2021届高三物理一轮复习光学物理近代物理原子核放射性元素衰变原子核的人工转变根据条件写出核反应方程

2021届高考物理：原子物理物理学史（一轮）培优附答案专题：原子物理物理学史1、以下有关物理学概念或物理学史的说法正确的是()A．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许用实验方法测出引力常量的数值，从而使万有引力定律有了真正的实用价值B．匀速圆周运动是速度大小不变的匀变速曲线运动，速度方向始终为切线方向C．行星绕恒星运动轨道为圆形，则它运动的周期的平方与轨道半径的三次方之比为常数，此常数的大小与恒星的质量和行星的速度均有关D．奥斯特发现了电与磁之间的关系，即电流的周围存在着磁场；同时他通过实验发现了磁也能产生电，即电磁感应现象2、光电效应的规律关于光电效应，有如下几种陈述，其中正确的是（）A．金属电子的逸出功与入射光的频率成正比B．光电流的强度与入射光的强度无关C．用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能要大D．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应3、如图所示为伽利略研究自由落体运动规律时设计的斜面实验，他让铜球沿阻力很小的斜面从静止滚下，利用滴水计时记录铜球运动的时间。

关于伽利略的“斜面实验”，下列说法正确的是:A伽利略测定了铜球运动的位移与时间，进而得出了速度随位移均匀增加的结论B铜球在斜面上运动的加速度比自由落体下落的加速度小，所用时间长得多，时间容易测量C若斜面长度一定，铜球从顶端滚动到底端所需时间随倾角的增大而增大D若斜面倾角一定，铜球沿斜面运动的位移与所用时间成正比4、（双选）国产科幻大片《流浪地球》讲述了太阳即将在未来出现“核燃烧”现象，从而导致人类无法生存，决定移民到半人马座比邻星的故事。

据科学家论证，太阳向外辐射的能量来自其内部发生的各种热核反应，当太阳内部达到一定温度时，会发生“核燃烧”，其中“核燃烧”的核反应方程为42He＋X―→84 Be＋γ，方程中X表示某种粒子，84Be是不稳定的粒子，其半衰期为T，则下列说法正确的是()A．X粒子是42HeB．若使84Be的温度降低，其半衰期会减小C．经过2T，一定质量的84Be占开始时的1 8D．“核燃烧”的核反应是核聚变反应5、关于物理学史，下列说法错误的是()A．伽利略通过斜面实验推断出自由落体运动的速度随时间均匀变化，他开创了研究自然规律的科学方法，这就是将数学推导和科学实验相结合的方法B．牛顿在伽利略笛卡儿、开普勒等人研究的基础上，采用归纳与演绎综合与分析的方法，总结出了普遍适用的力学运动规律……牛顿运动定律和万有引力定律C．奥斯特发现了导线附近小磁针的偏转，从而得出电流的磁效应，首次揭示了电流能够产生磁场D．爱因斯坦首先提出当带电微粒辐射或吸收能量时，是以最小能量值为单位一份份地辐射或吸收的，这个不可再分的最小能量值叫做能量子6、下列说法正确的是()A．春节有放鞭炮的习俗，鞭炮炸响的瞬间，能量不守恒B．现代火箭的工作原理可溯源至我国古代，火箭发射时，火箭对喷出气体的作用力大于气体对火箭的作用力C．炮弹爆炸时，火药的化学能全部转化为弹片的动能D．指南针静止时N极指向地球的地理北极附近7、放射性元素衰变时放出三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是（）A．α射线，β射线，γ射线B．γ射线，β射线，α射线C．γ射线，α射线，β射线D．β射线，α射线，γ射线8、伽俐略理想实验将可靠的事实和理论思维结合起来，能更深刻地反映自然规律，伽俐略的斜面实验程序如下：（1）减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来的高度．（2）两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面．（3）如果没有摩擦，小球将上升到释放时的高度．（4）继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球沿水平方向做持续的匀速运动．请按程序先后次序排列，并指出它究竟属于可靠的事实，还是通过思维过程的推论，下列选项正确的是（数字表示上述程序的号码）:A．事实2→事实1→推论3→推论4B．事实2→推论1→推论3→推论4C．事实2→推论3→推论1→推论4D．事实2→推论1→推论4→推论39、（双选）日本福岛核事故是世界上最大的核事故之一，2019年2月13日首次“触及”到了该核电站内部的核残渣，其中部分残留的放射性物质的半衰期可长达1570万年。

2021届高考物理一轮复习第十二章近代物理第二节原子与原子核课后达标新人教版202108143157(建议用时：60分钟)一、单项选择题1．(2021·高考上海卷)在同位素氢、氘、氚的核内具有相同的( )A．核子数B．电子数C．中子数D．质子数解析：选D.同位素是指在原子核中的质子数相同而中子数不同的元素，故氢、氘、氚的核内具有相同的质子数，D项正确．2．如图，放射性元素镭衰变过程中开释出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射线解析：选C.γ射线为电磁波，在电场、磁场中均不偏转，故②和⑤表示γ射线，A、B、D项错误；α射线中的α粒子为氦的原子核，带正电，在匀强电场中，沿电场方向偏转，故③表示α射线，由左手定则可知在匀强磁场中α射线向左偏，故④表示α射线，C项正确．3．(2020·高考天津卷)物理学重视逻辑，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观看的基础上．下列说法正确的是( )A．天然放射现象说明原子核内部是有结构的B．电子的发觉使人们认识到原子具有核式结构C．α粒子散射实验的重要发觉是电荷是量子化的D．密立根油滴实验说明核外电子的轨道是不连续的解析：选A.天然放射现象说明原子核内部是有结构的，人们认识原子核的复杂结构是从天然放射现象开始的，选项A正确；电子的发觉说明了原子是能够分割的，是由更小的微粒组成的，选项B错误；由α粒子散射实验建立了原子的核式结构模型，选项C错误；密立根油滴实验说明物质所带电荷量是量子化的，选项D 错误．4．(2020·三明模拟)按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为r a 的圆轨道自发地直截了当跃迁到一半径为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 ．原子要吸取某一频率的光子，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 ．原子要吸取一系列频率的光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量也增大解析：选A.由玻尔氢原子理论知，电子轨道半径越大，原子能量越大，当电子从r a 跃迁到r b 时，原子能量减小，放出光子；在电子跃迁过程中，库仑力做正功，原子的电势能减小；由库仑力提供电子做圆周运动的向心力，即ke 2r 2＝mv 2r，r 减小，电子速度增大，动能增大，综上所述可知A 正确．5．质子、中子和氘核的质量分别为m 1、m 2和m 3.当一个质子和一个中子结合成氘核时，开释的能量是(c 表示真空中的光速)( )A ．(m 1＋m 2－m 3)cB ．(m 1－m 2－m 3)cC ．(m 1＋m 2－m 3)c 2D ．(m 1－m 2－m 3)c 2解析：选C.由质能方程ΔE ＝Δmc 2，其中Δm ＝m 1＋m 2－m 3，可得ΔE ＝(m 1＋m 2－m 3)c 2，选项C 正确，A 、B 、D 错误．6．(2020·江苏清江中学高三模拟)如图所示为氢原子的能级图，当氢原子从n ＝4能级跃迁到n ＝2能级时，辐射出光子a ；当氢原子从n ＝3能级跃迁到n ＝1能级时，辐射出光子b ，则下列说法中正确的是( )A ．光子a 的能量大于光子b 的能量B ．光子a 的波长小于光子b 的波长C ．b 光比a 光更容易发生衍射现象D ．在同种介质中，a 光子的传播速度大于b 光子的传播速度解析：选D.氢原子从n ＝4的能级跃迁到n ＝2的能级的能级差小于从n ＝3的能级跃迁到n＝1的能级时的能级差，依照E m－E n＝hν，知光子a的能量小于光子b的能量，故A错误；光子a的频率小于光子b的频率，因此b的频率大，波长小，因此a光更容易发生衍射，故B、C错误；光子a的频率小，则折射率小，依照v＝cn知，光子a在介质中的传播速度大于光子b在介质中的传播速度，故D正确．二、多项选择题7．(2020·高考广东卷)科学家使用核反应猎取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：X＋Y→42He＋31H＋4.9 MeV和21H＋31H→42He＋X＋17.6 MeV，下列表述正确的有( )A．X是中子B．Y的质子数是3，中子数是6C．两个核反应都没有质量亏损D．氘和氚的核反应是核聚变反应解析：选AD.核反应方程遵守核电荷数守恒和质量数守恒，则由21H＋31H→42He＋X＋17.6 MeV知 X为10n，由X＋Y→42He＋31H＋4.9 MeV知Y为63Li，其中Y的质子数是3，中子数也是3，选项A正确，选项B错误；两个核反应都开释出核能，故都有质量亏损，选项C错误；X＋Y→42 He＋31H＋4.9 MeV是原子核的人工转变，21H＋31H→42He＋10n＋17.6 MeV为轻核聚变，选项D正确．8．能源是社会进展的基础，进展核能是解决能源问题的途径之一．下列开释核能的反应方程，表述正确的有( )A.31H＋21H→42He＋10n是核聚变反应B.31H＋21H→42He＋10n是β衰变C.235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n是核裂变反应D.235 92U＋10n→140 54Xe＋9438Sr＋210n是α衰变解析：选AC.β衰变时开释出电子(0－1e)，α衰变时开释出氦原子核(42He)，可知选项B、D错误；选项A中一个氚核和一个氘核结合成一个氦核并开释出一个中子是典型的核聚变反应；选项C中一个U235原子核吸取一个中子，生成一个Ba原子核和一个Kr原子核并开释出三个中子是典型的核裂变反应，故选项A、C正确．9．(2021·高考全国卷Ⅲ改编)一静止的铝原子核2713Al俘获一速度为1.0×107 m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核2814Si，下列说法正确的是( )A．核反应方程为p＋2713Al―→2814SiB．核反应过程中系统动量守恒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，因此生成物的质量等于反应物的质量之和解析：选AB.核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，A 项正确；微观粒子相互作用过程中，满足动量守恒定律，B 项正确；题述核反应过程属于“二合一”形式的完全非弹性碰撞，机械能有缺失，但关于封闭的系统，能量仍旧守恒，C 项错误；核反应过程中的机械能有缺失，故存在质量亏损现象，D 项错误．10．(2020·东北三校联考)如图所示，氢原子可在下列各能级间发生跃迁，设从n ＝4到n ＝1能级辐射的电磁波的波长为λ1，从n ＝4到n ＝2能级辐射的电磁波的波长为λ2，从n ＝2到n ＝1能级辐射的电磁波的波长为λ3，则下列关系式中正确的是( )A ．λ1<λ3B ．λ3<λ2C ．λ3>λ2D ．1λ3＝1λ1＋1λ2解析：选AB.已知从n ＝4到n ＝1能级辐射的电磁波的波长为λ1，从n ＝4到n ＝2能级辐射的电磁波的波长为λ2，从n ＝2到n ＝1能级辐射的电磁波的波长为λ3，则λ1、λ2、λ3的关系为h c λ1>h c λ3>h c λ2，即1λ1>1λ3，λ1<λ3，1λ3>1λ2，λ3<λ2，又h c λ1＝h c λ3＋h c λ2，即1λ1＝1λ3＋1λ2，则1λ3＝1λ1－1λ2，即正确选项为A 、B.三、非选择题11．(2020·石家庄模拟)实验室考查氢原子跃迁时的微观效应．已知氢原子能级图如图所示，氢原子质量为m H ＝1.67×10－27kg.设原先处于静止状态的大量激发态氢原子处于n＝5的能级状态．(1)求氢原子由高能级向低能级跃迁时，可能发射出多少种不同频率的光； (2)若跃迁后光子沿某一方向飞出，且光子的动量能够用p ＝hνc表示(h 为普朗克常量，ν为光子频率，c 为真空中光速)，求发生电子跃迁后氢原子的最大反冲速率．(保留三位有效数字)解析：(1)不同频率的光的种类为N ＝C 25＝5×42＝10(种)． (2)由动量守恒m H v H ＝p 光子＝hνc知：当ν最大时，反冲速率v H 最大又hν＝E 5－E 1＝－0.54 eV －(－13.6)eV ＝13.06 eV ＝2.090×10－18J故v H ＝hνcm H ＝ 2.090×10－183.0×108×1.67×10－27m/s ＝4.17 m/s.答案：(1)10种 (2)4.17 m/s12．海水中含有丰富的氘，完全可充当以后的要紧能源．两个氘核的核反应产生一个32He 核和一个粒子，其中氘核的质量为2.013 0 u ，氦核的质量为3.015 0 u ，中子的质量为1.008 7 u ．(1 u ＝931.5 MeV)，求：(1)写出核反应方程； (2)核反应中开释的核能；(3)在两个氘核以相等的动能0.35 MeV 进行对心碰撞，同时核能全部转化为机械能的情形下，反应中产生的粒子和氦核的动能．解析：(1)核反应方程为：21H ＋21H →32He ＋10n. (2)核反应中的质量亏损为Δm ＝2m H －m He －m n ， 由ΔE ＝Δmc 2可知开释的核能： ΔE ＝(2m H －m He －m n )c 2＝2.14 MeV.(3)把两个氘核作为一个系统，碰撞过程系统的动量守恒，由于碰撞前两氘核的动能相等，其动量等大反向，因此反应前后系统的总动量为零，即m He v He ＋m n v n ＝0；反应前后系统的总能量守恒，即12m He v 2He ＋12m n v 2n ＝ΔE ＋2E kH ，又因为m He ∶m n ＝3∶1，因此v He ∶v n ＝1∶3，由以上各式代入已知数据得：E kHe ＝0.71 MeV ，E kn ＝2.13 MeV.答案：(1)21H ＋21H →32He ＋10n (2)2.14 MeV (3)2.13 MeV 0.71 MeV。

2021届高三物理一轮复习光学物理近代物理原子核放射性元素衰变原子核的人工转变专题练习一、单选题1．第一次发现原子核的组成中有质子的是A ．光电效应现象B ．天然放射现象C ．α粒子散射实验D ．人工转变实验2．某元素的原子核可以俘获自身核外的一个K 电子而转变成新元素，这种现象称为K 俘获，在K 俘获的过程中，原子核将会以光子的形式放出K 电子的结合能．关于K 俘获的过程，下列说法中正确的是（ ） A ．原子序数不变 B ．原子序数减小C ．原子总质量不变D ．原子总质量减小3．在下列四个核反应方程中，符号“X”表示中子的是( )A ．14417728N He O X +→+B ．2382349290U Th X →+C ．9412426Be He C X +→+D ．2342349091Th Pa X →+4．对近代物理学史，下列说法正确的是( )A ．玛丽·居里首先发现天然放射现象B ．卢瑟福通过用α粒子轰击氮原子核发现了质子C ．查德威克猜想原子核内存在中子并通过实验证实了这个猜想D ．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现原子核由质子和中子组成5．下列核反应方程及其表述中错误的是（ ）A ．N 1124a →M 1224g +e −10是原子核的β衰变B ．H 24e +H 12→H 24e +H 11是原子核的α衰变C ．H 24e +A 1327l →H 1530e +n 01是原子核的人工转变 D ．U 92235+n 01→K 3692r +B 56141a +3n 01是重核裂变 6．下列核反应方程中属于α衰变的是（ ）A ．21H 31+H 42→He 10+nB ．6629Cu 6227→Co 42+HeC ．147N 42+He 178→O 11+HD ．23592U 10+n 14456→Ba 8936+Kr+103n 7．核电池又叫“放射性同位素电池”，它将同位素在衰变过程中不断放出的核能转变为电能，核电池已成功地用作航天器的电源，据此猜测航天器的核电池有可能采用的核反应方程是A ．32411120H H He n +→+B ．238234494922Pu U He →+C ．2351141921920563603U n Ba Kr n +→++ D ．274301132150Al He P n +→+8．下列说法正确的是） ）A ．某种金属能否发生光电效应取决于照射光的强度B ．卢瑟福通过α粒子轰击氮核实验，证实了在原子核内部存在中子C ．核聚变反应方程H 12+H 13→H 24e +A 中，A 表示质子D ．一个U 92238原子核衰变为一个P 82206b 原子核的过程中，发生6次β衰变9．“两弹一星”可以说长了中国人的志气）助了中国人的威风。

物理总复习：天然放射性现象、原子核的人工转变【考纲要求】1、知道原子核的组成、放射性、原子核的衰变2、理解半衰期的含义3、知道放射性同位素的利用和防护4、知道原子核的人工转变 【考点梳理】考点一、天然放射现象 要点诠释：1、1896年，法国物理学家贝克勒耳发现天然放射现象。

物质发射射线的性质叫做放射性，具有放射性的元素叫做放射性元素。

能自发地放出射线的现象叫做天然放射现象。

例：铀或含铀的矿物质，钋、镭等都是天然放射性物质。

①天然放射性并不是少数元素才具有的，原子序数大于或等于83的天然元素都具有放射性，原子序数小于83的天然元素，也有一些具有放射性。

例：2411Na 、3015P 等。

②天然放射性现象的发现，打开了人们认识原子核内部世界的窗口，它不仅使人类认识到原子核也是具有结构的，而且告诉人们原子核可以自发地转变为另一种原子核。

①当放射性物质连续发生衰变时，各种原子核中有的放射α射线，有的放射β射线，同时伴随γ射线，这时在放射性中就会同时有α、β、γ三种射线。

②α、β、γ粒子都是从原子核里放射出来的，但不能认为这三种粒子就是原子核的组成部分。

3、放射性元素的衰变①衰变：原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化叫原子核的衰变。

②三个守恒：衰变过程遵守质量数守恒、电荷数守恒和能量守恒的规律。

③α衰变： M Z X →42M Z Y --+42He 例：238234492902U Th He →+β衰变：M ZX →1M Z Y ++01e - 例：234234090911Th Pa e -→+4、半衰期：是放射性元素的原子核有半数发生衰变的时间。

计算公式：20011()22n m m m ==，式中t n T= 0m 为放射性元素的初始原子质量，n 为半衰期的倍数，t 为时间，T 为半衰期。

①放射性元素衰变的快慢是由核内部本身的因素决定的，而跟原子所处的物理状态（温度、压强、速度、受力等）和化学状态（单质、化合物等）无关。

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第2讲放射性元素的衰变、核能板块三限时规范特训时间：45分钟满分：100分一、选择题(本题共10小题,每小题6分,共60分。

其中1～6为单选，7～10为多选)1．关于原子核中质子和中子的说法，正确的是( )A．原子核中质子数和中子数一定相等B．稳定的重原子核里,质子数比中子数多C．原子核都是非常稳定的D．由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，如果不断地增大原子核,形成的核也一定是不稳定的答案D解析自然界中较轻的原子核,质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核，中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越多，A、B错误；天然放射性元素的原子核会衰变,并不稳定,C错误；核子间核力与电磁力都会随核子间距离的增大而减小，但核力减小得更快，由于核力作用范围有限，以及核力的饱和性,如果不断地增大原子核，大到一定程度时，相距较远的质子受到的核力不足以平衡它们之间的库仑力，原子核就不稳定了，D正确。

2。

如图所示,x为未知的放射源，L为薄铝片，计数器对α粒子、β粒子、γ光子均能计数.若在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场,计数器的计数率不变，则,x可能是（)A．α、β和γ的混合放射源B．纯α放射源C．α和γ的放射源D．纯γ放射源答案C解析在放射源和计数器之间加上薄铝片后，计数器的计数率大幅度减小,说明射线中有穿透力很弱的粒子，即α粒子；在铝片和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，说明穿过铝片的粒子中无带电粒子，即只有γ射线；综合可知放射源可能是α和γ的放射源，故选C。

放射性元素的衰变核能(45分钟100分)一、选择题(本题共9小题，每小题6分，共54分，1～6题为单选题，7～9题为多选题)1.关于原子核的衰变，下列说法正确的是( )A.β射线是电子流，是原子核外电子的一种自发的放射现象B.对天然放射性元素加热，其半衰期将变短C.原子核发生衰变时，衰变前后的电荷数和质量数都守恒D.任何元素都有可能发生衰变【解析】选C。

β射线是原子核发生β衰变产生的，是核内中子转化为质子时放出的负电子，不是原子核外电子电离产生的，A错误；半衰期的大小由原子核内部因素决定，与温度、压强等因素无关，B错误；原子核在衰变的过程中电荷数守恒、质量数守恒，C正确；有些原子核不稳定，可以自发地衰变，但不是所有元素都可能发生衰变，D错误。

2.重元素的放射性衰变共有四个系列，分别是U238系列(从U开始到稳定的Pa为止)、Th232系列、U235系列及Np237系列(从Np开始到稳定的Bi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.U的中子数比Bi中子数少20个B.从Np到Bi，共发生7次α衰变和4次β衰变C.Np237系列中所有放射性元素的半衰期随温度的变化而变化D U与U是不同的元素【解析】选B U的中子数为238-92=146个Bi的中子数为209-83=126个，则U 的中子数比Bi的中子数多20个，A错误；根据质量数守恒有：237-209=4×7，知发生了7次α衰变，根据电荷数守恒有：93-83=2×7-4，知发生了4次β衰变，B正确；放射性物质的半衰期不受外界因素的影响，C错误U与U的质子数相同，中子数不同，它们是相同的元素，D错误。

3.(2020·泸州模拟)日本福岛核电站曾因大地震及海啸而产生核灾难，从而凸显出安全使用核能发电的重要性。

铀是核反应堆的重要原料，其中U 原子核只有在被能量很大的快中子轰击时，才能发生裂变且概率很小；而U原子核吸收慢中子后即可产生核分裂，分裂后获得的能量可用来发电。

第2讲原子和原子核主干梳理对点激活知识点11I 原子结构、光谱和能级跃迁I1. 原子的核式结构(1) 电子的发现：英国物理学家L01J.J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) 粒子散射实验：1909〜1911年，英国物理学家［02卢瑟福和他的助手进行了用a粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数a粒子穿过金箔后基本上仍沿［03 原来的方向前进，但有少数a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。

⑶原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的［04正电荷和几乎全部［05质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。

2. 光谱(1) 光谱用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的| 06波长(频率)和强度分布的记录，即光谱。

(2) 光谱分类有些光谱是一条条的［07亮线，这样的光谱叫做线状谱，又叫原子的特征谱线。

有的光谱是连在一起的［08光带，这样的光谱叫做连续谱。

(3) 氢原子光谱的实验规律1 1 1巴耳末系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式-亡09| R~g-n|2 (n = 3,4,5,…)，R是里德伯常量，R= 1.10X 107m一1，n为量子数。

3. 氢原子的能级跃迁(1) 玻尔理论①定态：原子只能处于一系列匕0不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是［11稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。

②轨道量子化：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12不连续的，因此电子的可能轨道也是13不连续的。

原子能量最低的状态叫34基态，其他能量较高的状态叫35激发态。

③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h v= 16 E m—E n。

(h是普朗克常量，h = 6.63 x 10—34Js)⑵氢原子能级和半径公式：E n= 17 ,2E i(n= 1,2，3，…)，其中E i为基态能量，其数值为E1 = J8 —13.6 eV。

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第2讲放射性元素的衰变、核能时间：45分钟满分：100分一、选择题(本题共10小题,每小题6分，共60分。

其中1～6为单选,7~10为多选)1．［2015·北京高考］下列核反应方程中，属于α衰变的是（）A.14， 7N＋错误!He→错误!O＋错误!H B。

错误!U→错误!Th＋错误!HeC.错误!H＋错误!H→错误!He＋错误!nD.错误!90Th→错误!Pa＋错误!e答案B解析A项是人工核转变；B项是α衰变；C项是轻核聚变;D项是β衰变。

2．［2015·重庆高考]图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹,气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里。

以下判断可能正确的是（)A．a、b为β粒子的径迹B．a、b为γ粒子的径迹C．c、d为α粒子的径迹D．c、d为β粒子的径迹答案D解析γ粒子不带电,不会发生偏转，故B错误.由左手定则可判定，a、b粒子带正电，c、d粒子带负电,又知α粒子带正电，β粒子带负电，故A、C均错误,D正确。

3．一个静止的放射性原子核处于垂直纸面向里的匀强磁场中，由于发生了衰变而形成了如图所示的两个圆形径迹，两圆半径之比为1∶16，则以下说法正确的是（）A．该原子核发生了α衰变B．反冲核沿小圆做逆时针方向运动C．原静止的原子核的原子序数为17D．沿大圆和沿小圆运动的粒子的周期相同答案B解析在发生衰变前原子核处于静止状态，发生衰变时由于动量守恒，两个新原子核的动量大小相等、方向相反,根据r＝错误!可知大圆为电荷较小的新核轨迹,且向下运动，沿顺时针方向,可判断是β衰变;小圆为电荷较大的反冲核轨迹，且向上运动，沿逆时针方向，根据反应前后电荷数守恒,可以确定原静止的原子核的原子序数为15;根据T＝错误!可知，由于两个粒子的荷质比不同，所以周期不相同，故B正确。

第3讲放射性元素的衰变核能考点一原子核的衰变、半衰期三种射线的比较【典例1】天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可推知（）A.②来自于原子核外的电子B.①的电离作用最强，是一种电磁波C。

③的电离作用较强，是一种电磁波D.③的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子【解析】选D.三种射线均来自于原子核内，A错误；从图中可看出,一张纸能挡住①射线，则①射线一定是α射线,其贯穿本领最差,电离能力最强，但不是电磁波,而是高速粒子流,B错误；铝板能挡住②，而不能挡住③，说明③一定是γ射线，其电离能力最弱,贯穿本领最强，是一种电磁波,属于原子核内以能量形式释放出来的以光速运行的高能光子，C错误，D正确。

衰变次数的计算【典例2】（多选）天然放射性元素Th(钍）经过一系列α衰变和β衰变之后，变成Pb（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【解析】选A、B。

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==6，再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定β衰变的次数,2x—y=90—82=8,y=2x-8=4，钍232核中的中子数为232-90=142，铅208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,由于物质的衰变与元素的化学状态无关，所以β衰变所放出的电子来自原子核内，所以A、B正确.与磁场结合的问题【典例3】(多选）如图,静止的U核发生α衰变后生成反冲Th 核，两个产物都在垂直于它们速度方向的匀强磁场中做匀速圆周运动，下列说法正确的是 ()A.衰变方程可表示为U→Th HeB.Th核和α粒子的圆周轨道半径之比为1∶45C.Th核和α粒子的动能之比为1∶45D.Th核和α粒子在匀强磁场中旋转的方向相反【解析】选A、B。

第3节原子核考点一| 原子核的组成放射性元素的衰变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构造．(2)三种射线名称构成符号电离能力贯穿本领α射线氦核42He最强最弱β射线电子 0－1e较强较强γ射线光子γ最弱最强(3)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一样．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．2．原子核的组成(1)原子核由质子(11H)和中子(10n)组成，质子和中子统称为核子．质子带正电，中子不带电．(2)根本关系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．(4)同位素：具有一样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，它们互称为同位素．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：A Z X →A －4Z －2Y ＋42He β衰变：A Z X →A Z ＋1Y ＋0－1eγ衰变：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α衰变：238 92U →234 90Th ＋42He β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．(3)公式：N 余＝N 原·⎝ ⎛⎭⎪⎫12tτ m 余＝m 原·⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ t 表示衰变时间 τ表示半衰期．1．α衰变、β衰变的比拟 衰变类型 α衰变β衰变 衰变方程A Z X →A －4Z －2Y ＋42HeAZ X →A Z ＋1Y ＋ 0－1e衰变实质 2个质子和2个中子结合成一个整体射出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、动量守恒方法一：确定衰变次数的方法是依据两个守恒规律，设放射性元素A Z X经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素A′Z′Y，那么表示该核反响的方程为A Z X→A′Z′Y＋n42He＋m0－1e，根据质量数守恒和电荷数守恒可列方程A＝A′＋4n Z＝Z′＋2n－m由以上两式联立解得n＝A－A′4，m＝A－A′2＋Z′－Z由此可见确定衰变次数可归结为求解一个二元一次方程组．方法二：因为β衰变对质量数无影响，可先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后根据衰变规律确定β衰变的次数．3．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，对个别或少数原子核，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⎝⎛⎭⎪⎫12tτ，m余＝m原⎝⎛⎭⎪⎫12tτ.式中N原、m原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N余、m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，t表示衰变时间，τ表示半衰期．(3)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关．1．(多项选择)有关原子核的知识，以下说法正确的选项是()A．原子核可发生β衰变说明原子核中有电子B．放射性元素的原子核经过2个半衰期将全部衰变C．在核反响中，动量守恒D．在核反响中，质量数和电荷数都守恒CD[原子核发生β衰变的实质是核内中子转化为质子时产生的，并在转化过程中释放光子，原子核中没有电子，选项A错误；放射性元素的原子核经过2个半衰期有3发生衰变，选项B错误；在核反响中，系统动量守恒，质量数和电4荷数都守恒，选项C、D正确．]2．天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图13-3-1所示，由此可推知()【导学号：81370433】图13-3-1A．②来自于原子核外的电子B．①的电离作用最强，是一种电磁波C．③的电离作用较强，是一种电磁波D．③的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子D[三种射线均来自于原子核内，A错误；从图中可看出，一张纸能挡住①射线，那么①射线一定是α射线，其贯穿本领最差，电离能力最强，但不是电磁波，而是高速粒子流，B错误；铝板能挡住②，而不能挡住③，说明③一定是γ射线，其电离能力最弱，贯穿本领最强，是一种电磁波，属于原子核内以能量形式释放出来的以光速运行的高能光子，D正确．]3．(多项选择)(2021·丽水选考模拟)天然放射性元素232 90Th(钍)经过一系列α衰Pb(铅)．以下诊断中正确的选项是()变和β衰变之后，变成20882A．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AB[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，再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定β衰变的次数，2x－y＝90－82＝8，y＝2x－8＝4，钍232核中的中子数为232－90＝142，铅208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，由于物质的衰变与元素的化学状态无关，所以β衰变所放出的电子来自原子核内，11n→11H＋0－1e，所以A、B正确．]4．(2021·浙江4月选考)以下说法中正确的选项是()A．波源的频率越高，波速越大B．温度升高，放射性元素的半衰期不变C．氢原子吸收光子从低能级跃迁到高能级D．光发生全反射时，临界角随入射角增大而变大答案：BC考点二| 探测射线的方法、放射性的应用与防护、粒子与宇宙1．探测射线的方法(1)射线中的粒子会使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和的蒸气会产生雾滴，过热液体会产生气泡．(2)射线中的粒子会使照相乳胶感光．(3)射线中的粒子会使荧光物质产生荧光．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一样．(2)放射性同位素的应用一是应用它的射线．二是作示踪原子．(3)辐射与平安人类一直生活在有放射性的环境之中，过量的射线对人体组织有破坏作用．要防止放射性物质对水源、空气、用具等的污染．3．粒子及分类(1)反粒子实验中发现，对应着许多粒子都存在质量、寿命、自旋等物理性质与过去已经发现的粒子一样，而电荷等其他性质相反的粒子，这些粒子叫做反粒子．例如，电子的反粒子就是正电子．(2)粒子的分类按照粒子与各种相互作用的不同关系，可将粒子分为三大类：①强子：参与强相互作用的粒子，质子是最早发现的强子．②轻子：不参与强相互作用的粒子，最早发现的轻子是电子．③媒介子：是传递各种相互作用的粒子．(3)夸克模型的提出1964年提出的夸克模型，认为强子是由更根本的夸克组成的．对探测仪器的理解(1)威尔逊云室(2)气泡室粒子通过过热液体时，在它的周围产生气泡而形成粒子的径迹．(3)盖革－米勒计数器①优点：G－M计数器非常灵敏，使用方便．②缺点：只能用来计数，不能区分射线的种类．1．在工业生产中，某些金属材料内部出现的裂痕是无法直接观察到的，如果不能够发现它们，可能会给生产带来极大的危害．自从发现放射线以后，就可以利用放射线进展探测，这是利用了()A．α射线的电离作用B．β射线的带电性质C．γ射线的贯穿本质D．放射性元素的示踪本领C[放射性同位素的应用是沿着利用它的射线和作为示踪原子两个方向开展的，放射性同位素放出α、β、γ射线，γ射线的贯穿本领最强，可以用来金属探伤，A、B、D错误，C正确．]2．(多项选择)(2021·嵊州选考模拟)以下哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的()A．利用钴60治疗肿瘤等疾病B．γ射线探伤C．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况D．把含有放射性同位素的肥料施给农作物用以检测农作物吸收养分的规律答案：CD3．关于粒子，以下说法正确的选项是()【导学号：81370434】A．电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最根本的粒子B．强子都是带电的粒子C．夸克模型是探究三大类粒子构造的理论D．夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单位答案：D4．将威耳逊云室置于磁场中，一个静止在磁场中的放射性同位素原子核3015P 放出一个正电子后变成原子核3014Si，如下图能近似反映正电子和Si核轨迹的是()B[把放出的正电子和衰变生成物Si核看成一个系统，衰变过程中系统的动量守恒，放出的正电子的运动方向跟Si核运动方向一定相反．由于它们都带正电荷，在洛伦兹力作用下的运动轨迹是两个外切圆，C、D可排除．因为洛伦兹力提供向心力，即q v B＝m v2r.所以做匀速圆周运动的半径r＝m vqB.衰变时，放出的正电子与反冲核Si的动量大小相等，因此在同一个磁场中做圆周运动的半径与它们的电荷量成反比，即r er Si ＝q Siq e＝141.可见正电子运动的圆半径较大．]考点三| 核力与结合能核裂变、核聚变1．核力(1)定义：原子核内部，核子间所特有的相互作用力．(2)特点：①核力是强相互作用的一种表现；②×10－15 m之内；③每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用．2．结合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＝mc2，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＝Δmc2.4．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)典型的裂变反响方程：23592U＋10n→8936Kr＋144 56Ba＋310n.(3)链式反响：由重核裂变产生的中子使裂变反响一代接一代继续下去的过程．(4)临界体积和临界质量：裂变物质能够发生链式反响的最小体积及其相应的质量．(5)裂变的应用：原子弹、核反响堆．(6)反响堆构造：核燃料、减速剂、镉棒、防护层．5．轻核聚变(1)定义：两轻核结合成质量较大的核的反响过程．轻核聚变反响必须在高温下进展，因此又叫热核反响．(2)典型的聚变反响方程：21H＋31H→42He＋10n＋17.6 MeV1．质能方程的三个易错点(1)质量亏损并不是质量消失，只是静止质量变成了运动的质量；(2)质量亏损也不是核子个数的减少，核反响中核子个数是不变的；(3)质量和能量这两个量并不可以相互转化，只是这两个量在数值上有联系．2．核能的计算方法(1)根据爱因斯坦质能方程列式计算：即ΔE＝Δmc2(Δm的单位：kg)．(2)根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏能量，那么ΔE＝Δm×931.5 MeV(Δm的单位：u,1 u＝1.660 6×10－27 kg)．(3)核反响遵守动量守恒定律和能量守恒定律，因此我们可以结合动量守恒定律和能量守恒定律来计算核能．3．核反响的四种类型类型可控性核反响方程典例衰变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＋10n约里奥·居里夫妇发现放射3015P―→3014Si＋ 0＋1e性同位素，同时发现正电子重核裂变比拟容易进展人工控制23592U＋10n―→144 56Ba＋8936Kr＋310n23592U＋10n―→136 54Xe＋9038Sr＋1010n轻核聚变很难控制21H＋31H―→42He＋10n(1)必须遵守电荷数守恒、质量数守恒规律．(2)核反响方程中的箭头(→)表示核反响进展的方向，不能把箭头写成等号．1．(多项选择)关于原子核的结合能，以下说法正确的选项是()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(133 55Cs)的结合能小于铅原子核(208 82Pb)的结合能D．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能答案：ABC2．质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3.当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c表示真空中的光速)()【导学号：81370435】A．(m1＋m2－m3)c B．(m1－m2－m3)cC．(m1＋m2－m3)c2D．(m1－m2－m3)c2C[由质能方程ΔE＝Δmc2，其中Δm＝m1＋m2－m3可得ΔE＝(m1＋m2－m3)c2，选项C正确．]3．(多项选择)能源是社会开展的根底，开展核能是解决能源问题的途径之一．以下释放核能的反响方程，表述正确的选项是().下载后可自行编辑修改，页脚下载后可删除。

2021年高考物理一轮复习 16.2《原子核》试题1.(xx·天津卷)下列说法正确的是（）A.玻尔对氢原子光谱的研究导致原子的核式结构模型的建立B.可利用某些物质在紫外线照射下发出荧光来设计防伪措施C.天然放射现象中产生的射线都能在电场或磁场中发生偏转D.观察者与波源互相远离时接收到波的频率与波源频率不同2.(1)研究光电效应的电路如图所示.用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流.下列光电流I与A、K之间的电压U AK的关系图象中，正确的是（）(2)钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子.光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小(选填“增大”、“减小”或“不变”)，原因是.(3)已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为-3.4 eV和-1.51 eV，金属钠的截止频率为5.53×1014Hz，普朗克常量h＝6.63×10-34J·s.请通过计算判断，氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板，能否发生光电效应.3.现在很多血管专科医院引进了一种被称为“心脏灌注显像”的检测技术,将若干毫升含放射性元素锝(Tc)的注射液注入被检测者的动脉中,经过40分钟后,这些含放射性物质的注射液通过血液循环均匀地分布到血液中.这时对被检测者的心脏进行造影.心脏血管正常的位置由于放射性物质随血液到达而显示有放射线射出;心脏血管被堵塞的部分由于无放射性物质到达,将无放射线射出.医生根据显像情况就可判定被检测者心脏血管有无病变,并判定病变位置.你认为检测所用放射性锝的半衰期应该最接近( )A.6分钟B.6小时C.6天D.6个月4.(xx·广东卷)铀核裂变是核电站核能的重要来源,其一种裂变反应式是.下列说法正确的有( )A.上述裂变反应中伴随着中子放出B.铀块体积对链式反应的发生无影响C.铀核的链式反应可人工控制D.铀核的半衰期会受到环境温度的影响5.(xx·重庆卷)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:则a+b可能是( )A.B.C.D.6.关于核衰变和核反应的类型,下列表述正确的有( )A.是α衰变B.是β衰变C.是轻核聚变D.是重核裂变7.爱因斯坦提出了光量子概念并成功解释了光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖,某种金属逸出光电子的最大初动能E km与入射光频率ν的关系如图所示,其中ν0为极限频率,从图中可以确定的是( )A.逸出功与ν有关B.E km与入射光强度成正比C.当ν<ν0时,会逸出光电子D.图中直线的斜率与普朗克常量有关8.某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论,其中的两个核反应方程为Q1 Q2,Q1、Q2表示释放的能量,相关的原子核质量见下表:以下推断正确的是( )A.X是,Q2>Q1B.X是,Q2>Q1C.X是,Q2<Q1D.X是,Q2<Q19.放射性原子核先后发生α衰变和β衰变后，变为原子核.已知质量为m1＝238.0 290 u，a 质量为m2＝234.0 239 u，α粒子的质量为mα＝4.0 026 u，电子的质量为m e＝0.0 005 u.(原子质量单位1 u相当于931.5 MeV的能量)求：(1)放射性衰变方程；(2)原子核衰变为的过程中释放的能量(保留3位有效数字).10.某实验室工作人员用初速度v0=0.09c(c为真空中的光速)的α粒子轰击静止的氮原子核N,产生了质子H.若某次碰撞可看作对心正碰,碰后新核与质子同方向运动,垂直磁场方向射入磁场,通过分析偏转半径可得出新核与质子的速度大小之比为1∶20,已知质子质量为m.则:(1)写出核反应方程.(2)求出质子的速度v.参考答案1.解析:α粒子散射实验导致原子核式结构模型的建立，A错误；紫外线可以使荧光物质发光，B正确；天然放射现象中产生的γ射线在电场或磁场中不会发生偏转，C错误；观察者和波源发生相对运动时，观察者接收到的频率就会发生改变，D正确.答案：BD2.解析:(1)入射光的频率相同，则光电子的最大初动能相同，由-e U＝知，两种情况下遏止电压相同，故选项A、B错误；光电流的强度与入射光的强度成正比，所以强光的光电流比弱光的光电流大，故选项C正确，选项D错误.(2)减小光电子受到金属表面层中力的阻碍作用(3)氢原子放出的光子能量E＝E2-E1，代入数据得E＝1.89 eV，金属钠的逸出功W0＝hνc，代入数据得W0＝2.3 eV.因为E<W0，所以不能发生光电效应.答案：(1)C (2)减小光电子受到金属表面层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功) (3)见解析3.解析:由于放射性物质对人体有伤害,所以在人体内的滞留时间不能太长,即半衰期不能太长,又由于放射性物质需要40min才能均匀分布到人体血液中,所以半衰期也不能太短,据题意,6h最适合,故本题的正确答案是B项.答案:B4.解析：根据裂变反应的规律和影响半衰期的因素解决问题。