2019版高考物理一轮复习专题十二近代物理初步第2讲原子核课件

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2019年度高三物理一轮复习讲义：第十二章第2讲原子核和核能

第2讲原子核和核能见学生用书P185微知识1 天然放射现象1．天然放射现象：某些元素自发地放射某些射线的现象称为天然放射现象，这些元素称为放射性元素。

2．三种射线的本质：α射线是氦核流，β射线是电子流，γ射线是电磁波。

微知识2 原子核的衰变 1．定义原子核自发地放出某种粒子而转变为新核的变化叫原子核的衰变。

2．分类(1)α衰变：AZ X ―→A －4Z －2Y ＋42He ，同时放出γ射线。

(2)β衰变：AZ X ―→AZ ＋1Y ＋ 0－1e ，同时放出γ射线。

3．半衰期(1)定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间。

(2)半衰期的大小由放射性元素的原子核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理状态(如压强、温度等)或化学状态(如单质或化合物)无关。

微知识3 放射性同位素及应用 1．同位素有些原子的原子核电荷数相同，但质量数不同，这样一些具有相同核电荷数和不同质量数的原子互称为同位素。

2．放射性同位素的应用(1)放射性同位素放出的射线应用于工业探伤、农业、医疗等。

(2)做示踪原子。

微知识4 核反应用高能粒子轰击靶核，产生另一种新核的反应过程。

典型核反应：(1)卢瑟福发现质子的核反应方程。

14 7N ＋42He ―→17 8O ＋11H 。

(2)查德威克发现中子的核反应方程。

94Be ＋42He ―→126C ＋10n 。

(3)约里奥－居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程。

2713Al ＋42He ―→3015P ＋10n, 3015P ―→3014Si ＋01e 。

常见的核反应有：衰变、人工转变、裂变和聚变。

微知识5 核能 1．核能由于原子核中的核子间存在强大的核力，使得原子核成为一个坚固的集合体，要把原子核中的核子拆散，就得克服核力而做巨大的功，反之，要把核子集合成一个原子核，就要放出巨大的能量。

2．质能方程(1)质能方程：E ＝mc 2，m 是物体的质量，c 是真空中的光速。

2019高考物理一轮复习第十二章近代物理第2讲原子与原子核课件

表示原子由较高能级向较低能
带箭头的竖线
级跃迁，原子跃迁的条件为 hν
＝Em－En
2.原子跃迁的条件 (1)原子跃迁条件 hν＝Em－En 只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况． (2)当光子能量大于或等于 13.6 eV 时，也可以被处于基态的氢原子吸收，使氢原子电离；当处于基态的氢原子吸收的光子能量大于 13.6 eV 时，氢原子电离后，电子具有一定的初动能．
提示：选 ACD.密立根通过油滴实验，验证了物体所带的电荷量都是某一值的整数倍，测出了基本电荷的数值，选项 A 正确；贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，明确了原子核具有复杂结构，选项 B 错误；居里夫妇通过对含铀物质的研究发现了钋(Po)和镭(Ra)，选项 C 正确；汤姆逊通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，说明了阴极射线是带负电的粒子，并测出了粒子的比荷，选项 D 正确．
四、原子核的衰变和半衰期 1．原子核的衰变 (1)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：AZX→AZ－－24Y＋42He； β 衰变：AZX→Z＋A1Y＋－01e.
2．半衰期 (1)定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间． (2)衰变规律：N＝__N_0_12__t/_τ__、m＝_m__0_12_t_/τ_______．
(2)直接跃迁与间接跃迁：原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时．有时可能是直接跃迁，有时可能是间接跃迁．两种情况下辐射(或吸收)光子的能量是不同的．直接跃迁时辐射(或吸收)光子的能量等于间接跃迁时辐射(或吸收)的所有光子的能量和．
【典题例析】 (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( )

高考物理一轮复习第15章近代物理初步第2讲原子和原子核课件

发生 β 衰变，同时伴随着 γ 辐射。
(3)两个重要的衰变 ①23982U→23940Th＋42He； ②23940Th→23941Pa＋－01e。 2．半衰期放射性元素的原子核有 04 _半__数___发生衰变所需的时间。 3．α 衰变、β 衰变和 γ 辐射的实质 (1)α 衰变：核内两个中子和两个质子结合得比较紧密，作为一个整体从较大的原子核内发射出来。 (2)β 衰变：核内的一个中子转化为一个质子，同时放出一个电子。
(3)典型的聚变反应方程 21H＋31H→42He＋10n＋17.60 MeV。
一堵点疏通 1．α 粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上。( √ ) 2．玻尔理论成功地解释了氢原子光谱，也成功的解释了氦原子光谱。 ( ×) 3．氢原子可以吸收任何能量的光子而发生跃迁。( × ) 4．氢原子光谱是线状的，不连续的，波长只能是分立的值。( √ ) 5．β 射线中的电子来源于原子核外电子。( × )
4．质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程 E＝ 03 __m__c_2 _，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＝ 04 __Δ_m__c_2___。
知识点
裂变反应和聚变反应、裂变反应堆 Ⅰ
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
中子都为一个单位质量。
(4)同位素：具有相同 21 __质__子__数___、不同 22 __中__子__数___的原子。同位素在元素周期表中的 23 _位__置___相同，具有相同的 24 __化__学__性质。
3．放射性的应用与防护 (1)放射性同位素：具有放射性的同位素叫放射性同位素。例如：2173Al＋42He→3105P＋10n，3105P→3104Si＋01e。有 25 _天__然___放射性同位素和 26 __人__工__放射性同位素两类。 (2)应用：工业测厚、放射治疗、作 27 __示__踪__原__子____等。 (3)防护：防止过量射线对人体组织的伤害。

新高考物理通用版总复习一轮课件专题十二第2讲原子核

C.29349Pu 衰变过程中的 γ 光子是由29325U 原子核能级跃迁产生
的
D.29328U 吸收一个中子后生成29349Pu 的核反应过程是一个 α 衰变过程
解析：由29349Pu 衰变过程放出 α 粒子，则其为 α 衰变过程，故 A 错误；29349Pu 衰变过程质量发生亏损，由爱因斯坦质能方程可知，衰变过程放出能量，故 B 错误；29349Pu 衰变过程中产生的 29325U 原子核不稳定而发生跃迁同时放出光子即释放能量，故 C 正确；29328U 吸收一个中子后生成29349Pu 的核反应过程没有放出 α 粒子，也不是一个 α 衰变过程，故 D 错误.
【典题 2】(多选)29302Th(钍)经过一系列 α 衰变和 β 衰变，变成28028Pb(铅).以下说法正确的是( )
A.铅核比钍核少 8 个质子 B.铅核比钍核少 16 个中子 C.共经过 4 次α衰变和 6 次β衰变 D.共经过 6 次α衰变和 4 次β衰变
解析：钍核中共有 90 个质子，142 个中子，铅核中共有 82 个质子，126 个中子，故铅核比钍核少 8 个质子，少 16 个中子， A、B 均正确；29302Th 衰变为28028Pb 共经过的 α 衰变的次数为 232－4 208次＝6 次，共经过的 β 衰变的次数为232－2 208＋(82－次＝4 次，C 错误，D 正确.
答案：ABD
热点 2 半衰期
[热点归纳]
1.半衰期公式：
t
t
N
余＝N
原
1 2
，m
余＝m
原
1 2
.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

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.

2019届高考物理一轮复习第十二单元近代物理初步12_2原

考点讲练
考点一 α粒子散射实验的现象与分析
1．实验现象 (1)绝大多数 α 粒子穿过金箔后，仍按原来的方向前进． (2)少数 α 粒子发生了较大的偏转 (3)极少数的 α 粒子偏转超过 90°，有的甚至被弹回． 2．实验分析第(1)条说明原子内部是“空”的；第(2)、(3)两条说明原子的正电荷以及绝大部分质量都集中在一个很小的核上．
二、氢原子的能级结构玻尔的原子模型：
(1)定态假设：原子的能量是量子化的、不连续的． (2)轨道假设：电子的轨道是量子化的、不连续的． (3)跃迁假设：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.
氢原子的轨道半径和能级公式： (1)轨道半径公式：rn＝n2r1(n＝1，2，3，…)，r1＝0.53×10 －10 m，为基态半径． (2)能级公式：En＝n12E1(n＝1，2，3，…)，E1＝－13.6 eV，为基态能量.
考点三氢原子能级公式的应用
1．氢原子的能级公式 En＝n12E1(n＝1，2，3，…)，基态能量 E1＝－13.6 eV. 注意：En 为负值． 2．吸收(放出)的光子的能量 hν＝Em－En＝n12E1－m12E1 3．激发态 n 的氢原子的电离能 ΔE＝0－En＝－n12E1
氢原子从 n＝3 的能级跃迁到 n＝2 的能级放出光子的
考点四能级图与能级跃迁
1．氢原子能级图的特点量子数 n 越大，能量值越小，相邻的能级差越小．
2．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最多为 Cn2＝ n（n－1） 2. 3．原子吸收能量的两种情况 (1)光照激发：能量等于能级差的光子可被吸收，能量大于电离能的光子可被吸收，其他光子不能被吸收． (2)实物粒子激发：只要粒子能量大于或等于能级差即可被吸收．

高考物理一轮复习基础知识梳理近代物理初步2课件

[思路点拨] 解答本题应注意以下几点： (1)原子碰撞过程满足动量守恒定律． (2)碰撞过程中损失的机械能可以被原子吸收用于能级跃迁． (3)基态氢原子跃迁吸收的最低能量为 E2－E1＝10.2 eV.
[解析] (1)设运动氢原子的速度为 v0，完全非弹性碰撞后两者的速度为 v，损失的动能 ΔE 被基态氢原子吸收．
考技案例导析
一、对氢原子能级图的理解和应用 1．氢原子的能级图(如图)
2．理解 (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，－3.40…”表示氢原子的能级，能级公式为： En＝En21 E1＝－13.6 eV (3)相邻横线间的距离不相等，表示相邻的能级差不等，量子数越大，相邻的能级差越小．
(1)巴耳末系是氢原子在可见光区的一组谱线，在红外光区和紫外光区也有类似的谱线系．
(2)原子跃迁条件 hν＝Em－En 只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况．对于光子和原子作用而使原子电离时，只要入射光的能量 E≥13.6 eV，原子就能吸收光子的能量，对于实物粒子与原子作用使原子激发时，实物粒子的能量大于或等于能级差即可.
4. 氢原子跃迁时电子动能、电势能与原子能量的变化 (1)原子能量：En＝Ekn＋Epn＝En21，随 n 增大而增大，其中 E1＝－13.6 eV. (2)电子动能：电子绕氢原子核运动时静电力提供向心力，即 ker22＝mvr2，所以 Ekn＝12kern2，随 r 增大而减小． (3)电势能通过库仑力做功判断电势能的增减．当轨道半径减小时，库仑力做正功，电势能减小；反之，轨道半径增大时，电势能增加．
如果是一个氢原子，向低能级跃迁时最多发出的光子数为(n－1)．

2019高考物理一轮复习课件12.3原子核

(2) 放射性和放射性元素：物质发射某种看不见的
放射性。具有放射性的元素叫 _______ 放射性射线的性质叫 _______ 元素。
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(3) 三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种 β 射线、___ γ 射线。 α 射线、___ ，分别是___
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化学性质。
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第十二章
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近代物理初步
二、原子核的衰变、半衰期
1．原子核的衰变
原子核 (1)原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种_______
的变化称为原子核的衰变。 (2)分类
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答案
ABD
菜
单
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近代物理初步
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◆考点一原子核的衰变
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1．衰变规律及实质 (1)α衰变和β衰变的比较
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衰变类型衰变方程衰变实质
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(1)重核裂变；(2)轻核聚变。
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5．核反应 (1)遵守的规律：电荷数守恒、质量数守恒。 (2) 反应类型：衰变、人工转变、重核裂变、轻核聚变。
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2019届高考物理一轮复习第十一章近代物理初步2原子结构与原子核课件

命题点 1 玻尔理论 4．一个氢原子从 n＝3 能级跃迁到 n＝2 能级，该氢原子( ) A．放出光子，能量增加 B．放出光子，能量减少 C．吸收光子，能量增加 D．吸收光子，能量减少【解析】氢原子从高能级向低能级跃迁时，放出光子，能量减少，故选项 B 正确，选项 A、C、D 错误．【答案】 B
【答案】 A
命题点 2 科学实验与物理学史 2．(2014·课标卷Ⅱ，35(1))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．贝克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 α 粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子 E．汤姆逊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】 ACD
பைடு நூலகம்
•考点二玻尔理论
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，－表示氢原子的能量
3.4…”
相邻横线间的距离
表示相邻的能量差，量子数越大相邻的能量差越小，距离越小
电离能力最强
贯穿本领最弱
较强较强
最弱最强
(3)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、做示踪原子等． ③防护：防止放射性对人体组织的伤害．

高考物理一轮复习课件专题十二原子核

意义
卢瑟福散射实验揭示了原子的内部结构，为原子核模型的建立提供了重要依据。
玻尔氢原子模型及能级结构
玻尔模型
玻尔在卢瑟福模型的基础上，引入了量子化的概念，提出了氢原子的玻尔模型。他认为电子绕核运动的轨道是量子化的，即电子只能在特定的轨道上运动，不能随意改变。
能级结构
玻尔模型指出，氢原子的能级是分立的，每个能级对应一个特定的能量值。电子在不同能级之间跃迁时，会吸收或发射特定频率的光子。
的基态性质。
局限性
对于重核和超重核，费米气体模型的描述能力较差，需要引入更
复杂的模型来描述其性质。
放射性衰变过程及
03
规律
α衰变过程及特点
α衰变是放射性元素放射出氦原子核（即α粒子）的衰变过程。
α衰变过程中，母核的质量数减少4，电荷数减少2，生成的新核在元素周期表中的位置向前移
动两位。
α衰变释放的能量较大，通常伴有明显的放射性现象，如发光、
THANKS.
原子核的半径约为原子半径的万分之一，体积只占原子体积的几千亿分之一。
原子核具有自旋和磁矩，是原子核磁性的来源。
放射性现象及规律
放射性现象是指某些原子核能自发地放出射线，并转变为另一种原子核的现象。
放射性规律包括指数衰变规律和半衰期规律，其中半衰期是放射性元素衰变的统计规律。
放射性射线包括α射线、β射线和γ射线，它们具有不同的穿透能力和电离能力。
领域。
原子核模型与理论
02
卢瑟福散射实验及意义
01
实验原理
卢瑟福散射实验通过观测α粒子在金箔上的散射角度，推断出原子核的
存在和大小。
02 03
实验结果
实验发现，大部分α粒子直接穿过金箔，少数α粒子发生大角度偏转，极少数α粒子甚至被反弹回来。这表明原子内部有一个带正电荷、体积很小的核心，即原子核。

高考物理一轮总复习专题十二第2讲原子核课件

第五页，共29页。
【跟踪(gēnzōng)训练】 1．关于α、β、γ三种射线，下列说法(shuōfǎ)中正确的是( ) C
A．α射线(shèxiàn)是原子核自发地放射出的氦核，它的穿透能力很
强
B．β射线(shèxiàn)是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等
穿透能力
C．γ射线(shèxiàn)一般伴随α、β射线(shèxiàn)产生，它的穿透能力最强
的是( AC )
A．E＝mc2 是物体各种形式能的总称
B．原子核的能是指核子结合成原子核时吸收的能量(néngliàng)或原
子核分解为核子时放出的能量(néngliàng)
C．1 u(原子质量单位)相当于 931.5 MeV 能量(néngliàng)
D．由ΔE＝Δmc2，在核反应中，亏损的质量Δm 转化成
大，受到这么大的库仑斥力却能是稳定状态，一定还有另外一种力把各核子紧紧地拉在一起，这种力叫做核力．核力具有以下特点：
(1)核力是很强的力． (2)核力作用(zuòyòng)范围小，只在 2.0×10m－的15短距离内起作用．
(3)每个核子只跟它______相__邻的核子发生核力作用．
第十页，共29页。
2．核能
(1)结合能：核子结合成原子核时放出一定(yīdìng)的能量，原子核
分解成核子时吸收一定(yīdìng)能量，这种能量叫结合能．
(2)质量亏损：核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些，这种现象叫做__________．
质量(zhìliàng)亏
也生可成以(认sh为ē，nɡ在c核h反én应ɡ中)的，核参加总核质反应量的m总′质之量差m：和核Δm反应＝后m－m′. (3)爱因斯坦质能方程：物体的能量和质量之间存在着密切

高考物理一轮复习第十二章近代物理初步第2讲原子和原子核课件

后再根据衰变规律确定β衰变的次数.
3.半衰期
(1)公式：N余＝N原 ( 1 )，t m余＝m原 ( 1 ).t
2
2
(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身因素决定的，
跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关.
例2 (2017·全国卷Ⅱ·15)一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，衰变方
解析答案
变式4 (2017·天津理综·1)如图7所示，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.21H＋31H→42He＋10n
B.174N＋42He→178O＋11H
C.42He＋2173Al→3105P＋10n
程为 23982U→23940Th＋，42H下e 列说法正确的是
A.衰变后钍核的动能等于α粒子的动能
√B.衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小
C.铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间 D.衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量
解析答案
变式2 (2017·湖南长沙三月模拟)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6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
3.玻尔理论
(1)定态：原子只能处于一系列不连的续能量状态中，在这些能量状态中原子
是稳的，定电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量.
(2)跃迁：电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时，会放
出能量为hν的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hν＝