高三复习 原子、原子核

2023届湖南省高三一轮复习联考物理试题（四）学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．随着现代科学的发展，大量的科学发现促进了人们对原子、原子核的认识，下列有关原子、原子核的叙述正确的是（）A ．贝克勒尔发现天然放射现象说明原子核内部具有复杂的结构B ．卢瑟福α粒子散射实验说明质子是原子核的组成部分C ．康普顿效应证实了光具有波动性D ．β衰变中释放电子与化学反应中失去电子都是使原子核外电子减少2．月球夜晚温度低至180C -︒，“玉兔二号”月球车携带的放射性同位素238（23894Pu ）会不断发生α衰变238423494292Pu He U →+，释放能量为仪器设备供热。

23894Pu 可以通过以下反应过程得到，23822381921930U H Np n k +→+，2382389394Np X Pu →+，下列说法正确的是（）A ．1k =B ．X 为电子C ．23822381921930U H Np n k +→+为轻核聚变D ．23894Pu 的比结合能比23492U 的比结合能大3．国际科研团队发现了两颗距离地球仅100光年的新行星，其中一颗可能适合生命生存。

这两颗行星分别是LP890-9b （以下简称行星A ）和LP890-9c （以下简称行星B ）。

行星A 的半径约为8370公里，仅需2.7天就能绕恒星C 一圈；行星B 半径约为8690公里，8.5天能绕恒星C 一圈，行星B 到恒星C 的距离约为水星与太阳间距离的0.1倍，水星的公转周期约为88天。

假设行星A 、B 绕恒星C 做匀速圆周运动。

则（）A ．行星A 表面的重力加速度大于行星B 表面的重力加速度B ．行星A 的公转轨道半径大于行星B 的公转轨道半径C ．太阳的质量大于恒星C 的质量D ．水星的公转速度大于行星B 的公转速度4．如图所示，A 、B 是相同的白炽灯，L 是自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈，C 是电容很大的电容器，下列说法正确的是（）A ．图甲中，闭合开关S 时，A 、B 两灯立刻达到相同的亮度B ．图甲中，闭合开关S 足够长时问后再断开，A 、B 两灯逐渐变暗，同时熄灭C ．图乙中，闭合开关S 足够长时间后，A 灯发光，B 灯不发光D ．图乙中，闭合开关S 足够长时间后再断开，流过B 灯中的电流反向并逐渐减小至零5．如图甲所示，PQNM 是倾角37θ=︒、表面粗糙的绝缘斜面，abcd 是匝数20n =、质量1kg m =、总电阻2R =Ω、边长1m L =的正方形金属线框。

2019年高三物理必背学问点原子和原子核公式原子和原子核公式总结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)3.光子的放射与汲取：原子发生定态跃迁时,要辐射(或汲取)肯定频率的光子: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.自然放射现象：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)要求驾驭;(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,依据试验事实,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〕/人类对物质结构的相识。

考生们只要加油努力，就肯定会有一片蓝天在等着大家。

以上就是查字典物理网的编辑为大家打算的2019年高三物理必背学问点：原子和原子核公式。

高三原子核知识点总结一、原子核的发现1. 放射性现象和α、β、γ射线的发现放射性现象是指某些原子核不稳定，会自发地放射出射线，这种现象称为放射性现象。

在1896年，法国物理学家贝克勒尔发现了一种能够穿透物体的射线，并将之称为“X射线”。

不久之后，德国科学家罗登金发现了放射性元素钋和镭，在其周围发出的射线也被称为“钋射线”和“镭射线”。

而研究射线的鲍登、居里夫妇，发现了射线与物质反应的不同现象：α射线的穿透能力最小，β射线次之，而γ射线的穿透能力最强。

这三种射线，最终被分别称为α射线、β射线和γ射线。

2. 原子结构与原子核的发现经过一系列的实验证实，鲍登、居里夫妇认为射线是由原子中被激发的一个非常小的实体所产生的。

随后，英国物理学家汤姆逊发现了电子，认为原子的结构应该是由以正电荷为核心的原子核和以电子为外层环绕的结构。

1911年，英国科学家卢瑟福做出了著名的原子核模型，提出了原子由空间较大的电子云和集中在中心的原子核两部分组成。

随后，他们经过探测, 发现有些放射性材料放射出的粒子花样异常，以为是放射性元素放射出来的α射线打在氧（O）和氮（N）原子上，把它打成氮原子的连在一起，推出α原子核的大小是原子核的十万倍，重量上是原子的大约四倍。

这随即被公认为原子核的发现和原子的真实结构。

，原子核的发现是原子结构研究中重要的一步。

二、原子核的组成原子核是由质子和中子组成的。

其中，质子是负电荷，其电荷量等于电子的正电荷，质子的质量等于电子的1836倍；中子是中性粒子，不带电荷，质量几乎等于质子。

原子核中质子的数目称为核电荷数，原子核中质子和中子的总数称为质子数。

三、原子核的尺度原子核尺度极小，约为10^-15米，与原子外层电子的尺度相比，小了近万倍。

四、原子核的性质1. 原子核的质量数原子核的质量数表示原子核中质子和中子的总数，用符号A表示。

例如，氢原子的质量数为1（质子数是1，中子数是0），氦原子的质量数为4（质子数是2，中子数是2）。

(2)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。

二、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：巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线，其波长公式
1
λ
＝R(
1
22
－1
n2
)，(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。

三、氢原子的能级、能级公式
1．玻尔理论。

新课标全国高考考前复习物理13.3 原子与原子核1．(1)卢瑟福和他的助手做α粒子轰击金箔实验，获得了重要发现：关于α粒子散射实验的结果，下列说法正确的是( )．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(2)英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔，发现了α粒子的散射实验．下列图中，O表示金原子核的位置，则能正确表示该实验中经过金原子核附近的α粒子的运动轨迹的是图中的( )．解析(1)α粒子散射实验发现了原子内存在一个集中了全部正电荷和几乎全部质量的核．数年后卢瑟福发现核内有质子并预测核内存在中子，所以C对，A、B错．玻尔发现了电子轨道量子化，D错．(2)α粒子散射的原因是原子核对其有库仑斥力的作用，离核越近，斥力越大，偏转越明显，当正好击中原子核时，由于α粒子质量较小而反弹．答案(1)C (2)B2．根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型．如图13－3－1所示为原子核式结构模型的α粒子散射图景．图中实线表示α粒子的运动轨迹．其中一个α粒子在从a运动到b、再运动到c的过程中(α粒子在b点时距原子核最近)，下列判断正确的是 ( )．A．α粒子的动能先增大后减小B．α粒子的电势能先增大后减小C．α粒子的加速度先变小后变大图13－3－1D．电场力对α粒子先做正功后做负功解析根据题意，α粒子运动过程中，电场力对α粒子先做负功后做正功，所以其电势能先增大后减小，而动能先减小后增大，B正确，A、D错误．根据库仑定律和牛顿第二定律可知α粒子加速度先增大后减小，C错误．答案 B3．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 D4．如图13－3－2为氢原子的能级图，已知处于较高能级的氢原子能自发地向较低能级跃迁，则：图13－3－2(1)一群氢原子由n＝4能级向n＝1能级跃迁时最多可辐射出________种不同频率的光．(2)要想使处在n＝2激发态的氢原子电离至少吸收________eV的能量．答案(1)6 (2)3.405．已知可见光光子的能量范围约为1.61～3.11 eV ，而氢原子的能级图如图13－3－3所示，则最低处于n ＝________能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离；大量氢原子从高能级向n ＝3的能级跃迁时，发出的光具有显著的________效应；大量处于n ＝4的氢原子向低能级跃迁时，可能发出________种不同频率的可见光．解析 可从题目中得知紫外线的能量大于3.11 eV ，而处于n ＝3能级的氢原子吸收1.51eV 以上的能量就可以使氢原子电离，故n ＝3；从大于3的能级向第3能级跃迁时，发出最大频率的光能量只有1.51 eV ，在可见光频率范围以下的红外线区域，具有显著的热效应；从第4能级向低能级跃迁时，可以发出6种可能的光子，但在可见光区域的只有2种，即从第4能级跃迁到第2能级的能量为2.55 eV 的光子和从第3能级跃迁到第2能级的能量为1.89 eV 的光子．答案 3 热 66．一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子．已知质子、中子、氘核的质量分别为m 1、m 2、m 3，普朗克常量为h ，真空中的光速为c .下列说法正确的是( )．A ．核反应方程是11H ＋10n ―→31H ＋γB ．聚变反应中的质量亏损Δm ＝m 1＋m 2－m 3C ．辐射出的γ光子的能量E ＝(m 3－m 1－m 2)cD ．γ光子的波长λ＝h m 1＋m 2－m 3c 解析 此核反应的核反应方程为11H ＋10n ―→21H ＋γ，A 错；由质能方程，γ光子的能量为E＝(m 1＋m 2－m 3)c 2，C 错；由E ＝h c λ知，波长λ＝h m 1＋m 2－m 3c，D 错；故B 正确． 答案 B7．太阳内部持续不断地发生着4个质子(11H)聚变为1个氦核(42He)的热核反应，核反应方程是411H→42He ＋2X ，这个核反应释放出大量核能．已知质子、氦核、X 的质量分别为m 1、m 2、m 3，真空中的光速为c .下列说法中正确的是( )． A ．方程中的X 表示中子(10n)B ．方程中的X 表示电子(0－1e)C ．这个核反应中质量亏损Δm ＝4m 1－m 2D ．这个核反应中释放的核能ΔE ＝(4m 1－m 2－2m 3)c 2图13－3－3解析由核反应质量数守恒、电荷数守恒可推断出X为01e，A、B错；质量亏损为Δm＝4m1－m2－2m3释放的核能为ΔE＝Δmc2＝(4m1－m2－2m3)c2，C错、D对．选D.答案 D8．我国科学家研制“两弹”所涉及的基本核反应方程有：(1)235 92U＋10n→9038Sr＋136 54Xe＋k10n(2)21H＋31H→42He＋d10n关于这两个方程的下列说法，正确的是( )．A．方程(1)属于α衰变B．方程(2)属于轻核聚变C．方程(1)中k＝10，方程(2)中d＝1D．方程(1)中k＝6，方程(2)中d＝1解析本题考查核反应方程．(1)为典型的裂变方程，故A选项错误．(2)为聚变反应，故B项正确．根据质量数守恒和电荷数守恒定律可得k＝10，d＝1，故C选项正确．答案BC9．核电站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 D10．2010年上海世博会太阳能应用技术引领了世界．太阳能屋顶、太阳能幕墙、太阳能汽车、太阳能动态景观……科学研究发现太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应，即在太阳内部4个氢核(11H)转化成一个氦核(42He)和两个正电子(01e)并放出能量．已知质子质量m p＝1.007 3 u，α粒子的质量mα＝4.001 5 u，电子的质量m e＝0.000 5 u，1 u的质量相当于931 MeV的能量．(1)热核反应方程为______________________；(2)一次这样的热核反应过程中释放出多少MeV的能量？(结果保留四位有效数字)解析(1)411H→42He＋201e(2)Δm＝4m p－mα－2m e＝4×1.007 3 u－4.001 5 u－2×0.000 5 u＝0.026 7 uΔE＝Δmc2＝0.026 7 u×931 MeV＝24.86 MeV答案 (1)411H→42He ＋201e (2)24.86 MeV11．(1)在核反应堆中，铀核吸收中子会发生裂变，裂变的产物是多样的，所生成的核往往还会衰变，其中一个衰变过程可表述为131 53I ―→131 54Xe ＋________＋ΔE .试问式中空格应为何种粒子？________.(2)131 53I 的半衰期为8天．开始时核废料中有N 0个131 53I 核，经过16天，还有________个131 53I 核．(3)核电站的固体废料放射性比较强，要在核电站内的专用废物库放置5年，且在放置的初始阶段要对固体废料进行冷却处理．请简述需要进行冷却处理的理由．解析 (1)由核反应过程中质量数和核电核数守恒，得该粒子质量数为0，核电荷数为－1，核反应方程为131 53I ―→131 54Xe ＋ 0－1e ＋ΔE ，空格中粒子为电子．(2)由半衰期定义得剩余131 53I 核数N ＝N 0·＝14N 0. 答案 (1) 0－1e 电子 (2)14N 0 (3)核电站的固体废料放射性比较强，能放出γ射线，放出巨大能量．且刚开始放射性比较强，释放出的能量比较大，温度升高快，必须在初始阶段对核固体废料进行冷却处理．12．太阳中含有大量的氘核，因氘核不断发生核反应释放大量的核能，以光和热的形式向外辐射．已知氘核质量为2.013 6 u ，氦核质量为3.015 0 u ，中子质量为1.008 7 u ，1 u 的质量相当于931.5 MeV 的能量则：(1)完成核反应方程：21H ＋21H→________＋10n.(2)求核反应中释放的核能．(3)在两氘核以相等的动能0.35 MeV 进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，求反应中产生的中子和氦核的动能．解析 (1)32He(2)ΔE ＝Δmc 2＝(2×2.013 6 u－3.015 0 u －1.008 7 u)×931.5 MeV＝3.26 MeV.(3)两核发生碰撞时：0＝Mv 1－mv 2由能量守恒可得：ΔE ＋2E k ＝12Mv 21＋12mv 22 由以上两式解得：E He ＝12Mv 21＝0.99 MeV ，E 中＝12mv 22＝2.97 MeV 答案 (1)32He (2)3.26 MeV (3)0.99 MeV 2.97 MeV13．(1)234 90Th 是不稳定的，能自发的发生衰变．①完成234 90Th 衰变反应方程234 90Th→234 91Pa ＋________.②234 90Th 衰变为222 86Rn ，经过________次α衰变，________次β衰变．(2)1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子．科学研究表明其核反应过程是：α粒子轰击静止的氮核后形成了不稳定的复核，复核发生衰变放出质子，变成氧核．设α粒子质量为m1，初速度为v0，氮核质量为m2，质子质量为m0，氧核的质量为m3，不考虑相对论效应．①α粒子轰击氮核形成不稳定复核的瞬间，复核的速度为多大？②求此过程中释放的核能．解析(1)①根据核电荷数守恒和质量数守恒，粒子为0－1e.②设发生n次α衰变，m次β衰变，则有234＝222＋4n，90＝86＋2n－m，解得n＝3，m＝2.(2)①设复核的速度为v，由动量守恒定律得m1v0＝(m1＋m2)v解得v＝m1v0m1＋m2.②核反应过程中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m0－m3反应过程中释放的核能ΔE＝Δm·c2＝(m1＋m2－m0－m3)c2. 答案(1)①0－1e ②3 2(2)①v＝m1v0m1＋m2②(m1＋m2－m0－m3)c2。

2020届高三二轮复习强化训练：原子和原子核一、选择题1.下列说法正确的是（ ）A.汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，从而建立了核式结构模型B.贝克勒尔通过对天然放射现象的硏究，发现了原子中存在原子核C.原子核由质子和中子组成，稳定的原子核内，中子数一定小于质子数D.大量处于基态的氢原子在单色光的照射下，发出多种频率的光子，其中必有一种与入射光频率相同2.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最数都守恒D. 任何元素都有可能发生衰变3.下列说法正确的是（ ）A. 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B. 结合能越大，原子中核子结合得越牢固，原子核越稳定C. 一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短D. 各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量（频率）不同，因此利用不同的气体可以制成五颜六色的霓虹灯4.关于核反应的类型，下列表述正确的是（ ）A. 238234492902U Th He →+是α衰变 B. 1441717281N He O H +→+是β衰变 C. 427301213150He Al P n +→+是核聚变 D. 828234361Se Kr 2e -→+是核裂变5.下列说法正确的是（ ）A. 原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律B. α射线是高速运动的带电粒子流，穿透能力很强C. 氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子D. 发生光电效应时光电子的最大初动能与入射光的频率成正比6.下列说法正确的是（ ）A. β射线也可能是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力B. 按照电离能力来看，放射性元素放出的三种射线由弱到强的排列顺序是α射线、β射线、γ射线C. 按照玻尔的氢原子理论，当电子从高能级向低能级跃迁时，氢原子系统的电势能减少量可能大于电子动能的增加量D. 在微观物理学中，不确定关系告诉我们不可能准确地知道单个粒子的运动情况，但是可以准确地知道大量粒子运动时的统计规律7.在足够大的匀强磁场中，静止的镁的同位素得2412Mg 发生衰变，沿与磁场垂直的方向释放出一个粒子后，变为一个新核，新核与放出粒子在磁场中运动的轨迹均为圆，如图所示，下列说法正确的是（ ）A. 新核为2413AlB. 新核沿逆时针方向旋转C. 2412Mg 发生的是α衰变D. 轨迹1是新核的径迹8.据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界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。