第二讲　原子结构　原子核

第二讲原子结构原子核纲举目张·主干系统[微点判断](1)原子中绝大部分是空的，原子核很小。

(

)(2)按照玻尔理论，核外电子均匀分布在各个不连续的轨道上。

(

)(3)如果某放射性元素的原子核有100个，经过一个半衰期后还剩50个。

(

)(4)质能方程表明在一定条件下，质量可以转化为能量。

(

)(5)核式结构学说是卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出的。

(

)(6)人们认识原子核具有复杂结构是从卢瑟福发现质子开始的。

(

)(7)人们认识原子具有复杂结构是从英国物理学家汤姆孙研究阴极射线发现电子开始的。

(

)√×××√×√关键知能·逐点清障提能点(一)原子的核式结构[题点自主盘查]

α粒子散射实验现象1．如图是卢瑟福的α粒子散射实验装置，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是

(

)A．该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据B．该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性C．α粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转D．绝大多数的α粒子发生大角度偏转解析：卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，A正确；卢瑟福提出了原子核式结构模型的假设，从而否定了汤姆孙原子模型的正确性，B错误；电子质量太小，对α粒子的影响不大，C错误；绝大多数α粒子穿过金箔后，几乎仍沿原方向前进，D错误。答案：A

α粒子散射实验分析解析：α粒子在靠近金原子核的过程中，库仑力做负功，电势能逐渐增加，A错误；α粒子散射实验是原子的核式结构理论的基础，并不能说明原子核是由质子和中子组成的，B错误；α粒子散射实验说明带正电的物质分布在原子内部很小的区域内，即原子的内部有一个很小的原子核，C错误；α粒子在靠近金原子核的过程中，系统动量守恒，当它们的距离最小时，两者的速度相等，则α粒子与金原子核的动量大小之比等于质量之比，即为4∶197，D正确。答案：D

答案：B

原子的核式结构4．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子内部存在

(

)A．电子

B．中子

C．质子

D．原子核解析：卢瑟福在α粒子散射实验中观察到绝大多数α粒子穿过金箔后几乎不改变运动方向，只有极少数的α粒子发生了大角度的偏转，说明在原子的中央存在一个体积很小的带正电荷的物质，将其称为原子核，故D正确。答案：D[知能自主落实]1．α粒子散射实验实验装置α粒子源、金箔、荧光屏和放大镜。实验现象①绝大多数的α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进。②少数α粒子发生了大角度偏转。③极少数α粒子的偏转角度大于90°，甚至有极个别α粒子几乎被“撞了回来”。实验意义卢瑟福通过α粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了核式结构模型。2．原子的核式结构模型(1)α粒子散射实验结果分析①绝大多数α粒子沿直线穿过金箔，说明原子中绝大部分是空的；②少数α粒子发生较大角度偏转，反映了原子内部集中存在着对α粒子有斥力的正电荷；③极少数α粒子甚至被“撞了回来”，反映了个别α粒子正对着质量比α粒子大得多的物体运动时，受到该物体很大的斥力作用。(2)原子的核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核旋转。提能点(二)氢原子能级及能级跃迁[题点自主盘查]1.

(多选)由玻尔原子模型求得氢原子能级如图所示，已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，则

(

)A．氢原子从高能级向低能级跃迁时可能辐射出γ射线B．氢原子从n＝3的能级向n＝2的能级跃迁时会辐射出红外线C．处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线并发生电离D．大量氢原子从n＝4能级向低能级跃迁时可辐射出2种频率的可见光解析：γ射线来自原子核辐射，氢原子的能级跃迁不可能辐射出γ射线，A错误；氢原子从n＝3能级向n＝2能级跃迁时辐射出可见光，B错误；紫外线的光子最低的能量大于3.11eV，而n＝3能级的氢原子发生电离只需要1.51eV，因此C正确；大量氢原子从n＝4能级向低能级跃迁时可以辐射出6种光子，只有2种属于可见光，因此D正确。答案：CD2.

(2023·成都检测)如图所示是氢原子的能级图，现有大量处于n＝4

激发态的氢原子向低能级跃迁，所辐射的光子中，只有一种能使

某金属产生光电效应。以下判断不正确的是

(

)A．这些氢原子最多可辐射6种不同频率的光子B．这些氢原子辐射出光子后核外电子的动能将减小C．若氢原子从激发态n＝5跃迁到基态，辐射出的光子一定能使该金属产生光电效应D．若氢原子从激发态n＝4跃迁到n＝3，辐射出的光子一定不能使该金属产生光电效应答案：B

3．(2022·重庆高考)如图为氢原子的能级示意图。已知蓝光光子

的能量范围为2.53～2.76eV，紫光光子的能量范围为2.76～

3.10eV。若使处于基态的氢原子被激发后，可辐射蓝光，

不辐射紫光，则激发氢原子的光子能量为(

)A．10.20eV B．12.09eVC．12.75eV D．13.06eV解析：由题知使处于基态的氢原子被激发后，可辐射蓝光，不辐射紫光，则由蓝光光子能量范围可知氢原子从n

＝4能级向低能级跃迁可辐射蓝光，不辐射紫光(即从n＝4能级跃迁到n＝2能级辐射蓝光)，则需激发氢原子到n＝4能级，则激发氢原子的光子能量为ΔE＝E4－E1＝

12.75eV，故选C。答案：C[知能自主落实]1．两类能级跃迁(1)自发跃迁：由高能级跃迁到低能级，释放能量，发出光子。光子的频率ν＝

＝

。(2)受激跃迁：由低能级跃迁到高能级，吸收能量。①光照(吸收光子)：光子的能量必须恰等于能级差hν＝ΔE。②碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E外≥ΔE。③大于电离能的光子被吸收，将原子电离。2．电离(1)基态→电离态：E吸＝0－(－13.6eV)＝13.6eV电离能。(2)n＝2→电离态：E吸＝0－E2＝3.4eV。(3)如吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还携带动能。3．谱线条数的确定方法(1)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n－1)。(2)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法：①用数学中的组合知识求解：N＝C＝

。②利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加。4．氢原子跃迁时能量的变化规律(1)电子动能随r增大而减小。(2)当轨道半径增大时，库仑引力做负功，原子的电势能增大。反之，当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能减小。提能点(三)原子核的衰变及半衰期[题点自主盘查]

三种射线的性质和特点1.

如图所示，某放射性元素衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强磁场和匀强电场中，关于三种射线，下列说法正确的是

(

)A．①④表示α射线，其速度最慢、电离能力最弱B．②⑤表示γ射线，其穿透能力和电离能力都很强C．②⑤表示γ射线，是原子核内释放出的高频电磁波D．③⑥表示β射线，是高速电子流，可以穿透几毫米厚的铝板解析：α射线是高速粒子流，粒子带正电，β射线为高速电子流，带负电，γ射线为高频电磁波，根据电荷所受电场力特点及左手定则可知：①④为β射线，②⑤为γ射线，③⑥为α射线。α射线的速度最小但电离能力最强，γ射线是由原子核内释放出的高频电磁波，其穿透能力很强，但电离能力很弱，故C正确，A、B、D错误。答案：C

半衰期的理解及应用2．(2021·湖南高考)核废料具有很强的放射性，需要妥善处理。下列说法正确的是

(

)A．放射性元素经过两个完整的半衰期后，将完全衰变殆尽B．原子核衰变时电荷数守恒，质量数不守恒C．改变压力、温度或浓度，将改变放射性元素的半衰期D．过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害答案：D

衰变次数的确定3．(2021·全国甲卷)如图，一个原子核X经图中所示的一系列α、β衰变后，生成稳定的原子核Y，在此过程中放射出电子的总个数为

(

)A．6

B．8

C．10

D．14解析：X的中子数为146，质子数为92，质量数为146＋92＝238，Y的中子数为124，质子数为82，质量数为124＋82＝206，质量数减少238－206＝32，发生α衰变的次数为32÷4＝8，发生β衰变的次数为82－(92－2×8)＝6，即在此过程中放射出电子的总个数为6，A正确。答案：A答案：C答案：BC答案：ABD[知能自主落实]1．三种射线的成分和性质3．α衰变、β衰变的比较解析：(1)式是α衰变，(2)式是β衰变，均有能量放出，故A错误；(3)式是人工核转变，故B错误；(3)式是人类第一次实现原子核转变的方程，故C正确；利用激光引发可控的(4)式核聚变是正在尝试的技术之一，故D正确。答案：CD

答案：A答案：B

[知能自主落实]1．核反应的四种类型续表2．核反应方程的书写(1)掌握核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒的规律。(2)掌握常见的主要核反应方程式，并知道其意义。(3)熟记常见的基本粒子的符号，如质子、中子、α