第十六章　原子物理學(xué) 第80課時(shí)　原子結(jié)構(gòu)和原子核　雙基落實(shí)課

第80課時(shí)原子結(jié)構(gòu)和原子核[雙基落實(shí)課]如圖是原子結(jié)構(gòu)示意圖，判斷下列說(shuō)法的正誤：（1）原子中絕大部分是空的，原子核很小。（√）（2）按照玻爾理論，核外電子均勻分布在各個(gè)不連續(xù)的軌道上。（×）（3）核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)是盧瑟福在α粒子散射實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出的。（√）（4）人們認(rèn)識(shí)原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)是從盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子開(kāi)始的。（×）（5）如果某放射性元素的原子核有100個(gè)，經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期后還剩50個(gè)。（×）（6）質(zhì)能方程表明在一定條件下，質(zhì)量可以轉(zhuǎn)化為能量。（×）考點(diǎn)一原子的核式結(jié)構(gòu)模型[素養(yǎng)自修類]1.【α粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象】如圖所示為盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖，圖中的顯微鏡可在圓周軌道上轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)顯微鏡前相連的熒光屏可觀察α粒子在各個(gè)角度的散射情況。下列說(shuō)法中正確的是（）A.在圖中的A、B兩位置分別進(jìn)行觀察，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)一樣多B.在圖中的B位置進(jìn)行觀察，屏上觀察不到任何閃光C.盧瑟福選用不同重金屬箔片作為α粒子散射的靶，觀察到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本相似D.α粒子發(fā)生散射的主要原因是α粒子撞擊到金箔原子后產(chǎn)生的反彈解析：Cα粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：絕大多數(shù)α粒子沿原方向前進(jìn)，少數(shù)α粒子有大角度偏轉(zhuǎn)，所以A處觀察到的屏上的閃光次數(shù)多，B處觀察到的屏上的閃光次數(shù)少，故A、B錯(cuò)誤；盧瑟福曾用金、鉑等箔片做實(shí)驗(yàn)，結(jié)果基本相似，α粒子發(fā)生散射的主要原因是受到原子核庫(kù)侖斥力的作用，故C正確，D錯(cuò)誤。2.【原子的核式結(jié)構(gòu)模型】盧瑟福指導(dǎo)他的助手進(jìn)行了α粒子散射實(shí)驗(yàn)，通過(guò)顯微鏡觀察散射的α粒子發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后，基本上仍沿原來(lái)方向前進(jìn)，但少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)的角度甚至大于90°，于是盧瑟福大膽猜想（）A.原子半徑的數(shù)量級(jí)是10－10mB.原子核內(nèi)存在質(zhì)子和中子C.原子內(nèi)部有體積很小、質(zhì)量很大的核D.造成α粒子偏轉(zhuǎn)的主要原因是它受到了原子中電子的作用解析：C原子半徑的數(shù)量級(jí)是通過(guò)油膜法測(cè)出來(lái)的，故A錯(cuò)誤；盧瑟福用α粒子轟擊氮核，證實(shí)了在原子核內(nèi)存在質(zhì)子，查德威克發(fā)現(xiàn)的中子，故B錯(cuò)誤；從絕大多數(shù)α粒子幾乎不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，可以推測(cè)使粒子受到排斥力的核體積極小，說(shuō)明原子的中心有一個(gè)體積很小的核，極少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明原子中心的核帶有原子的全部正電和絕大部分質(zhì)量，故C正確；造成α粒子偏轉(zhuǎn)的主要原因是它受到了原子中心正電荷的作用，故D錯(cuò)誤。1.α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析（1）絕大多數(shù)α粒子沿直線穿過(guò)金箔，說(shuō)明原子中絕大部分是空的。（2）少數(shù)α粒子發(fā)生較大角度偏轉(zhuǎn)，反映了原子內(nèi)部集中存在著對(duì)α粒子有斥力的正電荷。（3）極少數(shù)α粒子甚至被“撞了回來(lái)”，反映了個(gè)別α粒子正對(duì)著質(zhì)量比α粒子大得多的物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到該物體很大的斥力作用。2.分析電子繞核運(yùn)動(dòng)問(wèn)題涉及的物理規(guī)律（1）庫(kù)侖定律：F＝kq1q2r（2）牛頓運(yùn)動(dòng)定律和圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律，可以用來(lái)分析電子繞原子核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題。（3）功能關(guān)系及能量守恒定律，可以分析由于庫(kù)侖力做功引起的帶電粒子在原子核周圍運(yùn)動(dòng)時(shí)動(dòng)能、電勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化問(wèn)題。考點(diǎn)二玻爾理論的理解及應(yīng)用[互動(dòng)共研類]1.兩類能級(jí)躍遷及其條件（1）自發(fā)躍遷：高能級(jí)（n）低能級(jí)（m）→放出能量，發(fā)射光子，hν＝En－Em。（2）受激躍遷：低能級(jí)（m）高能級(jí)（n）→吸收能量。①光照（吸收光子）：光子的能量必須恰好等于能級(jí)差，hν＝En－Em。②碰撞、加熱等：只要入射粒子的能量大于或等于能級(jí)差即可，E外≥En－Em。③大于電離能的光子被吸收，將原子電離。2.電離的理解（1）電離態(tài)：n＝∞，E＝0。（2）電離能：指原子從基態(tài)或某一激發(fā)態(tài)躍遷到電離態(tài)所需要吸收的最小能量。例如，對(duì)于氫原子：①基態(tài)→電離態(tài)：E吸＝0－（－13.6eV）＝13.6eV，即為基態(tài)的電離能。②n＝2→電離態(tài)：E吸＝0－E2＝3.4eV，即為n＝2激發(fā)態(tài)的電離能。如果吸收能量足夠大，克服電離能后，電離出的自由電子還具有動(dòng)能?！镜淅?】氫原子的能級(jí)示意圖如圖所示，現(xiàn)有大量的氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)原子向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出若干不同頻率的光。關(guān)于這些光，下列說(shuō)法正確的是（）A.最容易發(fā)生衍射現(xiàn)象的光是由n＝4能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)產(chǎn)生的B.頻率最小的光是由n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)產(chǎn)生的C.這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光D.用由n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)輻射出的光去照射逸出功為6.34eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng)答案：D解析：氫原子由n＝4能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)產(chǎn)生的光，能量最小，波長(zhǎng)最長(zhǎng)，最容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，故A錯(cuò)誤；由能級(jí)差可知能量最小的光頻率最小，是氫原子由n＝4能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)產(chǎn)生的，故B錯(cuò)誤；大量處于n＝4能級(jí)的氫原子能發(fā)射n（n－1）2＝6種頻率的光，故C錯(cuò)誤；氫原子由n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)輻射出的光的能量為ΔE＝－3.4eV－（－13.6）eV＝10.2eV，大于6.34eV（1）這群氫原子輻射出的光子的最大能量為多少？（2）若要電離n＝4能級(jí)的氫原子，至少需要吸收多少光子的能量？（3）若一個(gè)處于n＝4能級(jí)的氫原子發(fā)生躍遷，發(fā)出的光譜線最多有幾種？答案：（1）12.75eV（2）0.85eV（3）3種解析：（1）氫原子由n＝4能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)輻射的光子能量最大，ΔE＝－0.85eV－（－13.6eV）＝12.75eV。（2）若要電離n＝4能級(jí)的氫原子至少需要吸收ΔE＝0.85eV的能量。（3）一個(gè)處于n＝4能級(jí)的氫原子發(fā)生躍遷，最多可以發(fā)出3種光譜線?！窘忸}技法】確定氫原子輻射光譜線的種類的方法（1）一個(gè)氫原子躍遷發(fā)出的光譜線可能種類：最多為（n－1）種。（2）一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線可能種類：最多為N＝Cn2＝如一群氫原子由第4能級(jí)向低能級(jí)躍遷，發(fā)出的光譜線可能種類最多為N＝C42＝61.【氫原子能級(jí)躍遷的分析】（2023·湖北高考1題）2022年10月，我國(guó)自主研發(fā)的“夸父一號(hào)”太陽(yáng)探測(cè)衛(wèi)星成功發(fā)射。該衛(wèi)星搭載的萊曼阿爾法太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡可用于探測(cè)波長(zhǎng)為121.6nm的氫原子譜線（對(duì)應(yīng)的光子能量為10.2eV）。根據(jù)如圖所示的氫原子能級(jí)圖，可知此譜線來(lái)源于太陽(yáng)中氫原子（）A.n＝2和n＝1能級(jí)之間的躍遷B.n＝3和n＝1能級(jí)之間的躍遷C.n＝3和n＝2能級(jí)之間的躍遷D.n＝4和n＝2能級(jí)之間的躍遷解析：A由題中氫原子的能級(jí)圖可知，10.2eV的光子是由氫原子從n＝2到n＝1能級(jí)躍遷產(chǎn)生的，A正確，B、C、D錯(cuò)誤。2.【能級(jí)躍遷譜線種類的確定】（多選）氫原子能級(jí)圖如圖所示，可見(jiàn)光的光子能量范圍為1.62～3.11eV。根據(jù)玻爾理論判斷，下列說(shuō)法正確的是（）A.一個(gè)處在n＝5能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，最多可產(chǎn)生4種不同頻率的光B.大量處在n＝4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，最多可產(chǎn)生3種不同頻率的光C.大量處在n＝5能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，由n＝5能級(jí)向n＝4能級(jí)躍遷輻射出的光子的波長(zhǎng)最長(zhǎng)D.大量處在n＝3能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，能產(chǎn)生3種不同頻率的可見(jiàn)光解析：AC一個(gè)處在n＝5能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，最多可能發(fā)出4種不同頻率的光，n＝5到n＝4，n＝4到n＝3，n＝3到n＝2，n＝2到n＝1，故A正確；大量處在n＝4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，最多可產(chǎn)生6種不同頻率的光，故B錯(cuò)誤；光子的頻率越高，波長(zhǎng)越短，頻率越低，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，大量處在n＝5能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，由n＝5能級(jí)向n＝4能級(jí)躍遷輻射出的光子的波長(zhǎng)最長(zhǎng)，故C正確；大量處在n＝3能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，能產(chǎn)生3種不同頻率的光子，可見(jiàn)光的光子能量范圍為1.62～3.11eV，n＝3能級(jí)到n＝2能級(jí)躍遷釋放的光子能量為1.89eV，在可見(jiàn)光范圍內(nèi)，其他躍遷產(chǎn)生的光子能量不在1.62～3.11eV范圍內(nèi)，不屬于可見(jiàn)光，故D錯(cuò)誤。考點(diǎn)三原子核的衰變及半衰期[互動(dòng)共研類]1.三種射線的比較名稱構(gòu)成符號(hào)電荷量質(zhì)量電離作用穿透能力α射線氦核

2＋2e4u最強(qiáng)最弱β射線電子

－－e11較強(qiáng)較強(qiáng)γ射線光子γ00最弱最強(qiáng)2.α衰變、β衰變的比較衰變類型α衰變?chǔ)滤プ兯プ兎匠?/p>

ZAX→Z

ZAX→Z衰變實(shí)質(zhì)2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)整體射出1個(gè)中子轉(zhuǎn)化為1個(gè)質(zhì)子和1個(gè)電子211H＋2001n→1衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒、動(dòng)量守恒3.對(duì)半衰期的理解（1）半衰期是大量原子核衰變時(shí)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)個(gè)別或少量原子核，無(wú)半衰期可言。（2）根據(jù)半衰期的概念，可總結(jié)出公式N余＝N原12tT，m余＝m原4.衰變次數(shù)的計(jì)算方法先根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒確定α衰變次數(shù)，再根據(jù)電荷數(shù)守恒確定β衰變次數(shù)。5.兩種衰變?cè)趧驈?qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡的比較靜止原子核在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中自發(fā)衰變，如果產(chǎn)生的新核和放出的粒子的速度方向與磁場(chǎng)方向垂直，則它們的運(yùn)動(dòng)軌跡為兩相切圓，α衰變時(shí)兩圓外切，β衰變時(shí)兩圓內(nèi)切，根據(jù)動(dòng)量守恒定律有m1v1＝m2v2，又r＝mvqB，則運(yùn)動(dòng)半徑小的為新核，運(yùn)動(dòng)半徑大的為α粒子或β粒子，其特點(diǎn)對(duì)比如表α衰變

ZAX→Z兩圓外切，α粒子運(yùn)動(dòng)半徑較大β衰變

ZAX→Z兩圓內(nèi)切，β粒子運(yùn)動(dòng)半徑較大【典例2】（多選）有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向外，一個(gè)原來(lái)靜止在A處的原子核發(fā)生衰變放射出兩個(gè)粒子，兩個(gè)新核的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，已知兩個(gè)相切圓半徑分別為r1、r2。下列說(shuō)法正確的是（）A.原子核發(fā)生α衰變，根據(jù)已知條件可以算出兩個(gè)新核的質(zhì)量比B.衰變形成的兩個(gè)粒子帶同種電荷C.衰變過(guò)程中原子核遵循動(dòng)量守恒定律D.衰變形成的兩個(gè)粒子電荷量的關(guān)系為q1∶q2＝r1∶r2答案：BC解析：衰變后兩個(gè)新核速度方向相反，受力方向也相反，根據(jù)左手定則可判斷出兩個(gè)粒子帶同種電荷，所以衰變是α衰變，衰變后的新核由洛倫茲力提供向心力，有Bqv＝mv2r，可得r＝mvqB，衰變過(guò)程遵循動(dòng)量守恒定律，即mv相同，所以電荷量與半徑成反比，有q1∶q2＝r2∶r1，但無(wú)法求出質(zhì)量比，故A、D錯(cuò)誤，B1.【三種射線的性質(zhì)及特點(diǎn)】盧瑟福設(shè)計(jì)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)如圖所示：他在鉛塊上鉆了一個(gè)小孔，孔內(nèi)放入一點(diǎn)鐳，使射線只能從這個(gè)小孔里發(fā)出，隨后他將射線引入磁場(chǎng)中，發(fā)現(xiàn)射線立即分成三束，他把三束射線分別命名為α射線、β射線、γ射線。基于對(duì)這三種射線的深入分析，盧瑟福獲得了1907年的諾貝爾獎(jiǎng)。以下對(duì)這三束射線描述準(zhǔn)確的是（）A.α射線的穿透能力最弱，容易被物體吸收B.β射線在真空中的運(yùn)動(dòng)速度是光速C.γ射線本質(zhì)上是波長(zhǎng)極短的電磁波，電離能力極強(qiáng)D.β射線帶負(fù)電，是來(lái)自鐳原子的核外電子解析：Aα射線穿透能力最弱，電離作用強(qiáng)，容易被物體吸收，故A正確；β射線的速度約是光速的99％，故B錯(cuò)誤；γ射線是一種波長(zhǎng)很短的電磁波，電離能力極弱，故C錯(cuò)誤；β射線（高速電子束）帶負(fù)電，是由一個(gè)中子轉(zhuǎn)變成一個(gè)質(zhì)子后釋放的，故D錯(cuò)誤。2.【半衰期的理解及應(yīng)用】（2022·全國(guó)甲卷17題）兩種放射性元素的半衰期分別為t0和2t0，在t＝0時(shí)刻這兩種元素的原子核總數(shù)為N，在t＝2t0時(shí)刻，尚未衰變的原子核總數(shù)為N3，則在t＝4t0時(shí)刻，尚未衰變的原子核總數(shù)為（A.N12 B.C.N8 D.解析：C設(shè)t＝0時(shí)刻，甲、乙兩種放射性元素原子核數(shù)分別為N1、N2，則有N1＋N2＝N，t＝2t0時(shí)，甲經(jīng)過(guò)兩個(gè)半衰期，未衰變?cè)雍藬?shù)為N14，乙經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期，未衰變?cè)雍藬?shù)為N22，由已知條件有N14＋N22＝N3，解得N1＝23N，N2＝13N；t＝4t0時(shí)，甲經(jīng)過(guò)四個(gè)半衰期，未衰變?cè)雍藬?shù)為N116，乙經(jīng)過(guò)兩個(gè)半衰期，未衰變?cè)雍藬?shù)為N24，3.【衰變次數(shù)的計(jì)算】以下是有關(guān)近代物理內(nèi)容的若干敘述，其中正確的是（）A.核反應(yīng)

92238U→90234B.90234Th衰變?yōu)?/p>

86222Rn，經(jīng)過(guò)3次α衰變，C.原子核發(fā)生一次β衰變，該原子外層就失去一個(gè)電子D.J.J.湯姆孫通過(guò)對(duì)陰極射線的研究發(fā)現(xiàn)了電子，并提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型解析：B核反應(yīng)

92238U→90234Th＋24He為α衰變，故A錯(cuò)誤；設(shè)

90234Th衰變?yōu)?/p>

86222Rn經(jīng)過(guò)x次α衰變，y次β衰變，則4x＝234－222，2x－y＝90－86，解得x＝3，y＝2，90234Th衰變?yōu)?/p>

86222Rn經(jīng)過(guò)3次α衰變，2次β衰變，故B正確；原子核發(fā)生考點(diǎn)四核反應(yīng)方程與核能的計(jì)算[多維探究類]1.核反應(yīng)的四種類型類型可控性核反應(yīng)方程典例衰變?chǔ)了プ冏园l(fā)

92238U→

β衰變自發(fā)

90234Th→

類型可控性核反應(yīng)方程典例人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯た刂?/p>

714N＋24He→817

24He＋49Be→612

1327Al＋24He

1530P→14約里奧－居里夫婦發(fā)現(xiàn)人工放射性同位素類型可控性核反應(yīng)方程典例重核裂變比較容易進(jìn)行人工控制

92235U＋01n→56144

92235U＋01n→54136Xe輕核聚變很難控制12H＋13H2.計(jì)算核能的三種方法（1）根據(jù)ΔE＝Δmc2計(jì)算，計(jì)算時(shí)Δm的單位是“kg”，c的單位是“m/s”，ΔE的單位是“J”。（2）根據(jù)ΔE＝Δm×931.5MeV計(jì)算。因1原子質(zhì)量單位（u）相當(dāng)于931.5MeV的能量，所以計(jì)算時(shí)Δm的單位是“u”，ΔE的單位是“MeV”。（3）根據(jù)核子比結(jié)合能來(lái)計(jì)算核能：原子核的結(jié)合能＝核子比結(jié)合能×核子數(shù)?？枷蛞缓朔磻?yīng)的類型【典例3】能源是社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，發(fā)展核能是解決能源問(wèn)題的途徑之一。下列釋放核能的反應(yīng)方程中，表述正確的是（）A.

13H＋11H→B.24He＋1327Al→C.919F＋11H→816D.92235U＋01n→3890Sr＋答案：B解析：13H＋11H→24He＋γ是核聚變反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；23He＋1327Al→1530P＋01n和

919F＋11H→816O＋24He是人工核反應(yīng)，故考向二核反應(yīng)方程中兩個(gè)守恒的應(yīng)用【典例4】（2023·全國(guó)甲卷15題）在下列兩個(gè)核反應(yīng)方程中X＋714N→YY＋3X和Y代表兩種不同的原子核，以Z和A分別表示X的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)，則（）A.Z＝1，A＝1 B.Z＝1，A＝2C.Z＝2，A＝3 D.Z＝2，A＝4答案：D解析：設(shè)Y的電荷數(shù)為Z'，質(zhì)量數(shù)為A'，由質(zhì)量數(shù)守恒知A＋14＝A'＋17，A'＋7＝2A，由電荷數(shù)守恒知Z＋7＝Z'＋8，Z'＋3＝2Z，解得Z＝2，A＝4，故A、B、C錯(cuò)誤，D正確。考向三比結(jié)合能圖線的理解及應(yīng)用【典例5】（多選）原子核的比結(jié)合能曲線如圖所示。根據(jù)該曲線，下列判斷正確的有（）A.

24HeB.24He核比

C.兩個(gè)

12H核結(jié)合成

D.92235U核中核子的比結(jié)合能比

答案：BC解析：由題圖可知，24He的比結(jié)合能為7MeV，因此它的結(jié)合能為7MeV×4＝28MeV，A錯(cuò)誤；比結(jié)合能越大，表明原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定，結(jié)合題圖可知，B正確；兩個(gè)比結(jié)合能小的

12H核結(jié)合成比結(jié)合能大的

24He時(shí)，會(huì)釋放能量，C正確；由題圖可知，92235考向四核能的計(jì)算【典例6】花崗巖、磚砂、水泥等建筑材料是室內(nèi)氡的最主要來(lái)源。人呼吸時(shí)，氡氣會(huì)隨氣體進(jìn)入肺臟，氡衰變放出的α射線像小“炸彈”一樣轟擊肺細(xì)胞，使肺細(xì)胞受損，從而引發(fā)肺癌、白血病等。一靜止的氡核

86222Rn發(fā)生一次α衰變生成新核釙（Po），此過(guò)程動(dòng)量守恒且釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為α粒子和釙核的動(dòng)能。已知m氡＝222.0866u，mα＝4.0026u，m釙＝218.0766u，1u相當(dāng)于931MeV的能量。（（1）寫(xiě)出上述核反應(yīng)方程；（2）求上述核反應(yīng)放出的能量ΔE；（3）求α粒子的動(dòng)能Ekα。答案：（1）86222Rn→84218Po＋24（3）6.77MeV解析：（1）根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒有

86222Rn→84218（2）質(zhì)量虧損Δm＝222.0866u－4.0026u－218.0766u＝0.0074uΔE＝Δm×931MeV解得ΔE＝0.0074×931MeV≈6.89MeV。（3）設(shè)α粒子、釙核的動(dòng)能分別為Ekα、Ek釙，動(dòng)量分別為pα、p釙，由能量守恒定律得ΔE＝Ekα＋Ek釙由動(dòng)量守恒定律得0＝pα＋p釙又Ek＝p故Ekα∶Ek釙＝218∶4，解得Ekα≈6.77MeV?！窘忸}技法】對(duì)質(zhì)能方程的理解（1）一定的能量和一定的質(zhì)量相聯(lián)系，物體的總能量和它的質(zhì)量成正比，即E＝mc2。（2）核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm，其能量也要相應(yīng)減少，即ΔE＝Δmc2。（3）原子核分解成核子時(shí)要吸收一定的能量，相應(yīng)的質(zhì)量增加Δm，吸收的能量為ΔE＝Δmc2?？键c(diǎn)一原子的核式結(jié)構(gòu)模型1.根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。如圖所示是某同學(xué)畫(huà)出的α粒子散射實(shí)驗(yàn)的圖景，圖中實(shí)線表示α粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，下列說(shuō)法正確的是（）A.軌跡3是正確的B.軌跡2是正確的C.少部分的α粒子穿過(guò)金箔后仍沿原方向前進(jìn)D.α粒子在軌跡3的電勢(shì)能先減小后增大解析：A在α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后仍沿原來(lái)方向前進(jìn)，極少數(shù)發(fā)生超過(guò)90°的大角度偏轉(zhuǎn)，越靠近原子核，軌跡偏轉(zhuǎn)越大，而題圖中軌跡2的偏轉(zhuǎn)程度超過(guò)軌跡3，故軌跡2錯(cuò)誤，軌跡3正確；在軌跡3，原子核對(duì)α粒子先做負(fù)功再做正功，所以α粒子電勢(shì)能先增大后減小，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。2.關(guān)于α粒子散射實(shí)驗(yàn)，下述說(shuō)法中正確的是（）A.在實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象是絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后，仍沿原來(lái)方向前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)超過(guò)90°，有的甚至被彈回接近180°B.使α粒子發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)的力來(lái)自帶正電的核及核外電子，當(dāng)α粒子接近核時(shí)是核的排斥力使α粒子發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)，當(dāng)α粒子接近電子時(shí)，是電子的吸引力使之發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)C.實(shí)驗(yàn)表明原子中心有一個(gè)極小的核，它占有原子體積的極小部分，實(shí)驗(yàn)事實(shí)肯定了湯姆孫的原子結(jié)構(gòu)模型D.實(shí)驗(yàn)表明原子中心的核帶有原子的全部正電及全部質(zhì)量解析：A在實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象是絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后，仍沿原來(lái)方向前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)超過(guò)90°，有的甚至被彈回接近180°，所以A正確；使α粒子發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)的力是來(lái)自帶正電的核，當(dāng)α粒子接近核時(shí)，核的排斥力使α粒子發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)，電子對(duì)α粒子的影響忽略不計(jì)，所以B錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)表明原子中心有一個(gè)極小的核，它占有原子體積的極小部分，實(shí)驗(yàn)事實(shí)否定了湯姆孫的原子結(jié)構(gòu)模型，所以C錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)表明原子中心的核帶有原子的全部正電及絕大部分質(zhì)量，所以D錯(cuò)誤?？键c(diǎn)二玻爾理論的理解及應(yīng)用3.（2023·山東高考1題）“夢(mèng)天號(hào)”實(shí)驗(yàn)艙攜帶世界首套可相互比對(duì)的冷原子鐘組發(fā)射升空，對(duì)提升我國(guó)導(dǎo)航定位、深空探測(cè)等技術(shù)具有重要意義。如圖所示為某原子鐘工作的四能級(jí)體系，原子吸收頻率為ν0的光子從基態(tài)能級(jí)Ⅰ躍遷至激發(fā)態(tài)能級(jí)Ⅱ，然后自發(fā)輻射出頻率為ν1的光子，躍遷到鐘躍遷的上能級(jí)2，并在一定條件下可躍遷到鐘躍遷的下能級(jí)1，實(shí)現(xiàn)受激輻射，發(fā)出鐘激光，最后輻射出頻率為ν3的光子回到基態(tài)。該原子鐘產(chǎn)生的鐘激光的頻率ν2為（）A.ν0＋ν1＋ν3 B.ν0＋ν1－ν3C.ν0－ν1＋ν3 D.ν0－ν1－ν3解析：D根據(jù)原子躍遷理論和題圖所示能級(jí)圖可知，EⅡ－EⅠ＝hν0，E1－EI＝hν3，E2－E1＝hν2，EⅡ－E2＝hν1，聯(lián)立解得hν0＝hν1＋hν2＋hν3，則ν2＝ν0－ν1－ν3，D正確，A、B、C錯(cuò)誤。4.（2022·浙江6月選考7題）如圖為氫原子的能級(jí)圖。大量氫原子處于n＝3的激發(fā)態(tài)，在向低能級(jí)躍遷時(shí)放出光子，用這些光子照射逸出功為2.29eV的金屬鈉。下列說(shuō)法正確的是（）A.逸出光電子的最大初動(dòng)能為10.80eVB.n＝3躍遷到n＝1放出的光子動(dòng)量最大C.有3種頻率的光子能使金屬鈉產(chǎn)生光電效應(yīng)D.用0.85eV的光子照射，氫原子躍遷到n＝4激發(fā)態(tài)解析：B氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)時(shí)釋放的光子能量最大，頻率也最大，能量為E1＝（－1.51eV）－（－13.6eV）＝12.09eV，照射逸出功為2.29eV的金屬鈉，光電子的最大初動(dòng)能為Ekm＝E1－W＝9.8eV，頻率大的光子波長(zhǎng)小，根據(jù)p＝hλ可知頻率大的光子動(dòng)量大，A錯(cuò)誤，B正確；氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)釋放的光子能量為E2＝（－1.51eV）－（－3.4eV）＝1.89eV＜W，該光子不能使金屬鈉發(fā)生光電效應(yīng)，可知有2種頻率的光子能使金屬鈉產(chǎn)生光電效應(yīng)，C錯(cuò)誤；－1.51eV＋0.85eV＝－0.66eV，可知?dú)湓硬荒芪赵摴庾訌膎＝3能級(jí)躍遷到n＝4能級(jí)，D考點(diǎn)三原子核的衰變及半衰期5.（2023·重慶高考6題）原子核

92235U可以經(jīng)過(guò)多次α和β衰變成為穩(wěn)定的原子核

82207Pb，在該過(guò)程中，可能發(fā)生的βA.

87223Fr→

88223Ra＋-10C.

88225Ra→

89225Ac＋-10解析：A根據(jù)α衰變質(zhì)量數(shù)減4可知，生成物的質(zhì)量數(shù)只可能為231、227、223、219，所以在該過(guò)程中，可能發(fā)生的β衰變是

87223Fr→88223Ra＋6.（2024·九省聯(lián)考貴州）我國(guó)科研人員及合作者首次合成了新原子

核

89205Ac。原子核存在一種衰變鏈，其中第1次由

89205Ac衰變成原子

核

87201Fr，第2次由

87201FrA.兩次均為α衰變B.兩次均為β衰變C.第1次為α衰變，第2次為β衰變D.第1次為β衰變，第2次為α衰變解析：根據(jù)核反應(yīng)過(guò)程中電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可知，第一

次衰變方程為

89205Ac→

87201Fr＋24He，第二次衰變方程為

87201Fr→

7.（多選）靜止的

83211Bi原子核在磁場(chǎng)中發(fā)生衰變后運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，大、小圓半徑分別為R1、R2。則下列關(guān)于此核衰變方程和兩圓軌跡半徑比值的判斷中正確的是（A.

83211Bi→

84211Po＋-10e C.R1∶R2＝84∶1 D.R1∶R2＝81∶2解析：AC由左手定則可知此核衰變?yōu)棣滤プ儯蔄正確，B錯(cuò)誤；由qvB＝mv2R可知R＝mvqB，由動(dòng)量守恒定律知，衰變后兩粒子的動(dòng)量mv大小相同，所以R1∶R2＝q2∶q1＝84∶1，故C正確考點(diǎn)四核反應(yīng)方程與核能的計(jì)算8.我國(guó)可控核聚變技術(shù)研發(fā)已進(jìn)入快車道，預(yù)計(jì)不遠(yuǎn)將來(lái)可以實(shí)現(xiàn)商用。下列相關(guān)描述正確的是（）A.目前核電站使用的都是核聚變技術(shù)B.核反應(yīng)

92235U＋01n→56144BaC.太陽(yáng)是一個(gè)巨大的核聚變反應(yīng)堆D.原子彈是利用核聚變?cè)碇瞥傻慕馕觯篊目前核電站使用的都是核裂變技術(shù)，故A錯(cuò)誤；核反應(yīng)

92235U＋01n→56144Ba＋3689Kr＋301n是核裂變，故B錯(cuò)誤；9.（2023·湖南高考1題）2023年4月13日，中國(guó)“人造太陽(yáng)”反應(yīng)堆中科院環(huán)流器裝置（EAST）創(chuàng)下新紀(jì)錄，實(shí)現(xiàn)403秒穩(wěn)態(tài)長(zhǎng)脈沖高約束模等離子體運(yùn)行，為可控核聚變的最終實(shí)現(xiàn)又向前邁出了重要的一步，下列關(guān)于核反應(yīng)的說(shuō)法正確的是（）A.相同質(zhì)量的核燃料，輕核聚變比重核裂變釋放的核能更多B.氘氚核聚變的核反應(yīng)方程為

12H＋13HC.核聚變的核反應(yīng)燃料主要是鈾235D.核聚變反應(yīng)過(guò)程中沒(méi)有質(zhì)量虧損解析：A相同質(zhì)量的核燃料，輕核聚變要比重核裂變質(zhì)量虧損更多，根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程可知，輕核聚變放出的核能更多，A正確，D錯(cuò)誤；根據(jù)核反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，氘氚核聚變的產(chǎn)物之一為中子，而不是電子，B錯(cuò)誤；鈾235為核裂變的主要燃料，C錯(cuò)誤。10.（2023·浙江6月選考5題）“玉兔二號(hào)”裝有核電池，不懼漫長(zhǎng)寒冷的月夜。核電池將

94238Pu衰變釋放的核能一部分轉(zhuǎn)換成電能。94238Pu的衰變方程為

94238Pu92A.衰變方程中的X等于233B.24He的穿透能力比C.94238Pu比

D.月夜的寒冷導(dǎo)致

94238解析：C由于核反應(yīng)過(guò)程遵循質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒，則X應(yīng)為234，A錯(cuò)誤；α射線的穿透能力比γ射線的穿透能力弱，B錯(cuò)誤；比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，則

92234U的比結(jié)合能比

94238Pu的比結(jié)合能大，C正確；放射性元素的半衰期與物理狀態(tài)以及化學(xué)狀態(tài)均無(wú)關(guān)，所以月夜寒冷的天氣中

9411.（2023·遼寧高考6題）原子處于磁場(chǎng)中，某些能級(jí)會(huì)發(fā)生劈裂。某種原子能級(jí)劈裂前后的部分能級(jí)圖如圖所示，相應(yīng)能級(jí)躍遷放出的光子分別設(shè)為①②③④。若用①照射某金屬表面時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng)，且逸出光電子的最大初動(dòng)能為Ek，則（）A.①和③的能量相等B.②的頻率大于④的頻率C.用②照射該金屬一定能發(fā)生光電效應(yīng)D.用④照射該金屬逸出光電子的最大初動(dòng)能小于Ek解析：A由題圖可知躍遷時(shí)放出的光子①和③均由同