原子的核式结构

《原子的核式结构》由会员分享，可在线阅读，更多相关《原子的核式结构（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、15.215.2 原子的核式结构原子的核式结构 玻尔理论玻尔理论 天然放射现象天然放射现象一、考点聚焦一、考点聚焦 粒子散射实验，原子的核式结构 要求 氢原子的能级结构，光子的发射和接收 要求 氢原子中的电子云 要求天然放射现象，射线，射线，射线，半衰期 要求原子核的人工转变，原子核的组成核反应方程，放射性同位素及其应用 要求 放射性污染和防护 要求 二、知识扫描二、知识扫描 （1）粒子散射实验结果：绝大多数粒子沿原方向前进，少数粒子发生较大偏转。 （2） 、原子的核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全 部的质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕

2、核旋转 （3） 、原子核的大小：原子的半径大约是 10-10米，原子核的半径大约为 10-14米10-15米 2、玻尔理论有三个要点：(1)原子只能处于一系列的不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的电子虽然绕核旋转， 但并不向外辐射能量，这些状态叫定态(2)原子从一种定态跃迁到另一定态时，它辐射(或吸收)一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定即 h=E2-E1(3)原子的不同能量状态对应于电子沿不同圆形轨道运动原子的定态是不连续 的，因而电子的可 能轨道是分立的 在玻尔模型中，原子的可能状态是不连续的，各状态对应的能量也是不连续的，这些不连续的能量 值的能量值叫做能级。 3、

3、原子核的组成 核力 原子核是由质子和中子组成的质子和中子统称为核子 将核子稳固地束缚在一起的力叫核力，这是一种很强的力，而且是短程力，只能在 20X10-15的距离内起作用，所以只有相邻的核子间才有核力作用4、原子核的衰变（1） 、天然放射现象：有些元素自发地放射出看不见的射线，这种 现象叫天然放射现象（2）放射性元素放射的射线有三种：、射线、射线，射线这三种射线可以用磁场和电场加以区别，如图 15.2-1 所示（3）放射性元素的衰变：放射性元素放射出粒子或粒子后，衰变成新的原子核，原子核的这种变化称为衰变 衰变规律：衰变中的电荷数和质量数都是守恒的 典型衰变：(4)半衰期：放射性元素的原子核

4、有半数发生衰变所需要的时间称为半衰期不同的放射性元素的半衰期152-1U Th+He 衰变238 92234 904 2Th Pa+e 衰变234 90234 910 1放射源金箔荧光屏显微镜ABCD15-2-2是不同的，但对于确定的放射性元素，其半衰期是确定的它由原子核的内部因素所决定，跟元素的化 学状态、温度、压强等因素无关 （5） 同位素：具有相同质子数，中子数不同的原子在元素周期表中处于同一位置，互称同位素 三、 好题精析好题精析 例例 1 1、如图 15-2-2 所示为卢瑟福和他的同事们做粒子散射实验装 置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的 A、B、C、D 四个 位置时，观察

5、到的现象，下述说法中正确的是 A放在 A 位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多 B放在 B 位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比 A 位置时稍少 些 C放在 C、D 位置时，屏上观察不到闪光 D放在 D 位置时，屏上仍能观察一些闪光，但次数极少 解析解析 根据 粒子散射现象，绝大多数粒子沿原方向前进，少数粒子发生 较大偏转，本题应选择 A、B、D 点评点评 ：本题考查学生是否掌握卢瑟福的 粒子散射实验结果。 例例 2 2氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中 ( )A原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量增大B原子要放出光子，电子的动能减小

6、，原子的电势能减小，原子的能量也减小C原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小，原子的能量增大D原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大，原子的能量增加 解析解析 ： 根据玻尔理论，氢原子核外电子在离核越远的轨道上运动时，其能量越大， 由能量公式 En=（E1=-136 eV）可知，电子从低轨道(量子数 n 小)向高轨道(n 值较大)跃迁时，要吸收一定的能量21 nE的光子故选项 B 可排除氢原子核外电子绕核做圆周运动，其向心力由原子核对电子的库仑引力提供，即 =，电子运动的动能 Ek=mv2=由此可知：电子离核越远，r 越大时，则电子的动能22rke rmv2 21 rke

7、22就越小，故选项 A、C 均可排除由于原子核带正电荷，电子带负电荷，事实上异性电荷远离过程中需克服库仑引力做功，即库仑力 对电子做负功，则原子系统的电势能将增大，系统的总能量增加，故选项 D 正确 点评点评 考查对玻尔理论、库仑定律、圆周运动规律及电场力做功性质的综合运用的能力 例例3 3、关于天然放射现象，以下叙述正确的是 （ ） A若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小 B衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的 C在、这三种射线中，射线的穿透能力最强，射线的电离能力最强D铀核()衰变为铅核()的过程中，要经过8次衰变和10次衰变238 92U206 82Pb解析半衰期是由

8、放射性元素原子核的内部因素所决定，跟元素的化学状态、温度、压强等因素无关A错；衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的，B 对；根据三种射eHn0 11 11 0线的物理性质，C 对；U的质子数为 92，中子数为 146，Pb 的质子数为 82，中子数为 124，因而铅238 92206 82核比铀核少 10 个质子，22 个中子。注意到一次 衰变质量数减少 4，故 衰变的次数为 x= =8 次。再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定 衰变的次数 y 应满足 2x-4206238y+8292， y2x-10=6 次。故本题正确答案为 B、C。 点评点评 ：1 本题考查 衰变、 衰

9、变的规律及质量数，质子数、中子数之间的关系。2 衰变放出的电子并不是由核外电子跃迁出来的，而是从核中衰变产生的。例例 4、如图 15-2-3K-介子衰变的方程为，其中 K-介子和 -介子带负的基元电荷，0介0K子不带电。一个 K-介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧 AP，衰 变后产生的 -介子的轨迹为圆弧 PB，两轨迹在 P 点相切，它们的半径 RK-与 R之比为 21。0介子的轨迹未画出。由此可知 -介子的动量大小与 0介子的动量大小之比为 A.11 B.12 C.13 D.16 解析解析 根据题意，分别计算出带电粒子在磁场中作圆周运动的轨道半径。根据动 量的定义，分别求出两

10、个介子的动量大小，再从图中确定两个介子动量的方向，最后运用动量守恒，计算出粒子的动量大小。0qvKB=mK，RK=R，pK=-p+p，kK Rv2,2qBp BqvvmKKKKqBp 12 ppK 0 p。正确选项为（C）p30 点评点评 这题以基本粒子的衰变为情景，涉及带电粒子在磁场中运动规律和动量守恒等知识点，是一道 综合性题目。带电粒子在磁场中受到洛伦磁力作用，该力的方向与粒子的速度方向垂直，因此，带电粒 子作圆周运动。根据动量守恒，基本粒子衰变前后的总动量不变，但计算过程要主注意动量的方向问题。例例 5 5 若原子的某内层电子被电离形成空位，其它的电子跃迁到该空位上时，会将多余的能量以

11、电磁辐射 的形式释放出来，此电磁辐射就是原子的特征 X 射线。内层空位的产生有多种机制，其中的一种称为内 转换，即原子中处于激发态的核跃迁回基态时，将跃迁时释放的能量交给某一内层电子，使此内层电子电离而形成空位（被电离的电子称为内转换电子） 。的原子核从某一激发态回到基态时，可将能量OP214E0=1.416MeV 交给内层电子(如 K、L、M 层电子，K、L、M 标记原子中最靠近核的三个电子层)使其电离。实验测得从原子的 K、L、M 层电离出的动能分别为 EK=1.323MeV、EL=1.399MeV、EM=1.412MeV.则可OP214能发射的特征 X 射的能量为 A 0.013MeV

12、B 0.017MeV C 0.076MeV D 0.093MeV 解析电子电离后的动能等于吸收的能量减去电子原来所处的能级的能量，所以原子核的 K 层的能量为 0093MeV，原子核的 L 层的能量为 0017MeV，原子核的 M 层的能量为 0004MeV。所以可能发射的特 征 X 射的能量为 0076MeV、0087MeV、0013MeV。故正确为 A、C 点评点评 ：这是一道信息题要求学生能把题中所给的知识与已学知识有机结合。学生首先要弄清电子的电 离能、动能与吸收能量的关系。四、变式迁移四、变式迁移 1、用 a、b 两束单色光分别照射同一双缝干涉装置，在距双缝恒定距离的屏上得到图示的干

13、涉图样，其 中甲图是 a 光照射时形成的，乙图是 b 光照射时形成的。则关于 a、b 两束单色光，下述正确的是 B Aa 光光子的能量较大 B在水中 a 光传播的速度较大 C若用 a 光照射某金属时不能打出光 电子，则用 b 光照射该金属时一定打不出光电子K-ABP15-2-3D若 a 光是氢原子从 n4 的能级向 n2 的能级跃迁时产生的，则 b 光可能是氢原子从 n3 的能 级向 n2 的能级跃迁时产生的 2、德国物理学家弗兰克林和赫兹进行过气体原子激发的实验研究。如图（1）他们在一只阴极射线管中 充了要考察的汞蒸气。极射发出的电子受阴极 K 和栅极 R 之间的电压 UR加速， 。电子到达

14、栅极 R 时，电 场做功 eUR。此后电子通过栅极 R 和阳极 A 之间的减速电压 UA。通过阳极的电流如图（2）所示，随着 加建电压增大，阳极电流在短时间内也增大。但是到达一个特定的电压值 UR后观察到电流突然减小。 在这个电压值上，电于的能量刚好能够激发和它们碰撞的原子。参加碰撞的电子交出其能量，速度减小， 因此刻达不了阳极阳极电流减小。eUR即为基态气体原于的激发能。得到汞原子的各条能级比基态高以 下能量值：4.88eV, 6.68eV, 8.78eV, 10.32eV(此为汞原子的电离能)。若一个能量为 7.97eV 电子进入 汞蒸气后测量它的能量大约是A. 4.88eV 或 7.97eV B. 4.88eV 或 6.68eV C. 2.35eV 或 7.97eV D.1.29eV 或 3.09eV 或 7.97eV D五、能力突破五、能力突破1、某原子核的衰变过程是 ABC，下述说法中正确的是 ，A核 C 比核 B 的中子数少 2 B核 C 比核 A 的质量数少 5 C原子核为 A 的中性原子的电子数比原子核为 B 的中性原子的电子数多 2 D核 C 比核 A 的质子数少 1 2、原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子例如在某种条件下，铬原子的 n=2 能 级上的电子跃迁