2023版高三一輪總復(fù)習(xí)物理(新教材新高考)第十五章原子結(jié)構(gòu)和原子核教案

#/24福十五章原子結(jié)構(gòu)和原子核［高考備考指南］命題分析核心素養(yǎng).高考命題以選擇題為主。命題熱點(diǎn)為光電效應(yīng)規(guī)律、原子躍遷、原子核的衰變規(guī)律、核反應(yīng)方程及核能的計算。.高考命題由過去的相對簡單的單一知識點(diǎn)考查向綜合性小題過渡，主要考查學(xué)生對基本概念的掌握。物理觀念：光電效應(yīng)、氫原子光譜、原子躍遷、核能、質(zhì)能方程?？茖W(xué)思維：光電管、核能的計算方法。科學(xué)探究：探究光電效應(yīng)的規(guī)律、a粒子散射實(shí)驗。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：光譜分析、射線的應(yīng)用、核電站。［走進(jìn)教材?充實(shí)基礎(chǔ)］ 口地知識數(shù)活技能告梳理?必備知識一、光電效應(yīng)1.光電效應(yīng)現(xiàn)象(1)定義：在光的照射下金屬中的電子從表面逸出的現(xiàn)象，叫作光電效應(yīng)，發(fā)射出來的電子叫作光電子。(2)幾個名詞解釋①遏止電壓：使光電流減小到0的反向電壓，用Uc表示。②截止頻率:能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的最小頻率叫作該種金屬的截止頻率(又叫極限頻率)，用匕表示，不同的金屬對應(yīng)著不同的截止頻率。③最大初動能：發(fā)生光電效應(yīng)時，金屬表面的電子吸收光子后克服原子核的引力逸出時所具有的動能的最大值。2.光電效應(yīng)規(guī)律(1)每種金屬都有一個截止頻率，入射光的頻率低于截止頻率時不發(fā)生光電效應(yīng)。(2)光電子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨入射光頻率的增大而增

(3)只要入射光的頻率大于金屬的截止頻率，照到金屬表面時，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的,一般不超過10-9s,與光的強(qiáng)度無關(guān)。(4)當(dāng)入射光的頻率大于金屬的截止頻率時，飽和光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比。二、愛因斯坦光電效應(yīng)方程.光子說：在空間傳播的光不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫作一個光子，光子的能量s=hv。.逸出功W0：電子從金屬中逸出所需做功的最小值。.愛因斯坦光電效應(yīng)方程表達(dá)式：hv=Ek+W0或Ek=hv—W0。2)物理意義：金屬表面的電子吸收一個光子獲得的能量是hv，這些能量的一部分用來克服金屬的逸出功W。，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的最大初動能。三、光的波粒二象性與物質(zhì)波.光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有波動性。(2)光電效應(yīng)說明光具有粒子性。(3)光既具有波動性，又具有粒子性，稱為光的波粒二象性。.物質(zhì)波(1)概率波：光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運(yùn)動遵守波動規(guī)律的表現(xiàn)，亮條紋是光子到達(dá)概率大的地方，暗條紋是光子到達(dá)概率小的地方，因此光波又叫概率波。(2)物質(zhì)波：任何一個運(yùn)動著的物體，小到微觀粒子，大到宏觀物體，都有一種波與它對應(yīng)，其波長入=p,p為運(yùn)動物體的動量，h為普朗克常量。?激活?基本技能一、易錯易誤辨析(正確的打“二”，錯誤的打“X”)(2)光子和光電子都是實(shí)物粒子。(1)要想在光電效應(yīng)實(shí)驗中測到光電流，入射光子的能量必須大于金屬的逸出功。 (J(2)光子和光電子都是實(shí)物粒子。(X)TOC\o"1-5"\h\z（3）只要入射光的強(qiáng)度足夠強(qiáng)，就可以使金屬發(fā)生光電效應(yīng)。 （X）（4）光的頻率越高，光的粒子性越明顯，但仍具有波動性。 （J）（5）光電子的最大初動能與入射光子的頻率成正比。 （X）二、教材習(xí)題衍生.（魯科版選擇性必修第三冊Pi37T2改編）（多選）關(guān)于物質(zhì)的波粒二象性，下列說法正確的是（）A.不僅光子具有波粒二象性，一切運(yùn)動的微粒都具有波粒二象性B.運(yùn)動的微觀粒子與光子一樣，當(dāng)它們通過一個小孔時，都沒有特定的運(yùn)動軌道C.波動性和粒子性在宏觀現(xiàn)象中是矛盾的、對立的，但在微觀高速運(yùn)動的現(xiàn)象中是統(tǒng)一的D.實(shí)物粒子的運(yùn)動有特定的軌道，所以實(shí)物粒子不具有波粒二象性ABC［德布羅意在爰因斯坦光子說的基礎(chǔ)上提出物質(zhì)波的概念，認(rèn)為一切運(yùn)動的物體都具有波粒二象性，故A正確、D錯誤；運(yùn)動的微觀粒子與光子一樣，當(dāng)它們通過一個小孔時，沒有特定的運(yùn)動軌道，故B正確；波動性和粒子性，在宏觀現(xiàn)象中是矛盾的、對立的，但在微觀高速運(yùn)動的現(xiàn)象中是統(tǒng)一的，故C正確。故選ABC。］.（人教版選擇性必修第三冊P98T7改編）光電管的原理圖如圖所示，已知當(dāng)有波長為力的光照到陰極K上時，電路中有光電流，則（）A.若減小入射光強(qiáng)度，電路中可能沒有光電流.若增加電路中電源電壓，電路中光電流可能先增大后不變C.若將電源極性反接，電路中一定沒有光電流產(chǎn)生D.若換用波長為丸1（，1＞入0）的光照射陰極K,電路中一定沒有光電流［答案］B3.(魯科版選擇性必修第三冊Pl33T4改編)(多選)對于鈉和鈣兩種金屬，其遏止電壓外與入射光頻率v的關(guān)系如圖所示。用從e分別表示普朗克常量和電子電荷量。下列說法正確的是()A.鈉的逸出功小于鈣的逸出功B.圖中直線的斜率為?C.在得到這兩條直線時，必須保證入射光的光強(qiáng)相同D.若這兩種金屬產(chǎn)生的光電子具有相同的最大初動能，則照射到鈉的光頻率較高AB［根據(jù)Uce=Ek=hv-W0,即U、v-?，再由圖像可知，鈉的逸出功小于鈣的逸出功，故A正確；圖中直線的斜率為h，故B正確；在得到這兩條e直線時，入射光的強(qiáng)度不必相同，故C錯誤；由圖像可知，若這兩種金屬產(chǎn)生的光電子具有相同的最大初動能，則照射到鈉的光頻率較低，故D錯誤。］［細(xì)研號點(diǎn)?突破題型］ 重難解惑-行去高考考點(diǎn)1 光電效應(yīng)規(guī)律，立二通夫.與光電效應(yīng)有關(guān)的五組概念對比(1)光子與光電子：光子不帶電；光電子是光電效應(yīng)發(fā)生時發(fā)射出來的電子，其本質(zhì)是電子。(2)光電子的初動能與光電子的最大初動能：光電子的初動能小于等于光電子的最大初動能。(3)光電流和飽和光電流：金屬板飛出的光電子到達(dá)陽極，回路中便產(chǎn)生光電流，隨著所加正向電壓的增大，光電流趨于一個飽和值，這個飽和值是飽和光電流。在一定的光照條件下，飽和光電流與所加電壓大小無關(guān)。(4)入射光強(qiáng)度與光子能量：入射光強(qiáng)度是指單位時間內(nèi)照射到單位面積上

的總能量，與光子的能量和單位時間內(nèi)光子的數(shù)目有關(guān)。(5)光的強(qiáng)度與飽和光電流：頻率相同的光照射金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，入射光越強(qiáng)，飽和光電流越大。.兩條線索照射光強(qiáng)度——決定著每秒鐘光源發(fā)射的光子數(shù) 照射光頻率——決定著每個光子的能量￡小” 每秒加逸出的光電子數(shù)一次定著光電流的大小-光電子遞出后的最大初動能/m12..兩條對應(yīng)關(guān)系(1)(頻率相同)光照強(qiáng)度大一光子數(shù)目多一發(fā)射光電子多一光電流大；(2)光子頻率高一光子能量大一光電子的最大初動能大。.三個關(guān)系式⑴愛因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek=hv-Woa(2)最大初動能與遏止電壓的關(guān)系：Ek=eUc.(3)逸出功與極限頻率的關(guān)系W.=hvc.［題組突破］1.(光電效應(yīng)現(xiàn)象的理解)(多選)(2021濱州模擬)如圖所示為研究光電效應(yīng)的實(shí)驗裝置，接線柱O固定在滑動變阻器電阻絲ab的中點(diǎn)，初始時，滑動觸頭P位于滑動變阻器的中點(diǎn)位置?，F(xiàn)用一束單色光照射光電管陰極，電流表有示數(shù)。下列說法正確的是()A.滑動觸頭P向b端移動，電流表示數(shù)可能先變大后不變B.滑動觸頭P向a端移動，電流表示數(shù)不變C.若滑動觸頭P不動，僅增大入射光的強(qiáng)度，電流表的示數(shù)變大D.若滑動觸頭P不動，僅增大入射光的強(qiáng)度，電流表的示數(shù)不變AC［滑動觸頭P向b端移動時，光電管所加電壓為正向電壓且逐漸變大，則光電流逐漸變大，當(dāng)達(dá)到飽和光電流時保持不變，則電流表示數(shù)先變大后不變，

選項A正確；滑動觸頭尸向。端移動，光電管所加的是反向電壓且逐漸變大，則光電流逐漸減小，即電流表示數(shù)逐漸減小，選項B錯誤；若滑動觸頭P不動，僅增大入射光的強(qiáng)度，則單位時間逸出的光電子數(shù)增加，則光電流變大，即電流表的示數(shù)變大，選項C正確、D錯誤。］2.(光電效應(yīng)方程的應(yīng)用X202L8省市?？?江蘇)我國中微子探測實(shí)驗利用光電管把光信號轉(zhuǎn)換為電信號。如圖所示，A和K分別是光電管的陽極和陰極，加在A、K之間的電壓為U?，F(xiàn)用發(fā)光功率為P的激光器發(fā)出頻率為v的光全部照射在K上，回路中形成電流。已知陰極K材料的逸出功為唯，普朗克常量為加電子電荷量為e。(1)求光電子到達(dá)A時的最大動能Ekm。(2)若每入射N個光子會產(chǎn)生1個光電子，所有的光電子都能到達(dá)A,求回路的電流I。［解析］(1)根據(jù)光電效應(yīng)方程可知hv-W09=Ek0逸出的電子在電場中加速向A運(yùn)動，根據(jù)動能定理有eUeU=Ekmk0聯(lián)立解得Ekm=eU+hv-W0O⑵設(shè)每秒鐘到達(dá)K極的光子數(shù)量為n，則nhv=P設(shè)每秒鐘逸出電子個數(shù)為a個，則a=N回路的電流I=q=ae聯(lián)立得I=Nv。

NhVe+hv-W,Q蒜考點(diǎn)2 光電效應(yīng)圖像~由圖線直接（間接）得到的 圖像名稱 圖線形狀 最大初動能Ek與入射光頻率v的關(guān)系圖線顏色相同、強(qiáng)度不同的光，光電流與電壓的關(guān)系顏色不同時，光電流與電壓的關(guān)系V物理量①極限頻率：圖線與V軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)Vc②逸出功：圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的值W9=10|小步聲弱為黃）也一黃光倒））二——藍(lán)光q一一黃光闞—E1=E③普朗克常量：圖線的斜率k=h①遏止電壓Uc：圖線與橫軸的交點(diǎn)②飽和光電流Im：電流的最大值③最大初動能：E小=eUn.im c①遏止電壓Uc1、Uc2②飽和光電流③最大初動能Ek1=eUc1,Ek2=eUc2上山0U遏止電壓Uc與入射光頻率V的關(guān)系圖線0U.4 P①截止頻率vc：圖線與橫軸的交點(diǎn)②遏止電壓Uc：隨入射光頻率的增大而增大③普朗克常量h:等于圖線的斜率與電子電荷量的乘積，即h=ke（注：此時兩極之間接反向電壓）［典例］（2021?山東臨沂模擬）圖甲所示是研究光電效應(yīng)的電路圖（電源的正負(fù)極可對調(diào)），圖乙所示是光電流與電壓的關(guān)系。根據(jù)圖甲和圖乙中提供的信息,下列說法正確的是（）A.在光照條件不變的情況下，隨著所加電壓的增大，光電流趨于一個飽和值B.在光的顏色不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和電流越小C.藍(lán)光比黃光的飽和電流大D.對一定顏色（頻率）的光，光越強(qiáng)，遏止電壓越高A［隨著所加電壓的增大，電流增大，當(dāng)達(dá)到飽和電流后，再增加電壓時電流也不會增加，趨于一個飽和值，故A正確；由題圖乙可知在光的顏色不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和電流越大，故B錯誤；由題圖乙可知藍(lán)光的飽和光電流不一定比黃光大，故C錯誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=hv-W0以及Ekm=eUc可得，遏止電壓隨入射光的頻率增大而增大，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，即光的頻率不變，遏止電壓不變，故D錯誤。］.規(guī)律方法光電效應(yīng)中有關(guān)圖像問題的解題方法（1）明確圖像中縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)所表示的物理量。⑵明確圖像所表示的物理意義及所對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系，同時還要知道截距、交點(diǎn)等特殊點(diǎn)的物理意義。~~［跟進(jìn)訓(xùn)練］.在研究甲、乙兩種金屬發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗中，光電子的最大初動能Ek與入射光頻率v的關(guān)系如圖所示，則下列說法正確的是（）甲乙0 sA.兩條圖線與橫軸的夾角a和夕一定不相等B.若增大入射光頻率V,則所需的遏止電壓q將增大C.某一頻率的光可以使乙金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則不一定能使甲金屬發(fā)生光電效應(yīng)D.若不改變?nèi)肷涔忸l率V,而增加入射光的強(qiáng)度，則光電子的最大初動能理將增大B［根據(jù)爰因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hv-%可知方女-v圖線的斜率k=h,所以兩條圖線的斜率一定相等，兩條圖線與橫軸的夾角a和夕一定相等，A項錯誤；由Ek=^-%可知，若增大入射光的頻率v,則產(chǎn)生的光電子的最大初動能增大，由=”可知，所需的遏止電壓q將增大，B項正確；Ek-v圖線與橫軸的截距等于金屬的逸出功%與普朗克常量力的比值（截止頻率），由圖像可知甲的截止頻率較小，因此某一頻率的光可以使乙金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則一定能使甲金屬發(fā)生光電效應(yīng)，C項錯誤；根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律，若不改變?nèi)肷涔忸l率v,只增加入射光的強(qiáng)度，則光電子的最大初動能不變，D項錯誤。］.（2020?重慶市5月調(diào)研）在某次光電效應(yīng)實(shí)驗中，得到了入射光頻率v與遏止電壓4的關(guān)系如圖所示。該直線的斜率為肌電子電荷量為e,則下列說法正確的是（）A.實(shí)驗所用金屬材料的逸出功可表示為,B.普朗克常量可表示為keC.若換另外一種金屬實(shí)驗，則k會發(fā)生變化D.若換另外一種金屬實(shí)驗，則b不會發(fā)生變化A［由光電效應(yīng)方程Ek=hv-W0,結(jié)合Ek=eUc可得入射光頻率v與遏止電壓q的關(guān)系是v=牛+與"，式中叫為金屬的逸出功，縱截距b=W，而斜率k=e，則w0=hb=半,a項正確；普朗克常量可表示為h=e,B項錯誤；若h0k k換另外一種金屬實(shí)驗，斜率k不變，C項錯誤；不同金屬的逸出功不同，D項錯誤。］考點(diǎn)3 光的波粒二象性物質(zhì)波也可5二.對光的波粒二象性的理解(1)麥克斯韋的電磁理論揭示了光是一種電磁波；光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)反映了光的粒子性。(2)理解光的波粒二象性時，不可把光當(dāng)成宏觀概念中的粒子、也不可把光當(dāng)成微觀概念中的波。①光的波動性與粒子性的統(tǒng)一遵從如下關(guān)系：光子的能量E=hv,光子的動量p=h。②從頻率上看：頻率越低，則波動性越顯著，越容易看到光的干涉和明顯的衍射現(xiàn)象；頻率越高，則粒子性越顯著，貫穿本領(lǐng)越強(qiáng)，越不容易看到光的干涉和明顯的衍射現(xiàn)象。③從數(shù)量上看：個別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性；大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動性。.粒子的波動性德布羅意提出物質(zhì)波的觀念被實(shí)驗證實(shí)，表明電子、質(zhì)子、原子等粒子不但具有粒子的性質(zhì)，而且具有波動的性質(zhì)。運(yùn)動的粒子都與一個對應(yīng)的波相聯(lián)系。粒子的能量E和動量p跟它所對應(yīng)的波的頻率v和波長7之間遵從如下關(guān)系：v=E—=P。［題組突破］1.(物質(zhì)波)(2021浙江6月選考)已知普朗克常量h=6.63X10-34Js電子的質(zhì)量為9.11X10-31kg。一個電子和一滴直徑約為4"m的油滴具有相同動能，

則電子與油滴的德布羅意波長之比的數(shù)量級為（）A.108B.106C.108D.1016［利用,=和P=加。，得到P=產(chǎn)哂，由于德布羅意波長的公式為丸=h,則電子=p油滴=12m油薩瓦油滴,由于兩者的動能相等，且m油滴=4n停P 工油滴P電子\'2m電子Ek電子 ，"I，m電子m油滴_4 , 、m電子m油滴_1，則X3.14X(2X10-6)3X0.8X101，則9.11X10-3139.11X10-31(10-6)3X103=108。故選C。］10-312.（光的波粒二象性）用很弱的光做雙縫干涉實(shí)驗，把入射光減弱到可以認(rèn)為光源和感光膠片之間不可能同時有兩個光子存在，如圖所示是不同數(shù)量的光子照射到感光膠片上得到的照片。這些照片說明（）7個光子 7個光子 30001光子 70CW個光子A.光只有粒子性，沒有波動性B.光只有波動性，沒有粒子性C.少量光子的運(yùn)動顯示波動性，大量光子的運(yùn)動顯示粒子性D.少量光子的運(yùn)動顯示粒子性，大量光子的運(yùn)動顯示波動性D［由題圖可以看出，少量光子的運(yùn)動顯示粒子性，大量光子的運(yùn)動顯示波動性，故D正確。］期直原子結(jié)構(gòu)原子核［走進(jìn)教材?夯實(shí)基礎(chǔ)1 回顧知識-激活技能◎梳理?必備知識一、原子結(jié)構(gòu).電子的發(fā)現(xiàn)：英國物理學(xué)家說姆處發(fā)現(xiàn)了電子。.原子的核式結(jié)構(gòu)(1)a粒子散射實(shí)驗：1909?1911年，英國物理學(xué)家盧瑟福和他的助手進(jìn)行了用a粒子轟擊金箔的實(shí)驗，實(shí)驗發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)a粒子穿過金箔后基本上仍沿原來方向前進(jìn)，但有極少數(shù)a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。⑵原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子中心有一個很小的核，原子全部的正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在核里，帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。二、氫原子光譜.光譜：用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按波長頻率展開，獲得光的波長(頻率)和強(qiáng)度分布的記錄，即光譜。.光譜分類.氫原子光譜的實(shí)驗規(guī)律：巴耳末系是氫光譜在可見光區(qū)的譜線，其波長公式:二/^:一^2^,(n=3,4,5,…，R是里德伯常量，R^=1.10X107m-1)。三、氫原子的能級、能級公式1.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，但并不向外輻射能量。(2)躍遷：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個定態(tài)的能量差決定，即hv=Em-En。(h是普朗克常量，h=6.63X10-34J?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)動相對應(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。.氫原子的能級、能級公式(1)氫原子的能級能級圖如圖所示(2)氫原子的能級和軌道半徑①氫原子的能級公式：En=n12E1(n=1,2,3,…)，其中E1為基態(tài)能量，其數(shù)值為E1=-13.6eV。②氫原子的半徑公式：rn=n2r1(n=1,2,3,…)，其中r1為基態(tài)半徑，又稱玻爾半徑，其數(shù)值為r1=0.53X10-10m。四、原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期、放射性同位素1．原子核的組成原子核是由質(zhì)子和中子組成的，原子核的電荷數(shù)等于核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)。2．天然放射現(xiàn)象放射性元素自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象，首先由貝克勒耳發(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)。.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、作示蹤原子等。(3)防護(hù)：防止放射性對人體組織的傷害。.原子核的衰變(1)衰變：原子核自發(fā)地放出a粒子或p粒子，變成另一種原子核的變化稱為原子核的衰變。(2)分類a衰變：aX-A-4Y+^He如：場U-231Th+2He；P衰變：AX—a_a1Y+坐如：234Th-翎Pa+_0e。(3)半衰期：大量放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間。半衰期由原子核內(nèi)部的因素決定，跟原子所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)。五、核力和核能.核力原子核內(nèi)部，核子間所特有的相互作用力。.核能(1)核子在結(jié)合成原子核時出現(xiàn)質(zhì)量虧損Am，其對應(yīng)的能量AE=Amc2。(2)原子核分解成核子時要吸收一定的能量，相應(yīng)的質(zhì)量增加Am,吸收的能量為AE=Amc2。六、裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)、裂變反應(yīng)堆、核反應(yīng)方程.重核裂變⑴定義：質(zhì)量數(shù)較大的原子核受到高能粒子的轟擊而分裂成幾個質(zhì)量數(shù)較小的原子核的過程。(2)典型的裂變反應(yīng)方程：變U+/一輯Kr+喇Ba+3an。(3)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：重核裂變產(chǎn)生的史壬使核裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程。(4)臨界體積和臨界質(zhì)量：裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積及其相應(yīng)的質(zhì)量。(5)裂變的應(yīng)用：原子彈、核反應(yīng)堆。(6)反應(yīng)堆構(gòu)造：核燃料、減速劑、鎘棒、防護(hù)層。2.輕核聚變(1)定義：兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的反應(yīng)過程。輕核聚變反應(yīng)必須在高溫下進(jìn)行，因此又叫熱核反應(yīng)。(2)典型的聚變反應(yīng)方程：1H+3H-4He+0n+l7.6MeV?！蚣せ?基本技能一、易錯易誤辨析(正確的打“J”，錯誤的打“X”)TOC\o"1-5"\h\z(1)a、0、y三種射線中，a射線的電離作用最強(qiáng)。 (J)⑵半衰期與溫度無關(guān)。 (J)(3)如果某放射性元素的原子核有100個，經(jīng)過一個半衰期后還剩50個。(X)(4)所有元素都可以發(fā)生衰變。 (X)(5)核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)守恒，故沒有質(zhì)量虧損。 (X)(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。 (X)二、教材習(xí)題衍生.(粵教版選擇性必修第三冊P112T2改編)已知鉍-210的半衰期是5.0天，8g鉍-210經(jīng)20天后還剩下( )A.1gB.0.2gC.0.4gD.0.5g20D［由公式加=為、）1'得加=8x（2）5g=0.5g,D正確。］.（人教版選擇性必修第三冊P117例題改編）已知中子的質(zhì)量是mn=1.6749X10-27kg,質(zhì)子的質(zhì)量是mp=1.6726X10-27kg,氘核的質(zhì)量是mD=3.3436X10-27kg,則氘核的比結(jié)合能為（）A.3.51X10-13J B.1.76MeVC.1.76X10-13J D.2.19MeV［答案］C3.（魯科版選擇性必修第三冊P116T2改編）關(guān)于核衰變和核反應(yīng)的類型，下列表述正確的是（）238U-234Th+2He是人工核轉(zhuǎn)變yN+yHe-17O+］H是0衰變2H+3H-,He+0n是輕核聚變32Se-36Kr+2」e是重核裂變［答案］C［細(xì)研考點(diǎn)?突破題型］ 更難解惑-直擊尚號考點(diǎn)1 玻爾理論和能級躍遷制:三透.對氫原子能級圖的理解（1）能級圖如圖所示（2）能級圖中相關(guān)量意義的說明相關(guān)量意義能級圖中的橫線表示氫原子可能的能量狀態(tài)一一定態(tài)橫線左端的數(shù)字“1,2,3,…”表示量子數(shù)橫線右端的數(shù)字“一13.6,-34,…”表示氫原子的能量相鄰橫線間的距離表示相鄰的能量差，量子數(shù)越大，相鄰的能量差越小，距離越小帶箭頭的豎線表示原子由較高能級向較低能級躍遷，原子躍遷的條件為hv=Em-En2.兩類能級躍遷(1)自發(fā)躍遷：高能級一低能級，釋放能量，發(fā)出光子。AEE-E光子的頻率v=下=一高^―?。(2)受激躍遷：低能級一高能級，吸收能量。①光照(吸收光子)：吸收光子的全部能量，光子的能量必須恰等于能級差hv=AE。②碰撞、加熱等：可以吸收實(shí)物粒子的部分能量，只要入射粒子能量大于或等于能級差即可，E外2AE。③大于電離能的光子被吸收，將原子電離。.譜線條數(shù)的確定方法(1)一個氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為n-1。(2)一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)的兩種求解方法。①用數(shù)學(xué)中的組合知識求解：N=C2=n(n2D。②利用能級圖求解:在氫原子能級圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一畫出，然后相加。［典例］1995年科學(xué)家“制成”了反氫原子，它是由一個反質(zhì)子和一個圍繞反質(zhì)子運(yùn)動的正電子組成的，反質(zhì)子和質(zhì)子有相同的質(zhì)量，帶有等量異號電荷。反氫原子和氫原子有相同的能級分布，氫原子能級如圖所示，則下列說法中正確的是()TOC\o"1-5"\h\z? E/cV? 0辜 ―-Q.853 1.512 3一4-lidA.反氫原子光譜與氫原子光譜不相同B.一個處于〃=4能級的反氫原子向低能級躍遷時，最多可以輻射出6種不同頻率的光子C.基態(tài)反氫原子能吸收11eV的光子而發(fā)生躍遷D.大量處〃=4能級的反氫原子向低能級躍遷時，有4種頻率的輻射光子能使逸出功為2.25eV的鉀發(fā)生光電效應(yīng)D［因為反氫原子和氫原子有相同的能級分布，因此二者具有相同的光譜，A項錯誤；一個處于n=4能級的反氫原子向低能級躍遷時，最多可以輻射出3種不同頻率的光子，如果是一群處于n=4能級的反氫原子向低能級躍遷時，最多可以輻射出6種不同頻率的光子，B項錯誤；由低能級躍遷到高能級，吸收光子的能量必須恰等于能級差，C項錯誤；大量處于n=4能級的反氫原子向低能級躍遷時，其中〃=4能級、〃=3能級、〃=2能級躍遷到〃=1能級以及〃=4能級躍遷到n=2能級時，輻射出的光子的能量大于2.25eV,D項正確。］［跟進(jìn)訓(xùn)練］L(氫原子能量問題)氫原子能級示意圖如圖所示。光子能量在1.63eV?3.10eV的光為可見光。要使處于基態(tài)(〃=1)的氫原子被激發(fā)后可輻射出可見光光子，最少應(yīng)給氫原子提供的能量為()1 -13,GA.12.09eVB.10.20eVC1.89eVD.1.51eVA［氫原子從第2能級向第1能級躍遷時放出的光子能量為-3.40eV-(-13.60eV)=10.20eV從第3能級向第2能級躍遷時放出的光子能量為-1.51eV-(-3.40eV)=1.89eV,所以至少要讓氫原子激發(fā)到第3能級，因此最少應(yīng)給氫原子提供的能量為-1.51eV-(-13.60eV)=12.09eV,A項正確。］2.抗戰(zhàn)疫情取得階段性的勝利，2020年5月6日湖北省高三學(xué)生迎來了開學(xué)，學(xué)校校門口都設(shè)有紅外測溫儀，其原理是：被測物體輻射的電磁波只有紅外線可被該測溫儀捕捉，并轉(zhuǎn)變成電信號。如圖為氫原子能級示意圖，已知紅外線單個光子能量的最大值為L62eV,當(dāng)大量處于第5能級的氫原子向較低能級躍遷時，所輻射出的光子中能被紅外測溫儀捕捉到的光子頻率種類有()TOC\o"1-5"\h\z8 0彳^=糖3 -1,512 -3,40L 13.601種B.2種C.3種D.4種［根據(jù)Q=字=10種知，大量處于n=5的氫原子向低能級躍遷時，2可能發(fā)出10種不同頻率的可見光。根據(jù)能級的躍遷滿足hv=Em-En,得躍遷產(chǎn)生的光子能量分別是13.06eV,12.75eV,12.09eV,10.2eV,2.86eV,2.55eV,1.89eV,0.97eV,0.66eV,0.31eV。由于紅外線單個光子能量的最大值為1.62eV，所以能被紅外測溫儀捕捉的光子能量有0.97eV,0.66eV,0.31eV,共3種，故C正確，A、B、D錯誤。］考點(diǎn)2 原子核的衰變和半衰期也二I.確定衰變次數(shù)的方法(1)設(shè)放射性元素AX經(jīng)過n次a衰變和m次P衰變后，變成穩(wěn)定的新元素以Y,則表示該核反應(yīng)的方程為AX-A'Y+n,He+mye根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可列方程A=A'+4n〈［Z=A'+2n—m(2)因為p衰變對質(zhì)量數(shù)無影響，先由質(zhì)量數(shù)的改變確定a衰變的次數(shù)，然后再根據(jù)衰變規(guī)律確定p衰變的次數(shù)。.衰變的實(shí)質(zhì)a衰變：2個質(zhì)子和2個中子能緊密地結(jié)合在一起作為一個整體從原子核中拋出來，即2］H+20n-yHe。P衰變：核內(nèi)的1個中子轉(zhuǎn)化成1個質(zhì)子和1個電子，電子發(fā)射到核外，即0n-1H+0e。Y輻射：a衰變、p衰變產(chǎn)生的新核處于較高能級，不穩(wěn)定，向低能級躍遷時輻射出Y光子。3．對半衰期的理解（1）半衰期是統(tǒng)計規(guī)律，描述的是大量原子核衰變的規(guī)律。（2）根據(jù)半衰期的概念，可總結(jié)出公式ttN:"原同，m余=m原日；式中N原、m原表示衰變前的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，N余、m余表示衰變后尚未發(fā)生衰變的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，/表示衰變時間，t表示半衰期。（3）放射性元素衰變的快慢是由原子核內(nèi)部因素決定的，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)。［題組突破］.（原子核的衰變）目前，在居家裝修中，經(jīng)常用到花崗巖、大理石等裝修材料，這些巖石都不同程度地含有放射性元素，比如有些含有鈾、釷的花崗巖等巖石都會釋放出放射性惰性氣體氡，而氡會發(fā)生放射性衰變，放出a、p、y射線，這些射線會導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生癌變及呼吸道方面的疾病，根據(jù)有關(guān)放射性知識可知，下列說法正確的是（）A.鈾核（238U）衰變?yōu)殂U核（206Pb）的過程中，要經(jīng)過8次a衰變和10次p衰變Y射線一般伴隨著a射線或p射線產(chǎn)生，在這三種射線中，Y射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力最弱C.已知氡的半衰期為3.8天，若取1g氡放在天平左盤上，砝碼放于右盤，左右兩邊恰好平衡，則7.6天后，需取走0.75g砝碼天平才能再次平衡D.P射線是由原子核外的電子電離后形成的高速電子流B［根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，鈾核,U）衰變?yōu)殂U核（嘴Pb）的過程中，設(shè)發(fā)生x次a衰變，y次0衰變，衰變方程為：噂U—券Pb+旬He+j_oe,則:238=206+4”，解得x=8,又92=82+8X2-y,得y=6,即要經(jīng)過8次a衰變和6次0衰變，A錯誤；丫射線一般伴隨a射線或P射線產(chǎn)生，三種射線中，Y射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力最弱，B正確；氨的半衰期為3.8天，經(jīng)7.6天后,有0.75g衰變成新核，并不是質(zhì)量減小了0.75g，故取走0.75g磋碼天平不會平衡，C錯誤；0射線是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子時產(chǎn)生并發(fā)射出來的高速電子流，D專酶。］.（半衰期的理解與計算）（2021?全國乙卷）醫(yī)學(xué)治療中常用放射性核素mln產(chǎn)生Y射線，而1131n是由半衰期相對較長的ii3Sn衰變而成的。對于質(zhì)量為加°一 一一 .m,_.....,_..的ii3Sn,經(jīng)過時間/后剩余的ii3Sn質(zhì)量為血，其;;；■-/圖線如圖所示。從圖中可0以得到ii3Sn的半衰期為（）67.3182.4tlAA.67.3dB.101.0dC115.1dD.124.9dC［縱坐標(biāo)由3變?yōu)?說明這2m0的113Sn中正好有一半的113Sn發(fā)生了衰變，經(jīng)過的時間為一個半衰期，因此半衰期工=12-11=115.1d,C正確。］.（多選）（衰變中的動量守恒）靜止的詛Bi原子核在磁場中發(fā)生衰變后運(yùn)動軌跡如圖所示，大、小圓半徑分別為RrR2。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.23iBi-241Po+je B.2yLBi-亞Tl+yHeC.R1:R2=84：1 D.R1：R2=81：2AC［若是a衰變，則新核和a粒子向相反的方向射出，偏轉(zhuǎn)方向相反，做勻速圓周運(yùn)動的軌跡圓外切，由題圖知，此核衰變?yōu)?衰變，故A正確，B錯mv誤；由=加方可知r=踵，由動量守恒定律知，衰變后兩粒子的動量mv大小相同，所以R1：R2=q2：q1=84：1,故C正確，D錯誤。］考點(diǎn)3 核反應(yīng)方程與核能的計算也H.核反應(yīng)方程的理解(1)核反應(yīng)過程一般都是不可逆的，所以核反應(yīng)方程只能用單向箭頭“一”連接并表示反應(yīng)方向，不能用等號連接。(2)核反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，核反應(yīng)過程中反應(yīng)前后的總質(zhì)量一般會發(fā)生變化。(3)核反應(yīng)遵循電荷數(shù)守恒。(4)熟記常見基本粒子的符號，是正確書寫核反應(yīng)方程的基礎(chǔ)。如質(zhì)子(1H)、中子(0n)、a粒子qHe)、0粒子(_0e)、正電子(0e)、氘核(12H)、氚核(祖)等。.核過程的四種類型類型可控性核反應(yīng)方程典例衰變a衰變自發(fā)贊U-^Th+yHe0衰變自發(fā)231Th-231iPa+0e人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯た刂?7iN+4He-gO+1H(盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子)yHe+?Be—?C+0n(查德威克發(fā)現(xiàn)中子)27Al+2的一州+0門30P-30Si+?e(約里奧.居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素及正電子)重核裂變比較容易進(jìn)行人工控制變U+1n-144Ba+89Kr+30n235U+1n-136Xe+9