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新高考物理一轮复习讲义课件第16章 第2讲 原子结构 原子核（含解析）
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这是一份新高考物理一轮复习讲义课件第16章 第2讲 原子结构 原子核（含解析），共60页。PPT课件主要包含了原子结构原子核，原子结构和氢原子光谱，必备知识，卢瑟福，J·J·汤姆孙，玻尔理论能级跃迁，不连续，不连续的，－136，关键能力等内容，欢迎下载使用。
1.知道原子的核式结构，了解氢原子光谱，掌握玻尔理论及能级跃迁规律.2.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.3.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 原子结构和氢原子光谱
考点二 玻尔理论 能级跃迁
考点三 原子核的衰变及半衰期
考点四 核反应及核能的计算
1.原子结构(1)电子的发现：英国物理学家 发现了电子.(2)α粒子散射实验：1909年，英国物理学家 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_____方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来.(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__________和几乎全部 都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转.
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 (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 .②连续谱是连在一起的 .
(3)氢原子光谱的实验规律：
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.
1.在α粒子散射实验中，少数α粒子发生大角度偏转是由于它跟金原子中的电子发生了碰撞.( )2.原子中绝大部分是空的，原子核很小.( )3.核式结构模型是卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出的.( )4.发射光谱可能是连续谱，也可能是线状谱.( )
例1 关于α粒子散射实验，下述说法中正确的是A.在实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来方向 前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过90°，有的甚至被弹回 接近180°B.使α粒子发生明显偏转的力来自带正电的核及核外电子，当α粒子接近 核时是核的排斥力使α粒子发生明显偏转，当α粒子接近电子时，是电 子的吸引力使之发生明显偏转C.实验表明原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分，实 验事实肯定了汤姆孙的原子结构模型D.实验表明原子中心的核带有原子的全部正电及全部质量
在实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来方向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过90°，有的甚至被弹回接近180°，所以A正确；使α粒子发生明显偏转的力是来自带正电的核，当α粒子接近核时，核的排斥力使α粒子发生明显偏转，电子对α粒子的影响忽略不计，所以B错误；实验表明原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分，实验事实否定了汤姆孙的原子结构模型，所以C错误；实验表明原子中心的核带有原子的全部正电及绝大部分质量，所以D错误.
1.玻尔理论(1)定态假设：电子只能处于一系列 的能量状态中，在这些能量状态中电子绕核的运动是 的，电子虽然绕核运动，但并不产生电磁辐射.(2)跃迁假设：电子从能量较高的定态轨道(其能量记为En)跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为Em，m
(2)氢原子的能级图，如图所示
1.处于基态的氢原子可以吸收能量为11 eV的光子而跃迁到高能级.( )2.氢原子吸收或辐射光子的频率条件是hν＝En－Em(m
(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.
2.光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.
3.电离(1)电离态：n＝∞，E＝0.(2)电离能：指原子从基态或某一激发态跃迁到电离态所需要吸收的最小能量.例如：氢原子从基态→电离态：E吸＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV(3)若吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还具有动能.
例2 (2022·重庆卷·6)如图为氢原子的能级示意图.已知蓝光光子的能量范围为2.53～2.76 eV，紫光光子的能量范围为2.76～3.10 eV.若使处于基态的氢原子被激发后，可辐射蓝光，不辐射紫光，则激发氢原子的光子能量为 eV eV eV
由题知使处于基态的氢原子被激发后，可辐射蓝光，不辐射紫光，则由蓝光光子能量范围可知氢原子从n＝4能级向低能级跃迁可辐射蓝光，不辐射紫光，即从n＝4跃迁到n＝2辐射蓝光，则需激发氢原子到n＝4能级，则激发氢原子的光子能量为ΔE＝E4－E1＝12.75 eV，故选C.
例3 (2022·浙江6月选考·7)如图为氢原子的能级图.大量氢原子处于n＝3的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29 eV的金属钠.下列说法正确的是A.逸出光电子的最大初动能为10.80 eVB.n＝3跃迁到n＝1放出的光电子动量最大C.有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应D.用0.85 eV的光子照射，氢原子跃迁到n＝4激发态
从n＝3跃迁到n＝1放出的光电子能量最大，根据Ek＝E－W0，可得此时最大初动能为Ek＝9.8 eV，故A错误；
由于从n＝3跃迁到n＝4需要吸收的光子能量为ΔE2＝1.51 eV－0.85 eV＝0.66 eV，所以用0.85 eV的光子照射，不能使氢原子跃迁到n＝4激发态，故D错误.
1.原子核的组成：原子核是由 和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的 .2.天然放射现象放射性元素 地发出射线的现象，首先由 发现.天然放射现象的发现，说明 具有复杂的结构.
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 的变化称为原子核的衰变.(2)α衰变、β衰变
(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 ，m余＝m原 .(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由 决定的，跟原子所处的外部条件(如温度、压强)和化学状态(如单质、化合物) _____(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 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.(2)应用：放射治疗、培优、保鲜、做 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.( )
根据题意设半衰期为t0的元素原子核数为x，另一种元素原子核数为y，
在t＝4t0时，原子核数为x的元素经历了4个半衰期，原子核数为y的元素经历了2个半衰期，
例5 (多选)有一匀强磁场，磁感应强度大小为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两个粒子，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q1∶q2＝r1∶r2
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，
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.核反应方程式的书写
(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.
3.核力和核能(1)核力：原子核内部， 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 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 之比，叫作比结合能，也叫平均结合能. 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＝ .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＝ .
1.核力就是库仑力.( )2.原子核的结合能越大，原子核越稳定.( )3.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 下列说法正确的是
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.
B.核反应前后的总质子数不变C.核反应前后总质量数不同D.中微子νe的电荷量与电子的相同
中微子不带电，则中微子νe的电荷量与电子的不相同，D错误.
A.8 MeV B.16 MeVC.26 MeV D.52 MeV
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9 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 发生一次α衰变生成新核钋(P)，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，mα＝4.002 6 u，m钋＝218.076 6 u,1 u相当于931 MeV的能量.(结果均保留3位有效数字)(1)写出上述核反应方程；
根据质量数和电荷数守恒有
(2)求上述核反应放出的能量ΔE；
答案 6.89 MeV
质量亏损Δm＝222.086 6 u－4.002 6 u－218.076 6 u＝0.007 4 u，ΔE＝Δm×931 MeV，解得ΔE≈6.89 MeV
(3)求α粒子的动能Ekα.
答案 6.77 MeV
设α粒子、钋核的动能分别为Ekα、Ek钋，动量分别为pα、p钋，由能量守恒定律得ΔE＝Ekα＋Ek钋由动量守恒定律得0＝pα ＋p钋，
故Ekα∶Ek钋＝218∶4解得Ekα≈6.77 MeV.
1.(2022·湖南卷·1)关于原子结构和微观粒子波粒二象性，下列说法正确的是A.卢瑟福的核式结构模型解释了原子光谱的分立特征B.玻尔的原子理论完全揭示了微观粒子运动的规律C.光电效应揭示了光的粒子性D.电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电子的粒子性
玻尔的原子理论成功地解释了氢原子的分立光谱，但不足之处是它保留了经典理论中的一些观点，如电子轨道的概念，还不能完全揭示微观粒子的运动规律，A、B错误；光电效应揭示了光的粒子性，C正确；电子束穿过铝箔后的衍射图样，证实了电子的波动性，D错误.
2.(2022·北京卷·1)氢原子从某激发态跃迁到基态，则该氢原子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
氢原子从某激发态跃迁到基态，则该氢原子放出光子，且放出光子的能量等于两能级之差，能量减少，故选B.
根据质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为1，为 ，选项A、B错误；该反应释放的能量为E＝(m1＋m2－m3)c2，选项C错误，D正确.
半衰期是一个统计规律，对于大量原子核衰变是成立的，个数较少时规律不成立，故D错误.
5.(2022·广东卷·5)目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子.氢原子第n能级的能量为En＝ ，其中E1＝－13.6 eV.图是按能量排列的电磁波谱，要使n＝20的氢原子吸收一个光子后，恰好失去一个电子变成氢离子，被吸收的光子是A.红外线波段的光子 B.可见光波段的光子C.紫外线波段的光子 D.X射线波段的光子
6.如图所示为氢原子能级图，以及从n＝3、4、5、6能级跃迁到n＝2能级时辐射的四条光谱线.则下列叙述正确的有A.Hα、Hβ、Hγ、Hδ的频率依次增大B.可求出这四条谱线的波长之比，Hα、 Hβ、Hγ、Hδ的波长依次增大C.处于基态的氢原子要吸收3.4 eV的能 量才能被电离D.如果Hδ可以使某种金属发生光电效应，Hβ一定可以使该金属发生光电 效应
根据hν＝Em－En(m>n，m、n都只能取正整数)，可以判定Hα、Hβ、Hγ、Hδ的频率依次增大，波长依次减小，
且能定量地计算出频率或波长的大小之比，故A正确，B错误；处于基态的氢原子至少要吸收13.6 eV的能量才能被电离，故C错误；Hδ的频率大于Hβ的频率，根据光电效应产生的条件可以判定，Hδ可以使某种金属发生光电效应，Hβ不一定可以使该金属发生光电效应，故D错误.
7.(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 D.14
由题图分析可知，核反应方程为
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.
8.(多选)(2022·浙江1月选考·14)2021年12月15日秦山核电站迎来了安全发电30周年，核电站累计发电约6.9×1011 kW·h，相当于减排二氧化碳六亿多吨.为了提高能源利用率，核电站还将利用冷却水给周围居民供热.下列说法正确的是A.秦山核电站利用的是核聚变释放的能量B.秦山核电站发电使原子核亏损的质量约为 27.6 kgC.核电站反应堆中需要用镉棒控制链式反应的速度
秦山核电站利用的是重核裂变释放的能量，故A错误；由题知原子核亏损释放的能量一部分转化为
电能，一部分转化为内能，原子核亏损的质量大于27.6 kg，故B错误；核电站反应堆中需要用镉棒能吸收中子的特性，通过控制中子的数量控制链式反应的速度，故C正确；
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；
11.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
放射性元素放出α粒子时，α粒子与反冲核的速度相反，但电性相同，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相反，两个粒子的运动轨迹应为外切圆；
而放射性元素放出β粒子时，β粒子与反冲核的速度相反，且电性相反，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相同，两个粒子的运动轨迹应为内切圆，故B放出的是β粒子，A放出的是α粒子，故A正确；
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.
(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(光速为c).
1.知道原子的核式结构，了解氢原子光谱，掌握玻尔理论及能级跃迁规律.2.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.3.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 原子结构和氢原子光谱
考点二 玻尔理论 能级跃迁
考点三 原子核的衰变及半衰期
考点四 核反应及核能的计算
1.原子结构(1)电子的发现：英国物理学家 发现了电子.(2)α粒子散射实验：1909年，英国物理学家 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_____方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来.(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__________和几乎全部 都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转.
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 (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 .②连续谱是连在一起的 .
(3)氢原子光谱的实验规律：
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.
1.在α粒子散射实验中，少数α粒子发生大角度偏转是由于它跟金原子中的电子发生了碰撞.( )2.原子中绝大部分是空的，原子核很小.( )3.核式结构模型是卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出的.( )4.发射光谱可能是连续谱，也可能是线状谱.( )
例1 关于α粒子散射实验，下述说法中正确的是A.在实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来方向 前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过90°，有的甚至被弹回 接近180°B.使α粒子发生明显偏转的力来自带正电的核及核外电子，当α粒子接近 核时是核的排斥力使α粒子发生明显偏转，当α粒子接近电子时，是电 子的吸引力使之发生明显偏转C.实验表明原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分，实 验事实肯定了汤姆孙的原子结构模型D.实验表明原子中心的核带有原子的全部正电及全部质量
在实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来方向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过90°，有的甚至被弹回接近180°，所以A正确；使α粒子发生明显偏转的力是来自带正电的核，当α粒子接近核时，核的排斥力使α粒子发生明显偏转，电子对α粒子的影响忽略不计，所以B错误；实验表明原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分，实验事实否定了汤姆孙的原子结构模型，所以C错误；实验表明原子中心的核带有原子的全部正电及绝大部分质量，所以D错误.
1.玻尔理论(1)定态假设：电子只能处于一系列 的能量状态中，在这些能量状态中电子绕核的运动是 的，电子虽然绕核运动，但并不产生电磁辐射.(2)跃迁假设：电子从能量较高的定态轨道(其能量记为En)跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为Em，m
(2)氢原子的能级图，如图所示
1.处于基态的氢原子可以吸收能量为11 eV的光子而跃迁到高能级.( )2.氢原子吸收或辐射光子的频率条件是hν＝En－Em(m
(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.
2.光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.
3.电离(1)电离态：n＝∞，E＝0.(2)电离能：指原子从基态或某一激发态跃迁到电离态所需要吸收的最小能量.例如：氢原子从基态→电离态：E吸＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV(3)若吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还具有动能.
例2 (2022·重庆卷·6)如图为氢原子的能级示意图.已知蓝光光子的能量范围为2.53～2.76 eV，紫光光子的能量范围为2.76～3.10 eV.若使处于基态的氢原子被激发后，可辐射蓝光，不辐射紫光，则激发氢原子的光子能量为 eV eV eV
由题知使处于基态的氢原子被激发后，可辐射蓝光，不辐射紫光，则由蓝光光子能量范围可知氢原子从n＝4能级向低能级跃迁可辐射蓝光，不辐射紫光，即从n＝4跃迁到n＝2辐射蓝光，则需激发氢原子到n＝4能级，则激发氢原子的光子能量为ΔE＝E4－E1＝12.75 eV，故选C.
例3 (2022·浙江6月选考·7)如图为氢原子的能级图.大量氢原子处于n＝3的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29 eV的金属钠.下列说法正确的是A.逸出光电子的最大初动能为10.80 eVB.n＝3跃迁到n＝1放出的光电子动量最大C.有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应D.用0.85 eV的光子照射，氢原子跃迁到n＝4激发态
从n＝3跃迁到n＝1放出的光电子能量最大，根据Ek＝E－W0，可得此时最大初动能为Ek＝9.8 eV，故A错误；
由于从n＝3跃迁到n＝4需要吸收的光子能量为ΔE2＝1.51 eV－0.85 eV＝0.66 eV，所以用0.85 eV的光子照射，不能使氢原子跃迁到n＝4激发态，故D错误.
1.原子核的组成：原子核是由 和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的 .2.天然放射现象放射性元素 地发出射线的现象，首先由 发现.天然放射现象的发现，说明 具有复杂的结构.
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 的变化称为原子核的衰变.(2)α衰变、β衰变
(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 ，m余＝m原 .(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由 决定的，跟原子所处的外部条件(如温度、压强)和化学状态(如单质、化合物) _____(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 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.(2)应用：放射治疗、培优、保鲜、做 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.( )
根据题意设半衰期为t0的元素原子核数为x，另一种元素原子核数为y，
在t＝4t0时，原子核数为x的元素经历了4个半衰期，原子核数为y的元素经历了2个半衰期，
例5 (多选)有一匀强磁场，磁感应强度大小为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两个粒子，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q1∶q2＝r1∶r2
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，
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.核反应方程式的书写
(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.
3.核力和核能(1)核力：原子核内部， 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 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 之比，叫作比结合能，也叫平均结合能. 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＝ .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＝ .
1.核力就是库仑力.( )2.原子核的结合能越大，原子核越稳定.( )3.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 下列说法正确的是
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.
B.核反应前后的总质子数不变C.核反应前后总质量数不同D.中微子νe的电荷量与电子的相同
中微子不带电，则中微子νe的电荷量与电子的不相同，D错误.
A.8 MeV B.16 MeVC.26 MeV D.52 MeV
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9 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 发生一次α衰变生成新核钋(P)，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，mα＝4.002 6 u，m钋＝218.076 6 u,1 u相当于931 MeV的能量.(结果均保留3位有效数字)(1)写出上述核反应方程；
根据质量数和电荷数守恒有
(2)求上述核反应放出的能量ΔE；
答案 6.89 MeV
质量亏损Δm＝222.086 6 u－4.002 6 u－218.076 6 u＝0.007 4 u，ΔE＝Δm×931 MeV，解得ΔE≈6.89 MeV
(3)求α粒子的动能Ekα.
答案 6.77 MeV
设α粒子、钋核的动能分别为Ekα、Ek钋，动量分别为pα、p钋，由能量守恒定律得ΔE＝Ekα＋Ek钋由动量守恒定律得0＝pα ＋p钋，
故Ekα∶Ek钋＝218∶4解得Ekα≈6.77 MeV.
1.(2022·湖南卷·1)关于原子结构和微观粒子波粒二象性，下列说法正确的是A.卢瑟福的核式结构模型解释了原子光谱的分立特征B.玻尔的原子理论完全揭示了微观粒子运动的规律C.光电效应揭示了光的粒子性D.电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电子的粒子性
玻尔的原子理论成功地解释了氢原子的分立光谱，但不足之处是它保留了经典理论中的一些观点，如电子轨道的概念，还不能完全揭示微观粒子的运动规律，A、B错误；光电效应揭示了光的粒子性，C正确；电子束穿过铝箔后的衍射图样，证实了电子的波动性，D错误.
2.(2022·北京卷·1)氢原子从某激发态跃迁到基态，则该氢原子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
氢原子从某激发态跃迁到基态，则该氢原子放出光子，且放出光子的能量等于两能级之差，能量减少，故选B.
根据质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为1，为 ，选项A、B错误；该反应释放的能量为E＝(m1＋m2－m3)c2，选项C错误，D正确.
半衰期是一个统计规律，对于大量原子核衰变是成立的，个数较少时规律不成立，故D错误.
5.(2022·广东卷·5)目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子.氢原子第n能级的能量为En＝ ，其中E1＝－13.6 eV.图是按能量排列的电磁波谱，要使n＝20的氢原子吸收一个光子后，恰好失去一个电子变成氢离子，被吸收的光子是A.红外线波段的光子 B.可见光波段的光子C.紫外线波段的光子 D.X射线波段的光子
6.如图所示为氢原子能级图，以及从n＝3、4、5、6能级跃迁到n＝2能级时辐射的四条光谱线.则下列叙述正确的有A.Hα、Hβ、Hγ、Hδ的频率依次增大B.可求出这四条谱线的波长之比，Hα、 Hβ、Hγ、Hδ的波长依次增大C.处于基态的氢原子要吸收3.4 eV的能 量才能被电离D.如果Hδ可以使某种金属发生光电效应，Hβ一定可以使该金属发生光电 效应
根据hν＝Em－En(m>n，m、n都只能取正整数)，可以判定Hα、Hβ、Hγ、Hδ的频率依次增大，波长依次减小，
且能定量地计算出频率或波长的大小之比，故A正确，B错误；处于基态的氢原子至少要吸收13.6 eV的能量才能被电离，故C错误；Hδ的频率大于Hβ的频率，根据光电效应产生的条件可以判定，Hδ可以使某种金属发生光电效应，Hβ不一定可以使该金属发生光电效应，故D错误.
7.(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 D.14
由题图分析可知，核反应方程为
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.
8.(多选)(2022·浙江1月选考·14)2021年12月15日秦山核电站迎来了安全发电30周年，核电站累计发电约6.9×1011 kW·h，相当于减排二氧化碳六亿多吨.为了提高能源利用率，核电站还将利用冷却水给周围居民供热.下列说法正确的是A.秦山核电站利用的是核聚变释放的能量B.秦山核电站发电使原子核亏损的质量约为 27.6 kgC.核电站反应堆中需要用镉棒控制链式反应的速度
秦山核电站利用的是重核裂变释放的能量，故A错误；由题知原子核亏损释放的能量一部分转化为
电能，一部分转化为内能，原子核亏损的质量大于27.6 kg，故B错误；核电站反应堆中需要用镉棒能吸收中子的特性，通过控制中子的数量控制链式反应的速度，故C正确；
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；
11.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
放射性元素放出α粒子时，α粒子与反冲核的速度相反，但电性相同，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相反，两个粒子的运动轨迹应为外切圆；
而放射性元素放出β粒子时，β粒子与反冲核的速度相反，且电性相反，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相同，两个粒子的运动轨迹应为内切圆，故B放出的是β粒子，A放出的是α粒子，故A正确；
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.
(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(光速为c).
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