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1、基础课基础课2原子结构原子核原子结构原子核原子原子结构构1.电子的发现：电子的发现：英国物理学家英国物理学家发现了了电子。子。2. .原子的核式结构原子的核式结构(1)粒子散射粒子散射实验：19091911年，英国物理学家年，英国物理学家和和他他的的助助手手进行行了了用用粒粒子子轰击金金箔箔的的实验，实验发现绝大多数大多数粒子穿粒子穿过金箔后基本上仍沿金箔后基本上仍沿 方方向向前前进，但但有有少少数数粒粒子子发生生了了大大角角度度偏偏转，偏偏转的的角角度度甚甚至至大大于于90，也就是，也就是说它它们几乎被几乎被“撞撞”了回来。了回来。(如如图1所示所示)知知识排排查(2)原原子子的的核核式式结
2、构构模模型型：在在原原子子中中心心有有一一个个很很小小的的核核，原原子子全部的全部的 和几乎全部和几乎全部都都集集中中在在核核里里，带负电的的电子在核外空子在核外空间绕核旋核旋转。图1正正电荷荷质量量氢原子光原子光谱1.光光谱谱：用用光光栅或或棱棱镜可可以以把把各各种种颜色色的的光光按按波波长展展开开，获得得光的光的(频率率)和和强强度分布的度分布的记录，即光，即光谱。2. .光谱分类光谱分类波波长连续吸收吸收特征特征特征特征谱线氢原子的能原子的能级、能、能级公式公式1.理尔理论理尔理论(1)定定态：原子只能：原子只能处于一系列于一系列 的的能能量量状状态中中，在在这些能量状些能量状态中原子是
3、中原子是 的的，电子子虽然然绕核核运运动，但但并并不不向外向外辐射能量。射能量。(2)跃迁迁：原原子子从从一一种种定定态跃迁迁到到另另一一种种定定态时，它它辐射射或或吸吸收收一一定定频率率的的光光子子，光光子子的的能能量量由由这两两个个定定态的的能能量量差差决决定定，即即h。(h是普朗克常量，是普朗克常量，h6.631034 Js)(3)轨道道：原原子子的的不不同同能能量量状状态跟跟电子子在在不不同同的的圆周周轨道道绕核核运运动相相对应。原子的定。原子的定态是是的的，因因此此电子子的的可可能能轨道也是道也是的。的。(1)氢原子的能原子的能级能能级图如如图2所示所示2. .氢原子的能级、能级公式
4、氢原子的能级、能级公式图2原原子子核核的的组成成、放放射射性性、原原子子核核的的衰衰变、半半衰衰期期、放射性同位素放射性同位素1.原子核的组成：原子核的组成：原子核是由原子核是由和和中中子子组成成的的，原原子核的子核的电荷数等于核内的荷数等于核内的。2. .天然放射现象天然放射现象元素元素地放出射地放出射线的的现象，首先由象，首先由发现。天天然然放放射射现象象的的发现，说明明原原子子核核具具有有 的的结构。构。3. .放射性同位素的应用与防护放射性同位素的应用与防护(1)放射性同位素：有放射性同位素：有放射性同位素和放射性同位素和放射性同位素两放射性同位素两类，放射性同位素的化学性，放射性同位
5、素的化学性质相同。相同。(2)应用：消除静用：消除静电、工、工业探探伤、做、做等。等。(3)防防护：防止放射性：防止放射性对人体人体组织的的伤害。害。质子质子质子数质子数自发自发贝克勒尔贝克勒尔复杂复杂天然天然人工人工示踪原子示踪原子4. .原子核的衰变原子核的衰变原子核原子核原子核原子核半数半数物理物理化学状态化学状态核力和核能核力和核能1.核力核力原子核内部，原子核内部，所特有的相互作用力。所特有的相互作用力。2. .核能核能(1)核核子子在在结合合成成原原子子核核时出出现质量量亏亏损m，其其对应的的能能量量E。(2)原原子子核核分分解解成成核核子子时要要吸吸收收一一定定的的能能量量，相相
6、应的的质量量增增加加m，吸收的能量，吸收的能量为E 。核子间核子间mc2mc2裂裂变反反应和聚和聚变反反应、裂、裂变反反应堆堆 核反核反应方程方程1.重核裂变重核裂变中子中子链式反应链式反应原子弹原子弹镉棒镉棒2. .轻核聚变轻核聚变质量较大质量较大热核反应热核反应A. .金原子内部大部分都是空的金原子内部大部分都是空的B. .金原子是一个球体金原子是一个球体C. .汤姆姆孙的原子模型不符合原子的原子模型不符合原子结构的构的实际情况情况D. .原子核的半径的数量原子核的半径的数量级是是1015 m小小题速速练1. .(多多选选)从从粒粒子子散散射射实验结果果出出发推推出出的的结论，其其中中正正
7、确确的的是是()解解析析粒粒子子散散射射实实验验结结果果表表明明，绝绝大大多多数数粒粒子子穿穿过过金金箔箔后后仍仍沿沿原原来来的的方方向向前前进进，但但有有少少数数粒粒子子发发生生了了较较大大角角度度的的偏偏转转，并并有有极极少少数数粒粒子子的的偏偏转转角角度度超超过过90，有有的的甚甚至至几几乎乎被被反反弹弹回回来来，则则从从粒粒子子散散射射实实验验结结果果出出发发推推出出的的结结论论有有金金原原子子内内部部大大部部分分都都是是空空的的，汤汤姆姆孙孙的的原原子子模模型型不不符符合合原原子子结结构构的的实实际际情情况况，原原子子核核的的半半径径的的数数量量级级是是1015 m，不不能能说说明明
8、金金原原子子是是球体，选项球体，选项A、C、D正确。正确。答案答案ACD2. .(2018湖湖南南衡衡阳阳模模拟拟)下下列列有有关关氢原原子子光光谱的的说法法正正确确的的是是()A. .氢原子的原子的发射光射光谱是是连续谱B. .氢原子光原子光谱说明明氢原子只原子只发出特定出特定频率的光率的光C. .氢原子光原子光谱说明明氢原子能量是原子能量是连续的的D. .氢原子光原子光谱线的的频率与率与氢原子能原子能级的能量差无关的能量差无关答案答案B3. .(2017上海单科上海单科)由放射性元素放出的氦核流被称由放射性元素放出的氦核流被称为()A. .阴极射阴极射线B. .射射线C. .射射线 D.
9、.射射线解解析析本本题题考考查查天天然然放放射射现现象象。在在天天然然放放射射现现象象中中，放放出出、三种射线，其中三种射线，其中射线属于氦核流，选项射线属于氦核流，选项B正确。正确。答案答案B4. .(2017上上海海单单科科)在在同同位位素素氢、氘、氚的的核核内内具具有有相相同同的的()A. .核子数核子数 B. .电子数子数C. .中子数中子数 D. .质子数子数解解析析本本题题考考查查对对同同位位素素的的认认识识。同同位位素素是是指指在在原原子子核核中中的的质质子子数数相相同同而而中中子子数数不不同同的的元元素素，故故氢氢、氘氘、氚氚的的核核内内具具有有相同的质子数，选项相同的质子数，
10、选项D正确。正确。答案答案D5. .(多多选选)关关于于核核衰衰变和和核核反反应的的类型型，下下列列表表述述正正确确的的是是()答案答案AC6. .(2018高考领航冲刺卷高考领航冲刺卷)已知真空中的光速已知真空中的光速c3.0108 m/s，下列，下列说法正确的是法正确的是()答案答案C7. .根据所根据所给图片片结合合课本相关知本相关知识，下列，下列说法正确的是法正确的是()图3A. .图3甲是甲是电子束穿子束穿过铝箔后的衍射箔后的衍射图样，证明明电子具有粒子性子具有粒子性B. .图乙乙是是利利用用不不同同气气体体制制成成的的五五颜六六色色的的霓霓虹虹灯灯，原原因因是是各各种种气气体体原原
11、子子的的能能级不同，不同，跃迁迁时发射光子的能量不同，光子的射光子的能量不同，光子的频率不同率不同C. .图丙丙是是工工业上上使使用用的的用用射射线检测金金属属板板厚厚度度的的装装置置，在在、三三种种射射线中，最有可能使用的射中，最有可能使用的射线是是射射线D. .图丁丁是是原原子子核核的的比比结合合能能与与质量量数数A的的关关系系图象象，由由图可可知知中中等等大大小小的的核的比核的比结合能最大，即合能最大，即(核反核反应中中)平均每个核子的平均每个核子的质量量亏亏损最小最小解解析析题题图图甲甲是是电电子子束束穿穿过过铝铝箔箔后后的的衍衍射射图图样样，证证明明电电子子具具有有波波动动性性，选选
12、项项A错错误误；题题图图乙乙是是利利用用不不同同气气体体制制成成的的五五颜颜六六色色的的霓霓虹虹灯灯，原原因因是是各各种种气气体体原原子子的的能能级级不不同同，跃跃迁迁时时发发射射光光子子的的能能量量不不同同，光光子子的的频频率率不不同同，选选项项B正正确确；题题图图丙丙是是工工业业上上使使用用的的用用射射线线检检测测金金属属板板厚厚度度的的装装置置，在在、三三种种射射线线中中，由由于于射射线线穿穿透透能能力力最最强强，最最有有可可能能使使用用的的射射线线是是射射线线，选选项项C错错误误；题题图图丁丁是是原原子子核核的的比比结结合合能能与与质质量量数数A的的关关系系图图象象，可可知知中中等等大
13、大小小的的核核的的比比结结合合能能最最大大，即即在在核核子子结结合合成成原原子子核核时时平平均均每每个个核核子子释释放放的能量最大，平均每个核子的质量亏损最大，选项的能量最大，平均每个核子的质量亏损最大，选项D错误。错误。答案答案B原子的核式结构玻尔理论原子的核式结构玻尔理论1. .定态间的跃迁定态间的跃迁满足能级差满足能级差2.电离电离电离离态：n，E0基基态电离离态：E吸吸0(13.6 eV)13.6 eV电离能。离能。n2电离离态：E吸吸0E23.4 eV如如吸吸收收能能量量足足够大大，克克服服电离离能能后后，获得得自自由由的的电子子还携携带动能。能。1. .一个一个氢原子从原子从n3能
14、能级跃迁到迁到n2能能级，该氢原子原子 ()A. .放出光子，能量增加放出光子，能量增加 B. .放出光子，能量减少放出光子，能量减少C. .吸收光子，能量增加吸收光子，能量增加 D. .吸收光子，能量减少吸收光子，能量减少解解析析 氢氢原原子子从从高高能能级级向向低低能能级级跃跃迁迁时时，放放出出光光子子，能能量量减少，故选项减少，故选项B正确，正确，A、C、D错误。错误。答案答案B2. .如如图4所所示示为氢原原子子的的能能级图，图中中a、b、c、d对应氢原原子子的的四四次次跃迁迁，已已知知可可见光光光光子子的的能能量量范范围为1.613.10 eV，关关于于四四次次跃迁迁，下下列列说法法
15、正确的是正确的是()图4A. .经历a跃迁，迁，氢原子吸收的光子能量原子吸收的光子能量为0.66 eVB. .经历b跃迁，迁，氢原子的原子的轨道半径增大，原子核外道半径增大，原子核外电子的子的动能增大能增大C. .经历c跃迁，迁，氢原子放出的光子是可原子放出的光子是可见光光子光光子D. .经历d跃迁后，再用可迁后，再用可见光照射光照射跃迁后的迁后的氢原子，可使原子，可使氢原子原子发生生电离离解解析析经经历历a跃跃迁迁，氢氢原原子子从从高高能能级级向向低低能能级级跃跃迁迁时时辐辐射射出出的的光光子子的的能能量量为为0.66 eV，选选项项A错错误误；经经历历b跃跃迁迁，氢氢原原子子吸吸收收能能量
16、量，轨轨道道半半径径增增大大，但但核核外外电电子子的的动动能能会会减减小小，选选项项B错错误误；经经历历c跃跃迁迁，氢氢原原子子辐辐射射出出的的光光子子的的能能量量为为0.97 eV，则则该该光光子子不不是是可可见见光光光光子子，选选项项C错错误误；经经历历d跃跃迁迁后后，跃跃迁迁后后的的氢氢原原子子的的电电离离能能为为1.51 eV，因因此此用用可可见见光光光光子子照照射射可可使使其其电电离离，选项选项D正确。正确。答案答案D3. .(2018北北京京东东城城区区一一模模)如如图5是是氢原原子子的的能能级图。一一个个氢原原子子从从n4的的能能级向向低低能能级跃迁迁，则以以下判断正确的是下判断
17、正确的是()A. .该氢原子最多可原子最多可辐射出射出6种不同种不同频率的光子率的光子B. .该氢原子原子跃迁到基迁到基态时需要吸收需要吸收12.75 eV的能量的能量C. .该氢原子只有吸收原子只有吸收0.85 eV的光子的光子时才能才能电离离D. .该氢原原子子向向低低能能级跃迁迁时，向向外外辐射射的的光光子子的的能能量量是是特特定定值图5解解析析本本题题研研究究的的是是单单个个氢氢原原子子，单单个个处处于于n能能级级的的氢氢原原子子向向低低能能级级跃跃迁迁时时最最多多可可辐辐射射出出n1条条不不同同频频率率的的光光子子，故故该该氢氢原原子子向向低低能能级级跃跃迁迁时时最最多多可可辐辐射射
18、出出3种种不不同同频频率率的的光光子子，选选项项A错错误误；该该氢氢原原子子跃跃迁迁到到基基态态时时需需要要释释放放0.85 eV(13.6 eV)12.75 eV的的能能量量，选选项项B错错误误；只只要要吸吸收收的的光光子子的的能能量量大大于于0.85 eV，该该氢氢原原子子就就能能电电离离，选选项项C错错误误；氢氢原原子子向向低低能能级级跃跃迁迁时时，向向外外辐辐射射的的光光子子的的能能量量等等于于两两能能级级的的能能量量差差，此此能能量差为一特定值，选项量差为一特定值，选项D正确。正确。答案答案D解答氢原子能级图与原子跃迁问题应注意解答氢原子能级图与原子跃迁问题应注意原子核的衰变、半衰期
19、原子核的衰变、半衰期1. .衰变规律及实质衰变规律及实质 (1)衰衰变和和衰衰变的比的比较(2)(2)射射线：射射线经常是伴随着常是伴随着衰衰变或或衰衰变同同时产生的。生的。2. .三种射线的成分和性质三种射线的成分和性质3.半衰期的理解半衰期的理解1. .(多选多选)关于天然放射性，下列关于天然放射性，下列说法正确的是法正确的是()A. .所有元素都可能所有元素都可能发生衰生衰变B. .放射性元素的半衰期与外界的温度无关放射性元素的半衰期与外界的温度无关C. .放射性元素与放射性元素与别的元素形成化合物的元素形成化合物时仍具有放射性仍具有放射性D. .、和和三种射三种射线中，中，射射线的穿透
20、能力最的穿透能力最强强解解析析原原子子序序号号大大于于等等于于83的的元元素素都都能能发发生生衰衰变变，原原子子序序数数小小于于83的的有有的的也也能能发发生生衰衰变变，选选项项A错错误误；半半衰衰期期由由原原子子核核内内部部的的结结构构决决定定，与与外外界界温温度度无无关关，选选项项B正正确确；放放射射性性来来自自于于原原子子核核内内部部，与与其其形形成成的的化化合合物物无无关关，选选项项C正正确确；、三种射线中，三种射线中，射线能量最高，穿透能力最强，选项射线能量最高，穿透能力最强，选项D正确。正确。答案答案BCDA.衰衰变后后钍核的核的动能等于能等于粒子的粒子的动能能B.衰衰变后后钍核的
21、核的动量大小等于量大小等于粒子的粒子的动量大小量大小C.铀核的半衰期等于其放出一个核的半衰期等于其放出一个粒子所粒子所经历的的时间D.衰衰变后后粒子与粒子与钍核的核的质量之和等于衰量之和等于衰变前前铀核的核的质量量答案答案B答案答案B图6答案答案ABD1.核反应的四种类型核反应的四种类型核反应方程与核能的计算核反应方程与核能的计算2.核能的计算方法核能的计算方法(1)根根据据Emc2计算算时，m的的单位位是是“kg”，c的的单位位是是“m/s”，E的的单位是位是“J”。(2)根根据据Em931.5 MeV计算算时，m的的单位位是是“u”，E的的单位是位是“MeV”。(3)根据核子比根据核子比结
22、合能来合能来计算核能：算核能：原子核的原子核的结合能核子比合能核子比结合能合能核子数。核子数。A. .都都是是重重核核铀的的同同位位素素的的核核反反应，故故都都是是重重核核的的裂裂变反反应B. .反反应前都有一个中子，故都是原子核的人工前都有一个中子，故都是原子核的人工转变C. .生成物中都有氦核，故都是生成物中都有氦核，故都是衰衰变反反应D. .比比放出的能量少，放出的能量少，说明明比比质量量亏亏损得少得少解解析析是是重重核核的的裂裂变变反反应应，是是衰衰变变反反应应，选选项项A错错误误；是是原原子子核核的的人人工工转转变变，是是轻轻核核的的聚聚变变反反应应，选选项项B、C错错误误；比比放放出出的的能能量量少少，根根据据爱爱因因斯斯坦坦质质能能方方程程可可知知，比比质量亏损得少，故选项质量亏损得少，故选项D正确。正确。答案答案D2. .2017江江苏苏单单科科，12C(1)(多多选选)原原子子核核的的比比结合合能能曲曲线如如图7所示。根据所示。根据该曲曲线，下列判断正确的有，下列判断正确的有()图7答案答案BC解解析析根根据据质质能能方方程程，释释放放的的核核能能Emc2，m2mHmHemn0.003 5 u，则则E0.003 5931 MeV3.258 5 MeV3.3 MeV，故选项，故选项B正确，正确，A、C、D错误。错误。答案答案B答案答案C
