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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知识点一、氢原子光谱、氢原子的能级、能级公式知识点一、氢原子光谱、氢原子的能级、能级公式1原子的核式结构原子的核式结构(1)电子的发现：英国物理学家电子的发现：英国物理学家_发现了电子。发现了电子。(2)粒粒子子散散射射实实验验：19091911年年，英英国国物物理理学学家家_和和他他的的助助手手进进行行了了用用粒粒子子轰轰击击金金箔箔的的实实验验，实实验验发发现现绝绝大大多多数数粒粒子子穿穿过过金金箔箔后后基基本本上上仍仍沿沿_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大大角角度度偏偏转转，偏偏转转的的角角度度甚甚至至大大于于90，也也就
2、就是是说说它它们几乎被们几乎被“撞撞”了回来。了回来。汤姆汤姆生生卢瑟福卢瑟福原来原来(3)原原子子的的核核式式结结构构模模型型：在在原原子子中中心心有有一一个个很很小小的的核核，原原子子全全部部的的_和和几几乎乎全全部部_都都集集中中在在核核里里，带带负负电电的的电电子子在在核外空间绕核旋转。核外空间绕核旋转。正电荷正电荷质量质量2光谱光谱(1)光谱光谱用用光光栅栅或或棱棱镜镜可可以以把把光光按按波波长长展展开开，获获得得光光的的_(频频率率)和强度分布的记录，即光谱。和强度分布的记录，即光谱。(2)光谱分类光谱分类有些光谱是一条条的有些光谱是一条条的_，这样的光谱叫做线状谱。，这样的光谱叫
3、做线状谱。有的光谱是连在一起的有的光谱是连在一起的_，这样的光谱叫做连续谱。，这样的光谱叫做连续谱。波长波长亮线亮线光带光带3玻尔理论玻尔理论(1)定定态态：原原子子只只能能处处于于一一系系列列_的的能能量量状状态态中中，在在这这些些能能量量状状态态中中原原子子是是_的的，电电子子虽虽然然绕绕核核运运动动，但但并并不不向外辐射能量。向外辐射能量。(2)跃跃迁迁：原原子子从从一一种种定定态态跃跃迁迁到到另另一一种种定定态态时时，它它辐辐射射或或吸吸收收一一定定频频率率的的光光子子，光光子子的的能能量量由由这这两两个个定定态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
4、.631034 Js)(3)轨轨道道：原原子子的的不不同同能能量量状状态态跟跟电电子子在在不不同同的的圆圆周周轨轨道道绕绕核核运运动动相相对对应应。原原子子的的定定态态是是_的的，因因此此电电子子的的可可能能轨轨道道也是也是不连续不连续的。的。不连续不连续稳定稳定EmEn不连续不连续4氢原子的能级、能级公式氢原子的能级、能级公式(1)氢原子的能级氢原子的能级能级图如图能级图如图1所示所示图图1知知识识点点二二、原原子子核核的的组组成成、放放射射性性、原原子子核核的的衰衰变变、半半衰衰期期、放射性同位素放射性同位素1原原子子核核的的组组成成：原原子子核核是是由由_和和中中子子组组成成的的，原原子
5、子核核的的电荷数等于核内的电荷数等于核内的_。2天然放射现象天然放射现象(1)天然放射现象天然放射现象元元素素_地地放放出出射射线线的的现现象象，首首先先由由贝贝克克勒勒尔尔发发现现。天天然然放射现象的发现，说明放射现象的发现，说明_具有复杂的结构。具有复杂的结构。质子质子质子数质子数自发自发原子核原子核(2)放射性和放射性元素放射性和放射性元素物物质质发发射射某某种种看看不不见见的的射射线线的的性性质质叫叫_。具具有有放放射射性性的的元素叫元素叫_元素。元素。(3)三三种种射射线线：放放射射性性元元素素放放射射出出的的射射线线共共有有三三种种，分分别别是是_、_、_。(4)放射性同位素的应用
6、与防护放射性同位素的应用与防护放放射射性性同同位位素素：有有_放放射射性性同同位位素素和和_放放射射性性同同位位素素两类，放射性同位素的化学性质相同。两类，放射性同位素的化学性质相同。应用：消除静电、工业探伤、作应用：消除静电、工业探伤、作_等。等。防护：防止放射性对人体组织的伤害。防护：防止放射性对人体组织的伤害。放射性放射性放射性放射性射线射线射线射线射线射线天然天然人工人工示踪原子示踪原子原子核原子核原子核原子核物理物理半数半数化学状态化学状态知识点三、核力、结合能、质量亏损知识点三、核力、结合能、质量亏损1核力核力(1)定义：定义：组组成成原原子子核核的的核核子子之之间间有有很很强强的
7、的相相互互作作用用力力，使使核核子子能能够够克克服库仑斥力而紧密结合在一起，这种力称为核力。服库仑斥力而紧密结合在一起，这种力称为核力。(2)特点：特点：核力是强相互作用的一种表现；核力是强相互作用的一种表现；核力是短程力，作用范围在核力是短程力，作用范围在1.51015m之内；之内；每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用。每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用。2结合能结合能核核子子结结合合为为原原子子核核时时_的的能能量量或或原原子子核核分分解解为为核核子子时时_的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能。的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能。释放释放吸收吸收3比结合能比结合能(1)定义：定义：
8、原原子子核核的的结结合合能能与与_之之比比，称称做做比比结结合合能能，也也叫叫平平均均结结合能。合能。(2)特点：特点：不不同同原原子子核核的的比比结结合合能能不不同同，原原子子核核的的比比结结合合能能越越大大，表表示示原子核中核子结合得越牢固，原子核越原子核中核子结合得越牢固，原子核越_。核子数核子数稳定稳定4质能方程、质量亏损质能方程、质量亏损爱爱因因斯斯坦坦质质能能方方程程E_，原原子子核核的的质质量量必必然然比比组组成成它它的的核核子子的的质质量量和和要要小小m，这这就就是是质质量量亏亏损损。由由质质量量亏亏损损可可求求出出释放的核能释放的核能E_。mc2mc2链式反应链式反应原子弹原
9、子弹镉棒镉棒中子中子质量较大质量较大热核反应热核反应思考判断思考判断(1)粒粒子子散散射射实实验验说说明明了了原原子子的的正正电电荷荷和和绝绝大大部部分分质质量量集集中中在在一一个很小的核上。个很小的核上。()(2)氢氢原原子子由由能能量量为为En的的定定态态向向低低能能级级跃跃迁迁时时，氢氢原原子子辐辐射射的的光光子子能量为能量为hEn。()(3)按按照照玻玻尔尔理理论论，核核外外电电子子均均匀匀地地分分布布在在各各个个不不连连续续的的轨轨道道上上。()(4)氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁。氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁。()(5)氡氡的的半半衰衰期期为为3.8天天，若若
10、取取4个个氡氡原原子子核核，经经7.6天天后后就就剩剩下下一一个个原子核了。原子核了。()(6)核核反反应应遵遵循循质质量量数数守守恒恒而而不不是是质质量量守守恒恒，同同时时遵遵循循电电荷荷数数守守恒。恒。()(7)爱爱因因斯斯坦坦质质能能方方程程反反映映了了物物体体的的质质量量就就是是能能量量，它它们们之之间间可可以相互转化。以相互转化。()(8)三三种种射射线线，按按穿穿透透能能力力由由强强到到弱弱的的排排列列顺顺序序是是射射线线、射射线线、射线。射线。()(9)目前核电站多数是采用核聚变反应发电。目前核电站多数是采用核聚变反应发电。()答案答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(
11、8)(9)原子的核式结构玻尔理论原子的核式结构玻尔理论2电离电离电离态：电离态：n，E0基态基态电离态：电离态：E吸吸0（13.6 eV）13.6 eV电离能。电离能。n2电离态：电离态：E吸吸0E23.4 eV如如吸吸收收能能量量足足够够大大，克克服服电电离离能能后后，获获得得自自由由的的电电子子还还携携带带动能。动能。1粒粒子子散散射射实实验验现现象象（多多选选）根根据据粒粒子子散散射射实实验验，卢卢瑟瑟福福提提出出了了原原子子的的核核式式结结构构模模型型。如如图图2所所示示为为原原子子核核式式结结构构模模型型的的粒粒子子散散射射图图景景，图图中中实实线线表表示示粒粒子子运运动动轨轨迹迹。
12、其其中中一一个个粒粒子子在在从从a运运动动到到b、再再运运动动到到c的的过过程程中中，粒粒子子在在b点点时时距距原原子子核核最最近近。下下列列说说法法正正确确的的是是（）图图2A卢瑟福在卢瑟福在粒子散射实验中发现了电子粒子散射实验中发现了电子B粒粒子子出出现现较较大大角角偏偏转转的的原原因因是是粒粒子子接接近近原原子子核核时时受受到到的的库仑斥力较大库仑斥力较大C粒子出现较大角偏转的过程中电势能先变小后变大粒子出现较大角偏转的过程中电势能先变小后变大D粒子出现较大角偏转的过程中加速度先变大后变小粒子出现较大角偏转的过程中加速度先变大后变小解解析析粒粒子子在在接接近近金金原原子子核核的的过过程程
13、中中，斥斥力力越越来来越越大大，做做负负功功；在远离金原子核的过程中，斥力越来越小，斥力做正功。在远离金原子核的过程中，斥力越来越小，斥力做正功。答案答案BD2玻玻尔尔理理论论一一个个氢氢原原子子从从n3能能级级跃跃迁迁到到n2能能级级，该该氢氢原原子子 （）（）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，能能量量减减少，故选项少，故选项B正确，正确，A、C、D错误。错误。答案答案B3能能级级跃跃迁迁如
14、如图图3所所示示为为氢氢原原子子的的四四个个能能级级，其其中中E1为为基基态态，若若氢氢原原子子A处处于于激激发发态态E2，氢氢原原子子B处处于于激激发发态态E3，则则下下列列说说法正确的是（）法正确的是（）图图3A原子原子A可能辐射出可能辐射出3种频率的光子种频率的光子B原子原子B可能辐射出可能辐射出3种频率的光子种频率的光子C原子原子A能够吸收原子能够吸收原子B发出的光子并跃迁到能级发出的光子并跃迁到能级E4D原子原子B能够吸收原子能够吸收原子A发出的光子并跃迁到能级发出的光子并跃迁到能级E4解解析析原原子子A从从激激发发态态E2跃跃迁迁到到E1，只只辐辐射射一一种种频频率率的的光光子子，
15、A错错误误；原原子子B从从激激发发态态E3跃跃迁迁到到基基态态E1可可能能辐辐射射三三种种频频率率的的光光子子，B正正确确；由由原原子子能能级级跃跃迁迁理理论论可可知知，原原子子A可可能能吸吸收收原原子子B由由E3跃跃迁迁到到E2时时放放出出的的光光子子并并跃跃迁迁到到E3，但但不不能能跃跃迁迁到到E4，C错错误误；A原原子子发发出出的的光光子子能能量量EE2E1大大于于E4E3，故故原原子子B不不可可能能跃迁到能级跃迁到能级E4，D错误。错误。答案答案B规律方法规律方法原子核的衰变、半衰期原子核的衰变、半衰期1衰变规律及实质衰变规律及实质（1）衰变和衰变和衰变的比较衰变的比较匀强磁场中匀强磁
16、场中轨迹形状轨迹形状衰变规律衰变规律电荷数守恒、质量数守恒电荷数守恒、质量数守恒（2）射线：射线：射线经常是伴随着射线经常是伴随着衰变或衰变或衰变同时产生的。衰变同时产生的。2三种射线的成分和性质三种射线的成分和性质1放放射射现现象象（多多选选）关关于于天天然然放放射射性性，下下列列说说法法正正确确的的是是（）A所有元素都可能发生衰变所有元素都可能发生衰变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放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D、和和三种射线中，三种射线中，射线的穿透能力最强射线的穿透能力最强解解析析原原子
17、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；、三三种种射射线线中，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BCD2半半衰衰期期的的理理解解及及应应用用2015山山东东理理综综，39（1）（多多选选）14C发发生生放放射射性性
18、衰衰变变成成为为14N，半半衰衰期期约约5 700年年。已已知知植植物物存存活活期期间间，其其体体内内14C与与12C的的比比例例不不变变；生生命命活活动动结结束束后后，14C的的比比例例持持续续减减少少。现现通通过过测测量量得得知知，某某古古木木样样品品中中14C的的比比例例正正好好是是现现代代植植物物所所制制样样品品的的二二分分之之一一。下下列列说说法法正正确确的的是是（）A该古木的年代距今约该古木的年代距今约5 700年年B12C、13C、14C具有相同的中子数具有相同的中子数C14C衰变为衰变为14N的过程中放出的过程中放出射线射线D增加样品测量环境的压强将加速增加样品测量环境的压强将
19、加速14C的衰变的衰变解解析析因因古古木木样样品品中中14C的的比比例例正正好好是是现现代代植植物物所所制制样样品品的的二二分分之之一一，则则可可知知经经过过的的时时间间为为一一个个半半衰衰期期，即即该该古古木木的的年年代代距距今今约约为为5 700年年，选选项项A正正确确；12C、13C、14C具具有有相相同同的的质质子子数数，由由于于质质量量数数不不同同，故故中中子子数数不不同同，选选项项B错错误误；根根据据核核反反应应方方程程可可知知，14C衰衰变变为为14N的的过过程程中中放放出出电电子子，即即发发出出射射线线，选选项项C正确；外界环境不影响放射性元素的半衰期，选项正确；外界环境不影响
20、放射性元素的半衰期，选项D错误。错误。答案答案AC3射射线线的的性性质质及及特特点点将将能能够够释释放放出出、射射线线的的放放射射性性物物质质放放在在铅铅盒盒底底部部，放放射射线线穿穿过过窄窄孔孔O射射到到荧荧光光屏屏上上，屏屏上上出出现现一一个个亮亮点点P，如如图图4所所示示。如如果果在在放放射射源源和和荧荧光光屏屏之之间间加加电电场场或或磁磁场场，并并在在孔孔O附附近近放放一一张张薄薄纸纸，则则图图中中四四个个示示意意图图正正确的是（）确的是（）图图4解解析析、射射线线穿穿过过窄窄孔孔沿沿直直线线前前进进射射到到荧荧光光屏屏上上，打打出出一一个个亮亮点点P。在在小小孔孔附附近近加加一一张张
21、薄薄纸纸能能将将射射线线挡挡住住，这这是是因因为为射射线线的的穿穿透透能能力力很很弱弱。射射线线是是能能量量很很大大穿穿透透能能力力很很强强的的电电磁磁波波，在在电电场场和和磁磁场场中中不不会会偏偏转转，仍仍沿沿原原方方向向前前进进，打打在在荧荧光光屏屏上上的的P点点。而而射射线线是是带带负负电电的的电电子子流流，穿穿透透能能力力也也较较强强，能能够够通通过过薄薄纸纸，并并在在电电场场或或磁磁场场中中发发生生偏偏转转，根根据据它它的的受受力力情情况况可可知知D图图正正确。确。答案答案D4衰衰变变与与动动量量、电电磁磁场场的的综综合合（多多选选）一一个个静静止止的的放放射射性性原原子子核核处处于
22、于匀匀强强磁磁场场中中，由由于于发发生生了了衰衰变变而而在在磁磁场场中中形形成成如如图图5所所示示的的两两个个圆圆形形径径迹迹，两两圆圆半半径径之之比比为为116，下下列列判判断断中中正正确的是（）确的是（）图图5A该原子核发生了该原子核发生了衰变衰变B反冲原子核在小圆上逆时针运动反冲原子核在小圆上逆时针运动C原来静止的核，其原子序数为原来静止的核，其原子序数为15D放射性的粒子与反冲核运动周期相同放射性的粒子与反冲核运动周期相同答案答案BC方法技巧方法技巧核反应方程与核能的计算核反应方程与核能的计算1核反应的四种类型核反应的四种类型2.核能核能（1）核核子子在在结结合合成成原原子子核核时时出
23、出现现质质量量亏亏损损m，其其能能量量也也要要相应减少，即相应减少，即Emc2。（2）原原子子核核分分解解成成核核子子时时要要吸吸收收一一定定的的能能量量，相相应应的的质质量量增增加加m，吸收的能量为，吸收的能量为Emc2。3核能释放的两种途径的理解核能释放的两种途径的理解（1）使较重的核分裂成中等大小的核。）使较重的核分裂成中等大小的核。（2）较较小小的的核核结结合合成成中中等等大大小小的的核核，核核子子的的比比结结合合能能都都会会增增加，都可以释放能量。加，都可以释放能量。解解析析衰衰变变是是放放射射出出氦氦核核的的天天然然放放射射现现象象，A正正确确；衰衰变变是是放放射射出出电电子子的的
24、天天然然放放射射现现象象，而而B项项是是发发现现质质子子的的原原子子核核人人工工转转变变，故故B错错误误；C项项是是轻轻核核聚聚变变，D项项是是衰衰变变现现象象，故故C正正确确，D错误。错误。答案答案AC解解析析由由原原子子核核的的结结合合能能定定义义可可知知，原原子子核核分分解解成成自自由由核核子子时时所所需需的的最最小小能能量量为为原原子子核核的的结结合合能能，选选项项A正正确确；重重原原子子核核的的核核子子平平均均质质量量大大于于轻轻原原子子核核的的核核子子平平均均质质量量，因因此此原原子子核核衰衰变变产产物物的的结结合合能能之之和和一一定定大大于于衰衰变变前前的的结结合合能能，选选项项
25、B正正确确；铯铯原原子子核核的的核核子子数数少少，因因此此其其结结合合能能小小，选选项项C正正确确；比比结结合合能能越越大大的的原子核越稳定，选项原子核越稳定，选项D错误。错误。答案答案ABC3核核能能的的计计算算质质子子、中中子子和和氘氘核核的的质质量量分分别别为为m1、m2和和m3，当当一一个个质质子子和和一一个个中中子子结结合合成成氘氘核核时时，释释放放的的能能量量是是（c表表示示真空中的光速）（）真空中的光速）（）A（m1m2m3）c B（m1m2m3）cC（m1m2m3）c2 D（m1m2m3）c2解解析析由由质质能能方方程程知知，该该反反应应释释放放核核能能Emc2（m1m2m3）
26、c2，故，故C对，对，A、B、D均错。均错。答案答案C答案答案C解解析析A属属于于衰衰变变，B属属于于裂裂变变，C是是聚聚变变，D是是原原子子核核的人工转变，故选的人工转变，故选A项。项。答案答案A答案答案B32014山山东东理理综综39（1）（多多选选）氢氢原原子子能能级级如如图图6，当当氢氢原原子子从从n3 跃跃迁迁到到n2的的能能级级时时，辐辐射射光光的的波波长长为为656 nm。以下判断正确的是（）以下判断正确的是（）图图6A氢氢原原子子从从n2跃跃迁迁到到n1的的能能级级时时，辐辐射射光光的的波波长长大大于于656 nmB用用波波长长为为325 nm的的光光照照射射，可可使使氢氢原原
27、子子从从n1跃跃迁迁到到n2的能级的能级C一一群群处处于于n3能能级级上上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产产生生3种种谱线谱线D用用波波长长为为633 nm的的光光照照射射，不不能能使使氢氢原原子子从从n2跃跃迁迁到到n3的能级的能级答案答案CD4K介介子子衰衰变变的的方方程程为为K0，其其中中K介介子子和和介介子子带带负负的的基基元元电电荷荷，0介介子子不不带带电电。如如图图7所所示示，一一个个K介介子子沿沿垂垂直直于于磁磁场场的的方方向向射射入入匀匀强强磁磁场场中中，其其轨轨迹迹为为圆圆弧弧AP，衰衰变变后后产产生生的的介介子子的的轨轨迹迹为为圆圆弧弧PB，两两轨轨迹迹在在P点点相相切切，它它们们半半径径Rk与与R之之比比为为21。0介介子子的的轨轨迹迹未未画画出出。由由此此可可知知的动量大小与的动量大小与0的动量大小之比为（）的动量大小之比为（）图图7A11 B12 C13 D16答案答案C