第2講 原子結(jié)構(gòu) 原子核

第2講原子結(jié)構(gòu)原子核開始0102課前基礎(chǔ)落實——在情境遷移中理清“物理觀念”課堂提能學(xué)案——在多彩學(xué)法中精準“扶弱補短”第2講原子結(jié)構(gòu)

原子核一、原子的核式結(jié)構(gòu)模型1．電子的發(fā)現(xiàn)：英國物理學(xué)家_______發(fā)現(xiàn)了電子。2．α粒子散射實驗(1)裝置：1909～1911年，英國物理學(xué)家________和他的助手進行了用α粒子轟擊金箔的實驗，實驗裝置如圖所示。湯姆孫盧瑟福(2)現(xiàn)象：實驗發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后基本上仍沿_____的方向前進，但有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90°，也就是說它們幾乎被“撞”了回來。(如圖所示)3．原子的核式結(jié)構(gòu)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，帶負電荷的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。原來正電荷質(zhì)量二、氫原子光譜1．光譜：用光柵或棱鏡可以把物質(zhì)發(fā)出的光按波長(頻率)展開，獲得光的_____

(頻率)和強度分布的記錄，即光譜。2．光譜分類波長特征譜線三、玻爾的原子模型1．玻爾原子模型的三條假設(shè)定態(tài)假設(shè)原子只能處于一系列________的能量狀態(tài)中，在這些能量狀態(tài)中原子是_____的，電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量躍遷假設(shè)原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)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(tài)的能量差決定，即hν＝_________。(m<n，h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s)軌道假設(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動相對應(yīng)。原子的定態(tài)是________的，因此電子的軌道半徑也是________的不連續(xù)穩(wěn)定En－Em不連續(xù)不連續(xù)2．氫原子的能量和能級躍遷(1)氫原子的能級圖：如圖所示。－13.6n2r1四、天然放射現(xiàn)象和原子核1．天然放射現(xiàn)象(1)發(fā)現(xiàn)：由法國物理學(xué)家__________發(fā)現(xiàn)。(2)概念：放射性元素______地發(fā)出射線的現(xiàn)象。(3)意義：天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說明原子核具有復(fù)雜的______。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)稱為_____。質(zhì)子帶正電，中子不帶電。貝克勒爾自發(fā)結(jié)構(gòu)核子(2)原子核的符號：X，其中A表示_______，Z表示核的電荷數(shù)(即原子序數(shù))。(3)基本關(guān)系①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．原子核的衰變、半衰期(1)原子核的衰變①概念：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。質(zhì)量數(shù)核外電子數(shù)核子數(shù)半數(shù)內(nèi)部沒有關(guān)系4．放射性同位素(1)放射性同位素：有_____放射性同位素和_____放射性同位素兩類，一種元素的各種放射性同位素的化學(xué)性質(zhì)相同。(2)應(yīng)用：射線測厚儀、放射治療、培優(yōu)保鮮、__________等。(3)防護：防止放射性對人體組織的傷害。5．核力和核能(1)核力①概念：原子核內(nèi)部，________所特有的相互作用力。②特點：核力是強相互作用力、短程力，只發(fā)生在相鄰的核子間。天然人工示蹤原子核子間(2)核能①質(zhì)能關(guān)系：E＝mc2②核能的釋放：核子在結(jié)合成原子核時出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm，其釋放的能量ΔE＝______。③核能的吸收：原子核分解成核子時要吸收一定的能量，相應(yīng)的質(zhì)量增加Δm，吸收的能量為ΔE＝Δmc2。Δmc2中子鏈式反應(yīng)原子彈鎘棒質(zhì)量較大熱核反應(yīng)微點判斷(1)原子中絕大部分是空的，原子核很小。

()(2)按照玻爾理論，核外電子均勻分布在各個不連續(xù)的軌道上。

()(3)如果某放射性元素的原子核有100個，經(jīng)過一個半衰期后還剩50個。

()(4)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)核式結(jié)構(gòu)學(xué)說是盧瑟福在α粒子散射實驗的基礎(chǔ)上提出的。

()(6)人們認識原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)是從盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子開始的。

()(7)人們認識原子具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)是從英國物理學(xué)家湯姆孫研究陰極射線發(fā)現(xiàn)電子開始的。

()√×××√×√(一)原子的核式結(jié)構(gòu)(固基點)[題點全練通]1．[α粒子散射實驗現(xiàn)象]下列說法正確的是

(

)A．電子的發(fā)現(xiàn)說明了原子核內(nèi)部還有復(fù)雜結(jié)構(gòu)B．α粒子散射實驗揭示了原子的核式結(jié)構(gòu)C．α粒子散射實驗中絕大多數(shù)α粒子都發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)D．α粒子散射實驗中有的α粒子發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，是α粒子與原子核發(fā)生碰撞所致答案：B

解析：電子的發(fā)現(xiàn)，說明了原子不是組成物質(zhì)的最小微粒，原子本身也有結(jié)構(gòu)，不能說明原子核內(nèi)部還有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，A錯誤；α粒子散射實驗中絕大多數(shù)α粒子幾乎沒有發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明了原子內(nèi)部很“空”，少數(shù)α粒子發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，是因為α粒子在經(jīng)過原子核時受到很大的斥力，揭示了原子的核式結(jié)構(gòu)，B正確，C、D錯誤。2．[α粒子散射實驗分析]1909年，英國物理學(xué)家盧瑟福和他的助手蓋革、馬斯頓一起進行了著名的“α粒子散射實驗”，實驗中大量的α粒子穿過金箔前后的運動模型如圖所示。盧瑟福通過對實驗結(jié)果的分析和研究，于1911年建立了他自己的原子結(jié)構(gòu)模型。下列關(guān)于“α粒子穿過金箔后”的描述中，正確的是

(

)A．絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，都發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)B．少數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上沿原來方向前進C．通過α粒子散射實驗，確定了原子核半徑的數(shù)量級為10－15mD．通過α粒子散射實驗，確定了原子半徑的數(shù)量級為10－15m答案：C

解析：絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上沿原來方向前進，少數(shù)α粒子穿過金箔后，發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，A、B錯誤；通過“α粒子散射實驗”盧瑟福確定了原子核半徑的數(shù)量級為10－15m，C正確；原子半徑的數(shù)量級為10－10m，不是通過α粒子散射實驗確定的，D錯誤。(二)氫原子能級及能級躍遷(精研點)逐點清1氫原的能級躍遷問題

1.氫原子的能級圖如圖所示，當氫原子從n＝3的能級躍遷到n＝1的能級時，能夠輻射出a、b、c三種頻率的光子，設(shè)a、b、c三種頻率光子的頻率和能量分別是νa、νb、νc和Ea、Eb、Ec，下列說法正確的是

(

)A．Eb＝E1－E3

B．Ea＝Eb－EcC．νa＝νb＋νc D．νa＝νc－νb答案：B

解析：由玻爾理論可知，Eb＝E3－E1，Ea＝E2－E1，Ec＝E3－E2，則Ea＝Eb－Ec，故A錯誤，B正確；由E＝hν可知，hνa＝hνb－h(huán)νc，可得νa＝νb－νc，故C、D錯誤。一點一過定態(tài)間的躍遷——滿足能級差逐點清2譜線條數(shù)的確定

2．(2022·浙江6月選考)

如圖為氫原子的能級圖。大量氫原子處于n＝3的激發(fā)態(tài)，在向低能級躍遷時放出光子，用這些光子照射逸出功為2.29eV的金屬鈉。下列說法正確的是

(

)A．逸出光電子的最大初動能為10.80eVB．n＝3躍遷到n＝1放出的光子動量最大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，氫原子躍遷到n＝4激發(fā)態(tài)答案：B

由于從n＝3躍遷到n＝4能級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)，D錯誤。逐點清3受激躍遷與電離

3．(2023·石家莊高三模擬)用如圖甲所示的裝置做氫氣放電管實驗，觀測到四種頻率的可見光。已知可見光的光子能量在1.6eV～3.1eV之間，氫原子能級圖如圖乙所示。下列說法正確的是

(

)A．觀測到的可見光可能是氫原子由高能級向n＝3的能級躍遷時放出的B．n＝2能級的氫原子吸收上述某可見光后可能會電離C．大量氫原子從高能級向基態(tài)躍遷時會輻射出紫外線D．大量處于n＝4能級的氫原子最多能輻射出4種頻率的光答案：C

解析：因可見光的光子能量在1.6eV～3.1eV之間，所以觀測到的可見光可能是氫原子由高能級向n＝2的能級躍遷時放出的，故A錯誤；n＝2能級的氫原子要吸收至少3.4eV的能量才可能電離，而可見光的光子能量在1.6eV～3.1eV之間，故B錯誤；一點一過1．受激躍遷：低能級→高能級，吸收能量(1)光照(吸收光子)：光子的能量必須恰好等于能級差，hν＝ΔE。(2)碰撞、加熱等：只要入射粒子能量大于或等于能級差即可，E外≥ΔE。2．電離：由基態(tài)或低能級→電離態(tài)(1)基態(tài)→電離態(tài)：E吸＝0－(－13.6eV)＝13.6eV電離能。(2)n＝2能級→電離態(tài)：E吸＝0－E2＝3.4eV。(3)如吸收能量足夠大，克服電離能后，獲得自由的電子還攜帶動能。(三)原子核的衰變及半衰期(精研點)逐點清1三種射線的性質(zhì)和特點

1．如圖所示，某放射性元素衰變過程中釋放出α、β、γ三種射線，分別進入勻強磁場和勻強電場中，關(guān)于三種射線，下列說法正確的是

(

)A．①④表示α射線，其速度最慢、電離能力最弱B．②⑤表示γ射線，其穿透能力和電離能力都很強C．②⑤表示γ射線，是原子核內(nèi)釋放出的高頻電磁波D．③⑥表示β射線，是高速電子流，可以穿透幾毫米厚的鋁板答案：C

解析：α射線是高速氦核粒子流，帶正電，β射線為高速電子流，帶負電，γ射線為高頻電磁波，結(jié)合題圖及左手定則可知：①④為β射線，②⑤為γ射線，③⑥為α射線。α射線的速度最小但電離能力最強，γ射線是由原子核內(nèi)釋放出的高頻電磁波，其穿透能力很強，但電離能力很弱，故C正確，A、B、D錯誤。一點一過三種射線的成分和性質(zhì)答案：B答案：B答案：B

(四)核反應(yīng)方程(精研點)1．核反應(yīng)的四種類型續(xù)表2.核反應(yīng)方程的書寫(1)掌握核反應(yīng)方程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒的規(guī)律。(2)掌握常見的主要核反應(yīng)方程式，并知道其意義。(3)熟記常見的基本粒子的符號，如質(zhì)子、中子、α粒子等。答案：A

答案：D

解析：(1)式是α衰變，(2)式是β衰變，均有能量放出，故A錯誤；(3)式是人工核轉(zhuǎn)變，故B錯誤；(3)式是人類第一次實現(xiàn)原子核轉(zhuǎn)變的方程，故C錯誤；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。答案：C

(五)核能的