資源簡介

原子結構 原子核作業題
作業題目難度分為 3檔：三星☆☆☆（基礎題目）
四星☆☆☆☆（中等題目）
五星☆☆☆☆☆（較難題目）
本套作業題目 1-5 題為三星,6-7 為四星，8-14 為五星。
1．有關原子結構和原子核的認識，下列說法正確的是( ) ☆☆☆
A．居里夫人最先發現天然放射現象
B．倫琴射線的發現揭示了原子具有核式結構
C．在光電效應中，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關
D．在衰變方程 X原子核的質量數是 234
答案解析：貝克勒爾首先發現了天然放射性現象，證明原子核有復雜的結構，故
A錯誤；盧瑟福的α粒子散射實驗揭示了原子具有核式結構，B錯誤；在光電效
應中，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關，選項 C正確；在衰變方程
→X＋ 中，X原子核的質量數是 235，電荷數為 92，選項 D錯誤．
2．關于近代物理，下列說法正確的是( ) ☆☆☆
A．β衰變現象說明電子是原子核的組成部分
B．目前已建成的核電站的能量來自于重核裂變
C．一個氫原子從 n＝3的激發態躍遷到基態時，能輻射 3種不同頻率的光子
D．α粒子散射實驗表明核外電子軌道是量子化的
答案解析：β衰變時β射線是原子核內部發出來的，不是原子核外的電子釋放出來
的，A錯誤．目前的核電都是利用重核裂變發電的，B正確．一群氫原子從 n＝
3的激發態躍遷到基態時，能輻射 C23＝3種不同頻率的光子，而只有一個氫原子
時，只能是三種可能頻率中的一種或兩種，C錯誤．α粒子散射實驗表明原子具
有核式結構，D錯誤．
3．鈾核(23952U)經過 m次α衰變和 n次β衰變變成鉛核(20872Pb)，關于該過程，下列
說法中正確的是( ) ☆☆☆
A．m＝5，n＝4
B．鈾核(23952U)的比結合能比鉛核(20872Pb)的比結合能小
C．衰變產物的結合能之和小于鈾核(23952U)的結合能
D．鈾核(23952U)衰變過程的半衰期與溫度和壓強有關
答案解析：原子核衰變時質量數守恒，電荷數守恒，235＝4m＋207,92＝82＋2m
－n，兩式聯立解得 m＝7，n＝4，A項錯誤．衰變產物的結合能之和大于鈾核(23952U)
的結合能，C錯誤．半衰期由原子核內部自身的因素決定，與溫度和壓強無關，
D項錯誤．
4．一個靜止的鈾核，放在勻強磁場中，它發生一次α衰變后變為釷核，α粒子和
釷核都在勻強磁場中做勻速圓周運動．某同學作出如圖所示運動徑跡示意圖，以
下判斷正確的是( ) ☆☆☆
A．1是α粒子的徑跡，2是釷核的徑跡
B．1是釷核的徑跡，2是α粒子的徑跡
C．3是α粒子的徑跡，4是釷核的徑跡
D．3是釷核的徑跡，4是α粒子的徑跡
答案解析：由動量守恒可知，靜止的鈾核發生α衰變后，生成的均帶正電的α粒子
和釷核的動量大小相等，但方向相反，由左手定則可知它們的運動軌跡應為“外
切”圓，又 R mv p 1＝ ＝ ，在 p和 B相等的情況下，R∝ ，因 q 釷>qα，則 RBq Bq q 釷
故 B正確．
5．氫原子從能級 m躍遷到能級 n時輻射紅光的頻率為ν1，從能級 n躍遷到能級
k時吸收紫光的頻率為ν2，已知普朗克常量為 h，若氫原子從能級 k躍遷到能級 m，
則( ) ☆☆☆
A．吸收光子的能量為 hν1＋hν2
B．輻射光子的能量為 hν1＋hν2
C．吸收光子的能量為 hν2－hν1
D．輻射光子的能量為 hν2－hν1
答案解析：氫原子從能級 m躍遷到能級 n時輻射紅光，說明能級 m高于能級 n，
而從能級 n躍遷到能級 k時吸收紫光，說明能級 k也比能級 n高，而紫光的頻率
ν2大于紅光的頻率ν1，所以 hν2>hν1，因此能級 k比能級 m高，所以若氫原子從
能級 k躍遷到能級 m，應輻射光子，且光子能量應為 hν2－hν1.故選項 D正確．
6．原子核的比結合能曲線如圖所示．根據該曲線，下列判斷正確的有( )
☆☆☆☆
A．42He核的結合能約為 14 MeV
B．42He核比 63Li核更穩定
C．兩個 21H核結合成 42He核時釋放能量
D．23952U核中核子的平均結合能比 3896Kr核中的大
答案解析：由圖像可知，42He的比結合能約為 7 MeV，其結合能應約為 28 MeV，
故 A錯誤．比結合能較大的核較穩定，故 B正確．比結合能較小的核結合成比
結合能較大的核時釋放能量，故 C 正確．比結合能就是平均結合能，故由圖可
知 D錯誤．
7．下列說法正確的是( ) ☆☆☆☆
A．方程式 29382U→29304Th＋42He是重核裂變反應方程
B．銫原子核(15335Cs)的結合能小于鉛原子核(28082Pb)的結合能
C．β衰變所釋放的電子是原子核內的中子轉化成質子時所產生的
D．核力是短程力，與核子間的距離有關，有時表現為引力，有時表現為斥力
答案解析：方程式 23928U→29340Th＋42He的反應物只有一個，生成物有 24He，屬于α衰
變，選項 A錯誤；由原子核的比結合能的曲線可知，銫原子核的比結合能與鉛
原子核的比結合能差不多，而銫原子核的核子數少得多，所以銫原子核的結合能
小于鉛原子核的結合能，選項 B正確；β衰變所釋放的電子不是來源于原子核外
的電子，而是原子核內的中子轉化成質子時所產生的(10n→11H＋0－1e)，選項 C正確；
相鄰的質子與質子、中子與質子、中子與中子既不會融合在一起(斥力)，又相距
一定距離組成原子核(引力)，選項 D正確．
8．氫原子核外電子發生了兩次躍遷，第一次從外層軌道躍遷到 n＝3軌道；第二
次核外電子再從 n＝3軌道躍遷到 n＝2軌道，下列說法中正確的是( )
☆☆☆☆☆
A．兩次躍遷原子的能量增加相等
B．第二次躍遷原子的能量減小量比第一次的大
C．兩次躍遷原子的電勢能減小量均大于電子的動能增加量
D．兩次躍遷原子均要放出光子，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：氫原子核外電子從外層軌道躍遷到內層軌道這一過程中，原子的能量
減小，原子要放出光子，由能量守恒定律可知原子的電勢能減小量大于電子的動
能增加量．又由氫原子能級圖知因躍遷到 n＝3軌道放出的光子能量(或原子的能
量減小量)最多為 1.51 eV，而氫原子核外電子從 n＝3軌道躍遷到 n＝2軌道放出
的光子的能量(或原子的能量減小量)為 1.89 eV，B、C正確．
9．原子從一個能級躍遷到一個較低的能級時，有可能不發射光子．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能級上時并不發射光子，而是
將相應的能量轉交給 n＝4能級上的電子，使之脫離原子，這一現象叫作俄歇效
應，以這種方式脫離了原子的電子叫作俄歇電子，已知鉻原子的能級公式可簡化
A
表示為 En＝－ 2，式中 n＝1, 2,3，…表示不同能級，A是正的已知常數，上述俄n
歇電子的動能是( ) ☆☆☆☆☆
A.11A B. 7 A
16 16
C. 3 A D.13A
16 16
答案解析：由題意可知鉻原子 n＝1能級能量為 E1＝－A，n＝2能級能量為 E2＝
A
－ ，從 n＝2 3A能級躍遷到 n＝1能級釋放的能量為ΔE＝E2－E1＝ ，n＝4能級能
4 4
A A
量為 E4＝－ ，電離需要能量為 E＝0－E4＝ ，所以電子從 n＝4能級電離后的
16 16
E ΔE E 3A A 11A動能為 k＝ － ＝ － ＝ ，故 B、C、D錯誤，A正確．
4 16 16
10.K－介子衰變的方程為 K－→π－＋π0，其中 K－介子和π－介子帶負的基元電荷，
π0 －介子不帶電．如圖所示，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π 介子的軌跡為圓弧 PB，兩軌跡在 P點相切，
它們半徑 RK－與 Rπ－之比為 2∶1.π0介子的軌跡未畫出．由此可知π－的動量大小與
π0的動量大小之比為( ) ☆☆☆☆☆
A．1∶1 B．1∶2
C．1∶3 D．1∶6
mv p
答案解析：由帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動規律知 R＝ ＝ ∝p，
Bq Bq
pK－ 2
＝ .
pπ－ 1
即 p 1π－＝ pK2 －
.
又由動量守恒定律 pK－＝pπ0－pπ－
得 p 3π0＝pK－＋pπ－＝ pK2 －
.
pπ－ 1即 ＝ . 故選 C.
pπ0 3
11．下列描述中正確的是( ) ☆☆☆☆☆
A．質子與中子結合成氘核的過程中需要吸收能量
B．某原子核經過一次α衰變和兩次β衰變后，核內中子數減少 2個
C． (氡核)要經過 3次α衰變，4次β衰變
D．發生光電效應時入射光波長相同，從金屬表面逸出的光電子最大初動能越大，
這種金屬的逸出功越小
答案解析：中子和質子結合成氘核有質量虧損，釋放能量，選頊 A錯誤；某原子
核經過一次 α衰變和兩次β衰變后，核內中子數減少 4 個，選項 B 錯誤；
Rn(氡核)質量數減小 16，故要經過 4次α衰變，由于電荷數
減少 6，則應該有 2次β衰變，選項 C錯誤；發生光電效應時入射光波長相同，
1
則光的頻率相同，根據 hν＝W 逸出功＋ mvm2，從金屬表面逸出的光電子最大初動2
能越大，這種金屬的逸出功越小，選項 D正確．
12．(多選)下列說法正確的是( ) ☆☆☆☆☆
A．人們在研究天然放射現象過程中發現了質子
B．鈾核裂變的一種核反應方程為 23952U→15446Ba＋8396Kr＋201n
C．設質子、中子、α粒子的質量分別為 m1、m2、m3，兩個質子和兩個中子結合
成一個α粒子，釋放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2
D．原子在 a、b兩個能級的能量分別為 Ea、Eb，且 Ea>Eb，當原子從 a能級躍遷
b hc到 能級時，放出光子的波長λ＝ (其中 c為真空中的光速，h為普朗克常
Ea－Eb
量)
答案解析：盧瑟福通過α粒子轟擊氮核，發現了質子，選項 A錯誤；鈾核裂變的
一種核反應方程為 29352U＋10n→15464Ba＋8369Kr＋310n，反應前后的中子不能抵消，選項
B錯誤；根據愛因斯坦質能方程 E＝mc2可知，當兩個質子和兩個中子結合成一
個α粒子時釋放的能量為 E＝(2m1＋2m2－m3)c2，選項 C正確；根據玻爾原子模
hc
型可知，原子從高能級躍遷到低能級時會釋放光子，由 Ea－Eb＝ 解得λ＝
λ
hc
，選項 D正確．
Ea－Eb
13．氡 222是一種天然放射性氣體，被吸入后，會對人的呼吸系統造成輻射損
傷．它是世界衛生組織公布的主要環境致癌物質之一．其衰變方程 22826Rn→21884Po
＋________.已知 22826Rn的半衰期約為 3.8天，則約經過________天 16 g的 22826Rn
衰變后還剩 1 g. ☆☆☆☆☆
答案解析：衰變過程中質量數、電荷數守恒，有 22826Rn→21884Po＋24He；由半衰期定
義， 解得 t＝15.2天．
14．在磁感應強度為 B的勻強磁場中，一個靜止的放射性原子核發生了一次α衰
變．放射出的α粒子(42He)在與磁場垂直的平面內做圓周運動，其軌道半徑為 R.
以 m、q分別表示α粒子的質量和電荷量．
(1)放射性原子核用 ZAX表示，新核的元素符號用 Y表示，寫出該α衰變的核反應
方程．
(2)α粒子的圓周運動可以等效成一個環形電流，求圓周運動的周期和環形電流大
小．
(3)設該衰變過程釋放的核能都轉化為α粒子和新核的動能，新核的質量為 M，求
衰變過程的質量虧損Δm.
－
答案解析：(1)AZX→AZ 24Y＋4－ 2He
2
(2)設α粒子的速度大小為 v，由 qvB＝mv ，T 2πR＝ ，得α粒子在磁場中的運動周
R v
2
期 T 2πm＝ , q q B環形電流大小 I＝ ＝
qB T 2πm
2
(3)由 qvB mv qBR＝ ，得 v＝ ,
R m
設衰變后新核 Y的速度大小為 v′，系統動量守恒
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張PPT)
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原子結構 原子核
知識體系梳理
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原子結構 原子核部分是選修3-5的重點
內容，主要考察內容就是原子和原子核
結構、質能方程、能級躍遷等重要知識
點，同學要重視條件和特點，在這個基
礎上進行題型鞏固。
使用說明-內容說明
01
目 錄
梳理知識體系
CONTENTS
02
解決經典問題實例
PA RT 1
梳理知識體系
DREAM OF THE FUTURE
原子結構 原子核
大 致 框 架
氫原子光譜、氫原子
的能級、能級公式
原子核的組成、放射性、原子核的
衰變、半衰期、放射性同位素
核力、結合能、質量虧損
原子結構
原子核
裂變反應和聚變反應
裂變反應堆 核反應方程
氫原子能級及能級躍遷
考點
原子核的衰變及半衰期
核反應方程及核反應類型
原子結構 原子核
大 致 框 架
1.原子的核式結構
(1)電子的發現：英國物理學家湯姆孫發現了電子。
(2)α粒子散射實驗：1909～1911年，英國物理學家盧瑟福和他的助手進
行了用α粒子轟擊金箔的實驗，實驗發現絕大多數α粒子穿過金箔后基本
上仍沿原來方向前進，但有少數α粒子發生了大角度偏轉，偏轉的角度甚
至大于90°，也就是說它們幾乎被“撞”了回來。
氫原子光譜、氫原子
的能級、能級公式
(3)原子的核式結構模型：在原子中心有一個很小的核，原子全部的正電
荷和幾乎全部質量都集中在核里，帶負電的電子在核外空間繞核旋轉。
2.光譜
(1)光譜
用光柵或棱鏡可以把光按波長展開，獲得光的波長(頻率)和強度分布的
記錄，即光譜。
(2)光譜分類
有些光譜是一條條的亮線，這樣的光譜叫做線狀譜。
有的光譜是連在一起的光帶，這樣的光譜叫做連續譜。
原子結構 原子核
大 致 框 架
3.玻爾理論
(1)定態：原子只能處于一系列不連續的能量狀態中，在這些能量狀態中
原子是穩定的，電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量。
(2)躍遷：原子從一種定態躍遷到另一種定態時，它輻射或吸收一定頻率
的光子，光子的能量由這兩個定態的能量差決定，即hν＝E －E (h是普朗
m
n
克常量，h＝6.63×10－34J·s)。
氫原子光譜、氫原子
的能級、能級公式
(3)軌道：原子的不同能量狀態跟電子在不同的圓周軌道繞核運動相對應。
原子的定態是不連續的，因此電子的可能軌道也是不連續的。
4.氫原子的能級、能級公式
(1)氫原子的能級
能級圖如圖1所示
(2)氫原子的能級和軌道半徑
①氫原子的能級公式：E ＝E /n2 (n＝1，2，3，…)，其中E 為基態能量，
1
n
1
其數值為E1＝－13.6eV。
②氫原子的半徑公式：r ＝n2r (n＝1，2，3，…)，其中r 為基態半徑，
n
1
1
又稱玻爾半徑，其數值為r1＝0.53×10－10m。
原子結構 原子核
大 致 框 架
1.原子核的組成：原子核是由質子和中子組成的，原子核的電荷數等于核內的質子數。
2.天然放射現象
(1)天然放射現象
原子核的組成、
放射性、原子核
的衰變、半衰期、
放射性同位素
元素自發地放出射線的現象，首先由貝克勒爾發現。天然放射現象的發現，說明原子核具有復雜
的結構。
(2)放射性和放射性元素
物質發射某種看不見的射線的性質叫放射性。具有放射性的元素叫放射性元素。
(3)三種射線：放射性元素放射出的射線共有三種，分別是α射線、β射線、γ射線。
(4)放射性同位素的應用與防護
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兩類，放射性同位素的化學性質相同。
②應用：消除靜電、工業探傷、作示蹤原子等。
③防護：防止放射性對人體組織的傷害。
原子結構 原子核
大 致 框 架
3.原子核的衰變
(1)衰變：原子核放出α粒子或β粒子，變成另一種原子核的變化稱為
原子核的衰變。
(2)分類
原子核的組成、
放射性、原子核
的衰變、半衰期、
放射性同位素
α衰變：ZAX→
Z-2
A-4Y＋24He
β衰變：ZAX→Z+1AY＋-10e
兩個典型的衰變方程。
①α衰變： 238U→ 234Th＋ 4He；
2
92
90
②β衰變： 234Th→ 234Pa＋ 0e；
-1
90
91
(3)半衰期：放射性元素的原子核有半數發生衰變所需的時間。半衰期
由原子核內部的因素決定，跟原子所處的物理、化學狀態無關。
原子結構 原子核
大 致 框 架
1.核力
(1)定義：
原子核內部，核子間所特有的相互作用力。
(2)特點：
核力、結合能、
質量虧損
①核力是強相互作用的一種表現；
②核力是短程力，作用范圍在1.5×10－15m之內；
③每個核子只跟它的相鄰核子間才有核力作用。
2.結合能
核子結合為原子核時釋放的能量或原子核分解為核子時吸收的能量，
叫做原子核的結合能，亦稱核能。
原子結構 原子核
大 致 框 架
3.比結合能
(1)定義：
原子核的結合能與核子數之比，稱做比結合能，也叫平均結合能。
(2)特點：
核力、結合能、
質量虧損
不同原子核的比結合能不同，原子核的比結合能越大，表示原子核中核
子結合得越牢固，原子核越穩定。
4.質能方程、質量虧損
愛因斯坦質能方程E＝mc2，原子核的質量必然比組成它的核子的質量和
要小Δm，這就是質量虧損。由質量虧損可求出釋放的核能ΔE＝Δmc2。
原子結構 原子核
大 致 框 架
1.重核裂變
(1)定義：質量數較大的原子核受到高能粒子的轟擊而分裂成幾個質量數較小的原子
核的過程。
(2)典型的裂變反應方程：
235U＋ 1n→ 89Kr＋ 144Ba＋3 1n。
92
0
36
56
0
裂變反應和聚變
反應、裂變反應
堆 核反應方程
(3)鏈式反應：由重核裂變產生的中子使裂變反應一代接一代繼續下去的過程。
(4)臨界體積和臨界質量：裂變物質能夠發生鏈式反應的最小體積及其相應的質量。
(5)裂變的應用：原子彈、核反應堆。
(6)反應堆構造：核燃料、減速劑、鎘棒、防護層。
2.輕核聚變
(1)定義：兩輕核結合成質量較大的核的反應過程。輕核聚變反應必須在高溫下進行，
因此又叫熱核反應。
(2)典型的聚變反應方程：
2H＋ 3H→ 4He＋ 1n＋17.6 MeV
2
1
1
0
原子結構 原子核
大 致 框 架
氫原子能級及能級躍遷
考點
2.電離
原子核的衰變及半衰期
核反應方程及核反應類型
電離態與電離能
電離態：n＝∞，E＝0
基態→電離態：E吸＝0－（－13.6 eV）＝13.6 eV電離能。
n＝2→電離態：E ＝0－E ＝3.4 eV
吸
2
如吸收能量足夠大，克服電離能后，獲得自由的電子還攜
帶動能。
原子結構 原子核
大 致 框 架
1.衰變規律及實質
(1)α衰變和β衰變的比較
氫原子能級及能級躍遷
考點
原子核的衰變及半衰期
核反應方程及核反應類型
(2)γ射線：γ射線經常是伴隨著α衰變或β衰變同
時產生的。
原子結構 原子核
大 致 框 架
2.三種射線的成分和性質
氫原子能級及能級躍遷
考點
原子核的衰變及半衰期
核反應方程及核反應類型
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
表示衰變前的放射性元素的原子數和質量，N 、m 表示
原
原
余
余
余
衰變后尚未發生衰變的放射性元素的原子數和質量，t表
示衰變時間，τ表示半衰期。
原子結構 原子核
大 致 框 架
核反應的四種類型
氫原子能級及能級躍遷
考點
原子核的衰變及半衰期
核反應方程及核反應類型
原子結構 原子核
知識樹原圖
PA RT 2
利用知識體系框架來解題
DREAM OF THE FUTURE
經典例題1
原子核 238U經放射性衰變①變為原子核 234Th，繼而經放射性衰變②變
90
92
為原子核 234Pa，再經放射性衰變③變為原子核 234U。放射性衰變①、
92
91
②和③依次為( )
A.α衰變、β衰變和β衰變
B.β衰變、α衰變和β衰變
C.β衰變、β衰變和α衰變
D.α衰變、β衰變和α衰變
答案解析1
答案解析： 238U→ 234Th，質量數少4，電荷數少2，說明①為α衰變。
90
92
90234Th→91234Pa，質子數加1，質量數不變，說明②為β衰變。中子轉化
成質子， 234Pa→ 234U，質子數加1，質量數不變，說明③為β衰變，
91
92
中子轉化成質子。選項A正確。
經典例題2
核能作為一種新能源在現代社會中已不可缺少，我國在完善核電安全基
礎上將加大核電站建設。核泄漏中的钚(Pu)是一種具有放射性的超鈾元
素，它可破壞細胞基因，提高罹患癌癥的風險。已知钚的一種同位素
239Pu的半衰期為24100年，其衰變方程為 239Pu→X＋ 4He＋γ，下列說
94
94
2
法中正確的是( )
A.X原子核中含有92個中子
B.100個94239Pu經過24100年后一定還剩余50個
C.由于衰變時釋放巨大能量，根據E＝mc2，衰變過程總質量增加
D.衰變發出的γ射線是波長很短的光子，具有很強的穿透能力
答案解析2
答案解析：根據核反應過程中質量數守恒和電荷數守恒可得，X原子核中
含有92個質子，235個核子，則中子數為235－92＝143(個)，選項A錯誤；
半衰期是大量原子核衰變時的統計規律，100個94239Pu經過24100年后不一
定還剩余50個，選項B錯誤；由于衰變時釋放巨大能量，衰變過程總質量
減少，選項C錯誤；衰變發出的γ射線是波長很短的光子，具有很強的穿
透能力，選項D正確。
經典例題3
氫原子的能級示意圖如圖2所示。開始大量的氫原子均處于基態，用一束
光子能量為E＝12.75 eV的單色光照射該氫原子，并用發出的光線照射逸
出功為2.29 eV的鈉。則下列分析正確的是( )
A.該氫原子能發出10種不同頻率的光
B.發出的光線中有4種光子能使鈉發生光電效應
C.發出的光線中，能量為0.66eV的光子波長最長
D.發出的光線中，光子的最大能量為13.06eV
E.鈉發出的光電子的最大初動能為10.46eV
答案解析3
答案解析：用光子能量為12.75eV的光照射一群處于基態的氫原子，原子能量為
E＝－13.6 eV＋12.75 eV＝－0.85eV，知原子躍遷到第4能級，根據C42＝6知，
最多發射6種不同波長的光子，A錯誤；
根據Em－En＝hν得：從n＝4躍遷到n＝3能級輻射的光子能量最小，波長最長，
其能量為E4－E3＝－0.85－(－1.51)＝0.66eV，C正確；
從n＝4躍遷到n＝1能級輻射的光子能量最大，光子能量為E4－E1＝－0.85－(－
13.6)＝12.75eV，D錯誤；當光子能量大于鈉的逸出功時，則可發生光電效應，
經計算可知，能使鈉發生光電效應的光線有四種，B正確；
鈉發出的所有光電子中最大的初動能為Ek＝12.75eV－2.29eV＝10.46eV，E正確。
PA RT 3
回顧落實
DREAM OF THE FUTURE
要點
①能級之間發生躍遷時放出(吸收)光子的頻率由hν＝Em－En
求得;若求波長可由公式c＝λν求得；
②一個氫原子躍遷發出可能的光譜線條數最多為(n－1)；
③8個概念——能級、基態、激發態、半衰期、結合能、比結
合能、裂變、聚變。
提醒
①根據ΔE＝Δmc2計算，計算時Δm的單位是“kg”，c的單位是
“m/s”，ΔE的單位是“J”；
②玻爾原子模型中假設電子是繞著原子核在一個固定軌道上運動。
布置作業
根據本節課所學，完成學霸布置的作業，加油。
學霸推薦
THANKS
青春的道路不長不短 學霸的陪伴 讓你一路不慌不忙原子結構 原子核講義（教師逐字稿）
課程簡介：PPT(第 1 頁)：同學好，我們又見面了，上次課講的內容
鞏固好了么，要是感覺有什么問題，可以課后和我聯系，我們今天的
內容是關于原子結構 原子核的相關概念和知識點，讓我們來一起看
一下。
PPT(第 2 頁):原子結構 原子核部分是選修 3-5 的重點內容，主要考
察內容就是原子和原子核結構、質能方程、能級躍遷等重要知識點，
同學要重視條件和特點，在這個基礎上進行題型鞏固。
PPT(第 3 頁):我們看一下目錄，還是老樣子，梳理知識體系和解決經
典問題實例。
PPT(第 4 頁)：我們先來看一下知識體系的梳理部分。
PPT(第 5 頁)：這是我們關于原子結構 原子核的總框架。
PPT(第 6 頁)：OK，我們先說一下氫原子光譜、氫原子的能級、能級
公式。
1.原子的核式結構
(1)電子的發現：英國物理學家湯姆孫發現了電子。
(2)α粒子散射實驗：1909～1911 年，英國物理學家盧瑟福和他的助
手進行了用α粒子轟擊金箔的實驗，實驗發現絕大多數α粒子穿過金
箔后基本上仍沿原來方向前進，但有少數α粒子發生了大角度偏轉，
偏轉的角度甚至大于 90°，也就是說它們幾乎被“撞”了回來。
(3)原子的核式結構模型：在原子中心有一個很小的核，原子全部的
正電荷和幾乎全部質量都集中在核里，帶負電的電子在核外空間繞核
旋轉。
2.光譜
(1)光譜
用光柵或棱鏡可以把光按波長展開，獲得光的波長(頻率)和強度分布
的記錄，即光譜。
(2)光譜分類
有些光譜是一條條的亮線，這樣的光譜叫做線狀譜。
有的光譜是連在一起的光帶，這樣的光譜叫做連續譜。
PPT(第 7 頁)：再看一下接下來的內容：
3.玻爾理論
(1)定態：原子只能處于一系列不連續的能量狀態中，在這些能量狀
態中原子是穩定的，電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量。
(2)躍遷：原子從一種定態躍遷到另一種定態時，它輻射或吸收一定
頻率的光子，光子的能量由這兩個定態的能量差決定，即 hν＝Em－
En。(h 是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s)
(3)軌道：原子的不同能量狀態跟電子在不同的圓周軌道繞核運動相
對應。原子的定態是不連續的，因此電子的可能軌道也是不連續的。
4.氫原子的能級、能級公式
(1)氫原子的能級
能級圖如圖所示
(2)氫原子的能級和軌道半徑
①氫原子的能級公式：E
n＝E1/n2 (n＝1，2，3，…)，其中 E1 為基態
能量，其數值為 E1＝－13.6eV。
②氫原子的半徑公式：r 1 (n＝1，2，3，…)，其中 r
n＝n2r 1 為基態半
徑，又稱玻爾半徑，其數值為 r
1＝0.53×10－10m。
PPT(第 8 頁):好，我們再來看看原子核的組成、放射性、原子核的衰
變、半衰期、放射性同位素。
1.原子核的組成：原子核是由質子和中子組成的，原子核的電荷數等
于核內的質子數。
2.天然放射現象
(1)天然放射現象
元素自發地放出射線的現象，首先由貝克勒爾發現。天然放射現象的
發現，說明原子核具有復雜的結構。
(2)放射性和放射性元素
物質發射某種看不見的射線的性質叫放射性。具有放射性的元素叫放
射性元素。
(3)三種射線：放射性元素放射出的射線共有三種，分別是α射線、
β射線、γ射線。
(4)放射性同位素的應用與防護
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兩類，放
射性同位素的化學性質相同。
②應用：消除靜電、工業探傷、作示蹤原子等。
③防護：防止放射性對人體組織的傷害。
PPT(第 9 頁)：3.原子核的衰變
(1)衰變：原子核放出α粒子或β粒子，變成另一種原子核的變化稱
為原子核的衰變。
(2)分類
α衰變：ZAX→Z-2A-4Y＋24He
β衰變：ZAX→Z+1AY＋-10e
兩個典型的衰變方程。
①α衰變：92238U→90234Th＋24He；
②β衰變：90234Th→91234Pa＋-10e；
（3）半衰期：放射性元素的原子核有半數發生衰變所需的時間。半
衰期由原子核內部的因素決定，跟原子所處的物理、化學狀態無關。
PPT(第 10 頁)：再看一下核力、結合能、質量虧損，
1.核力
(1)定義：
原子核內部，核子間所特有的相互作用力。
(2)特點：
①核力是強相互作用的一種表現；
②核力是短程力，作用范圍在 1.5×10－15m 之內；
③每個核子只跟它的相鄰核子間才有核力作用。
2.結合能
核子結合為原子核時釋放的能量或原子核分解為核子時吸收的能量，
叫做原子核的結合能，亦稱核能。
PPT(第 11 頁)：再看一下接下來的內容
3.比結合能
(1)定義：
原子核的結合能與核子數之比，稱做比結合能，也叫平均結合能。
(2)特點：
不同原子核的比結合能不同，原子核的比結合能越大，表示原子核中
核子結合得越牢固，原子核越穩定。
4.質能方程、質量虧損
愛因斯坦質能方程 E＝mc2，原子核的質量必然比組成它的核子的質量
和要小Δm，這就是質量虧損。
由質量虧損可求出釋放的核能ΔE＝Δmc2。
PPT(第 12 頁)：接下來是裂變反應和聚變反應、裂變反應堆 核反應
方程。
1.重核裂變
(1)定義：質量數較大的原子核受到高能粒子的轟擊而分裂成幾個質
量數較小的原子核的過程。
(2)典型的裂變反應方程：
235U＋ 1n→ 89Kr＋ 144Ba＋3 1n。 92 0 36 56 0
(3)鏈式反應：由重核裂變產生的中子使裂變反應一代接一代繼續下
去的過程。
(4)臨界體積和臨界質量：裂變物質能夠發生鏈式反應的最小體積及
其相應的質量。
(5)裂變的應用：原子彈、核反應堆。
(6)反應堆構造：核燃料、減速劑、鎘棒、防護層。
2.輕核聚變
(1)定義：兩輕核結合成質量較大的核的反應過程。輕核聚變反應必
須在高溫下進行，因此又叫熱核反應。
(2)典型的聚變反應方程：
2H＋ 3H→ 4He＋ 1n＋17.6 MeV 1 1 2 0
PPT(第 13 頁)：再看一下相關的考點（氫原子能級及能級躍遷、原子
核的衰變及半衰期、核反應方程及核反應類型），先說一下氫原子能
級及能級躍遷的內容。
1.定態間的躍遷——滿足能級差
(1)從低能級(n 躍遷 小) ――→ 高能級（n 大）―→吸收能量。
hν＝En 大－E
n 小
(2)從高能級(n 躍遷 大) ――→ 低能級（n 小）―→放出能量。
hν＝En 大－E
n 小
2.電離
電離態與電離能
電離態：n＝∞，E＝0
基態→電離態：E 吸＝0－（－13.6 eV）＝13.6 eV 電離能。
n＝2→電離態：E 吸＝0－E2＝3.4 eV
如吸收能量足夠大，克服電離能后，獲得自由的電子還攜帶動能。
PPT(第 14 頁)：(1)α衰變和β衰變的比較
衰變類型 α衰變 β衰變
衰變方程 M M－4 4 M Z－2Y＋ M 0 －1e
2 個質子和 2 個中子結合成
中子轉化為質子和電子
衰變實質 一個整體射出
2 1 1 4 1 1 0 －1e
衰變規律 電荷數守恒、質量數守恒
(2)γ射線：γ射線經常是伴隨著α衰變或β衰變同時產生的。
PPT(第 15 頁)：2.三種射線的成分和性質
名稱 構成 符號 電荷量 質量 電離能力 貫穿本領
α射線 氦核
4
β射線 電子 0 －1e －e 1 1 837 u 較強 較強
γ射線 光子 γ 0 0 最弱 最強
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
衰變前的放射性元素的原子數和質量，N 余、m 余表示衰變后尚未發生
衰變的放射性元素的原子數和質量，t 表示衰變時間，τ表示半衰期。
PPT(第 16 頁)：再看一下核反應方程及核反應類型的內容。
類 型 可控性 核反應方程典例
衰 α衰變 自發 238 234 4 92U―→ 90Th＋
變 β衰變 自發 234 234 0 90Th―→ 91Pa＋－1e
人工轉變 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 現放射性同位素，同 時發現正電子
重核裂變 比較容易進 行人工控制 235 1 92U＋ 235 1 92U＋ 144 89 1 56Ba＋36Kr＋3 136 90 1 54Xe＋38Sr＋10
輕核聚變 很難控制
2 3 4 1
PPT(第 17 頁)：這是我們的總圖，因為圖片有點大，可以下載原圖下
來進行研究。
PPT(第 18 頁)：接下來我們來一起看一下經典題型部分，注意我們在
梳理過程中，也應該將我們經常遇到的經典知識點也梳理上去，這樣
才能既梳理鞏固清楚知識體系，也能清楚出題目的方向。
PPT(第 19—20 頁)：第 1 題和答案。
PPT(第 21—22 頁)：第 2 題和答案。
PPT(第 23—24 頁)：第 3 題和答案。
PPT(第 25 頁)：回顧落實。看完視頻題目后，有沒有學會如何運用知
識體系來解題？我們再次總結一下梳理知識體系的重要性吧。
PPT(第 26 頁)：再來回顧下我們的要點：
①能級之間發生躍遷時放出(吸收)光子的頻率由 hν＝Em－En 求得。
若求波長可由公式 c＝λν求得；
②一個氫原子躍遷發出可能的光譜線條數最多為(n－1)；
③8 個概念——能級、基態、激發態、半衰期、結合能、比結合能、
裂變、聚變。
在這中間我們有些小小的提醒：
①根據ΔE＝Δmc2 計算，計算時Δm 的單位是“kg”，c 的單位是“m/s”，
ΔE 的單位是“J”；
②玻爾原子模型中假設電子是繞著原子核在一個固定軌道上運動。
PPT(第 27 頁)：課后作業布置，請認真完成我們準備的題目，因為對
應的題型可以充分的對咱們學習內容進行很好的鞏固和加強，所有題
目難度不是太大，但是是對所學內容非常好的融匯與滲透，也是對學
習效果非常好的檢驗。在解答過程中一定要仔細哦。
PPT(第 28 頁)：謝謝同學，我們下次再見！

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