第一部分专题五第14讲 原子与原子核物理—2021届高考物理二轮专题复习课件（选择性考试）65张ppt.ppt

1、专题五专题五 近代物理初步近代物理初步 第14讲 原子与原子核物理 1光电效应的规律及应用光电效应的规律及应用 2原子的能级跃迁原子的能级跃迁 3原子核的衰变规律原子核的衰变规律 4核反应方程的书写核反应方程的书写 5质量亏损和核能的质量亏损和核能的计算计算 6三种射线的特点及应用等三种射线的特点及应用等 第14讲 原子与原子核物理 由于本专题涉及的知识点与科技相关，题目新颖，由于本专题涉及的知识点与科技相关，题目新颖， 但难度不大，因此，备考中应加强对基本概念和规律的但难度不大，因此，备考中应加强对基本概念和规律的 理解，强化典题的训练理解，强化典题的训练 第14讲 原子与原子核物理 知识归

2、纳 感悟真题 第14讲 原子与原子核物理 知识归纳 感悟真题 1光电效应的实验规律光电效应的实验规律 (1)任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率 低于这个频率时不发生光电效应低于这个频率时不发生光电效应 (2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随 入射光频率的增大而增大入射光频率的增大而增大 (3)入射光照射到金属板上时，光电子的发射几乎是入射光照射到金属板上时，光电子的发射几乎是 瞬时的，一般不会超过瞬时的，一般不会超过 10 9 s. (4)当入射光的频率大于或等于极限频率时，饱和光当入射光的频

3、率大于或等于极限频率时，饱和光 电流的大小与入射光的强度成正比电流的大小与入射光的强度成正比 第14讲 原子与原子核物理 知识归纳 感悟真题 2光电效应方程光电效应方程 (1)光电子的最大初动能光电子的最大初动能 Ek跟入射光子的能量跟入射光子的能量 h 和和 逸出功逸出功 W0的关系为：的关系为：EkhW0. (2)极限频率极限频率 cW0 h . 3氢原子能氢原子能级图级图 (1)氢原子能级图如图所示氢原子能级图如图所示 第14讲 原子与原子核物理 知识归纳 感悟真题 (2)一群氢原子处于量子数为一群氢原子处于量子数为 n 的激发态时，最多可的激发态时，最多可 能辐射出的光谱线条数：能辐射

4、出的光谱线条数：NC2 n n（ （n1） 2 . 4原子核的衰变原子核的衰变 衰变类型衰变类型 衰变衰变 衰变衰变 衰变方程衰变方程 A ZX A 4 Z 2Y4 2He A ZX A Z 1Y 0 1e 2个质子和个质子和2个中子个中子 结合成一整体射出结合成一整体射出 核内的一个中子转化成核内的一个中子转化成 了一个质子和一个电子了一个质子和一个电子 衰变实质衰变实质 21 1H 21 0n 4 2He 1 0n 1 1H 0 1e 衰变规律衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒电荷数守恒、质量数守恒 第14讲 原子与原子核物理 知识归纳 感悟真题 5.核能核能 (1)原子核的结合能：克服核力

5、做功，使原子核分解原子核的结合能：克服核力做功，使原子核分解 为单个核子时吸收的能量，或若为单个核子时吸收的能量，或若干单个核子在核力的作干单个核子在核力的作 用下结合成原子核时放出的能量用下结合成原子核时放出的能量 (2)质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质 量之和的现象注意质量数与质量是两个不同的概念量之和的现象注意质量数与质量是两个不同的概念 (3)质能方程：质能方程：Emc2，即一定的能量和一定的质量，即一定的能量和一定的质量 相联系，物体的总能量与它的质量成正比相联系，物体的总能量与它的质量成正比 第14讲 原子与原子核物理 知识归纳

6、感悟真题 1(2020 全国卷全国卷)(多选多选)下列核反应方程中，下列核反应方程中，X1， X2，X3，X4代表代表 粒子的有粒子的有( ) A.2 1H 2 1H 1 0n X1 B.2 1H 3 1H 1 0n X2 C.235 92U 1 0n 144 56Ba 89 36Kr 3X3 D.1 0n 6 3Li 3 1H X4 解析：解析： 粒子为氦原子核粒子为氦原子核4 2He，根据核反应方程遵守 ，根据核反应方程遵守 电荷数守恒和质量数守恒，电荷数守恒和质量数守恒，A 选项中的选项中的 X1为为3 2He， ，B 选项选项 中的中的 X2为为4 2He， ，C 选项中的选项中的 X

7、3为中子为中子1 0n， ，D 选项中的选项中的 X4 为为4 2He.故 故 B、D 正确正确 答案：答案：BD 第14讲 原子与原子核物理 知识归纳 感悟真题 2 (2020 全国卷全国卷)氘核氘核2 1H 可通过一系列聚变反应释放 可通过一系列聚变反应释放 能量，其总效果可用反应式能量，其总效果可用反应式 6 2 1H 2 4 2He 2 1 1H 2 1 0n 43.15MeV 表示海水中富含氘，已知表示海水中富含氘，已知 1 kg 海水中含有的氘海水中含有的氘 核约为核约为 1.01022个，若全都发生聚变反应，其释放的能量个，若全都发生聚变反应，其释放的能量 与质量为与质量为 M

8、的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知 1 kg 标标 准煤燃烧释放的热量约为准煤燃烧释放的热量约为 2.9107 J， 1 MeV1.610 13 J， ， 则则 M 约为约为( ) A40 kg B100 kg C400 kg D1 000 kg 第14讲 原子与原子核物理 知识归纳 感悟真题 解析：解析：氘核氘核2 1H 可通过一系列聚变反应释放能量，其总 可通过一系列聚变反应释放能量，其总 效果可用反应式效果可用反应式 62 1H 24 2He 21 1H 21 0n 43.15 MeV， 则平均每个氘核聚变释放的能量为则平均每个氘核聚变释放的能量为 E

9、6 43.15 6 MeV. 1 kg 海水中含有的氘核约为海水中含有的氘核约为 1.01022个，可以放出的个，可以放出的 总能量为总能量为 E0N， 由由 Qmq 可得，要释放相同的热量，需要燃烧标准煤可得，要释放相同的热量，需要燃烧标准煤 燃烧的质量燃烧的质量 mQ q E0 q 400 kg. 答案：答案：C 第14讲 原子与原子核物理 知识归纳 感悟真题 3(2020 全国卷全国卷)(多选多选)1934 年，约里奥居里夫年，约里奥居里夫 妇用妇用 粒子轰击铝箔，首次产生了人工放射性同位素粒子轰击铝箔，首次产生了人工放射性同位素 X， 反应方程为：反应方程为： 4 2He 27 13A

10、l X1 0n.X 会衰变成原子核 会衰变成原子核 Y， 衰， 衰 变方程为变方程为 XY0 1e，则 ，则( ) AX 的质量数与的质量数与 Y 的质量数相等的质量数相等 BX 的电荷数比的电荷数比 Y 的电荷数少的电荷数少 1 CX 的电荷数比的电荷数比27 13Al 的电荷数多 的电荷数多 2 DX 的质量数与的质量数与27 13Al 的质量数相等 的质量数相等 第14讲 原子与原子核物理 知识归纳 感悟真题 解析：解析：设设 X 和和 Y 的质子数分别为的质子数分别为 n1和和 n2，质量数分，质量数分 别为别为 m1和和 m2，则反应方程为，则反应方程为 4 2He 27 13Al

11、m1n1X1 0n， ，m1n1Xm2n2Y0 1e 根据反应方程质子数和质量数守恒，解得根据反应方程质子数和质量数守恒，解得 213n1，n1n21 427m11，m1m20 解得解得 n115，n214，m130，m230 即即 X 的质量数与的质量数与 Y 的质量数相等，的质量数相等，30 15X 电荷数比 电荷数比27 13Al 的电荷数多的电荷数多 2，30 15X 质量数比 质量数比27 13Al 的质量数多 的质量数多 3，A、C 正正 确，确，B、D 错误错误 答案：答案：AC 第14讲 原子与原子核物理 细研考点 提升素养 考点一考点一 光电效应现象和光电效应方程的应用光电效

12、应现象和光电效应方程的应用 1对光电效应的四点提醒对光电效应的四点提醒 (1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于 光的频率光的频率 (2)光电效应中的光电效应中的“光光”不是特指可见光，也包括不不是特指可见光，也包括不 可见光可见光 (3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关 (4)光电子不是光子，而是电子光电子不是光子，而是电子 第14讲 原子与原子核物理 细研考点 提升素养 2两条对应关系两条对应关系 (1)光强大光强大光子数目多光子数目多发射光电子多发射光电子多光电流大光电流大 (2)光子频率高

13、光子频率高光子能量大光子能量大光电子的最大初动能大光电子的最大初动能大 3定量分析时应抓住三个关系式定量分析时应抓住三个关系式 (1)爱因斯坦光电效应方程：爱因斯坦光电效应方程：EkhW0. (2)最大初动能与遏止电压的关系：最大初动能与遏止电压的关系：EkeUc. (3)逸出功与极限频率的关系：逸出功与极限频率的关系：W0hc. 第14讲 原子与原子核物理 细研考点 提升素养 3光电效应的图象问题光电效应的图象问题 图象名称图象名称 图线形状图线形状 由图线直接由图线直接(间接间接)得到的物得到的物 理量理量 最大初动能最大初动能 Ek 与入射光频率与入射光频率 的关系图线的关系图线 极限频

14、率：图线与极限频率：图线与 轴交轴交 点的横坐标点的横坐标 c 逸出功： 图线与逸出功： 图线与 Ek轴交点轴交点 的纵坐标的值的纵坐标的值 W0|E|E 普朗克常量：图线的斜率普朗克常量：图线的斜率 kh 第14讲 原子与原子核物理 细研考点 提升素养 颜色相同、 强度不颜色相同、 强度不 同的光， 光电流与同的光， 光电流与 电压的关系电压的关系 饱和光电流饱和光电流 Im： 电流的： 电流的 最大值最大值 最大初动能：最大初动能： EkmeUc 颜色不同时， 光电颜色不同时， 光电 流与电压的关系流与电压的关系 遏止电压遏止电压 Uc1、Uc2 饱和光电流饱和光电流 最大初动能最大初动能

15、Ek1eUc1， Ek2eUc2 第14讲 原子与原子核物理 细研考点 提升素养 遏止电压遏止电压 Uc与与 入射光频率入射光频率 的关系图线的关系图线 截止频率截止频率 c：图线与横：图线与横 轴的交点轴的交点 遏止电压遏止电压 Uc：随入射光：随入射光 频率的增大而增大频率的增大而增大 普朗克常量普朗克常量 h： 等于图线： 等于图线 的斜率与电子电量的乘的斜率与电子电量的乘 积，即积，即 hke.(注：此时两注：此时两 极之间接反向电压极之间接反向电压) 第14讲 原子与原子核物理 细研考点 提升素养 (2018 全国卷全国卷)用波长为用波长为300 nm的光照射锌的光照射锌 板，电子逸

16、出锌板表面的最大初动能为板，电子逸出锌板表面的最大初动能为 1.2810 19 J已 已 知普朗克常量为知普朗克常量为 6.6310 34 J s，真空中的光速为 ，真空中的光速为 3.00 108 m s 1.能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为 能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为 ( ) A11014 Hz B81014 Hz C21015 Hz D81015 Hz 第14讲 原子与原子核物理 细研考点 提升素养 解析：解析：设单色光的最低频率为设单色光的最低频率为 0，由，由 EkhW0知知 Ekh1W0， 0h0W0， 又知， 又知 1c ， 整理得 ， 整理得 0c Ek

17、h ， 代入数据解得代入数据解得 081014 Hz. 答案：答案：B 第14讲 原子与原子核物理 细研考点 提升素养 考向考向 光电效应方程的理解光电效应方程的理解 1(2019 北京卷北京卷)光电管是一种利用光照射产生电流光电管是一种利用光照射产生电流 的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电 流表中给出了流表中给出了 6 次实验的结果次实验的结果 组组 次次 入射光子的入射光子的 能量能量/eV 相对相对 光强光强 光电流大光电流大 小小/mA 逸出光电子的逸出光电子的 最大动能最大动能/eV 第第 一一 组组 1 4.0 弱弱 2

18、9 0.9 2 4.0 中中 43 0.9 3 4.0 强强 60 0.9 第第 二二 组组 4 6.0 弱弱 27 2.9 5 6.0 中中 40 2.9 6 6.0 强强 55 2.9 第14讲 原子与原子核物理 细研考点 提升素养 由表中数据得出的论断中不正确的是由表中数据得出的论断中不正确的是( ) A两组实验采用了不同频率的入射光两组实验采用了不同频率的入射光 B两组实验所用的金属板材质不同两组实验所用的金属板材质不同 C若入射光子的能量为若入射光子的能量为 5.0 eV，逸出光电子的最大，逸出光电子的最大 动能为动能为 1.9 eV D若入射光子的能量为若入射光子的能量为 5.0

19、eV，相对光强越强，光，相对光强越强，光 电流越大电流越大 解析：解析：光子的能量光子的能量 Eh，入射光子的能量不同，故，入射光子的能量不同，故 入射光子的频率不同，故入射光子的频率不同，故 A 正确；由爱因斯坦的光电效应正确；由爱因斯坦的光电效应 方程方程hWEk， 可求出两组实验的逸出功， 可求出两组实验的逸出功W均为均为3.1 eV， 第14讲 原子与原子核物理 细研考点 提升素养 故两组实验所用的金属板材质相同，故故两组实验所用的金属板材质相同，故 B 错误；由错误；由 h WEk，W3.1 eV；当；当 h5.0 eV 时，时，Ek1.9 eV，故，故 C 正确；光强越强，单位时间

20、内射出的光子数越多，单位时正确；光强越强，单位时间内射出的光子数越多，单位时 间内逸出的光电子数越多，形成的光电流越大，故间内逸出的光电子数越多，形成的光电流越大，故 D 正正 确确 答案：答案：B 第14讲 原子与原子核物理 细研考点 提升素养 考向考向 光电效应的图象问题光电效应的图象问题 2用如图甲所示的装置研究光电效应现象闭合电用如图甲所示的装置研究光电效应现象闭合电 键键 S，用频率为，用频率为 的光照射光电管时发生了光电效应图的光照射光电管时发生了光电效应图 乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能 Ek与与 入射光频率入射光频率 的

21、关系图象，图线与横轴的交点坐标为的关系图象，图线与横轴的交点坐标为(a， 0)，与纵轴的交点坐标为，与纵轴的交点坐标为(0，b)，下列说法中正确的是，下列说法中正确的是 ( ) 第14讲 原子与原子核物理 细研考点 提升素养 A普朗克常量为普朗克常量为 ha b B断开电键断开电键 S 后，电流表后，电流表 G 的示数不为零的示数不为零 C仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大 D保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表 G 的示数保持不变的示数保持不变 解析：解析：由由 hW0Ek，变形得，变形

22、得 EkhW0，可知图，可知图 线的斜率为普朗克常量，即线的斜率为普朗克常量，即 hb a，故 ，故 A 错误；断开电键错误；断开电键 S 后，仍有光电子产生，所以电流表后，仍有光电子产生，所以电流表 G 的示数不为零，故的示数不为零，故 B 正确；只有增大入射光的频率，才能增大光电子的正确；只有增大入射光的频率，才能增大光电子的最大最大 第14讲 原子与原子核物理 细研考点 提升素养 初动能，与光的强度无关，故初动能，与光的强度无关，故 C 错误；保持照射光强度错误；保持照射光强度 不变，仅提高照射光频率，单个光子的能量增大，而光的不变，仅提高照射光频率，单个光子的能量增大，而光的 强度不变

23、，那么光子数一定减少，发出的光子数也减少，强度不变，那么光子数一定减少，发出的光子数也减少， 电流表电流表 G 的示数要减小，故的示数要减小，故 D 错误错误 答案：答案：B 第14讲 原子与原子核物理 细研考点 提升素养 考点二考点二 原子的核式结构原子的核式结构 玻尔理论玻尔理论 1 粒子散射实验粒子散射实验 (1) 粒子散射实验装置粒子散射实验装置 (2) 粒子散射实验的结果： 绝大多数粒子散射实验的结果： 绝大多数 粒子穿过金箔粒子穿过金箔 后基本上仍沿原来的方向前进，但少数后基本上仍沿原来的方向前进，但少数 粒子穿过金箔粒子穿过金箔 后发生了大角度偏转， 极少数后发生了大角度偏转，

24、极少数 粒子甚至被粒子甚至被 “撞了回来撞了回来” ” 第14讲 原子与原子核物理 细研考点 提升素养 2原子的核式结构模型原子的核式结构模型 (1) 粒子散射实验结果分析粒子散射实验结果分析 核外电子不会使核外电子不会使 粒子的速度发生明显改变粒子的速度发生明显改变 汤姆孙模型不能解释汤姆孙模型不能解释 粒子的大角度散射粒子的大角度散射 绝大多数绝大多数 粒子沿直线穿过金箔，说明原子中绝粒子沿直线穿过金箔，说明原子中绝 大部分是空的；少数大部分是空的；少数 粒子发生较大角度偏转，反映了粒子发生较大角度偏转，反映了 原子内部集中存在着对原子内部集中存在着对 粒子有斥力的正电荷； 极少数粒子有斥

25、力的正电荷； 极少数 粒子甚至被粒子甚至被“撞了回来撞了回来” ，反映了个别，反映了个别 粒子正对着质量粒子正对着质量 比比 粒子大得多的物体运动时，受到该物体很大的斥力粒子大得多的物体运动时，受到该物体很大的斥力 作用作用 第14讲 原子与原子核物理 细研考点 提升素养 (2)核式结构模型的局限性核式结构模型的局限性 卢瑟福的原子核式结构模型能够很好地解释卢瑟福的原子核式结构模型能够很好地解释 粒子粒子 散射实验现象，但不能解释原子光谱是特征光谱和原子散射实验现象，但不能解释原子光谱是特征光谱和原子 的稳定性的稳定性 3对氢原子能级图的理解对氢原子能级图的理解 (1)能级图如图所示能级图如图

26、所示 第14讲 原子与原子核物理 细研考点 提升素养 (2)氢原子的能级和轨道半径氢原子的能级和轨道半径 氢原子的能级公式：氢原子的能级公式：En 1 n2E1(n 1，2，3，)，其，其 中中 E1为基态能量，其数值为为基态能量，其数值为 E113.6 eV. 氢原子的半径公式：氢原子的半径公式：rnn2r1(n1，2，3，)，其中，其中 r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为为基态半径，又称玻尔半径，其数值为 r10.5310 10 m. (3)能级图中相关量意义的说明能级图中相关量意义的说明 相关量相关量 意义意义 能级图中的横线能级图中的横线 表示氢原子可能的能表示氢原子可能的能 量状

27、态量状态定态定态 横线左端的数字横线左端的数字“1，2， 3” 表示量子数表示量子数 第14讲 原子与原子核物理 细研考点 提升素养 横线右端的数字横线右端的数字 “13.6，3.4” 表示氢原子的能量表示氢原子的能量 相邻横线间的距离相邻横线间的距离 表示相邻的能量差， 量子数表示相邻的能量差， 量子数 越大，相邻的能量差越小，越大，相邻的能量差越小， 距离越小距离越小 带箭头的竖线带箭头的竖线 表示原子由较高能级向较表示原子由较高能级向较 低能级跃迁， 原子跃迁的条低能级跃迁， 原子跃迁的条 件为件为 hEmEn 第14讲 原子与原子核物理 细研考点 提升素养 4.两类能级跃迁两类能级跃迁

28、 (1)自发跃迁：高能级自发跃迁：高能级低能级，释放能量，发出光子低能级，释放能量，发出光子 光子的频率光子的频率 E h E 高高E低低 h . (2)受激跃迁：低能级受激跃迁：低能级高能级，吸收能量高能级，吸收能量 光照光照(吸收光子吸收光子)：吸收光子的全部能量，光子的能：吸收光子的全部能量，光子的能 量必须恰等于能级差量必须恰等于能级差 hE. 碰撞、加热等：可以吸收实物粒子的部分能量，只碰撞、加热等：可以吸收实物粒子的部分能量，只 要入射粒子能量大于或等于能级差即可，要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E外 外E. 大于电离能的光子被吸收，将原子电离大于电离能的光子被吸收，将原子电离

29、 第14讲 原子与原子核物理 细研考点 提升素养 (2020 北京卷北京卷)氢原子能级示意如图 现有大氢原子能级示意如图 现有大 量氢原子处于量氢原子处于 n3 能级上，下列说法正确的是能级上，下列说法正确的是( ) A这些原子跃迁过程中最多可辐射出这些原子跃迁过程中最多可辐射出 2 种频率的光子种频率的光子 B 从 从 n3 能级跃迁到能级跃迁到 n1 能级比跃迁到能级比跃迁到 n2 能级辐能级辐 射的光子频率低射的光子频率低 第14讲 原子与原子核物理 细研考点 提升素养 C从从 n3 能级跃迁到能级跃迁到 n4 能级需吸收能级需吸收 0.66 eV 的的 能量能量 Dn3 能级的氢原子电

30、离至少需要吸收能级的氢原子电离至少需要吸收 13.6 eV 的的 能量能量 解析：解析： 大量氢原子处于大量氢原子处于 n3 能级跃迁到能级跃迁到 n1 最多可辐最多可辐 射出射出 C2 3 3 种不同频率的光子， 故种不同频率的光子， 故 A 错误； 根据能级图可知错误； 根据能级图可知 从从 n3 能级跃迁到能级跃迁到 n1 能级辐射的光子能量为能级辐射的光子能量为 h113.6 eV1.51 eV，从，从 n3 能级跃迁到能级跃迁到 n2 能级辐射的光子能能级辐射的光子能 量为量为 h23.4 eV1.51 eV，比较可知从，比较可知从 n3 能级跃迁到能级跃迁到 第14讲 原子与原子核

31、物理 细研考点 提升素养 n1能级比跃迁到能级比跃迁到 n2能级辐射的光子频率高， 故能级辐射的光子频率高， 故 B错误；错误； 根据能级图可知从根据能级图可知从 n3 能级跃迁到能级跃迁到 n4 能级， 需要吸收的能级， 需要吸收的 能量为能量为 E1.51 eV0.85 eV0.66 eV，故，故 C 正确；根据能正确；根据能 级图可知氢原子处于级图可知氢原子处于 n3 能级的能量为能级的能量为1.51 eV，故要使，故要使 其电离至少需要吸收其电离至少需要吸收 1.51 eV 的能量，故的能量，故 D 错误错误 答案：答案：C 第14讲 原子与原子核物理 细研考点 提升素养 考向考向 原

32、子能级公式的应用原子能级公式的应用 1(2020 广州二模广州二模)氢原子第氢原子第 n 能级的能量为能级的能量为 EnE1 n2 (n1，2，3，)，其中，其中 E1是基态能量若氢原子从第是基态能量若氢原子从第 k 能级跃迁到第能级跃迁到第 p 能级， 辐射的能量为能级， 辐射的能量为 5 36E1， 第 ， 第 p 能级比能级比 基态能量高基态能量高3 4E1，则 ，则( ) Ak3，p2 Bk4，p3 Ck5，p3 Dk6，p2 第14讲 原子与原子核物理 细研考点 提升素养 解析：解析：根据第根据第 n 能级的能量为：能级的能量为：EnE1 n2(n 1，2，3，)， 第第 p 能级比

33、基态能量高能级比基态能量高3 4E1，则： ，则：Ep1 4E1，所以 ，所以 p2. 根据玻尔理论有：根据玻尔理论有：EEmEn(mn)， 当氢原子由第当氢原子由第 k 能级跃迁到第能级跃迁到第 2 能级时，能级时，EE1 k2 E1 4 5 36E1， ， 可得：可得：k3，故，故 A 项正确，项正确，B、C、D 三项错误三项错误 答案：答案：A 第14讲 原子与原子核物理 细研考点 提升素养 考向考向 能级图与能级跃迁能级图与能级跃迁 2.如图所示为氢原子的能级图，已知某如图所示为氢原子的能级图，已知某 金属的逸出功为金属的逸出功为 6.44 eV，则下列说法正确，则下列说法正确 的是的

34、是( ) A处于基态的氢原子可以吸收能量为处于基态的氢原子可以吸收能量为 12.1 eV 的光的光 子而被激发子而被激发 B 用能量为 用能量为 12.5 eV 的电子轰击处于基态的氢原子，的电子轰击处于基态的氢原子， 不能使氢原子发生能级跃迁不能使氢原子发生能级跃迁 第14讲 原子与原子核物理 细研考点 提升素养 C 用 用 n4 能级跃迁到能级跃迁到 n1 能级辐射的光子照射金能级辐射的光子照射金 属，从金属表面逸出的光电子最大初动能为属，从金属表面逸出的光电子最大初动能为 6.31 eV D一群处于一群处于 n4 能级上的氢原子向低能级跃迁时能级上的氢原子向低能级跃迁时 最多产生最多产生

35、 4 种谱线种谱线 解析：解析：处于基态的氢原子若吸收能量为处于基态的氢原子若吸收能量为 12.1 eV 的光的光 子，氢原子的能量变成：子，氢原子的能量变成：EE1E13.612.1 1.5 eV，氢原子不存在，氢原子不存在1.5 eV 的能级，所以可知处于基的能级，所以可知处于基 态的氢原子不能吸收能量为态的氢原子不能吸收能量为 12.1 eV 的光子而被激发，故的光子而被激发，故 A 项错误；用能量为项错误；用能量为 12.5 eV 的电子轰击处于基态的氢原的电子轰击处于基态的氢原 子，由于：子，由于：E2E13.4(13.6)10.2 eV，可知氢原，可知氢原 第14讲 原子与原子核物

36、理 细研考点 提升素养 子可以吸收电子的一部分能量发生能级跃迁，故子可以吸收电子的一部分能量发生能级跃迁，故 B 项错项错 误；从误；从 n4 能级跃迁到能级跃迁到 n1 能级辐射的光子照射金属，能级辐射的光子照射金属， 光子的能量：光子的能量：EE4E10.85(13.6)12.75 eV， 从金属表面逸出的光电子最大初动能为：从金属表面逸出的光电子最大初动能为：EkEW0 12.756.446.31 eV，故，故 C 项正确；一群处于项正确；一群处于 n4 能级能级 上的氢原子向低能级跃迁时最多产生：上的氢原子向低能级跃迁时最多产生：C2 4 6 种谱线，故种谱线，故 D 项错误项错误 答

37、案：答案：C 第14讲 原子与原子核物理 细研考点 提升素养 考向考向 原子能级跃迁中的能量变化原子能级跃迁中的能量变化 3据玻尔理论可知，处于基态的氢原子吸收一个光据玻尔理论可知，处于基态的氢原子吸收一个光 子后跃迁到高能级，下列说法正确的是子后跃迁到高能级，下列说法正确的是( ) A核外电子的动能增加核外电子的动能增加 B氢原子的电势能减少氢原子的电势能减少 C氢原子的能量增加氢原子的能量增加 D氢原子更加稳定氢原子更加稳定 解析：解析： 处于基态的氢原子吸收一个光子后跃迁到高能处于基态的氢原子吸收一个光子后跃迁到高能 级后电子的轨道半径增大，由：级后电子的轨道半径增大，由： ke2 r2

38、 mv 2 r ，可知电子的动，可知电子的动 能减小，故能减小，故 A 项错误；处于基态的氢原子吸收一个光子项错误；处于基态的氢原子吸收一个光子 后跃迁到高能级后电子的轨道半径增大， 氢原子的电势能后跃迁到高能级后电子的轨道半径增大， 氢原子的电势能 第14讲 原子与原子核物理 细研考点 提升素养 增大，故增大，故 B 项错误；处于基态的氢原子吸收一个光子能项错误；处于基态的氢原子吸收一个光子能 量增大，故量增大，故 C 项正确；原子跃迁到高能级后氢原子不稳项正确；原子跃迁到高能级后氢原子不稳 定，故定，故 D 项错误项错误 答案：答案：C 第14讲 原子与原子核物理 细研考点 提升素养 考点

39、三考点三 原子核的衰变、半衰期原子核的衰变、半衰期 1衰变规律及实质衰变规律及实质 (1) 衰变和衰变和 衰变的比较衰变的比较 衰变类型衰变类型 衰变衰变 衰变衰变 衰变方程衰变方程 A ZX A 4 Z 2Y4 2He A ZX A Z 1Y 0 1e 2 个质子和个质子和 2 个中子结个中子结 合成一个整体射出合成一个整体射出 中子转化为质子和中子转化为质子和 电子电子 衰变实质衰变实质 21 1H 21 0n 4 2He 1 0n 1 1H 0 1e 匀强磁场中匀强磁场中 轨迹形状轨迹形状 衰变规律衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒电荷数守恒、质量数守恒 第14讲 原子与原子核物理 细研考

40、点 提升素养 (2) 射线：射线： 射线经常是伴随着射线经常是伴随着 衰变或衰变或 衰变同时衰变同时 产生的产生的 2三种射线的成分和性质三种射线的成分和性质 名称名称 构成构成 符号符号 电荷量电荷量 质量质量 电离电离 能力能力 贯穿贯穿 本领本领 射线射线 氦核氦核 4 2He 2e 4u 最强最强 最弱最弱 射线射线 电子电子 0 1e e 1 1 837u 较强 较强 较强较强 射线射线 光子光子 0 0 最弱最弱 最强最强 第14讲 原子与原子核物理 细研考点 提升素养 3.半衰期的理解半衰期的理解 半衰期的公式：半衰期的公式： N余 余N原原 1 2 t ， m 余余m原原 1

41、2 t .式中式中 N 原原、 m原 原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N余余、m余余 表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质 量，量，t 表示衰变时间，表示衰变时间， 表示半衰期表示半衰期 第14讲 原子与原子核物理 细研考点 提升素养 射线的本质是射线的本质是( ) A原子核放出的电子流原子核放出的电子流 B原子核外电子电离形成的电子流原子核外电子电离形成的电子流 C原子核放射出的电磁波原子核放射出的电磁波 D原子核外电子受激发产生的电磁波原子核外电子受激发产生的电磁波 解析：解析：原子核内中

42、子变质子放出电子，发生衰变，电原子核内中子变质子放出电子，发生衰变，电 子流即子流即 射线射线 答案：答案：A 第14讲 原子与原子核物理 细研考点 提升素养 考向考向 确定衰变次数的问题确定衰变次数的问题 1(多选多选)钍钍234 90Th 具有放射性，它能放出一个新的粒子而 具有放射性，它能放出一个新的粒子而 变为镤变为镤234 91Pa，同时伴随有射线产生，其方程为 ，同时伴随有射线产生，其方程为234 90Th 234 91Pa X，钍的半衰期为，钍的半衰期为 24 天则下列说法中正确的是天则下列说法中正确的是( ) AX 为质子为质子 BX 是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的是

43、钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的 C 射线是镤原子核放出的射线是镤原子核放出的 D1 g 钍钍234 90Th 经过 经过 120 天后还剩天后还剩 0.312 5 g 第14讲 原子与原子核物理 细研考点 提升素养 解析：解析： 根据电荷数和质量数守恒知， 钍核衰变过程中根据电荷数和质量数守恒知， 钍核衰变过程中 放出了一个电子，即放出了一个电子，即 X 为电子，故为电子，故 A 错误；发生衰变错误；发生衰变 时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子时产生时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子时产生 的，故的，故 B 正确；正确； 射线是镤原子核放出的，故射线是镤原子核放出的，故

44、 C 正确；正确； 钍的半衰期为钍的半衰期为 24 天，天，1 g 钍钍234 90Th 经过 经过 120 天即经过天即经过 5 个个 半衰期，故经过半衰期，故经过 120 天后还剩天后还剩 0.031 25 g，故，故 D 错误错误 答案：答案：BC 第14讲 原子与原子核物理 细研考点 提升素养 考向考向 衰变射线的性质衰变射线的性质 2.图中曲线图中曲线 a、b、c、d 为气泡室中某放为气泡室中某放 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 判断可能正确的是判断可能正确的是(

45、) Aa、b 为为 粒子的径迹粒子的径迹 Ba、b 为为 粒子的径迹粒子的径迹 Cc、d 为为 粒子的径迹粒子的径迹 D c、 d 为为 粒子的径迹粒子的径迹 解析：解析：由于由于 粒子带正电，粒子带正电， 粒子带负电，粒子带负电， 粒子不粒子不 带电，据左手定则可判断带电，据左手定则可判断 a、b 可能为可能为 粒子的径迹，粒子的径迹，c、 d 可能为可能为 粒子的径迹，选项粒子的径迹，选项 D 正确正确 答案：答案：D 第14讲 原子与原子核物理 细研考点 提升素养 考向考向 半衰期的理解与计算半衰期的理解与计算 3(2018 江苏卷江苏卷)已知已知 A 和和 B 两种放射性元素的半衰两种

46、放射性元素的半衰 期分别为期分别为 T 和和 2T，则相同质量的，则相同质量的 A 和和 B 经过经过 2T 后，剩后，剩 有的有的 A 和和 B 质量之比为质量之比为( ) A14 B12 C21 D41 解析：解析：经过经过 2T，对，对 A 来说是来说是 2 个半衰期，个半衰期，A 的质量的质量 还剩还剩1 4，经过 ，经过 2T，对，对 B 来说是来说是 1 个半衰期，个半衰期，B 的质量还剩的质量还剩 1 2，所以剩有的 ，所以剩有的 A 和和 B 质量之比为质量之比为 12，选项，选项 B 正确正确 答案：答案：B 第14讲 原子与原子核物理 细研考点 提升素养 考点四考点四 核反

47、应类型与核反应方程核反应类型与核反应方程 1核反应的四种类型核反应的四种类型 类型类型 可控性可控性 核反应方程典例核反应方程典例 衰变衰变 自发自发 238 92U 234 90Th 4 2He 衰衰 变变 衰变衰变 自发自发 234 90Th 234 91Pa 0 1e 14 7N 4 2He 17 8O 1 1H(卢 卢 瑟福发现质子瑟福发现质子) 人工转变人工转变 人工控制人工控制 4 2He 9 4Be 12 6C 1 0n (查德威克发现中子查德威克发现中子) 第14讲 原子与原子核物理 细研考点 提升素养 27 13Al 4 2He 30 15P 1 0n 人工人工 转变转变 人

48、工控制人工控制 30 15P 30 14Si 0 1e 约里奥居里夫妇约里奥居里夫妇 发现放射性同位素，发现放射性同位素， 同时发现正电子同时发现正电子 235 92U 1 0n 144 56Ba 89 36Kr 31 0n 重核重核 裂变裂变 比较容易比较容易 进行人工进行人工 控制控制 235 92U 1 0n 136 54Xe 90 38Sr 101 0n 轻核轻核 聚变聚变 很难控制很难控制 2 1H 3 1H 4 2He 1 0n 第14讲 原子与原子核物理 细研考点 提升素养 2.核反应方程式的书写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熟记常见基本

49、粒子的符号， 是正确书写核反应方程 的基础如质子的基础如质子(1 1H)、中子 、中子(1 0n)、 、 粒子粒子(4 2He)、 、 粒子粒子( 0 1e)、 正电子正电子(0 1e)、氘核 、氘核(2 1H)、氚核 、氚核(3 1H)等 等 (2)掌握核反应方程遵守的规律， 是正确书写核反应方掌握核反应方程遵守的规律， 是正确书写核反应方 程或判断某个核反应方程是否正确的依据程或判断某个核反应方程是否正确的依据，由于核反应不，由于核反应不 可逆，所以书写核反应方程式时只能用可逆，所以书写核反应方程式时只能用“”“”表示反应方表示反应方 向向 (3)核反应过程中质量数守恒，电荷数守恒核反应过

50、程中质量数守恒，电荷数守恒 第14讲 原子与原子核物理 细研考点 提升素养 (2018 全国卷全国卷)1934 年， 约里奥居里夫妇年， 约里奥居里夫妇 用用 粒子轰击铝核粒子轰击铝核27 13Al， 产生了第一个人工放射性核素 ， 产生了第一个人工放射性核素 X： 27 13Al nX.X 的原子序数和质量数分别为的原子序数和质量数分别为( ) A15 和和 28 B15 和和 30 C16 和和 30 D17 和和 31 解析：解析：将核反应方程式改写成将核反应方程式改写成4 2He 27 13Al 1 0n X，由，由 电荷数和质量数守恒知，电荷数和质量数守恒知，X 应为应为30 15X