1、第十四章 近代物理近代物理初步初步 第2讲 原子结构与原子核 1 知识梳理双基自测 2 核心考点重点突破 3 2年高考1年模拟 1 知识梳理双基自测 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 知识点知识点1 原子的核式结构原子的核式结构 1电子的发现：电子的发现： 英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了_，提出了原提出了原 子的子的“枣糕模型枣糕模型”。 一一、原子结构原子结构 光谱和能级跃迁光谱和能级跃迁 电子电子 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 2原子的核式结构：原子的核式结构： 高考一轮总复习 物理 第十四章
2、 近代物理初步 返回导航 观察上面两幅图观察上面两幅图，完成以下空格：完成以下空格： (1)19091911年年，英国物理学家卢瑟福进行了英国物理学家卢瑟福进行了_， 提出了核式结构模型提出了核式结构模型。 (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后粒子穿过金箔后，基本上基本上 _，但有少数但有少数粒子发生了大角度偏转粒子发生了大角度偏转，偏转的角偏转的角 度甚至度甚至_，也就是说它们几乎被也就是说它们几乎被“撞了回来撞了回来”。 (3)原子的结构模型：在原子的中心有一个很小的核原子的结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核叫原子核，原原 子的子的_都集
3、中在原子核里都集中在原子核里，带负电的电子带负电的电子 在在_。 粒子散射实验粒子散射实验 仍沿原来的方向前进仍沿原来的方向前进 大于大于90 几乎全部质量和全部正电荷几乎全部质量和全部正电荷 核外空间运动核外空间运动 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 1光谱：光谱：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光获得光 的的_(频率频率)和强度分布的记录和强度分布的记录，即光谱即光谱。 2光谱分类：光谱分类： 知识点知识点2 光谱光谱 波长波长 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 3氢原子光谱的实验规律：氢原子
4、光谱的实验规律：巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线，巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线， 其波长公式其波长公式1 R 1 22 _ (n3,4,5，R 是里德伯常量，是里德伯常量，R1.10107 m 1)。 。 4光谱分析：光谱分析：利用每种原子都有自己的利用每种原子都有自己的_可以用来鉴别可以用来鉴别 物质和确定物质的组成成分，且灵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敏度很高。在发现和鉴别化学元素上 有着重大的意义。有着重大的意义。 特征谱线特征谱线 1 n2 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 1玻尔的三条假设玻尔的三条假设 (1)定态：原子只能
5、处于一系列定态：原子只能处于一系列_的能量状态中的能量状态中，在这些能量在这些能量 状态中原子是状态中原子是_的的，电子虽然绕核运动电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量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，它辐射或吸收一定它辐射或吸收一定 频率的光子频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定光子的能量由这两个定态的能量差决定，即即h _。(h是普朗克常量是普朗克常量，h6.6310 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 对应对
6、应。原子的定态是原子的定态是_，因此电子的可能轨道也是因此电子的可能轨道也是_ 。 知识点知识点3 玻尔理论玻尔理论 能级能级 不连续不连续 稳定稳定 EmEn 不连续的不连续的 不连续的不连续的 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 2基态和激发态基态和激发态 原 子 能 量 最 低 的 状 态 叫原 子 能 量 最 低 的 状 态 叫 _ ， 其 他 能 量 较 高 的 状 态 叫其 他 能 量 较 高 的 状 态 叫 _。 3氢原子的能级和轨道半径氢原子的能级和轨道半径 (1)氢原子的能级公式：氢原子的能级公式：En_(n1,2,3，)，其中其中E1为基态为基态 能量能
7、量，其数值为其数值为E1_。 (2)氢原子的半径公式：氢原子的半径公式：rn_(n1,2,3，)，其中其中r1为基态半为基态半 径径，又称玻尔半径又称玻尔半径，其数值为其数值为r10.5310 10 m。 。 基态基态 激发态激发态 13.6 eV n2r1 1 n2E1 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 4氢原子的能级图氢原子的能级图 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 知识点知识点1 原子核的组成原子核的组成 二二、原子核原子核 核反应和核能核反应和核能 (1)原子核由原子核由_和和_组成，质子和中子统称为组成，质子和中子统称为_。 (2) 原 子
8、 核 的 核 电 荷 数 原 子 核 的 核 电 荷 数 _ 数 ， 原 子 核 的 质 量 数 数 ， 原 子 核 的 质 量 数 _，质子和中子都为一个单位质量。质子和中子都为一个单位质量。 (3)X 元素的原子核的符号为元素的原子核的符号为A ZX，其中 ，其中 A 表示表示_，Z 表示核表示核 电荷数。电荷数。 质子质子 中子中子 核子核子 质子质子 质子数中子数质子数中子数 质量数质量数 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 1天然放射现象天然放射现象 元素元素_地放出射线的现象地放出射线的现象，首先由首先由_发现发现。天然放天然放 射现象的发现射现象的发现，说明说
9、明_还具有复杂的结构还具有复杂的结构。 2放射性和放射性元素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具有放射性的元素叫_。 3三种射线三种射线 放射性元素放射出的射线共有三种放射性元素放射出的射线共有三种，分别是分别是射线射线、射线射线、射射 线线。 知识点知识点2 天然放射现象天然放射现象 自发自发 贝克勒尔贝克勒尔 原子核原子核 放射性放射性 放射性元素放射性元素 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 4三种射线的比较三种射线的比较 射线名称射线名称 比较项目比较项目 射线射线 射线射线 射线射线 组成组
10、成 高速氦核流高速氦核流 _ 光子流光子流(高频电磁波高频电磁波) 带电量带电量 _ e 0 质量质量 4mp mp 1836 静止质量为零静止质量为零 符号符号 _ 0 -1e 高速电子流高速电子流 2e 4 2He 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 射线名称射线名称 比较项目比较项目 射线射线 射线射线 射线射线 速度速度 可达可达0.1c 可达可达0.99c _ 垂直进入电场或磁垂直进入电场或磁 场的偏转情况场的偏转情况 偏转偏转 偏转偏转 _ 贯穿本领贯穿本领 最弱最弱 较强较强 _ 对空气的电离作用对空气的电离作用 很强很强 较弱较弱 _ c 不偏转不偏转 最强
11、最强 很弱很弱 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 5放射性同位素的应用与防护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：有_放射性同位素和放射性同位素和_放射性同位素放射性同位素 两类两类，放射性同位素的化学性质相同放射性同位素的化学性质相同。 (2)应用：消除静电应用：消除静电、工业探伤工业探伤，作作_等等。 (3)防护：防止放射性对人体组织的伤害防护：防止放射性对人体组织的伤害。 天然天然 人工人工 示踪原子示踪原子 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 知识点知识点3 原子核的衰变原子核的衰变 半衰期半衰期 1原子核的衰变原子核的
12、衰变 (1)原原子核放出子核放出_， 变成另一种原子核的变化称为原子， 变成另一种原子核的变化称为原子 核的衰变。核的衰变。 (2)分类：分类： 衰变：衰变：A ZX A 4 Z 2Y_。 衰变：衰变：A ZX A Z 1Y_。 辐射：当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生辐射：当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生 衰变，衰变， 有的发生有的发生 衰变，同时伴随着衰变，同时伴随着 辐射。辐射。 粒子或粒子或粒子粒子 4 2He 0 1e 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 (3)两个典型的衰变方程：两个典型的衰变方程： 衰变：衰变：238 92U234 90T
13、h4 2He； ； 衰变：衰变：234 90Th234 91Pa 0 1e。 2半衰期半衰期 (1)定义：放射性元素的原子核有定义：放射性元素的原子核有_发生衰变所需的时间。发生衰变所需的时间。 (2)影响因素： 放射性元素衰变的快慢是由核影响因素： 放射性元素衰变的快慢是由核_自身的因素决定自身的因素决定 的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。 半数半数 内部内部 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 1核力核力 (1)定义：原子核内部定义：原子核内部，核子间所特有的相互作用力核子间所特有的相互作用力。 (2)特点特点 核力
14、是强相互作用的一种表现；核力是强相互作用的一种表现； 核力是短程力核力是短程力，作用范围在作用范围在1.510 15 m之内； 之内； 每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用。 知识点知识点4 核力核力、结合能结合能、质量亏损质量亏损 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 2结合能结合能 核子结合为原子核时核子结合为原子核时_的能量或原子核分解为核子时的能量或原子核分解为核子时_ 的能量的能量，叫作原子核的结合能叫作原子核的结合能，亦称核能亦称核能。 3比结合能比结合能 (1)定义：原子核的结合能与核子数之比定义：原子核的结合能与核子数之
15、比，称作比结合能称作比结合能，也叫平均也叫平均 结合能结合能。 (2)特点：不同原子核的比结合能不同特点：不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越大原子核的比结合能越大，表表 示原子核中核子结合得越牢固示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定原子核越稳定。 释放释放 吸收吸收 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 4质能方程质能方程、质量亏损质量亏损 爱因斯坦质能方程爱因斯坦质能方程E_，原子核的质量必然比组成它的核子原子核的质量必然比组成它的核子 的质量和要小的质量和要小m，这就是质量亏损这就是质量亏损。由质量亏损可求出释放的核能由质量亏损可求出释放的核能E _。 mc
16、2 mc2 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 一一、堵点疏通堵点疏通 1原子中绝大部分是空的原子中绝大部分是空的，原子核很小原子核很小。 ( ) 2核式结构学说是卢瑟福在核式结构学说是卢瑟福在粒子散射实验的基础上提出的粒子散射实验的基础上提出的。 ( ) 3氢原子光谱是由一条一条亮线组成的氢原子光谱是由一条一条亮线组成的。 ( ) 4玻尔理论成功地解释了氢原子光谱玻尔理论成功地解释了氢原子光谱，也成功地解释了氦原子光也成功地解释了氦原子光 谱谱。 ( ) 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 5按照玻尔理论按照玻尔理论，核外电子均匀分布在各个不连续的轨道
17、上核外电子均匀分布在各个不连续的轨道上。 ( ) 6人们认识原子具有复杂结构是从英国物理学家汤姆孙研究阴极人们认识原子具有复杂结构是从英国物理学家汤姆孙研究阴极 射线发现电子开始的射线发现电子开始的。 ( ) 7人们认识原子核具有复杂结构是从卢瑟福发现质子开始的人们认识原子核具有复杂结构是从卢瑟福发现质子开始的。 ( ) 8如果某放射性元素的原子核有如果某放射性元素的原子核有100个个，经过一个半衰期后还剩经过一个半衰期后还剩50 个个。 ( ) 9质能方程表明在一定条件下质能方程表明在一定条件下，质量可以转化为能量质量可以转化为能量。 ( ) 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返
18、回导航 二二、对点激活对点激活 1卢瑟福通过卢瑟福通过粒子散射实验粒子散射实验，判断出原子中心有一个很小的核判断出原子中心有一个很小的核， 并由此提出了原子的核式结构模型并由此提出了原子的核式结构模型。如图所示的平面示意图中如图所示的平面示意图中两条两条 线表示线表示粒子运动的轨迹粒子运动的轨迹，则沿则沿所示方向射向原子核的所示方向射向原子核的粒子可能的运粒子可能的运 动轨迹是动轨迹是 ( ) A轨迹轨迹a B轨迹轨迹b C轨迹轨迹c D轨迹轨迹d A 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 解析解析 粒子带正电粒子带正电，因此因此粒子靠近核时粒子靠近核时，与核间有斥力与核间有
19、斥力，沿方沿方 向向射向原子核的射向原子核的粒子比沿方向粒子比沿方向的的粒子离核近粒子离核近，与核的作用强与核的作用强，因因 此此粒子沿方向粒子沿方向进入后与核作用向外侧散射的偏转角应该比沿进入后与核作用向外侧散射的偏转角应该比沿的的 大大，故故A正确正确。 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 2(2020 河南重点高中月考河南重点高中月考)根据玻尔理论可知根据玻尔理论可知，处于基态的氢原处于基态的氢原 子吸收一个光子后跃迁到高能级子吸收一个光子后跃迁到高能级，下列说法正确的是下列说法正确的是 ( ) A核外电子的动能核外电子的动能增加增加 B氢原子的电势能减少氢原子的电势
20、能减少 C氢原子的能量氢原子的能量增加增加 D氢原子更加稳定氢原子更加稳定 解析解析 本题考查玻尔能级跃迁理论本题考查玻尔能级跃迁理论、原子的能量变化原子的能量变化。根据玻尔根据玻尔 理论可知理论可知，氢原子吸收一个光子后氢原子吸收一个光子后，能量增加能量增加，C正确；氢原子从基态正确；氢原子从基态 跃迁到激发态跃迁到激发态，稳定性减小稳定性减小，D错误；氢原子吸收光子后错误；氢原子吸收光子后，核外电子绕核外电子绕 原子核做圆周运动的轨道半径增大原子核做圆周运动的轨道半径增大，对照天体模型可知对照天体模型可知，静电力做负静电力做负 功功，动能减小动能减小，电势能增大电势能增大，A、B错误错误。
21、 C 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 3(多选多选)据媒体报道，叛逃英国的俄罗斯前特工利特维年科在伦敦据媒体报道，叛逃英国的俄罗斯前特工利特维年科在伦敦 离奇身亡，英国警方调查认为毒杀利特维年科的是超级毒药离奇身亡，英国警方调查认为毒杀利特维年科的是超级毒药放射性放射性 元素钋元素钋(210 84Po)。 若该元素发生。 若该元素发生 衰变， 其半衰期是衰变， 其半衰期是 138 天， 衰变方程为天， 衰变方程为210 84 PoX4 2He ，则下列说法中正确的是，则下列说法中正确的是 ( ) AX 原子核含有原子核含有 124 个中子个中子 BX 原子核含有原子核含
22、有 206 个核子个核子 C 射线具有很强的电离能力射线具有很强的电离能力 D100 g 的的210 84Po 经经 276 天，已衰变的质量为天，已衰变的质量为 75 g ABD 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 解析解析 X原子核中的核子数为原子核中的核子数为2104206(个个)，B项正确；中子数项正确；中子数 为为206(842)124个个，A项正确；项正确；射线的电离能力很弱射线的电离能力很弱，C项错误；项错误； 经过两个半衰期经过两个半衰期，剩余的钋的质量为原来的四分之一剩余的钋的质量为原来的四分之一，则已衰变的质量则已衰变的质量 为原来的四分之三为原来的四分
23、之三，D项正确项正确。 2 核心考点重点突破 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 1能级图中相关量意义的说明能级图中相关量意义的说明 考点一考点一 氢原子能级及原子跃迁氢原子能级及原子跃迁 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 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量状态表示氢原子可能的能量状态定态定态 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 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，量子数越大相邻的表
24、示相邻的能量差，量子数越大相邻的 能量差越小，距离越小能量差越小，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低能级跃迁，表示原子由较高能级向较低能级跃迁， 原子跃迁的条件为原子跃迁的条件为hEmEn 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 2两类能级跃迁两类能级跃迁 (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)：光子的能量必须恰等于能级差：光子的能量必须恰
25、等于能级差 hE。 碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，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。 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 3谱线条数的确定方法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一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n1)。 (2)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法。一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法。 可采用在能级图上画图的方法求解。可采用在能级图上画图的方法求解。 可采用数学中的组合
26、知识求解：可采用数学中的组合知识求解：NC2 n n n 1 2 。 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 (2021 广西三市调研广西三市调研)氢原子能级图如图所示氢原子能级图如图所示，大量处于大量处于n3 激发态的氢原子向低能级状态跃迁辐射出的光子中激发态的氢原子向低能级状态跃迁辐射出的光子中，发现有两种频率的发现有两种频率的 光子能使金属光子能使金属A产生光电效应产生光电效应，则下列说法正确的是则下列说法正确的是 ( ) A大量处于大量处于n3激发态的氢原子向低能级状态跃迁时激发态的氢原子向低能级状态跃迁时，只辐射两只辐射两 种频率的光子种频率的光子 B从从n3激发态直
27、接跃迁到基态时放出的激发态直接跃迁到基态时放出的光子光子 一定一定能使金属能使金属A发生光电效应发生光电效应 C一个氢原子从一个氢原子从n3激发态跃迁到基态时激发态跃迁到基态时，该该氢氢 原子原子能量增大能量增大 D一个氢原子从一个氢原子从n3激发态跃迁到基态时激发态跃迁到基态时，该该氢氢 原子原子核外电子动能减小核外电子动能减小 例例1 B 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 解析解析 本题考查玻尔氢原子能级跃迁理论的综合应用本题考查玻尔氢原子能级跃迁理论的综合应用。大量处于大量处于n 3激发态的氢原子向低能级状态跃迁时激发态的氢原子向低能级状态跃迁时，有有31,32,2
28、1，三种情三种情 况况，所以跃迁过程中将释放出所以跃迁过程中将释放出3种频率的光子种频率的光子，故故A错误；由题可知错误；由题可知，大大 量处于量处于n3激发态的氢原子向低能级跃迁所放出的光子中激发态的氢原子向低能级跃迁所放出的光子中，有两种频率有两种频率 的光子能使金属的光子能使金属A发生光电效应发生光电效应，从从n3跃迁到基态辐射的光子频率最跃迁到基态辐射的光子频率最 大大，则一定能使金属则一定能使金属A发生光电效应发生光电效应，故选项故选项B正确；根据玻尔理论正确；根据玻尔理论，氢氢 原子从激发态跃迁到基态时原子从激发态跃迁到基态时，放出能量放出能量，电子的动能增大电子的动能增大，电势能
29、减电势能减 小小，原子总能量减小原子总能量减小，故选项故选项C、D错误错误。 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 氢原子能量分析氢原子能量分析 名师点拨名师点拨 氢原子在各个不同的能量状态对应不同的电子轨道，电子绕核做圆氢原子在各个不同的能量状态对应不同的电子轨道，电子绕核做圆 周运动的动能和系统的电势能之和即为原子的能量，即周运动的动能和系统的电势能之和即为原子的能量，即 EEkeEpH。 电子绕核做圆周运动由库仑力提供向心力， 有电子绕核做圆周运动由库仑力提供向心力， 有 ke 2 r2 n mv 2 n rn ， 电子的动能， 电子的动能 Eke 1 2mv 2 n
30、ke 2 2rn；系统的电势能根据库仑力做功来判断：靠近核，库仑力对 ；系统的电势能根据库仑力做功来判断：靠近核，库仑力对 电子做正功，系统电势能减小，远离核，库仑力对电子做负功，系统的电子做正功，系统电势能减小，远离核，库仑力对电子做负功，系统的 电势能增大。电势能增大。 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 变式训练变式训练1(2021 山西大同联合山西大同联合)如图所示为氢原子的能级示意如图所示为氢原子的能级示意 图图，一群氢原子处于一群氢原子处于n4的激发态的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外辐在向较低能级跃迁的过程中向外辐 射光子射光子，用这些光照射逸出功为用这些
31、光照射逸出功为1.90 eV的金属铯的金属铯，下列说法正确的下列说法正确的是是 ( ) A这群氢原子最多能发出这群氢原子最多能发出6种不同频率的光种不同频率的光，其中其中从从 n4能级跃迁到能级跃迁到n3能级所发出的光波长最长能级所发出的光波长最长 B这群氢原子发出的光子均能使金属铯发生光电效应这群氢原子发出的光子均能使金属铯发生光电效应 C金属铯表面所逸出的光电子的初动能最大值为金属铯表面所逸出的光电子的初动能最大值为12.75 eV D金属铯表面所逸出的光电子的初动能最大值为金属铯表面所逸出的光电子的初动能最大值为10.19 eV A 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航
32、 解析解析 本题考查氢原子能级跃迁和光电效应方程本题考查氢原子能级跃迁和光电效应方程。一群氢原子处一群氢原子处 于于n4的激发态的激发态，可能发出可能发出C6种不同频率的光子种不同频率的光子，因为因为n4和和n3间间 能级差最小能级差最小，所以从所以从n4跃迁到跃迁到n3发出的光子频率最小发出的光子频率最小，波长最长波长最长， 选项选项A正确；从正确；从n4跃迁到跃迁到n3发出的光子能量值最小发出的光子能量值最小，为为E43E4E3 0.85(1.51)eV0.66 eV1.90 eV。所以不能使金属铯发生光电所以不能使金属铯发生光电 效应效应，选项选项B错误；从错误；从n4跃迁到跃迁到n1发
33、出的光子频率最高发出的光子频率最高，发出的光发出的光 子能量为子能量为13.60 eV0.85 eV12.75 eV。根据光电效应方程根据光电效应方程EkmhW0 得得，光电子的最大初动能为光电子的最大初动能为Ekm12.75 eV1.90 eV10.85 eV，选项选项 C、D错误错误。 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 考点二考点二 原子核的衰变原子核的衰变 半衰期半衰期 1确定衰变的种类及衰变次数的方法确定衰变的种类及衰变次数的方法 不稳定的原子核自发地放出不稳定的原子核自发地放出 粒子或粒子或 粒子后，转变为新核的变化粒子后，转变为新核的变化 称为原子核的衰变。判
34、断衰变的种类及衰变次数要掌握几个要点。称为原子核的衰变。判断衰变的种类及衰变次数要掌握几个要点。 (1)知道知道 粒子和粒子和 粒子的表示符号粒子的表示符号 粒子实质是氦原子核，符号是粒子实质是氦原子核，符号是4 2He，其中 ，其中 4 表示氦的质量数，表示氦的质量数，2 表表 示氦的电荷数。示氦的电荷数。 粒子实质是电子，符号是粒子实质是电子，符号是0 1e，其中，其中 0 表示电子的质量表示电子的质量 数，数，1 表示电子的电荷数。表示电子的电荷数。 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 (2)知道知道 衰变和衰变和 衰变满足两种衰变满足两种“守恒守恒” 衰变过程中，电
35、荷数和质量数都守恒。衰变过程中，电荷数和质量数都守恒。 (3)弄清确定衰变次数的方法弄清确定衰变次数的方法 设元素设元素A ZX 经过 经过 n 次次 衰变和衰变和 m 次次 衰变后， 变成稳定的新元素衰变后， 变成稳定的新元素A Z Y， 则表示核反应的方程为：则表示核反应的方程为：A ZX A Z Yn4 2He m 0 1e。 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 根据质量数守恒和电荷数守恒可得根据质量数守恒和电荷数守恒可得 AA4n ZZ2nm 两式联立解得两式联立解得 nA A 4 ，mA A 2 ZZ 可见，确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组。可见，确定衰变
36、次数可归结为解一个二元一次方程组。 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 (4) 衰变和衰变和 衰变的实质衰变的实质 衰变：衰变： M ZX M 4 Z 2Y4 2He， ， 衰变的实质是某元素的原子核放出由衰变的实质是某元素的原子核放出由 两个质子和两个中子组成的粒子两个质子和两个中子组成的粒子(即氦核即氦核)。新核比原核的质量数减少。新核比原核的质量数减少 4， 核电荷数减少核电荷数减少 2，在元素周期表中的位置要前移两位。，在元素周期表中的位置要前移两位。 衰变：衰变：M ZX M Z 1Y 0 1e， 衰变的实质是某元素的原子核内的一衰变的实质是某元素的原子核内的一
37、个中子变为一个质子时放射出一个电子。新核与原核质量数相同，核电个中子变为一个质子时放射出一个电子。新核与原核质量数相同，核电 荷数增加荷数增加 1，在元素周期表中的位置要后移一位。，在元素周期表中的位置要后移一位。 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 注意：注意：射线是伴随射线是伴随衰变或衰变或衰变产生的衰变产生的。放出放出射线后射线后，原子核原子核 的电荷数和质量数都不变的电荷数和质量数都不变，其实质是放射性元素的原子核在发生其实质是放射性元素的原子核在发生衰变衰变 或或衰变时衰变时，由于产生的某些新核具有过多的能量由于产生的某些新核具有过多的能量(核处于激发态核处于激发
38、态)而辐射而辐射 出光子出光子。 当放射性物质发生连续衰变时当放射性物质发生连续衰变时，原子核中有的发生原子核中有的发生衰变衰变，有的有的 发生发生衰变衰变，同时伴有同时伴有射线产生射线产生，这时可连续放出三种射线这时可连续放出三种射线。 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 2对半衰期的理解对半衰期的理解 (1)根据半衰期的概念，可总结出公式根据半衰期的概念，可总结出公式 N 余余N原原(1 2) t ，m 余余m原原(1 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核数和质量，表示衰变前的放射性元素的原子核数和质量，N余余、m 余余表示衰变后的放射性元
39、素的原子核数和质量，表示衰变后的放射性元素的原子核数和质量，t 表示衰变时间，表示衰变时间， 表示表示 半衰期。半衰期。 (2)适用条件：半衰期是一个统计规律，是对大量的原子核衰变规律适用条件：半衰期是一个统计规律，是对大量的原子核衰变规律 的总结，对于一个特定的原子核，无法确定何时发生衰变。的总结，对于一个特定的原子核，无法确定何时发生衰变。 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 例例2 (多选多选)232 90Th(钍钍)经过一系列经过一系列 衰变和衰变和 衰变，变成衰变，变成20882Pb(铅铅)。 以下说法中正确的是以下说法中正确的是 ( ) A铅核比钍核少铅核比钍核
40、少 8 个质子个质子 B铅核比钍核少铅核比钍核少 16 个中子个中子 C共经过共经过 4 次次 衰变和衰变和 6 次次 衰变衰变 D共经过共经过 6 次次 衰变和衰变和 4 次次 衰变衰变 ABD 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 解析解析 设设衰变次数为衰变次数为x，衰变次数为衰变次数为y，由质量数守恒和电荷数由质量数守恒和电荷数 守恒得守恒得2322084x 90822xy 解得解得x6，y4，C错错、D对；对； 铅核铅核、钍核的质子数分别为钍核的质子数分别为82、90，故故A对；对； 铅核铅核、钍核的中子数分别为钍核的中子数分别为126、142，故故B对对。 高考一
41、轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 变式训练变式训练2(2018 江苏高考江苏高考)已知已知A和和B两种放射性元素的半衰期两种放射性元素的半衰期 分别为分别为T和和2 T，则相同质量的则相同质量的A和和B经过经过2 T后后，剩有的剩有的A和和B质量之比质量之比为为 ( ) A1：4 B1：2 C2：1 D4：1 B 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 解析解析 根据衰变规律，经过根据衰变规律，经过 2 T 后后 A 剩有的质量剩有的质量 mA 1 2 2T T m01 4 m0 B 剩有的质量剩有的质量 mB 1 2 2T 2T m01 2 m0。 。 所以所
42、以mA mB 1 2，故选项 ，故选项 B 正确。正确。 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 1核反应的四种类型核反应的四种类型 考点三考点三 核反应类型及核反应方程核反应类型及核反应方程 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 92 U234 90 Th4 2He 衰衰 变变 衰变衰变 自发自发 234 90 Th234 91 Pa0 1e 14 7 N4 2He 17 8 O1 1H(卢瑟福发现质子 卢瑟福发现质子) 4 2He 9 4Be 12 6C1 0n(查德威克发现中子 查德威克发现中子) 27 13Al 4 2He 3
43、0 15P 1 0n 人工转变人工转变 人工控制人工控制 30 15P 30 14Si 0 1e (约里奥约里奥 居里夫妇发现居里夫妇发现 放射性同位素， 同时发放射性同位素， 同时发 现正电子现正电子) 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 类型类型 可控性可控性 核反应方程典例核反应方程典例 235 92 U1 0n 144 56 Ba89 36Kr 31 0n 重核裂变重核裂变 比较容易进行人工比较容易进行人工 控制控制 235 92 U1 0n 136 54 Xe90 38Sr 101 0n 轻核聚变轻核聚变 中国可控轻核聚变，中国可控轻核聚变， 世界领先，但未达到世
44、界领先，但未达到 应用程度应用程度 2 1H 3 1H 4 2He 1 0n 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 2核反应过程一般是不可逆的核反应过程一般是不可逆的，书写核反应方程不能用等号书写核反应方程不能用等号，只只 能使用单向箭头能使用单向箭头“”连接连接，并表示反应方向并表示反应方向。 3核反应过程遵循质量数守恒核反应过程遵循质量数守恒，而不是质量守恒而不是质量守恒，核反应过程中核反应过程中 伴随着能量的巨大变化伴随着能量的巨大变化，反应前后质量会变化反应前后质量会变化，一般质量会亏损一般质量会亏损。 4核反应过程中遵循电荷数守恒原理核反应过程中遵循电荷数守恒原理。
45、 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 例例3 (1)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有 ( ) A238 92 U234 90 Th4 2 He 是 是 衰变衰变 B14 7 N4 2 He 17 8 O1 1 H 是 是 衰变衰变 C2 1 H 3 1 H 4 2 He 1 0 n 是轻核聚变 是轻核聚变 D82 34 Se 82 36 Kr 20 1 e 是重核裂变是重核裂变 AC 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 (2)现有四个核反应：现有四个核反应： A2 1 H 3 1 H 4 2 He 1
46、0 n B235 92 U1 0 n X89 36 Kr 31 0 n C24 11 Na 24 12 Mg 0 1 e D4 2 He 9 1 Be 12 6 C1 0 n _是发现中子的核反应方程，是发现中子的核反应方程，_是研究原子弹的基本核反应是研究原子弹的基本核反应 方程，方程，_是研究氢弹的基本核反应方程。是研究氢弹的基本核反应方程。 B 项中项中 X 的质量数为的质量数为_，中子数为，中子数为_。 D B A 144 88 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 解析解析 (1)A项为项为衰变衰变，B项为原子核的人工转变项为原子核的人工转变，C项为轻核聚项为轻核聚
47、 变变，D项为项为衰变衰变，故故A、C两项正确两项正确。 (2)D项为查德威克发现中子的核反应方程；项为查德威克发现中子的核反应方程；B项是研究原子弹的项是研究原子弹的 基本核反应方程；基本核反应方程；A项是研究氢弹的基本核反应方程项是研究氢弹的基本核反应方程。 X的质量数为：的质量数为：(2351)(893)144 X的质子数为：的质子数为：923656 X的中子数为：的中子数为：1445688。 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 (1)衰变反应：反应方程左边只有一个原子核衰变反应：反应方程左边只有一个原子核，右边有两项且其中包右边有两项且其中包 含一个氦核或电子含一个
48、氦核或电子。 (2)人工核反应：核反应方程左边有一个原子核和人工核反应：核反应方程左边有一个原子核和粒子粒子、中子中子、质质 子子、氘核等粒子中的一个氘核等粒子中的一个，右边有一个新核右边有一个新核，也可能包括另一个粒子也可能包括另一个粒子。 (3)重核的裂变：左边为重核与中子重核的裂变：左边为重核与中子，右边为两个以上的核并放出若右边为两个以上的核并放出若 干个粒子干个粒子。方程两边中子数不可抵消方程两边中子数不可抵消。 (4)轻核的聚变：左边为轻核轻核的聚变：左边为轻核，右边为质量数较大的核右边为质量数较大的核。例如氘核和例如氘核和 氚核聚变成氦核的反应氚核聚变成氦核的反应。 四种核反应的快速区分四种核反应的快速区分 名师点拨名师点拨 高考一轮总复习 物理 第十四章 近代物理初步 返回导航 1质能方程的理解质能方程的理解 (1)一定的能量和一定的质量相联系一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正物体的总能量和它的质量成正 比比，即即Emc2。 方程的含义是：物体具有的能量与它的质量之间存在简单的正比关方程的含义是：物体具有
