duì)應(yīng)著氫原子有幾個(gè)能級(jí)，由玻爾理論可知，氫原子的光譜是一些分立的不連續(xù)的亮線是因?yàn)闅湓拥哪芰渴遣贿B續(xù)的，輻射的光子能量是不連續(xù)的，所以輻射的光子的頻率也是不連續(xù)的，對(duì)應(yīng)的光子的波長(zhǎng)也是不連續(xù)的，所以亮線分立并非因?yàn)闅湓佑袝r(shí)發(fā)光有時(shí)不發(fā)光，也不是核式結(jié)構(gòu)決定了氫原子有這種分立的光譜。故A、B、C錯(cuò)誤，D正確。考點(diǎn)二玻爾理論能級(jí)躍遷1.玻爾理論（1）定態(tài)假設(shè)：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)中電子繞核的運(yùn)動(dòng)是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不產(chǎn)生電磁輻射。（2）躍遷假設(shè)：電子從能量較高的定態(tài)軌道（其能量記為En）躍遷到能量較低的定態(tài)軌道（能量記為Em，m＜n）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＝En－Em。（h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s）（3）軌道量子化假設(shè)：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)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的。2.能級(jí)躍遷（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＝－13.6②半徑公式：rn＝n2r1（n＝1，2，3，…），其中r1為基態(tài)軌道半徑，其數(shù)值為r1＝0.53×10－10m。（2）氫原子的能級(jí)圖，如圖所示：?判斷小題1.電子吸收某種頻率條件的光子時(shí)會(huì)從較低的能級(jí)躍遷到較高的能級(jí)。（√）2.電子能吸收任意頻率的光子發(fā)生躍遷。 （×）3.玻爾的原子理論模型可以很好地解釋氦原子的光譜現(xiàn)象。 （×）4.原子中電子的實(shí)際運(yùn)動(dòng)并不具有確定的軌道。 （√）1.躍遷條件（1）從低能級(jí)（m）高能級(jí)（n）→吸收能量，hν＝En－Em。（2）從高能級(jí)（n）低能級(jí)（m）→放出能量，hν＝En－Em2.電離（1）電離態(tài)：n＝∞，E＝0。（2）基態(tài)→電離態(tài)：E吸＞0－（－13.6eV）＝13.6eV。（3）激發(fā)態(tài)→電離態(tài)：E吸＞0－En＝E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.譜線種類的確定方法（1）一個(gè)氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線種類最多為（n－1）。（2）一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線種類的兩個(gè)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出，然后相加。1.【原子的能量】氫原子從某激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，則該氫原子 （）A.放出光子，能量增加 B.放出光子，能量減少C.吸收光子，能量增加 D.吸收光子，能量減少解析：B氫原子從某激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，則該氫原子放出光子，且放出光子的能量等于兩能級(jí)之差，能量減少。故選B。2.【能級(jí)躍遷】（2023·山東高考1題）“夢(mèng)天號(hào)”實(shí)驗(yàn)艙攜帶世界首套可相互比對(duì)的冷原子鐘組發(fā)射升空，對(duì)提升我國(guó)導(dǎo)航定位、深空探測(cè)等技術(shù)具有重要意義。如圖所示為某原子鐘工作的四能級(jí)體系，原子吸收頻率為ν0的光子從基態(tài)能級(jí)Ⅰ躍遷至激發(fā)態(tài)能級(jí)Ⅱ，然后自發(fā)輻射出頻率為ν1的光子，躍遷到鐘躍遷的上能級(jí)2，并在一定條件下可躍遷到鐘躍遷的下能級(jí)1，實(shí)現(xiàn)受激輻射，發(fā)出鐘激光，最后輻射出頻率為ν3的光子回到基態(tài)。該原子鐘產(chǎn)生的鐘激光的頻率ν2為 （）A.ν0＋ν1＋ν3 B.ν0＋ν1－ν3C.ν0－ν1＋ν3 D.ν0－ν1－ν3解析：D根據(jù)原子躍遷理論和題圖所示能級(jí)圖可知，EⅡ－EⅠ＝hν0，E1－EI＝hν3，E2－E1＝hν2，EⅡ－E2＝hν1，聯(lián)立解得hν0＝hν1＋hν2＋hν3，則ν2＝ν0－ν1－ν3，D正確，A、B、C錯(cuò)誤。3.【能級(jí)躍遷與光電效應(yīng)的綜合】氫原子能級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。大量氫原子處于n＝3的激發(fā)態(tài)，在向低能級(jí)躍遷時(shí)放出光子，用這些光子照射逸出功為2.29eV的金屬鈉。下列說(shuō)法正確的是（）A.逸出光電子的最大初動(dòng)能為10.80eVB.從n＝3能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)放出的光子動(dòng)量最大C.有3種頻率的光子能使金屬鈉產(chǎn)生光電效應(yīng)D.用0.85eV的光子照射，能使氫原子躍遷到n＝4激發(fā)態(tài)解析：B氫原子從n＝3躍遷到n＝1放出的光電子能量最大，根據(jù)Ek＝E－W0，可得此時(shí)最大初動(dòng)能為Ek＝9.8eV，故A錯(cuò)誤；根據(jù)p＝hλ＝hνc，E＝hν，又因?yàn)閺膎＝3躍遷到n＝1能級(jí)放出的光子能量最大，可知從n＝3躍遷到n＝1能級(jí)放出的光子動(dòng)量最大，故B正確；大量氫原子從n＝3的激發(fā)態(tài)躍遷基態(tài)能放出C32＝3種頻率的光子，其中從n＝3躍遷到n＝2放出的光子能量為ΔEk＝3.4eV－1.51eV＝1.89eV＜2.29eV，不能使金屬鈉產(chǎn)生光電效應(yīng)，其他兩種均可以，故C錯(cuò)誤；由于從n＝3躍遷到n＝4能級(jí)需要吸收的光子能量為ΔE＝1.51eV－0.85eV＝0.66eV≠0.85eV，所以用0.85eV的光子照射，不能使氫原子躍遷到n＝4激發(fā)態(tài)考點(diǎn)三原子核的衰變及半衰期1.原子核的組成：原子核是由質(zhì)子和中子組成的，原子核的電荷數(shù)等于核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)。2.天然放射現(xiàn)象放射性元素自發(fā)地發(fā)出射線的現(xiàn)象，首先由貝克勒爾發(fā)現(xiàn)。天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說(shuō)明原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。3.三種射線的比較名稱構(gòu)成符號(hào)電荷量質(zhì)量電離能力貫穿本領(lǐng)α射線氦核

2＋2e4u最強(qiáng)最弱續(xù)表名稱構(gòu)成符號(hào)電荷量質(zhì)量電離能力貫穿本領(lǐng)β射線電子

－－e11較強(qiáng)較強(qiáng)γ射線光子γ00最弱最強(qiáng)4.原子核的衰變（1）衰變：原子核自發(fā)地放出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）原子核的衰變分為α衰變、β衰變。（3）γ射線：γ射線經(jīng)常是伴隨著α衰變或β衰變同時(shí)產(chǎn)生的。5.半衰期（1）公式：N余＝N原12tT，m余＝m（2）影響因素：放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部自身的因素決定的，跟原子所處的外部條件（如溫度、壓強(qiáng)）和化學(xué)狀態(tài)（如單質(zhì)、化合物）無(wú)關(guān)（選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”）。?判斷小題1.三種射線按穿透能力由強(qiáng)到弱的排列順序是γ射線、β射線、α射線。 （√）2.β衰變中的電子來(lái)源于原子核外電子。 （×）3.發(fā)生β衰變時(shí)，新核的電荷數(shù)不變。 （×）4.如果現(xiàn)在有100個(gè)某放射性元素的原子核，那么經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期后還剩50個(gè)。 （×）1.確定衰變次數(shù)的方法（1）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

Z'A'Y，則表示該核反應(yīng)的方程為

ZAX→

Z'根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可列方程A（2）因?yàn)棣滤プ儗?duì)質(zhì)量數(shù)無(wú)影響，先由質(zhì)量數(shù)的改變確定α衰變的次數(shù)，然后再根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰變的次數(shù)。2.α衰變、β衰變的比較衰變類型α衰變?chǔ)滤プ兯プ兎匠?/p>

ZAX→

Z

ZAX→

Z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2

11H＋2

0

01n→

11衰變類型α衰變?chǔ)滤プ儎驈?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1.【三種射線】（2023·廣東高考1題）理論認(rèn)為，大質(zhì)量恒星塌縮成黑洞的過(guò)程，受核反應(yīng)

612C＋Y→816OA.Y是β粒子，β射線穿透能力比γ射線強(qiáng)B.Y是β粒子，β射線電離能力比γ射線強(qiáng)C.Y是α粒子，α射線穿透能力比γ射線強(qiáng)D.Y是α粒子，α射線電離能力比γ射線強(qiáng)解析：D根據(jù)核反應(yīng)過(guò)程滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，Y是α粒子（24He）。三種射線的穿透能力：γ射線最強(qiáng)，α射線最弱；三種射線的電離能力：α射線最強(qiáng)，γ射線最弱。故2.【半衰期的應(yīng)用】宇宙射線進(jìn)入地球大氣層與大氣作用會(huì)產(chǎn)生中子，中子與大氣中的氮14會(huì)產(chǎn)生以下核反應(yīng)：714N＋01n→614C＋11H，產(chǎn)生的

614C能自發(fā)進(jìn)行β衰變，其半衰期為A.

614C發(fā)生β衰變的產(chǎn)物是B.β衰變輻射出的電子來(lái)自于碳原子的核外電子C.近年來(lái)由于地球的溫室效應(yīng)，引起

614D.若測(cè)得一古木樣品的

614C含量為活體植物的14，解析：D根據(jù)

614C→714N＋－10e，可知

614C發(fā)生β衰變的產(chǎn)物是

714N，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；β衰變輻射出的電子來(lái)自于原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)放出的電子，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；半衰期是由核內(nèi)部自身的因素決定的，與外界環(huán)境無(wú)關(guān)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若測(cè)得一古木樣品的

614C含量為活體植物的14，可知經(jīng)過(guò)了3.【衰變次數(shù)的確定】以下是有關(guān)近代物理內(nèi)容的若干敘述，其中正確的是 （）A.核反應(yīng)

92238U→

90234Th＋B.

90234Th衰變?yōu)?/p>

86222Rn，經(jīng)過(guò)3次α衰變，C.原子核發(fā)生一次β衰變，該原子外層就失去一個(gè)電子D.J.J.湯姆孫通過(guò)對(duì)陰極射線的研究發(fā)現(xiàn)了電子，并提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型解析：B核反應(yīng)

92238U→

90234Th＋

24He為α衰變，故A錯(cuò)誤；設(shè)

90234Th衰變?yōu)?/p>

86222Rn經(jīng)過(guò)x次α衰變，y次β衰變，則4x＝234－222，2x－y＝90－86，解得x＝3，y＝2，

90234Th衰變?yōu)?/p>

86222Rn經(jīng)過(guò)3次α衰變，2次β衰變，故B正確；原子核發(fā)生4.【磁場(chǎng)中原子核的衰變】A、B是兩種放射性元素的原子核，原來(lái)都靜止在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其中一個(gè)放出α粒子，另一個(gè)放出β粒子，運(yùn)動(dòng)方向都與磁場(chǎng)方向垂直。圖中a、b與c、d分別表示各粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，下列說(shuō)法中正確的是 （）A.A放出的是α粒子，B放出的是β粒子B.a為α粒子運(yùn)動(dòng)軌跡，d為β粒子運(yùn)動(dòng)軌跡C.a軌跡中的粒子比b軌跡中的粒子動(dòng)量小D.磁場(chǎng)方向一定垂直紙面向外解析：A放射性元素放出α粒子時(shí)，α粒子與反沖核的速度相反，但電性相同，則兩個(gè)粒子受到的洛倫茲力方向相反，兩個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)為外切圓，而放射性元素放出β粒子時(shí)，β粒子與反沖核的速度相反，且電性相反，則兩個(gè)粒子受到的洛倫茲力方向相同，兩個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)為內(nèi)切圓，故B放出的是β粒子，A放出的是α粒子，故A正確；根據(jù)帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的半徑r＝mvqB，放出的粒子與反沖核的動(dòng)量相等，而反沖核的電荷量大，可知反沖核軌跡半徑小，故b為α粒子運(yùn)動(dòng)軌跡，c為β粒子運(yùn)動(dòng)軌跡，故B、C錯(cuò)誤；粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)方向不同，粒子運(yùn)動(dòng)的方向相反，由于α粒子和β粒子的速度方向未知，不能判斷磁場(chǎng)的方向，故D考點(diǎn)四核反應(yīng)及核能的計(jì)算1.核反應(yīng)的四種類型類型可控性核反應(yīng)方程典例衰變?chǔ)了プ冏园l(fā)

92238U→90234Th＋β衰變自發(fā)

90234Th→91類型可控性核反應(yīng)方程典例人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯た刂?/p>

714N＋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)正電子類型可控性核反應(yīng)方程典例重核裂變?nèi)菀卓刂?/p>

92235U＋01n→56144

92235U＋01n→54136Xe輕核聚變現(xiàn)階段很難控制

12H＋13H→242.核反應(yīng)方程式的書寫（1）熟記常見基本粒子的符號(hào)，是正確書寫核反應(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（+1（2）掌握核反應(yīng)方程遵循的規(guī)律：質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒。（3）由于核反應(yīng)不可逆，所以書寫核反應(yīng)方程式時(shí)只能用“→”表示反應(yīng)方向。3.核力和核能（1）核力：原子核內(nèi)部，核子間所特有的相互作用力。（2）結(jié)合能：原子核是核子憑借核力結(jié)合在一起構(gòu)成的，要把它們分開需要的能量，叫作原子的結(jié)合能，也叫核能。（3）比結(jié)合能：原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比，叫作比結(jié)合能，也叫平均結(jié)合能。比結(jié)合能越大，原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定。（4）核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm，其對(duì)應(yīng)的能量ΔE＝Δmc2。原子核分解成核子時(shí)要吸收一定的能量，相應(yīng)的質(zhì)量增加Δm，吸收的能量為ΔE＝Δmc2。?判斷小題1.核力就是庫(kù)侖力。 （×）2.原子核的結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定。 （×）3.核反應(yīng)中，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，一定有核能產(chǎn)生。 （√）核能的計(jì)算方法（1）根據(jù)ΔE＝Δmc2計(jì)算，計(jì)算時(shí)Δm的單位是“kg”，c的單位是“m/s”，ΔE的單位是“J”。（2）根據(jù)ΔE＝Δm×931.5MeV計(jì)算。因1原子質(zhì)量單位（u）相當(dāng)于931.5MeV的能量，所以計(jì)算時(shí)Δm的單位是“u”，ΔE的單位是“MeV”。（3）根據(jù)核子比結(jié)合能來(lái)計(jì)算核能：原子核的結(jié)合能＝核子比結(jié)合能×核子數(shù)。1.【核反應(yīng)類型】（多選）對(duì)四個(gè)核反應(yīng)方程（1）92238U→90234Th＋24He；（2）90234Th→91234Pa＋－10e；（3）714N＋24A.（1）（2）式核反應(yīng)沒(méi)有釋放能量B.（1）（2）（3）式均是原子核衰變方程C.（3）式是人類第一次實(shí)現(xiàn)原子核轉(zhuǎn)變的方程D.利用激光引發(fā)可控的（4）式核聚變是正在嘗試的技術(shù)之一解析：CD（1）是α衰變，（2）是β衰變，均有能量放出，故A錯(cuò)誤；（3）是人工核轉(zhuǎn)變，是人類第一次實(shí)現(xiàn)原子核轉(zhuǎn)變的方程，故B錯(cuò)誤，C正確；利用激光引發(fā)可控的（4）式核聚變是正在嘗試的技術(shù)之一，故D正確。2.【核反應(yīng)方程】（2023·北京高考3題）下列核反應(yīng)方程中括號(hào)內(nèi)的粒子為中子的是 （）A.92235U＋01n→56144B.92238U→90234C.714N＋24He→D.614C→714解析：A根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒知，A選項(xiàng)核反應(yīng)方程為

92235U＋01n→56144Ba＋3689Kr＋301n，B選項(xiàng)核反應(yīng)方程為

92238U→90234Th＋24He，C選項(xiàng)核反應(yīng)方程為

714N＋3.【比結(jié)合能的理解】（多選）如圖所示的是原子核的比結(jié)合能（也稱平均結(jié)合能）與質(zhì)量數(shù)的關(guān)系圖像，通過(guò)該圖像可以得出一些原子核的比結(jié)合能，如

816O的核子比結(jié)合能約為8MeV，

24He的核子比結(jié)合能約為7MeV，A.隨著原子質(zhì)量數(shù)的增加，原子核的比結(jié)合能增大B.2656Fe核的比結(jié)合能最大C.把

816O分成8個(gè)質(zhì)子和8個(gè)中子比把

816O分成4個(gè)

D.把

816O分成8個(gè)質(zhì)子和8個(gè)中子比把

816O分成4個(gè)

解析：BD根據(jù)題圖可知，隨著原子質(zhì)量數(shù)的增加，原子核的比結(jié)合能先增大后減小，故A錯(cuò)誤；2656Fe核的比結(jié)合能最大，最穩(wěn)定，故B正確；把

816O分成8個(gè)質(zhì)子和8個(gè)中子，需要提供的能量約為E1＝16×8MeV＝128MeV，把

816O分成4個(gè)

24He需要提供的能量約為E2＝16×（8－7）MeV＝16MeV，多提供的能量為ΔE＝E1－E2＝4.【核能的計(jì)算】（2023·全國(guó)乙卷16題）2022年10月，全球眾多天文設(shè)施觀測(cè)到迄今最亮伽馬射線暴，其中我國(guó)的“慧眼”衛(wèi)星、“極目”空間望遠(yuǎn)鏡等裝置在該事件觀測(cè)中作出重要貢獻(xiàn)。由觀測(cè)結(jié)果推斷，該伽馬射線暴在1分鐘內(nèi)釋放的能量量級(jí)為1048J。假設(shè)釋放的能量來(lái)自于物質(zhì)質(zhì)量的減少，則每秒鐘平均減少的質(zhì)量量級(jí)為（光速為3×108m/s）（）A.1019kg B.1024kgC.1029kg D.1034kg解析：C由題意可知，伽馬射線暴每分鐘釋放的能量量級(jí)為1048J，則其每秒鐘釋放的能量量級(jí)為1046J，根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2可知，每秒鐘平均減少的質(zhì)量量級(jí)為Δm＝1046（3×108）2kg跟蹤訓(xùn)練·鞏固提升1.關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和微觀粒子波粒二象性，下列說(shuō)法正確的是（）A.盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型解釋了原子光譜的分立特征B.玻爾的原子理論完全揭示了微觀粒子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律C.光電效應(yīng)揭示了光的粒子性D.電子束穿過(guò)鋁箔后的衍射圖樣揭示了電子的粒子性解析：C波爾的量子化模型很好地解釋了原子光譜的分立特征，A錯(cuò)誤；玻爾的原子理論成功的解釋了氫原子的分立光譜，但不足之處，是它保留了經(jīng)典理論中的一些觀點(diǎn)，如電子軌道的概念，還不能完全揭示微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，B錯(cuò)誤；光電效應(yīng)揭示了光的粒子性，C正確；電子束穿過(guò)鋁箔后的衍射圖樣，證實(shí)了電子的波動(dòng)性，質(zhì)子、中子、原子和分子均具有波動(dòng)性，D錯(cuò)誤。2.目前科學(xué)家已經(jīng)能夠制備出能量量子數(shù)n較大的氫原子。氫原子第n能級(jí)的能量為En＝E1n2，其中E1＝－13.6eV。按能量排列的電磁波譜如圖所示，要使n＝20的氫原子吸收一個(gè)光子后，恰好失去一個(gè)電子變成氫離子，被吸收的光子是 A.紅外線波段的光子 B.可見光波段的光子C.紫外線波段的光子 D.X射線波段的光子解析：A要使處于n＝20的氫原子吸收一個(gè)光子后恰好失去一個(gè)電子變成氫離子，則需要吸收光子的能量為E＝0－－13.6202eV3.（2023·天津高考3題）關(guān)于太陽(yáng)上進(jìn)行的核聚變，下列說(shuō)法正確的是（）A.核聚變需要在高溫下進(jìn)行B.核聚變中電荷不守恒C.太陽(yáng)質(zhì)量不變D.太陽(yáng)核反應(yīng)方程式：95215U＋01n→86141解析：A因?yàn)楦邷貢r(shí)才能使得粒子的熱運(yùn)動(dòng)劇烈，才有可能克服他們自身相互間的排斥力，使得它們間的距離縮短，才能發(fā)生聚變，故A正確；核聚變中電荷是守恒的，故B錯(cuò)誤；因?yàn)樘?yáng)一直在發(fā)生核聚變，需要放出大量能量，根據(jù)質(zhì)能方程可知要消耗一定的質(zhì)量，故C錯(cuò)誤；太陽(yáng)上進(jìn)行的核反應(yīng)方程為

12H＋13H→24He＋01n4.（2023·全國(guó)甲卷15題）在下列兩個(gè)核反應(yīng)方程中X＋714N→YY＋3X和Y代表兩種不同的原子核，以Z和A分別表示X的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)，則 （）A.Z＝1，A＝1 B.Z＝1，A＝2C.Z＝2，A＝3 D.Z＝2，A＝4解析：D設(shè)Y的電荷數(shù)為Z'，質(zhì)量數(shù)為A'，由質(zhì)量數(shù)守恒知A＋14＝A'＋17，A'＋7＝2A，由電荷數(shù)守恒知Z＋7＝Z'＋8，Z'＋3＝2Z，解得Z＝2，A＝4，故A、B、C錯(cuò)誤，D正確。5.（2024·九省聯(lián)考貴州）我國(guó)科研人員及合作者首次合成了新原子核

89205Ac。原子核存在一種衰變鏈，其中第1次由

89205Ac衰變成原子核

87201Fr，第2次由

87201FrA.兩次均為α衰變B.兩次均為β衰變C.第1次為α衰變，第2次為β衰變D.第1次為β衰變，第2次為α衰變解析：A根據(jù)核反應(yīng)過(guò)程中電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可知，第一次衰變方程為

89205Ac→87201Fr＋24He，第二次衰變方程為

87201Fr→

856.（2023·湖北高考1題）2022年10月，我國(guó)自主研發(fā)的“夸父一號(hào)”太陽(yáng)探測(cè)衛(wèi)星成功發(fā)射。該衛(wèi)星搭載的萊曼阿爾法太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡可用于探測(cè)波長(zhǎng)為121.6nm的氫原子譜線（對(duì)應(yīng)的光子能量為10.2eV）。根據(jù)如圖所示的氫原子能級(jí)圖，可知此譜線來(lái)源于太陽(yáng)中氫原子（）A.n＝2和n＝1能級(jí)之間的躍遷B.n＝3和n＝1能級(jí)之間的躍遷C.n＝3和n＝2能級(jí)之間的躍遷D.n＝4和n＝2能級(jí)之間的躍遷解析：A由題中氫原子的能級(jí)圖可知，10.2eV的光子是由氫原子從n＝2到n＝1能級(jí)躍遷產(chǎn)生的，A正確，B、C、D錯(cuò)誤。7.（2022·重慶高考6題）如圖為氫原子的能級(jí)示意圖。已知藍(lán)光光子的能量范圍為2.53～2.76eV，紫光光子的能量范圍為2.76～3.10eV。若使處于基態(tài)的氫原子被激發(fā)后，可輻射藍(lán)光，不輻射紫光，則激發(fā)氫原子的光子能量為 （）A.10.20eV B.12.09eVC.12.75eV D.13.06eV解析：C由題知使處于基態(tài)的氫原子被激發(fā)后，可輻射藍(lán)光，不輻射紫光，則由藍(lán)光光子能量范圍可知?dú)湓訌膎＝4能級(jí)向低能級(jí)躍遷可輻射藍(lán)光，不輻射紫光（即從n＝4，躍遷到n＝2輻射藍(lán)光），則需激發(fā)氫原子到n＝4能級(jí)，激發(fā)氫原子的光子能量為ΔE＝E4－E1＝12.75eV，故選C。8.（多選）2021年12月15日秦山核電站迎來(lái)了安全發(fā)電30周年，核電站累計(jì)發(fā)電約6.9×1011kW·h，相當(dāng)于減排二氧化碳六億多噸。為了提高能源利用率，核電站還將利用冷卻水給周圍居民供熱。下列說(shuō)法正確的是 （）A.秦山核電站利用的是核聚變釋放的能量B.秦山核電站發(fā)電使原子核虧損的質(zhì)量約為27.6kgC.核電站反應(yīng)堆中需要用鎘棒控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度D.反應(yīng)堆中存在

92235U＋01n→56144Ba解析：CD秦山核電站利用的是重核裂變釋放的能量，故A錯(cuò)誤；如果不考慮核能與電能的轉(zhuǎn)化效率，則根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程E＝mc2可以推算出原子核虧損的質(zhì)量約為m＝Ec2＝6.9×1011×1000×3600（3×108）2kg＝27.6kg，但核電站實(shí)際核能轉(zhuǎn)化為電能的效率不可能達(dá)到100％，則原子核虧損的質(zhì)量應(yīng)大于27.6kg，故B錯(cuò)誤；核電站反應(yīng)堆中需要用鎘棒能吸收中子的特性，通過(guò)控制中子的數(shù)量控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度，故C正確；反應(yīng)堆利用鈾9.（多選）鈾核裂變的一種方程為

92235U＋X→3894Sr＋54139Xe＋301A.X是中子B.X是質(zhì)子C.92235U、3894Sr、54139XeD.92235U、3894Sr、54139Xe相比，解析：AC根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，X的質(zhì)量數(shù)為1，電荷數(shù)為0，為中子，A正