资源简介

原子结构 原子核作业题
作业题目难度分为 3档：三星☆☆☆（基础题目）
四星☆☆☆☆（中等题目）
五星☆☆☆☆☆（较难题目）
本套作业题目 1-5 题为三星,6-7 为四星，8-14 为五星。
1．有关原子结构和原子核的认识，下列说法正确的是( ) ☆☆☆
A．居里夫人最先发现天然放射现象
B．伦琴射线的发现揭示了原子具有核式结构
C．在光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关
D．在衰变方程 X原子核的质量数是 234
答案解析：贝克勒尔首先发现了天然放射性现象，证明原子核有复杂的结构，故
A错误；卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子具有核式结构，B错误；在光电效
应中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，选项 C正确；在衰变方程
→X＋ 中，X原子核的质量数是 235，电荷数为 92，选项 D错误．
2．关于近代物理，下列说法正确的是( ) ☆☆☆
A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
B．目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变
C．一个氢原子从 n＝3的激发态跃迁到基态时，能辐射 3种不同频率的光子
D．α粒子散射实验表明核外电子轨道是量子化的
答案解析：β衰变时β射线是原子核内部发出来的，不是原子核外的电子释放出来
的，A错误．目前的核电都是利用重核裂变发电的，B正确．一群氢原子从 n＝
3的激发态跃迁到基态时，能辐射 C23＝3种不同频率的光子，而只有一个氢原子
时，只能是三种可能频率中的一种或两种，C错误．α粒子散射实验表明原子具
有核式结构，D错误．
3．铀核(23952U)经过 m次α衰变和 n次β衰变变成铅核(20872Pb)，关于该过程，下列
说法中正确的是( ) ☆☆☆
A．m＝5，n＝4
B．铀核(23952U)的比结合能比铅核(20872Pb)的比结合能小
C．衰变产物的结合能之和小于铀核(23952U)的结合能
D．铀核(23952U)衰变过程的半衰期与温度和压强有关
答案解析：原子核衰变时质量数守恒，电荷数守恒，235＝4m＋207,92＝82＋2m
－n，两式联立解得 m＝7，n＝4，A项错误．衰变产物的结合能之和大于铀核(23952U)
的结合能，C错误．半衰期由原子核内部自身的因素决定，与温度和压强无关，
D项错误．
4．一个静止的铀核，放在匀强磁场中，它发生一次α衰变后变为钍核，α粒子和
钍核都在匀强磁场中做匀速圆周运动．某同学作出如图所示运动径迹示意图，以
下判断正确的是( ) ☆☆☆
A．1是α粒子的径迹，2是钍核的径迹
B．1是钍核的径迹，2是α粒子的径迹
C．3是α粒子的径迹，4是钍核的径迹
D．3是钍核的径迹，4是α粒子的径迹
答案解析：由动量守恒可知，静止的铀核发生α衰变后，生成的均带正电的α粒子
和钍核的动量大小相等，但方向相反，由左手定则可知它们的运动轨迹应为“外
切”圆，又 R mv p 1＝ ＝ ，在 p和 B相等的情况下，R∝ ，因 q 钍>qα，则 RBq Bq q 钍
故 B正确．
5．氢原子从能级 m跃迁到能级 n时辐射红光的频率为ν1，从能级 n跃迁到能级
k时吸收紫光的频率为ν2，已知普朗克常量为 h，若氢原子从能级 k跃迁到能级 m，
则( ) ☆☆☆
A．吸收光子的能量为 hν1＋hν2
B．辐射光子的能量为 hν1＋hν2
C．吸收光子的能量为 hν2－hν1
D．辐射光子的能量为 hν2－hν1
答案解析：氢原子从能级 m跃迁到能级 n时辐射红光，说明能级 m高于能级 n，
而从能级 n跃迁到能级 k时吸收紫光，说明能级 k也比能级 n高，而紫光的频率
ν2大于红光的频率ν1，所以 hν2>hν1，因此能级 k比能级 m高，所以若氢原子从
能级 k跃迁到能级 m，应辐射光子，且光子能量应为 hν2－hν1.故选项 D正确．
6．原子核的比结合能曲线如图所示．根据该曲线，下列判断正确的有( )
☆☆☆☆
A．42He核的结合能约为 14 MeV
B．42He核比 63Li核更稳定
C．两个 21H核结合成 42He核时释放能量
D．23952U核中核子的平均结合能比 3896Kr核中的大
答案解析：由图像可知，42He的比结合能约为 7 MeV，其结合能应约为 28 MeV，
故 A错误．比结合能较大的核较稳定，故 B正确．比结合能较小的核结合成比
结合能较大的核时释放能量，故 C 正确．比结合能就是平均结合能，故由图可
知 D错误．
7．下列说法正确的是( ) ☆☆☆☆
A．方程式 29382U→29304Th＋42He是重核裂变反应方程
B．铯原子核(15335Cs)的结合能小于铅原子核(28082Pb)的结合能
C．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的
D．核力是短程力，与核子间的距离有关，有时表现为引力，有时表现为斥力
答案解析：方程式 23928U→29340Th＋42He的反应物只有一个，生成物有 24He，属于α衰
变，选项 A错误；由原子核的比结合能的曲线可知，铯原子核的比结合能与铅
原子核的比结合能差不多，而铯原子核的核子数少得多，所以铯原子核的结合能
小于铅原子核的结合能，选项 B正确；β衰变所释放的电子不是来源于原子核外
的电子，而是原子核内的中子转化成质子时所产生的(10n→11H＋0－1e)，选项 C正确；
相邻的质子与质子、中子与质子、中子与中子既不会融合在一起(斥力)，又相距
一定距离组成原子核(引力)，选项 D正确．
8．氢原子核外电子发生了两次跃迁，第一次从外层轨道跃迁到 n＝3轨道；第二
次核外电子再从 n＝3轨道跃迁到 n＝2轨道，下列说法中正确的是( )
☆☆☆☆☆
A．两次跃迁原子的能量增加相等
B．第二次跃迁原子的能量减小量比第一次的大
C．两次跃迁原子的电势能减小量均大于电子的动能增加量
D．两次跃迁原子均要放出光子，第一次放出的光子能量要大于第二次放出的光
子能量
答案解析：氢原子核外电子从外层轨道跃迁到内层轨道这一过程中，原子的能量
减小，原子要放出光子，由能量守恒定律可知原子的电势能减小量大于电子的动
能增加量．又由氢原子能级图知因跃迁到 n＝3轨道放出的光子能量(或原子的能
量减小量)最多为 1.51 eV，而氢原子核外电子从 n＝3轨道跃迁到 n＝2轨道放出
的光子的能量(或原子的能量减小量)为 1.89 eV，B、C正确．
9．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能级上的电子跃迁到 n＝1能级上时并不发射光子，而是
将相应的能量转交给 n＝4能级上的电子，使之脱离原子，这一现象叫作俄歇效
应，以这种方式脱离了原子的电子叫作俄歇电子，已知铬原子的能级公式可简化
A
表示为 En＝－ 2，式中 n＝1, 2,3，…表示不同能级，A是正的已知常数，上述俄n
歇电子的动能是( ) ☆☆☆☆☆
A.11A B. 7 A
16 16
C. 3 A D.13A
16 16
答案解析：由题意可知铬原子 n＝1能级能量为 E1＝－A，n＝2能级能量为 E2＝
A
－ ，从 n＝2 3A能级跃迁到 n＝1能级释放的能量为ΔE＝E2－E1＝ ，n＝4能级能
4 4
A A
量为 E4＝－ ，电离需要能量为 E＝0－E4＝ ，所以电子从 n＝4能级电离后的
16 16
E ΔE E 3A A 11A动能为 k＝ － ＝ － ＝ ，故 B、C、D错误，A正确．
4 16 16
10.K－介子衰变的方程为 K－→π－＋π0，其中 K－介子和π－介子带负的基元电荷，
π0 －介子不带电．如图所示，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π 介子的轨迹为圆弧 PB，两轨迹在 P点相切，
它们半径 RK－与 Rπ－之比为 2∶1.π0介子的轨迹未画出．由此可知π－的动量大小与
π0的动量大小之比为( ) ☆☆☆☆☆
A．1∶1 B．1∶2
C．1∶3 D．1∶6
mv p
答案解析：由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动规律知 R＝ ＝ ∝p，
Bq Bq
pK－ 2
＝ .
pπ－ 1
即 p 1π－＝ pK2 －
.
又由动量守恒定律 pK－＝pπ0－pπ－
得 p 3π0＝pK－＋pπ－＝ pK2 －
.
pπ－ 1即 ＝ . 故选 C.
pπ0 3
11．下列描述中正确的是( ) ☆☆☆☆☆
A．质子与中子结合成氘核的过程中需要吸收能量
B．某原子核经过一次α衰变和两次β衰变后，核内中子数减少 2个
C． (氡核)要经过 3次α衰变，4次β衰变
D．发生光电效应时入射光波长相同，从金属表面逸出的光电子最大初动能越大，
这种金属的逸出功越小
答案解析：中子和质子结合成氘核有质量亏损，释放能量，选顼 A错误；某原子
核经过一次 α衰变和两次β衰变后，核内中子数减少 4 个，选项 B 错误；
Rn(氡核)质量数减小 16，故要经过 4次α衰变，由于电荷数
减少 6，则应该有 2次β衰变，选项 C错误；发生光电效应时入射光波长相同，
1
则光的频率相同，根据 hν＝W 逸出功＋ mvm2，从金属表面逸出的光电子最大初动2
能越大，这种金属的逸出功越小，选项 D正确．
12．(多选)下列说法正确的是( ) ☆☆☆☆☆
A．人们在研究天然放射现象过程中发现了质子
B．铀核裂变的一种核反应方程为 23952U→15446Ba＋8396Kr＋201n
C．设质子、中子、α粒子的质量分别为 m1、m2、m3，两个质子和两个中子结合
成一个α粒子，释放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2
D．原子在 a、b两个能级的能量分别为 Ea、Eb，且 Ea>Eb，当原子从 a能级跃迁
b hc到 能级时，放出光子的波长λ＝ (其中 c为真空中的光速，h为普朗克常
Ea－Eb
量)
答案解析：卢瑟福通过α粒子轰击氮核，发现了质子，选项 A错误；铀核裂变的
一种核反应方程为 29352U＋10n→15464Ba＋8369Kr＋310n，反应前后的中子不能抵消，选项
B错误；根据爱因斯坦质能方程 E＝mc2可知，当两个质子和两个中子结合成一
个α粒子时释放的能量为 E＝(2m1＋2m2－m3)c2，选项 C正确；根据玻尔原子模
hc
型可知，原子从高能级跃迁到低能级时会释放光子，由 Ea－Eb＝ 解得λ＝
λ
hc
，选项 D正确．
Ea－Eb
13．氡 222是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损
伤．它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一．其衰变方程 22826Rn→21884Po
＋________.已知 22826Rn的半衰期约为 3.8天，则约经过________天 16 g的 22826Rn
衰变后还剩 1 g. ☆☆☆☆☆
答案解析：衰变过程中质量数、电荷数守恒，有 22826Rn→21884Po＋24He；由半衰期定
义， 解得 t＝15.2天．
14．在磁感应强度为 B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰
变．放射出的α粒子(42He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为 R.
以 m、q分别表示α粒子的质量和电荷量．
(1)放射性原子核用 ZAX表示，新核的元素符号用 Y表示，写出该α衰变的核反应
方程．
(2)α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大
小．
(3)设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，新核的质量为 M，求
衰变过程的质量亏损Δm.
－
答案解析：(1)AZX→AZ 24Y＋4－ 2He
2
(2)设α粒子的速度大小为 v，由 qvB＝mv ，T 2πR＝ ，得α粒子在磁场中的运动周
R v
2
期 T 2πm＝ , q q B环形电流大小 I＝ ＝
qB T 2πm
2
(3)由 qvB mv qBR＝ ，得 v＝ ,
R m
设衰变后新核 Y的速度大小为 v′，系统动量守恒
Mv′－mv＝0
v′ mv qBR＝ ＝
M M
Δmc2 1由 ＝ Mv′2 1＋ mv2
2 2
Δm M＋m qBR
2
得 ＝
2mMc2(共28张PPT)
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原子结构 原子核
知识体系梳理
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原子结构 原子核部分是选修3-5的重点
内容，主要考察内容就是原子和原子核
结构、质能方程、能级跃迁等重要知识
点，同学要重视条件和特点，在这个基
础上进行题型巩固。
使用说明-内容说明
01
目 录
梳理知识体系
CONTENTS
02
解决经典问题实例
PA RT 1
梳理知识体系
DREAM OF THE FUTURE
原子结构 原子核
大 致 框 架
氢原子光谱、氢原子
的能级、能级公式
原子核的组成、放射性、原子核的
衰变、半衰期、放射性同位素
核力、结合能、质量亏损
原子结构
原子核
裂变反应和聚变反应
裂变反应堆 核反应方程
氢原子能级及能级跃迁
考点
原子核的衰变及半衰期
核反应方程及核反应类型
原子结构 原子核
大 致 框 架
1.原子的核式结构
(1)电子的发现：英国物理学家汤姆孙发现了电子。
(2)α粒子散射实验：1909～1911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进
行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本
上仍沿原来方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚
至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来。
氢原子光谱、氢原子
的能级、能级公式
(3)原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电
荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。
2.光谱
(1)光谱
用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的
记录，即光谱。
(2)光谱分类
有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱。
有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱。
原子结构 原子核
大 致 框 架
3.玻尔理论
(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中
原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。
(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，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hν＝E －E (h是普朗
m
n
克常量，h＝6.63×10－34J·s)。
氢原子光谱、氢原子
的能级、能级公式
(3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应。
原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的。
4.氢原子的能级、能级公式
(1)氢原子的能级
能级图如图1所示
(2)氢原子的能级和轨道半径
①氢原子的能级公式：E ＝E /n2 (n＝1，2，3，…)，其中E 为基态能量，
1
n
1
其数值为E1＝－13.6eV。
②氢原子的半径公式：r ＝n2r (n＝1，2，3，…)，其中r 为基态半径，
n
1
1
又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10m。
原子结构 原子核
大 致 框 架
1.原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数。
2.天然放射现象
(1)天然放射现象
原子核的组成、
放射性、原子核
的衰变、半衰期、
放射性同位素
元素自发地放出射线的现象，首先由贝克勒尔发现。天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂
的结构。
(2)放射性和放射性元素
物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性。具有放射性的元素叫放射性元素。
(3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是α射线、β射线、γ射线。
(4)放射性同位素的应用与防护
①放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同。
②应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等。
③防护：防止放射性对人体组织的伤害。
原子结构 原子核
大 致 框 架
3.原子核的衰变
(1)衰变：原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为
原子核的衰变。
(2)分类
原子核的组成、
放射性、原子核
的衰变、半衰期、
放射性同位素
α衰变：ZAX→
Z-2
A-4Y＋24He
β衰变：ZAX→Z+1AY＋-10e
两个典型的衰变方程。
①α衰变： 238U→ 234Th＋ 4He；
2
92
90
②β衰变： 234Th→ 234Pa＋ 0e；
-1
90
91
(3)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。半衰期
由原子核内部的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关。
原子结构 原子核
大 致 框 架
1.核力
(1)定义：
原子核内部，核子间所特有的相互作用力。
(2)特点：
核力、结合能、
质量亏损
①核力是强相互作用的一种表现；
②核力是短程力，作用范围在1.5×10－15m之内；
③每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用。
2.结合能
核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，
叫做原子核的结合能，亦称核能。
原子结构 原子核
大 致 框 架
3.比结合能
(1)定义：
原子核的结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫平均结合能。
(2)特点：
核力、结合能、
质量亏损
不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越大，表示原子核中核
子结合得越牢固，原子核越稳定。
4.质能方程、质量亏损
爱因斯坦质能方程E＝mc2，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和
要小Δm，这就是质量亏损。由质量亏损可求出释放的核能ΔE＝Δmc2。
原子结构 原子核
大 致 框 架
1.重核裂变
(1)定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子
核的过程。
(2)典型的裂变反应方程：
235U＋ 1n→ 89Kr＋ 144Ba＋3 1n。
92
0
36
56
0
裂变反应和聚变
反应、裂变反应
堆 核反应方程
(3)链式反应：由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程。
(4)临界体积和临界质量：裂变物质能够发生链式反应的最小体积及其相应的质量。
(5)裂变的应用：原子弹、核反应堆。
(6)反应堆构造：核燃料、减速剂、镉棒、防护层。
2.轻核聚变
(1)定义：两轻核结合成质量较大的核的反应过程。轻核聚变反应必须在高温下进行，
因此又叫热核反应。
(2)典型的聚变反应方程：
2H＋ 3H→ 4He＋ 1n＋17.6 MeV
2
1
1
0
原子结构 原子核
大 致 框 架
氢原子能级及能级跃迁
考点
2.电离
原子核的衰变及半衰期
核反应方程及核反应类型
电离态与电离能
电离态：n＝∞，E＝0
基态→电离态：E吸＝0－（－13.6 eV）＝13.6 eV电离能。
n＝2→电离态：E ＝0－E ＝3.4 eV
吸
2
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。
原子结构 原子核
大 致 框 架
1.衰变规律及实质
(1)α衰变和β衰变的比较
氢原子能级及能级跃迁
考点
原子核的衰变及半衰期
核反应方程及核反应类型
(2)γ射线：γ射线经常是伴随着α衰变或β衰变同
时产生的。
原子结构 原子核
大 致 框 架
2.三种射线的成分和性质
氢原子能级及能级跃迁
考点
原子核的衰变及半衰期
核反应方程及核反应类型
3.半衰期的理解
t /
t /T
1
2
1
半衰期的公式： ， 。式中N 、m
N
N原
m
余
m
原 2
表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N 、m 表示
原
原
余
余
余
衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，t表
示衰变时间，τ表示半衰期。
原子结构 原子核
大 致 框 架
核反应的四种类型
氢原子能级及能级跃迁
考点
原子核的衰变及半衰期
核反应方程及核反应类型
原子结构 原子核
知识树原图
PA RT 2
利用知识体系框架来解题
DREAM OF THE FUTURE
经典例题1
原子核 238U经放射性衰变①变为原子核 234Th，继而经放射性衰变②变
90
92
为原子核 234Pa，再经放射性衰变③变为原子核 234U。放射性衰变①、
92
91
②和③依次为( )
A.α衰变、β衰变和β衰变
B.β衰变、α衰变和β衰变
C.β衰变、β衰变和α衰变
D.α衰变、β衰变和α衰变
答案解析1
答案解析： 238U→ 234Th，质量数少4，电荷数少2，说明①为α衰变。
90
92
90234Th→91234Pa，质子数加1，质量数不变，说明②为β衰变。中子转化
成质子， 234Pa→ 234U，质子数加1，质量数不变，说明③为β衰变，
91
92
中子转化成质子。选项A正确。
经典例题2
核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善核电安全基
础上将加大核电站建设。核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元
素，它可破坏细胞基因，提高罹患癌症的风险。已知钚的一种同位素
239Pu的半衰期为24100年，其衰变方程为 239Pu→X＋ 4He＋γ，下列说
94
94
2
法中正确的是( )
A.X原子核中含有92个中子
B.100个94239Pu经过24100年后一定还剩余50个
C.由于衰变时释放巨大能量，根据E＝mc2，衰变过程总质量增加
D.衰变发出的γ射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力
答案解析2
答案解析：根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒可得，X原子核中
含有92个质子，235个核子，则中子数为235－92＝143(个)，选项A错误；
半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，100个94239Pu经过24100年后不一
定还剩余50个，选项B错误；由于衰变时释放巨大能量，衰变过程总质量
减少，选项C错误；衰变发出的γ射线是波长很短的光子，具有很强的穿
透能力，选项D正确。
经典例题3
氢原子的能级示意图如图2所示。开始大量的氢原子均处于基态，用一束
光子能量为E＝12.75 eV的单色光照射该氢原子，并用发出的光线照射逸
出功为2.29 eV的钠。则下列分析正确的是( )
A.该氢原子能发出10种不同频率的光
B.发出的光线中有4种光子能使钠发生光电效应
C.发出的光线中，能量为0.66eV的光子波长最长
D.发出的光线中，光子的最大能量为13.06eV
E.钠发出的光电子的最大初动能为10.46eV
答案解析3
答案解析：用光子能量为12.75eV的光照射一群处于基态的氢原子，原子能量为
E＝－13.6 eV＋12.75 eV＝－0.85eV，知原子跃迁到第4能级，根据C42＝6知，
最多发射6种不同波长的光子，A错误；
根据Em－En＝hν得：从n＝4跃迁到n＝3能级辐射的光子能量最小，波长最长，
其能量为E4－E3＝－0.85－(－1.51)＝0.66eV，C正确；
从n＝4跃迁到n＝1能级辐射的光子能量最大，光子能量为E4－E1＝－0.85－(－
13.6)＝12.75eV，D错误；当光子能量大于钠的逸出功时，则可发生光电效应，
经计算可知，能使钠发生光电效应的光线有四种，B正确；
钠发出的所有光电子中最大的初动能为Ek＝12.75eV－2.29eV＝10.46eV，E正确。
PA RT 3
回顾落实
DREAM OF THE FUTURE
要点
①能级之间发生跃迁时放出(吸收)光子的频率由hν＝Em－En
求得;若求波长可由公式c＝λν求得；
②一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n－1)；
③8个概念——能级、基态、激发态、半衰期、结合能、比结
合能、裂变、聚变。
提醒
①根据ΔE＝Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是
“m/s”，ΔE的单位是“J”；
②玻尔原子模型中假设电子是绕着原子核在一个固定轨道上运动。
布置作业
根据本节课所学，完成学霸布置的作业，加油。
学霸推荐
THANKS
青春的道路不长不短 学霸的陪伴 让你一路不慌不忙原子结构 原子核讲义（教师逐字稿）
课程简介：PPT(第 1 页)：同学好，我们又见面了，上次课讲的内容
巩固好了么，要是感觉有什么问题，可以课后和我联系，我们今天的
内容是关于原子结构 原子核的相关概念和知识点，让我们来一起看
一下。
PPT(第 2 页):原子结构 原子核部分是选修 3-5 的重点内容，主要考
察内容就是原子和原子核结构、质能方程、能级跃迁等重要知识点，
同学要重视条件和特点，在这个基础上进行题型巩固。
PPT(第 3 页):我们看一下目录，还是老样子，梳理知识体系和解决经
典问题实例。
PPT(第 4 页)：我们先来看一下知识体系的梳理部分。
PPT(第 5 页)：这是我们关于原子结构 原子核的总框架。
PPT(第 6 页)：OK，我们先说一下氢原子光谱、氢原子的能级、能级
公式。
1.原子的核式结构
(1)电子的发现：英国物理学家汤姆孙发现了电子。
(2)α粒子散射实验：1909～1911 年，英国物理学家卢瑟福和他的助
手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金
箔后基本上仍沿原来方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，
偏转的角度甚至大于 90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来。
(3)原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的
正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核
旋转。
2.光谱
(1)光谱
用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布
的记录，即光谱。
(2)光谱分类
有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱。
有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱。
PPT(第 7 页)：再看一下接下来的内容：
3.玻尔理论
(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状
态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。
(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，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 hν＝Em－
En。(h 是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s)
(3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相
对应。原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的。
4.氢原子的能级、能级公式
(1)氢原子的能级
能级图如图所示
(2)氢原子的能级和轨道半径
①氢原子的能级公式：E
n＝E1/n2 (n＝1，2，3，…)，其中 E1 为基态
能量，其数值为 E1＝－13.6eV。
②氢原子的半径公式：r 1 (n＝1，2，3，…)，其中 r
n＝n2r 1 为基态半
径，又称玻尔半径，其数值为 r
1＝0.53×10－10m。
PPT(第 8 页):好，我们再来看看原子核的组成、放射性、原子核的衰
变、半衰期、放射性同位素。
1.原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等
于核内的质子数。
2.天然放射现象
(1)天然放射现象
元素自发地放出射线的现象，首先由贝克勒尔发现。天然放射现象的
发现，说明原子核具有复杂的结构。
(2)放射性和放射性元素
物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性。具有放射性的元素叫放
射性元素。
(3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是α射线、
β射线、γ射线。
(4)放射性同位素的应用与防护
①放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放
射性同位素的化学性质相同。
②应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等。
③防护：防止放射性对人体组织的伤害。
PPT(第 9 页)：3.原子核的衰变
(1)衰变：原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称
为原子核的衰变。
(2)分类
α衰变：ZAX→Z-2A-4Y＋24He
β衰变：ZAX→Z+1AY＋-10e
两个典型的衰变方程。
①α衰变：92238U→90234Th＋24He；
②β衰变：90234Th→91234Pa＋-10e；
（3）半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。半
衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关。
PPT(第 10 页)：再看一下核力、结合能、质量亏损，
1.核力
(1)定义：
原子核内部，核子间所特有的相互作用力。
(2)特点：
①核力是强相互作用的一种表现；
②核力是短程力，作用范围在 1.5×10－15m 之内；
③每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用。
2.结合能
核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，
叫做原子核的结合能，亦称核能。
PPT(第 11 页)：再看一下接下来的内容
3.比结合能
(1)定义：
原子核的结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫平均结合能。
(2)特点：
不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越大，表示原子核中
核子结合得越牢固，原子核越稳定。
4.质能方程、质量亏损
爱因斯坦质能方程 E＝mc2，原子核的质量必然比组成它的核子的质量
和要小Δm，这就是质量亏损。
由质量亏损可求出释放的核能ΔE＝Δmc2。
PPT(第 12 页)：接下来是裂变反应和聚变反应、裂变反应堆 核反应
方程。
1.重核裂变
(1)定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质
量数较小的原子核的过程。
(2)典型的裂变反应方程：
235U＋ 1n→ 89Kr＋ 144Ba＋3 1n。 92 0 36 56 0
(3)链式反应：由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下
去的过程。
(4)临界体积和临界质量：裂变物质能够发生链式反应的最小体积及
其相应的质量。
(5)裂变的应用：原子弹、核反应堆。
(6)反应堆构造：核燃料、减速剂、镉棒、防护层。
2.轻核聚变
(1)定义：两轻核结合成质量较大的核的反应过程。轻核聚变反应必
须在高温下进行，因此又叫热核反应。
(2)典型的聚变反应方程：
2H＋ 3H→ 4He＋ 1n＋17.6 MeV 1 1 2 0
PPT(第 13 页)：再看一下相关的考点（氢原子能级及能级跃迁、原子
核的衰变及半衰期、核反应方程及核反应类型），先说一下氢原子能
级及能级跃迁的内容。
1.定态间的跃迁——满足能级差
(1)从低能级(n 跃迁 小) ――→ 高能级（n 大）―→吸收能量。
hν＝En 大－E
n 小
(2)从高能级(n 跃迁 大) ――→ 低能级（n 小）―→放出能量。
hν＝En 大－E
n 小
2.电离
电离态与电离能
电离态：n＝∞，E＝0
基态→电离态：E 吸＝0－（－13.6 eV）＝13.6 eV 电离能。
n＝2→电离态：E 吸＝0－E2＝3.4 eV
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。
PPT(第 14 页)：(1)α衰变和β衰变的比较
衰变类型 α衰变 β衰变
衰变方程 M M－4 4 M Z－2Y＋ M 0 －1e
2 个质子和 2 个中子结合成
中子转化为质子和电子
衰变实质 一个整体射出
2 1 1 4 1 1 0 －1e
衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒
(2)γ射线：γ射线经常是伴随着α衰变或β衰变同时产生的。
PPT(第 15 页)：2.三种射线的成分和性质
名称 构成 符号 电荷量 质量 电离能力 贯穿本领
α射线 氦核
4
β射线 电子 0 －1e －e 1 1 837 u 较强 较强
γ射线 光子 γ 0 0 最弱 最强
3.半衰期的理解
1 2 t/τ ，m 余＝m 原 1 2 t/τ 。式中 N
半衰期的公式：N 余＝N 原、m 原表示
原
衰变前的放射性元素的原子数和质量，N 余、m 余表示衰变后尚未发生
衰变的放射性元素的原子数和质量，t 表示衰变时间，τ表示半衰期。
PPT(第 16 页)：再看一下核反应方程及核反应类型的内容。
类 型 可控性 核反应方程典例
衰 α衰变 自发 238 234 4 92U―→ 90Th＋
变 β衰变 自发 234 234 0 90Th―→ 91Pa＋－1e
人工转变 人工控制 14 4 7N＋ 17 1 8O＋
4 9 12 1 6C＋
27 4 13Al＋ 30 1 15P＋
30 30 0 15P―→14Si＋＋1e 现放射性同位素，同 时发现正电子
重核裂变 比较容易进 行人工控制 235 1 92U＋ 235 1 92U＋ 144 89 1 56Ba＋36Kr＋3 136 90 1 54Xe＋38Sr＋10
轻核聚变 很难控制
2 3 4 1
PPT(第 17 页)：这是我们的总图，因为图片有点大，可以下载原图下
来进行研究。
PPT(第 18 页)：接下来我们来一起看一下经典题型部分，注意我们在
梳理过程中，也应该将我们经常遇到的经典知识点也梳理上去，这样
才能既梳理巩固清楚知识体系，也能清楚出题目的方向。
PPT(第 19—20 页)：第 1 题和答案。
PPT(第 21—22 页)：第 2 题和答案。
PPT(第 23—24 页)：第 3 题和答案。
PPT(第 25 页)：回顾落实。看完视频题目后，有没有学会如何运用知
识体系来解题？我们再次总结一下梳理知识体系的重要性吧。
PPT(第 26 页)：再来回顾下我们的要点：
①能级之间发生跃迁时放出(吸收)光子的频率由 hν＝Em－En 求得。
若求波长可由公式 c＝λν求得；
②一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n－1)；
③8 个概念——能级、基态、激发态、半衰期、结合能、比结合能、
裂变、聚变。
在这中间我们有些小小的提醒：
①根据ΔE＝Δmc2 计算，计算时Δm 的单位是“kg”，c 的单位是“m/s”，
ΔE 的单位是“J”；
②玻尔原子模型中假设电子是绕着原子核在一个固定轨道上运动。
PPT(第 27 页)：课后作业布置，请认真完成我们准备的题目，因为对
应的题型可以充分的对咱们学习内容进行很好的巩固和加强，所有题
目难度不是太大，但是是对所学内容非常好的融汇与渗透，也是对学
习效果非常好的检验。在解答过程中一定要仔细哦。
PPT(第 28 页)：谢谢同学，我们下次再见！

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