2013高考一轮：第十二章近代物理初步 第2单元 原子结构和原子核
高考物理一轮复习 第12章 近代物理初步 第2讲 原子和原子核课时作业(含解析)新人教版-新人教版高
第2讲原子和原子核时间：45分钟总分为：100分一、选择题(此题共14小题，每一小题6分，共84分。
其中1～11题为单项选择，12～14题为多项选择)1．(2019·广东揭阳一模)如下列图，x为未知的放射源，L为薄铝片，假设在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，如此x可能是()A．α射线和β射线的混合放射源B．纯α射线放射源C．纯γ射线放射源D．α射线和γ射线的混合放射源答案 D解析在放射源和计数器之间加薄铝片L后，发现计数器的计数率大幅度减小，说明射线中含有穿透能力弱的α射线，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，说明没有射线或剩下的射线不带电，即为γ射线，因此放射源x可能是α射线或它和γ射线的混合放射源，故A、B、C错误，D正确。
2．(2019·江西高三九校3月联考)如下说法中正确的答案是()A．天然放射现象的发现，揭示了原子核是由质子和中子组成的B．玻尔的原子结构理论是在卢瑟福核式结构学说上引进了量子理论C．天然放射现象中出现的α射线、β射线、γ射线都是高能量的电磁波D．卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子核有复杂结构答案 B解析天然放射现象的发现，揭示了原子核有复杂的结构，故A错误；玻尔的原子结构理论是在卢瑟福核式结构学说的根底上引入了量子理论，故B正确；天然放射现象中出现的α射线、β射线、γ射线，其中α射线是氦原子核，β射线是电子流，只有γ射线是高能量的电磁波，故C错误；卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子有复杂结构，在此根底上，他建立了原子的核式结构模型，故D错误。
3．(2020·安徽省A10联盟高三摸底)据报道，香烟会释放一种危险的放射性元素“钋(210 84 Po)〞，如果每天抽1.5包香烟，一年后累积的辐射相当于300次胸透的辐射。
210 84Po发生一次α衰变和一次β衰变后产生了新核，新核的中子数比质子数多()A．38个B．40个C．42个D．44个答案 B解析210 84Po发生一次α衰变和一次β衰变产生的新核为206 83X，其中子数为206－83＝123，中子数比质子数多123－83＝40，B正确。
高考物理总复习第十二单元波粒二象性原子结构与原子核课时2原子结构原子核教师用书(含解析)新人教版
1.原子的核式结构模型(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的方向前进,但有少数α粒子发生了大角度偏转,几乎被“撞”了回来。
(3)卢瑟福提出原子的核式结构模型:在原子中心有一个很小的核,原子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.氢原子的能级结构(1)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 m-E n。
(h是普朗克常量,h=6.626×10-34J·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。
(2)基态和激发态:原子能量最低的状态叫基态,其他能量较高的状态叫激发态。
3.原子核的组成(1)原子核由质子和中子组成,它们统称为核子。
(2)原子核的核电荷数=质子数,原子核的质量数=质子数+中子数。
(3)同位素:具有相同质子数、不同中子数的原子。
同位素在元素周期表中的位置相同。
4.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,首先由贝可勒尔发现。
天然放射现象的发现,说明原子核还具有复杂的结构。
(2)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。
其中α射线是高速运动的氦核,β射线是高速运动的电子流,γ射线是光子。
(3)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影响因素:放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的,跟原子所处的物理状态(如温度、压强)及化学状态(如单质、化合物)无关。
(4)α衰变和β衰变的实质α衰变:核内两个中子和两个质子作为一个整体从较大的原子核内抛射出来。
高考物理一轮复习第十二章近代物理初步第2讲原子核和核能学案(2021年整理)
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第2讲原子核和核能微知识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:错误!X―→错误!Y＋错误!He，同时放出γ射线。
(2）β衰变：错误!X―→错误!Y＋错误!e,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。
错误!N＋错误!He―→错误!O＋错误!H。
（2）查德威克发现中子的核反应方程。
2013年高考一轮：第十二章 第2单元 原子结构和原子核
[答案] C
[拓展训练] 1．氢原子部分能级的示意图如图12－2－6所示。不同色光
的光子能量如下表所示：
色光 光子能 量范围 (eV) 1.61～ 2.00～ 2.07～ 2.14～ 2.53～ 2.76～ 红 橙 黄 绿 蓝—靛 紫
2.00
2.07
2.14
2.53
2.76
3.10
图12－2－6
Pb(铅)。以下说法中错误的是 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
(2)约里奥－居里夫妇因发现人工放射性元素而获得了 1935 年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素 30P 衰变成30Si 15 14 的同时放出另一种粒子，这种粒子是________。32P 是30P 15 15 的同位素，被广泛应用于生物示踪技术，1 mg
′ ′
A＝A′＋4n
Z＝Z′＋2n－m
由以上两式联立解得 A－A′ A－A′ n＝ ，m＝ ＋Z′－Z 4 2 由此可见确定衰变次数可归结为求解一个二元一次方程组。 方法二：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，然后再根据衰变规律确定 β 衰变的 次数。
[典题例析] [例 2] (1)232Th(钍)经过一系列 α 衰变和 β 衰变，变成208 90 82 ( )
5．核反应的四种类型及核反应方程的书写
类型 α 衰变 自发 β 衰变 自发 可控性 核反应方程典例
238 4 U→234Th＋2He 92 90 234 0 Th→234Pa＋－1e 90 91
类型
可控性
核反应方程典例
2013高考一轮复习优秀课件：光电效应+原子结构与原子核 第二单元 第2课时
题型一
氢原子能级的理解
(1)能级能量的理解：处于量子数为n的氢原子的能量En 1 ＝ E2 ，而E1 ＝－13.6 eV，则氢原子各能级的能量为负 n 值．由于n为量子数，故氢原子各能级的能量处于不连续的 状态．且n越大，能量增大．
(2)能级轨道的理解：氢原子中处于量子数为n的电子的
轨道半径rn＝n2r1，其中r1＝0.53×10－10 m．由于n为量子数， 故氢原子中电子的轨道半径处于不连续的状态．
答案： 2．不连续 不连续 4．发射 吸收 hν＝E高－E低
3．最低
要点深化
1．对氢原子跃迁条件的理解
(1)氢原子从低能级E低向高能级E高跃迁，氢原子要吸收能 量．若提供能量的是光子，该光子的能量要满足hν＝E高－E低 时才能被氢原子吸收，当光子能量hν大于或小于E高－E低时都 不能被氢原子吸收．若提供能量的是高速运动的自由电子，
当电子通过碰撞提供能量大于或等于E高－E低时都能被氢原子
吸收，多余部分返还给自由电子作为动能．
(2)当光子能量大于或等于13.6 eV时，也可以被氢原子 吸收，使氢原子电离；当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． (3)氢原子从高能级向低能级跃迁，以光子的形式向外 辐射能量，所辐射的光子能量
选修3－5 第十四章 光电效应 原子结构与原子核
第二单元 原子结构模型
第2课时 氢原子光谱 玻尔原子理论
考点一
氢原子光谱
基础回顾 1．光谱：复色光经过色散以后形成的彩色图案称为光谱．
2．某种原子的气体通电后可以发光并产生固定不变的光谱， 称为________光谱．不同的原子，其原子光谱均不同，因而，原 子光谱被称为原子的“________”．
物理一轮复习第十四章近代物理初步第2讲原子结构与原子核学案
第2讲原子结构与原子核ZHI SHISHU LI ZI CE GONG GU知识梳理·自测巩固一、原子结构光谱和能级跃迁知识点1原子的核式结构1．电子的发现：英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了__电子__，提出了原子的“枣糕模型”。
2．原子的核式结构：观察上面两幅图，完成以下空格：(1）1909～1911年，英国物理学家卢瑟福进行了__α粒子散射实验__,提出了核式结构模型。
（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)原子的结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的__几乎全部质量和全部正电荷__都集中在原子核里，带负电的电子在__核外空间运动__。
知识点2光谱1．光谱：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开,获得光的__波长__(频率）和强度分布的记录，即光谱。
2．光谱分类：3．氢原子光谱的实验规律：巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线，其波长公式错误!＝R(错误!－__错误!__）（n＝3,4，5,…R是里德伯常量，R＝1。
10×107 m－1)。
4．光谱分析：利用每种原子都有自己的__特征谱线__可以用来鉴别物质和确定物质的组成成分，且灵敏度很高。
在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义。
知识点3玻尔理论能级1．玻尔的三条假设(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 m－E n__.（h是普朗克常量,h＝6.63×10－34 J·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。
高考物理一轮复习 第13章 第2单元 原子结构 原子核
栏 目 链 接
题型探究
题型1 能级跃迁与氢原子光谱
1．对氢原子的能级图的理解． (1)氢原子的能级图(如下图)． (2)氢原子能级图的意义： 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
前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)且释放核能．
考点梳理
考点六 结合能、质量亏损
1．结合能：把构成原子核的结合在一起的___核__子___分开所需的能量．
2．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
的质量成正比，即___E_＝__m__c_2_．
核子在结合成原子核时出现质量亏损 Δm，其能量也要相应减少，
高考总复习物理
第十三章 光电效应 原子与原 子核
第二单元 原子结构 原子核
栏 目 链 接
高考展望
1.理解玻尔氢原子模型及能级概念，能解释原子的跃迁． 2.了解原子核的组成、天然放射现象、放射性同位素及其应 用．理解原子核衰变原理，α、β、γ射线的特性及半衰期． 3.掌握核反应方程及核能的计算． 4.考查主要是选择题．
缚在核内，形成稳定的原子核． (2)特点：
a．核力是_强___相__互___作___用__的一种表现．
b．核力是短程力，作用范围在 1.5×10－15 m 之内． c．每个核子只跟邻近的核子发生核力作用．
2．核反应方程：核反应遵循质___量___数__守恒和电___荷___数__守恒，核反应方程中反应
2e
－e
考点梳理
续表
24He
高考物理一轮复习 第十二章 近代物理 第二节 原子结构与原子核
第二节原子结构与原子核[学生用书P253]【基础梳理】提示：卢瑟福线n2r1E1n2质子电子质子内N0⎝⎛⎭⎫12tτm0⎝⎛⎭⎫12tτ重核轻核,【自我诊断】1．判一判(1)原子的能量量子化现象是指原子在不同状态中具有不同的能量．()(2)炽热的固体、液体和高压气体发出的光谱是连续光谱．()(3)根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，辐射一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小．()(4)假如有18个某种放射性元素的原子核，经过一个半衰期，一定有9个原子核发生了衰变．()(5)β衰变的电子来源于原子核外的电子．()(6)高温、高压的情况下，原子核的半衰期将会变短．()提示：(1)√(2)√(3)√(4)×(5)×(6)×2．做一做(1)(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．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，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，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)，C正确；汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，说明了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了粒子的比荷，D正确．(2)(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粒子提示：选A.由核反应方程中，电荷数守恒和质量数守恒可知，X为11H，A正确．玻尔理论和能级跃迁[学生用书P254]【知识提炼】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＝E m －E n4.两类能级跃迁(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．【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( )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[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，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，B正确；E4＝－0.85 eV，故n＝4能级的电离能等于0.85 eV，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，D错误．[答案]BC【迁移题组】迁移1对原子核式结构的理解1．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点解析：选C.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C正确．迁移2对能级图的理解和应用2.(2019·高考全国卷Ⅰ)氢原子能级示意图如图所示．光子能量在1.63～3.10 eV的光为可见光．要使处于基态(n＝1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为()A．12.09 eVB．10.20 eVC．1.89 eVD．1.51 eV解析：选A.因为可见光光子的能量范围是1.63～3.10 eV，所以氢原子至少要被激发到n＝3能级，要给氢原子提供的能量最少为E＝(－1.51＋13.60) eV＝12.09 eV，即A正确．氢原子能级图与原子跃迁问题的解答技巧(1)能级之间跃迁时放出的光子频率是不连续的．(2)能级之间发生跃迁时放出(吸收)的光子频率由hν＝E m －E n 求得．若求波长可由公式c ＝λν求得．(3)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n －1)． (4)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法 ①用数学中的组合知识求解：N ＝C 2n ＝n （n －1）2. ②利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加．氢原子的能量及变化规律[学生用书P255]【知识提炼】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．【跟进题组】1．(多选)(2020·湖北宜昌模拟)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 ．核外电子速率增大解析：选AD.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 正确，B 、C 错误．2．(2020·福建三明模拟)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，原子的能量也增大解析：选A.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＝m v 2r ，r 减小，电子速度增大，动能增大，综上所述可知A 正确．原子核的衰变 半衰期[学生用书P256]【知识提炼】1．衰变规律及实质 (1)α衰变、β衰变的比较衰变类型 α衰变β衰变衰变方程 A Z X →A －4Z －2Y ＋42HeAZ X → A Z ＋1Y ＋ 0－1e衰变实质2个质子和2个中子结合成一个1个中子转化为1个质整体射出子和1个电子211H ＋210n →42He10n →11H ＋ 0－1e 匀强磁场中轨迹形状衰变规律电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒在发生α衰变或β衰变的过程中，产生的新核由于具有过多的能量(原子核处于激发态)而辐射出光子．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 42He ＋2e 4u 最强 最弱 β射线 电子 0－1e－e 11 837u 较强 较强 γ射线 光子γ最弱最强(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⎝⎛⎭⎫12tτ、m ＝m 0⎝⎛⎭⎫12tτ. (3)影响因素：由原子核内部因素决定，跟原子所处的物理化学状态无关．【典题例析】(2017·高考全国卷Ⅱ)一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，衰变方程为238 92U →234 90Th ＋42He.下列说法正确的是( )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] 静止的铀核在衰变过程中遵循动量守恒，由于系统的总动量为零，因此衰变后产生的钍核和α粒子的动量等大反向，即p Th ＝p α，B 项正确；因此有2m Th E kTh ＝2m αE k α，由于钍核和α粒子的质量不等，因此衰变后钍核和α粒子的动能不等，A 项错误；半衰期是有半数铀核衰变所用的时间，并不是一个铀核衰变所用的时间，C 项错误；由于衰变过程释放能量，根据爱因斯坦质能方程可知，衰变过程有质量亏损，D 项错误．[答案] B【迁移题组】迁移1衰变射线的性质1．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粒子的径迹解析：选D.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，D正确．迁移2对半衰期的理解和应用2．(多选)14C发生放射性衰变成为14N，半衰期约5 700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的比例持续减小．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5 700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β射线D．增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变解析：选AC.古木样品中14C的比例是现代植物所制样品的二分之一，根据半衰期的定义知该古木的年代距今约5 700年，A正确；同位素具有相同的质子数，不同的中子数，B 错误；14C的衰变方程为14 6C→14 7N＋0－1e，所以此衰变过程放出β射线，C正确；放射性元素的半衰期与核内部自身因素有关，与原子所处的化学状态和外部条件无关，D错误．迁移3衰变次数的计算3.235 92U经过m次α衰变和n次β衰变，变成207 82Pb，则()A．m＝7，n＝3 B．m＝7，n＝4C．m＝14，n＝9 D．m＝14，n＝18解析：选B.根据题意知核反应方程为235 92U→207 82Pb＋m42He＋n0－1e，根据电荷数守恒和质量数守恒可得235＝207＋4m，92＝82＋2m－n，联立解得m＝7，n＝4，B正确．1．确定衰变次数的方法(1)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 ，则表示该核反应的方程为A Z X →A ′Z ′Y ＋n 42He ＋m－1e.根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程 A ＝A ′＋4n ，Z ＝Z ′＋2n －m .(2)确定衰变次数，因为β衰变对质量数无影响，先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数．2．对半衰期的两点说明(1)根据半衰期的概念，可总结出公式N 余＝N 原⎝⎛⎭⎫12tτ，m 余＝m 原⎝⎛⎭⎫12tτ.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．(2)适用条件：半衰期是一个统计规律，是对大量的原子核衰变规律的总结，对于一个特定的原子核，无法确定何时发生衰变．核反应类型与核反应方程[学生用书P257]【知识提炼】1．核反应的四种类型类型 可控性 核反应方程典例衰变α衰变 自发 238 92U →234 90Th ＋42Heβ衰变自发234 90Th →23491Pa ＋ 0－1e人工转变 人工控制14 7N ＋42He →17 8O ＋11H (卢瑟福发现质子)42He ＋94Be →12 6C ＋10n (查德威克发现中子)类型 可控性 核反应方程典例人工转变人工控制2713Al ＋42He (约里奥—居里夫妇发现→3015P＋10n放射性同位素，同时发现正电子)3015P→3014Si ＋0＋1e重核裂变比较容易进行人工控制23592U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n23592U＋10n→136 54Xe＋9038Sr＋1010n轻核聚变很难控制21H＋31H→42He＋10n(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(0＋1e)、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．【跟进题组】1.(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并放出一个粒子解析：选B.根据核反应过程中质量数守恒及电荷数守恒可知，147N＋42He→178O＋11H，A项错误；2713Al＋42He→3015P＋10n，B项正确；115B＋11H→84Be＋42He，C项错误；63Li＋11H→32He ＋42He，D项错误．2．(1)(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(2)现有四个核反应：A.21H＋31H→42He＋10nB.235 92U＋10n→X＋8936Kr＋310nC.2411Na→2412Mg＋0－1eD.42He＋94Be→12 6C＋10n①________是发现中子的核反应方程，________是研究原子弹的基本核反应方程，________是研究氢弹的基本核反应方程．②B中X的质量数为________，中子数为________．解析：(1)据α粒子和中子的质量数和电荷数写出核反应方程：42He＋2713Al→10n＋A Z X，结合质量数守恒和电荷数守恒得，A＝4＋27－1＝30，Z＝2＋13－0＝15，原子序数等于核电荷数，故B正确．(2)①D为查德威克发现中子的核反应方程；B是研究原子弹的基本核反应方程；A是研究氢弹的基本核反应方程．②X的质量数为：(235＋1)－(89＋3)＝144X的质子数为：92－36＝56X的中子数为：144－56＝88.答案：(1)B(2)①D B A②14488核能的计算[学生用书P257]【知识提炼】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．利用质能方程计算核能时，不能用质量数代替质量进行计算．【跟进题组】1．(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.235 92U 核中核子的平均结合能比8936Kr 核中的大解析：选BC.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．2．(2019·高考全国卷Ⅱ)太阳内部核反应的主要模式之一是质子－质子循环，循环的结果可表示为411H →42He ＋201e ＋2ν已知11H 和42He 的质量分别为m p ＝1.007 8 u 和m α＝4.002 6 u ，1 u ＝931 MeV/c 2，c 为光速．在4个11H 转变成1个42He 的过程中，释放的能量约为( )A ．8 MeVB ．16 MeVC ．26 MeVD ．52 MeV解析：选C.核反应质量亏损Δm ＝4×1.007 8 u －4.002 6 u ＝0.028 6 u ，释放的能量ΔE ＝0.028 6×931 MeV ＝26.6 MeV ，C 正确．[学生用书P389(单独成册)](建议用时：40分钟)一、单项选择题1．在同位素氢、氘、氚的核内具有相同的( )A ．核子数B ．电子数C ．中子数D ．质子数解析：选D.同位素是指在原子核中的质子数相同而中子数不同的元素，故氢、氘、氚的核内具有相同的质子数，D 项正确．2．(2018·高考海南卷)已知234 90Th 的半衰期为24天.4 g 234 90Th 经过72天还剩下( ) A ．0B ．0.5 gC ．1 gD ．1.5 g 解析：选B.m ＝m 0⎝⎛⎭⎫12t τ＝4×⎝⎛⎭⎫127224 g ＝0.5 g ，B 正确． 3.研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示．两块平行放置的金属板A 、B 分别与电源的两极a 、b 连接，放射源发出的射线从其上方小孔向外射出．则( )A ．a 为电源正极，到达A 板的为α射线B ．a 为电源正极，到达A 板的为β射线C ．a 为电源负极，到达A 板的为α射线D ．a 为电源负极，到达A 板的为β射线解析：选B.从题图可以看出，到达两极板的粒子做类平抛运动，到达A 极板的粒子在初速度方向的位移小于到达B 板的粒子在初速度方向的位移，粒子在初速度方向做匀速直线运动，则根据公式x ＝v 0t ＝v 0md 2qU，两个粒子初速度v 0相差不大，两极板间电压U 相同，放射源与两极板的距离d 2也相同，而电子的m q小得多，所以电子在初速度方向的位移小，故达到A 极板的是β射线，A 极板带正电，a 为电源的正极，故B 正确．4．下列有关氢原子光谱的说法正确的是( )A ．氢原子的发射光谱是连续谱B ．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光C ．氢原子光谱说明氢原子能量是连续的D ．氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关解析：选B.由于氢原子发射的光子的能量E ＝E n －E m ＝1n 2E 1－1m 2E 1＝m 2－n 2n 2m2E 1，所以发射的光子的能量值E 是不连续的，只能是一些特定频率的谱线，A 错误，B 正确；由于氢原子的轨道是不连续的，根据玻尔原子理论知氢原子的能级也是不连续的，即是分立的，C 错误；当氢原子从较高轨道第n 能级跃迁到较低轨道第m 能级时，发射的光子的能量为E ＝E n －E m ＝hν，显然n 、m 的取值不同，发射光子的频率就不同，故氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差有关，D 错误．5．(2020·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解析：选C.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．6．(2020·河北衡水统测)一放射性原子核X 静止在与纸面垂直的匀强磁场中，衰变后产生的原子核Y 及粒子的运动轨迹如图，则( )A ．此次衰变可能为β衰变B ．Y 的质子数比X 的质子数小4C ．Y 的中子数比X 的中子数小4D ．轨迹2为Y 的运动轨迹解析：选D.衰变瞬间粒子和原子核Y 速度方向相反，根据轨迹图可知，两者在切点处受到的洛伦兹力方向相反，而两者处于同一磁场中，根据左手定则可判断出两者带同种电荷，即X 发生的是α衰变，A 错误；Y 的质子比X 的质子数小2，Y 的中子数比X 的中子数小2，B 、C 错误；衰变过程遵循动量守恒定律，可得粒子和Y 的动量大小相等、方向相反，结合q v B ＝m v 2r可得电荷量越大，运动半径越小，故轨迹2为Y 的运动轨迹，D 正确． 7．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 8C.m 16 D ．m 32解析：选C.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，C 正确．8．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/c 2.氘核聚变反应中释放的核能约为( )A ．3.7 MeVB ．3.3 MeVC ．2.7 MeVD ．0.93 MeV解析：选B.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 ＝Δmc 2＝0.003 5×931 MeV/c 2×c 2≈3.3 MeV ，B 正确．9.如图所示为氢原子的能级图，图中a 、b 、c 、d 对应氢原子的四次跃迁，已知可见光光子的能量范围为1.61～3.10 eV ，关于四次跃迁，下列说法正确的是( )A ．经历a 跃迁，氢原子吸收的光子能量为0.66 eVB ．经历b 跃迁，氢原子的轨道半径增大，原子核外电子的动能增大C ．经历c 跃迁，氢原子放出的光子是可见光光子D ．经历d 跃迁后，再用可见光照射跃迁后的氢原子，可使氢原子发生电离解析：选D.经历a 跃迁，氢原子从高能级向低能级跃迁时辐射出的光子的能量为0.66 eV ，A 错误；经历b 跃迁，氢原子吸收能量，轨道半径增大，但核外电子的动能会减小，B 错误；经历c 跃迁，氢原子辐射出的光子的能量为0.97 eV ，则该光子不是可见光光子，C 错误；经历d 跃迁后，跃迁后的氢原子的电离能为1.51 eV ，因此用可见光光子照射可使其电离，D 正确．二、多项选择题10．(2020·山东济宁育才中学模拟)两个氘核以相等的动能E k 对心碰撞发生核聚变，核反应方程为21H ＋21H →32He ＋10n ，其中氘核的质量为m 1，氦核的质量为m 2，中子的质量为m 3.假设核反应释放的核能E 全部转化为动能，下列说法正确的是( )A ．核反应后氮核与中子的动量相同B ．该核反应释放的能量为E ＝(2m 1－m 2－m 3)c 2C ．核反应后氮核的动能为E ＋2E k 4D ．核反应后中子的动能为E ＋E k 4解析：选BC.核反应前后两氘核动量和为零，因而反应后氦核与中子的动量等大反向，故A 错误；该核反应前后释放的能量ΔE ＝(2m 1－m 2－m 3)c 2，故B 正确；由能量守恒可得：核反应后的总能量为E ＋2E k ，由动能与动量的关系E k ＝p 22m，且m He ＝3m n 可知，核反应后氦核的动能为E ＋2E k 4，核反应后中子的动能为3（E ＋2E k ）4，故C 正确，D 错误． 11．(2019·高考天津卷)我国核聚变反应研究大科学装置“人造太阳”2018年获得重大突破，等离子体中心电子温度首次达到 1亿度，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础．下列关于聚变的说法正确的是( )A ．核聚变比核裂变更为安全、清洁B ．任何两个原子核都可以发生聚变C ．两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前增加D ．两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加解析：选AD.与核裂变相比轻核聚变更为安全、清洁，A 正确；自然界中最容易实现的聚变反应是氢的同位素氘与氚的聚变，不是任意两个原子核都能发生核聚变，B 错误；两个轻核发生聚变结合成质量较大的核时，放出巨大的能量，根据E ＝mc 2可知，聚变反应中存在质量亏损，则总质量较聚变前减少，C 错误；两个轻核结合成质量较大的核的过程中要释放能量，核子的平均质量减少，所以核子的比结合能增加，D 正确．12．一静止的铝原子核2713Al 俘获一速度为1.0×107 m/s 的质子p 后，变为处于激发态的硅原子核2814Si ，下列说法正确的是( )A ．核反应方程为p ＋2713Al →2814SiB ．核反应过程中系统动量守恒。
高考一轮复习 第12章 近代物理初步教学课件
()
解析：根据光电效应方程 Ekm＝hν－W0＝hν－hν0 知，图线 的斜率表示普朗克常量，根据图线斜率可得出普朗克常量。 横轴截距表示最大初动能为零时的入射光频率，此时的频 率等于金属的极限频率，根据 W0＝hν0 可求出逸出功。单 位时间内逸出的光电子数无法从图像中获知。故 A、B、D 正确，C 错误。 答案：ABD
2．[光子的能量]
(2017·北京高考)2017 年年初，我国研制的“大连光源”——极 紫外自由电子激光装置，发出了波长在 100 nm(1 nm＝ 10－9 m)
附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。“大连光源”
因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾
治理等领域的研究中发挥重要作用。一个处于极紫外波段的光
[系统归纳] 光电效应的研究思路 (1)两条线索：
(2)两条对应关系： 入射光强度大→光子数目多→发射光电子多→光电流大； 光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大。
必备知识(二) 爱因斯坦的光电效应方程 1．[爱因斯坦光电效应方程的理解]
(多选)在光电效应实验中，分别用频率为 νa、νb 的单色光 a、
解析：光电效应中，入射光子能量为 hν，克服逸出功 W0 后多余的能量转换为电子动能，设遏止电压为 Uc，有 eUc ＝hν－W0，整理得 Uc＝heν－We0，遏止电压只与入射光的频 率有关，与入射光的强度无关。入射光越强，饱和光电流 越大，故选项 C 正确。 答案：C
光电效应四类图像 图像名称 图线形状 最大初动能 Ek 与入射光 频率 ν 的关 系图线
第十二章 近代物理初步 [定标——核心素养]
理解原子的能级结构，区分衰变类型，理解光电效 物理
应发生的条件、核反应的类型和特点以及原子核的 观念
高考物理大一轮复习第十二单元近代物理初步2原子结构
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．
三、考点鸟瞰
考点鸟瞰 考点一：α 粒子散射实验的现象与分析 考点二：对玻尔原子模型的理解 考点三：氢原子能级公式的应用 考点四：能级图与能级跃迁 题型五：原子能级跃迁中的能量变化
考点二 对玻尔原子模型的理解 1．玻尔理论的原子理论概括为三点：轨道量子化、能量量 子化和能级跃迁． 2．玻尔理论认为，电子绕核做圆周运动时，不向外辐射能 量，原子辐射的能量由能级跃迁决定．
由玻尔理论可知，下列说法中正确的是( ) A．电子绕核运动有加速度，就要向外辐射电磁波 B．处于定态的原子，其电子做变速运动，但它并不向外辐 射能量 C．原子内电子的可能轨道是不连续的 D．原子发生跃迁时，辐射或吸收光子的能量等于两个轨道 的能量差
二、氢原子的能级结构 氢原子光谱
氢原子光谱是线状谱，其中巴耳末线系的波长公式表示为： 1λ＝R(212－n12)(n＝3，4，5，…)．
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.
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．
2．两类能级跃迁 (1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发出光子． (2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量． ①光照：吸收的光子能量必须恰等于能级差． ②碰撞、加热：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可被 吸收． ③大于电离能的光子可被吸收．
高考物理复习第12章近代物理初步第2节原子和原子核市赛课公开课一等奖省名师优质课获奖PPT课件
解析：根据质量数和电荷数守恒得：x 的电荷数为 0，质量数 为(2＋3－4)＝1，可知 x 为中子．由爱因斯坦质能方程得 ΔE＝Δmc2 ＝(2.014 1 u＋3.016 1 u－4.002 6 u－1.008 7 u)c2＝0.018 9 u×931.5 MeV＝17.6 MeV.
答案：(1)10n(或中子) 17.6
第2节 原子和原子核
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一、原子结构 1．原子的核式结构 (1)1909～1911 年，英国物理学家 卢瑟福 进行了 α 粒子散射 实验，提出了原子的核式结构模型．
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(2)α 粒子散射实验 ①实验装置：如下图所示；②实验结果：α 粒子穿过金箔后， 绝大多数沿 原方向 前进，少数发生较大角度偏转，极少数偏转角 度大于 90°，甚至被弹回．
答案：C AB E F
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5．氘核和氚核可发生热核聚变而释放巨大的能量，该反应方 程为：21H＋31H→42He＋x，式中 x 是某种粒子．已知：21H、31H、42He 和粒子 x 的质量分别为 2.014 1 u、3.016 1 u、4.002 6 u 和 1.008 7 u；1 u＝931.5 MeV/c2，c 是真空中的光速．由上述反应方程和数 据 可 知 ， 粒 子 x 是 ________ ， 该 反 应 释 放 出 的 能 量 为 ________MeV(结果保留三位有效数字)．
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4．(2016·高考全国甲卷)在下列描述核过程的方程中，属于 α 衰变的是________，属于 β 衰变的是________，属于裂变的是 ________，属于聚变的是________．(填正确答案标号)
A.146C→147N＋0－1e B.3125P→3126S＋0－1e C.29328U→29304Th＋42He D.147N＋24He→187O＋11H E.29325U＋10n→15440Xe＋9348Sr＋210n F.31H＋21H→42He＋10n
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
③两个典型的衰变方程
α 衰变：23982U→23940Th＋42He
β 衰变：23940Th→23941Pa＋－10e.
(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影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核 内部自身的因素决定的，跟原 子所处的化学状态和外部条件没有关系.
(3)公式：N余＝N原· (1)，t m余＝m原·
基础考点 自主悟透
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. 激发态→电离态：E吸>0－En＝|En|. 若吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还携带动能.
例1 (多选)(2017·江西南昌检测)如图4所示是氢原 子的能级图，现有大量处于n＝3激发态的氢原子向 低能级跃迁，所辐射的光子中只有一种能使某金属 产生光电效应.以下判断正确的是
第十二章 近代物理初步
第2讲 原子和原子核
过好双基关
一、原子物理
1.原子的核式结构
(1)1909～1911年，英籍物理学家 卢瑟福进行了α粒子散射实验，提出了核式 结构模型.
(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
(1)天然放射现象
元素 自发地放出射线的现象，首先由 说明原子核具有 的复结杂构. (2)放射性同位素的应用与防护
贝可勒发尔现.天然放射现象的发现，
①放射性同位素：有 天然放射性同位素和 人放工射性同位素两类，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 第十二单元 近代物理初步 123 原子核配套课件 新人教版
(2)衰变规律：N 余＝N0(12)Tt m 余＝m(12)Tt (t 衰变时间，T 半 衰期)
(3)影响因素：半衰期由原子核内部因素决定，跟原子所处的 物理、化学状态无关．
三、核力与核能 核力：相邻核子间的吸引力，核力是短程强引力，每个
大写字母表示原子核．E 经过 α 衰变成为 F，再经过 β 衰变成为 G，再经过 α 衰变成为 H.上述衰变可表示为：E――α → F――β →G――α →H，另一系列衰变表示为 P――β →Q――β →R――α → S，已知 P 是 F 的同位素，则( )
A．Q 是 G 的同位素，R 是 H 的同位素 B．R 是 E 的同位素，S 是 F 的同位素 C．R 是 G 的同位素，S 是 H 的同位素 D．Q 是 E 的同位素，R 是 F 的同位素
衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒
2.衰变次数的确定方法 设放射性元素 ZAX 经过 n 次 α 衰变和 m 次 β 衰变后，变成 新元素 Z′A′Y，则表示该核反应的方程为 ZAX→Z′A′Y＋n24He＋ m－1 0e，根据电荷数守恒和质量数守恒列方程组求解：A＝A′ ＋4n，Z＝Z′＋2n－m.
【答案】 B 【解析】 设 E 的核电荷数为 Z，则 F 的核电荷数为(Z－2)， G 的核电荷数为(Z－1)，H 的核电荷数为(Z－3)；又 P 是 F 的同 位素，故 P 与 F 的核电荷数相同，即 P 的核电荷数为(Z－2)，则 Q 的核电荷数为(Z－1)，R 的核电荷数为 Z，S 的核电荷数为(Z －2)．所以 Q 和 G 是同位素，R 和 E 是同位素，S、F 和 P 是同 位素．B 项正确．
考点二 半衰期的理解与计算
高考物理一轮复习第十二章近代物理第二节原子与原子核
3．(多选)关于原子核的结合能，下列说法正确的是( ) A．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 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．铯原子核(13535Cs)的结合能小于铅原子核(20882Pb)的结合能 D．比结合能越大，原子核越不稳定
解析：(1)22826Rn→21884Po＋42He＋γ. (2)质量亏损 Δm＝222.086 63 u－4.002 6 u－218.076 6 u＝ 0.007 43 u ΔE＝Δmc2＝0.007 43×931.5 MeV＝6.92 MeV. (3)设 α 粒子、钋核的动能分别为 Ekα、Ek 钋，动量分别为 pα、 p 钋，由能量守恒定律得：ΔE＝Ekα＋Ek 钋＋E 不计光子的动量，由动量守恒定律得：
1．(2015·高考北京卷)下列核反应方程中，属于 α 衰变的是
() A．147N＋42He→178O＋11H B．23982U→23940Th＋42He C．21H＋31H→42He＋10n D．23940Th→23941Pa＋0－1e 解析：选 B.α 衰变是放射性元素的原子核放出 α 粒子(42He) 的核反应，选项 B 正确．
解析：选 AC.β 衰变时释放出电子(－01e)，α 衰变时释放出氦原 子核(42He)，可知选项 B、D 错误；选项 A 中一个氚核和一个 氘核结合成一个氦核并释放出一个中子是典型的核聚变反 应；选项 C 中一个 U235 原子核吸收一个中子，生成一个 Ba 原子核和一个 Kr 原子核并释放出三个中子．
功为 3.34 eV 的金属，由爱因斯坦光电效应方程可得该金属 的最大初动能为 12.09 eV－3.34 eV＝8.75 eV，C 正确；当氢 原子由低能级向高能级跃迁时，氢原子吸收的光子能量一定 等于两能级之间的能量差，而由氢原子的能级图可知任何两 能级间的能量差都不等于 10.3 eV，因此不能使 n＝1 能级的 氢原子跃迁到较高的能级，D 错误．
(新课标)近年届高考物理一轮复习第12章近代物理第二节原子与原子核达标诊断高效训练(2021年整理)
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第二节原子与原子核(建议用时：60分钟）一、单项选择题1．(2018·南昌十所省重点中学模拟)下列说法正确的是( )A．光子像其他粒子一样,不但具有能量，也具有动量B．比结合能越大，原子核越不稳定C．将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，会改变放射性元素的半衰期D．原子核的质量大于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损解析：选A.光子像其他粒子一样，不但具有粒子性,而且也有波动性,则不但具有能量，也具有动量，故A正确；比结合能越大的原子核越稳定,B错误；放射性元素的半衰期与外界因素没有任何关系，只和本身性质有关，C错误；原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损，故D错误．2．铀核可以发生衰变和裂变，铀核的( )A．衰变和裂变都能自发发生B．衰变和裂变都不能自发发生C．衰变能自发发生而裂变不能自发发生D．衰变不能自发发生而裂变能自发发生解析:选C。
铀是天然放射性元素，所以铀核的衰变是能自发发生的，而铀核的裂变是人工实现的，是用中子轰击铀核实现的,所以铀核的裂变,不能自发发生，故A、B、D错误，C正确．3。
23290Th经过一系列α衰变和β衰变后变成错误!Pb,则错误!Pb比错误!Th少( )A．16个中子，8个质子B．8个中子，16个质子C．24个中子，8个质子D．8个中子,24个质子解析:选A.错误!Pb比错误!Th质子数少（90－82）＝8个，核子数少(232－208）＝24个，所以中子数少(24－8）＝16个，故A正确,B、C、D错误．4.（2018·哈尔滨六中模拟)静止在匀强电场中的碳14原子核，某时刻放射的某种粒子与反冲核的初速度方向均与电场方向垂直，且经过相等的时间后形成的轨迹如图所示（a、b表示长度）．那么碳14的核反应方程可能是（）A。
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1．(2011·天津高考)下列能揭示原子具有核式结构的实验是()
A．光电效应实验B．伦琴射线的发现
C．α粒子散射实验D．氢原子光谱的发现
解析：光电效应实验说明光具有粒子性，故A错误。
伦琴射线为电磁波，故B错误。
卢瑟福由α粒子散射实验建立了原子的核式结构模型，故C正确。
氢原子光谱的发现说明原子光谱是不连续的，故D错误。
答案：C
2．(双选)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有()
A.23892U→23490Th＋42He是α衰变
B.147N＋42He→178O＋11H是β衰变
C.21H＋31H→42He＋10n是轻核聚变
D.8234Se→8236Kr＋20－1e是重核裂变
解析：A项是α衰变，正确；B项是核的人工转变，错误；C项是轻核聚变，正确；D 项是β衰变，错误。
答案：AC
3．(2011·全国高考)已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量E n＝E1/n2，其中n＝2,3，…。
用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速。
能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为()
A．－4hc
3E1B．－
2hc
E1
C．－4hc
E1D．－
9hc
E1
解析：处于第一激发态时n＝2，故其能量E2＝E1
4，电离时释放的能量ΔE＝0－E2＝－
E1
4，而光子能量ΔE＝hc
λ，则解得λ＝－
4hc
E1，故C正确，A、B、C均错。
答案：C
4．(2011·四川高考)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
解析：由题意可知：E m －E n ＝hν1，E k －E n ＝hν2。
因为紫光的频率大于红光的频率，所以ν2＞ν1，即k 能级的能量大于m 能级的能量，氢原子从能级k 跃迁到能级m 时向外辐射能量，其值为E k －E m ＝hν2－hν1，故只有D 项正确。
答案：D
5．铀裂变的产物之一氪90(9036Kr)是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆90(9040Zr)，这些衰变是( )
A ．1次α衰变，6次β衰变
B ．4次β衰变
C ．2次α衰变
D ．2次α衰变，2次β衰变
解析：原子核每经过一次α衰变，质量数减4，核电荷数减2，每经一次β衰变，电荷数加1，质量数不变，设经过x 次α衰变和y 次β衰变，可列方程组
⎩⎪⎨⎪⎧ 4x ＝90－90y －2x ＝40－36解得⎩⎪⎨⎪⎧
x ＝0y ＝4， 可知经过4次β衰变。
故选项B 正确。
答案：B
6．(双选)在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，都不同程度地含有放射性元素，有些含有铀、钍的花岗岩会释放出α、β、γ射线，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是( )
A ．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，核内质量数减少2
B ．发生β衰变时，生成核与原来的原子核相比，核内中子数减少1
C ．β射线是原子的核外电子电离后形成的电子流
D ．在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱
解析：α衰变是两个质子与两个中子作为一个整体从原来核中抛射出来，即211H ＋210n →41
He ，发生α衰变时，核内质量数减少4，选项A 错误；β衰变是原子核内一个中子转化成
一个质子和一个电子，即10n →11H ＋
0－1e ，发生β衰变时，核内中子数减少1，核子数不变，选项B 正确而C 错误；由三种射线性质可得，选项D 正确。
答案：BD
7．(双选)氢原子的部分能级如图1所示，已知可见光的光子能量在1.62 eV 到3.11 eV 之间。
由此可推知，氢原子( )
图1
A．从高能级向n＝1能级跃迁时发出的光的波长比可见光的短
B．从高能级向n＝2能级跃迁时发出的光均为可见光
C．从高能级向n＝3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高
D．从n＝3能级向n＝2能级跃迁时发出的光为可见光
解析：从高能级向n＝1能级跃迁时光子能量E≥E2－E1＝10.2 eV，A正确．从高能级向n＝2的能级跃迁时发出的光子能量E3－E2≤E≤－E2，即1.89 eV≤E≤3.40 eV，可见有一部分光处于紫外线区域，B错误．从高能级向n＝3的能级跃迁时，光子能量最高E＝－E3＝1.51 eV，比可见光光子能量小，C错误．从n＝3能级向n＝2能级跃迁时光子能量E ＝E3－E2＝1.89 eV，D正确。
答案：AD
8．如图2为α粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，关于观察到的现象，下述说法不．正确的是()
图2
A．相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最多
B．相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数比放在A位置时少得多
C．放在C、D位置时屏上观察不到闪光
D．放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少
解析：根据α粒子散射实验的现象，绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上沿原方向前进，因此在A位置观察到闪光次数最多，故A正确，少数α粒子发生大角度偏转，因此从A到D观察到闪光会逐渐减小，因此B、D正确，C错。
答案：C
9．(双选)关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的有()
A．是原子核质量减少一半所需的时间
B．是原子核有半数发生衰变所需的时间
C．把放射性元素放在密封的容器中，可以减慢放射性元素的半衰期
D．可以用来测定地质年代、生物年代等
解析：原子核衰变后变成新核，新核与未衰变的核在一起，故半衰期并不是原子核的
数量、质量减少一半，A 错B 对；衰变快慢由原子核内部因素决定，与原子所处的物理状态或化学状态无关，常用其测定地质年代、生物年代等，故C 错D 对。
答案：BD
10．(双选)由于放射性元素237 93Np 的半衰期很短，所以在自然界一直未被发现，只是在
使用人工的方法制造后才被发现。
已知237 93Np 经过一系列α衰变和β衰变后变成209 83Bi ，下列
诊断中正确的是( )
A.209 83Bi 的原子核比237 93Np 的原子核少28个中子
B.209 83Bi 的原子核比237 93Np 的原子核少18个中子
C ．衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变
D ．衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变
解析：209 83Bi 的中子数为209－83＝126，237 93Np 的中子数为237－93＝144，209 83Bi 的原子
核比237 93Np 的原子核少18个中子，A 错、B 对；衰变过程中共发生了α衰变的次数为237－2094
＝7次，β衰变的次数是2×7－(93－83)＝4次，C 对、D 错。
答案：BC
11．(2011·江苏高考)按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量________(选填“越大”或“越小”)。
已知氢原子的基态能量为E 1(E 1＜0)，电子质量为m ，基态氢原子中的电子吸收一频率为ν的光子被电离后，电子速度大小为________(普朗克常量为h )。
解析：根据玻尔理论可知，氢原子中的电子离核越远，氢原子的能量越大，由12
m v 2＝hν＋E 1可得v ＝ 2(hν＋E 1)m 。
答案：越大 2(hν＋E 1)m
12．有一座发电能力为P ＝1.00×106 kW 的核电站，核能转化为电能的效率η＝40%。
假定反应堆中发生的裂变反应都是235 92U ＋10n ―→141 56Ba ＋9236Kr ＋310n 。
已知每次核反应过程放出的核能ΔE ＝2.78×10－11 J ，消耗235 92U 核的质量m U ＝390×10－27 kg 。
求每年(1年＝3.15×107 s)消耗的235 92U 的质量。
解析：设一年消耗的23592U 的质量为x kg ，应先建立一个模型，核能――→η
电能，E 核/η。
一年中产生的电能为E 电＝Pt (t 为一年的时间)，需消耗的核能为E 核＝ΔE m U
x ，于是得 ΔE m U
x ＝pt η， x ＝Ptm U η·ΔE
＝1.00×109×3.15×107×390×10－27
40%×2.78×10－11
kg
＝1.10×103 kg
答案：1.10×103 kg。