(新课标)2020届高考物理一轮总复习选修部分第17章原子结构原子核第2讲放射性元素的衰变、核能随堂
高考物理一轮总复习专题12原子与原子核第2讲原子结构课件
• 练ν3的2 三处种于光基，态且的ν1氢<ν原2<ν子3，在则某该单单色色光光束的的光照子射能下量，为只(能发出) 频率为ν1，ν2，
• A．hν1
B．hν2
• C．hν3
D．h(ν1＋ν2＋ν3)
• 【答案】C
• 【解析】处于基态的原子要发光，必须先吸收一定的能量E，如果是用 光照射来提供这个能量，则E＝hν，使之处于激发态，由于激发态能量
2．两类能级跃迁 (1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发出光子． 光子的频率 ν＝ΔhE＝E高－h E低. (2)受激跃迁：低能级→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．
•考点2 能级跃迁
• 1．对氢原子能级图的理解 • (1)能级图如图所示
• (2)能级图中相关量意义的说明
相关量
意义
能级图中的横线
表示氢原子可能的能量状态——定态
横线左端的数字 “1,2,3，…”
表示量子数
横线右端的数字“－13.6， －3.4，…”
表示氢原子的能量
带箭头的竖线
表示原子由较高能级向较低能级跃 迁，原子跃迁的条件为hν＝Em－En
如同子弹碰到尘埃一样，运动方向不会发生改
变．C、D两项的说法没错，但与题意不符．
2．[对能级跃迁的考查]用频率为 ν0 的光照射大量处于基态的氢原子，在所发
射的光谱中仅能观测到频率分别为 ν1，ν2，ν3 的 3 条谱线，且 ν3＞ν2＞ν1，则( )
A．ν0＜ν1
B．ν3＝ν2＋ν1
C．ν0＝ν1＋ν2＋ν3
(新课标)高考物理一轮总复习-选修部分 第17章 原子结构 原子核 第1讲 原子结构 氢原子光谱课件
4．[对玻尔理论的理解](多选)玻尔在提出的原子模型中所做的假设有( ) A．原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做加速运动，但不向外辐射能量 B．原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的 C．电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射(或吸收)一定频率的光子 D．电子跃迁时辐射的光子频率等于电子绕核做圆周运动的频率
1. 如图所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于 n＝4 的激发态，当向低能级跃迁时辐射出 若干种不同频率的光，下列说法正确的是( )
A.这些氢原子总共可辐射出 3 种不同频率的光子 B.由 n＝2 能级跃迁到 n＝1 能级产生的光频率最小 C.由 n＝4 能级跃迁到 n＝1 能级产生的光最容易发生衍射现象 D.用 n＝2 能级跃迁到 n＝1 能级辐射出的光照射逸出功为 6.34 eV 的金属铂能发生光电效应
解析 由玻尔理论的跃迁假设知，原子处于激发态不稳定，可自发地向低能级发生跃迁，以光子的形 式放出能量。光子的吸收是光子发射的逆过程，原子在吸收光子后，会从较低能级向较高能级跃迁，但不 管是吸收光子还是发射光子，光子的能量总等于两能级之差，即 hν＝Em－En(m>n)，故选项 C、D 正确。
A．最多能辐射出 6 种频率的光子 B．辐射出的波长最大的光子最容易使某种金属发生光电效应 C．辐射出的光子最大能量为 12.75 eV D．一群处于 n＝1 能级的氢原子吸收 11.0 eV 的光子，一定有氢原子可以跃迁到 n＝2 能级 E．从 n＝4 能级跃迁到 n＝3 能级辐射出的光子频率最低
解析 由 n＝4 能级向低能级跃迁可以辐射出的不同频率的光子种数最多为 C24＝6，A 正确；光子的能 量 ΔE＝Em－En，所以最大能量为 ΔE＝E4－E1＝12.75 eV，C 正确；由 c＝λν 和 E＝hν 可知，频率越大的 光子能量越大，波长越短，故应该是波长越短的光子越容易使某种金属发生光电效应，B 错误；11.0 eV 的光子，其能量值不能满足 ΔE＝Em－En，D 错误；从 n＝4 能级跃迁到 n＝3 能级时 ΔE＝E4－E3＝0.66 eV， 能级差最小，故辐射出的光子频率最低，E 正确。
2020届高考物理一轮复习热点题型归纳与变式演练 原子结构 原子核(解析版)
2020届高考物理一轮复习热点题型归纳与变式演练原子结构原子核【专题导航】目录热点题型一原子的核式结构玻尔理论 (1)（一）对能级图的理解和应用 (3)（二）对原子核式结构的理解 (4)热点题型二氢原子的能量及变化规律 (5)热点三原子核的衰变、半衰期 (6)（一）确定衰变次数的问题 (7)（二）衰变射线的性质 (8)（三）对半衰期的理解和应用 (9)热点题型四核反应类型与核反应方程 (9)热点题型五核能的计算 (11)【题型演练】 (12)【题型归纳】热点题型一原子的核式结构玻尔理论1．α粒子散射实验(1)α粒子散射实验装置(2)α粒子散射实验的结果：绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但少数α粒子穿过金箔后发生了大角度偏转，极少数α粒子甚至被“撞了回来”．2．原子的核式结构模型(1)α粒子散射实验结果分析①核外电子不会使α粒子的速度发生明显改变．②汤姆孙模型不能解释α粒子的大角度散射．③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；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；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)核式结构模型的局限性卢瑟福的原子核式结构模型能够很好地解释α粒子散射实验现象，但不能解释原子光谱是特征光谱和原子的稳定性．3．对氢原子能级图的理解(1)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＝1n2E1(n＝1，2，3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6 eV.②氢原子的半径公式：r n＝n2r1(n＝1，2，3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10 m.(3)能级图中相关量意义的说明．4.两类能级跃迁(1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发出光子．光子的频率ν＝ΔE h ＝E 高－E 低h.(2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量．①光照(吸收光子)：吸收光子的全部能量，光子的能量必须恰等于能级差hν＝ΔE .②碰撞、加热等：可以吸收实物粒子的部分能量，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． （一）对能级图的理解和应用【例1】(2019·山西太原一模)如图是氢原子的能级示意图．当氢原子从n ＝4的能级跃迁到n ＝3的能级时， 辐射出光子a ；从n ＝3的能级跃迁到n ＝2的能级时，辐射出光子b .以下判断正确的是 ( )A ．在真空中光子a 的波长大于光子b 的波长B ．光子b 可使氢原子从基态跃迁到激发态C ．光子a 可能使处于n ＝4能级的氢原子电离D ．大量处于n ＝3能级的氢原子向低能级跃迁时最多辐射2种不同谱线 【答案】 A【解析】 氢原子从n ＝4的能级跃迁到n ＝3的能级的能级差小于从n ＝3的能级跃迁到n ＝2的能级时的能级差，根据E m －E n ＝hν知，光子a 的能量小于光子b 的能量，所以a 光的频率小于b 光的频率，光子a 的波长大于光子b 的波长，故A 正确；光子b 的能量小于基态与任一激发态的能级差，所以不能被基态的原子吸收，故B 错误；根据E m －E n ＝hν可求光子a 的能量小于n ＝4能级的电离能，所以不能使处于n ＝4能级的氢原子电离，C 错误；大量处于n ＝3能级的氢原子向低能级跃迁时最多辐射3种不同谱线，故D 错误．【变式】氢原子能级如图，当氢原子从n ＝3跃迁到n ＝2的能级时，辐射光的波长为656 nm.以下判断正确的是( )A．氢原子从n＝2跃迁到n＝1的能级时，辐射光的波长大于656 nmB．用波长为325 nm的光照射，可使氢原子从n＝1跃迁到n＝2的能级C．一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线D．用波长为633 nm的光照射，不能使氢原子从n＝2跃迁到n＝3的能级【答案】CD【解析】根据氢原子的能级图和能级跃迁规律，当氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级时，辐射光的波长一定小于656 nm，因此选项A错误；根据发生跃迁只能吸收和辐射一定频率的光子，可知选项B错误，D 正确；一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时可以产生3种频率的光子，所以选项C正确．（二）对原子核式结构的理解【例2】(2019·上海理工大附中期中)如图所示为卢瑟福α粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察α粒子在各个角度的散射情况．下列说法正确的是()A．在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多B．在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光C．卢瑟福选用不同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似D．α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金原子后产生的反弹【答案】C【解析】.放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数应最多，说明大多数射线基本不偏折，可知金箔原子内部很空旷，故A错误；放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数较少，说明较少射线发生偏折，可知原子内部带正电的体积小，故B错误；选用不同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似，故C正确；α粒子发生散射的主要原因是α粒子受到金原子库仑力作用，且金原子质量较大，从而出现的反弹，故D错误．【变式】如图所示是α粒子(氦原子核)被重金属原子核散射的运动轨迹，M、N、P、Q是轨迹上的四点，在散射过程中可以认为重金属原子核静止．图中所标出的α粒子在各点处的加速度方向正确的是( )A ．M 点B ．N 点C ．P 点D ．Q 点【答案】C【解析】.α粒子(氦原子核)和重金属原子核都带正电，互相排斥，加速度方向与α粒子所受斥力方向相同．带电粒子加速度方向沿相应点与重金属原子核连线指向轨迹曲线的凹侧，故只有选项C 正确． 热点题型二 氢原子的能量及变化规律氢原子跃迁时电子动能、电势能与原子能量的变化规律1．原子能量变化规律：E n ＝E k n ＋E p n ＝E 1n 2，随n 增大而增大，随n 的减小而减小，其中E 1＝－13.6 eV .2．电子动能变化规律(1)从公式上判断电子绕氢原子核运动时静电力提供向心力即k e 2r 2＝m v 2r ，所以E k ＝ke 22r ，随r 增大而减小．(2)从库仑力做功上判断，当轨道半径增大时，库仑引力做负功，故电子动能减小．反之，当轨道半径减小时，库仑引力做正功，故电子的动能增大． 3．原子的电势能的变化规律(1)通过库仑力做功判断，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．(2)利用原子能量公式E n ＝E k n ＋E p n 判断，当轨道半径增大时，原子能量增大，电子动能减小，故原子的电势能增大．反之，当轨道半径减小时，原子能量减小，电子动能增大，故原子的电势能减小．【例3】(2019·三明模拟)按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为r a 的圆轨道自发地直接跃迁到一半径为r b 的圆轨道上，已知r a >r b ，则在此过程中( )A ．原子要发出某一频率的光子，电子的动能增大，原子的电势能减小，原子的能量也减小B ．原子要吸收某一频率的光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量也减小C ．原子要发出一系列频率的光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量也减小D ．原子要吸收一系列频率的光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量也增大 【答案】A.【解析】由玻尔氢原子理论知，电子轨道半径越大，原子能量越大，当电子从r a 跃迁到r b 时，原子能量减小，放出光子；在电子跃迁过程中，库仑力做正功，原子的电势能减小；由库仑力提供电子做圆周运动的向心力，即ke 2r 2＝mv 2r，r 减小，电子速度增大，动能增大，综上所述可知A 正确．【变式】(多选)(2019·宜昌模拟)氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论，下述说明正确的是( ) A ．电子旋转半径减小 B ．氢原子能量增大 C ．氢原子电势能增大 D ．核外电子速率增大 【答案】AD.【解析】氢原子辐射出一个光子后，从高能级向低能级跃迁，氢原子的能量减小，轨道半径减小，根据k e 2r 2＝m v 2r ，得轨道半径减小，电子速率增大，动能增大，由于氢原子半径减小的过程中电场力做正功，则氢原子电势能减小，故A 、D 项正确，B 、C 项错误． 热点三 原子核的衰变、半衰期 1．衰变规律及实质 (1)α衰变和β衰变的比较(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． 2．三种射线的成分和性质3.半衰期的理解半衰期的公式：N 余＝N 原⎝⎛⎭⎫12t /τ，m 余＝m 原⎝⎛⎭⎫12t /τ.式中N 原、m 原表示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． （一）确定衰变次数的问题【例4】(多选)(2019·南通模拟)钍234 90Th 具有放射性，它能放出一个新的粒子而变为镤23491Pa ，同时伴随有射 线产生，其方程为234 90Th→234 91Pa ＋X ，钍的半衰期为24天．则下列说法中正确的是( )A ．X 为质子B ．X 是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的C ．γ射线是镤原子核放出的D ．1 g 钍234 90Th 经过120天后还剩0.312 5 g 【答案】 BC【解析] 根据电荷数和质量数守恒知，钍核衰变过程中放出了一个电子，即X 为电子，故A 错误；发生β衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子时产生的，故B 正确；γ射线是镤原子核放出的，故C 正确；钍的半衰期为24天，1 g 钍234 90Th 经过120天即经过5个半衰期，故经过120天后还剩0.031 25 g ，故D 错误．【技巧总结】确定衰变次数的方法设放射性元素A Z X 经过n 次α衰变和m 次β衰变后，变成稳定的新元素A ′Z ′Y. (1)反应方程：A Z X→A ′Z ′Y ＋n 42He ＋m0－1e.(2)根据电荷数和质量数守恒列方程A ＝A ′＋4n ，Z ＝Z ′＋2n －m .两式联立解得： n ＝A －A ′4，m ＝A －A ′2＋Z ′－Z .注意：为了确定衰变次数，一般是由质量数的改变先确定α衰变的次数，这是因为β衰变的次数的多少对质量数没有影响，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数．【变式】(多选)(2019·梅州一模)关于天然放射现象，以下叙述正确的是( )A ．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将变大B ．β衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的C ．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强D．铀核(23892U)衰变为铅核(20682Pb)的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变【答案】CD【解析】半衰期的时间与元素的物理状态无关，若使某放射性物质的温度升高，其半衰期不变，故A错误．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时产生的，故B错误．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强，故C正确．铀核(23892U)衰变为铅核(20682Pb)的过程中，每经过一次α衰变质子数少2，质量数少4；而每经过一次β衰变质子数增加1，质量数不变；由质量数和核电荷数守恒，可知要经过8次α衰变和6次β衰变，故D正确．（二）衰变射线的性质【例5】．图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里．以下判断可能正确的是()A．a、b为β粒子的径迹B．a、b为γ粒子的径迹C．c、d为α粒子的径迹D．c、d为β粒子的径迹【答案】D【解析】.由于α粒子带正电，β粒子带负电，γ粒子不带电，据左手定则可判断a、b可能为α粒子的径迹，c、d可能为β粒子的径迹，选项D正确．【变式】(多选)一个静止的放射性原子核处于匀强磁场中，由于发生了衰变而在磁场中形成如图所示的两个圆形径迹，两圆半径之比为1∶16，下列判断中正确的是()A．该原子核发生了α衰变B．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15 D．放射性的粒子与反冲核运动周期相同【答案】BC【解析】衰变后产生的新核——即反冲核及放射的带电粒子在匀强磁场中均做匀速圆周运动，轨道半径r＝mvqB，因反冲核与放射的粒子动量守恒，而反冲核电荷量较大，所以其半径较小，并且反冲核带正电荷，由左手定则可以判定反冲核在小圆上做逆时针运动，在大圆上运动的放射粒子在衰变处由动量守恒可知其向上运动，且顺时针旋转，由左手定则可以判定一定带负电荷．因此，这个衰变为β衰变，放出的粒子为电子，衰变方程为M Q A→M ′Q ′B ＋－1e.由两圆的半径之比为1∶16可知，B 核的核电荷数为16.原来的放射性原子核的核电荷数为15，其原子序数为15.即A 为P(磷)核，B 为S(硫)核．由周期公式T ＝2πm qB 可知，因电子与反冲核的比荷不同，它们在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期不相同． （三）对半衰期的理解和应用【例6】(2018·高考江苏卷)已知A 和B 两种放射性元素的半衰期分别为T 和2T ，则相同质量的A 和B 经过 2T 后，剩有的A 和B 质量之比为 ( ) A ．1∶4 B ．1∶2 C ．2∶1 D ．4∶1【答案】B【解析】经过2T ，对A 来说是2个半衰期，A 的质量还剩14，经过2T ，对B 来说是1个半衰期，B 的质量还剩12，所以剩有的A 和B 质量之比为1∶2，选项B 正确．【变式】碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为m 的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有( ) A.m 4 B.m 8 C.m 16 D.m 32【答案】C.【解析】经过n 个半衰期剩余碘131的含量m ′＝m ⎝⎛⎭⎫12n.因32天为碘131的4个半衰期，故剩余碘131的含量：m ′＝m ⎝⎛⎭⎫124＝m 16，选项C 正确． 热点题型四 核反应类型与核反应方程 1．核反应的四种类型2.核反应方程式的书写(1)熟记常见基本粒子的符号，是正确书写核反应方程的基础．如质子(11H)、中子(10n)、α粒子(42He)、β粒子(0－1e)、正电子(01e)、氘核(21H)、氚核(31H)等．(2)掌握核反应方程遵守的规律，是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据，由于核反应不可逆，所以书写核反应方程式时只能用“→”表示反应方向．(3)核反应过程中质量数守恒，电荷数守恒．【例7】(2018·高考全国卷Ⅲ)1934年，约里奥－居里夫妇用α粒子轰击铝核2713Al，产生了第一个人工放射性核素X：α＋2713Al→n＋X.X的原子序数和质量数分别为()A．15和28B．15和30C．16和30 D．17和31【答案】B【解析】将核反应方程式改写成42He＋2713Al→10n＋X，由电荷数和质量数守恒知，X应为3015X.【变式1】．(2018·高考北京卷)在核反应方程42He＋147N→178O＋X中，X表示的是()A．质子B．中子C．电子D．α粒子【答案】A【解析】设X为Z A X，根据核反应的质量数守恒：4＋14＝17＋Z，则Z＝1.电荷数守恒：2＋7＝8＋A，则A＝1，即X为11H，为质子，故选项A正确，B、C、D错误．【变式2】(2018·高考天津卷)国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台，下列核反应中放出的粒子为中子的是()A.147N俘获一个α粒子，产生178O并放出一个粒子B.2713Al俘获一个α粒子，产生3015P并放出一个粒子C.115B俘获一个质子，产生84Be并放出一个粒子D.63Li俘获一个质子，产生32He并放出一个粒子【答案】B【解析】根据质量数和电荷数守恒可知四个核反应方程分别为147N＋42He→178O＋11H、2713Al＋42He→3015P＋10n、115B＋1H→84Be＋42He、63Li＋11H→32He＋42He，故只有B项正确．1热点题型五核能的计算1．应用质能方程解题的流程图(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)根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”．2．根据核子比结合能来计算核能：原子核的结合能＝核子的比结合能×核子数．3.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．(2)较小的核结合成中等大小的核，核子的比结合能都会增加，都可以释放能量．【例8】(2017·高考江苏卷)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 MeVB.42He核比63Li核更稳定C．两个21H核结合成42He核时释放能量 D. 23592U核中核子的平均结合能比8936Kr核中的大【答案】BC.【解析】由题图可知，42He的比结合能约为7 MeV，其结合能应为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．【变式】(2017·高考全国卷Ⅰ)大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电．氘核聚变反应方程是：21H＋21H→32He＋10n.已知21H的质量为2.013 6 u, 32He的质量为3.015 0 u，10n的质量为1.008 7 u，1 u＝931 MeV/c2.氘核聚变反应中释放的核能约为()A．3.7 MeV B．3.3 MeV C．2.7 MeV D．0.93 MeV【答案】B.【解析】氘核聚变反应的质量亏损为Δm＝2×2.013 6 u－(3.015 0 u＋1.008 7 u)＝0.003 5 u，释放的核能为ΔE ＝Δmc2＝0.003 5×931 MeV/c2×c2≈3.3 MeV，选项B正确．【题型演练】1．一个146C核经一次β衰变后，生成新原子核的质子数和中子数分别是()A．6和8B．5和9C．8和6 D．7和7【答案】D【解析】一个146C核经一次β衰变后，生成新原子核，质量数不变，电荷数增加1，质量数为14，电荷数为7，即新核的质子数为7，中子数也为7，故选D.2．(2019·四川遂宁一诊)不同色光的光子能量如下表所示．氢原子部分能级的示意图如图所示．大量处于n ＝4能级的氢原子，发射出的光的谱线在可见光范围内，其颜色分别为( ) A ．红、蓝—靛B ．红、紫C ．橙、绿D ．蓝—靛、紫 【答案】A【解析】计算出各种光子能量，然后和表格中数据进行对比，便可解决本题．氢原子处于第四能级，能够发出12.75 eV 、12.09 eV 、10.2 eV 、2.55 eV 、1.89 eV 、0.66 eV 的六种光子，其中1.89 eV 和2.55 eV 属于可见光，1.89 eV 的光子为红光，2.55 eV 的光子为蓝—靛．3．(2019·唐山调研)在匀强磁场中，有一个原来静止的14 6C 原子核，它放出的粒子与反冲核的径迹是两个相 内切的圆，圆的直径之比为7∶1，那么碳14的衰变方程应为( )A.14 6C→01e ＋14 5BB.14 6C→42He ＋10 4BeC.14 6C→21H ＋12 5BD.14 6C→ 0－1e ＋14 7N 【答案】D【解析】静止的放射性原子核发生了衰变放出粒子后，新核的速度与粒子速度方向相反，放出的粒子与新核所受的洛伦兹力方向相同，根据左手定则判断出粒子与新核的电性相反，根据r ＝mv Bq，因粒子和新核的动量大小相等，可由半径之比7∶1确定电荷量之比为1∶7，即可根据电荷数守恒及质量数守恒得出核反应方程式为D.4．(2019·贵州凯里一中模拟)居里夫妇和贝克勒尔由于对放射性的研究而一起获得1903年的诺贝尔物理学 奖，下列关于放射性的叙述，正确的是 ( )A ．自然界中只有原子序数大于83的元素才具有放射性B ．三种天然放射线中，电离能力和穿透能力最强的是α射线C ．α衰变238 92U→X ＋42He 的产物X 由90个质子和144个中子组成D ．放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关【答案】C【解析】原子序数大于83的元素都具有放射性，小于83的个别元素也具有放射性，故A 错误；α射线的穿透能力最弱，电离能力最强，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱，故B 错误；根据电荷数和质量数守恒得，产物X 为234 90X ，则质子为90个，中子数为234－90＝144个，故C 正确；放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件无关，故D 错误．5．(2019·大连模拟)在足够大的匀强磁场中，静止的钠的同位素2411Na 发生衰变，沿与磁场垂直的方向释放出 一个粒子后，变为一个新核，新核与放出粒子在磁场中运动的轨迹均为圆，如图所示，下列说法正确的( )A ．新核为2412MgB ．轨迹2是新核的径迹 C.2411Na 发生的是α衰变 D ．新核沿顺时针方向旋转【答案】AB【解析】根据动量守恒得知，放出的粒子与新核的速度方向相反，由左手定则判断得知，放出的粒子应带负电，是β粒子，所以发生的是β衰变，根据电荷数守恒、质量数守恒知，衰变方程为2411Na→2412Mg ＋0－1e ，可知新核为2412Mg ，故A 正确，C 错误．由题意，静止的钠核2411Na 发生衰变时动量守恒，释放出的粒子与新核的动量大小相等，两个粒子在匀强磁场中都做匀速圆周运动，因为新核的电荷量大于所释放出的粒子电荷量，由半径公式r ＝mv qB得知，新核的半径小于粒子的半径，所以轨迹2是新核的轨迹，故B 正确．根据洛伦兹力提供向心力，由左手定则判断得知，新核要沿逆时针方向旋转，故D 错误．6．(2019·唐山一中模拟)下列说法正确的是 ( )A.239 94Pu 变成207 82Pb ，经历了4次β衰变和8次α衰变B ．阴极射线的本质是高频电磁波C ．玻尔提出的原子模型，否定了卢瑟福的原子核式结构学说D ．贝克勒尔发现了天然放射现象，揭示了原子核内部有复杂结构【答案】AD【解析】设发生了x 次α衰变和y 次β衰变，根据质量数和电荷数守恒可知，2x －y ＋82＝94,239＝207＋4x ，解得：x ＝8，y ＝4，故A 正确；阴极射线的本质是高速的电子流，故B 错误；玻尔提出的原子模型，成功解释了氢原子发光现象，但是没有否定卢瑟福的核式结构学说，故C 错误．贝克勒尔发现了天然放射现象，揭示了原子核内部有复杂结构，故D 正确；故选AD.7．(2019·山东省实验中学一模)下列说法中正确的是 ( )A ．紫外线照射到金属锌板表面时能够产生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能不会发生改变B．从n＝4能级跃迁到n＝3能级，氢原子的能量减小，电子的动能减小C.23490Th衰变为22286Rn，经过3次α衰变，2次β衰变D．在某些恒星内，3个α粒子结合成一个126C，126C原子的质量是12.000 0u，42He原子的质量是4.002 6 u，已知1 u＝931.5 MeV/c2，则此核反应中释放的核能约为1.16×10－12 J【答案】ACD【解析】光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，选项A正确；从n＝4能级跃迁到n＝3能级，氢原子的能量减小，电子的动能变大，选项B错误；在α衰变的过程中，电荷数少2，质量数少4，在β衰变的过程中，电荷数多1，设经过了m次α衰变，则：4m＝234－222＝12，所以m＝3；经过了n次β衰变，有：2m－n＝90－86＝4，所以n＝2，故C正确；D选项中该核反应的质量亏损Δm＝(4.002 6×3－12.000 0)u＝0.007 8 u，则释放的核能ΔE＝Δmc2＝0.0078×931.5 MeV≈7.266 MeV≈1.16×10－12 J，故D 正确．9.(2019·浙江联考)一个铍原子核(74Be)俘获一个核外电子(通常是最靠近原子核的K壳层的电子)后发生衰变，生成一个锂核(73Li)，并放出一个不带电的质量接近零的中微子νe，人们把这种衰变称为“K俘获”．静止的铍核发生“K俘获”，其核反应方程为74Be＋0－1e→73Li＋νe.已知铍原子的质量为M Be＝7.016 929 u，锂原子的质量为M Li＝7.016 004 u,1 u相当于9.31×102 MeV.下列说法正确的是()A．中微子的质量数和电荷数均为零B．锂核(73Li)获得的动能约为0.86 MeVC．中微子与锂核(73Li)的动量之和等于反应前电子的动量D．中微子与锂核(73Li)的能量之和等于反应前电子的能量【答案】AC【解析】反应方程为74Be＋0－1e→73Li＋νe，根据质量数和电荷数守恒可知中微子的质量数和电荷数均为零，A 正确；根据质能方程，质量减少Δm＝(7.016 929 u＋m e－7.016 004 u)×9.31×102 MeV>0.86MeV，锂核获得的动能不可能为0.86MeV，B错误；衰变反应前后动量守恒，故中微子与锂核(73Li)的动量之和等于反应前电子的动量，C正确；由于反应过程中存在质量亏损，所以中微子与锂核(73Li)的能量之和不等于反应前电子的能量，D错误．10．(多选)用中子轰击23592U原子核，发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为23592U＋10n→X＋9438Sr＋210n，则以下说法中正确的是()A．X原子核中含有86个中子B．X原子核中核子的比结合能比23592U原子核中核子的比结合能大C．X原子核中核子的平均质量比23592U原子核中核子的平均质量大D．X原子核的结合能比23592U原子核的结合能大【答案】AB【解析】根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的质量数为140，电荷数为54，则中子数为86，核子数为140，故A正确．在裂变的过程中，有能量释放，则X原子核中核子的比结合能比23592U原子核中核子的比结合能大，故B正确；X原子核属于中等核，则原子核中核子的平均质量比23592U原子核中核子的平均质量小，X原子核的核子比23592U少，X原子的结合能比23592U的结合能小，故C、D错误．。
高三物理一轮复习 3531：原子结构原子核课件
重核裂变
比较容易 进行人工 控制
除氢弹外 无法控制
轻核聚变
2.核力与核能
(1)核力
①含义：原子核里的核子间存在互相作用的核力， 核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核．
(2)核能
②特点 a．核力是强相互作用的一种表现；
①质能方程：一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正
转．
2．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
①氢原子的能级公式：En＝
－13.6 eV.
E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量E1＝
②氢原子的半径公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，又称 玻尔半径r1＝0.53×10－10 m.
(2)氢原子的能级图，如图3－1－1. ①能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态——定态． ②横线左端的数字“1,2,3…”表示量子数，右端的数字“－13.6，－3.4，…”表示氢原
方法一：设放射性元素 变后，变成稳定的新元 素
经过n次α衰变和m次β衰 ，则表示该核反应的方
程为：
.
根据电荷数守恒和质量守恒可列方程： A ＝ A′＋ 4n，Z＝Z′＋2n－m.
3．对半衰期的理解
(1) 根据半衰期的概念，可总结出公式 N 余 ＝ N 原
高考一轮物理总复习第章《原子与原子核》章末总结ppt课件
2.关于核反应 原子核的变化叫核反应，常见的核反应有：衰变、 人工转变、裂变和聚变等几种类型.不论是哪种类型的 核反应，都遵守质量数守恒和电荷数守恒，这是写核 反应方程的重要依据.但是，写核反应方程时，应以实 验事实为依据，而不能仅仅根据这两个守恒随意去写 实际上不存在的核反应. 需要特别注意的是，核反应通常是不可逆的，方 程中只能用箭头符号“→”来连接，并指示反应的方 向，而不能用“＝”连接核反应方程. 核反应过程通常伴有巨大的能量转化.释放核能 的主要途径有：重核的裂变和轻核的聚变.
D.改用频率大于 ν 的光照射，光电子的最大初动 能变大
【解析】增大入射光强度，单位时间内照射到单 位面积的光电子数增加，则光电流将增大，故选项 A 正确；光电效应是否发生取决于照射光的频率，而与 照射强度无关，故选项 B 错误.用频率为 ν 的光照射光 电管阴极，发生光电效应，用频率较小的光照射时， 若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应， 选项 C 错误；根据 hν－W 逸＝12mv2 可知，增加照射光 频率，光电子的最大初动能也增大，故选项 D 正确.
【答案】ABC
4.(2014 北京)质子、中子和氘核的质量分别为 m1、 m2 和 m3，当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放 的能量是(c 表示真空中的光速)( )
A.(m1＋m2－m3)c B.(m1－m2－m3)c C.(m1＋m2－m3)c2 D.(m1－m2－m3)c2
【解析】本题考查质能方程，对于Δm 的计算是 关键.
1.对原子核的认识 认识原子当中有个核是从α粒子散射实验开始的，卢 瑟福从α粒子散射现象中提出了原子的核式结构学说，指 出在原子中存在一个很小的核；卢瑟福利用α粒子轰击氮 核得到了质子，查德威克用实验证实在原子核中除了质子 外，还有中子，从而确定了原子核是由质子和中子组成的； 天然放射现象的发现又说明了原子核也有复杂的结构，而 且原子核还能够按照一定的规律发生变化.
2020版高考物理一轮复习第十二章第2讲原子结构原子核教案新人教版
第2讲 原子结构 原子核考点1 玻尔理论 能级跃迁1．对氢原子的能级图的理解(如图所示)(1)能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态——定态．(2)横线左端的数字“1,2,3…”表示量子数，右端的数字“－13.6，－3.4…”表示氢原子的能级．(3)相邻横线间的距离，表示相邻的能级差，量子数越大，相邻的能级差越小．2．两类能级跃迁(1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发出光子．光子的频率ν＝ΔE h ＝E 高－E 低h. (2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量．①光照(吸收光子)：吸收光子的全部能量，光子的能量必须恰等于能级差h ν＝ΔE . ②碰撞、加热等：可以吸收实物粒子的部分能量，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．(多选)如图所示是氢原子的能级图，大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时，一共可以辐射出6种不同频率的光子，其中巴耳末系是指氢原子由高能级向n＝2能级跃迁时释放的光子，则( )A．6种光子中波长最长的是n＝4激发态跃迁到基态时产生的B．6种光子中有2种属于巴耳末系C．使n＝4能级的氢原子电离至少要0.85 eV的能量D．若从n＝2能级跃迁到基态释放的光子能使某金属板发生光电效应，则从n＝3能级跃迁到n＝2能级释放的光子也一定能使该金属板发生光电效应[审题指导] 激发态的氢原子向低能级跃迁时，能级差越大，发射光子的频率越大；而巴耳末系是高能级向n＝2能级跃迁时发射的光子，可看出有2种．【解析】根据跃迁假说，在跃迁的过程中释放光子的能量等于两能级之差，故从n＝4跃迁到n＝3时释放光子的能量最小，频率最小，波长最长，所以A错误；由题意知6种光子中有2种属于巴耳末系，它们分别是从n＝4跃迁到n＝2和从n＝3跃迁到n＝2时释放的光子，故B正确；E4＝－0.85 eV，故n＝4能级的电离能等于0.85 eV，所以C正确；由题图知，从n＝3能级跃迁到n＝2能级释放的光子的能量小于n＝2能级跃迁到基态释放的光子的能量，所以D错误．【答案】BC1．(2019·湖南师大附中摸底)如图所示为氢原子的能级图，则下列说法正确的是( A )A ．若已知可见光的光子能量范围为1.61 eV ～3.10 eV ，则处于n ＝4能级状态的氢原子，向低能级跃迁时辐射的光谱线在可见光范围内有2条B ．当氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，氢原子的电势能增加，电子的动能增加C ．处于n ＝3能级状态的氢原子，向低能级跃迁时辐射出波长分别为λ1、λ2、λ3(λ1>λ2>λ3)的三条谱线，则λ1＝λ2＋λ3D ．若处于n ＝2能级状态的氢原子向低能级跃迁时辐射出的光能使某金属板发生光电效应，则从n ＝5能级跃迁到n ＝2能级时辐射出的光也一定能使此金属板发生光电效应解析：根据h ν＝E 初－E 末计算可知，处于n ＝4能级的氢原子向低能级跃迁时辐射的光谱线在可见光范围内有2条，A 正确．氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，轨道半径减小，原子能量减小，向外辐射光子，根据k e 2r 2＝m v 2r知轨道半径越小，动能越大，故电子的动能增大，电势能减小，B 错误．根据h c λ3＝h c λ2＋h c λ1得λ3＝λ2λ1λ2＋λ1，C 错误．因为从n ＝5能级跃迁到n ＝2能级时发射出的光的频率小于处于n ＝2能级状态的氢原子向低能级跃迁时发射出的光的频率，故不一定发生光电效应，D 错误．2．(2019·天津静海调研)如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n ＝3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为 2.49 eV 的金属钠．下列说法正确的是( D )A ．这群氢原子能发出3种不同频率的光，其中从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级所发出的光波长最短B．这群氢原子能发出6种不同频率的光，其中从n＝3能级跃迁到n＝1能级所发出的光频率最小C．这群氢原子发出不同频率的光，只有一种频率的光可使金属钠发生光电效应D．金属钠表面发出的光电子的最大初动能为9.60 eV解析：一群氢原子处于n＝3能级的激发态，可能发出C23＝3种不同频率的光子，n＝3能级和n＝2能级间能级差最小，所以从n＝3能级跃迁到n＝2能级发出的光子频率最低，波长最长，选项A错误．因为n＝3能级和n＝1能级间能级差最大，所以氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级发出的光子频率最高，故B错误．当入射光频率大于金属钠的极限频率时，金属钠能发生光电效应，即入射光的能量大于钠的逸出功 2.49 eV时就能产生光电效应．根据能级图可知，从n＝3能级跃迁到n＝2能级所发出的光能量为－1.51 eV－(－3.4) eV＝1.89 eV<2.49 eV，不能使金属钠的表面发生光电效应．从n＝2能级跃迁到n＝1能级所发出的光能量为－3.4 eV－(－13.6) eV＝10.2 eV>2.49 eV，能使金属钠的表面发生光电效应，从n＝3能级跃迁到n＝1能级发出的光子频率最高，发出的光子能量为ΔE＝12.09 eV，根据光电效应方程E k＝hν－W0得，最大初动能E k＝12.09 eV－2.49 eV＝9.60 eV，故C错误，D正确．(1)能级越高，量子数越大，轨道半径越大，电子的动能越小，但原子的能量肯定随能级的升高而变大.(2)原子跃迁发出的光谱线条数，是对于一群氢原子而言，而不是一个.考点2 天然放射现象衰变1．α衰变、β衰变的比较2.对半衰期的理解(1)放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，叫作这种元素的半衰期．(2)半衰期表示放射性元素衰变的快慢，不同的放射性元素其半衰期不同．(3)半衰期描述的对象是大量的原子核，不是单个原子核，这是一个统计规律．(4)一种元素的半衰期与这种元素是以单质形式还是以化合物形式存在无关，且加压、增温均不会改变．(5)要理解半衰期表达式中各物理量的含义，在表达式中，m 是指剩余的原子核的质量，而不是衰变的质量．(1)原子核238 92U 经放射性衰变①变为原子核234 90Th ，继而经放射性衰变②变为原子核234 91Pa ，再经放射性衰变③变为原子核234 92U.放射性衰变①、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(2)法国科学家贝可勒尔(H.A.Becquerel)在1896年发现了天然放射现象．如图反映的是放射性元素铀核衰变的特性曲线．由图可知，铀的半衰期为________年；请在下式的括号中，填入铀在衰变过程中原子核放出的粒子的符号．23892U→23490Th ＋( )[审题指导] (1)由电荷数守恒、质量数守恒确定核反应方程，从而进一步推断各是什么衰变．(2)结合题图，由半衰期的定义判断铀的半衰期．由质量数守恒和电荷数守恒确定核反应方程中的粒子符号．【解析】(1)衰变过程中电荷数、质量数守恒，由题意可得衰变方程分别为：238 92U→234 90 Th＋42He，234 90Th→234 91Pa＋0－1e，234 91Pa→234 92U＋0－1e，所以A对．(2)根据半衰期的定义，由题图坐标轴数据可知，铀的半衰期为1 620年；由核反应所遵循的电荷数守恒和质量数守恒可知，衰变过程中放出的粒子的电荷数为Z＝92－90＝2，质量数为A＝238－234＝4，符号为42He.【答案】(1)A (2)1 620 42He3．(2019·江西上饶一联)PET(正电子发射型计算机断层显像)的基本原理是：将放射性同位素15 8O注入人体，参与人体的代谢过程.15 8O在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图象．根据PET 的基本原理，下列说法正确的是( B )A.15 8O衰变的方程式为15 8O→15 9F＋0－1eB．将放射性同位素15 8O注入人体，15 8O的主要用途是作为示踪原子C．一对正负电子湮灭后也可能只生成一个光子D．PET中所选的放射性同位素的半衰期应较长解析：由质量数守恒和电荷数守恒可知，15 8O衰变的方程式为15 8O→15 7N＋01e，故A错误；将放射性同位素15 8O注入人体，15 8O的主要用途是作为示踪原子，故B正确；一对正负电子湮灭后生成两个光子，故C错误；PET中所选的放射性同位素的半衰期应较短，故D错误．4．(多选)静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它放出一个α粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得α粒子和反冲核轨道半径之比为441，如图所示，则( ABC )A ．α粒子与反冲粒子的动量大小相等，方向相反B ．原来放射性元素的原子核电荷数为90C ．反冲核的核电荷数为88D ．α粒子和反冲粒子的速度之比为188解析：微粒之间相互作用的过程遵循动量守恒定律，由于初始总动量为零，则末动量也为零，即α粒子和反冲核的动量大小相等，方向相反．由于释放的α粒子和反冲核均在垂直于磁场的平面内且在洛伦兹力作用下做圆周运动，由qvB ＝mv 2R ，得R ＝mv qB.若原来放射性元素的核电荷数为Q ，则对α粒子：R 1＝p 1B ·2e ；对反冲核：R 2＝p 2B (Q －2)e .由于p 1＝p 2，R 1R 2＝441，所以Q ＝90.α粒子和反冲核的速度大小与质量成反比，但质量大小未知，故D 错误．(1)一个区别静止的原子核在磁场中发生α衰变和β衰变时的轨道不同，分别为相外切圆和相内切圆．(2)两个结论①原子核发生衰变时遵循电荷数守恒和质量数守恒．②因为β衰变对质量数无影响，可先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后根据衰变规律确定β衰变的次数．考点3 核反应类型与核反应方程1．核反应类型2.核反应方程式的书写(1)熟记常见基本粒子的符号是正确书写核反应方程的基础．如质子(11H)、中子(10n)、α粒子(42He)、β粒子(0－1e)、正电子(01e)、氘核(21H)、氚核(31H)等．(2)掌握核反应方程遵循的规律是正确书写核反应方程式或判断某个核反应方程是否正确的依据．由于核反应不可逆，所以书写核反应方程式时只能用“→”表示反应方向．(3)核反应过程中质量数守恒，电荷数守恒．(2018·天津卷)国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台．下列核反应中放出的粒子为中子的是( )A.14 7N俘获一个α粒子，产生17 8O并放出一个粒子B.2713Al俘获一个α粒子，产生3015P并放出一个粒子C.11 5B俘获一个质子，产生84Be并放出一个粒子D.63Li俘获一个质子，产生32He并放出一个粒子[审题指导] 根据核反应过程中质量数和电荷数均守恒的原则，写出核反应方程，同时应熟记几种常用的微观粒子的表示方法．【解析】本题考查核反应方程．由核反应过程中遵循质量数、电荷数均守恒的原则，可写出选项中的四个核反应方程.14 7N＋42He→17 8O＋11H，选项A错误.2713Al＋42He→3015P＋10n，选项B 正确.11 5B＋11H→84Be＋42He，选项C错误.63Li＋11H→32He＋42He，选项D错误．【答案】 B5．(2019·广东五校一联)2017年11月17日，“中国核潜艇之父”——黄旭华获评全国道德模范，颁奖典礼上，习总书记为他“让座”的场景感人肺腑．下列有关核反应说法错误的是( D )A．目前核潜艇是利用重核裂变提供动力B．重核裂变反应中一定有质量亏损C.235 92U＋10n→140 54Xe＋9438Sr＋d10n，式中d＝2D．铀核裂变后生成的新核比铀核的比结合能小解析：目前世界上的核潜艇都是利用重核裂变提供动力，A正确．重核裂变释放能量一定存在质量亏损，B正确．由核反应中质量数守恒可知d＝2，C正确．铀核裂变后生成的新核的比结合能比铀核的大，D错误．6．我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献．下列核反应方程中属于聚变反应的是( A )A.21H＋31H→42He＋10nB.14 7N＋42He→17 8O＋11HC.42He＋2713Al→3015P＋10nD.235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n解析：本题考查核反应类型．选项A是质量小的核结合成质量较大的核，属于核聚变．选项B是卢瑟福发现质子的人工转变方程．选项C是约里奥·居里夫妇发现人工放射性同位素的人工转变方程．选项D是铀核在中子轰击下分裂为中等质量的核的过程，属于核裂变．四种核反应的快速区分(1)衰变反应：反应方程左边只有一个原子核，右边有两个且其中包含一个氦核或电子．(2)人工核反应：核反应方程左边有一个原子核和α粒子、中子、质子、氘核等粒子中的一个，右边有一个新核，还可能放出一个粒子．(3)重核的裂变：左边为重核与中子，右边为两个以上的核并放出若干个粒子．方程左右两边中子数不可抵消．(4)轻核的聚变：左边为轻核，右边为质量较大的核．例如氘核和氚核聚变成氦核的反应．考点4 结合能质量亏损质能方程1．对结合能的理解(1)原子核核子数越多，其结合能越大，即把原子核分解为核子所需的能量越多．(2)比结合能指平均每个核子吸收(或释放)的能量，比结合能越大，原子核结合越牢固，越稳定．(3)比结合能小的原子核变为比结合能大的原子核，要释放能量．2．对质能方程的理解(1)物体的质量包括静止质量和运动质量，质量亏损指的是静止质量的减少，减少的静止质量转化为和辐射能量有关的运动质量．(2)质量亏损并不是这部分质量消失或转变为能量，只是静止质量的减少．(3)在核反应中遵循能量守恒定律；(4)质量只是物体具有能量多少及能量转变多少的一种量度．3．核能的计算方法(1)根据ΔE＝Δmc2计算，Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”．(2)根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算，Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”．(3)根据核子比结合能来计算：原子核的结合能＝核子比结合能×核子数．(4)根据动量守恒和能量守恒计算：在无光子辐射的情况下，核反应中释放的核能转化为生成新核和新粒子的动能．在此情况下可依据动量守恒和能量守恒来计算核能．(2019·北京师大附中模拟)太阳中含有大量的氘核，氘核不断发生核反应放出核能，以光和热的形式向外辐射．已知两个氘核发生核反应可以产生一个新核，并放出一个中子．该新核质量为3.015 0 u，氘核质量为2.013 6 u，中子质量为1.008 7 u,1 u的质量相当于931.5 MeV的能量，则：(1)写出该核反应方程式；(2)求核反应中释放的核能为多少MeV(结果保留三位有效数字)；(3)若两氘核以相等的动能0.35 MeV进行对心碰撞，假设核能全部转化为机械能，求反应后新核的动能．(结果保留两位有效数字)[审题指导] (1)根据质量数守恒和电荷数守恒写出核反应方程．(2)根据能量守恒，释放的核能及两核的动能全部转化为两个新核的动能．【解析】(1)由质量数守恒和核电荷数守恒，写出核反应方程为21H＋21H→32He＋10n.(2)反应过程中质量减少了Δm＝2×2.013 6 u－1.008 7 u－3.015 0 u＝0.003 5 u反应过程中释放的核能ΔE＝0.003 5×931.5 MeV≈3.26 MeV(3)设10n核和32He的动量分别为p1和p2，由动量守恒定律得0＝p1＋p2由此得p1和p2大小相等由动能和动量关系E＝p22m及32He核和10n质量关系得：中子的动能E1是32He核动能E2的3倍，即E1E2＝3 1由能量守恒定律得E1＋E2＝ΔE＋2×0.35由以上可以算出E2＝0.99 MeV.【答案】(1)21H＋21H→32He＋10n (2)3.26 MeV(3)0.99 MeV7．(2018·全国卷Ⅲ)1934年，约里奥－居里夫妇用α粒子轰击铝核2713Al，产生了第一个人工放射性核素X：α＋2713Al→n＋X.X的原子序数和质量数分别为( B ) A．15和28 B．15和30C．16和30 D．17和31解析：本题考查核反应方程．在核反应过程中，质量数和电荷数分别守恒，则X的原子序数为2＋13＝15，X的质量数为4＋27－1＝30，选项B正确．8．(2019·安徽江淮十校联考)关于质量亏损和原子核的结合能，以下说法正确的是( B )A．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子释放的能量B．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能C．核子结合成原子核时会出现质量亏损，亏损的质量转化为释放的能量D．原子核的平均结合能越大，则原子核中核子的平均质量就越小，在核子结合成原子核时平均每个核子的质量亏损就越小解析：根据结合能的定义可知，分散的核子组成原子核时放出的能量叫原子核的结合能，理论上来说，原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量，故A错误；一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，该过程中要释放能量，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，故B正确；核子结合成原子核时会出现质量亏损，质量亏损以能量的形式释放出来，而不是转化，故C错误；原子核的平均结合能越大，则原子核中核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)就越小，平均每个核子的质量亏损就越多，故D错误．9．(多选)原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断中正确的有( BC )A.42He核的结合能约为14 MeVB.42He核比63Li核更稳定C．两个21H核结合成42He核时释放能量D.235 92U核中核子的平均结合能比8936Kr核中的大解析：42He核里面有四个核子，所以结合能约为28 MeV，A项错误；比结合能越大，原子核越稳定，所以B项正确；两个21H核结合成42He核时发生聚变反应，比结合能变大，有质量亏损，所以释放能量，C项正确；235 92U核中核子的平均结合能比8936Kr核中的小，D项错误．计算核能的技巧(1)由质量亏损计算核能：若Δm以u为单位，可由1 u＝931 MeV/c2，得到释放的以MeV为单位的核能；若Δm以kg为单位，则由质能方程ΔE＝Δmc2获得以J为单位的释放的核能．(2)根据比结合能曲线计算核能：如21H＋21H→42He＋ΔE释放的核能为新核的结合能与两个氘核结合能之差．学习至此，请完成课时作业40。
高三物理一轮复习课件122原子结构与原子核共54页
12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。—— 托马斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事 情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
2020届高三二轮复习强化训练：原子和原子核(含解析)
2020届高三二轮复习强化训练：原子和原子核一、选择题1.下列说法正确的是（ ）A.汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，从而建立了核式结构模型B.贝克勒尔通过对天然放射现象的硏究，发现了原子中存在原子核C.原子核由质子和中子组成，稳定的原子核内，中子数一定小于质子数D.大量处于基态的氢原子在单色光的照射下，发出多种频率的光子，其中必有一种与入射光频率相同2.关于原子核的衰变，下列说法正确的是（ ）A. β射线是电子流，是原子核外电子的一种自发的放射现象B. 对天然放射性元素加热，其半衰期将变短C. 原子核发生衰变时，衰变前后的电荷数和质最数都守恒D. 任何元素都有可能发生衰变3.下列说法正确的是（ ）A. 放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关B. 结合能越大，原子中核子结合得越牢固，原子核越稳定C. 一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短D. 各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量（频率）不同，因此利用不同的气体可以制成五颜六色的霓虹灯4.关于核反应的类型，下列表述正确的是（ ）A. 238234492902U Th He →+是α衰变 B. 1441717281N He O H +→+是β衰变 C. 427301213150He Al P n +→+是核聚变 D. 828234361Se Kr 2e -→+是核裂变5.下列说法正确的是（ ）A. 原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律B. α射线是高速运动的带电粒子流，穿透能力很强C. 氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子D. 发生光电效应时光电子的最大初动能与入射光的频率成正比6.下列说法正确的是（ ）A. β射线也可能是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力B. 按照电离能力来看，放射性元素放出的三种射线由弱到强的排列顺序是α射线、β射线、γ射线C. 按照玻尔的氢原子理论，当电子从高能级向低能级跃迁时，氢原子系统的电势能减少量可能大于电子动能的增加量D. 在微观物理学中，不确定关系告诉我们不可能准确地知道单个粒子的运动情况，但是可以准确地知道大量粒子运动时的统计规律7.在足够大的匀强磁场中，静止的镁的同位素得2412Mg 发生衰变，沿与磁场垂直的方向释放出一个粒子后，变为一个新核，新核与放出粒子在磁场中运动的轨迹均为圆，如图所示，下列说法正确的是（ ）A. 新核为2413AlB. 新核沿逆时针方向旋转C. 2412Mg 发生的是α衰变D. 轨迹1是新核的径迹8.据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置（又称“人造太阳”）已完成了首次工程调试。
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第 2 讲放射性元素的衰变、核能
1. [2020 •北京高考]下列核反应方程中，属于a衰变的是（）
A. VN+ 2Hb牝叶1H
B. 238U R23Th+ 2He
C.1H+ ?H R2He+ J n
D. 23490Th^29i4Pa+—1e
答案B
解析A项是人工核转变，A项错误；B项是a衰变，B项正确；C项是轻核聚变，C项错误；D项是B衰变，D项错误。
2. [2020 •福建高考]下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是（
）
A. Y射线是高速运动的电子流
B•氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大
C.太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变
DCBi的半衰期是5天，100克^Bi经过10天后还剩下50克
答案B
解析丫射线是光子流，所以A项错误；氢原子辐射光子以后，半径减小，电子动能增加，所以B项正确；太阳辐射能量的主要来源是热核反应，所以C项错误; 雷Bi的半衰期是5天，经过10天，100克2s3Bi还余25克，所以D项错误。
3. [2020 •重庆高考]图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物发生衰变放出
的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里。
以下判断可能正确的是（）
A. a、b为B粒子的径迹
B. a、b为丫粒子的径迹
C. c、d为a粒子的径迹
D. c、d为B粒子的径迹
答案D
解析丫粒子不带电，不会发生偏转，故B错。
由左手定则可判定，a、b粒子带正电，C、d粒子带负电，又知a粒子带正电，B粒子带负电，故A、C均错，D 对。
4. [2020 •广东高考]（多选）科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应
4 3 2 3 4
获得能量。
核反应方程分别为：x+ S2He+ 1H+ 4.9 MeV和i H+ i FH2He+ X+ 17.6
MeV下列表述正确的有（）
A. X是中子
B. Y的质子数是3,中子数是6
C. 两个核反应都没有质量亏损
D. 氘和氚的核反应是核聚变反应
答案AD
解析设Z X、A Y,由质量数守恒和电荷数守恒有：A+ A'= 4+ 3,2 + 3 = A+ 4, Z+ Z'= 2+ 1,1 + 1 = 2+ Z,可得A= 1, A'= 6，Z= 0, Z'= 3,故X 是中子，Y 是3Li , A正确；由3Li知，丫的质子数、中子数都是3,故B错误；两个核反应中都释放了能
量，故都有质量亏损，C错误；氘和氚的核反应中质量较小的核合成了质
量较大的核，故D正确
5. [2020 •山东高考](多选)14C发生放射性衰变成为14N,半衰期约5700年。
已
知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减少。
现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。
下列说法正确的是( )
A. 该古木的年代距今约5700年
B. 12C、13C、14C具有相同的中子数
C. 14C衰变为14N的过程中放出B射线
D. 增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变
答案AC
解析古木样品中14C的比例正好是现代样品的二分之一，说明该古木恰好经历了一个半衰期的时间，故A正确。
12C、13C、14C具有相同的质子数、不同的中子数，故B 错。
14C的衰变方程为：14 6314 7N+ -0e，可见C正确。
放射性元素的半衰期与外界因素无关，故D错。
6. [2020 •课标全国卷U ](多选)在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。
下列说法符合历史事实的是( )
A. 密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值
B. 贝可勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核
C. 居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素
D. 卢瑟福通过a粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子
E. 汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷
答案ACE
解析密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值为 1.6 X 10 -19 C,选项A正确；贝可勒尔通过对天然放射现象研究发现了原子核有复杂结构，选项B错误；居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素，选项C正确；卢瑟福通过a 粒子散射实验，得出了原子的核式结构理论，选项D错误；汤姆孙通过对阴极射线在电
场及在磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测定了粒子的比荷，选项 E 正确。
7. [2020 •河北正定模拟](多选)关于原子核的有关知识，下列说法正确的是
( )
A. 天然放射性射线中的B射线实际就是电子流，它来自原子的核内
B. 放射性原子核经过a、B衰变致使新的原子核处于较高能级，因此不稳定，从而产生丫射线
C. 氡222经过衰变为钋218的半衰期为3.8 天, 一个氡222原子核四天后一定衰变为钋218
D. 比结合能越大，原子越容易发生衰变
E. 热核反应过程中核子必须要有巨大的动能来克服核子间的力
答案ABE
解析因为半衰期是统计规律，对单个核子没有意义，所以C项错。
比结合能描述原子核的稳定性，比结合能越大，原子越稳定，越不易发生衰变，所以D项错。
8. [2020 •江苏高考](1)核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，
235 92U是核电站常用的核燃料。
235 92U受一个中子轰击后裂变成144 56Ba和36心两部分，并产生_______ 个中子。
要使链式反应发生，裂变物质的体积要_______ (选填“大于”或“小于” )它的临界体积。
(2)取质子的质量m p= 1.6726 X 10一27 kg，中子的质量 1.6749 X 10-27 kg,a
粒子的质量m a = 6.6467 X 10-27 kg，光速c = 3.0 X 108 m/s。
请计算a粒子的结合能。
(计算结果保留两位有效数字)
答案(1)3 大于(2)4.3 X10－12 J
解析⑴ 由235 92U+ 144 56Ba+ ；6心+ 3；n可知，会产生3个中子，要使裂变持续进行(链式反应)，物质的体积需大于它的临界体积。
(2) 组成a 粒子的核子与a 粒子的质量差为
△ nn= (2m p+ 2m n) —m a
结合能△m€
代入数据得△ E= 4.3 X 10 —12 J。
9. [2020 •石家庄模拟]用中子轰击锂核(3Li)发生核反应，产生氚和a粒子并
放出4.8 MeV的能量。
则该核反应方程式为___________ , _______ kg。
（保留两位有效数字）
答案；Li + O n—1H+ ；He 8.5 x 10_30
解析由题得核反应方程式为；Li + 0n—1H+ ：He
释放能量E= 4.8 MeV，因E=Am c2得
4.8 x 106x 1.6 x 10 —19
3x 108 2
一30
kg~8.5 x 10 kg
上述反应中的质量亏损为。