2020年高考物理一轮复习考点及考纲解读 原子和原子核(15)

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高考物理原子必考知识点总结

高考物理原子必考知识点总结

高考物理原子必考知识点总结在高考物理考试中,原子物理是一个必考的知识点。

了解原子物理的基本概念和相关原理,掌握一些基本计算方法,对于顺利完成物理题目至关重要。

本文将对高考物理原子必考的知识点进行总结。

1. 原子结构原子结构是原子物理的基础。

原子由质子、中子和电子组成。

质子和中子构成了原子核,而电子围绕在原子核外部的轨道上。

2. 质子数和电子数质子数通常等于电子数,一个稳定的原子内,正电荷和负电荷相等,使得原子整体是电中性的。

3. 同位素和质量数同位素是指具有相同质子数但质量数不同的原子。

质量数是指原子核中质子和中子的总数。

4. 原子的电离原子发生电离意味着它失去或获得电子。

当原子失去电子时,它会变成正离子;当原子获得电子时,它会变成负离子。

电离过程对于理解离子化合物的形成和电解质的行为至关重要。

5. 原子核的稳定性原子核的稳定性决定了原子是否具有放射性。

通过了解原子核的稳定性规律,可以判断某个核素是否具有放射性以及它的衰变方式。

6. 放射性衰变放射性衰变是指原子核自发地转变为另一种原子核的过程。

常见的放射性衰变有α衰变、β衰变和γ衰变。

α衰变是指原子核放出一个α粒子,质量数减少4、原子序数减少2;β衰变是指原子核衰变成另一个元素,电子从原子核中发射出来;γ衰变是指原子核释放出γ射线,改变的只是能量状态而不改变原子核本身。

7. 原子能级和能级跃迁原子的电子在不同的能级上存在。

原子的电子可以吸收或释放能量,从一个能级跃迁到另一个能级。

这种能级跃迁是光谱学研究的基础,也是激光产生的原理之一。

8. 粒子的波粒二象性粒子的波粒二象性是指微观粒子既可以表现出粒子性质,又可以表现出波动性质。

通过对粒子的物态描述和双缝干涉实验等现象的解释,可以更好地理解物质微观本质。

9. 干涉和衍射干涉是指两个或多个波的叠加现象。

光的干涉在涉及光的波动性质的实验中经常发生。

衍射是波在穿过障碍物或经过边缘时产生的弯曲和扩散现象。

2020年高考物理一轮复习热点题型归纳与变式演练专题32原子结构原子核(解析版)

2020年高考物理一轮复习热点题型归纳与变式演练专题32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专题32 原子结构 原子核【专题导航】目录目录热点题型一热点题型一 原子的核式结构原子的核式结构 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 热点题型二热点题型二氢原子的能量及变化规律 ................................................................................................................... 5 热点三热点三 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 热点题型四热点题型四核反应类型与核反应方程 ................................................................................................................... 9 热点题型五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粒子散射实验粒子散射实验 (1)α粒子散射实验装置粒子散射实验装置(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.原子的核式结构模型 (1)α粒子散射实验结果分析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.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.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.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.的稳定性.3.对氢原子能级图的理解.对氢原子能级图的理解 (1)能级图如图所示能级图如图所示(2)氢原子的能级和轨道半径氢原子的能级和轨道半径①氢原子的能级公式:E n =1n 2E 1(n =1,2,3,…),其中E 1为基态能量,其数值为E 1=-13.6 eV 13.6 eV.. ②氢原子的半径公式:r n =n 2r 1(n =1,2,3,…),其中r 1为基态半径,为基态半径,又称玻尔半径,又称玻尔半径,又称玻尔半径,其数值为其数值为r 1=0.53×0.53×1010-10m.(3)能级图中相关量意义的说明.能级图中相关量意义的说明.相关量 意义意义能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态——定态定态横线左端的数字“1,2,3…” 表示量子数表示量子数 横线右端的数字“-13.6,-3.4…”表示氢原子的能量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.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.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.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 的波长的波长B .光子b 可使氢原子从基态跃迁到激发态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,周轨道上转动,通过显微镜前相连的荧光屏可观察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.粒子在各个角度的散射情况.下列说法正确的是下列说法正确的是( )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 13.6 eV.. 2.电子动能变化规律.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.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.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.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.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=mv2r ,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.电子旋转半径减小 B .氢原子能量增大.氢原子能量增大 C .氢原子电势能增大.氢原子电势能增大 D .核外电子速率增大.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 e2r 2=m v2r ,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.衰变规律及实质 (1)α衰变和β衰变的比较衰变的比较衰变类型α衰变β衰变衰变衰变方程 MZ 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中子转化为质子和电子211H +210n→42He10n→11H + 0-1e匀强磁场中轨匀强磁场中轨 迹形状迹形状衰变规律电荷数守恒、质量数守恒电荷数守恒、质量数守恒(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.衰变同时产生的. 2.三种射线的成分和性质.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 +2 e4 u 最强最弱最弱β射线电子-1e -e11 837u较强 较强较强γ射线光子γ 0 0 最弱 最强最强3.半衰期的理解半衰期的理解半衰期的公式:N 余=N 原èæøö12t /τ,m 余=m 原èæøö12t /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.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,同时伴随有射 线产生,其方程为234 90Th→23491Pa +X ,钍的半衰期为24天.则下列说法中正确的是 ( )A .X 为质子为质子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射线是镤原子核放出的D .1 g 钍23490Th 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23490Th 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确定衰变次数的方法设放射性元素AZ 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:AZ X→A ′Z ′Y +n 42He +m 0-1e.(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: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.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.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粒子的径迹粒子的径迹B .a 、b 为γ粒子的径迹粒子的径迹C .c 、d 为α粒子的径迹粒子的径迹D .c 、d 为β粒子的径迹粒子的径迹【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,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,下列判断中正确的是( )A .该原子核发生了α衰变衰变B .反冲原子核在小圆上逆时针运动.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15D .放射性的粒子与反冲核运动周期相同.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 +0-1e.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 =2πmqB 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 经过经过 2T 后,剩有的A 和B 质量之比为质量之比为 ( ) 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 8C.m 16D.m 32【答案】C.【解析】经过n 个半衰期剩余碘131的含量m ′=m èæøö12n 因32天为碘131的4个半衰期,故剩余碘131的含量:m ′=m èæøö124=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.核反应的四种类型类型可控性 核反应方程典例核反应方程典例衰变α衰变自发238 92U→234 90Th +42He β衰变自发 23490Th→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→126C +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→14456Ba +8936Kr +310n 23592U +10n→13654Xe +9038Sr +1010n轻核聚变 很难控制21H +31H→42He +10n 2.核反应方程式的书写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.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.表示反应方向. (3)核反应过程中质量数守恒,电荷数守恒.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,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的原子序数和质量数分别为 ( )A .15和28B .15和30C .16和30D .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 表示的是表示的是 ( ) A .质子.质子 B .中子.中子C .电子.电子D .α粒子粒子【答案】A【解析】设X 为ZA 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 中子的是中子的是( )A.147N 俘获一个α粒子,产生178O 并放出一个粒子并放出一个粒子 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 +11H→84Be +42He 、63Li +11H→32He +42He ,故只有B 项正确.热点题型五 核能的计算 1.应用质能方程解题的流程图.应用质能方程解题的流程图(1)根据ΔE =Δmc 2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.核子数. 3.核能释放的两种途径的理解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.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.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 MeV B.42He 核比核比 63Li 核更稳定核更稳定C .两个21H核结合成42He核时释放能量核时释放能量 D. 23592U 核中核子的平均结合能比8936Kr核中的大核中的大【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 【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 =Δmc 2=0.003 5×931 MeV/c 2×c 2≈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8 B .5和9C .8和6D .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.不同色光的光子能量如下表所示.色光红 橙 黄 绿蓝—靛紫光子能量范围(eV)1.61~2.002.00~2.072.07~2.142.14~2.532.53~2.762.76~3.10氢原子部分能级的示意图如图所示.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.红、紫 C .橙、绿.橙、绿 D .蓝—靛、紫靛、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,1.89eV 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146C 原子核,它放出的粒子与反冲核的径迹是两个相原子核,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的衰变方程应为的衰变方程应为 ( )A.146C→01e +145B B.14 6C→42He +104Be C.146C→21H +125B D.146C→ 0-1e +147N【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 =mvBq ,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年的诺贝尔物理学年的诺贝尔物理学奖,下列关于放射性的叙述,正确的是奖,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.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。

高考物理一轮复习考点及考纲解读 原子和原子核(15)

高考物理一轮复习考点及考纲解读 原子和原子核(15)

高考物理一轮复习考点及考纲解读原子和原子核(15)名师解读原子和原子核为高考必考内容之一。

一般都在选择题中出现。

主要涉及α粒子散射实验、原子能级及跃迁、核反应方程、核能的利用、半衰期等。

其中能级、核反应方程、质能方程是考查热点,一般单独命题,有时也与动力学、动量、电磁学等知识相结合,特别是与电场、磁场的综合问题尤其需要注意。

在复习过程中关键是要识记一些常识性的知识和理解一些最基础的概念和规律,对于能级、半衰期等概念要认真地领会,对于α粒子散射实验,核反应的几个重点实验,质能方程等规律和实验要记住结果并学会应用。

样题解读【样题1】在金属中存在大量的价电子(可理解为原子的最外层电子),价电子在原子核和核外的其他电子产生的电场中运动.电子在金属外部时的电势能比它在金属内部作为价电子时的电势能大,前后两者的电势能差值称为势垒,用符号V表示.价电子就像被关在深为V 的方箱里的粒子,这个方箱叫做势阱,价电子在势阱内运动具有动能,但动能的取值是不连续的,价电子处于最高能级时的动能称为费米能,用 E f表示.用红宝石激光器向金属发射频率为ν的光子,具有费米能的电子如果吸收了一个频率为ν的光子而跳出势阱,则A.具有费米能的电子跳出势阱时的动能E K=hν-V + E fB.具有费米能的电子跳出势阱时的动能E K=hν-V-E fC.若增大激光器的发光强度,具有费米能的电子跳出势阱时的动能增大D.若增大激光器的发光强度,具有费米能的电子跳出势阱时的动能不变[分析] 具有费米能的电子吸收一个频率为ν的光子而跳出势阱,由动能定理, hν-V =E K-E f,得E K=hν-V + E f,A项正确,B项错误;由上述式子可以看出,具有费米能的电子跳出势阱时的动能只与照射光的频率有关,而与激光器的发光强度无关,所以C项错误,D 项正确。

[答案] AD[解读] 本题涉及到原子的能级结构、动能定理等知识点,考查理解能力和推理能力,体现了《考试大纲》中对“能够清楚地认识概念和规律的表达形式,理解相关知识的区别和联系”和“能够根据已知的知识和物理事实、条件,对物理问题进行逻辑推理和论证,得出正确的结论或作出正确的判断”的能力要求。

原子和原子核—高考物理总复习(选择性考试)PPT优质公开课

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(3)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.
典例 (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
238
92U→
234
90Th+
4 2
He.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
(2)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,叫作原子核的结合能,亦称核能. (3)质能方程、质量亏损. 爱因斯坦质能方程E=mc2,原子核的质量必然比组 成它的核子的质量和要小,这就是质量亏损Δm.由质量 亏损可求出释放的核能ΔE=Δmc2.
(4)重核的裂变与轻核的聚变.
考点三 核反应类型与核反应方程
1.核反应方程的四种类型
类型 可控性
核反应方程典例
α衰变 衰变
β衰变 人工
人工控制 转变
自发
29328U→29304Th+42He
自发
29304Th→29314Pa+-01e
174N+42He→187O+11H
(卢瑟福发现质子)
42He+94Be→162C+10n (查德威克发现中子)
后还剩下8个
B.用中子轰击铀核的核反应方程为
235 92
U+
1 0
n→
144 56
Ba
+8396Kr+310n,属于原子核的衰变
C.若核反应
1 0
n+
1 1
H→
2 1
H释放出2.2
MeV能量,该过
程质量亏损为3.9×10-30 kg
D.某原子核

高考物理第十五章原子核知识点

高考物理第十五章原子核知识点

高考物理第十五章原子核知识点核能计算是高中物理重要的知识点,是高考考查的重点,高考命题经常与其他知识综合出题。

下面是店铺为大家精心推荐的原子核知识点总结归纳,希望能够对您有所帮助。

原子核必背知识点一、原子的核式结构:1、α粒子的散射实验:(1)绝大多数α粒子穿过金箔后几乎沿原方向前进;(2)少数α粒子穿过金箔后发生了较大偏转;(3)极少数α粒子击中金箔后几乎沿原方向反回;二、原子的核式结构模型:原子中心有个很小的核,叫原子核,原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内,带负电的电子绕核做高速的圆周运动;1、原子核又可分为质子和中子;(原子核的全部正电荷都集中在质子内)质子的质量约等于中子的质量;2、质子数等于原子的核电荷数(Z);质子数加中子数等于质量数(A)三、波尔理论:1、原子处于一系列不连续的能量状态中,每个状态原子的能量都是确定的,这些能量值叫做能级;2、原子从一能级向另一能级跃迁时要吸收或放出光子;(1)从高能级向低能级跃迁放出光子;(2)从低能级向高能级跃迁要吸收光子;(3)吸收或放出光子的能量等于两个能级的能量差;hγ=E2-E1;三、天然放射现象衰变1、α射线:高速的氦核流,符号:42He;2、β射线:高速的电子流,符号:0-1e;3、γ射线:高速的光子流;符号:γ4、衰变:原子核向外放出α射线、β射线后生成新的原子核,这种现象叫衰变;(衰变前后原子的核电荷数和质量数守恒)(1)α衰变:放出α射线的衰变:ZX=Z-2Y+2He;(2)β衰变:放出β射线的衰变:AZX=AZ+1Y+0-1e;四、核反应、核能、裂变、聚变:1、所有核反应前后都遵守:核电荷数、质量数分别守恒;(1)卢瑟福发现质子:147N+42He→178 O+11H;(2)查德威克发现中子:94Be+42He→126C+10n;2、核反应放出的能量较核能;(1)核能与质量间的关系:E=mc2(2)爱因斯坦的质能亏损方程:△E=△mc2;3、重核的裂变:质量较大和分裂成两个质量较小的核的反应;(原子弹、核反应堆)4、轻核的.聚变:两个质量较小的核变成质量较大的核的反应;(氢弹)高中物理难点解析1.机械运动:一个物体相对于另一个物体的位置的改变叫做机械运动,简称运动,它包括平动、转动和振动等形式。

高考物理考试大纲解读专题原子与原子核

高考物理考试大纲解读专题原子与原子核

专题十二原子与原子核考纲原文再现主题内容要求原子结构氢原子光谱氢原子的能级结构、能级公式ⅠⅠ原子核原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期放射性同位素核力、核反应方程结合能、质量亏损裂变反应和聚变反应、裂变反应堆射线的危害和防护ⅠⅠⅠⅠⅠⅠ波粒二象性光电效应爱因斯坦光电效应方程ⅠⅠ考查方向展示考向1 有关原子物理的物理学史问题【样题1】(2020·天津卷)物理学家通过对实验的深入观察和研究,获得正确的科学认知,推动物理学的发展。

下列说法符合事实的是A.赫兹通过一系列实验,证实了麦克斯韦关于光的电磁理论B.查德威克用α粒子轰击147N获得反冲核178O,发现了中子C.贝克勒尔发现的天然放射性现象,说明原子核有复杂结构D.卢瑟福通过对阴极射线的研究,提出了原子核式结构模型【答案】AC【解析】麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹通过实验证实了麦克斯韦的电磁理论,选项A正确;卢瑟福用α粒子轰击147N,获得反冲核178O,发现了质子,选项B错误;贝克勒尔发现的天然放射性现象,考向2 结合经典实验考查α粒子散射实验和光电效应【样题2】(2020·上海卷)卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析,提出了原子内部存在A.电子B.中子C.质子D.原子核【答案】D【解析】卢瑟福在α粒子散射实验中观察到绝大多数α粒子穿过金箔后几乎不改变运动方向,只有极少数的α粒子发生了大角度的偏转,说明在原子的中央存在一个体积很小的带正电的物质,将其称为原子核。

故选项D正确。

【样题3】用如图所示的装置演示光电效应,当用某种频率的光照射光电管时,闭合开关S,此时电流表A的读数为I,若改用更高频率的光照射光电管A.断开开关S,则一定有电流流过电流表AB.将滑动变阻器的触头c向b端移动,光电子到达阳极时的速度必将变小C.只要电源的电压足够大,将滑动变阻器的触头c向a端移动,光电管中可能没有光电子产生D.只要电源的电压足够大,将滑动变阻器的触头c向a端移动,电流表A读数可能为0【答案】AD【解析】原来电路中,光电管两端加反向电压,此时有光电流,若改用更高频率的光照射光电管,且断开开关S,光电子的最大初动能增大,且无反向电压的减速,光电子一定能到达阳极,有光电流产生,A正确;将滑动变阻器的触头c向b端移动,光电管两端的反向电压减小,光电子到达阳极的速度必将增大,考向3 通过能级图考查波尔理论【样题4】氢原子的部分能级如图所示,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不同频率的光。

高考物理原子核知识点总结

高考物理原子核知识点总结

高考物理原子核知识点总结物理是高考中的一门重要科目,而原子核是其中的一个重要知识点。

原子核是物质的基本组成单位之一,研究原子核的性质对于理解物质的本质和原子结构非常重要。

本文将对高考物理中的原子核知识点进行总结,旨在帮助考生提升对这一知识点的理解和掌握。

一、原子核的基本结构原子核由质子和中子组成,质子带正电,中子带中性。

质子和中子的质量几乎相等,质子的质量约为1.67×10^-27千克。

原子核的直径约为10^-15米,相比于整个原子而言非常小。

质子和中子集中在原子核中心,而外部则通过电子云来保持整个原子的稳定。

二、原子核的组成原子核的组成与原子的元素有关。

在同一元素的原子核中,质子的数量是固定的,称为元素的原子序数,决定了一个元素的化学性质。

例如,氢原子核中只有一个质子,氧原子核中有8个质子。

而中子的数量可以有所不同,同一元素的不同核素就是由中子数量不同组成的。

核素的质量数指的是质子和中子的总数,通常用A表示。

例如,氢原子的质量数为1,氢同位素的质量数为2和3,在质量数不同的核素中,化学性质都是相同的。

三、原子核的相对稳定性原子核的相对稳定性与核内质子和中子之间的相互作用有关。

质子的电荷相互排斥,而核力使得质子和中子之间产生吸引力,起到核内结合的作用。

当核内的质子和中子数量接近时,核力可以克服质子之间的相互排斥,维持原子核的相对稳定性。

当核内的质子或中子数量过多或过少时,核力无法平衡相互排斥力,原子核就会发生放射性衰变,变为其他核素。

四、核反应和核能核反应是指原子核发生的变化。

核反应可以分为裂变和聚变两种形式。

核裂变是指重原子核分裂成两个或多个轻原子核,伴随着释放大量能量。

核聚变是指两个轻原子核合并成一个更重的原子核,也伴随着能量的释放。

核能是一种巨大的能量资源,广泛应用于核电站和核武器等领域。

五、放射性衰变放射性衰变是指原子核自发地发出射线,变为其他核素的过程。

放射性衰变可以分为α衰变、β衰变和γ衰变。

物理高考原子和原子核知识点总结

物理高考原子和原子核知识点总结

物理高考原子和原子核知识点总结原子指化学反应不可再分的基本微粒,下面是编辑老师整理的原子和原子核知识点总结,希望对您提高学习效率有所帮助.原子和原子核1.粒子散射试验结果a)大多数的粒子不发生偏转;(b)少数粒子发生了较大角度的偏转;(c)极少数粒子出现大角度的偏转(甚至反弹回来)2.原子核的大小:10-15~10-14m,原子的半径约10-10m(原子的核式结构)考试用书3.光子的发射与吸收:原子发生定态跃迁时,要辐射(或吸收)一定频率的光子:h=E初-E末{能级跃迁}4.原子核的组成:质子和中子(统称为核子), {A=质量数=质子数+中子数,Z=电荷数=质子数=核外电子数=原子序数〔见第三册P63〕}5.天然放射现象:射线(粒子是氦原子核)、射线(高速运动的电子流)、射线(波长极短的电磁波)、衰变与衰变、半衰期(有半数以上的原子核发生了衰变所用的时间)。

射线是伴随射线和射线产生的〔见第三册P64〕6.爱因斯坦的质能方程:E=mc2{E:能量(J),m:质量(Kg),c:光在真空中的速度}7.核能的计算E=mc2{当m的单位用kg时,E的单位为J;当m用原子质量单位u时,算出的E单位为uc2;1uc2=931.5MeV}〔见第三册P72〕。

注:(1)常见的核反应方程(重核裂变、轻核聚变等核反应方程)要求掌握;(2)熟记常见粒子的质量数和电荷数;(3)质量数和电荷数守恒,依据实验事实,是正确书写核反应方程的关键;(4)其它相关内容:氢原子的能级结构〔见第三册P49〕/氢原子的电子云〔见第三册P53〕/放射性同位数及其应用、放射性污染和防护〔见第三册P69〕/重核裂变、链式反应、链式反应的条件、核反应堆〔见第三册P73〕/轻核聚变、可控热核反应〔见第三册P77〕/人类对物质结构的认识。

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2020高考复习-原子物理知识点汇总

2020高考复习-原子物理知识点汇总

1高考考点:原子物理考点分析一、 历史人物及相关成就1、 汤姆生:发现电子,并提出原子枣糕模型 ——说明原子可再分2、 卢瑟福:α粒子散射实验——说明原子的核式结构模型发现质子3、 查德威克:发现中子4、 约里奥.居里夫妇:发现正电子5、 贝克勒尔:发现天然放射现象——说明原子核可再分6、 爱因斯坦:质能方程2mc E =,2mc E ∆=∆7、 玻尔:提出玻尔原子模型,解释氢原子线状光谱8、 密立根:油滴实验——测量出电子的电荷量二、 核反应的四种类型提醒:1、核反应过程一般都是不可逆的,所以核反应方程只能用单箭头表示反应方向,不能用等号连接。

2、核反应的生成物一定要以实验事实为基础,不能凭空只依据两个守恒定律杜撰出生成物来写出核反应方程3、核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒,遵循电荷数守恒三、三种射线比较2提醒:1、半衰期:表示原子衰变一半所用时间2、半衰期由原子核内部本身的因素据顶,跟原子所处的物理状态(如压强、温度)或化学状态(如单质、化合物)无关3、半衰期是大量原子核衰变时的统计规律,个别原子核经多长时间衰变无法预测,对个别或极少数原子核,无半衰期而言。

4、放射性同位素的应用:(1)工业、摊上、农业、医疗等(2)作为示踪原子四、原子结构1、原子的核式结构模型(1)α粒子散射实验结果:绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进,少数α粒子发生了较大偏转,极少数α粒子甚至被反弹回来。

(2)原子的核式结构模型:在原子中心有一个很小的原子核,原子全部的正电荷和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。

(3)原子核的尺度:原子核直径的数量级为10-15m,原子直径的数量级约为10-10m。

(4)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、玻尔原子模型34(1)原子只能处于一系列能量不连续的状态中,具有确定能量的未定状态叫定态。

原子处于最低能级的状态叫基态,其他的状态叫激发态。

高考原子核物理知识点

高考原子核物理知识点

高考原子核物理知识点原子核物理是物理学中的一个重要分支,涵盖了电子结构、原子核特性以及放射性等领域的知识。

在高考物理考试中,原子核物理是重要的考点之一。

本文将围绕高考原子核物理知识点展开探讨,包括原子核的组成、核衰变和核反应等方面。

一、原子核的组成原子核是原子的中心部分,由质子和中子组成。

质子带正电荷,中子不带电,所以原子核整体带正电荷。

原子核的半径很小,约为10^-15米,而整个原子的直径约为10^-10米,因此原子核可以看作在原子内部非常集中的一个区域。

原子核的质量数A等于质子数Z加上中子数N,即A=Z+N。

质子数Z决定了元素的性质和位于元素周期表中的位置,而中子数N则可以影响原子核的稳定性。

二、核衰变和放射性核衰变是指原子核自发地放出粒子或电磁辐射的过程。

核衰变会导致原子核的质量数和质子数发生变化,因此也会改变元素的性质。

放射性是具有放射性的原子核发生衰变的性质。

目前已知的放射性有三种:α衰变、β衰变和γ衰变。

α衰变是指原子核放出一个α粒子,质量数减少4,质子数减少2;β衰变是指原子核的一个中子衰变成一个质子和一个电子,质量数不变,质子数增加1,电子就是β粒子;γ衰变是指原子核放出γ射线,质量数和质子数不发生变化。

放射性物质在发生衰变的过程中会释放出辐射,这对健康和环境都带来一定威胁。

因此,在现实生活中,防止和控制放射性物质的泄漏是非常重要的。

三、核反应核反应是指原子核发生一系列粒子碰撞或衰变的过程。

核反应可以分为裂变和聚变两种类型。

裂变是指重原子核分裂成两个或更多轻原子核的过程。

裂变反应释放出大量的能量,是核能源的重要来源。

著名的核反应有铀核的裂变,这是目前利用最广泛的核燃料。

聚变是指轻原子核融合成一个更重的原子核的过程。

在太阳等恒星中,通过聚变反应产生大量能量,这也是目前实验中研究的热核聚变反应。

核反应在应用上有广泛的用途,如核融合研究、核能发电等。

同时,核武器的制造也是基于核反应的原理。

高考第一轮复习——原子和原子核

高考第一轮复习——原子和原子核

【本讲教育信息】一. 教学内容:原子和原子核二. 知识结构:⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎩⎨⎧=→→轻核聚变重核裂变能方程质量亏损与爱因斯坦质核能核力放射性同位素及应用原子核的人工转变原子核的组成快慢:半衰期规律:衰变方程衰变衰变、种类:放射性元素的衰变三种射线的本质和特点、、天然放射现象原子核的组成卢瑟福核式结构模型粒子散射实验汤姆生模型电子的发现原子结构原子和原子核2mc E βαγβαα三. 知识要点: (一)原子结构1. 卢瑟福的核式结构模型卢瑟福的原子核式模型:在原子的中心有一个很小的核叫做原子核,原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核里,带负电的电子在核外空间里绕着核旋转。

2. 玻尔的原子模型由丹麦的物理学家玻尔于1913年提出的原子结构假说,主要包括下列几个方面: (1)轨道量子化。

围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值,电子的可能轨道分布是不连续的,这种现象叫做轨道量子化。

(2)能量的量子化。

在原子中,不同的轨道对应着不同的状态,原子只能处于一系列不连续的能量状态中,在这些状态中原子是稳定的,电子虽然做加速运动,但并不向外辐射能量,这些状态叫做定态。

(3)能级的跃迁:原子从一种定态(能量为E n )跃迁到另一种定态(能量为E m ),它辐射(或吸收)一定频率的光子,光子的能量由这两种定态的能量差决定,光子的能量为n m E E h -=ν。

3. 量子数原子的各状态用标号1,2,3等来表示,这些状态标号叫做量子数,通常用n 来表示。

4. 能级原子的各个定态的能量值叫做它的能级。

5. 基态在正常状态下,原子处于最低能级,这时电子在离核最近的轨道上运动,量子数为n =1,这种定态叫做基态。

6. 激发态通过加热或光照的方法使物体中的某些原子从相互碰撞或入射光子中吸收一定的能量,从基态跃迁到较高的能级,量子数大于1,这时电子在离核较远的轨道上运动,这些定态叫做激发态。

2023年高考物理一轮复习讲义——原子核

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.。

高考物理备考重点原子与核物理

高考物理备考重点原子与核物理

高考物理备考重点原子与核物理原子与核物理是高考物理的重点内容之一,它涉及了原子的结构、原子核的性质以及核反应等知识点。

在备考过程中,我们需要重点掌握以下几个方面的知识。

一、原子结构1. 原子的组成:原子由质子、中子和电子组成,其中质子和中子集中于原子核内,电子分布在原子核周围的电子壳层中。

2. 原子的电荷:质子带正电荷,中子不带电荷,电子带负电荷。

原子整体是电中性的,质子和电子的数量相等。

3. 原子的半径:原子半径大小与电子外层的能级有关,外层电子的能级越高,原子半径越大。

二、原子核的性质1. 原子核的组成:原子核由质子和中子组成,质子数目决定了元素的原子序数,即元素的核电荷数。

2. 原子核的尺寸:原子核的尺寸较小,直径约为10^-15米量级。

3. 原子核的质量:原子核的质量主要由质子和中子的质量决定,质子和中子的质量几乎相等。

三、放射性与核衰变1. 放射性现象:某些核素具有放射性自发变化的性质,通过放射性衰变释放出辐射。

2. 核衰变类型:常见的核衰变类型包括α衰变、β衰变和γ衰变。

3. 核衰变定律:核衰变过程符合指数函数规律,可以根据半衰期来描述放射性元素的衰变速率。

四、核反应与核能1. 核反应的概念:核反应是指原子核之间的相互作用,包括裂变、聚变和放射性衰变等。

2. 裂变与聚变:裂变是指重核分裂成两个较轻的核,聚变是指轻核融合成较重的核。

3. 核能的释放:核反应过程中释放出的能量称为核能,核能的利用广泛应用于核能发电和核武器等领域。

五、辐射与防护1. 辐射的分类:辐射主要分为电离辐射和非电离辐射,电离辐射包括α粒子、β粒子和γ射线。

2. 辐射的损害:辐射对人体具有一定的危害性,长期接触高剂量辐射会引发放射病。

3. 辐射防护措施:合理利用辐射防护装置、减少暴露时间和保持距离等方法可以降低辐射损害。

以上是高考物理备考中原子与核物理的重点内容。

通过系统学习和不断练习,我们可以更好地理解和掌握这些知识,为高考物理取得好成绩打下坚实的基础。

高考物理原子知识点归纳

高考物理原子知识点归纳

高考物理原子知识点归纳人类研究原子的历史可以追溯到古希腊时期,但对于原子的真正理解和认识是在近代才得以完善。

在物理学中,原子是构成物质的基本单位,了解原子的性质和结构对于理解物质的本质和相互作用具有重要意义。

在高考物理考试中,原子的相关知识点被广泛涉及。

本文将从原子的基本结构、原子核的性质以及原子的辐射等方面对高考物理中的原子知识点进行归纳和探讨。

一、原子的基本结构原子由原子核和绕核电子构成。

原子核位于原子的中心,具有正电荷,而负电荷电子则以不同的能级绕核而运动。

在高考物理中,通常会涉及到有关原子结构的问题,包括原子的半径、质子数、电子数和质子子数等。

了解原子的基本结构有助于理解其他与原子相关的知识点,如电离、激发和能级。

二、原子核的性质原子核是由质子和中子构成的。

质子带正电荷,中子则是电中性的。

质子和中子的质量几乎相等,均略重于电子。

原子核的性质对于了解原子的稳定性和放射性具有重要影响。

其中核外电子数与原子核所带正电荷数相等,这也是原子稳定性的重要依据。

此外,原子核中质子和中子所占的比例不同,会影响原子的同位素形成。

三、原子的辐射原子的辐射是指原子在电磁波、粒子束等外界条件下发生能量和动量的交换过程。

在高考物理中,辐射的知识点被广泛涉及。

例如,离子辐射是指原子失去或获得一个或多个电子,形成具有正电荷或负电荷的离子。

此外,放射性也是辐射的重要方面,放射性现象指的是某些原子核发生自发的变化,释放出射线和放射性能量。

高考物理涉及到的原子知识点并不仅限于以上三个方面,还可能涉及到原子的热运动、原子的激发和跃迁等内容。

需要注意的是,高考物理中对于原子的考查侧重于对基本概念和基本原理的理解和应用。

因此,在备考过程中,不仅要掌握原子知识的具体内容,还要注意理解原子相关概念之间的联系和相互作用。

当然,为了更好地掌握和应用原子知识,我们可以进行一些实践和实验。

例如,可以通过组装模型或使用射线探测器来观察和测量原子的辐射现象。

高三物理一轮复习必备精品:原子 原子核(大纲版)

高三物理一轮复习必备精品:原子 原子核(大纲版)

第15章原子原子核内容要求102.α粒子散射实验.原子的核式结构I103.氢原子的能级结构.光子的发射和吸收II104.氢原子的电子云I105.原子核的组成.天然放射现象.α射线、β射线、γ射线.衰变.半I衰期106.原子核的人工转变.核反应方程,放射性同位素及其应用I107.放射性污染和防护I108.核能.质量亏损.受因斯坦的质能方程II109.重核的裂变.链式反应.核反应堆I110.轻核的聚变.可控热核反应I111.人类对物质结构的认识I从历年高考试题中发现本章主要考查的知识点有:1.卢瑟福的α粒子散射实验的概述。

2.核反应方程式的书写及配平的有。

3.α、β、г三种粒子的物理性质性、半衰期及衰变时的动量守恒。

4.原子核的组成及质能方程。

5.原子核的裂变与聚变。

6.氢原子的能级结构,光子的发射与吸收.从以上考点分析可知高考内容发展方向:1.本章知识点历年都考过如卢瑟福的原子结构理论及散射实验的描述;能级;自然衰变,三种粒子的物理性质,半衰期;核反应类型及核反应方程式的配平;人工转变,重核裂变,轻核聚变;质能方程。

2.从细处分析发现它又有侧重点即核反应方程式的配平与书写;同时又多以三种粒子参与为主;其次能级。

建议从以下几个方面进行复习1.本章考点不难,主要以识记为主,建议考生全面复习。

2.以书写核反应方程及核反应方程的配平为重点复习对象集中复习3.本章对原子核反应的环境作了进一步的延升,如放在电场或磁场中进行而涉及到动量守恒及轨迹问题也常为考点之一,值得关注。

⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧==⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎩⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎩⎨⎧2Δmc ΔE :核能的计能2mc E :爱因斯坦质能方程质量亏损核能电荷数守恒,质量数守恒:规律聚变裂变中子的发子质子的发现人工转防护作为为示踪原利用射线应用放射性同位素半衰期)γ衰变β)γ(伴衰α两种衰变衰变类型核反应n10:中子H 11:质子)X A Z(组成 原子核的)、轨道、定态、跃迁假设原子的核式结分析与结析现象粒子散射实α卢瑟福的卢瑟福模型汤姆生模型(电子)原子结反应应用:氢弹,可控热核氢核的聚变反应式应用:氢弹,核反应堆方程)链式反应(铀核的裂变变子射线(伴随射线随变氢原子能级(光谱)玻尔模型(构验构 原子核第1课时 原子结构 能级一、了解三种原子结构模型:1、汤姆生枣糕式原子模型。

原子物理高考必背知识点归纳总结

原子物理高考必背知识点归纳总结

原子物理高考必背知识点归纳总结在准备高考物理考试时,原子物理是一个重要的知识点。

了解原子结构、放射性衰变、核能和核辐射等内容,对于解答试题是至关重要的。

本文将对原子物理考点进行归纳总结,帮助考生系统地掌握这些知识。

一、原子结构1. 原子的组成:原子由电子、质子和中子组成。

电子带有负电荷,质量极小;质子带有正电荷,质量较大;中子不带电,质量与质子相近。

2. 原子核的结构:原子核由质子和中子组成,质子数决定了元素的属性。

3. 原子的电荷状态:正负电荷的数量相等时,原子呈中性;带有正电荷时,称为正离子;带有负电荷时,称为负离子。

二、放射性衰变1. 放射性衰变的概念:放射性衰变是指不稳定核自发地转变成稳定核的过程,伴随着放射性衰变产物的释放。

2. 放射性衰变的种类:包括α衰变、β衰变和γ衰变。

α衰变是指放射出α粒子,改变了核的质量数和原子序数;β衰变是指放射出β粒子,改变了核的质量数,但不改变原子序数;γ衰变是指放射出γ射线,不改变核的质量数和原子序数。

3. 放射性衰变的应用:放射性同位素在医学诊疗、工业上有广泛应用,如碘-131用于治疗甲状腺疾病,辐射消毒灯可用于杀菌消毒等。

三、核能1. 核反应的能量变化:核反应中,质量可以转化为能量。

根据爱因斯坦的质能方程E=mc²,质量变化Δm对应的能量变化ΔE=Δmc²。

2. 核聚变和核裂变:核聚变是指轻核聚合成重核的过程,如太阳能的产生;核裂变是指重核分裂成轻核的过程,如核电站的反应堆。

3. 核能的应用:核能可以用于发电、提供热能等,但同时也存在核废料处理和环境影响的问题,需要合理利用和管理。

四、核辐射1. 核辐射的定义:核辐射是指放射性核和高能粒子通过空气、物质等传播的现象。

2. 核辐射的种类:包括α粒子、β粒子、γ射线等。

α粒子带有正电荷,质量较大,穿透能力较弱;β粒子带有负电荷,质量比较小,穿透能力较强;γ射线为电磁辐射,穿透能力最强。

高考第一轮复习PPT第15讲动量守恒定律原子结构和原子核

高考第一轮复习PPT第15讲动量守恒定律原子结构和原子核
③系统虽受外力,但外力远小于内力且作用时间极短,如碰撞、爆炸过程.
2.弹性碰撞与非弹性碰撞 碰撞过程遵从 动量守恒定律.如果碰撞过程中机械能守恒,这样的碰撞叫做弹性碰撞;如果碰撞过 程中机械能不守恒,这样的碰撞叫做非弹性碰撞.
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(2)表达式:m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′; 或p=p′(系统相互作用前的总动量p等于系统相互作用后的总动量p′);
或Δp=0(系统总动量的增量为零); 或Δp1=-Δp2(相互作用的两个物体组成的系统,两物体动量的增量 大小相等 、方向相反 ). (3)动量守恒定律的适用条件 ①系统不受外力或系统虽受外力但所受外力的 合力为零. ②系统所受合外力不为零,但在某一方向上系统所受外力的合力为零,则该方向上系统动量守恒.
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知识回扣
规律方法
1.运用动量守恒定律的步骤
(1)确定研究对象(系统);
(2)做好受力分析,判断是否满足动量守恒的条件;
(3)确定满足动量守恒的过程;
(4)选取正方向,明确初、末状态;
(5)列方程求解.
2.碰撞问题同时遵守的三条原则是
4.在处理粒子的碰撞和衰变问题时,通常应用动量守恒定律、质能方程和能的转化与守恒定律综合分析.
5.核能的计算方法
若Δm以kg为单位,ΔE=Δmc2,则ΔE的单位为焦耳.
若Δm以原子的质量单位u为单位,则ΔE=Δm×931.5 MeV.
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2023版新教材高考物理一轮复习单元素养评价十五原子结构和波粒二象性原子核(word版含答案)

2023版新教材高考物理一轮复习单元素养评价十五原子结构和波粒二象性原子核(word版含答案)

单元素养评价(十五) 原子结构和波粒二象性 原子核一、单项选择题1.下列关于原子核的叙述中正确的是( )A .居里夫人通过α粒子轰击铝原子核,首次发现了中子B .核反应堆中的“慢化剂”是为了减慢反应速度,防止反应过于剧烈C .轻核聚变过程中,会有质量亏损,要释放能量D .原子核的质量越大,比结合能就越小 2.位于广东东莞的国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)首次打靶成功,获得中子束流.这标志着CSNS 主体工程顺利完工,进入试运行阶段.对于有关中子的研究,下面说法正确的是( )A .中子和其他微观粒子,都具有波粒二象性B .一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氦核和中子是裂变反应C .卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果,发现了质子和中子D .核反应方程21084 Po → y82 X +42 He 中的y =206,X 的中子个数为1283.关于光的波粒二象性,下列说法正确的是( )A .光既具有波动性,又具有粒子性,这是互相矛盾和对立的B .光的波动性类似于机械波,光的粒子性类似于质点C .大量光子才具有波动性,个别光子只具有粒子性D .由于光既具有波动性,又具有粒子性,无法只用其中一种去说明光的一切行为,只能认为光具有波粒二象性4.在物理学发展的进程中,人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究,获得正确的理论认识.下列图示的实验中导致发现原子具有核式结构的是( )5.[2021·浙江1月,10]下列说法正确的是( ) A .光的波动性是光子之间相互作用的结果B .玻尔第一次将“量子”引入原子领域,提出了定态和跃迁的概念C .光电效应揭示了光的粒子性,证明了光子除了能量之外还具有动量D .α射线经过置于空气中带正电验电器金属小球的上方,验电器金属箔的张角会变大 6.[2022·合肥模拟]用光子能量为5.0 eV 的一束光照射阴极P ,如图,当开关K 断开时,发现电流表读数不为零.合上开关,调节滑动变阻器,发现当电压表读数小于1.60 V 时,电流表读数仍不为零;当电压表读数大于或等于1.60 V 时,电流表读数为零,由此可知阴极材料的逸出功为 ( )A .1.6 eVB .2.2 eVC .3.0 eVD .3.4 eV7.某金属的遏止电压用U c 表示,入射光频率用ν表示,用不同频率的光照射某金属产生光电效应,得到U c ­ ν图像如图所示.根据图像求出该金属的截止频率νc 为(已知电子电荷量e =1.6×10-19C)( )A .1.0×1014Hz B .2.0×1014HzC .5.0×1014 HzD .17.5×1014Hz8.2020年12月8日,月表最强“打工人”嫦娥四号迎来从地球出发两周年纪念日.若嫦娥四号上有一块备用的核燃料电池,能在夜里为其提供动力,核燃料为23894 Pu ,23894 Pu 核的转化方程为23894 Pu →234m X +n2 Y ,已知23894 Pu 核、X 核以及Y 核的质量分别为m Pu 、m X 、m Y ,光速为c .则下列说法正确的是( )A .23894 Pu 核比X 核多四个中子B .该过程释放的核能为12(m Pu +m X +m Y )c 2C .该过程为α衰变D .该过程进行的速度随所处环境的压强和温度的变化而发生改变9.在光电效应实验中,先后用频率相同但光强不同的两束光照射同一个光电管.若实验a 中的光强大于实验b 中的光强,实验所得光电流I 与光电管两端所加电压U 间的关系曲线分别以a 、b 表示,则下列图中可能正确的是( )10.[2022·潍坊模拟]植物通过光合作用和呼吸作用与环境交换碳元素,体内碳14的比例与大气中的相同.植物枯死后,遗体内的碳14仍在发生衰变,不断减少,但不能得到补充.现测得甲、乙两种古木样品中碳14的含量分别是现代植物的12 和14 ,由此可以推断甲、乙两种古木的年龄之比大约为( )A .1∶2B .2∶1C .1∶4D .4∶1 二、多项选择题 11.对于钠和钙两种金属,其遏止电压U c 与入射光频率ν的关系如图所示.用h 、e 分别表示普朗克常量和电子电荷量,则 ( )A .钠的逸出功小于钙的逸出功B .图中直线的斜率为h eC .在得到这两条直线时,必须保证入射光的光强相同D .若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能,则照射到钠的光频率较高 12.在研究原子核的内部结构时,科学家进行了一系列的核反应实验.下列选项中说法正确的是 ( )①3015 Pa →3014 Si +01 e②21 H +31 H →42 He +10 n +17.6 MeV③42 He +94 Be →126 C +10 n④23592 U +10 n →14054 Xe +9438 Sr +x 10 n A .①是发现磷的同位素的核反应方程B.②是太阳内部核反应和氢弹的核反应方程C.③是查德威克发现中子的核反应方程D.④是重核裂变的核反应方程,其中x=313.氢原子光谱如图甲所示,图中给出了谱线对应的波长,玻尔的氢原子能级图如图乙所示.已知普朗克常量h=6.63×1034J·s,可见光的频率范围约为4.2×1014~7.8×1014Hz,则( )A.Hα谱线对应光子的能量小于Hδ谱线对应光子的能量B.图甲所示Hα、Hβ、Hγ、Hδ四种光均属于可见光范畴C.Hβ对应光子的能量约为10.2 eVD.Hα谱线对应的跃迁是从n=3能级到n=2能级14.图甲为氢原子的能级图,大量处于n=2激发态的氢原子吸收一定频率的光子后跃迁到较高的能级,之后再向低能级跃迁时辐射出10种不同频率的光子.当用这些辐射出的光子去照射如图乙所示光电管阴极K时,发生了光电效应,改变电源的正负极并调节滑动变阻器滑片,发现遏止电压为8 V,则( )A.该光电管阴极K的逸出功为7.06 eVB.吸收的光子能量为2.86 eVC.跃迁过程中辐射出的光子能量是连续的D.辐射出来的10种光子中只有4种能使该光电管发生光电效应单元素养评价(十五)原子结构和波粒二象性原子核1.解析:查德威克通过α粒子轰击铍核的实验发现了中子,故A错误;核反应堆中的“慢化剂”是为了减慢中子速度,故B错误;轻核聚变过程中,会有质量亏损,要释放核能,故C正确;原子核质量数越大,原子核结合能越大,但该原子的比结合能不一定越小,故D错误.答案:C2.解析:所有微观粒子都具有波粒二象性,故A 正确;裂变反应是较重的原子核分裂成较轻原子核的反应,而该反应是较轻的原子核的聚变反应,故B 错误;卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果,提出了原子的核式结构模型,查德威克通过α粒子轰击铍核(Be 49)获得碳核(C 612)的实验发现了中子,故C 错误;y =210-4=206,X 的中子个数为206-82=124,故D 错误.答案:A3.解析:光既具有粒子性,又具有波动性,大量的光子波动性比较明显,个别光子粒子性比较明显,A 错误.光是概率波,不同于机械波;光的粒子性也不同于质点;即单个光子既具有粒子性也具有波动性,B 错误.单个光子既具有粒子性也具有波动性,只是大量的光子波动性比较明显,个别光子粒子性比较明显,C 错误.由于光既具有波动性,又具有粒子性,即光的波动性与粒子性是光子本身的一种属性,故无法只用其中一种去说明光的一切行为,只能认为光具有波粒二象性,D 正确.答案:D4.解析:A 项是双缝干涉实验,说明光具有波动性;B 项是光电效应实验,说明光具有粒子性;C 项是电磁波的发射与接收;导致发现原子具有核式结构的是卢瑟福的α粒子散射实验,D 正确.答案:D5.解析:在光的双缝干涉实验中,减小光的强度,让光子通过双缝后,光子只能一个接一个地到达光屏,经过足够长时间,仍然发现相同的干涉条纹,这表明光的波动性不是由光子之间的相互作用引起的,A 错误;玻尔第一次将“量子”引入原子领域,提出了定态和跃迁的概念,B 正确;光电效应揭示了光的粒子性,康普顿效应说明了光子除了具有能量还具有动量,C 错误;α射线可以使金属球附近的空气电离,金属球吸引负离子而使验电器金属箔的张角变小,D 错误.答案:B6.解析:设用光子能量为5.0 eV 的光照射时,光电子的最大初动能为E km ,当反向电压达到U =1.60 V 以后,电流表读数为零,因此E km =eU =1.60 eV.根据光电效应方程有E km =h ν-W 0,阴极材料的逸出功为W 0=h ν-E km =3.40 eV ,D 正确.答案:D7.解析:eU c =12mv m 2=h ν-W ,U c =h νe−We ,由图像可得U c =0时,νc =5.0×1014Hz.故选项C 正确. 答案:C8.解析:根据质量数守恒与电荷数守恒可知238=234+n ,94=m +2,解得n =4,m =92,即转化方程为Pu 94238→X 92234+He 24,该过程为α衰变,X 核与 Pu 94238核相比,质量数减少4,核电荷数减少2,故中子数减少2,选项A 错误,C 正确;此过程中亏损的质量为Δm =m Pu -m X -m Y ,释放的能量E =(m Pu -m X -m Y )c 2,选项B 错误;放射性元素的半衰期不受外界环境的影响,即该过程进行的速度与所处环境的压强和温度等均无关,选项D 错误.答案:C9.解析:光电流恰为零,此时光电管两端加的电压为遏止电压,对应的光的频率为截止频率,入射光的频率越高,对应的遏止电压U c 越大,由于入射光的频率没有变,故遏止电压相同,即图线与横轴的交点相同.由于a 光的光强大于b 光的光强,所以a 的饱和光电流大于b 的饱和光电流.故A 项正确、B 、C 、D 项错误.答案:A10.解析:根据半衰期的定义可知,古木每经过一个半衰期就有一半的碳14发生衰变,由于甲古木样品中碳14的含量是现代植物的12,则甲古木的年龄大约是碳14的1个半衰期,同理,乙古木样品中碳14的含量是现代植物的14=(12)2,则乙古木的年龄大约是碳14的2个半衰期,所以甲、乙两种古木的年龄之比大约为1∶2,故A 正确,B 、C 、D 错误.答案:A 11.解析:根据光电效应方程得E k =h ν-W ,又E k =eU c ,则U c =h νe−We ,图线是一条直线,斜率k =he ,且与入射光的光强无关,故选项B 正确、C 错误;延长图线如图,可知纵轴截距的绝对值b =We ,解得逸出功W =eb ,故A 正确;从图像可以看出若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能,则照射到钠的光频率较低,选项D 错误.答案:AB12.解析:P 1530→1430 Si +e 10是磷的衰变方程,自然界没有天然的P 1530,它是约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝箔时发现的,属于人工放射性同位素,核反应方程是He 24+Al 1327→P 1530+ n 10,选项A 错误;太阳内部核反应和氢弹的核反应方程是H 12+H 13→24 He +n 10+17.6 MeV ,选项B 正确;两个轻核结合成质量较大的核是核聚变反应,故③是查德威克发现中子的核反应方程,选项C 正确;根据核反应方程遵循质量数守恒可知235+1=140+94+x ,解得x =2,选项D 错误.答案:BC13.解析:本题考查对应光谱比较能级跃迁放出光子的种类.根据真空中光速等于波长乘频率可知,波长越长频率越小,根据E =h ν可知频率越小能量越小,故A 正确;由可见光的频率范围可知,可见光的波长范围约为380~710 nm ,则四种光都属于可见光,故B 正确;由E =h ν=h c λ可得E β=2.56 eV ,故C 错误;根据E =h ν=h cλ可知,H α谱线对应的光子能量为H β对应光子能量的λβλα倍,约为1.89 eV ,结合能级图可知,从n =3能级跃迁到n =2能级时辐射的光子能量为[-1.51-(-3.4)] eV =1.89 eV ,故D 正确.答案:ABD14.解析:从n =2能级跃迁到较高能级后能辐射出10种不同频率的光子,由C n 2=10,解得n =5,故吸收的光子能量E =E 5-E 2=2.86 eV ,故B 正确;跃迁过程中所放出的光子最大能量为E max =-0.54 eV -(-13.6 eV)=13.06 eV ,由光电效应方程E k =h ν-W 0,E k =eU ,U =8 V ,可得该光电管阴极K 的逸出功W 0=5.06 eV ,故A 错误;根据玻尔理论可知,跃迁过程中辐射出的光子能量是不连续的,故C 错误;由该光电管阴极K 的逸出功W 0=5.06 eV ,可知辐射出的光子能使其发生光电效应的有氢原子从n =5能级到基态、从n =4能级到基态、从n =3能级到基态、从n =2能级到基态共4种,故D 正确.答案:BD。

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2020年高考一轮复习考点及考纲解读(15)原子和原子核名师解读原子和原子核为高考必考内容之一。

一般都在选择题中出现。

主要涉及α粒子散射实验、原子能级及跃迁、核反应方程、核能的利用、半衰期等。

其中能级、核反应方程、质能方程是考查热点,一般单独命题,有时也与动力学、动量、电磁学等知识相结合,特别是与电场、磁场的综合问题尤其需要注意。

在复习过程中关键是要识记一些常识性的知识和理解一些最基础的概念和规律,对于能级、半衰期等概念要认真地领会,对于α粒子散射实验,核反应的几个重点实验,质能方程等规律和实验要记住结果并学会应用。

样题解读【样题1】在金属中存在大量的价电子(可理解为原子的最外层电子),价电子在原子核和核外的其他电子产生的电场中运动.电子在金属外部时的电势能比它在金属内部作为价电子时的电势能大,前后两者的电势能差值称为势垒,用符号V表示.价电子就像被关在深为V的方箱里的粒子,这个方箱叫做势阱,价电子在势阱内运动具有动能,但动能的取值是不连续的,价电子处于最高能级时的动能称为费米能,用 Ef表示.用红宝石激光器向金属发射频率为ν的光子,具有费米能的电子如果吸收了一个频率为ν的光子而跳出势阱,则A.具有费米能的电子跳出势阱时的动能EK =hν-V + EfB.具有费米能的电子跳出势阱时的动能EK =hν-V-EfC.若增大激光器的发光强度,具有费米能的电子跳出势阱时的动能增大D.若增大激光器的发光强度,具有费米能的电子跳出势阱时的动能不变[分析] 具有费米能的电子吸收一个频率为ν的光子而跳出势阱,由动能定理,hν-V=EK -Ef,得EK=hν-V + Ef,A项正确,B项错误;由上述式子可以看出,具有费米能的电子跳出势阱时的动能只与照射光的频率有关,而与激光器的发光强度无关,所以C项错误,D项正确。

[答案] AD[解读] 本题涉及到原子的能级结构、动能定理等知识点,考查理解能力和推理能力,体现了《考试大纲》中对“能够清楚地认识概念和规律的表达形式,理解相关知识的区别和联系”和“能够根据已知的知识和物理事实、条件,对物理问题进行逻辑推理和论证,得出正确的结论或作出正确的判断”的能力要求。

本题要求考生认真审题,理解题中所给名词的含义,再结合动能定理进行判断。

【样题2】重元素的放射性衰变共有四个系列,分别是 U238 系列(从23893U开始到稳定的20882Pb为止)、 Th232 系列、 U235 系列及 Np237 系列(从23793Np开始到稳定的20983Bi为止),其中,前三个系列都已在自然界找到,而第四个系列在自然界一直没有被发现,只是在人工制造出Np237 后才发现的,下面的说法正确的是A.Np237 系列中所有放射性元素的质量数B.从23793Np到20983Bi,共发生 7 次α衰变和 4 次β衰变C.可能Np237 系列中的所有放射性元素的半衰期相对于地球年龄都比较短D .天然的Np237 系列中的放射性元素在地球上从来就没有出现过[分析] 由α衰变规律4422MM Z Z A B He --→+,β衰变规律011MMZ Z C D e +-→+可知每发生一次α衰变,原子核的质量数减少4,而发生β衰变时质量数不变,Np237的质量数237=4×59+1,所以每一次衰变后的质量数都等于 4n + 1 ( n 等于正整数),A 项正确;根据原子核衰变时质量数和电荷数守恒,从23793Np 到20983Bi 质量数减少237-209=28=4×7,即发生7次α衰变,电荷数减少93-83=10,考虑7次α衰变带走电荷2×7=14,所以发生了4次β衰变,总的衰变方程为2372094093832174Np Bi He e -→++,B 项正确;Np237这个系列在自然界一直没有被发现,可能是这个系列中的所有放射性元素的半衰期相对于地球年龄都比较短,C 项正确,D 项错误。

[答案] ABC[解读] 本题涉及到天然放射现象、α衰变、β衰变、半衰期等知识点,考查理解能力和推理能力,体现了《考试大纲》中对“理解物理概念、物理规律的确切含义,理解物理规律的适用条件,以及它们在简单情况下的应用”和“能够根据已知的知识和物理事实、条件,对物理问题进行逻辑推理和论证,得出正确的结论或作出正确的判断”的能力要求。

α衰变和β衰变有不同的规律,β衰变不改变原子核的质量数,利用这一点可以先确定α衰变的次数,再结合电荷数不变进而确定β衰变的次数。

【样题3】(山西省实验中学2020学年度高三年级第一次月考试题)据新华社报道,由我国自行设计、研制的世界上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。

下列关于“人造太阳”的说法正确的是A .“人造太阳”的核反应方程是n H H H 10423121+→+B .“人造太阳”的核反应方程是n Kr Ba n U 1092361415610235923++→+C .“人造太阳”释放的能量大小的计算式是2mc E ∆=∆D .“人造太阳”核能大小的计算公式是221mc E =[分析] 聚变反应是原子序数较小的核在高温环境下聚变成原子序数大一些的核,A项正确;而B项中的方程是重核的裂变反应,B项错误;根据爱因斯坦质能方程得,“人造太阳”释放的能量大小2mcE∆=∆,C项正确;D项中把宏观中物体的动能公式用于计算核能是错误的。

[答案] AC[解读] 本题涉及到核反应方程、重核的裂变、轻核的聚变、核能、质量亏损、爱因斯坦的质能方程等知识点,主要考查考生的理解能力,体现了《考试大纲》中对“理解物理概念、物理规律的确切含义,理解物理规律在简单情况下的应用”的能力要求。

考生要熟知裂变、聚变、衰变、人工转变等各种核反应方程的特点,并能区别它们。

【样题4】未来人类要通过可控热核反应取得能源,要持续发生热核反应,必须把温度高达几百万摄氏度以上的核材料约束在一定的空间内。

约束的办法有多种,其中技术上相对较成熟的是用磁场约束核材料,称为“托卡马克”装置。

如图15-1所示为这种装置的简化模型:垂直纸面的有环形边界的匀强磁场(b 区域)围着磁感应强度为零的圆形a 区域,a 区域内的离子向各个方向运动,离子的速度只要不超过某值,就不能穿过环形磁场的外边界而逃逸,从而被约束。

设环形磁场的内半径R1=0.50m,外半径R2=1.0m ,若磁场的磁感应强度B=l .0T。

被约束的离子比荷qm=4×107C/kg。

(1)完成核反应方程:324212______He H He+→+。

(2)若a 区域中沿半径OA方向射入磁场的离子不能穿越磁场,粒子的速度不能超过多大?(3)若要使从a 区域沿任何方向射入磁场的速率为2×107m/s的离子都不能越出磁场的外边界,则b 区域磁场的磁感应强度B'至少要有多大?图15-1[分析] (1)根据核反应中质量数和电荷数守恒可知应填11H。

(2)速度越大轨迹圆半径越大,要使沿OM方向运动的离子不能穿越磁场,则其在环形磁场内的运动轨迹圆中最大者与磁场外边界圆相切(如图15-2所示)设轨迹圆的半径为r1,则r12+R12=(R2-r1)2代入数据,解得r1=0.375m设沿该圆运动的离子速度为v1,由,得v1=Bqr1m代人数据得,v1=1.5×107m/s(3)设离子以v2的速度沿与内边界圆相切的方向射入磁场且轨道与磁场外圆相切时,则以该速度沿各个方向射入磁场区的离子都不能穿出磁场边界(如图15-2所示)设轨迹圆的半径为r2,则r2=R2-R12=0.25m设磁场的磁感强度为B ' ,由Bqv2=mv22r2,得B '=mv2qr2,代人数字得B'=2.0T[答案] (1)11H(2)1.5×107m/s(3)2.0T[解读] 本题涉及到核反应方程、带电粒子在匀强磁场中的运动、牛顿第二定律、圆周运动的向心力等知识点,考查理解能力、推理能力、分析综合能力和应用数学处理物理问题的能力,体现了《考试大纲》中对“能够把一个复杂问题分解为若干较简单的问题,找出它们之间的联系”和“必要时能运用几何图形、函数图像进行表达、分析”的能力要求。

本题的关键是根据题意确定带电粒子的运动轨迹,利用几何关系求出半径,再根据圆周运动的向心力公式求解。

权威预测1.(容易题)下列说法正确的是图15-2A .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 .卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子核有复杂结构C .玻尔的原子结构理论是在卢瑟福的核实结构学说基础上引进了量子理论D .α射线,β射线,γ射线本质上都电磁波,且γ射线的波长最短2.(容易题)近段时间,朝鲜的“核危机”引起了全球的瞩目,其焦点问题就是“朝鲜核电站应该采用轻水堆还是重水堆”。

重水堆核电站在发电的同时还可以生产出可供研制核武器的钚239(23994Pu ),这种23994Pu 可由铀239(23992U )经过n 次β衰变而产生,则n 的值为A .2B .239C .145D .923.(华中师大第一附属中学2020学年高三调研测试,容易题)北京奥委会接受专家的建议,大量采用对环境有益的新技术,如奥运会场馆周围80%—90%的路灯将利用太阳能发电技术,奥运会90%的洗浴热水将采用全玻真空太阳能集热技术。

太阳能是由于太阳内部高温高压条件下的热核聚变反应产生的,下列核反应中属于聚变反应的是A .e He H 01421124+→ B .He Th U 422349023892+→C .H O He N 1117842147+→+ D .n Sr Xe n U 10908013654102359210++→+4.(中档题)为了科学研究的需要,常常将质子(11H )和a 粒子(42He )等带电粒子贮存在圆环状空腔中,圆环状空腔置于一个与圆环平面垂直的匀强磁场(偏转磁场)中,如图15-3所示,磁感应强度为B 。

如果质子和a 粒子在空腔中做圆周运动的轨迹相同(如图中虚线所示),偏转磁场也相同。

比较质子和a 粒子在圆环状空腔中运动的动能H E 和a E ,运动的周期H T 和a T 的大小,有 A .,H a H a E E T T =≠ B .,H a H a E E T T ==C .,H a H a E E T T ≠≠D .,H a H aE E T T ≠=图15-35.(河北省2020年高考模拟试卷,中难题)天文学家测得银河系中氦的含量约为25%。

有关研究表明,宇宙中氦生成的途径有两条:一是在宇宙诞生后2分钟左右生成的;二是在宇宙演化到恒星诞生后,由恒生内部的氢核聚变反应生成的。

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