天然放射现象、核反应和核能

1．表示放射性元素碘131(13153I)β衰变的方程是()A.13153I→12751Sb＋42HeB.13153I→13154Xe＋0－1eC.13153I→13053I＋10nD.13153I→13052Te＋11H解析：β衰变释放出电子0－1e，根据质量数守恒和电荷数守恒可进一步确定选项B正确．答案：B2．关于天然放射现象，下列说法正确的是()A．α射线是由氦原子核衰变产生B．β射线是由原子核外电子电离产生C．γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生D．通过化学反应不能改变物质的放射性解析：α射线是α衰变时射出的由氦原子核组成的高速粒子流，故选项A错误．β射线是发生β衰变时从原子核内部射出的高速电子流，故选项B错误．γ射线是原子核受到激发后产生的，故选项C错误．物质的放射性由原子核的内部结构决定，与物质是以单质形式还是以化合物形式存在无关，也不受温度、压强等外界因素的影响，故选项D正确．答案：D3．核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137.碘131的半衰期约为8天，会释放β射线．铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射γ射线．下列说法正确的是()A．碘131释放的β射线由氦核组成B．铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量C．与铯137相比，碘131衰变更慢D．铯133和铯137含有相同的质子数解析：β射线由高速电子流组成，选项A错误．γ射线为高频电磁波，光子能量远大于可见光光子的能量，选项B错误．碘131半衰期小，说明衰变快，选项C错误．铯133和铯137为同位素，具有相同的质子数，不同的中子数，选项D正确．答案：D4．在存放放射性元素时，若把放射性元素①置于大量水中；②密封于铅盒中；③与轻核元素结合成化合物．则()A．措施①可减缓放射性元素衰变B．措施②可减缓放射性元素衰变C．措施③可减缓放射性元素衰变D．上述措施均无法减缓放射性元素衰变解析：放射性元素的衰变快慢由其原子核内部结构决定，与外界因素无关，所以A、B、C 、错误，D 正确．答案：D5．碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰期为8天．①碘131核的衰变方程：131 53I→________(衰变后的元素用X 表示)．②经过________天有75%的碘131核发生了衰变．解析：①根据衰变过程电荷数守恒与质量数守恒可得衰变方程：131 53I ―→131 53X ＋－1e ；②每经1个半衰期，有半数原子核发生衰变，经2个半衰期将剩余14，即有75%发生衰变，即经过的时间为16天．答案：①131 54X ＋ 0－1e ②16 6．第一代实用核反应堆以铀235为裂变燃料，而在天然铀中占99%的铀238却不能利用，为了解决这个问题，科学家们研究出快中子增殖反应堆，使铀238变成高效核燃料．在反应堆中，使用的核燃料是钚239，裂变时释放出快中子，周围的铀238吸收快中子后变成铀239，铀239(239 92U)很不稳定，经过________次β衰变后变成钚239(23994Pu)，处于激发态的钚239放出γ射线后，其原子序数将________(选填“增大”、“减小”或“不变”)．解析：铀239(239 92U)和钚239(239 94Pu)的质量数相同，电荷数相差2，每一次β衰变电荷数增加1，说明铀239(239 92U)经过2次β衰变变成钚239(错误!Pu)；放出γ射线电荷数不变，所以原子序数不变．答案：2 不变7．(1)232 90Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变，变成208 82Pb(铅)．以下说法正确的是( )(2)约里奥—居里夫妇发现放射性元素3015P 衰变成3014Si 的同时放出另一种粒子，这种粒子是__________.3215P 是3015P 的同位素，被广泛应用于生物示踪技术，1 mg 的3215P 随时间衰变的关系如图所示，请估算 4mg 的3215P 经多少天的衰变后还剩0.25 mg? 解析：(1)设α衰变次数为x ，β衰变次数为y ，由质量数守恒和电荷数守恒得232＝208＋4x,90＝82＋2x －y ，解得x ＝6，y ＝4，C 错、D 对．铅核、钍核的质子数分别为82、90，故A 对．铅核、钍核的中子数分别为126、142，故B 对．(2)写出衰变方程为3015P→3014Si ＋01e ，故这种粒子为01e(正电子)由m －t 图知3215P 的半衰期为14天，由m 余＝m 原(12)t τ得0．25 mg ＝4mg×(12)t 14，故t ＝56天．答案：(1)ABD (2)正电子 56天8．(2012年日照模拟)一静止的氡核(222 86Rn)发生α衰变，放出一个速度为v 0、质量为m 的α粒子和一个质量为M 的反冲核钋(Po)，若氡核发生衰变时，释放的能量全部转化为α粒子和钋核的动能．即：v ＝mν0M .(3)由质能方程可知E ＝Δmc 2＝12mν20＋12Mν2 Δmc 2＝12mν20＋12M (mν0M )2 解得：Δm ＝M ＋m mν202Mc 2. 答案：(1)222 86Rn→218 84Po ＋42He (2)mν0M (3)M ＋m mν202Mc 2 9．静止的氮核14 7N 俘获一个速度为2.3×107m/s 的中子，发生核反应后若只产生了两个新粒子，其中一个粒子为氦核(42He)，它的速度大小是8.0×106m/s ，方向与反应前的中子速度方向相同．＝m 2v 2＋m 3v 3代入数值，得v 3＝－8.2×105m/s 即反应后生成的新核的速度大小为8.2×105m/s 方向与反应前中子的速度方向相反(2)反应前的总动能E 1＝12m 1v 21反应后的总动能E 2＝12mv 22＋12m 3v 23经计算知E1＞E2，故可知反应中发生了质量盈余，没有亏损．答案：(1) 147N＋10n→115B＋42He8．2×105m/s与反应前中子的速度方向相反(2)见解析。

光电效应物理知识点高中物理是整个成绩中比例相对大的一部分，但是有的同学常常会在考试的时候犯一些常见的错误。

正是因为没有整理好高考物理的重点知识，所以才掉以轻心。

那么，到底哪些内容才算得上是重要知识点呢?以下是小编为您整理的关于高中物理光电效应知识点总结的相关资料，供您阅读。

高中物理光电效应知识点总结一、光电效应和氢原子光谱知识点一：光电效应现象1.光电效应的实验规律(1)任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能发生光电效应，低于这个极限频率则不能发生光电效应.(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，其随入射光频率的增大而增大.(3)大于极限频率的光照射金属时，光电流强度(反映单位时间内发射出的光电子数的多少)与入射光强度成正比.(4)金属受到光照，光电子的发射一般不超过92.光子说爱因斯坦提出：空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比，即：ε=hν，其中h=6.63×1034 J·s.3.光电效应方程(1)表达式：hν=Ek+W0或Ek(2)hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能Ekv2.知识点二：α粒子散射实验与核式结构模型1.卢瑟福的α粒子散射实验装置(如图13-2-1所示)2.实验现象绝大多数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13 -2-2所示.α粒子散射实验的分析图3.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.知识点三：氢原子光谱和玻尔理论 1.光谱(1)(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亮线，这样的光谱叫做线状谱. 有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱. (3)氢原子光谱的实验规律.巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式R()(n=3,4,5，?)，R是里德伯常量，R=1.10×10 m，n为量子数.2.玻尔理论(1)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hνh是普朗克常量，h=6.63×1034 J·s)(3)是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的.点拨：易错提醒n?n-1?(1)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线数为N=C2=，一个氢原子跃迁发出可能n的光谱线数最多为(n-1).(2)由能级图可知，由于电子的轨道半径不同，氢原子的能级不连续，这种现象叫能量量子化.考点一：对光电效应的理解1.光电效应的实质光子照射到金属表面，某个电子吸收光子的能量使其动能变大，当电子的动能增大到足以克服原子核的引力时，便飞出金属表面成为光电子.2.极限频率的实质光子的能量和频率有关，而金属中电子克服原子核引力需要的能量是一定的，光子的能量必须大于金属的逸出功才能发生光电效应.这个能量的最小值等于这种金属对应的逸出功，所以每种金属都有一定的极限频率..对光电效应瞬时性的理解光照射到金属上时，电子吸收光子的能量不需要积累，吸收的能量立即转化为电子的能量，因此电子对光子的吸收十分迅速.光电效应方程电子吸收光子能量后从金属表面逸出，其中只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能，根据能量守恒定律，Ek=hν-W0.如图13-2-4所示.5.用光电管研究光电效应(1)常见电路(2)两条线索①通过频率分析：光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大.②通过光的强度分析：入射光强度大→光子数目多→产生的光电子多→光电流大. (3)常见概念辨析每秒钟逸出的光电子数——决定着光电流的强度光电子?光电子逸出后的最大初动能?1mv?强度——决定着每秒钟光源发射的光子数照射光?频率——决定着每个光子的能量ε=hν?规律总结：(1)光电子也是电子，光子的本质是光，注意两者的区别.接发出的光电子初动能才最大.考点二：氢原子能级和能级跃迁1.氢原子的能级图n?n-1?(1)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数为N=C2=. n(2)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n-1).二、核反应和核能知识点一：天然放射现象和衰变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结构.(2)放射性和放射性元素.物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性.具有放射性的元素叫放射性元素. (3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是γ射线. (4)放射性同位素的应用与防护. ①放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同.②应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等. ③防护：防止放射性对人体组织的伤害. 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：AZX→Z-2Y Aβ衰变：AZX→Z+1Y(3)因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关.点拨：易错提醒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?原子核衰变时质量数守恒，核反应过程前、后质量发生变化?质量亏损?而释放出核能.知识点二：核反应和核能1.核反应在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程.在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒.2.核力核子间的作用力.核力是短程力，作用范围在1.5×1015 m之内，只在相邻的核子间发生作用.3.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.4.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=Δmc【考点解析：重点突破】考点一：衰变和半衰期2.对半衰期的理解(1)根据半衰期的概念，可总结出公式11N余=N原t/τ，m余=m原()t/τ22式中N原、m原表示衰变前的放射性元素的原子核数和质量，N 余、m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子核数和质量，t 表示衰变时间，τ表示半衰期.(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关. 考点二：核反应方程的书写规律总结能用等号连接.来写核反应方程.考点三：核能的产生和计算1.获得核能的途径(1)重核裂变：重核俘获一个中子后分裂成为两个中等质量的核的反应过程.重核裂变的同时放出几个中子，并释放出大量核能.为了使铀235裂变时发生链式反应，铀块的体积应大于它的临界体积.(2)轻核聚变：某些轻核结合成质量较大的核的反应过程，同时释放出大量的核能，要想使氘核和氚核合成氦核，必须达到几百万度以上的高温，因此聚变反应又叫热核反应.2.核能的计算方法(1)应用ΔE=Δmc2：先计算质量亏损Δm，注;(2)核反应遵守动量守恒和能量守恒定律，因此我们;规律总结;2根据ΔE=Δmc计算核能时，若Δm以千克为单位;(1)应用ΔE=Δmc2：先计算质量亏损Δm，注意Δm的单位1 u=1.66×1027 kg,1 u相当于931.5 MeV的能量，u是原子质量单位.(2)核反应遵守动量守恒和能量守恒定律，因此我们可以结合动量守恒和能量守恒定律来计算核能.规律总结2根据ΔE=Δmc计算核能时，若Δm以千克为单位，“c”代入3×1082若Δm以“u”为单位，则由1uc=931.5_MeV得ΔE=Δm×931.5_MeV.。

高考物理考点分析分值分布：力学占物理高考总分值的50%、电磁学占30%、光热占20%。

运动的描述、几种力、几种运动一基本的力（前期力的分析是基础）1 重力2 弹力3 摩擦力4安培力5洛伦兹力6 万有引力二物体的平衡（正交分解、三角形法则）共点力平衡条件的应用（对力的分析要到位）三运动的描述(基础)1 质点参考系和坐标系2 时间和位移，速度，加速度4 实验：用打点计时器测速度四牛顿运动定律（三大定律）1 牛顿第一定律2 实验：探究加速度与力、质量的关系3 牛顿第二定律4 牛顿第三定律5用牛顿定律解决问题（一）6 用牛顿定律解决问题（二）（牛顿三定律是研究力与运动的基础）五匀变速直线运动的研究（特殊运动）1 实验：探究小车速度随时间变化的规律2 匀变速直线运动的速度与时间的关系3 匀变速直线运动的位移与时间的关系4 自由落体运动六曲线运动(特殊运动)1 曲线运动2 运动的合成与分解3 探究平抛运动的规律4 抛体运动的规律5 圆周运动6 向心加速度7 向心力（会用到力的分解和合成，进而求向心力）七万有引力与航天1 行星的运动2 太阳与行星间的引力3 万有引力定律（一般会考察1个选择题，主要是和同步卫星相比较，大约占分值4分）八机械能及其守恒定律1 追寻守恒量2 功3 功率4 重力势能5 探究弹性势能的表达式6 探究功与物体速度变化的关系7 动能和动能定理（力，电，磁中功能关系都会用到，作为工具）九动量守恒定律（IB模块）1 实验：探究碰撞中的不变量2 动量守恒定律（一）3 动量守恒定律（二）4 碰撞5 反冲运动火箭6 用动量概念表示牛顿的第二定律（选修中会有一个动量守恒的大题8分,虽然知识点较难，但考察形式和难度较简单）电场、磁场--基础知识十静电场（出1个选择题，占4分）1 电荷及其守恒定律2 库仑定律3 电场强度4 电势能和电势5 电势差6 电势差与电场强度的关系7 电容器与电容8 带电粒子在电场中的运动（和磁场相结合，出一个综合大题，大约18分）十一恒定电流1 导体中的电场和电流2 电动势3 欧姆定律4 串联电路和并联电路5 焦耳定律6 电阻定律7 闭合电路欧姆定律（在实验题与计算题，相关内容大约占6分）8 多用电表9 实验：伏安法测电阻10 实验：测定电池的电动势和内阻11 实验：小灯泡的伏安特性曲线（必考实验题，相关内容大约占10分）十二电磁波及其应用1、电磁波的发现2、电磁光谱3、电磁波的发射和接收（有时会出选择题大约占4分）十三电磁感应1、法拉第电磁感应定律2、楞次定律3、感生电动势和动生电动势4、磁场对通电导线的作用5、磁声对运动电荷的作用（一般会有1选择和1大题，主要考察电磁学及产生的运动，大约占22分）十四交变电流1 交变电流2 描述交变电流的物理量3 电感和电容对交变电流的影响4 变压器5 电能的输送，高压输电，（一般会有1个选择题目，大约占4分）（比如2011第20题）内部结构与能量关系（IB模块）十五分子动理论、内能1、分子及其热运动2、物体的内能3、固体和液体4、气体十六热力学定律1 功和内能2 热和内能3 热力学第一定律能量守恒定律4 热力学第二定律5 热力学第二定律的微观解释6 能源和可持续发展(有时候会考个选择题，大约占4分但是会出1个关于气体运动及内能的选做题，占8分)光学一光的折射1、光的折射折射率2、全反射光导纤维3、棱镜和透镜4、透镜成像规律5、透镜成像公式二光的干涉、衍射和偏振1、机械波的稍微和干涉2、光的干涉3、光的衍射4、光的偏振（这两章一般会在选做题中出现，大约占4分）三放射性与原子核（IB模块）1、天然放射现象原子结构2、原子核衰变3、放射性同位素的应用4、射线的探测和防护四核能与反应堆技术（IB模块）1、核反应和核能2、核列变和裂变反应堆3、核聚变和受控热核反应（裂变、衰变有时在选择题或选修中，占4分）五机械振动1 简谐运动2 简谐运动的描述3 简谐运动的回复力和能量4 单摆5 外力作用下的振动六机械波1 波的形成和传播2 波的图象3 波长、频率和波速4 波的反射和折射5 波的衍射6 波的干涉7 多普勒效应（简谐运动、机械波一般会考一个选择题或选修中的一问，大约占4分，和交变电流相了解）。

物理鲁科版选择性必修第三册教案第5章原子核与核能第1节认识原子核【教学目标】1、知道什么是放射性及放射性元素。

2、知道三种射线的特征，以及如何利用磁场电场区分它们。

3、知道原子核的组成，会正确书写原子核符号，知道核子和同位素的概念。

【教学重难点】1、天然放射现象及其规律，原子核的组成。

2、知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们。

【教学过程】一、天然放射现象的发现1．天然放射现象1895年，德国物理学家伦琴发现了X射线。

1896年法国物物理学家贝克勒尔，在实验室无意把磷光物质放在包有黑纸的照相底片上，后来在使用这包照相底片时，发现照相底片已经感光，这一定是某种穿透能力很强的射线穿透黑纸式照相底片感光——思维敏捷的贝克勒尔抓住这一意外“事件”进一步探讨，发现了放射现象。

揭开了探索原子核结构的序幕。

皮埃尔·居里和玛丽·居里夫人在贝克勒尔的建议下，对铀和铀的各种矿石进行了深入研究，发现了放射性极强的新元素：其中一种为了纪念她的祖国——波兰，而命名为钋（Po）；另一种命名为镭（Ra）。

（1）物质发射射线的性质称为放射性；（2）具有放射性的元素称为放射性元素；（3）物质自发地放射出射线的现象，叫做天然放射现象；（4）研究发现，原子序数大于83的所有元素都能自发的放出射线；原子序数小于83的有些元素，也具有放射性。

二、认识三种放射线1、三种射线的组成、性质约2、说明（1）原子放出α射线或β射线后，就变成另一种元素的原子核——发生了核反应，说明原子核还有其内部结构；通常γ射线是伴随着α射线或β射线放出的。

α射线或β射线不一定同时放出。

（2）放射性与元素存在的状态无关。

如果一种元素具有放射性，那么不论它是以单质形式存在，还是以某种化合物的形式存在，放射性都不受影响。

放射性反映的是元素原子核的特性。

三、质子和中子的发现1、质子的发现（1）卢瑟福用α粒子轰击氮核，发现质子。

（见图5-4）（2）质子带正电荷，电荷量与一个电子所带电荷量相等，271.672623110p m kg -=⨯2、中子的发现（1）查德威克发现中子。

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.。

高考物理总复习：原子物理考点1光电效应、波粒二象性1.[2017河北衡水检测][多选]对光电效应的理解正确的是()A.金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子,当它积累的动能足够大时,就能逸出金属B.如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功,便不能发生光电效应C.发生光电效应时,入射光越强,光子的能量就越大,光电子的最大初动能就越大D.由于不同金属的逸出功是不相同的,因此使不同金属产生光电效应,入射光的最低频率也不同2.[2017河北石家庄模拟]以往我们认识的光电效应是单光子光电效应,即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出.强激光的出现丰富了人们对光电效应的认识,用强激光照射金属,由于其光子密度极大,一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能,从而形成多光子光电效应,这已被实验证实.光电效应实验装置示意图如图所示.用频率为ν的普通光源照射阴极K,没有发生光电效应.换用同样频率ν的强激光照射阴极K,则发生了光电效应;此时,若加上反向电压U,即将阴极K接电源正极,阳极A接电源负极,在K、A之间就形成了使光电子减速的电场.逐渐增大U,光电流会逐渐减小;当光电流恰好减小到零时,所加反向电压U可能是下列的(其中W为逸出功,h为普朗克常量,e为电子电荷量) ()A.U=ℎνe -WeB.U=2ℎνe-WeC.U=2hν-WD.U=5ℎν2e-We3.[2018湖北四校联合体联考]在光电效应实验中,飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光),如图所示,则可判断出()A.甲光的频率大于乙光的频率B.乙光的波长大于丙光的波长C.乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D.甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能4.[2018河南开封检测]如图所示,当开关S断开时,用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极K,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0.6 V时,电流表读数仍不为零;当电压表读数大于或等于0.6 V时,电流表读数为零.由此可知阴极材料的逸出功为()A.1.9 eVB.0.6 eVC.2.5 eVD.3.1 eV5.[2017江西南昌模拟]白天的天空各处都是亮的,是大气分子对太阳光散射的结果.美国物理学家康普顿由于在这方面的研究而荣获了1927年的诺贝尔物理学奖.假设一个运动的光子和一个静止的自由电子碰撞以后,电子向某一方向运动,光子沿另一方向散射出去,则这个散射光子跟原来的光子相比()A.频率变大B.速度变小C.光子能量变大D.波长变长6.[2017陕西宝鸡中学期末]下列有关光的波粒二象性的说法正确的是()A.有的光是波,有的光是粒子B.光子与电子是同样的一种粒子C.光的波长越长,其波动性越显著;波长越短,其粒子性越显著D.大量光子的行为往往显示出粒子性7.[2018安徽安庆检测][多选]在光的双缝干涉实验中,光屏前放上照相底片并设法减弱光子流的强度,尽可能使光子一个一个地通过狭缝,在曝光时间不长和曝光时间足够长的两种情况下,其实验结果是()A.若曝光时间不长,则底片上出现一些无规则的点B.若曝光时间足够长,则底片上出现干涉条纹C.这一实验结果证明了光具有波粒二象性D.这一实验结果否定了光具有粒子性8.[2017福建厦门检测][多选]下表列出了几种不同物体在某种速度下的德布罗意波波长和频率为1 MHz的无线电波的波长,由表中数据可知()质量/kg 速度/(m·s-1) 波长/m弹子球 2.0×10-2 1.0×10-2 3.3×10-30电子(100 eV) 9.0×10-31 5.0×106 1.2×10-10无线电波(1 MHz) 3.0×108 3.3×102A.要检测弹子球的波动性几乎不可能B.无线电波通常情况下只表现出波动性C.电子照射到金属晶体上能观察到波动性D.只有可见光才有波动性考点2原子结构、氢原子光谱9.[多选]如图所示为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,关于观察到的现象,下列说法正确的是()A.相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最多B.相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数比放在A位置时少得多C.放在C、D位置时屏上观察不到闪光D.放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光,但次数极少10.[2017吉林汪清六中模拟][多选]关于α粒子散射实验,下列说法正确的是()A.α粒子穿过原子时,由于α粒子的质量比电子大得多,电子不可能使α粒子的运动方向发生明显的改变B.由于绝大多数α粒子穿过金箔后仍按原来方向前进,所以使α粒子发生大角度偏转的原因是在原子中极小的区域内集中着对α粒子产生库仑力的正电荷C.α粒子穿过原子时,只有少数粒子发生大角度偏转的原因是原子核很小,α粒子接近原子核的机会很小D.α粒子发生大角度偏转的原因是α粒子穿过原子时,原子内部两侧的正电荷对α粒子的斥力不相等11.[多选]在α粒子散射实验中,当α粒子最接近金原子核时,α粒子符合下列哪种情况()A.动能最小B.电势能最小C.α粒子与金原子核组成的系统能量最小D.所受金原子核的斥力最大12.[2017重庆铜梁一中检测]在卢瑟福的α粒子散射实验中,有少数α粒子发生大角度偏转,其原因是()A.原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上B.正电荷在原子内是均匀分布的C.原子中存在着带负电的电子D.带负电的电子在核外绕核旋转13.[多选]关于光谱,下列说法正确的是()A.炽热的液体发射连续谱B.发射光谱一定是连续谱C.线状谱和吸收光谱都可以对物质成分进行分析D.霓虹灯发光形成的光谱是线状谱14.[2018江西九江期末][多选]氢原子从n=6跃迁到n=2能级时辐射出频率为ν1的光子,从n=5跃迁到n=2能级时辐射出频率为ν2的光子.下列说法正确的是()A.频率为ν1的光子的能量较大B.频率为ν1的光子的动量较大C.做双缝干涉实验时,频率为ν1的光产生的条纹间距较大D.做光电效应实验时,频率为ν1的光产生的光电子的最大初动能较大15.[2017江苏10月选考][多选]如图为氢原子能级图,氢原子中的电子从n=5能级跃迁到n=2能级可产生a光;从n=4能级跃迁到n=2能级可产生b光.a光和b光的波长分别为λa和λb,照射到逸出功为2.29 eV的金属钠表面均可产生光电效应,遏止电压分别为U a和U b.则()A.λa>λbB.U a>U bC.a光的光子能量为2.86 eVD.b光产生的光电子最大初动能E k=0.26 eV16.[2017重庆涪陵区模拟]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.原子要发出某一系列频率的光子,电子的动能减小,原子的电势能减小,原子的能量也减小D.原子要吸收某一系列频率的光子,电子的动能增大,原子的电势能增大,原子的能量也增大17.[2018山东烟台检测][多选]氢原子的能级如图所示.氢原子从n=4能级直接向n=1能级跃迁所放出的光子,恰能使某金属产生光电效应,下列判断正确的是()A.氢原子辐射出光子后,氢原子能量变大B.该金属的逸出功W0=12.75 eVC.用一群处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时所发出的光照射该金属,该金属仍有光电子逸出D.氢原子处于n=1能级时,其核外电子在最靠近原子核的轨道上运动18.[2017福建龙岩模拟][多选]如图所示为氢原子能级图,可见光的光子能量范围约为1.62 eV~3.11 eV.下列说法正确的是()A.大量处在n>3的高能级的氢原子向n=3能级跃迁时,发出的光有一部分是可见光B.大量处在n=3能级的氢原子向n=2能级跃迁时,发出的光是紫外线C.处在n=3能级的氢原子吸收任意频率的紫外线,光子都能发生电离D.处在n=3能级的氢原子跃迁到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考点3天然放射现象、核反应、核能19.在轧制钢板时需要动态地监测钢板的厚度,其检测装置由放射源、探测器等构成,如图所示.该装置中探测器接收到的是()A.X射线B.α射线C.β射线D.γ射线20.居室装修中经常用到的花岗岩都不同程度地含有放射性元素(含铀、钍等),会释放出α、β、γ射线,这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道疾病.根据有关放射性知识判断下列说法中正确的是()A.α射线是发生α衰变时产生的,生成核与原来的原子核相比,中子数减少了4个B.β射线是发生β衰变时产生的,生成核与原来的原子核相比,质量数减少了1个C.γ射线是发生γ衰变时产生的,生成核与原来的原子核相比,中子数减少了1个D.在α、β、γ三种射线中,γ射线的穿透能力最强、电离能力最弱21.[2016全国卷Ⅲ,35(1),5分][多选]一静止的铝原子核1327Al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1428Si.下列说法正确的是()A.核反应方程为p+1327Al→1428SiB.核反应过程中系统动量守恒C.核反应过程中系统能量不守恒D.核反应前后核子数相等,所以生成物的质量等于反应物的质量之和E.硅原子核速度的数量级为105 m/s,方向与质子初速度的方向一致22.[2016上海高考,6,2分]放射性元素A 经过2次α衰变和1次β衰变后生成一新元素B,则元素B 在元素周期表中的位置较元素A 的位置向前移动了( ) A.1位 B.2位 C.3位 D.4位23.[2018广东惠州高三第一次调研]下列与α粒子相关的说法中正确的是( )A.天然放射现象中产生的α射线速度与光速相当,穿透能力很强B .92238U(铀238)核放出一个α粒子后就变为 90234Th(钍234)C.高速α粒子轰击氮核可从氮核中打出中子,核反应方程为 24He +714N →816O +01nD.丹麦物理学家玻尔进行了α粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型24.[2018湖北八校联考][多选]静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核,当它放出一个α粒子后,其速度方向与磁场方向垂直,测得α粒子和反冲核的轨道半径之比为R 1∶R 2=44∶1,如图所示,则 ( )A .α粒子与反冲核的动量大小相等,方向相反B.原来放射性元素的原子核电荷数为90C.反冲核的核电荷数为88D.α粒子和反冲核的速度之比为1∶8825.[2017湖南长沙模拟]下列关于半衰期的说法中正确的是 ( )A.放射性元素的半衰期越短,表明有半数原子核发生衰变所需要的时间越短,衰变速度越快B.放射性元素的样品不断衰变,随着剩下的未衰变的原子核的减少,元素的半衰期也变短C.把放射性元素放在密封的容器中,可以减慢放射性元素衰变的速度D.降低温度或增大压强,让放射性元素与其他物质形成化合物,均可以减小该元素的衰变速度26.[2017河北百校联考]铀239(92239U)经过衰变可产生钚239(94239Pu).关于铀239的衰变,下列说法正确的是 ( )A. 94239Pu 与 92239U 的核内具有相同的中子数和不同的核子数B.放射性物质 92239U 发生β衰变时所释放的电子来源于核外电子C .92239U 经过2次β衰变产生 94239PuD.温度升高,92239U 的半衰期减小27.[2017西安八校联考]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:92235U +01n a+b+201n,则a+b 可能是( )A .54140Xe +3693KrB .56141Ba +3692KrC .56141Ba +3893SrD .54140Xe +3894Sr 28.[2017江西南昌调研][多选]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 是轻核聚变D .3482Se →3682Kr+2-1 0e 是重核裂变 29.[2018海南七校联考][多选]下列说法中正确的是( )A.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应B.中等核的平均结合能比重核的平均结合能大,所以重核裂变要放出能量C.只要有核反应发生,就一定会释放出核能D.轻核中质子数与中子数大致相等,重核中中子数小于质子数 30.[2018四川模拟][多选]“中国月球着陆探测器”在中国航天馆揭开神秘面纱,它将带着中国制造的月球车,在38万千米之外的月球表面闲庭信步,月球的表面长期受到宇宙射线的照射,使得“月壤”中的 23He 含量十分丰富,科学家认为,23He 是发生核聚变的极好原料,将来 23He 也许是人类重要的能源,所以探测月球意义十分重大,关于 23He,下列说法正确的是( )A .23He 的原子核内有三个中子、两个质子B .23He 的原子核内有一个中子、两个质子C .23He 发生核聚变,放出能量,一定会发生质量亏损D .23He 原子核的核子靠万有引力紧密结合在一起 31.[2017湖北武汉调研]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3分钟左右生成的;二是在宇宙演化到恒星诞生后,由恒星内部的氢核聚变反应生成的.(1)把氢核聚变反应简化为4个氢核(11H)聚变成氦核(24He),同时放出2个正电子(10e)和2个中微子(νe ),请写出该氢核聚变反应的方程,并计算一次反应释放的能量.(2)研究表明,银河系的年龄约为t =3.8×1017 s,每秒银河系产生的能量约为1×1037 J(即P =1×1037 J/s).现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应,试估算银河系中氦的含量(最后结果保留一位有效数字).(3)根据你的估算结果,对银河系中氦的主要生成途径作出判断.(可能用到的数据:银河系质量约为M =3×1041 kg,原子质量单位1 u=1.66×10-27 kg,1 u 相当于1.5×10-10 J 的能量,电子质量m e =0.000 5 u,氦核质量m α=4.002 6 u,氢核质量m p =1.007 8 u,中微子νe 质量为零.)答案1.BD 按照爱因斯坦的光子说,光子的能量由入射光的频率决定,与入射光的强弱无关,对同一金属,入射光的频率越大,发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大;要使电子逸出金属,电子必须具有足够的动能,而电子增加的动能只能来源于入射光的光子能量,且一个电子一次只能吸收一个光子,不能同时吸收多个光子,所以光子的能量小于某一数值时便不能产生光电效应现象;电子从金属逸出时,只有从金属表面向外逸出的电子克服原子核的引力所做的功最小;不同金属的逸出功不同,使不同金属产生光电效应,入射光的最低频率也不同.综上所述,选项B 、D 正确.2.B 以从阴极K 逸出的且具有最大初动能的光电子为研究对象,由动能定理得-Ue =0-12m v m 2 ①由光电效应方程得nhν=12m v m2+W(n=2,3,4,…)②由①②式解得U=nℎνe -We(n=2,3,4,…)故选项B正确.3.B当光电管两端加上反向截止电压,光电流为零时,则由动能定理得12mv2-0=eU c,对同一光电管逸出功W0相同,使用不同频率的光照射,有hν-W0=12mv2,两式联立可得,hν-W0=eU c.丙光的反向截止电压最大,甲光、乙光的反向截止电压相等,则丙光的频率最大,甲光、乙光的频率相等,选项A、C错误;又λ=cν可知,λ丙<λ乙,选项B正确;又hν-W0=12mv2-0=eU c可知,丙光对应的光电子最大初动能最大,选项D错误.4.A设能量为2.5 eV的光子照射阴极K时,光电子的最大初动能为12mv2,阴极材料的逸出功为W0,根据爱因斯坦光电效应方程有12mv2=hν-W0,题图中光电管上加的是反向电压,据题意,当反向电压达到U=0.6 V以后,具有最大初动能的光电子也不能到达阳极,因此eU=12mv2,联立解得,W0=hν-eU=2.5 eV-0.6 eV=1.9 eV,故选项A正确.5.D光子与电子碰撞时,遵守动量守恒定律和能量守恒定律,自由电子被碰前静止,被碰后动量、能量变大,所以光子的动量、能量变小,则速度变小,频率变小,波长变长.故选项D正确.6.C由光的波粒二象性可知,光是同时具有波动性和粒子性的,只不过在有的情况下波动性显著,有的情况下粒子性显著.光的波长越长,越容易观察到其显示的波动特征.大量光子的行为往往显示出波动性.光子是一种不带电的微观粒子,而电子是带负电的实物粒子,它们虽然都是微观粒子,但有本质区别.C项正确.7.ABC实验表明,大量光子的行为表现为波动性,个别光子的行为表现为粒子性,题述实验证明光具有波粒二象性,故选项A、B、C正确,D错误.8.ABC弹子球的波长很小,要检测弹子球的波动性几乎不可能,故选项A正确.无线电波的波长很长,波动性明显,所以选项B正确.电子的波长与金属晶格的尺寸相差不大,能发生明显的衍射现象,所以选项C正确.一切运动的物体都具有波动性,所以选项D错误.9.ABDα粒子通过金箔时,绝大多数不发生偏转,仍沿原来的方向前进,相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最多,A正确;少数发生较大的偏转,相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数比A位置时少很多,B正确;极少数偏转角超过90°,有的甚至被弹回,偏转角几乎达到180°,放在C、D位置时,屏上仍能观察到一些闪光,但次数极少,C错误,D正确. 10.ABC电子的质量很小,当和α粒子作用时,对α粒子运动的影响极其微小,A正确;α粒子发生大角度偏转,说明原子核的正电荷和几乎全部质量集中在一个很小的区域内,所以B、C 正确,D错误.11.ADα粒子在接近金原子核的过程中,要克服库仑斥力做功,动能减小,电势能增大;两者相距最近时,动能最小,电势能最大,总能量守恒;根据库仑定律,距离最近时斥力最大.12.Aα粒子散射实验使卢瑟福惊奇的就是少数α粒子发生了较大角度的偏转,这是由于α粒子带正电,而原子核极小,且原子核带正电,α粒子能接近原子核的机会很小,大多数α粒子都从核外的空间穿过,而与电子碰撞时如同子弹碰到尘埃一样,运动方向不会发生改变,选项C、D的说法与题意不符.只有少数α粒子十分接近原子核时,受到很大的库仑斥力的作用,致使α粒子产生大角度偏转.故选项A正确,B错误.13.ACD炽热的液体发射的光谱为连续谱,选项A正确.发射光谱可以是连续谱,也可以是线状谱,选项B错误.线状谱和吸收光谱都对应某种元素的光谱,都可以对物质成分进行分析,选项C正确.霓虹灯发光形成的光谱是线状谱,选项D正确.14.ABD根据玻尔理论hν=E m-E n,光子从n=6到n=2能级跃迁释放光子的能量大于光子从n=5到n=2能级跃迁释放的能量,对应的光子频率ν1>ν2,所以A正确;根据光子的波粒二象性可得光子的动量p=ℎνc,所以频率为ν1的光子的动量大于频率为ν2的光子的动量,B正确;双缝干涉实验中的条纹间距公式Δx=Lλd ,将E=ℎcλ代入可得Δx=LℎcdE,可知能量大的光产生的条纹间距小,又频率为ν2的光子的能量小,所以其条纹间距大,C错误;根据光电效应方程E k=hν-W0,可知射入光子的能量越高,射出光电子的初动能越大,所以D正确.15.BCD由氢原子能级图可知,a光光子能量大于b光光子能量,故a光频率大于b光的,a光波长小于b光的,故A错误;由光电效应方程hν=E k+W0,而遏止电压与最大初动能E k成正比,故照射相同的金属,入射光的频率越大,其遏止电压越大,B正确;由能级图,可得a光光子能量为[-0.54-(-3.4)] eV=2.86 eV,故C正确;由能级图,可得b光光子能量为[-0.85-(-3.4)] eV=2.55 eV,根据光电效应方程hν=E k+W0,可得b光产生的光电子最大初动能为0.26 eV,故D正确. 16.A一个氢原子中的电子从高能级态自发地直接跃迁到低能级态,只能发出某一频率的光子,原子的能量减小,库仑力对电子做正功,原子的电势能减小,电子的动能增大,故A正确. 17.BD氢原子发生跃迁,辐射出光子后,氢原子能量变小,故A错误;由n=4直接跃迁到n=1所放出的光子,恰能使某金属产生光电效应,辐射的光子能量为ΔE=-0.85 eV-(-13.6 eV)=12.75 eV,则逸出功W0=12.75 eV,故B正确;一群处于n=3的氢原子向低能级跃迁时,辐射的光子能量小于从n=4能级直接向n=1能级跃迁所放出的光子能量,则不会发生光电效应,故C错误;根据玻尔原子模型可知,处于n=1能级时,其核外电子在最靠近原子核的轨道上运动,故D正确.18.CD大量处在n>3的高能级的氢原子向n=3能级跃迁时,辐射的最大光子能量为1.51 eV,比可见光的最小光子能量还小,发出的光不可能有可见光,故A错误.大量处在n=3能级的氢原子向n=2能级跃迁时,发出光的光子能量ΔE32=-1.51 eV-(-3.4 eV)=1.89 eV,在可见光的能量范围内,发出的光是可见光,故B错误.因为紫外线的光子能量大于3.11 eV,所以处在n=3能级的氢原子吸收任意频率的紫外线光子都能发生电离,故C正确.ΔE31=-1.51 eV-(-13.6 eV)=12.09 eV>6.34 eV,能使金属铂发生光电效应,故D正确.19.D放射源发出的是α射线、β射线、γ射线,无X射线,选项A错误;α射线的穿透本领最弱,一张纸就能将其挡住,而β射线的穿透本领较强,能穿透几毫米厚的铝板,γ射线的穿透本领最强,可以穿透几厘米厚的铅板,故探测器接收到的应该是γ射线,选项B、C错误,D正确.20.D α射线是发生α衰变时产生的,生成核与原来的原子核相比,质量数减少了4个,电荷数减少了2个,A 错误;β射线是发生β衰变时产生的,生成核与原来的原子核相比,质量数不变,电荷数增加了1个,B 错误;γ射线是伴随着α、β衰变产生的,穿透能力最强,电离能力最弱,C 错误,D 正确.21.ABE 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,机械能有损失,但对于整个系统,能量仍然守恒,C 项错误;核反应过程中机械能有损失,故存在质量亏损,D 项错误;硅原子质量约是质子质量的28倍,由动量守恒定律知,m 0v 0=28m 0v ,所以硅原子核速度的数量级约为105 m/s,方向与质子初速度的方向一致,E 项正确.22.C α粒子是 24He,β粒子是 -1 0e,因此发生一次α衰变电荷数减少2,发生一次β衰变电荷数增加1,据题意知,电荷数的变化为-2×2+1=-3,所以新元素在元素周期表中的位置向前移动了3位.故选项C 正确.23.B 天然放射现象中产生的α射线的速度约为光速的110,穿透能力不强,A 错误;根据质量数守恒和电荷数守恒可知,92238U(铀238)核放出一个α粒子后就变为 90234Th(钍234),B 正确;高速α粒子轰击氮核可从氮核中打出质子,核反应方程为 24He +714N→ 817O +11H,C 错误;卢瑟福进行了α粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型,D 错误.24.ABC 微粒之间相互作用的过程遵循动量守恒定律,由于初始总动量为零,则末动量也为零,即α粒子和反冲核的动量大小相等,方向相反,选项A 正确.放出的α粒子和生成的反冲核均在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动.由Bqv=m v 2R得R=mv Bq ,若原来放射性元素的原子核电荷数为Q ,则对α粒子有R 1=p 1B ·2e ,对反冲核有R 2=p 2B (Q -2)e ,由于p 1=p 2,且R 1∶R 2=44∶1,解得Q=90,故选项B 、C 正确.它们的速度大小与质量成反比,故选项D 错误.25.A 放射性元素的半衰期是指放射性元素的原子核半数发生衰变所需要的时间,它反映了放射性元素衰变的快慢,衰变越快,半衰期越短;某种元素的半衰期长短由其内部自身因素决定,与它所处的物理状态和化学状态无关,故A 正确,B 、C 、D 错误.26.C 92239U 的质量数A '=239,核电荷数Z '=92,则中子数n '=239-92=147, 94239Pu 的质量数A =239,核电荷数Z =94,则中子数n=A-Z =239-94=145,故 92239U 和 94239Pu 核子数相同,但中子数不同,故A错误.β衰变是原子核的衰变,与核外电子无关,β衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子同时释放出来的,故B 错误.92239U 2-1 0e +94239Pu,显然反应物的质量数为239,生成物的质量数为239,故质量数守恒;反应物的核电荷数为92,生成物的核电荷数为2×(-1)+94=92,故核电荷数守恒,反应能够发生,故C 正确.元素半衰期的快慢与原子所处的化学状态和外部条件均无关,而是由核内部自身因素决定的,故D 错误.27.D 根据核反应中的质量数守恒和电荷数守恒可知,a+b 的质量数应为235+1-2=234,电荷数应为92,A 项中的质量数为140+93=233,B 项中的质量数为141+92=233,C 项中的质量数为。

知识点一| 原子核的组成放射性同位素1．原子核的组成(1)原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为。

质子带正电，中子不带电。

(2)基本关系①核电荷数＝质子数(Z)＝元素的原子序数＝。

②质量数(A)＝核子数＝质子数＋。

(3)X元素的原子核的符号为A Z X，其中A表示，Z表示核电荷数。

2．天然放射现象(1)天然放射现象：元素地放出射线的现象，首先由贝可勒尔发现。

天然放射现象的发现，说明具有复杂的结构。

(2)放射性和放射性元素：物质发射某种看不见的射线的性质叫。

具有放射性的元素叫元素。

(3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是、、γ射线。

3．放射性同位素的应用与防护(1)同位素：具有相同和不同中子数的原子核。

(2)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相同。

(3)应用：消除静电、工业探伤、作等。

(4)防护：防止放射性对人体组织的伤害。

[判断正误](1)原子核是由质子、中子、电子组成的。

( )(2)α射线、β射线、γ射线的组成是三种不同的粒子。

( )(3)α、β、γ三种射线中，α射线的电离作用最强。

( )知识点二| 原子核的衰变和半衰期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。

Y＋42He；(2)分类：α衰变：A Z X→A－4Z－2β衰变：A Z X→A Z＋1Y＋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)衰变规律：N ＝N 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ、m ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ。

(3)影响因素：由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理化学状态无关。

[判断正误](1)半衰期与温度无关。

( )(2)如果某放射性元素的原子核有100个，经过一个半衰期后还剩50个。

( ) (3)所有元素都可以发生衰变。

( )知识点三| 核反应与核能1．核力(1)定义：原子核内部核子间特有的相互作用力。

天然放射现象名词解释
天然放射现象是指自然界中存在的放射性物质,在不受人为干预的情况下,自行发射出辐射的过程。

这种辐射可以来自于物质内部的原子核,也可以来自于物质与物质的接触过程中。

天然放射现象在科学研究中有着广泛的应用。

例如,在医学领域中,可以通过检测人体内的放射性物质来了解其健康状况;在地质学中,可以通过检测天然放射性物质来了解地质构造和矿产资源的情况;在环境保护中,可以通过监测天然放射现象来了解环境中放射性物质的分布和变化。

除了科学研究外,天然放射现象也有着广泛的应用于日常生活中。

例如,在核能领域中,可以通过利用天然放射现象产生的能量来制造核能反应堆;在医学影像学中,可以通过检测放射性物质发出的辐射来制作CT扫描和MRI等成像技术。

尽管天然放射现象在科学研究和应用领域都有着重要的价值,但也存在着一些挑战和问题。

例如,天然放射现象的探测和测量难度较高,需要使用特殊的设备和技术;此外,由于天然放射现象产生的辐射具有一定的放射性,对人类和环境的影响也较大,需要采取相应的环境保护措施。

因此,对天然放射现象进行深入的研究和了解,有助于更好地认识自然界,推动科学技术的发展,同时也需要采取有效措施来保护人类和环境的安全。

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。

一、光电效应和氢原子光谱知识点一：光电效应现象1.光电效应的实验规律(1)任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能发生光电效应，低于这个极限频率则不能发生光电效应．(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，其随入射光频率的增大而增大．(3)大于极限频率的光照射金属时，光电流强度(反映单位时间内发射出的光电子数的多少)与入射光强度成正比．(4)金属受到光照，光电子的发射一般不超过10－9_s. 2．光子说爱因斯坦提出：空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比，即：ε＝hν，其中h ＝6.63×10－34 J·s.3．光电效应方程(1)表达式：hν＝E k ＋W 0或E k ＝hν－W 0.(2)物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W 0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能E k ＝12m v 2.知识点二： α粒子散射实验与核式结构模型1.卢瑟福的α粒子散射实验装置(如图13－2－1所示)2．实验现象绝大多数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13－2－2所示．α粒子散射实验的分析图3．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．知识点三：氢原子光谱和玻尔理论 1.光谱(1)光谱：用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱．(2)光谱分类有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱． 有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱． (3)氢原子光谱的实验规律．巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式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 ＝6.63×10－34 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．点拨：易错提醒(1)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线数为N ＝C 2n ＝n (n －1)2，一个氢原子跃迁发出可能的光谱线数最多为(n －1)．(2)由能级图可知，由于电子的轨道半径不同，氢原子的能级不连续，这种现象叫能量量子化．考点一：对光电效应的理解 1.光电效应的实质 光子照射到金属表面，某个电子吸收光子的能量使其动能变大，当电子的动能增大到足以克服原子核的引力时，便飞出金属表面成为光电子．2．极限频率的实质光子的能量和频率有关，而金属中电子克服原子核引力需要的能量是一定的，光子的能量必须大于金属的逸出功才能发生光电效应．这个能量的最小值等于这种金属对应的逸出功，所以每种金属都有一定的极限频率．3．对光电效应瞬时性的理解 光照射到金属上时，电子吸收光子的能量不需要积累，吸收的能量立即转化为电子的能量，因此电子对光子的吸收十分迅速．4.图13－2－4光电效应方程电子吸收光子能量后从金属表面逸出，其中只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能，根据能量守恒定律，E k ＝hν－W 0.如图13－2－4所示．5．用光电管研究光电效应(1)常见电路(如图13－2－5所示)图13－2－5(2)两条线索①通过频率分析：光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大．②通过光的强度分析：入射光强度大→光子数目多→产生的光电子多→光电流大． (3)常见概念辨析⎩⎪⎨⎪⎧照射光⎩⎪⎨⎪⎧ 强度——决定着每秒钟光源发射的光子数频率——决定着每个光子的能量ε＝hν光电子⎩⎪⎨⎪⎧每秒钟逸出的光电子数——决定着光电流的强度光电子逸出后的最大初动能(12m v 2m)规律总结：(1)光电子也是电子，光子的本质是光，注意两者的区别．(2)在发生光电效应的过程中，并非所有光电子都具有最大初动能，只有从金属表面直接发出的光电子初动能才最大．考点二：氢原子能级和能级跃迁1.氢原子的能级图能级图如图13－2－6所示．图13－2－6相关量 意义 能级图中的横线 表示氢原子可能的能量状态——定态 横线左端的数字“1,2,3…” 表示量子数横线右端的数字 “－13.6，－3.4…” 表示氢原子的能量相邻横线间的距离表示相邻的能量差，量子数越大相邻的能量差越小，距离越小带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁的条件为hν＝E m －E n(1)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数为N ＝C 2n ＝n (n －1)2. (2)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n －1)．二、核反应和核能知识点一：天然放射现象和衰变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结构．(2)放射性和放射性元素．物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性．具有放射性的元素叫放射性元素．(3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是α射线、β射线、γ射线．(4)放射性同位素的应用与防护．①放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同．②应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等．③防护：防止放射性对人体组织的伤害．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：A Z X→A－4Y＋42HeZ－2β衰变：A Z X→A Z＋1Y＋0－1e(3)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关．点拨：易错提醒(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)原子核衰变时质量数守恒，核反应过程前、后质量发生变化(质量亏损)而释放出核能.知识点二：核反应和核能1.核反应在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程．在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒．2．核力核子间的作用力．核力是短程力，作用范围在1.5×10－15 m之内，只在相邻的核子间发生作用．3．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．4．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.【考点解析：重点突破】考点一：衰变和半衰期2.对半衰期的理解(1)根据半衰期的概念，可总结出公式N 余＝N 原(12)t /τ，m 余＝m 原(12)t /τ式中N 原、m 原表示衰变前的放射性元素的原子核数和质量，N 余、m 余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子核数和质量，t 表示衰变时间，τ表示半衰期．(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关． 考点二：核反应方程的书写规律总结(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向箭头表示反应方向，不能用等号连接．(2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程．(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．考点三：核能的产生和计算1.获得核能的途径(1)重核裂变：重核俘获一个中子后分裂成为两个中等质量的核的反应过程．重核裂变的同时放出几个中子，并释放出大量核能．为了使铀235裂变时发生链式反应，铀块的体积应大于它的临界体积．(2)轻核聚变：某些轻核结合成质量较大的核的反应过程，同时释放出大量的核能，要想使氘核和氚核合成氦核，必须达到几百万度以上的高温，因此聚变反应又叫热核反应．2．核能的计算方法(1)应用ΔE＝Δmc2：先计算质量亏损Δm，注意Δm的单位1 u＝1.66×10－27 kg,1 u相当于931.5 MeV的能量，u是原子质量单位．(2)核反应遵守动量守恒和能量守恒定律，因此我们可以结合动量守恒和能量守恒定律来计算核能．规律总结根据ΔE＝Δmc2计算核能时，若Δm以千克为单位，“c”代入3×108_m/s，ΔE的单位为“J”；若Δm以“u”为单位，则由1u c2＝931.5_MeV得ΔE＝Δm×931.5_MeV.。

高考物理知识点之原子结构与原子核考试要点基本概念一、原子模型1．J ．J 汤姆生模型（枣糕模型）——1897年发现电子，认识到原子有复杂结构。

2．卢瑟福的核式结构模型（行星式模型）α粒子散射实验是用α粒子轰击金箔，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，但是有少数α粒子发生了较大的偏转。

这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。

卢瑟福由α粒子散射实验提出模型：在原子的中心有一个很小的核，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里，带负电的电子在核外空间运动。

由α粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是10-15m 。

3．玻尔模型（引入量子理论） （1）玻尔的三条假设（量子化）①轨道量子化：原子只能处于不连续的可能轨道中，即原子的可能轨道是不连续的②能量量子化：一个轨道对应一个能级，轨道不连续，所以能量值也是不连续的，这些不连续的能量值叫做能级。

在这些能量状态是稳定的，并不向外界辐射能量，叫定态③原子可以从一个能级跃迁到另一个能级。

原子由高能级向低能级跃迁时，放出光子，在吸收一个光子或通过其他途径获得能量时，则由低能级向高能级12E E h -=γ（量子跃迁。

原子在两个能级间跃迁时辐射或吸收光子的能量化就是不连续性，n 叫量子数。

）（2）从高能级向低能级跃迁时放出光子；从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子，也可能是由于碰撞（用加热α粒子散射实验卢瑟福玻尔结构α粒子氢原子的能级图n E /eV∞ 0 1 -13.62 -3.43 4 -0.853 E 1E 2E 3的方法，使分子热运动加剧，分子间的相互碰撞可以传递能量）。

原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子；而从某一能级到被电离可以吸收能量大于或等于电离能的任何频率的光子。

（如在基态，可以吸收E ≥13.6eV 的任何光子，所吸收的能量除用于电离外，都转化为电离出去的电子的动能）。