第2講原子和原子核一、原子物理1.原子的核式結(jié)構(gòu)(1)1909～1911年，英籍物理學(xué)家盧瑟福進(jìn)行了α粒子散射實(shí)驗(yàn)，提出了核式結(jié)構(gòu)模型.(2)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果：絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進(jìn)，但有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90°，也就是說它們幾乎被“撞了回來”，如圖1所示.圖1(3)原子的核式結(jié)構(gòu)模型：原子中帶正電部分的體積很小，但幾乎占有全部質(zhì)量，電子在正電體的外面運(yùn)動(dòng).2.氫原子光譜(1)光譜：用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按波長(zhǎng)展開，獲得光的波長(zhǎng)(頻率)和強(qiáng)度分布的記錄，即光譜.(2)光譜分類(3)氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：巴耳末系是氫原子光譜在可見光區(qū)的譜線，其波長(zhǎng)公式eq\f(1,λ)＝R(eq\f(1,22)－eq\f(1,n2))(n＝3,4,5，…，R是里德伯常量，R＝1.10×107m－1).(4)光譜分析：利用每種原子都有自己的特征譜線可以用來鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分，且靈敏度很高.在發(fā)現(xiàn)和鑒別化學(xué)元素上有著重大的意義.3.玻爾理論(1)定態(tài)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些能量狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量.(2)躍遷：電子從能量較高的定態(tài)軌道躍遷到能量較低的定態(tài)軌道時(shí)，會(huì)放出能量為hν的光子，這個(gè)光子的能量由前后兩個(gè)能級(jí)的能量差決定，即hν＝Em－En.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s)(3)軌道：原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng).原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的.4.氫原子的能量和能級(jí)變遷(1)能級(jí)和半徑公式：①能級(jí)公式：En＝eq\f(1,n2)E1(n＝1,2,3，…)，其中E1為基態(tài)能量，其數(shù)值為E1＝－13.6eV.②半徑公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1為基態(tài)軌道半徑，又稱玻爾半徑，其數(shù)值為r1＝0.53×10－10m.(2)氫原子的能級(jí)圖，如圖2所示圖2自測(cè)1(多選)如圖3所示為盧瑟福和他的同事們做α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A、B、C、D四個(gè)位置時(shí)觀察到的現(xiàn)象，下述說法中正確的是()圖3A.放在A位置時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多B.放在B位置時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)只比A位置時(shí)稍少些C.放在C、D位置時(shí)，屏上觀察不到閃光D.放在D位置時(shí)，屏上仍能觀察到一些閃光，但次數(shù)極少答案ABD解析根據(jù)α粒子散射現(xiàn)象，絕大多數(shù)α粒子沿原方向前進(jìn)，少數(shù)α粒子發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，A、B、D正確.

自測(cè)2一個(gè)氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)，該氫原子()A.放出光子，能量增加B.放出光子，能量減少C.吸收光子，能量增加D.吸收光子，能量減少答案B二、天然放射現(xiàn)象和原子核1.天然放射現(xiàn)象(1)天然放射現(xiàn)象元素自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象，首先由貝可勒爾發(fā)現(xiàn).天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說明原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu).(2)放射性同位素的應(yīng)用與防護(hù)①放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素兩類，放射性同位素的化學(xué)性質(zhì)相同.②應(yīng)用：消除靜電、工業(yè)探傷、做示蹤原子等.③防護(hù)：防止放射性對(duì)人體組織的傷害.2.原子核的組成(1)原子核由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子.質(zhì)子帶正電，中子不帶電.(2)基本關(guān)系①核電荷數(shù)(Z)＝質(zhì)子數(shù)＝元素的原子序數(shù)＝核外電子數(shù).②質(zhì)量數(shù)(A)＝核子數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù).(3)X元素的原子核的符號(hào)為eq\o\al(A,Z)X，其中A表示質(zhì)量數(shù)，Z表示核電荷數(shù).3.原子核的衰變、半衰期(1)原子核的衰變①原子核放出α粒子或β粒子，變成另一種原子核的變化稱為原子核的衰變.②分類α衰變：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)Heβ衰變：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(

A,Z＋1)Y＋eq\o\al(

0,－1)e當(dāng)放射性物質(zhì)連續(xù)發(fā)生衰變時(shí)，原子核中有的發(fā)生α衰變，有的發(fā)生β衰變，同時(shí)伴隨著γ輻射.③兩個(gè)典型的衰變方程α衰變：eq\o\al(238,

92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)Heβ衰變：eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(

0,－1)e.(2)半衰期①定義：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間.②影響因素：放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部自身的因素決定的，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒有關(guān)系.4.核力和核能(1)原子核內(nèi)部，核子間所特有的相互作用力.(2)核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm，其對(duì)應(yīng)的能量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.自測(cè)3(2015·福建理綜·30(1))下列有關(guān)原子結(jié)構(gòu)和原子核的認(rèn)識(shí)，其中正確的是()A.γ射線是高速運(yùn)動(dòng)的電子流B.氫原子輻射光子后，其繞核運(yùn)動(dòng)的電子動(dòng)能增大C.太陽輻射能量的主要來源是太陽中發(fā)生的重核裂變D.eq\o\al(210,83)Bi的半衰期是5天，100克eq\o\al(210,83)Bi經(jīng)過10天后還剩下50克答案B命題點(diǎn)一玻爾理論和能級(jí)躍遷1.定態(tài)間的躍遷——滿足能級(jí)差(1)從低能級(jí)(n)eq\o(→,\s\up7(躍遷))高能級(jí)(m)→吸收能量.hν＝Em－En(2)從高能級(jí)(m)eq\o(→,\s\up7(躍遷))低能級(jí)(n)→放出能量.hν＝Em－En.2.電離電離態(tài)與電離能電離態(tài)：n＝∞，E＝0基態(tài)→電離態(tài)：E吸>0－(－13.6eV)＝13.6eV.激發(fā)態(tài)→電離態(tài)：E吸>0－En＝|En|.若吸收能量足夠大，克服電離能后，獲得自由的電子還攜帶動(dòng)能.例1(多選)(2017·江西南昌檢測(cè))如圖4所示是氫原子的能級(jí)圖，現(xiàn)有大量處于n＝3激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級(jí)躍遷，所輻射的光子中只有一種能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng).以下判斷正確的是()圖4A.該光子一定是氫原子從激發(fā)態(tài)n＝3躍遷到基態(tài)時(shí)輻射的光子B.若大量氫原子從激發(fā)態(tài)n＝3躍遷到低能級(jí)，可輻射出3種頻率的光子C.若氫原子從激發(fā)態(tài)n＝4躍遷到基態(tài)，輻射出的光子一定能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)D.若大量氫原子從激發(fā)態(tài)n＝4躍遷到低能級(jí)，則會(huì)有3種光子使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)答案ABC變式1(多選)如圖5是氫原子的能級(jí)圖，一群氫原子處于n＝3能級(jí)，下列說法中正確的是()圖5A.這群氫原子躍遷時(shí)能夠發(fā)出3種不同頻率的波B.這群氫原子發(fā)出的光子中，能量最大為10.2eVC.從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)發(fā)出的光波長(zhǎng)最長(zhǎng)D.這群氫原子能夠吸收任意光子的能量而向更高能級(jí)躍遷答案AC解析根據(jù)Ceq\o\al(2,3)＝3知，這群氫原子能夠發(fā)出3種不同頻率的光子，故A正確；由n＝3躍遷到n＝1，輻射的光子能量最大，ΔE＝(13.6－1.51)eV＝12.09eV，故B錯(cuò)誤；從n＝3躍遷到n＝2輻射的光子能量最小，頻率最小，則波長(zhǎng)最長(zhǎng)，故C正確；一群處于n＝3能級(jí)的氫原子發(fā)生躍遷，吸收的能量必須等于兩能級(jí)的能級(jí)差，故D錯(cuò)誤.

命題點(diǎn)二原子核的衰變及半衰期1.衰變規(guī)律及實(shí)質(zhì)(1)α衰變、β衰變的比較衰變類型α衰變?chǔ)滤プ兯プ冞^程eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)Heeq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(

A,Z＋1)Y＋eq\o\al(

0,－1)e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2eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)Heeq\o\al(1,0)n→eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(

0,－1)e勻強(qiáng)磁場(chǎng)中軌跡形狀衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒、動(dòng)量守恒(2)γ射線：γ射線經(jīng)常伴隨著α衰變或β衰變同時(shí)產(chǎn)生.其實(shí)質(zhì)是放射性原子核在發(fā)生α衰變或β衰變的過程中，產(chǎn)生的新核由于具有過多的能量(原子核處于激發(fā)態(tài))而輻射出光子.2.確定衰變次數(shù)的方法因?yàn)棣滤プ儗?duì)質(zhì)量數(shù)無影響，所以先由質(zhì)量數(shù)的改變確定α衰變的次數(shù)，然后再根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰變的次數(shù).3.半衰期(2)影響因素：放射性元素衰變的快慢是由原子核內(nèi)部自身因素決定的，跟原子所處的物理狀態(tài)(如溫度、壓強(qiáng))或化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)無關(guān).例2(2017·全國(guó)卷Ⅱ·15)一靜止的鈾核放出一個(gè)α粒子衰變成釷核，衰變方程為eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He，下列說法正確的是()A.衰變后釷核的動(dòng)能等于α粒子的動(dòng)能B.衰變后釷核的動(dòng)量大小等于α粒子的動(dòng)量大小C.鈾核的半衰期等于其放出一個(gè)α粒子所經(jīng)歷的時(shí)間D.衰變后α粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量答案B解析靜止的鈾核在α衰變過程中，滿足動(dòng)量守恒的條件，根據(jù)動(dòng)量守恒定律得pTh＋pα＝0，即釷核的動(dòng)量和α粒子的動(dòng)量大小相等，方向相反，選項(xiàng)B正確；根據(jù)Ek＝eq\f(p2,2m)可知，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；半衰期的定義是統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)于一個(gè)α粒子不適用，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；鈾核在衰變過程中，伴隨著一定的能量放出，即衰變過程中有一定的質(zhì)量虧損，故衰變后α粒子與釷核的質(zhì)量之和小于衰變前鈾核的質(zhì)量，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.變式2(2017·湖南長(zhǎng)沙三月模擬)一個(gè)靜止的鈾核，放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它發(fā)生一次α衰變后變?yōu)殁Q核，α粒子和釷核都在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng).某同學(xué)作出如圖6所示運(yùn)動(dòng)徑跡示意圖，以下判斷正確的是()圖6A.1是α粒子的徑跡，2是釷核的徑跡B.1是釷核的徑跡，2是α粒子的徑跡C.3是α粒子的徑跡，4是釷核的徑跡D.3是釷核的徑跡，4是α粒子的徑跡答案B解析由動(dòng)量守恒可知，靜止的鈾核發(fā)生α衰變后，生成的均帶正電的α粒子和釷核的動(dòng)量大小相等，但方向相反，由左手定則可知它們的運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)為“外切”圓，又R＝eq\f(mv,Bq)＝eq\f(p,Bq)，在p和B大小相等的情況下，R∝eq\f(1,q)，因q釷>qα，則R釷<Rα，故B正確.變式3(2017·山西五校四聯(lián))在很多裝飾材料中，都不同程度地含有放射性元素.下列說法正確的是()A.α射線、β射線和γ射線都是電磁波B.在α、β、γ三種射線中，γ射線的電離能力最強(qiáng)C.氡的半衰期為3.8天，4個(gè)氡原子核經(jīng)過7.6天后一定只剩下1個(gè)氡原子核D.放射性元素發(fā)生β衰變時(shí)所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的答案D解析α射線是高速eq\o\al(4,2)He核流，β射線是高速電子流，γ射線是能量很高的電磁波，A項(xiàng)錯(cuò)誤.在α、β、γ三種射線中，α射線的電離能力最強(qiáng)，γ射線的電離能力最弱，B項(xiàng)錯(cuò)誤.半衰期是對(duì)大量原子核的衰變行為作出的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)于少數(shù)原子核無意義，C項(xiàng)錯(cuò)誤.命題點(diǎn)三核反應(yīng)及核反應(yīng)類型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)eq\o\al(238,

92)U→eq\o\al(234,

90)Th＋eq\o\al(4,2)Heβ衰變自發(fā)eq\o\al(234,

90)Th→eq\o\al(234,

91)Pa＋eq\o\al(

0,－1)e人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯た刂芿q\o\al(14,

7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,

8)O＋eq\o\al(1,1)H(盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子)eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(9,4)Be→eq\o\al(12,

6)C＋eq\o\al(1,0)n(查德威克發(fā)現(xiàn)中子)eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n約里奧－居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素，同時(shí)發(fā)現(xiàn)正電子eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(

0,＋1)e重核裂變?nèi)菀卓刂芿q\o\al(235,

92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,

56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)neq\o\al(235,

92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(136,

54)Xe＋eq\o\al(90,38)Sr＋10eq\o\al(1,0)n輕核聚變很難控制eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n2.核反應(yīng)方程式的書寫(1)熟記常見基本粒子的符號(hào)，是正確書寫核反應(yīng)方程的基礎(chǔ).如質(zhì)子(eq\o\al(1,1)H)、中子(eq\o\al(1,0)n)、α粒子(eq\o\al(4,2)He)、β粒子(eq\o\al(

0,－1)e)、正電子(eq\o\al(

0,＋1)e)、氘核(eq\o\al(2,1)H)、氚核(eq\o\al(3,1)H)等.(2)掌握核反應(yīng)方程遵守的規(guī)律，是正確書寫核反應(yīng)方程或判斷某個(gè)核反應(yīng)方程是否正確的依據(jù)，由于核反應(yīng)不可逆，所以書寫核反應(yīng)方程式時(shí)只能用“→”表示反應(yīng)方向.(3)核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒.例3(1)關(guān)于核衰變和核反應(yīng)的類型，下列表述正確的有________.A.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He是重核裂變B.eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H是輕核聚變C.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是α衰變D.eq\o\al(82,34)Se→eq\o\al(82,36)Kr＋2eq\o\al(

0,－1)e是β衰變(2)現(xiàn)有四個(gè)核反應(yīng)：A.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nB.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→X＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)nC.eq\o\al(24,11)Na→eq\o\al(24,12)Mg＋eq\o\al(

0,－1)eD.eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(9,4)Be→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n①________是發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程，________是研究原子彈的基本核反應(yīng)方程，________是研究氫彈的基本核反應(yīng)方程.②B項(xiàng)中X的質(zhì)量數(shù)為________，中子數(shù)為________.答案(1)D(2)①DBA②14488解析(1)A為α衰變，B為原子核的人工轉(zhuǎn)變，C為輕核聚變，D為β衰變，故只有D正確.(2)①D為查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程；B是研究原子彈的基本核反應(yīng)方程；A是研究氫彈的基本核反應(yīng)方程；C是一種衰變反應(yīng).②X的質(zhì)量數(shù)為(235＋1)－(89＋3)＝144X的質(zhì)子數(shù)為92－36＝56X的中子數(shù)為144－56＝88.變式4(2017·天津理綜·1)如圖7所示，我國(guó)自主研發(fā)制造的國(guó)際熱核聚變核心部件在國(guó)際上率先通過權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證，這是我國(guó)對(duì)國(guó)際熱核聚變項(xiàng)目的重大貢獻(xiàn).下列核反應(yīng)方程中屬于聚變反應(yīng)的是()圖7A.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nB.eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HC.eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)nD.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n答案A解析eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是一個(gè)氘核與一個(gè)氚核結(jié)合成一個(gè)氦核，同時(shí)放出一個(gè)中子，屬于聚變反應(yīng)，故A正確；eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H是盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程，是人類第一次實(shí)現(xiàn)原子核的人工轉(zhuǎn)變，屬于人工核反應(yīng)，故B錯(cuò)誤；eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n屬于原子核的人工轉(zhuǎn)變，故C錯(cuò)誤；eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n是一種典型的鈾核裂變，屬于裂變反應(yīng)，故D錯(cuò)誤.變式5(多選)(2016·全國(guó)卷Ⅲ·35(1)改編)一靜止的鋁原子核eq\o\al(27,13)Al俘獲一速度為1.0×107m/s的質(zhì)子p后，變?yōu)樘幱诩ぐl(fā)態(tài)的硅原子核eq\o\al(28,14)Si*.下列說法正確的是()A.核反應(yīng)方程為p＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(28,14)Si*B.核反應(yīng)過程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒C.核反應(yīng)過程中系統(tǒng)能量不守恒D.核反應(yīng)前后核子數(shù)相等，所以生成物的質(zhì)量等于反應(yīng)物的質(zhì)量之和答案AB解析根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得，核反應(yīng)方程為p＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(28,14)Si*，A正確；核反應(yīng)過程中釋放的核力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力，故系統(tǒng)動(dòng)量守恒，B正確；核反應(yīng)過程中系統(tǒng)能量守恒，C錯(cuò)誤；由于反應(yīng)過程中，要釋放大量的能量，伴隨著質(zhì)量虧損，所以生成物的質(zhì)量小于反應(yīng)物的質(zhì)量之和，D錯(cuò)誤.變式6(2016·全國(guó)卷Ⅱ·35(1))在下列描述核過程的方程中，屬于α衰變的是________，屬于β衰變的是________，屬于裂變的是________，屬于聚變的是________.(填正確答案標(biāo)號(hào))A.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(0,－1)eB.eq\o\al(32,15)P→eq\o\al(32,16)S＋eq\o\al(0,－1)eC.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)HeD.eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HE.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(140,54)Xe＋eq\o\al(94,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)nF.eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n答案CABEF解析α衰變是一種放射性衰變，α粒子(eq\o\al(4,2)He)會(huì)從原子核中射出，C項(xiàng)符合要求，β衰變是指自原子核內(nèi)自發(fā)地放出一個(gè)電子(eq\o\al(

0,－1)e)，同時(shí)原子序數(shù)加1的過程，A、B兩項(xiàng)符合要求，裂變是指一些質(zhì)量非常大的原子核，如鈾、釷和钚等在吸收一個(gè)中子后分裂成兩個(gè)或更多質(zhì)量較小的原子核，同時(shí)放出多個(gè)中子和很大能量的過程，只有E項(xiàng)符合要求.聚變是指由兩個(gè)輕原子核(一般是氘核和氚核)結(jié)合成較重原子核(氦核)并放出大量能量的過程，F(xiàn)項(xiàng)符合要求.命題點(diǎn)四質(zhì)量虧損及核能的計(jì)算1.利用質(zhì)能方程計(jì)算核能(1)根據(jù)核反應(yīng)方程，計(jì)算出核反應(yīng)前與核反應(yīng)后的質(zhì)量虧損Δm.(2)根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2計(jì)算核能.質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2中Δm的單位用“kg”，c的單位用“m/s”，則ΔE的單位為“J”.(3)ΔE＝Δmc2中，若Δm的單位用“u”，則可直接利用ΔE＝Δm×931.5MeV計(jì)算ΔE，此時(shí)ΔE的單位為“MeV”，即1u＝1.6606×10－27kg，相當(dāng)于931.5MeV，這個(gè)結(jié)論可在計(jì)算中直接應(yīng)用.2.利用比結(jié)合能計(jì)算核能原子核的結(jié)合能＝核子的比結(jié)合能×核子數(shù).核反應(yīng)中反應(yīng)前系統(tǒng)內(nèi)所有原子核的總結(jié)合能與反應(yīng)后生成的所有新核的總結(jié)合能之差，就是該核反應(yīng)所釋放(或吸收)的核能.例4(2017·全國(guó)卷Ⅰ·17)大科學(xué)工程“人造太陽”主要是將氘核聚變反應(yīng)釋放的能量用來發(fā)電.氘核聚變反應(yīng)方程是：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)n.已知eq\o\al(2,1)H的質(zhì)量為2.0136u，eq\o\al(3,2)He的質(zhì)量為3.0150u，eq\o\al(1,0)n的質(zhì)量為1.0087u,1u＝931MeV/c2.氘核聚變反應(yīng)中釋放的核能約為()A.3.7MeV B.3.3MeVC.2.7MeV D.0.93MeV答案B解析根據(jù)質(zhì)能方程，釋放的核能ΔE＝Δmc2，Δm＝2mH－mHe－mn＝0.0035u，則ΔE＝0.0035×931MeV＝3.2585MeV≈3.3MeV，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤.

例5(多選)原子核的比結(jié)合能曲線如圖8所示.根據(jù)該曲線，下列判斷正確的有()圖8A.eq\o\al(4,2)He核的結(jié)合能約為14MeVB.eq\o\al(4,2)He核比eq\o\al(6,3)Li核更穩(wěn)定C.兩個(gè)eq\o\al(2,1)H核結(jié)合成eq\o\al(4,2)He核時(shí)釋放能量D.eq\o\al(235,92)U核中核子的平均結(jié)合能比eq\o\al(89,36)Kr核中的大答案BC解析由圖象可知eq\o\al(4,2)He核的結(jié)合能約為28MeV，A項(xiàng)錯(cuò)誤；eq\o\al(4,2)He核比eq\o\al(6,3)Li核的比結(jié)合能大，故eq\o\al(4,2)He核比eq\o\al(6,3)Li核穩(wěn)定，B項(xiàng)正確；兩個(gè)eq\o\al(2,1)H核結(jié)合成eq\o\al(4,2)He核時(shí)比結(jié)合能增大，釋放能量，C項(xiàng)正確；eq\o\al(235,92)U核中核子的平均結(jié)合能比eq\o\al(89,36)Kr核中的小，D項(xiàng)錯(cuò)誤.變式7運(yùn)動(dòng)的氫核和氮核的速度之比為7∶1.查德威克假設(shè)鈹“輻射”是由一種質(zhì)量不為零的中性粒子構(gòu)成的，從而通過上述實(shí)驗(yàn)在歷史上首次發(fā)現(xiàn)了中子，為人類確定原子核的結(jié)構(gòu)做出了重要貢獻(xiàn).若已知α粒子的質(zhì)量為4.001509u，中子的質(zhì)量為1.008665u，鈹核的質(zhì)量為9.01219u，碳核的質(zhì)量為12.00000u，試確定核反應(yīng)中所釋放的核能為多少？答案4.7MeV解析根據(jù)題意可寫出發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程為eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(9,4)Be→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n，可得核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損為Δm＝mHe＋mBe－mC－mn＝0.005034u，根據(jù)質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2得該核反應(yīng)所釋放的核能為ΔE＝eq\f(931.5MeV,1u)×0.005034u≈4.7MeV.變式8已知氘核的比結(jié)合能為1.1MeV，氦核的比結(jié)合能為7.1MeV，則兩個(gè)氘核結(jié)合成一個(gè)氦核時(shí)()A.釋放出4.9MeV的能量B.釋放出6.0MeV的能量C.釋放出24.0MeV的能量D.吸收4.9MeV的能量答案C解析根據(jù)題意可寫出兩個(gè)氘核結(jié)合成一個(gè)氦核的核反應(yīng)方程為eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He，由于氘核的比結(jié)合能為1.1MeV，氦核的比結(jié)合能為7.1MeV，故結(jié)合前氘核的結(jié)合能為E1＝2×1.1MeV，結(jié)合后氦核的結(jié)合能為E2＝4×7.1MeV，故ΔE＝2E1－E2＝－24.0MeV，負(fù)號(hào)表示釋放能量，選項(xiàng)C正確.1.(多選)下列說法正確的是()A.天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了原子的核式結(jié)構(gòu)B.一群處于n＝3能級(jí)激發(fā)態(tài)的氫原子，自發(fā)躍遷時(shí)能發(fā)出最多3種不同頻率的光C.放射性元素發(fā)生一次β衰變，原子序數(shù)增加1D.eq\o\al(235,92)U的半衰期約為7億年，隨著地球環(huán)境的不斷變化，半衰期可能變短答案BC2.在盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，金箔中的原子核可以看做靜止不動(dòng)，下列各圖畫出的是其中兩個(gè)α粒子經(jīng)歷金箔散射過程的徑跡，其中正確的是()答案C解析金箔中的原子核與α粒子都帶正電，α粒子接近原子核過程中受到斥力而不是引力作用，A、D錯(cuò)；由原子核對(duì)α粒子的斥力作用及物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件知曲線軌跡的凹側(cè)應(yīng)指向α粒子所受力的方向，B錯(cuò)，C對(duì).3.下列說法正確的是()A.eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,1)e是一種核裂變反應(yīng)B.核反應(yīng)堆產(chǎn)生的能量一定來自輕核聚變C.太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的核裂變反應(yīng)D.盧瑟福為解釋?duì)亮Ｗ由⑸鋵?shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出了原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說答案D4.關(guān)于天然放射現(xiàn)象，以下敘述正確的是()A.若使放射性物質(zhì)的溫度升高，其半衰期將變大B.β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶訒r(shí)產(chǎn)生的C.在α、β、γ這三種射線中，α射線的穿透能力最強(qiáng)，γ射線的電離能力最強(qiáng)D.鈾核(eq\o\al(238,92)U)衰變?yōu)殂U核(eq\o\al(206,82)Pb)的過程中，要經(jīng)過8次α衰變和6次β衰變答案D5.(多選)下列說法正確的是()A.天然放射性現(xiàn)象說明原子核內(nèi)部具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)B.α粒子散射實(shí)驗(yàn)說明原子核內(nèi)部具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)C.原子核發(fā)生β衰變生成的新核原子序數(shù)增加D.氫原子從能級(jí)3躍遷到能級(jí)2輻射出的光子的波長(zhǎng)小于從能級(jí)2躍遷到基態(tài)輻射出的光子的波長(zhǎng)答案AC解析天然放射現(xiàn)象說明原子核內(nèi)部具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，A正確.α粒子散射實(shí)驗(yàn)說明原子具有核式結(jié)構(gòu)，B錯(cuò)誤.根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒知，β衰變放出了一個(gè)電子，新核的電荷數(shù)增加1，即原子序數(shù)增加，C正確.氫原子從能級(jí)3躍遷到能級(jí)2輻射出的光子的能量小于從能級(jí)2躍遷到基態(tài)輻射出的光子的能量，故從能級(jí)3躍遷到能級(jí)2輻射出的光子的波長(zhǎng)大于從能級(jí)2躍遷到基態(tài)輻射出的光子的波長(zhǎng)，D錯(cuò)誤.6.(多選)(2014·新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ·35(1)改編)關(guān)于天然放射性，下列說法正確的是()A.所有元素都可能發(fā)生衰變B.放射性元素的半衰期與外界的溫度無關(guān)C.放射性元素與別的元素形成化合物時(shí)仍具有放射性D.α、β和γ三種射線中，γ射線的穿透能力最強(qiáng)答案BCD解析自然界中絕大部分元素沒有放射現(xiàn)象，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；放射性元素的半衰期只與原子核結(jié)構(gòu)有關(guān)，與其他因素?zé)o關(guān)，選項(xiàng)B、C正確；α、β和γ三種射線電離能力依次減弱，穿透能力依次增強(qiáng)，選項(xiàng)D正確.7.(2017·天津和平質(zhì)量調(diào)查)下列說法正確的是()A.盧瑟福用α粒子轟擊eq\o\al(14,7)N核獲得反沖核eq\o\al(17,8)O發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子B.普朗克通過對(duì)光電效應(yīng)現(xiàn)象的分析提出了光子說C.玻爾通過對(duì)天然放射現(xiàn)象的研究提出了氫原子能級(jí)理論D.湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子從而提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型答案A解析光子說是愛因斯坦提出的，B錯(cuò)誤.玻爾通過對(duì)氫原子光譜的成因的研究提出了氫原子能級(jí)理論，C項(xiàng)錯(cuò)誤.盧瑟福通過α粒子的散射實(shí)驗(yàn)，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，D項(xiàng)錯(cuò)誤.8.(2017·安徽江南十校聯(lián)考)鈾核(eq\o\al(235,92)U)經(jīng)過m次α衰變和n次β衰變變成鉛核(eq\o\al(207,82)Pb)，關(guān)于該過程，下列說法中正確的是()A.m＝5，n＝4B.鈾核(eq\o\al(235,92)U)的比結(jié)合能比鉛核(eq\o\al(207,82)Pb)的比結(jié)合能小C.衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和小于鈾核(eq\o\al(235,92)U)的結(jié)合能D.鈾核(eq\o\al(235,92)U)衰變過程的半衰期與溫度和壓強(qiáng)有關(guān)答案B解析原子核衰變時(shí)質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒，235＝4m＋207,92＝82＋2m－n，兩式聯(lián)立解得：m＝7，n＝4，A項(xiàng)錯(cuò)誤.衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和大于鈾核(eq\o\al(235,92)U)的結(jié)合能，C錯(cuò)誤.半衰期由原子核內(nèi)部自身的因素決定，與溫度和壓強(qiáng)無關(guān)，D項(xiàng)錯(cuò)誤.9.(多選)關(guān)于核反應(yīng)方程eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋X＋ΔE(ΔE子)，已知eq\o\al(234,90)Th的半衰期為1.2min，則下列說法正確的是()A.此反應(yīng)為β衰變B.eq\o\al(234,91)Pa核和eq\o\al(234,90)Th核具有相同的質(zhì)量C.eq\o\al(234,91)Pa具有放射性D.64g的eq\o\al(234,90)Th經(jīng)過6min還有1geq\o\al(234,90)Th尚未衰變答案AC10.用頻率為ν0的光照射大量處于基態(tài)的氫原子，在所發(fā)射的光譜中僅能觀測(cè)到頻率分別為ν1、ν2和ν3的三條譜線，且ν3＞ν2＞ν1，則()A.ν0＜ν1 B.ν3＝ν2＋ν1C.ν0＝ν1＋ν2＋ν3 D.eq\f(1,ν1)＝eq\f(1,ν2)＋eq\f(1,ν3)答案B11.處于激發(fā)狀態(tài)的原子，在入射光的電磁場(chǎng)的影響下，從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷，兩個(gè)狀態(tài)之間的能量差以輻射光子的形式發(fā)射出去，這種輻射叫做受激