高考物理一轮复习知识点专题讲义---原子和原子核
高考物理一轮总复习专题12原子与原子核第2讲原子结构课件
• 练ν3的2 三处种于光基，态且的ν1氢<ν原2<ν子3，在则某该单单色色光光束的的光照子射能下量，为只(能发出) 频率为ν1，ν2，
• A．hν1
B．hν2
• C．hν3
D．h(ν1＋ν2＋ν3)
• 【答案】C
• 【解析】处于基态的原子要发光，必须先吸收一定的能量E，如果是用 光照射来提供这个能量，则E＝hν，使之处于激发态，由于激发态能量
2．两类能级跃迁 (1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发出光子． 光子的频率 ν＝ΔhE＝E高－h E低. (2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量． ①光照(吸收光子)：光子的能量必须恰等于能级差 hν＝ΔE. ②碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E 外≥ΔE. ③大于电离能的光子被吸收，将原子电离．
•考点2 能级跃迁
• 1．对氢原子能级图的理解 • (1)能级图如图所示
• (2)能级图中相关量意义的说明
相关量
意义
能级图中的横线
表示氢原子可能的能量状态——定态
横线左端的数字 “1,2,3，…”
表示量子数
横线右端的数字“－13.6， －3.4，…”
表示氢原子的能量
带箭头的竖线
表示原子由较高能级向较低能级跃 迁，原子跃迁的条件为hν＝Em－En
如同子弹碰到尘埃一样，运动方向不会发生改
变．C、D两项的说法没错，但与题意不符．
2．[对能级跃迁的考查]用频率为 ν0 的光照射大量处于基态的氢原子，在所发
射的光谱中仅能观测到频率分别为 ν1，ν2，ν3 的 3 条谱线，且 ν3＞ν2＞ν1，则( )
A．ν0＜ν1
B．ν3＝ν2＋ν1
C．ν0＝ν1＋ν2＋ν3
2023届高考人教版物理一轮复习课件：近代物理-原子核及核反应
故B正确;高温能使原子核克服库仑斥力而聚变,故C错误;轻核聚变平均每
个核子放出的能量比重核裂变平均每个核子放出的能量大3~4倍,故对相
同质量的核燃料,轻核聚变比重核裂变产能多,D正确。
6.(多选)(2020全国Ⅰ卷)下列核反应方程中,X1、X2、X3、X4代表α粒子的
置。2018年11月,该装置实现了1×108 ℃等离子体运行等多项重大突破,为
未来和平利用聚变能量迈出了重要一步。关于核聚变,下列说法正确的是
(
)
A.聚变又叫热核反应
B.太阳就是一个巨大的热核反应堆
C.高温能使原子核克服核力而聚变
D.对相同质量的核燃料,轻核聚变比重核裂变产能多
答案 ABD
解析 核聚变也叫热核反应,故A正确;太阳主要成分是氢,中心温度高达
1
B.235
U+
n→
Ba+
Kr+3
0
0n
92
56
36
234
4
C.238
U→
Th+
2 He
92
90
30
27
D.42 He+13
A1→15
P+10 n
答案 A
解析 核聚变指两个较轻的核结合成质量较大的核,所以选项A正确。
2.232
90 Th
(
208
232
经过一系列的 α 衰变和 β 衰变后变成 82 Pb,则 82 Pb 比 90 Th 少
3.X元素的原子核的符号为 X ,其中A表示 质量数
,Z表示核电荷数。
二、天然放射现象
高三物理一轮复习课件-原子结构和与原子核
对原子结构和原子核的研究具有广泛的应用价值，涉及到能源、医学、材料等领域。
学习重点和难点
理解原子的组成和结构，掌握核反应的基本原理和强度。
原子的组成及基本粒子
原子由质子、中子和电子等基本粒子组成。
原子结构 - 原子结构
元素符号和原子序数
每种元素都有一个独特的符号代表，原子序数表示元素中质子的数量。
原子质量和相对原子质量
原子质量是指一个原子的质量，相对原子质量是相对于碳-12的质量比。
原子核和电子云
原子核位于原子的中心，含有质子和中子。电子云环绕在原子核周围。
2 质谱仪的发明
质谱仪的发明和应用进一步揭示了原子核的特性和组成。
原子核 - 原子核的组成
质子和中子
质子带正电荷，中子不带电荷，它们组成了原子核。
氢同位素的概念
氢同位素是指氢的同位素，其核心的质子数不同，但中子数相同。
原子核 - 原子核的结构
1 核的半径和密度
原子核的大小很小，密度很大。
2 核的结构模型
原子结构 - 原子的性质
1 原子半径
原子的半径指的是原子 的大小，在周期表中有 一定的规律。
2 原子的3 原子的电子亲和能
原子的电子亲和能是指 一个原子吸收一个电子 时释放的能量。
原子核 - 原子核的发现
1 放射现象的发现
通过对放射线现象的研究，科学家发现了原子核的存在。
原子核的结构可以通过壳模型和液滴模型 来描述。
原子核 - 原子核的分裂和融合
1 原子核的稳定性和放射性
某些原子核不稳定，会发生放射性衰变，而稳定的原子核不发生衰变。
2 核反应和核能的产生
核反应是指原子核之间的相互作用，核能是从核反应中释放出来的能量。
高中物理高考物理一轮复习12 3原子核与核反应课件新人教版201908021199
知识清单
考点整合 集中记忆
一、原子核的组成 原子核由质子和中子组成．
核子：质子和中子统称为核子，符号为 ZAX. 核电荷数(Z)＝质子数＝核外电子数＝原子序数 质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数 同位素：具有相同质子数、不同中子数的原子互称同位 素．
二、放射性元素 天然放射现象
(2018·海南)已知 90234Th 的半衰期为 24 天.4 g 90234Th 经 过 72 天还剩下( )
A．0
B．0.5 g
C．1 g
D．1.5 g
【答案】 B 【解析】 根据半衰期为 24 天，经过 72 天，发生 3 次衰变， 依据 m＝m0(12)3，代入数据解得：m＝4×(12)3＝0.5 g，故 A、 C、D 三项错误，B 项正确．
(2018·洛阳模拟)如图所示为研究
某未知元素放射性的实验装置，实验开始
时在薄铝片和荧光屏之间有图示方向的匀
强电场 E，通过显微镜可以观察到，在荧光屏的某一位置上每分
钟闪烁的亮点数．若撤去电场后继续观察，发现每分钟闪烁的亮
点数没有变化；如果再将薄铝片移开，观察到每分钟闪烁的亮点
数大大增加，由此可以判断，放射源发出的射线可能为( )
关于半衰期，以下说法正确的是( ) A．同种放射性元素在化合物中的半衰期比在单质中长 B．升高温度可以使半衰期缩短 C．氡的半衰期为 3.8 天，若有四个氡原子核，经过 7.6 天就 只剩下一个 D．氡的半衰期为 3.8 天，若有 4 克氡原子核，经过 7.6 天就 只剩下 1 克
【答案】 D 【解析】 放射性元素衰变的快慢跟原子所处的物理状态或 化学状态无关，且半衰期是一种统计规律，即给定的四个氡核是 否马上衰变会受到各种偶然因素的支配．因此，正确为 D 项．
2024届高考一轮复习物理课件(新教材鲁科版)：原子结构、原子核
提升 关键能力
1.两类能级跃迁 (1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发射光子. 光子的频率 ν＝ΔhE＝E高－h E低. (2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量. ①吸收光子的能量必须恰好等于能级差hν＝ΔE.(注意：当入射光子能量 大于该能级的电离能时，原子对光子吸收不再具有选择性，而是吸收以 后发生电离) ②碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E外≥ΔE.
3.三种射线的比较
名称 构成 符号 电荷量
α射线 __氦__核 42H
＋2e
β射线 _电__子__ －01e
－e
γ射线 光子 γ
0
质量 电离能力 贯穿本领
4u 1 1 837 u
0
最_强__ 较强 最_弱__
最_弱___ 较强
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两个粒子带同种电荷， 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 Bqv＝mvr2，可得 r＝mqBv， 衰变过程遵循动量守恒定律，即mv相同， 所以电荷量与半径成反比，有q1∶q2＝r2∶r1， 但无法求出质量比，故A、D错误，B、C正确.
2.氢原子光谱 (1)光谱：用棱镜或光栅可以把光按波长(频率)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： ①线状谱是一条条的 亮线 . ②连续谱是连在一起的 光带 .
(3)氢原子光谱的实验规律： ①巴耳末系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝R∞212－n12(n ＝3,4,5，…)，R∞是里德伯常量，R∞＝1.10×107 m－1，n 为量子数，此公 式称为巴耳末公式. ②氢光谱在红外和紫外光区的其他谱线也都满足与巴耳末公式类似的关 系式.
第56讲 原子和原子核(解析版) -【划重点】备战2025年高考物理一轮精细复习(新高考通用)
④实验的注意事项 ａ．整个实验过程在真空中进行 ｂ．公指下要做存很考，ａ粒子于能究 ｃ．但则金漏的原国是仓的想度性场，可以做得根莲，易外一点施是给的原子市数火，ｎ验子 金原核间的息仓定力大，偏特明显，而金原子微不会发生明显运动 （２）对α粒子散射实验的解释 ①当α粒子穿过原子时，如果离正电体较远，受到的正电体斥力很小，α粒子的运动方向几乎 不改变，所以绝大多数α粒子不发生偏转。 ②当α粒子接近原子核时，电子对它的影响可忽略，极少数α粒子在穿过原子时距离正电体很 近，因此受到很强的库仑斥力，发生大角度散射，Ｊ．Ｊ．汤姆孙的模型无法解释这一实验结果． （３）Ｊ．Ｊ．汤姆孙原子模型与卢瑟福原子模型的比较
Ｄ．只有少数α粒子发生大角度散射的原因是原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在一个很小
的核上
【答案】ＡＤ
【详解】ＡＢ．该实验的实验现象是绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，即相
同时间内在Ａ时观察到屏上的闪光次数最多，但有少数ａ粒子发生大角度偏转，极少数偏转的角度
甚至大于９０°，即放在Ｃ位置时屏上观察到少数闪光，放在Ｄ位置屏上观察到极少数闪光，故Ａ正
核子数减少４
核子数不变
新核的变化
质子减少２个，中子减少２个
质子增加１个，中子减少１
个
元素周期表中位置前移２位 元素周期表中位置后移１位
观察α、β衰变，我们不难发现质量数的减少是由于α衰变造
成的，所以我们在计算时先计算α衰变的次数，后计算β衰变
的次数以会Ｘ→Ｙ＋ｍ？Ｈｅ＋ｎ＿９ｅ为例，算法如下：
ｍ＝４（４－Ａ） 衰变次数的计算 第一步计算α衰变的次数
元素．
（２）三种射线的本质：α射线是氦核，β射线是电子，γ射线是光子．
３．原子核的衰变 （１）衰变：原子核自发地放出某种粒子而转变成新核的变化。可分为α衰变、β衰变，并伴随着
高三物理一轮复习精品课件5：13.3 原子与原子核
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)作示踪原子．
六、核力与核能 1．核力：组成原子核的核子之间有很强的相互作用 力，使核子能克服库仑力而紧密地结合在一起，这种力 称为核力．其特点为： (1)核力是强相互作用的一种表现，在原子核的尺度 内，核力比库仑力大得多． (2)核力是短程力，作用范围在 1.5×10－15 m 之内． (3)每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，这种性 质称为核力的饱和性．
(2)氢原子的半径公式：rn＝n2r1(n＝1，2，3，…)， 其中 r1 为基态半径，又称玻尔半径，r1＝0.53×10－10 m.
(3)氢原子能级图(如图)
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．
第十三章 动量守恒定律 波粒二象性 原子结构与原子核
第3课时 原子与原子核
基础知识梳理整合
一、原子结构 1．汤姆孙原子模型(“枣糕”模型) (1)_汤__姆__孙___研究阴极射线用测定粒子比荷的方法发现 了电子．电子的发现证明了原子是可分的． (2)汤姆孙原子模型：原子里面带_正__电__荷___的物质均匀分 布在整个原子球体中，而___带__负_电__的__电__子____则一粒粒镶嵌在 球内． 2．卢瑟福的α粒子散射实验 (1)卢瑟福的 α 粒子散射实验装置(如下图所示)
(3)跃迁假设：原子从一个能量状态向另一个能量状 态跃迁时要__吸__收___或__放_出____一定频率的光子，光子的能
量等于两个状态的__能_级__差___，即 hν＝__E_m_－__E__n ____．
2．能级：在玻尔理论中，原子各个可能状态的 ____能__量__值______叫能级．
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.。
高三物理一轮复习--原子结构和与原子核PPT课件
物理
第五页，共五十二页。
2．α 粒子散射实验 (1)α 粒子散射实验装置
第3节 原子结构和与原子核
图 13-3-1 (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”。
物理
第六页，共五十二页。
物理
第十六页，共五十二页。
第3节 原子结构和与原子核
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＝Cn2＝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。
物理
第二十三页，共五十二页。
第3节 原子结构和与原子核
要点三 原子核的衰变规律
1．放射性元素 具有放射性的元素称为放射性元素，原子序数大于或等 于 83 的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于 83 的元 素，有的也能放出射线，它们放射出来的射线共有 α 射线、β 射线、γ 射线三种。
物理
第二十四页，共五十二页。
量
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(Xiang)较低能级跃迁
，原子跃迁的条件为hν＝Em－En
物理
第十五页，共五十二页。
第3节 原子结构和与原子核
2．两类能级跃迁 (1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发出光子。 光子的频率 ν＝ΔhE＝E高－h E低。 (2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量。 ①光照(吸收光子)：光子的能量必须恰等于能级差 hν＝ΔE。 ②碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可， E 外≥ΔE。 ③大于电离能的光子被吸收，将原子电离。
2023届高考物理一轮复习专题讲义：原子结构
高考物理一轮复习《原子结构》专题讲义[考点梳理]【考点一】阴极射线1.辉光放电现象（1）定义：放电管中若有气体，在放电管两级加上高电压可看到辉光放电现象。
但若管内气体非常稀薄即接近真空时，不能使气体，辉光放电现象消失。
（2）应用：如利用其发光效应制成的、，以及利用其正常辉光放电的电压稳定效应制成的。
2.阴极射线的产生如图所示，在研究0.1pa气压以下的气体导电的玻璃管内有阴、阳两级，当两级间加一定电压时，阴极便发出一种射线，这种射线能使玻璃管壁发出荧光，称为。
在稀薄气体的辉光放电实验中，若不断地抽出管中的气体，当管中的气压降到0.1pa的时候，管内已接近真空，不能使气体电离发光，这时对着阴极的玻璃管壁却发出荧光，如果在管中放一个十字形金属片，荧光中会出现十字阴影。
3.阴极射线的特点在真空中；碰到荧光物质能使其；本质上是。
4.判断阴极射线电性的方法阴极射线的本质是电子，在电场(或磁场)中所受电场力(或洛伦兹力)远大于所受重力，故研究电场力(或洛伦兹力)对电子运动的影响时，一般不考虑重力的影响。
（1）粒子在电场中运动如图1所示。
带电粒子受电场力作用运动方向发生改变(粒子质量忽略不计)。
带电粒子在不受其他力的作用时，若沿电场线方向偏转，则粒子带电；若逆着电场线方向偏转，则粒子带电。
（2）粒子在磁场中运动，如图2所示。
粒子将受到洛伦兹力作用F＝qvB，洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，利用左手定则即可判断粒子的电性。
不考虑其他力的作用，如果粒子按图示方向进入磁场，且做顺时针的圆周运动，则粒子带电；若做逆时针的圆周运动，则粒子带电。
5.电子的发现（1）实验：英国物理学家在研究阴极射线时的实验装置如图所示，从阴极K发射出的带电粒子通过阳极A和小孔A’形成一束细射线，它穿过两片平行的金属板，到达右端带有标尺的荧光屏上，通过射线产生的荧光屏位置断定，它的本质是。
（2）意义：拉开了人们研究的序幕。
[典例1]关于阴极射线的本质，下列说法正确的是( )A.阴极射线本质是氢原子B.阴极射线本质是电磁波C.阴极射线本质是电子D.阴极射线本质是X射线[典例2]如图所示，一玻璃管中有从左向右的阴极射线可能是电磁波或某种粒子流形成的射线，若在其下方放一通电直导线AB，射线发生如图所示的偏转，AB中的电流方向由B到A，则该射线的本质为( )A.电磁波B.带正电的高速粒子流C.带负电的高速粒子流D.不带电的高速中性粒子流【考点二】密里根“油滴实验”1.实验原理实验过程及原理：装置如图所示，两块平行放置的水平金属板A、B与电源相连接，使A板带正电，B板带负电，从喷雾器喷嘴喷出的小油滴经上面的金属板中间的小孔，落到两板之间的匀强电场E中。
2025届高三物理一轮复习原子和原子核(50张PPT)
质子
中子
质子数
贝克勒尔
原子核
名称
构成
符号
电荷量
质量
电离能力
贯穿本领
α射线
_______核
+2e
4 u
最_______
最_______
β射线
_______
-e
较强
较强
γ射线
光子
γ
0
0
最_______
最_______
3.三种射线的比较。
氦
强
弱
电子
弱
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。
衰变类型
α衰变
β衰变
衰变方程
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
衰变规律
电荷数守恒、质量数守恒
(2)α衰变、β衰变。
核内部自身的因素
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_______(填“相同”或“不同”)。(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。
答案 AC
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_______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。
考点5 质量亏损及核能的计算
核力
3.比结合能:原子核的结合能与_______之比,叫作比结合能,也叫平均结合能。比结合能越_______,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=______。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=_______。
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。
高考物理一轮复习课件原子和原子核
利用盖革-米勒计数器测量半衰期方法介绍
准备盖革-米勒计数器，了解其工作原理和使用方法。
将放射性物质样本放置在盖革-米勒计数器中，启动计 数器并记录实验数据。
选择合适的放射性物质样本，了解其半衰期和放射性特 性。
根据实验数据绘制放射性衰变曲线，计算半衰期并分析 结果。
结合生活实际，开展创新性课题研究活动建议
衰变过程中能量守恒定律应用
01
02
03
04
衰变过程中能量守恒定律指出 ，衰变前后系统的总能量保持
不变。
α衰变和β衰变都会释放能量 ，这些能量以射线的形式放出
。
γ衰变释放的能量以高能光子 的形式放出。
根据能量守恒定律，可以计算 衰变过程中释放的能量以及新
核的激发能等。
射线性质及其检测方法
射线具有穿透性、电离性和荧光性等性质。
原子光谱与激光原理
原子光谱
是由原子中的电子在能量变化时 所发射或吸收的一系列波长的光 所组成的光谱。每一种原子的光 谱都不同，遂称为特征光谱。
激光原理
光与物质的相互作用，实质上是 组成物质的微观粒子吸收或辐射 光子，同时改变自身运动状况的 表现。
CHAPTER 02
原子核组成与性质
原子核组成及同位素概念
原子核由质子和中子组成，质 子带正电，中子不带电。
同位素是指质子数相同而中子 数不同的核素，具有相同的化 学性质但不同的物理性质。
同位素在自然界中广泛存在， 如氢的同位素有氕、氘、氚三 种。
放射性衰变类型及规律
01
放射性衰变是指原子核自发地放出射线并转变为另一种核 素的过程。
02
常见的放射性衰变类型有α衰变、β衰变和γ衰变。
03
高三物理一轮复习精品课件3：13.3 原子与原子核
(4)氢原子光谱 氢原子光谱线是最早发现、研究的光谱线，这些 光谱线可用一个统一的公式表示： 1λ＝R(m12－n12) 式中 m＝1,2,3，…对每一个 m，有 n＝m＋1，m ＋2，m＋3，…构成一个谱线系．
[特别提醒] 氢原子光谱是线状的、不连续的，波 长只能是分立的值.
知识点2 氢原子的能级结构、能级公式 Ⅰ 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[玻尔理论的跃迁假说][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
C. 这些氢原子总共可辐射出 3 种不同频率的光 D. 用 n＝2 能级跃迁到 n＝1 能级辐射出的光照射 逸出功为 6.34 eV 的金属铂能发生光电效应
解析：大量氢原子从 n＝4 的激发态向低能级跃迁 时能辐射出 6 种不同频率的光；频率最高的是由 n＝4 能级跃迁到 n＝1 能级的光，其波长最短，最难表现出 衍射现象；频率最小的光是由 n＝4 能级跃迁到 n＝3 能级产生的；从 n＝2 能级跃迁到 n＝1 能级辐射出的 光子能量 hν＝E2－E1＝[－3.40－(－13.6)] eV＝10.2 eV>6.34 eV，能发生光电效应，选项 D 正确．
答案：D
3. [跃迁假设和光电效应]右图为氢原 子能级的示意图，现有大量的氢原子处 于n＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐 射出若干不同频率的光．关于这些光下 列说法正确的是( )
高考物理一轮复习讲义 第2讲 原子结构 原子核
权掇市安稳阳光实验学校第2讲原子结构原子核对应学生用书P215氢原子光谱氢原子的能级结构、能级公式Ⅰ1．原子的核式结构(1)电子的发现：1897年，英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子．(2)原子的核式结构图1－2－1①α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粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子甚至被撞了回来，如图1－2－1所示．②卢瑟福的原子核式结构模型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．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10－10 m.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．氢原子光谱(1)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1λ＝R⎝⎛⎭⎪⎫122－1n2，(n＝3,4,5，…)，R是里德伯常量，R＝1.10×107 m－1，n为量子数．(2)玻尔理论①定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量．②跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝E m－E n.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·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．3．氢原子的能级、能级公式(1)氢原子的能级①能级图如图1－2－2所示图1－3－2②能级图中相关量意义的说明相关量 表示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，－3.40…” 表示氢原子的能级相邻横线间的距离 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 n(2)氢原子的能级和轨道半径①氢原子的能级公式：E n ＝1n2E 1(n ＝1,2,3，…)，其中E 1为基态能量，其数值为E 1＝－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，又称玻尔半径，其数值为r 1＝0.53×10－10 m.1．认识原子结构的线索气体放电的研究―→阴极射线―→发现电子―→汤姆孙的“枣糕”模型――→α粒子散射实验卢瑟福核式结构模型――→氢原子光谱的研究玻尔模型．2．玻尔理论的基本内容能级假设：氢原子E n ＝E 1n2，n 为量子数．跃迁假设：hν＝E 末－E 初．轨道量子化假设：氢原子r n ＝n 2r 1，n 为量子数．3．氢原子跃迁时电子动能、电势能与原子能量的变化(1)原子能量：E n ＝E k n ＋E p n ＝E 1n 2，随n 增大而增大，其中E 1＝－13.6 eV.(2)电子动能：电子绕氢原子核运动时静电力提供向心力，即k e 2r 2＝m v 2r，所以E k n ＝12k e2r n，随r 增大而减小．(3)电势能通过库仑力做功判断电势能的增减．当轨道半径减小时，库仑力做正功，电势能减小；反之，轨道半径增大时，电势能增加．4．记住一些结论(1)一群氢原子处于量子数为n 的激发态时可能辐射的光谱条数为N ＝n n －12.(2)只有光子能量恰好等于跃迁所需的能量(hν＝E m －E n )时，光子才被吸收．(3)入射光子能量大于电离能(hν＝E ∞－E n ) 时，光子一定能被原子吸收并使之电离，剩余能量为自由电子的动能．原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰1．天然放射现象、三种射线(1)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)三种射线的比较射线名称比较项目α射线β射线γ射线组成高速氦核流高速电子流光子流(高频电磁波)带电量2e －e 0质量4m p m p＝1.67×10－27 kgm p1 840静止质量为零符号24He－1 0eγ速度0.1c 0.99c c垂直电磁场偏转情况偏转偏转不偏转贯穿本领最弱用一张薄纸能挡住较强穿透几厘米厚的铝板最强穿透几厘米厚的铅板对空气的电离作用很强较弱很弱在空气中的径迹粗、短、直细、较长、曲折最长通过胶片感光感光感光2.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：Z A X→Z－2A－4Y＋24Heβ衰变：Z A X→Z＋1A Y＋－10e(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．半衰期由核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理或化学状态无关．3．放射性同位素及应用(1)同位素具有相同质子数而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置，互称同位素．有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素．天然放射性同位素不过四十多种，而人工制造的放射性同位素已达1 000多种．(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作示踪原子．1．衰变规律及实质衰变类型α衰变β衰变衰变方程Z M X―→Z－2M－4Y＋24He Z M X―→Z＋1M Y＋－10e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＋201n―→24He 01n―→11H＋－1 0e衰变规律电荷数守恒、质量数守恒2.人造放射性同位素的优点(1)放射强度容易控制；(2)可以制成各种所需的形状；(3)半衰期很短，废料容易处理．核力、结合能、质量亏损Ⅰ(考纲要求)1.核力核子间的作用力．核力是短程强引力，作用范围在1.5×10－15m 之内，只在相邻的核子间发生作用．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，叫做原子核的结合能，亦称核能．3．质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E ＝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.裂变反应和聚变反应、裂变反应堆核反应方程 Ⅰ(考纲要求) 1．裂变反应和聚变反应(1)重核裂变：是重核分裂成中等质量的核的反应过程．如：92235U ＋01n ―→ 56144Ba ＋3689Kr ＋301n.由重核裂变产生的中子使裂变反应能持续地进行的过程称为链式反应，发生链式反应的条件是：裂变物质的体积大于等于临界体积．裂变的应用：原子弹、核反应堆．(2)轻核聚变：聚变是两个轻核结合成质量较大的核的反应过程．如： 13H ＋12H ―→24He ＋01n ＋17.6 MeV 使核发生聚变需要几百万度以上的高温，因此聚变又叫热核反应．2．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 92238U ―→ 90234Th ＋24He β衰变自发90234Th ―→ 91234Pa ＋－1 0e 人工转变人工控制714N ＋24He ―→ 817O ＋11H (卢瑟福发现质子) 24He ＋49Be ―→ 612C ＋01n (查德威克发现中子) 1327Al ＋24He ―→ 1530P ＋01n约里奥·居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子1530P ―→ 1430Si ＋＋1e 续表重核裂变比较容易 进行人工 控制92235U ＋01n ―→ 56144Ba ＋3689Kr ＋301n92235U ＋01n ―→ 54136Xe ＋3890Sr ＋1001n轻核聚变 很难控制 12H ＋13H ―→24He ＋01n射线危害和防护 Ⅰ(考纲要求) 污染与防护举例与措施说 明污染核爆炸核爆炸的最初几秒钟辐射出来的主要是强烈的γ射线和中子流，长期存在放射性污染核泄漏核工业生产和核科学研究中使用放射性原材料，一旦泄露就会造成严重污染 医疗照射医疗中如果放射线的剂量过大，也会导致病人受到损害，甚至造成病人的死亡 防护密封防护把放射源密封在特殊的包壳里，或者用特殊的方法覆盖，以防止射线泄漏 距离防护 距放射源越远，人体吸收的剂量就越少，受到的危害就越轻时间防护 尽量减少受辐射的时间 屏蔽防护在放射源与人体之间加屏蔽物能起到防护作用．铅的屏蔽作用最好1( )．A．卢瑟福做α粒子散射实验是为了验证汤姆孙的枣糕模型是错误的B．卢瑟福认识到汤姆孙“枣糕模型”的错误后提出了“核式结构”理论C．卢瑟福的α粒子散射实验是为了验证核式结构理论的正确性D．卢瑟福依据α粒子散射实验的现象提出了原子的“核式结构”理论答案D2．(2010·全国Ⅱ，14)原子核Z A X与氘核12H反应生成一个α粒子和一个质子．由此可知( )．A．A＝2，Z＝1 B．A＝2，Z＝2C．A＝3，Z＝3 D．A＝3，Z＝2解析该核反应的方程式为：Z A X＋12H→24He＋11H，由质量数和电荷数守恒得：A＝4＋1－2＝3.Z＝2＋1－1＝2，故正确答案为D.答案D3．氦原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则3种力从大到小的排列顺序是( )．A．核力、万有引力、库仑力B．万有引力、库仑力、核力C．库仑力、核力、万有引力D．核力、库仑力、万有引力解析核力是核子之间的一种强相互作用，其相互作用力巨大，两核子之间的万有引力极其微小，所以我们在平时的计算时不考虑．答案D4．下列说法正确的是( )．A. 715N＋11H―→ 612C＋24He是α衰变方程B．11H＋12H―→23He＋γ是原子核的人工转变方程C. 92238U―→ 90234Th＋24He是核裂变反应方程D．24He＋1327A1―→1530P＋01n是原子核的人工转变方程解析核反应类型分四种，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反应，右边是中等原子核．裂变方程的左边是重核与中子反应，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反应，右边也是常见元素的原子核，由此可知D选项正确．答案D5．现已建成的核电站发电的能量来自于( )．A．天然放射性元素衰变放出的能量B．人工放射性同位素放出的能量C．重核裂变放出的能量D．化学反应放出的能量解析现在核电站所用原料主要是铀，利用铀裂变放出的核能发电，故C 项正确．答案C6．根据玻尔理论，在氢原子中量子数n越大，则( )．A．电子轨道半径越小 B．核外电子速度越小C．原子能级能量越小 D．原子的电势能越小答案B7．如图1－2－3(甲)是α、β、γ三种射线穿透能力的示意图，图1－2－3(乙)是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部的伤痕的示意图，请问图1－2－3(乙)中的检查是利用了哪种射线( )．图1－2－3A．α射线 B．β射线C．γ射线 D．三种射线都可以答案C8.图1－2－4(2011·从化模拟)可见光光子的能量在1.61 eV～3.10 eV范围内．若氢原子从高能级跃迁到低能级，根据氢原子能级图(如图1－2－4所示)可判断( )．A．从n＝4能级跃迁到n＝3能级时发出可见光B．从n＝3能级跃迁到n＝2能级时发出可见光C．从n＝2能级跃迁到n＝1能级时发出可见光D．从n＝4能级跃迁到n＝1能级时发出可见光解析发出可见光的能量hν＝|E n－E m|，故四个选项中，只有B选项的能级差在1.61 eV～3.10 eV范围内，故B选项正确．答案B9．太阳的能量来自下面的反应：四个质子(氢核)聚变成一个α粒子，同时发射出两个正电子和两个没有静止质量的中微子．已知α粒子的质量为mα，质子的质量为m p，电子的质量为m e，则N A表示阿伏加德罗常数，用c表示光速，则太阳上1 kg的氢核聚变成α粒子所放出的能量为( )．A．125(4m p－mα－2m e)N A c2B．250(4m p－mα－2m e)N A c2C．500(4m p－mα－2m e)N A c2D．1 000(4m p－4mα－2m e)N A c2解析四个质子聚变成一个α粒子时放出的能量为(4m p－mα－2m e)c2，则一个质子放出的能量为4m p－mα－2m e c24，1 kg氢核的物质的量为1 0001mol，所包含氢核的个数为1 000N A，则其放出的能量为1 000 N A ·4m p－mα－2m e c24＝250(4m p－mα－2m e)N A c2，故选项B正确．答案B10．在未来的中国，从沿海的广东、浙江、福建到内陆的湖北、湖南、江西，几十座核电站将拔地而起．发展核电既是中展突破能源、交通、环保瓶颈的上策，也符合国务院温家宝在《政府工作报告》中关于“节能减排”的号召．下列关于核电站的说法中正确的是( )．A．核反应方程可能是： 92235U→ 56141Ba＋3692Kr＋201nB．核反应过程中质量和质量数都发生了亏损C．在核反应堆中利用控制棒吸收中子从而减小中子对环境的影响D．核电站的能量转换过程是：通过核反应堆将核能转化为热能，再通过汽轮机将热能转化为机械能，最后通过发电机将机械能转化为电能解析(1)核电站是核裂变的一种应用，其反应方程式是： 92235U＋01n→56141Ba ＋3692Kr＋301n.反应中，质量数不变但质量发生亏损，从而释放出核能．在核反应中，核反应速度由参与反应的中子数目决定，控制棒通过插入的深度来调节中子的数目以控制链式反应的速度．核电站的能量转换过程是：通过核反应堆将核能转化为热能，再通过汽轮机将热能转化为机械能，最后通过发电机将机械能转化为电能，故D项正确．答案D对应学生用书P218考点一能级跃迁问题图1－2－5【典例1】如图1－2－5所示，氢原子从n>2的某一能级跃迁到n＝2的能级，辐射出能量为2.55 eV的光子．问：(1)最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射上述能量的光子？(2)请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图．解析(1)氢原子从n>2的某一能级跃迁到n＝2的能级，辐射光子的频率应满足：hν＝E n－E2＝2.55 eV，E n＝hν＋E2＝－0.85 eV所以，n＝4，基态氢原子要跃迁到n＝4的能级，应提供：ΔE＝E4－E1＝12.75 eV.(2)辐射跃迁图如答案图所示．答案(1)12.75 eV(2)(1)量子数为n的氢原子辐射光子的可能频率的判定方法：如果是一个氢原子，向低能级跃迁时最多发出的光子数为(n－1)．如果是一群氢原子，向低能级跃迁时最多发出的光子数的求解方法方法1：采用画图法，原子在两个不同能级间跃迁能产生一条频率不同的光谱线方法2：用数学组合公式求解(2)理解氢原子能级图，量子数越大，相邻能级差越小，发出光子波长越长．【变式1】图1－2－6所示为氢原子图1－2－6的四个能级，其中E1为基态，若氢原子A处于激发态E2，氢原子B处于激发态E3，则下列说法正确的是( )．A．原子A可能辐射出3种频率的光子B．原子B可能辐射出3种频率的光子C．原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁到能级E4D．原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E4解析本题考查对玻尔理论的理解及推理能力．原子A从激发态E2跃迁到E1，只辐射一种频率的光子，A错．原子B从激发态E3跃迁到基态E1可能辐射三种频率的光子，B对．由原子能级跃迁理论可知，原子A可能吸收原子B由E3跃迁到E2时放出的光子并跃迁到E3，但不能跃迁到E4，C错．A原子发出的光子能量ΔE＝E2－E1大于E4－E3，故原子B不可能跃迁到能级E4，D错．答案B考点二核反应方程及核反应类型的判断【典例2】(1)现有三个核反应方程：①1124Na―→1224Mg＋－10e② 92235U＋01n―→ 56141Ba＋3692Kr＋301n③12H＋13H―→24He＋01n下列说法正确的是( )．A．①是裂变，②是β衰变，③是聚变B．①是聚变，②是裂变，③是β衰变C．①是β衰变，②是裂变，③是聚变D．①是β裂变，②是聚变，③是裂变(2)现有四个核反应：A．12H＋13H―→24He＋01nB. 92235U＋01n―→X＋3689Kr＋301nC．1124Na―→1224Mg＋－1 0eD．24He＋49Be―→ 612C＋01n①________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．②求B中X的质量数和中子数．解析(1)1124Na―→1224Mg＋－1 0e中Na核释放出β粒子，为β衰变. 92235U＋01n―→56141Ba＋3692Kr＋301n为铀核在被中子轰击后，分裂成两个中等质量的核，为裂变．而12H＋13H―→24He＋01n为聚变，故C正确．(2)①人工转变方程的特点是箭头的左边是氦核与常见元素的原子核．箭头的右边也是常见元素的原子核．D是查德威克发现中子的核反应方程，B是裂变反应，是研究原子弹的核反应方程．A是聚变反应，是研究氢弹的核反应方程．②由电荷数守恒和质量数守恒可以判定，X质量数为144，电荷数为56，所以中子数为144－56＝88.答案(1)C (2)①D B A ②144 88【变式2】三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个氦核(24He)，则下面说法正确的是( )．A．X核比Z核多一个质子B．X核比Z核少一个中子C．X核的质量数比Z核的质量数大2D．X核与Z核的总电荷数是Y核电荷数的2倍解析设X核的核电荷数与质量数分别为a、b，X核放出正电子及Y核与质子的核反应如下：a b X―→10e＋a－1b Y，a－1b Y＋11H―→a－2b－3Z＋24He.可见，X核比Z核多2个质子，故A项错．X核比Z核多1个中子，故B项错．X核的质量数比Z核的质量数大3，故C项错．Z核与X核的总电荷数为(2a－2)，是Y核的2倍，故D项对．答案D考点三核能的计算【典例3】裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核 92235U为燃料的反应堆中，当 92235U俘获一个慢中子后发生裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为( )．92235U ＋1n ―→54139Xe ＋3894Sr ＋31n235．043 9 1.008 7 138.917 8 93.915 4反应方程下方的数字是中子及有关原子的静止质量(以原子质量单位u为单位)．已知1 u的质量对应的能量为9.3×102MeV，此裂变反应释放出的能量是________MeV.解析由题给核反应方程及其下面的数据可知：裂变之前的总质量为：235.043 9 u＋1.008 7 u＝236.052 6 u，裂变之后的总质量为：138．917 8 u＋93.915 4 u＋3×1.008 7 u＝235.859 3 u，质量亏损为：Δm＝236.052 6 u－235.859 3 u＝0.193 3 u.因为1 u的质量对应的能量约为9.3×102 MeV所以ΔE＝0.193×9.3×102MeV≈1.8×102 MeV答案 1.8×102(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．(2)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．【变式3】太阳能来源于轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，氢核的聚变反应可以看作是4个氢核(11H)结合成1个氦核(24He)．下表中列出了部分粒子的质量.A．核反应方程为411H―→24He＋210eB．核反应方程为411H―→24He＋2－10eC．4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为0.026 6 uD．聚变反应过程中释放的能量约为24.8 MeV(2)一个氘核(12H)和一个氚核(13H)结合成一个氦核并放出一个中子时，质量亏损为Δm，已知阿伏加德罗常数为N A，真空中的光速为c，若1 mol氘和1 mol 氚完全发生上述核反应，则在核反应中释放的能量为________．A．N AΔmc2 B．2N AΔmc2 C.12N AΔmc2D．5N AΔmc2解析(1)根据电荷数守恒和质量数守恒可得聚变的核反应方程为：411H―→24He＋210e，B错误、A正确；质量亏损为：Δm＝4m H－m He－2m e＝4×1.007 3 u－4.001 5 u－2×0.000 55 u＝0.026 6 u，C正确；核反应释放的能量为ΔE＝Δmc2＝0.026 6×931.5 MeV＝24.8 MeV，D正确．(2)根据爱因斯坦的质能方程，一个氘核(12H)和一个氚核(13H)结合成一个氦核并放出一个中子释放的能量为Δmc2，1 mol氘和1 mol氚完全发生上述核反应，释放的能量为上述反应的N A倍，即N AΔmc2.答案(1)B (2)A考点四核反应与动量守恒的综合应用【典例4】图1－2－7如图1－2－7所示，印度第一艘自主研发的核潜艇于7月26日正式下水，成为世界第六个拥有核潜艇的国家．核动力潜艇是潜艇中的一种类型，指以核反应堆为动力来源设计的潜艇．(1)在核反应中有一种是一个 92235U原子核在中子的轰击下发生的一种可能的裂变反应，其裂变方程为 92235U＋01n―→X＋3894Sr＋1001n，则下列叙述正确的是( )．A．X原子核中含有54个质子B．X原子核中含有53个中子C．裂变时释放能量是因为亏损的质量变成了能量D．裂变时释放能量，出现质量亏损，质量数不守恒(2)用速度为v0、质量为m1的24He核轰击质量为m2的静止的 714N核，发生核反应，最终产生两种新粒子A和B.其中A为 817O核，质量为m3，速度为v3；B的质量为m4.①计算粒子B的速度v B；②粒子A的速度符合什么条件时，粒子B的速度方向与He核的运动方向相反．解析(1)由核反应方程的质量数守恒和电荷数守恒可知：X原子核中含有54个质子，78个中子，故A正确，B、D错，释放能量不是质量变成了能量，而是亏损的质量以能量的形式释放，C错．(2)①由动量守恒定律有m1v0＝m3v3＋m4v B解得v B＝m1v0－m3v3m4.②B的速度与He核的速度方向相反，即m1v0－m3v3<0，解得v3>m1v0m3.答案(1)A (2)①m1v0－m3v3m4②v3>m1v0m3【变式4】一个静止的氡核 86222Rn，放出一个α粒子后衰变为钋核 84218Po，同时放出能量为E＝0.09 MeV的光子．假设放出的核能完全转变为钋核与α粒子的动能，不计光子的动量．已知M氡＝222.086 63 u、mα＝4.002 6 u、M钋＝218.076 6 u,1 u相当于931.5 MeV的能量．(1)写出上述核反应方程．(2)求出发生上述核反应放出的能量．(3)确定钋核与α粒子动能．解析(1) 86222Rn→ 84218Po＋24He＋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＝6.92 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＋E不计光子的动量，由动量守恒定律得：0＝pα＋p钋又E k ＝p22m，故E kα∶E k钋＝218∶4联立上面式子解得E k钋＝0.12 MeV，E kα＝6.54 MeV.答案(1) 86222Rn→ 84218Po＋24He＋γ(2)6.92 MeV(3)0.12 MeV 6.54 MeV对应学生用书P220一、对原子结构的考查(低频考查)1．(2010·上海单科，1)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．α粒子的散射实验 B．对阴极射线的研究C．天然放射性现象的发现 D．质子的发现解析卢瑟福根据α粒子的散射实验的结果，提出原子的核式结构模型，所以A项正确．答案A2．(2011·上海单科，2)卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是( )．解析α粒子轰击金箔后偏转，越靠近金箔，偏转的角度越大，所以A、B、C错误，D正确．答案D二、对氢原子能级及能级公式的考查(高频考查)3．(2010·湖南、辽宁、宁夏、陕西、吉林、黑龙江卷Ⅰ)用频率为ν0的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为ν1、ν2、ν3的三条谱线，且ν3>ν2>ν1，则( )．A．ν0<ν1 B．ν3＝ν2＋ν1C．ν0＝ν1＋ν2＋ν3 D.1ν1＝1ν2＋1ν3解析大量氢原子跃迁时，只有三个频率的光谱，这说明是从n＝3能级向低能级跃迁，根据能量守恒有，hν3＝hν2＋hν1，解得：ν3＝ν2＋ν1，选项B正确．答案B4．(2010·重庆理综，19)氢原子部分能级的示意图如图1－2－8所示．不同色光的光子能量如下表所示.图1－2－处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为( )．A．红、蓝－靛B．黄、绿C．红、紫D．蓝－靛、紫解析原子发光时光子的能量等于原子能级差，先分别计算各相邻的能级差，再由小到大排序．结合可见光的光子能量表可知，有两个能量分别为1.89 eV和2.55 eV的光子属于可见光．并且属于红光和蓝－靛的范围．答案A5．(2011·四川卷，18)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＋hν2B．辐射光子的能量为hν1＋hν2C．吸收光子的能量为hν2－hν1D．辐射光子的能量为hν2－hν1解析氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光，说明能级m高于能级n，而从能级n跃迁到能级k时吸收紫光，说明能级k也比能级n高，而紫光的频率ν2大于红光的频率ν1，所以hν2>hν1，因此能级k比能级m高，所以若氢原子从能级k跃迁到能级m，应辐射光子，且光子能量应为hν2－hν1.故选项D正确．答案D6．(2011·大纲全国卷，18)已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量E n ＝E1n2，其中n＝2,3，….且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．－4hc3E1B．－2hcE1C．－4hcE1D．－9hcE1解析由E n＝E1n2知，第一激发态的能量为E2＝E14，又hcλ≥－E14，得λ≤－4hcE1，故C对，A、B、D错．答案C7．(2011·课标全国卷，35)在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为λ0，该金属的逸出功为________．若用波长为λ(λ<λ0)单色光做实验，则其截止电压为________．已知电子的电荷量，真空中的光速和普朗克常量分别为e，c和h.解析由W逸＝hν极限和ν＝cλ得W逸＝hcλ0.由爱因斯坦光电效应方程E k＝h cλ－W逸和E k＝Ue得U截止＝hce⎝⎛⎭⎪⎫λ0－λλ0λ.答案h cλ0hce⎝⎛⎭⎪⎫λ0－λλ0λ三、对原子核的考查(高频考查)8．(2009·广东单科·2)科学家发现在月球上含有丰富的23He(氦3)．它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为23He ＋23He―→211H＋24He.关于23He聚变下列表述正确的是( )．A．聚变反应不会释放能量B．聚变反应产生了新的原子核C．聚变反应没有质量亏损D．目前核电站都采用23He聚变反应发电解析聚变反应是轻核变为中等质量核的反应，发生质量亏损，释放能量．目前核电站采用重核裂变反应．答案B9．(2010·广东理综，18)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有( )．A. 92238U→ 90234Th＋24He 是α衰变B. 714N＋24He→ 817O＋11H 是β衰变C．12H＋13H→24He＋01n 是人工转变D．3482Se→3682Kr＋2－10e 是重核裂变解析α衰变是放射出氦核的天然放射现象，A正确；β衰变是放射出电子的天然放射现象，而B项是发现质子的原子核人工转变，故B错；C项是轻核的聚变，D项是β衰变现象，故C、D错．答案A10．(2010·全国Ⅰ，14)原子核 92238U经放射性衰变①变为原子核 90234Th，继而经放射性衰变②变为原子核 91234Pa，再经放射性衰变③变为原子核 92234U.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衰变解析由电荷数守恒与质量数守恒可分别写出衰变①为 92238U→ 90234Th＋24He，衰变②为90234Th→91234Pa＋－10e，衰变③为91234Pa→92234U＋－10e，故知正确答案为A.答案A。
2022届高考物理一轮复习 第58讲 原子和原子核 讲义
第五十八讲 原子和原子核双基知识：一、原子结构 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，提出了原子核式结构模型。
(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”，如图所示。
(3)原子的核式结构模型：原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动。
2.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：巴耳末系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝R (122－1n 2)(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。
3.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。
4.氢原子的能级图，如图2所示二、天然放射现象和原子核1.天然放射现象(1)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。
(2)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。
高三物理一轮复习课件-原子结构和与原子核
了解原子结构的关键实验
详细描述
粒子散射实验是探索原子结构的重要实验之一，通过观察粒子在金箔上的散射 情况，可以推断出原子内部结构的分布和电子的运动状态。
原子光谱分析
总结词
揭示原子能级特征的关键技术
详细描述
原子光谱分析通过分析原子发出的光谱线，可以推断出原子的能级分布和电子跃 迁的规律。这对于理解原子结构和性质至关重要。
详细描述
核裂变是指一个重原子分裂成两个较轻的原子，同时释放出能量的过程。常见的核裂变反应包括铀和钚的裂变。 核聚变则是将两个轻原子融合成一个重原子的过程，同时释放出能量。最常见的核聚变反应是太阳内部的氢核聚 变成氦的过程。
轻核聚变与重核裂变
总结词
轻核聚变和重核裂变是两种不同类型的核反应，它们的反应条件和能量释放特性不同。
详细描述
轻核聚变是指轻元素之间的聚变反应，如氢的聚变反应。这种反应通常在高温高压条件 下发生，如太阳内部的环境。重核裂变则是重元素分裂成较轻元素的过程，需要中子轰 击来引发，如铀和钚的裂变。这两种反应都是目前核能利用的主要方式，但它们所需的
反应条件和技术难度不同。
04
实验与探索
粒子散射实验
总结词
结合能的大小与核子数有关， 重核的结合能高于轻核，因此 重核分裂成轻核时会释放能量
。
放射性衰变
放射性衰变是指原子核自发射射线和其它粒子而变为另一种原子核的过 程。
放射性衰变有三种类型：α衰变、β衰变和γ衰变。其中，α衰变是放射性 元素通过释放一个氦原子核而转变为另一种元素的过程。
放射性衰变的规律可以用半衰期来描述，即一个原子核衰变一半所需的 时间。不同元素的半衰期不同，短的只有几微秒，长的可达数亿年。
核磁共振实验
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(2)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，放射性同位素的种类比较多，已达 1 000 多种．
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．
第十二章
高三一轮 物理
2．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． (3)X 元素的原子核的符号为AZX，其中 A 表示 质量数 ，Z 表 示核电荷数．
8．射线的危害和防护Ⅰ
2014年全国卷ⅠT35(1)(考查天然放射 现象和半衰期) 全国卷ⅡT35(1)(考查原子和原子核) 2016年全国卷ⅠT35(1)(考查核反应方 程) 全国卷ⅢT35(1)(考查核反应与质能关 系)
2017年全国卷ⅠT35(1)(考查核能的计 算) 全国卷ⅡT35(1)(以核反应为背景，考 查半衰期、质量亏损和动量守恒定律 的应用)
小．
跃迁 (2)从高级级(n 大)――→低能级(n 小)―→放出能量，hν＝En 大－En
小．
第十二章
高三一轮 物理
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＝ΔnE＝E高－h E低. (2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量． ①光照(吸收光子)：光子的能量必须恰等于能级差 hν＝ΔE. ②碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可， E 外≥ΔE. ③大于电离能的光子被吸收，将原子电离．
第十二章
高三一轮 物理
③两个典型的衰变方程
α 衰变：29328U→29304Th＋24He
β 衰变：29304Th―→29314Pa＋
0 －1
e.
(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．
第十二章
高三一轮 物理
2．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
第十二章
高三一轮 物理
(3)氢原子光谱的实验规律：巴耳末系是氢原子光谱在可见光区 的谱线，其波长公式1λ＝R(212－n12)(n＝3,4,5，…，R 是里德伯常量， R＝1.10×107 m－1)．
2018年全国卷ⅢT35(1)(考查核反应方 程)
由于本部分 内容涉及知 识点较多且 考纲要求层 次较低，因 此今后的高 考命题应该 向着多个考 点融合的方 向发展，题 型以选择题 的形式考查.
第十二章
高三一轮 物理
[必备知识] 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．
第十二章
高三一轮 物理
解析：B γ射线是光子流，所以 A 项错误；氢原子辐射光子
以后，半径减小，电子动能增大，所以 B 项正确；太阳辐射能量的 主要来源是热核反应，所以 C 项错误；210 83Bi 的半衰期是 5 天， 经过 10 天，100 克 210 83Bi 还剩余 25 克，所以 D 项错误.
A．证明了质子的存在 B．证明了原子核是由质子和中子组成的 C．证明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很 小的核里 D．说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动
第十二章
高三一轮 物理
【解析】 C 当 α 粒子穿过原子时，电子对 α 粒子影响很小，
影响 α 粒子运动的主要是原子核，离核远则 α 粒子受到的库仑斥力
高三一轮 物理
3．下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是( ) A．γ 射线是高速运动的电子流 B．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大 C．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变 D．210 83Bi 的半衰期是 5 天，100 克 210 83Bi 经过 10 天后还 剩下 50 克
少量的放射性元素钋，它发出的 α 粒子从铅盒的小孔射出，形成很
细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点．下
列说法正确的是( )
第十二章
高三一轮 物理
A．该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据 B．该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性 C．α 粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转 D．绝大多数的 α 粒子发生大角度偏转 解析：A 卢瑟福根据 α 粒子散射实验，提出了原子核式结构 模型，选项 A 正确，B 错误；电子质量太小，对 α 粒子的影响不大， 选项 C 错误；绝大多数 α 粒子穿过金箔后，基本上仍沿原方向前进， D 错误．
解析：C 重金属原子核与 α 粒子之间存在相互排斥的作用力， 其作用力的方向沿两原子核的连线方向，即加速度也在两原子核的 连线方向上，C 正确．
第十二章
高三一轮 物理
考点 2 玻意耳理论的理解与计算 1．定态间的跃迁——满足能级差
跃迁 (1)从低能级(n 小)――→高能级(n 大)―→吸收能量，hν＝En 大－En
第十二章
高三一轮 物理
考点 1 原子核式结构 1．电子的发现 英国物理学家汤姆孙发现了电子．
第十二章
高三一轮 物理
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
沿原来方向前进，但有少数 α 粒子发生了大角度偏转，偏转的角度
第十二章
高三一轮 物理
2．一个氢原子从 n＝3 能级跃迁到 n＝2 能级．该氢原子( ) A．放出光子，能量增加 B．放出光子，能量减少 C．吸收光子，能量增加 D．吸收光子，能量减少
解析：B 根据玻尔理论，氢原子能级越高对应的能力越大， 当氢原子从较高能级向低能给跃迁时放出光子，能量减少．
第十二章
第十二章
高三一轮 物理
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＋ 42He β 衰变：AZX→Z＋A1Y＋ －10e 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．
第十二章
高三一轮 物理
2．(2015·安徽理综)图示是 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不动．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 C．P 点
B．N 点 D．Q 点
第十二章
高三一轮 物理
粒子散射实验现象提出了原子具有核式结构，不是用人工方法研究
原子核的结构．由于极少数 α 粒子发生了大角度偏转，原子的全部
正电荷集中在原子中央很小的体积内，即原子核内．此实验不能说
明原子核内存在中子，故 C 项正确，A、B、D 项错误．
第十二章
【强化训练】
高三一轮 物理
1．如图是卢瑟福的 α 粒子散射实验装置，在一个小铅盒里放有
第十二章
高三一轮 物理
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＝Cn2＝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．
(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．
第十二章
高三一轮 物理
3．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＝ Em－En .(h 是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s)
第十二章
高三一轮 物理
(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 .
氢原子的能量和能级变迁
1)能级和半径公式：
①能级公式：En＝
1 n2E1
(n＝1,2,3，…)，其中 E1 为基态能量，
其数值为 E1＝ －13.6 eV. ②半径公式：rn＝ n2r1 (n＝1,2,3，…)，其中 r1 为基态轨道
半径，又称玻尔半径，其数值为，r1＝0.53×10－10 m.
第十二章
(2)氢原子的能级图，如图所示
高三一轮 物理
第十二章
高三一轮 物理
二、天然放射现象和原子核
1．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．
很小，运动方向改变小．只有当 α 粒子与核十分接近时，才会受到
很大库仑斥力，而原子核很小，所以 α 粒子接近它的机会就很少，
所以只有极少数大角度的偏转，而绝大多数基本按直线方向前进，
实验结果是：离金原子核远的 α 粒子偏转角度小，离金原子核近的
α 粒子偏转角度大，正对金原子核的 α 粒子被返回．卢瑟福根据 α
第十二章
高三一轮 物理
[预习自测] 1.(多选)如图所示为卢瑟福和他的同事们做 α 粒子散射实验装 置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的 A、B、C、D 四 个位置时观察到的现象，下述说法中正确的是( )