2020版高考物理一轮复习通用版讲义：第十二章第73课时原子结构与原子核(双基落实课)含答案
(课标通用版)2020版高考物理总复习第十二章02第2讲原子结构与原子核课件
1.判断下列说法对错。 (1)原子中绝大部分是空的,原子核很小。 ( √ ) (2)氢原子光谱是由一条一条亮线组成的。 ( √ ) (3)按照玻尔理论,核外电子均匀分布在各个不连续的轨道上。 ( ✕ ) (4)如果某放射性元素的原子核有100个,经过一个半衰期后还剩50个。 ( ✕ ) (5)质能方程表明在一定条件下,质量可以转化为能量。 ( ✕ )
二、玻尔理论
(1)玻尔理论
轨道假 原子中的电子在库仑引力的作用下,绕原子核做圆周运动,电子绕核运动的 设 可能轨道是③ 不连续的
定态假 电子在不同的轨道上运动时,原子处于不同的状态,因而具有不同的能量,因 设 此,原子的能量是量子化的。这些量子化的能量值叫做能级。原子中这些具
有确定能量的稳定状态称为定态,在各个定态中,原子不向外辐射能量
跃迁假 原子从一个定态向另一个定态跃迁时要放出或吸收一定频率的光子,光子的
设
能量等于两个状态的能量差,即hν=④ Em-En
(2)几个概念 a.能级:在玻尔理论中,原子各个状态的能量值。 b.基态:原子能量⑤ 最低 的状态。 c.激发态:在原子能量状态中除基态之外的其他较高的状态。 d.量子数:原子的状态是不连续的,用于表示原子状态的⑥ 正整数 。 (3)氢原子的能级和轨道半径
特点 (1)核力是 强相互作用(强力) 的一种表现 (2)核力是短程力,作用范围在1.5×10-15 m之内 (3)每个核子只跟 邻近 的核子发生核力作用
2.结合能 (1)结合能:核子结合为原子核时 放出 的能量或原子核分解为核 子时 吸收 的能量,叫做原子核的结合能。 (2)比结合能 a.定义:原子核的结合能与核子数之比,称做比结合能,也叫平均结合能。 b.特点:不同原子核的比结合能不同,原子核的比结合能越大,表示原子 核中核子结合得越牢固,原子核越稳定。
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。
2024高考物理一轮复习第73讲原子结构原子核(课件)
第73讲
高考一轮复习讲练测
原子结构 原子核
目录
CONTENTS
01
复习目标
02
网络构建
03
知识梳理 题型归纳
04
真题感悟
内容索引
考点1：波尔理论 知识点1 三个基本假设 夯基·必备基础 知识点2 两类跃迁问题和电离 知识梳理 知识点3 跃迁产生的谱线条数
考向1 谱线条数的确定
提升·必考题型
后，可辐射蓝光，不辐射紫光，则激发氢原子的光子能量为（ C ）A．10.20eV
B．12.09eV C．12.75eV D．13.06eV
提升·必备题型归纳
【答案】C【详解】由题知使处于基态的氢原子被激发后，可辐射蓝光，不辐射紫光， 则由蓝光光子能量范围可知从氢原子从n = 4能级向低能级跃迁可辐射蓝光，不辐射紫 光（即从n = 4，跃迁到n = 2辐射蓝光），则需激发氢原子到n = 4能级，则激发氢原 子的光子能量为DE = E4－E1= 12.75eV故选C。
提升·必备题型归纳
考向2 受激跃迁和电离
2．如图为氢原子的能级示意图，现有一个氢原子处于n＝4的能级上，下列说法正确的是（
）A
A．使该氢原子电离至少需要吸收0.85eV的能量 B．从n＝4能级跃迁到n＝3能级发出的光子波长最短 C．该氢原子能吸收E＝0.32eV的光子跃迁到n＝5的能级 D．该氢原子向低能级跃迁最多可发出6种频率的光子
归纳
考向2 受激跃迁和电离
考向3 与光电效应相结合
知识考点
考点2：原子核的衰变和半衰期
考点3：核反应方程与核能的计算
知识点1 三种射线的比较
知识点1 核反应的四种类型
知识点2 α衰变、β衰变的比较 知识点2 核能的计算方法
2020版高考物理人教版一轮复习课件第十二章 第2节 原子结构与原子核
(2)频率条件
①原子中具有确定能量的稳定状态称为定态;能量最低的状态叫做基态;其他的状
态叫做激发态.
②电子从能量较高的定态轨道(其能量为Em)跃迁到能量较低的定态轨道(其能量
为En)时,会 放出能量为hν 的光子,满足hν =
Em-.En
2.氢原子的能级、能级公式
(1)氢原子的能级;如图所示.
(2)氢原子的能级公式
En=
1 n2
E1
(n=1,2,3,…),其中 E1 为基态能量,其数值为 E1= -13.6 eV .
四、原子核的组成、放射性及衰变
1.组成
原子核是由 质子 和中子组成,原子核的电荷数等于核内的 2.放射现象
质子数.
(1)天然放射现象
放射性元素 自发 地发出射线的现象,说明 原子核具有 复杂的结构.首先由贝 可勒尔发现.
(2)放射性和放射性元素 物质发射射线的性质叫 放射性 ,具有放射性的元素叫 放射性元素.
(3)三种射线
放射出的射线是 α 射线、 β 射线和 γ 射线. (4)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、作 示踪原子等. ③防护:防止放射性对人体组织的伤害.
五、核力与核能
1.核力
(1)含义:原子核里的 核子 间存在的一种核力,核力把核子紧紧地束缚在核内,
形成稳定的原子核.
(2)特点:核力是 强相互作用(强力) 的一种表现;核力是短程力,作用范围在
1.5×10-15 m之内;每个核子只跟 2.核能
邻的近核子发生核力作用.
(1)结合能:把构成原子核而结合在一起的 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,
2020年高考物理新课标第一轮总复习讲义：第十二章第二讲原子结构原子核含答案
(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．
4．氢原子的能级、能级公式
(1)氢原子的能级 能级图如图所示
(2)氢原子的能级和轨道半径 1
①氢原子的能级公式： En＝ n2E1(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： rn＝n2r 1(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 － 10m. 二、原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期、放射性同位素 1．原子核的组成 (1)原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子．质子带正电，中子不带电． (2)基本关系 ①核电荷数 (Z)＝质子数＝元素的原子序数＝核外电子数． ②质量数 (A)＝核子数＝质子数＋中子数．
有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫作线状谱．
有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫作连续谱．
(3)氢原子光谱的实验规律 巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式 量， R＝1.10×107 m－1，n 为量子数．
1 11 λ＝ R 22－n2 ，(n＝ 3,4,5，… )，R 是里德伯常
A
(3)X 元素的原子核的符号为 ZX ，其中 A 表示质量数， Z 表示核电荷数． 2．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，首先由贝克勒尔发现．天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结 构． (2)放射性和放射性元素 物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性．具有放射性的元素叫放射性元素． (3)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． (4)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、作示踪原子等． ③防护：防止放射性对人体组织的伤害． 3．原子核的衰变
(浙江选考)2020版高考物理一轮复习第12章动量守恒定律波粒二象性原子结构与原子核第1讲动量定理动
第1讲动量定理动量守恒定律及其应用 [选考导航]知识内容考试要求历次选考统计2021/042021/102021/042021/112021/042021/11动量守恒定律动量和动量定理 c 23 23 22 22动量守恒定律 c 23 22碰撞 d 22反冲运动火箭 b 23波粒二象性能量量子化 b 16 14光的粒子性 c 16 15 14粒子的波动性 c 16 15概率波 b不确定性关系 b 14原子构造电子的发现 a原子的核式构造模型b氢原子光谱 b玻尔的原子模型 c 14 15 14 15 15原子核原子核的组成 a放射性元素的衰变c 14 14 14 15探测射线的方法 a放射性的应用与防护a核力与结合能 c 16 15 14核裂变 c 16 14核聚变 c 14粒子和宇宙 a实验17 探究碰撞中的不变量21知识排查动量及动量定理(1)定义：运动物体的质量和速度的乘积叫做物体的动量，通常用p来表示。
(2)表达式：p＝mv。
(3)单位：kg·m/s。
(4)标矢性：动量是矢量，其方向和速度方向一样。
(5)动量的瞬时性：动量是描述物体运动状态的物理量，针对某一时刻而言。
(6)动量的变化量：是矢量，其表达式Δp＝p′－p为矢量式，当p′、p在同一条直线上时，可规定正方向，将矢量运算转化为代数运算。
(1)定义：力F与力的作用时间t的乘积。
(2)定义式：I＝Ft，单位是N·s。
(3)方向：恒力作用时，与力的方向一样。
(4)物理意义：是一个过程量，表示力在时间上积累的作用效果。
(1)内容：物体在一个过程始末的动量变化等于它在这个过程中所受合力的冲量。
(2)表达式：p′－p＝I合。
(3)动量定理既适用于恒力，也适用于变力。
动量守恒定律1.内容：如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为0，这个系统的总动量保持不变。
2.表达式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′。
(1)理想守恒：系统不受外力或所受外力的合力为零，那么系统动量守恒。
考物理一轮复习第12章动量守恒定律和原子、原子核物理教师用书(pdf)
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而言的 .
动量是描述物体运动状态的量 , 是针对某一时 刻 ② 瞬时性 :
面的动量 .
大小与参考系的选取有关 , 通常情况是指相对 地 ③ 相对性 :
物体的速度大小或方向发生变化 , 动量就一定发生变化 . 例如做
动量是一个矢量 , 动量的方向和速度方向量 , 而做匀速圆周运动的 物 体 , 由于速度方向不断在改变 , 即使其动量大小不变 , 但因其方 向 不 断改变 , 所以其动量是一变量 . 由于 动 量 为 矢 量, 则求解动量 动量的变化 : Δ 2. 0. tp=p p 若初末动量 在 同 一 直 线 上 , 则 在 选 定 正 方 向 的 前 提 下, A.
m Ek p= 2
P Ek= 2 m
2
的冲量 , 高中阶段只能利用动量定理通过物体的动量变化来求 . 功, 但一定有冲量 . 特别是力作用在静止的物体上也有冲量 . 解题方法技巧 ������ 要注意的是 : 冲量和功不同 . 恒力在一段时间内可能 不 做 5.
高中阶段只要求 会 用 I=F 对于变力 4. t计 算 恒 力 的 冲 量 .
高考物理一轮复习 专题十二 第2讲 原子核课件
2．核能 (1)结合能：核子结合成原子核时_吸__收___一定的能量，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__亏__损__．
也可以认为，在核反应中，参加核反应的总质量 m 和核反应后 生成的核总质量 m′之差：Δm＝m－m′.
D． 衰变的实质是原子核内部的一个中子转变成质子时释
放出电子
考点 3 原子核的人工转变、重核的裂变和轻核的聚变
1．原子核的人工转变
(1)质子的发现
卢瑟福用α粒子轰击 7 号元素
1
4 7
N
，发现了__质__子_．
核反应方程为：17 4N+2 4He 17 8C+1 1H.
(2)中子的发现
查德威克用α粒子轰击 4 号元素
解析：A 选项中175N 在质子的轰击下发生的核反应，属于人 工转变，A 错；C 选项是 衰变，不是裂变，C 错．
各种核反应和质能方程
【例 1】(2010 年海南卷)钚的放射性同位素29349Pu 静止时衰 变为铀核激发态29325U*和 α 粒子，而铀核激发态29325U*立即衰变为 铀核29325U，并放出能量为 0.097 MeV 的 γ 光子．已知：29349Pu、29325 U 和 α 粒子的质量分别为 mPu＝239.0521u、mU＝235.0439u 和 mα ＝4.0026u,1u＝931.5 MeV/c2
4．半衰期 放射性元素衰变的快慢用半衰期来表示． (1)定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时 间．
(2)意义：反映了核衰变过程的统计快慢程度． (3)特征：只由核本身的因素所决定，而与原子所处的物理 状态或化学状态无关． (4)公式表示：N 余＝N 原12t/T，m 余＝m 原12t/T 式中 N 原、m 原 分别表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N 余、m 余分别 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，T 表示半衰期．
高考物理一轮复习 第12章 量子论初步 原子核 第2节 核反和核能教师用书
取夺市安慰阳光实验学校第2节核反应和核能知识点1 原子核的组成放射性及放射性同位素1．原子核的组成(1)原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子．质子带正电，中子不带电．(2)基本关系①核电荷数＝质子数(Z)＝元素的原子序数＝核外电子数．②质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数．(3)X元素的原子核的符号为A Z X，其中A表示质量数，Z表示核电荷数．2．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，说明原子核具有复杂的结构．(2)放射性和放射性元素：物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性．具有放射性的元素叫放射性元素．(3)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．3．放射性同位素的应用与防护(1)同位素：具有相同质子数和不同中子数的原子核．(2)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．(3)应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等．(4)防护：防止放射性对人体组织的伤害．知识点2 原子核的衰变、半衰期1．原子核的衰变(1)定义：原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化．(2)分类：α衰变：A Z X→A－4Z－2Y＋42Heβ衰变：A Z X→A Z＋1Y＋ 0－1eγ辐射：当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴随着γ辐射．(3)两个典型的衰变方程：①α衰变：238 92U→234 90Th＋42He；②β衰变：234 90Th→234 91Pa＋0－1e.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．知识点3 核反应和核能1．核反应在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程．在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒．2．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数较小的原子核的过程．(2)特点：①裂变过程中能够放出巨大的能量；②裂变的同时能够放出2～3(或更多)个中子；③裂变的产物不是唯一的．对于铀核裂变有二分裂、三分裂和四分裂形式，但三分裂和四分裂概率比较小．(3)典型的裂变反应方程：235 92U ＋10n ―→8936Kr ＋144 56Ba ＋310n.(4)链式反应：由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程．(5)临界体积和临界质量：裂变物质能够发生链式反应的最小体积及其相应的质量．(6)裂变的应用：原子弹、核反应堆．(7)反应堆构造：核燃料、慢化剂、镉棒、防护层．3．轻核聚变(1)定义：两轻核结合成质量较大的核的反应过程．轻核聚变反应必须在高温下进行，因此又叫热核反应．(2)特点：①聚变过程放出大量的能量，平均每个核子放出的能量，比裂变反应中每个核子放出的能量大3至4倍．②聚变反应比裂变反应更剧烈． ③对环境污染较少．④自然界中聚变反应原料丰富． (3)典型的聚变反应方程： 21H ＋31H ―→42He ＋10n ＋17.6 MeV 4．核能核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能．5．质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E ＝mc 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 ＝Δmc 2.1．正误判断(1)原子核是由质子、中子、电子组成的．(×)(2)α射线、β射线、γ射线的组成是三种不同的粒子．(×) (3)半衰期与温度无关．(√)(4)重核裂变和轻核聚变都能释放核能．(√) (5)核反应中质量数守恒，故没有质量亏损．(×)2．[对放射性半衰期的考查]氡222衰变为钋218的半衰期为3.8天.20克氡222经7.6天后还剩下( )A ．10 gB ．5 gC ．2.5 gD ．1.25 gB [设发生衰变的原子的质量为m 0，经过t 时间后，剩余的质量为m ，则m ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12tτ，m ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ＝20×⎝ ⎛⎭⎪⎫127.63.8＝5 g ．故B 正确．]3．[对核反应方程的考查](多选)下列说法正确的是( ) A.157 N ＋11H→126 C ＋42He 是α衰变方程 B.11H ＋21H→32He ＋γ是核聚变反应方程 C.238 92U→23490Th ＋42He 是核裂变反应方程D.42He ＋2713Al→3015P ＋10n 是原子核的人工转变方程BD [核反应类型分四种，核反应的方程特点各有不同．衰变方程的左边只有一个原子核，右边出现α或β粒子．聚变方程的左边是两个轻核，右边是中等原子核．裂变方程的左边是重核与中子，右边是中等原子核．人工核转变方程的左边是氦核与常见元素的原子核，右边也是常见元素的原子核，由此可知B 、D 正确．]4．[对核能的考查]利用氦3(32He)和氘进行的聚变安全无污染，容易控制．月球上有大量的氦3，每个航天大国都将获取氦3作为开发月球的重要目标之一．“嫦娥一号”探月卫星执行的一项重要任务就是评估月壤中氦3的分布和储量．已知两个氘核聚变生成一个氦3和一个中子的核反应方程是：221H→32He ＋10n ＋3.26 MeV ，若有2 g 氘全部发生聚变，则释放的能量是(N A 为阿伏加德罗常数)( )【：92492405】A ．0.5×3.26 MeVB ．3.26 MeVC ．0.5N A ×3.26 MeVD ．N A ×3.26 MeVC [2 g 氘发生题述核反应所释放的能量为22×2×N A ×3.26 MeV＝0.5N A ×3.26 MeV.故C 正确．]原子核的衰变及半衰期1.α衰变类型 α衰变 β衰变衰变方程A ZX→A －4Z －2Y ＋42HeA ZX→AZ+1Y ＋0-1e衰变实质2个质子和2个中子结合成一个整体射出1个中子转化为1个 质子和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2.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 ＋2 e 4 u 最强 最弱 β射线 电子 0－1e－e 11 837u 较强 较强 γ射线光子γ最弱最强若A ZX→A ′Z ′Y ＋n 42He ＋m 0－1e则A ＝A ′＋4n ，Z ＝Z ′＋2n －m 解以上两式即可求出m 和n . 4．对半衰期的理解(1)半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对个别或少量原子核，无半衰期可言．(2)根据半衰期的概率，可总结出公式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．[题组通关]1．(多选)关于天然放射性，下列说法正确的是( )A ．所有元素都可能发生衰变B ．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性C ．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强D ．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线BC [自然界中绝大部分元素没有放射现象，选项A 错误；放射性元素的半衰期只与原子核结构有关，与其他因素无关，选项B 正确；α、β和γ三种射线电离能力依次减弱，穿透能力依次增强，选项C 正确；原子核发生衰变时，不能同时发生α和β衰变，γ射线伴随这两种衰变产生，故选项D 错误．]2．若元素A 的半衰期为4天，元素B 的半衰期为5天，则相同质量的A 和B ，经过20天后，剩下的质量之比m A ∶m B 为( )A ．30∶31B ．31∶30C ．1∶2D ．2∶1 C[由m ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ有m A ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫12204m 0，m B ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫12205m 0，得m A ∶m B ＝1∶2.C 正确．]1．一个区别：静止的原子核在磁场中发生α衰变和β衰变时的轨迹不同，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)每发生一次α衰变，原子核的质量数减小“4”，每发生一次β衰变，原子核的质子数增大“1”．核反应类型及核反应方程的书写1类型 可控性 核反应方程典例衰变α衰变 自发 23892U→234 90Th ＋42Heβ衰变自发234 90Th→23491Pa ＋ 0－1e人工 转变人工 控制14 7N ＋42He→178O ＋11H(卢瑟福发现质子)42He ＋94Be→12 6C ＋10n(查德威克发现中子)2713Al ＋42He→3015P ＋10n(约里奥·居里夫妇发现放射性同位素，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235 92U ＋10n→14156Ba ＋9236Kr ＋310n235 92U ＋10n→13654Xe ＋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．[题组通关]1．(多选)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.14 7N ＋42He→17 8O ＋11H 是β衰变 C.21H ＋31H→42He ＋10n 是轻核聚变 D.8234Se→8236Kr ＋2 0－1e 是重核裂变AC [A 为α衰变，B 为原子核的人工转变，C 为轻核聚变，D 为β衰变，故A 、C 正确．]2．(2017·淮北模拟)铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应：23592U ＋10n→a ＋b ＋210n ，则a ＋b 可能是( )A.14156Ba ＋9236Kr B ．14054Xe ＋9438Sr C.14156Ba ＋9338SrD ．14054Xe ＋9336KrB[核反应过程中遵循质量数守恒和电荷数都守恒，A质量数不守恒，B质量数和电荷数都守恒，C电荷数不守恒，D质量数和电荷数都不守恒，故B正确．]3．(2016·全国丙卷)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→2814Si*B．核反应过程中系统动量守恒C．核反应过程中系统能量不守恒D．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和E．硅原子核速度的数量级为105 m/s，方向与质子初速度的方向一致ABE[核反应过程中遵循质量数守恒和电荷数守恒，核反应方程为p＋2713Al→2814Si*，说法A正确．核反应过程中遵从动量守恒和能量守恒，说法B正确，说法C错误．核反应中发生质量亏损，生成物的质量小于反应物的质量之和，说法D错误．根据动量守恒定律有m p v p＝m Si v Si，碰撞后硅原子核速度的数量级为105 m/s，方向与质子初速度方向一致，说法E正确．]两点提醒1．核反应方程一定满足质量数守恒和电荷数守恒．2．在确定生成物是哪种元素时应先由电荷数守恒确定生成物的核电荷数．核能的产生和计算1.(1)方程E＝mc2的含义：物体具有的能量与它的质量之间存在简单的正比关系，物体的能量增大，质量也增大；物体的能量减少，质量也减少．(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，即ΔE ＝Δmc2.(3)原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Δm，吸收的能量为ΔE＝Δmc2.2．核能的计算方法(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”．(3)根据核子比结合能来计算核能：原子核的结合能＝核子比结合能×核子数．[题组通关]1．(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(13355Cs)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ABC [原子核分解成自由核子时，需要的最小能量就是原子核的结合能，选项A 正确；重核衰变时释放能量，衰变产物更稳定，即衰变产物的比结合能更大，衰变前后核子数不变，所以衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，选项B 正确；铯核的核子数比铅核的核子数少，其结合能也小，选项C 正确；比结合能越大，原子核越稳定，选项D 错误．]2．钚的放射性同位素23994Pu 静止时衰变为铀核激发态235 92U *和α粒子，而铀核激发态235 92U *立即衰变为铀核23592U ，并放出能量为0.097 MeV 的γ光子．已知：23994Pu 、23592U 和α粒子的质量分别为m Pu ＝239.052 1 u 、m U ＝235.043 9 u 和m α＝4.002 6 u,1 u c 2＝931.5 MeV .(1)写出衰变方程；(2)已知衰变放出的光子的动量可忽略，求α粒子的动能. 【：92492406】【解析】 (1)衰变方程为239 94Pu ―→235 92U *＋42He ，235 92U *―→235 92U ＋γ.或两式合并为239 94Pu ―→235 92U ＋42He ＋γ.(2)上述衰变过程的质量亏损为Δm ＝m Pu －m U －m α， 由质能方程得ΔE ＝Δmc 2由能量守恒得ΔE ＝E kU ＋E kα＋E γ设衰变后的铀核和α粒子的速度分别为v U 和v α，则由动量守恒定律得m U v U＝m αv α又E kU ＝12m U v 2U ，E kα＝12m αv 2α联立解得E kα＝m U m U ＋m α[(m Pu －m U －m α)c 2－E γ]，代入题给数据得E kα＝5.034 MeV.【答案】 (1)23994Pu ―→23592U ＋42He ＋γ (2)5.034 MeV 核能求解的思路方法1．应用质能方程解题的流程图：书写核反应方程→计算质量亏损Δm →利用ΔE ＝Δmc2计算释放的核能2．在动量守恒方程中，各质量都可用质量数表示．3．核反应遵守动量守恒和能量守恒定律，因此我们可以结合动量守恒和能量守恒定律来计算核能．。
2023年高考物理一轮复习讲义——原子核
第2讲 原子核目标要求 1.了解原子核的组成及核力的性质，了解半衰期及其统计意义.2.认识原子核的结合能，了解核裂变及核聚变，能根据质量数、电荷数守恒写出核反应方程．考点一 原子核的衰变及半衰期1．原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数． 2．天然放射现象放射性元素自发地发出射线的现象，首先由贝克勒尔发现．天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构． 3．三种射线的比较名称 构成 符号电荷量 质量 电离能力 贯穿本领 α射线 氦核 42He ＋2e 4 u 最强 最弱 β射线 电子 0－1e－e 11 837 u 较强 较强 γ射线 光子γ最弱最强4.原子核的衰变(1)衰变：原子核自发地放出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)α衰变、β衰变衰变类型 α衰变β衰变衰变方程M Z X →M －4Z －2Y ＋42HeM Z X →M Z ＋1Y ＋0－1e衰变实质2个质子和2个中子结合成一个整体射出中子转化为质子和电子211H ＋210n →42He10n →11H ＋0－1e 衰变规律电荷数守恒、质量数守恒(3)γ射线：γ射线经常是伴随着α衰变或β衰变同时产生的． 5．半衰期 (1)公式：N 余＝N 原1/212t T ⎛⎫⎪⎝⎭，m 余＝m 原1/212tT ⎛⎫ ⎪⎝⎭.(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，跟原子所处的外部条件(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关(选填“有关”或“无关”)．6．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．1．三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是γ射线、β射线、α射线．(√)2．β衰变中的电子来源于原子核外电子．(×)3．发生β衰变时，新核的电荷数不变．(×)4．如果现在有100个某放射性元素的原子核，那么经过一个半衰期后还剩50个．(×) 考向1原子核的衰变例1(多选)天然放射性元素232 90Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变之后，变成208 82Pb(铅)．下列判断中正确的是()A．衰变过程共有6次α衰变和4次β衰变B．铅核比钍核少8个质子C．β衰变所放出的电子来自原子核外D．钍核比铅核多24个中子答案AB解析由于β衰变不会引起质量数的减少，故可先根据质量数的减少确定α衰变的次数，x＝232－2084＝6，再结合电荷数的变化情况和衰变规律来判定β衰变的次数(设为y)，2x－y＝90－82＝8，y＝2x－8＝4，钍核中的中子数为232－90＝142，铅核中的中子数为208－82＝126，所以钍核比铅核多16个中子，铅核比钍核少8个质子，β衰变所放出的电子来自原子核内，A、B正确．例2(多选)有一匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直纸面向外，一个原来静止在A处的原子核，发生衰变放射出某种粒子，两个新核的运动轨迹如图所示，已知两个相切圆半径分别为r1、r2.下列说法正确的是()A ．原子核发生α衰变，根据已知条件可以算出两个新核的质量比B ．衰变形成的两个粒子带同种电荷C ．衰变过程中原子核遵循动量守恒定律D ．衰变形成的两个粒子电荷量的关系为q 1∶q 2＝r 1∶r 2 答案 BC解析 衰变后两个新核速度方向相反，受力方向也相反，根据左手定则可判断出，带同种电荷，所以衰变是α衰变，衰变后的新核由洛伦兹力提供向心力，有Bq v ＝m v 2r ，可得r ＝m vqB ，衰变过程遵循动量守恒定律，即m v 相同，所以电荷量与半径成反比，有q 1∶q 2＝r 2∶r 1，但无法求出质量，故A 、D 错误，B 、C 正确． 考向2 半衰期例3 (2021·全国乙卷·17)医学治疗中常用放射性核素113In 产生γ射线，而113In 是由半衰期相对较长的113Sn 衰变产生的．对于质量为m 0的113Sn ，经过时间t 后剩余的113Sn 质量为m ，其mm 0－t 图线如图所示．从图中可以得到13Sn 的半衰期为( )A ．67.3 dB ．101.0 dC ．115.1 dD ．124.9 d答案 C解析 由题图可知从m m 0＝23到m m 0＝13，113Sn 恰好衰变了一半，根据半衰期的定义可知113Sn 的半衰期为T 1/2＝182.4 d －67.3 d ＝115.1 d ，故选C.考点二 核反应及核反应类型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＋42He β衰变自发234 90Th→234 91Pa＋0－1e人工转变人工控制147N＋42He→17 8O＋11H(卢瑟福发现质子)42He＋94Be→12 6C＋10n(查德威克发现中子)2713Al＋42He→3015P＋10n3015P→3014Si＋0＋1e约里奥－居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子重核裂变容易控制23592U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n23592U＋10n→136 54Xe＋9038Sr＋1010n轻核聚变现阶段很难控制21H＋31H→42He＋10n2.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(0＋1e)、氘核(21H)、氚核(31H)等．(2)掌握核反应方程遵循的规律：质量数守恒，电荷数守恒．(3)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．例4下列说法正确的是()A.238 92U→234 90Th＋X中X为中子，核反应类型为β衰变B.21H＋31H→42He＋Y中Y为中子，核反应类型为人工转变C.235 92U＋10n→136 54Xe＋9038Sr＋K，其中K为10个中子，核反应类型为重核裂变D.14 7N＋42He→17 8O＋Z，其中Z为氢核，核反应类型为轻核聚变答案 C解析根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，A选项反应中的X质量数为4，电荷数为2，为α粒子，核反应类型为α衰变，选项A错误；B选项反应中的Y质量数为1，电荷数为0，为中子，核反应类型为轻核聚变，选项B错误；C选项反应中的K质量数总数为10，电荷数为0，则K为10个中子，核反应类型为重核裂变，选项C正确；D选项反应中的Z质量数为1，电荷数为1，为质子，核反应类型为人工转变，选项D错误．例5(多选)(2020·全国卷Ⅰ·19)下列核反应方程中，X1、X2、X3、X4代表α粒子的有() A.21H＋21H→10n＋X1B.21H＋31H→10n＋X2C.235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋3X3D.10n＋63Li→31H＋X4答案BD解析21H＋21H→10n＋32He，A错．2H＋31H→10n＋42He，B对．1235U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n，C错．921n＋63Li→31H＋42He，D对．考点三质量亏损及核能的计算核力和核能(1)核力：原子核内部，核子间所特有的相互作用力．(2)结合能：原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开需要的能量，叫作原子的结合能，也叫核能．(3)比结合能：原子核的结合能与核子数之比，叫作比结合能，也叫平均结合能．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定．(4)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其对应的能量ΔE＝Δmc2.原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Δm，吸收的能量为ΔE＝Δmc2.1．原子核的结合能越大，原子核越稳定．(×)2．核反应中，出现质量亏损，一定有核能产生．(√)核能的计算方法(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”．(3)根据核子比结合能来计算核能：原子核的结合能＝核子比结合能×核子数．例6(2019·全国卷Ⅱ·15)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 答案 C解析 因电子质量远小于质子的质量，计算中可忽略不计，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 ，选项C 正确．例7 (多选)用中子(10n)轰击铀核(235 92U)产生裂变反应，会产生钡核(141 56Ba)和氪(9236Kr)并释放中子(10n)，达到某些条件时可发生链式反应，一个铀核(235 92U)裂变时，释放的能量约为200 MeV(1 eV ＝1.6×10－19J)．以下说法正确的是( )A.235 92U 裂变方程为235 92U →144 56Ba ＋8936Kr ＋210nB.235 92U 裂变方程为235 92U ＋10n →144 56Ba ＋8936Kr ＋310nC.235 92U 发生链式反应的条件与铀块的体积有关 D ．一个235 92U 裂变时，质量亏损约为3.6×10－28kg答案 BCD 解析235 92U 的裂变方程为235 92U ＋10n →144 56Ba ＋8936Kr ＋310n ，方程两边的中子不能相约，故A 错误，B 正确；铀块需达到临界体积才能维持链式反应持续不断进行下去，故C 正确；一个铀核 (235 92U)裂变时，释放的能量约为200 MeV ，根据爱因斯坦质能方程得，质量亏损Δm ＝ΔEc 2＝200×106×1.6×10－199×1016kg ≈3.6×10－28 kg ，故D 正确． 例8 花岗岩、砖砂、水泥等建筑材料是室内氡的最主要来源．人呼吸时，氡气会随气体进入肺脏，氡衰变放出的α射线像小“炸弹”一样轰击肺细胞，使肺细胞受损，从而引发肺癌、白血病等．一静止的氡核222 86Rn 发生一次α衰变生成新核钋(Po)，此过程动量守恒且释放的能量全部转化为α粒子和钋核的动能．已知m 氡＝222.086 6 u ，m α＝4.002 6 u ，m 钋＝218.076 6 u, 1 u 相当于931 MeV 的能量．(结果保留3位有效数字) (1)写出上述核反应方程； (2)求上述核反应放出的能量ΔE ； (3)求α粒子的动能E kα.答案 (1)222 86Rn →218 84Po ＋42He (2)6.89 MeV (3)6.77 MeV解析 (1)根据质量数和电荷数守恒有222 86Rn →218 84Po ＋42He (2)质量亏损Δm＝222.086 6 u－4.002 6 u－218.076 6 u＝0.007 4 uΔE＝Δm×931 MeV解得ΔE＝0.007 4 u×931 MeV≈6.89 MeV(3)设α粒子、钋核的动能分别为E kα、E k钋，动量分别为pα、p钋，由能量守恒定律得ΔE＝E kα＋E k钋由动量守恒定律得0＝pα＋p钋又E k＝p22m故E kα∶E k钋＝218∶4解得E kα≈6.77 MeV.课时精练1．(2021·湖南卷·1)核废料具有很强的放射性，需要妥善处理．下列说法正确的是( ) A ．放射性元素经过两个完整的半衰期后，将完全衰变殆尽 B ．原子核衰变时电荷数守恒，质量数不守恒C ．改变压力、温度或浓度，将改变放射性元素的半衰期D ．过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害 答案 D解析 根据半衰期的定义可知，放射性元素经过两个完整的半衰期后，还剩原来的14未衰变，故A 错误；原子核衰变时满足电荷数守恒，质量数守恒，故B 错误；放射性元素的半衰期是由原子核的自身结构决定的，而与物理环境如压力、温度或浓度无关，与化学状态无关，故C 错误；过量放射性辐射包含大量的射线，对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害，故D 正确．2．2020年12月4日，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M 装置(HL －2M)在成都建成并首次实现利用核聚变放电．下列方程中，正确的核聚变反应方程是( )A.21H ＋31H →42He ＋10nB.238 92U →234 90Th ＋42HeC.235 92U ＋10n →144 56Ba ＋8936Kr ＋310nD.42He ＋2713Al →3015P ＋10n答案 A解析 A 项方程是核聚变，B 项方程为α衰变，C 项方程为重核裂变，D 项方程为人工核转变．故选A.3．(2021·河北卷·1)银河系中存在大量的铝同位素26Al ，26Al 核β衰变的衰变方程为2613Al →2612Mg ＋01e ，测得26Al 核的半衰期为72万年，下列说法正确的是( )A ．26Al 核的质量等于26Mg 核的质量B ．26Al 核的中子数大于26Mg 核的中子数C ．将铝同位素26Al 放置在低温低压的环境中，其半衰期不变D ．银河系中现有的铝同位素26Al 将在144万年后全部衰变为26Mg答案 C解析26Al和26Mg的质量数均为26，相等，但是二者原子核中的质子数和中子数不同，所以质量不同，A错误；2613Al核的中子数为26－13＝13个，2612Mg核的中子数为26－12＝14个，B错误；半衰期是原子核固有的属性，与外界环境无关，C正确；质量为m的26Al的半衰期为72万年，144万年为2个半衰期，剩余质量为126Mg，D错误．4m，不会全部衰变为4．(多选)(2021·浙江6月选考·14)对四个核反应方程(1)238 92U→234 90Th＋42He；(2)234 90Th→234 91Pa＋e；(3)14 7N＋42He→17 8O＋11H；(4)21H＋31H→42He＋10n＋17.6 MeV.－1下列说法正确的是()A．(1)(2)式核反应没有释放能量B．(1)(2)(3)式均是原子核衰变方程C．(3)式是人类第一次实现原子核转变的方程D．利用激光引发可控的(4)式核聚变是正在尝试的技术之一答案CD解析(1)是α衰变，(2)是β衰变，均有能量放出，故A错误；(3)是人工核转变，故B错误；(3)式是人类第一次实现原子核转变的方程，故C正确；利用激光引发可控的(4)式核聚变是正在尝试的技术之一，故D正确．5．(2021·全国甲卷·17)如图，一个原子核X经图中所示的一系列α、β衰变后，生成稳定的原子核Y，在此过程中放射出电子的总个数为()A．6 B．8 C．10 D．14答案 A解析由题图分析可知，核反应方程为238X→206 82Y＋a42He＋b0－1e，92经过a次α衰变，b次β衰变，由电荷数与质量数守恒可得238＝206＋4a；92＝82＋2a－b，解得a＝8，b＝6，故放出6个电子，故选A.6．(多选)铀核裂变的一种方程为235 92U＋X→9438Sr＋139 54Xe＋310n，已知原子核的比结合能与质量数的关系如图所示，下列说法中正确的有()A．X粒子是中子B．X粒子是质子C.235 92U、9438Sr、139 54Xe相比，9438Sr的比结合能最大，最稳定D.235 92U、9438Sr、139 54Xe相比，235 92U的质量数最大，结合能最大，最稳定答案AC解析根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为0，为中子，A正确，B错误；根据题图可知235 92U、9438Sr、139 54Xe相比，9438Sr的比结合能最大，最稳定，235 92U的质量数最大，结合能最大，比结合能最小，最不稳定，C正确，D错误．7．(2020·全国卷Ⅱ·18)氘核21H可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式621H→242He＋211H＋210n＋43.15 MeV表示．海水中富含氘，已知1 kg海水中含有的氘核约为1.0×1022个，若全都发生聚变反应，其释放的能量与质量为M的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知1 kg标准煤燃烧释放的热量约为2.9×107 J,1 MeV＝1.6×10－13 J，则M约为()A．40 kg B．100 kgC．400 kg D．1 000 kg答案 C解析根据核反应方程式，6个氘核聚变反应可释放出43.15 MeV的能量，1 kg海水中的氘核反应释放的能量为E＝1.0×102222 MeV≈1.15×1010 J，则相当于燃6×43.15 MeV≈7.19×10烧的标准煤的质量为M＝1.15×1010kg≈396.6 kg，约为400 kg.2.9×1078．(多选)(2020·浙江7月选考·14)太阳辐射的总功率约为4×1026 W ，其辐射的能量来自于聚变反应．在聚变反应中，一个质量为1 876.1 MeV/c 2(c 为真空中的光速)的氘核(21H)和一个质量为2 809.5 MeV/c 2的氚核(31H)结合为一个质量为3 728.4 MeV/c 2的氦核(42He)，并放出一个X 粒子，同时释放大约17.6 MeV 的能量．下列说法正确的是( )A ．X 粒子是质子B ．X 粒子的质量为939.6 MeV/c 2C ．太阳每秒因为辐射损失的质量约为4.4×109 kgD ．太阳每秒因为辐射损失的质量约为17.6 MeV/c 2答案 BC解析 该聚变反应方程为21H ＋31H →42He ＋10n ，X 为中子，故A 错误；该核反应中质量的减少量Δm 1＝17.6 MeV/c 2，由质能方程知，m 氘＋m 氚＝m 氦＋m X ＋Δm 1，代入数据知1 876.1 MeV/c 2＋2 809.5 MeV/c 2＝3 728.4 MeV/c 2＋m X ＋17.6 MeV/c 2，故m X ＝939.6 MeV/c 2，故B 正确；太阳每秒辐射能量ΔE ＝P Δt ＝4×1026 J ，由质能方程知Δm ＝ΔE c 2，故太阳每秒因为辐射损失的质量Δm ＝4×1026(3×108)2 kg ≈4.4×109 kg ，故C 正确；因为ΔE ＝4×1026 J ＝4×10261.6×10－19eV ＝2.5×1039 MeV ，则太阳每秒因为辐射损失的质量为Δm ＝ΔE c2＝2.5×1039 MeV/c 2，故D 错误． 9．A 、B 是两种放射性元素的原子核，原来都静止在同一匀强磁场，其中一个放出α粒子，另一个放出β粒子，运动方向都与磁场方向垂直．图中a 、b 与c 、d 分别表示各粒子的运动轨迹，下列说法中正确的是( )A ．A 放出的是α粒子，B 放出的是β粒子B ．a 为α粒子运动轨迹，d 为β粒子运动轨迹C ．a 轨迹中的粒子比b 轨迹中的粒子动量小D ．磁场方向一定垂直纸面向外答案 A解析 放射性元素放出α粒子时，α粒子与反冲核的速度相反，而电性相同，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相反，两个粒子的轨迹应为外切圆；而放射性元素放出β粒子时，β粒子与反冲核的速度相反，而电性相反，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相同，两个粒子的轨迹应为内切圆，故B 放出的是β粒子，A 放出的是α粒子，故A 正确；根据带电粒子在磁场中的运动的半径r ＝m v qB，放出的粒子与反冲核的动量相等，而反冲核的电荷量大，故轨迹半径小，故b 为α粒子运动轨迹，c 为β粒子运动轨迹，故B 、C 错误；粒子在磁场中做匀速圆周运动，磁场方向不同，粒子运动的方向相反，由于α粒子和β粒子的速度方向未知，不能判断磁场的方向，故D 错误．10．(2017·北京卷·23)在磁感应强度为B 的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变．放射出的α粒子(42He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R .以m 、q 分别表示α粒子的质量和电荷量．(1)放射性原子核用A Z X 表示，新核的元素符号用Y 表示，写出该α衰变的核反应方程；(2)α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小；(3)设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，新核的质量为M ，求衰变过程的质量亏损Δm .答案 (1)A Z X →A －4Z －2Y ＋42He (2)2πm qB q 2B 2πm (3)q 2B 2R 2(M ＋m )2Mmc 2解析 (1)A Z X →A －4Z －2Y ＋42He(2)洛伦兹力提供向心力，有q v αB ＝m v α2R所以v α＝qBR m ，T ＝2πR v α＝2πm qB环形电流大小I ＝q T ＝q 2B 2πm. (3)衰变过程动量守恒，有0＝p Y ＋p α所以p Y ＝－p α，“－”表示方向相反．因为p ＝m v ，E k ＝12m v 2 所以E k ＝p 22m即：E kY ∶E kα＝m ∶M由能量守恒得Δmc 2＝E kY ＋E kαΔm ＝E kαc 2⎝ ⎛⎭⎪⎫M ＋m M ，其中E kα＝12m v α2＝q 2B 2R 22m ， 所以Δm ＝q 2B 2R 2(M ＋m )2Mmc 2.。
2020版高考物理一轮复习通用版讲义：第十二章第73课时原子结构与原子核(双基落实课)含答案
第73课时原子结构与原子核(双基落实课)点点通(一)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．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”。
3．原子的核式结构模型(1)在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核旋转。
(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。
[小题练通]1．(粤教教材原题)如图的4个选项中，O点表示某原子核的位置，曲线ab和cd表示经过该原子核附近的α粒子的运动轨迹，正确的图是()解析：选Dα粒子经过原子核时受原子核的库仑斥力，离原子核越近斥力作用越强，由此判断，D正确。
2．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Cα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曲线的凹侧，故只有选项C正确。
[融会贯通](1)根据α粒子散射的现象可以得出原子的核式结构模型。
(2)少数α粒子发生大角度偏转是由于经过原子核附近时受到了较强的作用力。
(3)原子核与α粒子之间的作用力为库仑斥力，距离越近，斥力越强。
点点通(二)能级跃迁1．氢原子光谱(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：氢原子光谱是线状光谱，巴耳末系谱线的波长满足1λ＝R⎝⎛⎭⎫122－1n2(n＝3,4,5，…，R是里德伯常量，R＝1.10×107 m－1)。
(人教通用版)2020高考物理第12章第2讲原子结构与原子核课件
[解析] 由 n＝2 能级跃迁到 n＝1 能级产生的光子能量为 E＝－3.4eV－(－ 13.6)eV＝10.2eV，不在可见光的能量范围内，故放出的光子不是可见光，故 A 错误；大量处于 n＝4 能级的激发态氢原子向低能级跃迁时，能产生 C24＝6 种不 同频率的光子，故 B 正确；处于基态的氢原子电离需要吸收 13.6eV 的能量，故 C 错误；氢原子处于 n＝2 能级吸收能量为 2.86eV 的光子，能量变为－0.54eV， 即将跃迁到 n＝5 能级，故 D 正确。
3．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的两种求解方法。 ①用数学中的组合知识求解：N＝C2n＝nn2－1。 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。
例 1 (2018·福建福州质检)(多选)氢原子能级如
• 1．(2018·山东烟台期末)卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一
模型建立的基础是
(A )
• A．α 粒子散射实验 B．电子的发现
• C．光电效应现象的发现 D．天然放射性现象的发现
• [解析] 卢瑟福在α 粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构 模型；对阴极射线的研究发现了电子，使人们认识到原子还可以再
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，作__示_踪__原_子______等。
• (3)防护：防止放射性对人体组织的伤害。
知识点3 原子核的衰变 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＋__42_H_e____。 β 衰变：AZX→AZ＋1Y＋___0－_1_e___。 γ 辐射：当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生 α 衰变，有的发 生 β 衰变，同时伴随着 γ 辐射。
2023届高考物理一轮复习专题讲义：原子核
高考物理一轮复习《原子核》专题讲义[考点梳理]【考点一】原子核的组成1.天然放射现象（1）放射性与放射性元素:物质放射出射线的性质称为，具有放射性的元素称为放射性。
（2）天然放射现象:原子序数大于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于或等于83的元素，有的也能发出射线。
放射性元素自发地发出射线的现象，叫作放射现象。
2.射线的本质（1）三种射线种类α射线β射线γ射线来源原子核内组成氦核流高速电子流光子流(高频电磁波)带电荷量2e -e 0质量4m p,m p=1.67×10-27 kg静止质量为零速度0.1c 0.99c c(光速)在电磁场中偏转与α射线的偏转方向相反不偏转穿透本领最弱,用纸能挡住较强,能穿透几毫米的铝板最强,能穿透几厘米的铅板对空气的电离作用很强较弱很弱（2）射线的来源:射线来自，这说明原子核内部是有的。
3.放射性同位素的应用与防护a.放射性同位素:有放射性同位素和放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质。
b.应用:消除静电、工业探伤、做示踪原子等。
c.防护:防止放射性对人体组织的伤害。
4.原子核的组成（1）原子核由质子和中子组成，质子带电荷，电荷量与一个电子的电荷量，中子不带电。
质子和中子统称为核子。
（2）电荷数和质量数①电荷数(Z)= 数=元素的原子序数=原子的数。
②质量数(A)=核子数= 数+ 数。
注意:原子核的电荷数不是它所带的电荷量,质量数也不是它的质量。
（3）原子核常用符号A Z X表示，X为元素符号，A表示核的数，Z表示核的数(即原子序数)。
[典例1]在贝克勒尔发现天然放射现象后,人们对放射线的性质进行了深入的研究。
如图所示,放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是( )A.①表示γ射线，③表示α射线B.②表示β射线，③表示α射线C.④表示α射线，⑤表示γ射线D.⑤表示β射线，⑥表示α射线【考点二】放射性元素的衰变1.原子核的衰变（1）定义:原子核放出粒子或粒子，会变成新的原子核，我们把一种元素经放射过程变成另一种元素的现象，称为原子核的衰变。
高考物理一轮复习 第十二章 波粒二象性 原子结构与原子核 第2讲 原子结构和原子核
(3)人工转变 ①卢瑟福发现质子：174N＋42He―→187O＋_11H__. ②查德威克发现中子：94Be＋42He―→162C＋_10_n_.
【知识对点自测】 3．(2017·山西五校四联)在很多装饰材料中，都不同程度 地含有放射性元素．下列说法正确的是( ) A．α 射线、β 射线和 γ 射线都是电磁波 B．在 α、β、γ 三种射线中，γ 射线的电离能力最强 C．氡的半衰期为 3.8 天，4 个氡原子核经过 7.6 天后一定 只剩下 1 个氡原子核 D．放射性元素发生 β 衰变时所释放的电子是原子核内的 中子转化为质子时产生的
解析：D α 射线是高速42He 核流，β 射线是高速电子流， A 项错误．在 α、β、γ 三种射线中，α 射线的电离能力最强， γ 射线的电离能力最弱，B 项错误．半衰期是对大量原子核的 衰变行为做出的统计规律，对于少数原子核无意义，C 项错误．
4．(2017·天津理综)我国自主研发制 造的国际热核聚变核心部件在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( )
【思路点拨】 分析 α 粒子散射实验的问题应掌握如下 要领：入射的粒子分为三部分，大部分沿原来的方向前进， 少数发生了较大角度偏转，极少数发生大角度偏转．α 粒子受 斥力作用，轨迹向偏离原子核的方向弯曲，且离核越近，受 斥力越大，弯曲程度也越大．
【解析】 C 金箔中的原子核与 α 粒子都带正电，α 粒 子接近原子核过程中受到斥力而不是引力作用，A、D 错误； 由原子核对 α 粒子的斥力作用，及物体做曲线运动的条件， 知曲线轨迹的凹侧应指向受力一方，选项 B 错、C 对．
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__．
第73课时光学实验2025届高考物理一轮复习课件
θ1-sin
θ1
θ2的图像，由n＝
可知图像应是过原点的直线，如图所
θ2
示，其斜率为折射率。
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高中总复习·物理
数据处理
（3）“单位圆法”：以入射点O为圆心，以一定的长度R为半径画
EH
圆，只要用刻度尺量出EH、E'H'的长度就可以求出n（n＝
）
E′H′
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高中总复习·物理
误差分析
（1）入射光线、出射光线确定的准确性造成误差，故入射侧、出射
离等于条纹间距Δx的5倍，此处容易错误的判断为6倍。
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高中总复习·物理
解析：（1）题图丙中的主尺读数为0 mm，游标尺读数为3×0.05
mm＝0.15 mm，所以题图丙的读数x1＝0＋0.15 mm＝0.15 mm。
（2）题图丁中的主尺读数为8 mm，游标尺读数为19×0.05 mm
＝0.95 mm，所以题图丁的读数x2＝8 mm＋0.95 mm＝8.95 mm。
θ，θ为条纹与分划板竖直刻线间的夹角，故Δx实＜Δx测。
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高中总复习·物理
4. 洛埃德（H. Lloyd）在1834年提出了一种更简单的观察干涉的装
置。如图所示，从单缝S发出的光，一部分入射到平面镜后反射到
屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上两光束交叠区域里将出现
干涉条纹。单缝S通过平面镜成的像是S'。
0.700 mm。
解析：手轮的读数为0.5 mm＋20.0×0.01 mm＝0.700 mm。
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高中总复习·物理
（3）如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向
上，如图丙所示。则在这种情况下来测量干涉条纹的间距Δx
高考物理总复习第12章动量守恒定律波粒二象性原子结构与原子核教师用书
第12章动量守恒定律波粒二象性原子结构与原子核 [考纲要求]第1课时动量定理动量守恒定律及其应用考点一动量和动量定理(－/c)[基础过关]1．动量(1)定义：运动物体的质量和速度的乘积叫做物体的动量，通常用p来表示。
(2)表达式：p＝mv。
(3)单位：kg·m/s。
(4)标矢性：动量是矢量，其方向和速度方向相同。
(5)动量的变化量：是矢量，其表达式Δp＝p2－p1为矢量式，当p2、p1在同一条直线上时，可规定正方向，将矢量运算转化为代数运算。
(6)与动能的区别与联系：①区别：动量是矢量，动能是标量。
②联系：动量和动能都是描述物体运动状态的物理量，大小关系为E k＝p22m或p＝2mE k。
2．冲量(1)定义：力和力的作用时间的乘积叫做力的冲量。
(2)表达式：I＝Ft。
单位：N·s。
(3)标矢性：冲量是矢量，它的方向由力的方向决定。
3．动量定理1．(多选)(2016·浙江镇海中学选考模拟)当我们从高处跳到低处时，都有这样的生活常识：为了安全，一般都是让脚尖先着地。
从力的动量的角度来看，这样做的目的是( )A．减小动量B．减小动量的变化量C．延长和地面的冲击时间，从而减小支持力D．增大人对地的压强，起到安全作用解析根据动量定理分析，延长时间的目的是减小合力，从而减小支持力。
答案 C2．如图所示，运动员挥拍将质量为m的网球击出。
如果网球被拍子击打前、后瞬间速度的大分别为v1，v2，v1与v2方向相反，且v2>v1。
忽略重力，则此过程中拍子对网球作用力的冲量( )A ．大小为m (v 2－v 1)，方向与v 1方向相同B ．大小为m (v 2＋v 1)，方向与v 1方向相同C ．大小为m (v 2－v 1)，方向与v 2方向相同D ．大小为m (v 2＋v 1)，方向与v 2方向相同解析 在球拍击打网球的过程中，选取v 2方向为正方向，对网球运用动量定理有I ＝mv 2－(－mv 1)＝m (v 2＋v 1)，即拍子对网球作用力的冲量大小为m (v 2＋v 1)，方向与v 2方向相同。
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第73课时原子结构与原子核(双基落实课)点点通(一)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．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”。
3．原子的核式结构模型(1)在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核旋转。
(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。
[小题练通]1．(粤教教材原题)如图的4个选项中，O点表示某原子核的位置，曲线ab和cd表示经过该原子核附近的α粒子的运动轨迹，正确的图是()解析：选Dα粒子经过原子核时受原子核的库仑斥力，离原子核越近斥力作用越强，由此判断，D正确。
2．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Cα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曲线的凹侧，故只有选项C正确。
[融会贯通](1)根据α粒子散射的现象可以得出原子的核式结构模型。
(2)少数α粒子发生大角度偏转是由于经过原子核附近时受到了较强的作用力。
(3)原子核与α粒子之间的作用力为库仑斥力，距离越近，斥力越强。
点点通(二)能级跃迁1．氢原子光谱(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：氢原子光谱是线状光谱，巴耳末系谱线的波长满足1λ＝R⎝⎛⎭⎫122－1n2(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。
2．氢原子的能级结构、能级公式(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：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＝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。
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)几个概念①能级：在玻尔理论中，原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值，叫做能级。
②基态：原子能量最低的状态。
③激发态：在原子能量状态中除基态之外的其他的状态。
④量子数：原子的状态是不连续的，用于表示原子状态的正整数。
(3)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。
(4)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．氢原子的能级图[小题练通]1．(多选)(教科教材原题)根据玻尔原子结构理论，原子中电子绕核运动的半径()A．可以取任意值B．是一系列不连续的特定值C．可以在某一范围内任意取值D．不同的轨道半径与不同的能量状态相对应解析：选BD根据玻尔原子结构理论，电子绕核运动的半径只能是一系列不连续的特定值，且不同的轨道半径与不同的能量状态相对应，故B、D正确。
2.如图是氢原子的能级示意图。
当氢原子从n＝4能级跃迁到n＝3能级时，辐射出光子a；从n＝3能级跃迁到n＝2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种不同的谱线解析：选A氢原子从n＝4能级跃迁到n＝3能级的能级差小于从n＝3能级跃迁到n＝2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，所以光子a的频率小于光子b的频率，在真空中光子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可知光子a的能量小于n＝4能级氢原子的电离能，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种不同的谱线，故D错误。
3．(2018·天津高考)氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线Hα、Hβ、Hγ和Hδ，都是氢原子中电子从量子数n>2的能级跃迁到n＝2的能级时发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定()A．Hα对应的前后能级之差最小B．同一介质对Hα的折射率最大C．同一介质中Hδ的传播速度最大D．用Hγ照射某一金属能发生光电效应，则Hβ也一定能解析：选A根据ν＝cλ，可得να＜νβ＜νγ＜νδ，由E m－E n＝hν，知Hα对应的两能级之差最小，故A正确；光在同一介质中传播，频率越高，折射率越大，而传播速度v＝cn，则Hα的折射率最小，Hδ的传播速度最小，故B、C错误；光的频率达到截止频率才能发生光电效应，所以用Hγ照射某一金属能发生光电效应，而Hβ则不一定能，故D错误。
4．(沪科教材原题)处于基态的氢原子在某单色光照射下，只能发出频率分别为ν1、ν2、ν3的三种光，且ν1<ν2<ν3，则该照射光的光子能量为()A．hν1B．hν2C．hν3D．h(ν1＋ν2＋ν3)解析：选C基态氢原子吸收光子后只能发出频率为ν1、ν2、ν3的三种光，说明氢原子从n＝1能级可以跃迁到n＝3能级，故该光子的能量为hν3，C正确。
[融会贯通]解答氢原子能级图与原子跃迁问题的注意事项(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)光子的频率由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＝C2n＝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。
点点通(三)原子核的衰变规律1．原子核的组成原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子。
质子带正电，中子不带电。
2．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，说明原子核具有复杂的结构。
(2)三种射线构成符号电荷量质量电离能力穿透能力α射线氦核42He＋2e 4 u最强最弱β射线电子0－1e－eu1 840较强较强γ射线光子γ00最弱最强(1)衰变：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：A Z X→A－4Y＋42HeZ－2β衰变：A Z X→AY＋0－1e。
Z＋1(3)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。
半衰期由原子核内部自身的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关。
[小题练通]1．(2017·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23892U→23490Th＋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：选B静止的铀核在衰变过程中遵循动量守恒定律，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＝pα，B项正确；因此有2m Th E kTh＝2mαE kα，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；根据半衰期的定义可知，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。
2．(粤教教材原题)氡222放在天平的左盘时，需在天平的右盘加444 g砝码，天平才能处于平衡状态，氡222发生α衰变，经过一个半衰期以后，欲使天平再次平衡，应从右盘中取出的砝码为()A．220 g B．8 gC．2 g D．4 g解析：选D经过一个半衰期，有一半的氡222发生α衰变，放出的α粒子的总质量为4 g，故D正确。
3．(2019·东北三校模拟)如图所示为查德威克发现中子的实验示意图，利用钋(21084Po)衰变放出的α粒子轰击铍(94Be)，产生的粒子P能将石蜡中的质子打出来，下列说法正确的是()A．α粒子是氦原子B．粒子Q的穿透能力比粒子P的强C．钋的α衰变方程为21084Po→20882Pb＋42HeD．α粒子轰击铍的核反应方程为42He＋94Be→126C＋10n解析：选Dα粒子是氦原子核，选项A错误；粒子P是中子，粒子Q是质子，由于质子带正电，当质子射入物体时，受到库仑力的作用会阻碍质子的运动，而中子不带电，不受库仑力作用，粒子P的穿透能力比粒子Q的强，选项B错误；在钋衰变中，根据质量数守恒知产生的是20682Pb，选项C错误；42He＋94Be→126C＋10n是查德威克发现中子的核反应方程，选项D正确。
4．(鲁科教材原题)完成下面的核反应方程式，并指出其衰变类型。
226Ra→22286Rn＋________，这是________衰变。
88214Pb→21483Bi＋________，这是________衰变。
82解析：根据电荷数守恒和质量数守恒可得：226Ra→22286Rn＋42He，为α衰变。
88214Pb→21483Bi＋－10e，为β衰变。
82答案：42Heα－10eβ[融会贯通](1)原子核发生衰变时遵循电荷数守恒和质量数守恒。
(2)每发生一次α衰变，原子核的质量数减小“4”，每发生一次β衰变，原子核的质子数增大“1”。
(3)原子核的衰变发生的快慢由半衰期决定，半衰期取决于放射性元素的种类，与原子所处的外界条件无关。
点点通(四)核反应方程与核能计算1．核反应的四种类型(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(－10e)、正电子(+10e)、氘核(21H)、氚核(31H)等。