狼—高三第一輪復習22——原子的核式結構 玻爾理論 天然放射現(xiàn)象

1、原子的核式結構 玻爾理論 天然放射現(xiàn)象一、知識點梳理1、原子的核式結構（1）粒子散射實驗結果：絕大多數粒子沿原方向前進，少數粒子發(fā)生較大偏轉。 （2）原子的核式結構模型：在原子的中心有一個很小的核，叫做原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部的質量都集中在原子核里，帶負電的電子在核外空間繞核旋轉 （3）原子核的大?。涸拥陌霃酱蠹s是10-10米，原子核的半徑大約為10-14米10-15米2、玻爾理論有三個要點： (1)原子只能處于一系列的不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的電子雖然繞核旋轉，但并不向外輻射能量，這些狀態(tài)叫定態(tài) (2)原子從一種定態(tài)躍遷到另一定態(tài)時，它輻射(或吸收)一定頻率的光

2、子，光子的能量由這兩個定態(tài)的能量差決定即h=E2-E1 (3)原子的不同能量狀態(tài)對應于電子沿不同圓形軌道運動原子的定態(tài)是不連續(xù) 的，因而電子的可能軌道是分立的 在玻爾模型中，原子的可能狀態(tài)是不連續(xù)的，各狀態(tài)對應的能量也是不連續(xù)的，這些不連續(xù)的能量值的能量值叫做能級。3、原子核的組成 核力原子核是由質子和中子組成的質子和中子統(tǒng)稱為核子將核子穩(wěn)固地束縛在一起的力叫核力，這是一種很強的力，而且是短程力，只能在20X10-15的距離內起作用，所以只有相鄰的核子間才有核力作用152-14、原子核的衰變（1）天然放射現(xiàn)象：有些元素自發(fā)地放射出看不見的射線，這種現(xiàn) 象叫天然放射現(xiàn)象（2）放射性元素放射的射線

3、有三種：、射線、射線，這三種射線可以用磁場和電場加以區(qū)別，如圖15.2-1 所示（3）放射性元素的衰變：放射性元素放射出粒子或粒子后，衰變成新的 原子核，原子核的這種變化稱為衰變Th Pa+e 衰變U Th+He 衰變衰變規(guī)律：衰變中的電荷數和質量數都是守恒的 (4)半衰期：放射性元素的原子核有半數發(fā)生衰變所需要的時間稱為半衰期不同的放射性元素的半衰期是不同的，但對于確定的放射性元素，其半衰期是確定的它由原子核的內部因素所決定，跟元素的化學狀態(tài)、溫度、壓強等因素無關（5）同位素：具有相同質子數，中子數不同的原子在元素周期表中處于同一位置，互稱同位素。二、典型例題例1 如圖15-2-2所示為盧瑟

4、福和他的同事們做a 粒子散射實驗裝置的示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A、B、C、D四個位置時，觀察到的現(xiàn)象，下述說法中正確的是A放在A位置時，相同時間內觀察到屏上的閃光次數最多B放在B 位置時，相同時間內觀察到屏上的閃光次數只比A位置時稍少些15-2-2C放在C、D 位置時，屏上觀察不到閃光D放在D 位置時，屏上仍能觀察一些閃光，但次數極少解析 根據粒子散射現(xiàn)象，絕大多數粒子沿原方向前進，少數粒子發(fā)生較大偏轉，本題應選擇A、B、D點評 本題考查學生是否掌握盧瑟福的粒子散射實驗結果。例2 氫原子的核外電子從距核較近的軌道躍遷到距核較遠的軌道過程中 ( ) A原子要吸收光子，電子的動能增

5、大，原子的電勢能增大，原子的能量增大 B原子要放出光子，電子的動能減小，原子的電勢能減小，原子的能量也減小 C原子要吸收光子，電子的動能增大，原子的電勢能減小，原子的能量增大 D原子要吸收光子，電子的動能減小，原子的電勢能增大，原子的能量增加解析 根據玻爾理論，氫原子核外電子在離核越遠的軌道上運動時，其能量越大， 由能量公式En=（E1=-136 eV）可知，電子從低軌道(量子數n 小)向高軌道(n值較大)躍遷時，要吸收一定的能量的光子故選項B可排除氫原子核外電子繞核做圓周運動，其向心力由原子核對電子的庫侖引力提供，即 =，電子運動的動能Ek=mv2=由此可知：電子離核越遠，r越大時，則電子的

6、動能就越小，故選項A、C均可排除 由于原子核帶正電荷，電子帶負電荷，事實上異性電荷遠離過程中需克服庫侖引力做功，即庫侖力對電子做負功，則原子系統(tǒng)的電勢能將增大，系統(tǒng)的總能量增加，故選項D正確點評 考查對玻爾理論、庫侖定律、圓周運動規(guī)律及電場力做功性質的綜合運用的能力例3 關于天然放射現(xiàn)象，以下敘述正確的是 （ ）A若使放射性物質的溫度升高，其半衰期將減小B衰變所釋放的電子是原子核內的中子轉變?yōu)橘|子時所產生的C在、這三種射線中，射線的穿透能力最強，射線的電離能力最強D鈾核()衰變?yōu)殂U核()的過程中，要經過8次衰變和10次衰變解析半衰期是由放射性元素原子核的內部因素所決定，跟元素的化學狀態(tài)、溫度、

7、壓強等因素無關A錯；衰變所釋放的電子是原子核內的中子轉變?yōu)橘|子時所產生的，B對；根據三種射線的物理性質，C對；U的質子數為92，中子數為146，Pb的質子數為82，中子數為124，因而鉛核比鈾核少10個質子，22個中子。注意到一次衰變質量數減少4，故衰變的次數為x= =8次。再結合核電荷數的變化情況和衰變規(guī)律來判定衰變的次數y應滿足 2x-y+8292， y2x-10=6次。故本題正確答案為B、C。點評1 本題考查衰變、衰變的規(guī)律及質量數，質子數、中子數之間的關系。 2 衰變放出的電子并不是由核外電子躍遷出來的，而是從核中衰變產生的。K-ABP15-2-3例4、如圖15-2-3K-介子衰變的方

8、程為，其中K-介子和-介子帶負的基元電荷，0介子不帶電。一個K-介子沿垂直于磁場的方向射入勻強磁場中，其軌跡為圓弧AP，衰變后產生的-介子的軌跡為圓弧PB，兩軌跡在P點相切，它們的半徑RK-與R之比為21。0介子的軌跡未畫出。由此可知-介子的動量大小與0介子的動量大小之比為 A.11 B.12 C.13 D.16解析 根據題意，分別計算出帶電粒子在磁場中作圓周運動的軌道半徑。根據動量的定義，分別求出兩個介子的動量大小，再從圖中確定兩個介子動量的方向，最后運用動量守恒，計算出粒子的動量大小。qvKB=mK，RK=R，pK=-p+p，p。正確選項為（C）點評 這題以基本粒子的衰變?yōu)榍榫?，涉及帶電?/p>

9、子在磁場中運動規(guī)律和動量守恒等知識點，是一道綜合性題目。帶電粒子在磁場中受到洛倫磁力作用，該力的方向與粒子的速度方向垂直，因此，帶電粒子作圓周運動。根據動量守恒，基本粒子衰變前后的總動量不變，但計算過程要主注意動量的方向問題。例5 若原子的某內層電子被電離形成空位，其它的電子躍遷到該空位上時，會將多余的能量以電磁輻射的形式釋放出來，此電磁輻射就是原子的特征X射線。內層空位的產生有多種機制，其中的一種稱為內轉換，即原子中處于激發(fā)態(tài)的核躍遷回基態(tài)時，將躍遷時釋放的能量交給某一內層電子，使此內層電子電離而形成空位（被電離的電子稱為內轉換電子）。的原子核從某一激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時，可將能量E0=1.416

10、MeV交給內層電子(如K、L、M層電子，K、L、M標記原子中最靠近核的三個電子層)使其電離。實驗測得從原子的K、L、M層電離出的動能分別為EK=1.323MeV、EL=1.399MeV、EM=1.412MeV.則可能發(fā)射的特征X射的能量為A 0.013MeV B 0.017MeV C 0.076MeV D 0.093MeV解析電子電離后的動能等于吸收的能量減去電子原來所處的能級的能量，所以原子核的K層的能量為0093MeV，原子核的L層的能量為0017MeV，原子核的M層的能量為0004MeV。所以可能發(fā)射的特征X射的能量為0076MeV、0087MeV、0013MeV。故正確為A、C點評這是

11、一道信息題要求學生能把題中所給的知識與已學知識有機結合。學生首先要弄清電子的電離能、動能與吸收能量的關系。三、過關測試1、用a、b兩束單色光分別照射同一雙縫干涉裝置，在距雙縫恒定距離的屏上得到圖示的干涉圖樣，其中甲圖是a光照射時形成的，乙圖是b光照射時形成的。則關于a、b兩束單色光，下述正確的是BAa光光子的能量較大B在水中a光傳播的速度較大C若用a光照射某金屬時不能打出光電子，則用b 光照射該金屬時一定打不出光電子D若a光是氫原子從n4的能級向n2的能級躍遷時產生的，則b光可能是氫原子從n3的能級向n2的能級躍遷時產生的2、德國物理學家弗蘭克林和赫茲進行過氣體原子激發(fā)的實驗研究。如圖（1）他

12、們在一只陰極射線管中充了要考察的汞蒸氣。極射發(fā)出的電子受陰極K和柵極R之間的電壓UR加速，。電子到達柵極R時，電場做功eUR。此后電子通過柵極R和陽極A之間的減速電壓UA。通過陽極的電流如圖（2）所示，隨著加建電壓增大，陽極電流在短時間內也增大。但是到達一個特定的電壓值UR后觀察到電流突然減小。在這個電壓值上，電于的能量剛好能夠激發(fā)和它們碰撞的原子。參加碰撞的電子交出其能量，速度減小，因此刻達不了陽極陽極電流減小。eUR即為基態(tài)氣體原于的激發(fā)能。得到汞原子的各條能級比基態(tài)高以下能量值：4.88eV, 6.68eV, 8.78eV, 10.32eV(此為汞原子的電離能)。若一個能量為7.97eV

13、電子進入汞蒸氣后測量它的能量大約是AKRAURUAURI(1)(2)A. 4.88eV或7.97eV B. 4.88eV或 6.68eVC. 2.35eV 或7.97eV D.1.29eV或3.09eV或7.97eV D3、某原子核的衰變過程是ABC，下述說法中正確的是 ，A核C比核B的中子數少2 B核C比核A的質量數少5C原子核為A的中性原子的電子數比原子核為B的中性原子的電子數多2D核C比核A的質子數少1 4、原子從一個能級躍遷到一個較低的能級時，有可能不發(fā)射光子例如在某種條件下，鉻原子的n=2能級上的電子躍遷到n=1能級上時并不發(fā)射光子，而是將相應的能量轉交給 n=4能級上的電子，使之能

14、脫離原子，這一現(xiàn)象叫做俄歇效應以這種方式脫離了原子的 電子叫做俄歇電子已知鉻原子的能級公式可簡化表示為En=-，式中n=1，2，3表示不同能級，A是正的已知常數上述俄歇電子的動能是 (A)A (B)A (C)A (D)A5、 地球的年齡到底有多大，科學家利用天然放射性元素的衰變規(guī)律，通過對目前發(fā)現(xiàn)最古老的巖石中鈾和鉛含量來推算。測得該巖石中現(xiàn)含有的鈾是巖石形成初期時（巖石形成初期時不含鉛）的一半，鈾238衰變后形成鉛206，鈾238的相對含量隨時間變化規(guī)律如圖所示，圖中N為鈾238的原子數，N0為鈾和鉛的總原子數由此可以判斷出BDA鈾238的半衰期為90億年B地球的年齡大致為45億年C被測定的

15、古老巖石樣品在90億年時的鈾、鉛原子數 之比約為14D被測定的古老巖石樣品在90億年時鈾、鉛原子數之比約為136關于氫原子能級的躍遷，下列敘述中正確的是 ( ) A用波長為60nm的倫琴射線照射，可使處于基態(tài)的氫原子電離出自由電子 B用能量為102eV的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài) C用能量為110eV的自由電子轟擊，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài) D用能量為125eV的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)7、氫原子從能級A躍遷到能級B時，輻射出波長為1的光子，從能級A躍遷到能級C時，輻射出波長為入2的光子若入1>入2，則氫原子從能級B躍遷到能級C時，將_光子，光子

16、的波長為_。8、太赫茲輻射（1THz=1012Hz）是指頻率從0.3THz到10THz、波長介于無線電波中的毫米波與紅外線之間的電磁輻射區(qū)域，所產生的T射線在物體成像、醫(yī)療診斷、環(huán)境檢測、通訊等方面具有廣闊的應用前景最近，科學家終于研制出以紅外線激光器為基礎的首臺可產生4.4THz的T射線激光器，從而使T射線的有效利用成為現(xiàn)實。已知普朗克常數h=6.63×1034J·s，關于4.4THz的T射線，下列說法中錯誤的是 BCA它在真空中的速度為3.0×108m/sB它是某種原子核衰變時產生的C它的波長比可見光短D它的光子的能量約為2.9×1021J9、氫原子

17、從能級A躍遷到能級B吸收頻率為的光子，從能級A躍遷到能級C釋放頻率為的光子，若，則當它從能級B躍遷到能級C時，將A放出頻率為的光子B放出頻率為的光子C吸收頻率為的光子D吸收頻率為的光子10、日光燈中有一個啟動器，其中的玻璃泡中裝有氖氣。啟動時，玻璃泡中的氖氣會發(fā)出紅光，這是由于氖原子的A自由電子周期性運動而產生的B外層電子受激發(fā)而產生的C內層電子受激發(fā)而產生的D原子核受激發(fā)而產生的11、已知氦離子He+能級En與量子數n的關系和氫原子能級公式類似，處于基態(tài)的氦離子He+的電離能為E54.4eV。為使處于基態(tài)的氦離子He+處于激發(fā)態(tài)，入射光子所需的最小能量為 A13.6 eV B40.8 eV C48.4 eV D54.4 eV12、如圖15.2-5所示是工廠利用放射線自動控制鋁板厚度的裝置示意圖(1)請簡述自動控制的原理(2)如果工廠生產的是厚度為1mm的鋁板，在三種射線中，哪一種對鋁板的厚度控制起主要作用，為什么?參考答案 1