考點(diǎn)65原子核式結(jié)構(gòu)模型波爾原子模型（原卷版）

考點(diǎn)65原子結(jié)構(gòu)原子核1.3年真題考點(diǎn)分布題型選擇題、填空題高考考點(diǎn)原子結(jié)構(gòu)模型、波爾原子理論的考察；天然方式現(xiàn)象和原子核的衰變；核反應(yīng)方程的書(shū)寫(xiě)和識(shí)別；核力、質(zhì)量虧損的計(jì)算；新高考2023重慶卷6題、廣東卷1題、天津卷3題、北京卷3題、浙江卷5題、海南卷1題、海南卷10題、湖南卷1題、乙卷3題、甲卷2題、浙江春招卷9題、山東卷1題、湖北卷1題、遼寧卷、浙江春招卷15題2022重慶卷6題、北京卷1題、海南卷10題、廣東卷5題、湖南卷1題、天津卷1題、福建卷2題、北京卷14題、海南卷2題、遼寧卷2題、湖北卷1題、浙江卷7題、浙江卷11題、山東卷1題、甲卷4題、浙江春招14題2021遼寧卷2題、北京卷14題、浙江春招10題、重慶卷2題、福建卷9題、江蘇卷1題、海南卷5題、湖北卷1題、北京卷1題、山東卷1題、浙江卷14題、廣東卷1題、乙卷4題、甲卷4題、河北卷1題、湖南卷1題、2.命題規(guī)律及備考策略【命題規(guī)律】近3年新高考卷對(duì)于本節(jié)內(nèi)容考查共計(jì)47次，主要考查：（1）波爾原子理論、氫原子的能量和能級(jí)躍遷；（2）核反應(yīng)方程的識(shí)別和書(shū)寫(xiě)；（3）利用質(zhì)能方程計(jì)算質(zhì)量虧損問(wèn)題；（4）半衰期的理解和計(jì)算【備考策略】掌握三種原子結(jié)構(gòu)模型的特點(diǎn)；理解并掌握波爾原子理論及能級(jí)躍遷的相關(guān)計(jì)算；區(qū)分衰變、人工核反應(yīng)、重核裂變和輕核衰變四種核反應(yīng)方程的書(shū)寫(xiě)和簡(jiǎn)單的計(jì)算；學(xué)會(huì)利用質(zhì)能方程進(jìn)行簡(jiǎn)單質(zhì)量虧損的計(jì)算?！久}預(yù)測(cè)】本節(jié)內(nèi)容較為簡(jiǎn)單，但考察次數(shù)頻繁，2024年考生需要著重基礎(chǔ)，理解并區(qū)分核反應(yīng)方程，識(shí)別及書(shū)寫(xiě)，以及半衰期的計(jì)算，這也是2024年各省高考命題的熱點(diǎn)?？挤?α粒子的散射實(shí)驗(yàn)盧瑟福粒子散射實(shí)驗(yàn)①粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置由粒子源、金箔、顯微鏡等幾部分組成，實(shí)驗(yàn)時(shí)從粒子源到熒光屏這段路程應(yīng)處于真空中。②實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象a.絕大多數(shù)的粒子穿過(guò)金箔后，基本上仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)；b.少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)；偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90°，它們幾乎被“撞了回來(lái)”。c.實(shí)驗(yàn)意義：盧瑟福通過(guò)粒子散射實(shí)驗(yàn)，否定了湯姆孫的原子模型，建立了核式結(jié)構(gòu)模型。（3）盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型①模型描述: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原子核:正電體的尺度是很小的，稱為原子核.③意義:明確了原子結(jié)構(gòu)的空間分布、質(zhì)量分布、電荷分布④局限性:盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型能夠很好地解釋a粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象但不能解釋原子光譜是特征光譜和原子的穩(wěn)定性.【典例1】（2023·全國(guó)·校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè)）如圖所示是α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖。從α粒子源發(fā)射的α粒子射向金箔，利用觀測(cè)裝置觀測(cè)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)的方向前進(jìn)，但有少數(shù)α粒子（約占八千分之一）發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)α粒子偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于。下列說(shuō)法正確的是（）A．α粒子束是快速運(yùn)動(dòng)的質(zhì)子流B．實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明原子中的正電荷彌漫性地均勻分布在原子內(nèi)C．α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)是金箔中的電子對(duì)α粒子的作用引起的D．α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的內(nèi)部需要抽成真空【變式】（2023·湖北·模擬預(yù)測(cè)）下列說(shuō)法中正確的是（）A．盧瑟福通過(guò)對(duì)粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，提出了原子核由質(zhì)子和中子組成B．康普頓散射實(shí)驗(yàn)證明了電子具有波動(dòng)性C．鈾核衰變?yōu)殂U核的過(guò)程中，要經(jīng)過(guò)8次衰變和6次衰變D．查德威克發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程為考法2玻爾原子理論軌道量子化原子中的電子在庫(kù)侖引力的作用下，繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)．電子運(yùn)行軌道的半徑不是任意的，也就是說(shuō)電子的軌道是量子化的(填“連續(xù)變化”或“量子化”)．電子在這些軌道上繞核的運(yùn)動(dòng)是穩(wěn)定的，不產(chǎn)生電磁輻射．2．定態(tài)（1）當(dāng)電子在不同的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，原子處于不同的狀態(tài)，具有不同的能量．電子只能在特定軌道上運(yùn)動(dòng)，原子的能量只能取一系列特定的值．這些量子化的能量值叫作能級(jí)．（2）原子中這些具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)，稱為定態(tài)．能量最低的狀態(tài)稱為基態(tài)，其他的狀態(tài)叫作激發(fā)態(tài)．3．頻率條件當(dāng)電子從能量較高的定態(tài)軌道(其能量記為En)躍遷到能量較低的定態(tài)軌道(能量記為Em，m＜n)時(shí)，會(huì)放出能量為hν的光子，該光子的能量hν＝En－Em，該式稱為頻率條件，又稱輻射條件．氫原子的能量和能級(jí)躍遷①能級(jí)和半徑公式：Ⅰ、能級(jí)公式：(n＝1，2，3，…)，其中為基態(tài)能量，其數(shù)值為.Ⅱ、半徑公式：(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.②氫原子的能級(jí)圖，如圖所示【典例2】（2023·湖北·統(tǒng)考高考真題）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)為的氫原子譜線（對(duì)應(yīng)的光子能量為）。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．和能級(jí)之間的躍遷 B．和能級(jí)之間的躍遷C．和能級(jí)之間的躍遷 D．和能級(jí)之間的躍遷對(duì)波爾原子模型深入理解對(duì)波爾原子模型深入理解①兩類能級(jí)躍遷Ⅰ、自發(fā)躍遷：高能級(jí)→低能級(jí)，釋放能量，發(fā)射光子．光子的頻率.Ⅱ、受激躍遷：低能級(jí)→高能級(jí)，吸收能量．吸收光子的能量必須恰好等于能級(jí)差.②光譜線條數(shù)的確定方法Ⅰ、一個(gè)氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為(n－1)．Ⅱ、一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù).③電離Ⅰ、電離態(tài)：n＝∞，E＝0.Ⅱ、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．Ⅲ、吸收能量足夠大，克服電離能后，獲得自由的電子還具有動(dòng)能．【變式1】（2023·四川南充·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè)）氫原子的能級(jí)圖如圖，氫原子從能級(jí)躍遷到能級(jí)時(shí)輻射出一種光子，這種光子照射到逸出功為的金屬上，逸出的光電子最大初動(dòng)能為（）A． B． C． D．【變式2】（2023·河北唐山·開(kāi)灤第一中學(xué)?？家荒＃┤鐖D是玻爾解釋氫原子光譜畫(huà)出的能級(jí)圖，已知可見(jiàn)光光子的能量范圍約為1.62eV～3.11eV。大量處于能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷，發(fā)出若干頻率的光子，設(shè)普朗克常量為h，下列說(shuō)法正確的是（）A．能產(chǎn)生6種不同頻率的光子 B．能產(chǎn)生10種不同頻率的光子C．能產(chǎn)生6種不同頻率的可見(jiàn)光 D．能產(chǎn)生3種不同頻率的可見(jiàn)光考法3原子結(jié)構(gòu)模型（1）對(duì)陰極射線本質(zhì)的認(rèn)識(shí)——兩種觀點(diǎn)①電磁波說(shuō)，代表人物——赫茲，他認(rèn)為這種射線是一種電磁輻射；②粒子說(shuō)，代表人物——湯姆孫，他認(rèn)為這種射線是一種帶電粒子流；（2）陰極射線①發(fā)現(xiàn):科學(xué)家在研究稀薄氣體放電時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)玻璃管內(nèi)的氣體足夠稀薄時(shí)，陰極發(fā)出一種射線，這種射線稱為陰極射線.②本質(zhì):高速電子流.(3)電子①定義:組成陰極射線的粒子稱為電子，是原子的組成部分②電子電荷的測(cè)量:電子電荷的精確測(cè)定是在1909~1913年間由密立根通過(guò)著名的“油滴實(shí)驗(yàn)”測(cè)出的.電子的電荷量e=1.602×1019C;電子的質(zhì)量m=9.109×1031kg;質(zhì)子質(zhì)量與電子質(zhì)量的比值③密立根更重要的發(fā)現(xiàn):電是量子化的，任何帶電體的電荷只能是e的整數(shù)倍；2.原子的核式結(jié)構(gòu)模型（1）湯姆孫原子模型：湯姆孫于1898年提出了原子模型，他認(rèn)為原子是一個(gè)球體，正電荷彌漫性地均勻分布在整個(gè)球體內(nèi)，電子鑲嵌其中，有人形象地把湯姆孫模型稱為“西瓜模型”或“棗糕模型”。【典例3】（2024·云南大理·云南省下關(guān)第一中學(xué)校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè)）下列說(shuō)法正確的是（）A．盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型可以解釋氫原子光譜不連續(xù)的現(xiàn)象B．氡的半衰期為38天，若有8個(gè)氡核，則經(jīng)過(guò)76天后還剩下2個(gè)氡核C．鈾（）經(jīng)多次、衰變形成穩(wěn)定的鉛（）的過(guò)程中，有8個(gè)中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子D．質(zhì)子、中子、粒子的質(zhì)量分別是、、，質(zhì)子和中子結(jié)合成一個(gè)粒子，釋放的能量是【變式】（2023·四川成都·四川省成都列五中學(xué)校考三模）下列四幅圖涉及不同的物理知識(shí)，如圖所示，其中說(shuō)法正確的是（）A．圖甲，盧瑟福通過(guò)分析α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果，否定了湯姆孫原子棗糕式模型B．圖乙，用中子轟擊鈾核使其發(fā)生聚變，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)會(huì)釋放出巨大的核能C．圖丙，一個(gè)氫原子處于第三能級(jí)，最多可以輻射出三種頻率的光子D．圖丁，湯姆孫通過(guò)電子的發(fā)現(xiàn)揭示了原子核內(nèi)還有復(fù)雜結(jié)構(gòu)考法4天然放射現(xiàn)象原子核的衰變貝克勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象；居里夫婦經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)了新元素釙和鐳；倫琴：X射線放射性元素的衰變的快慢由原子內(nèi)部自身因素決定的，與原子的物理狀態(tài)（溫度、壓強(qiáng)）或化學(xué)狀態(tài)（單質(zhì)、混合物）無(wú)關(guān)，故天然放射現(xiàn)象說(shuō)明原子核內(nèi)部還有復(fù)雜結(jié)構(gòu)。三種射線的性質(zhì)=1\*GB3①α射線帶正電，α粒子就是高速（）的氦原子核，貫穿本領(lǐng)很小，電離作用很強(qiáng)；=2\*GB3②β射線帶負(fù)電，是高速（）電子流，貫穿本領(lǐng)很強(qiáng)（幾毫米的鋁板），電離作用較弱；③γ射線中電中性的，是波長(zhǎng)極短的電磁波，貫穿本領(lǐng)最強(qiáng)（幾厘米的鉛板），電離作用很小兩種衰變（γ射線是伴隨α射線或β射線產(chǎn)生的，沒(méi)有單獨(dú)的γ衰變）α衰變：本質(zhì)：，例：β衰變：核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成了一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，電子放射到核外，質(zhì)子留在新核中。本質(zhì)：，例如：α衰變和β衰變（有時(shí)結(jié)合動(dòng)量守恒、磁場(chǎng)考大題）衰變類型α衰變?chǔ)滤プ兯プ冞^(guò)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)電子勻強(qiáng)磁場(chǎng)中軌跡形狀（靜止電荷衰變，兩個(gè)正電荷，外切圓）靜止的核衰變：（靜止電荷衰變，一正一負(fù)，內(nèi)接圓）勻速圓周運(yùn)動(dòng)：（動(dòng)量相同，q大r?。┓派湫栽氐脑雍擞邪霐?shù)發(fā)生衰變需要的時(shí)間。放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部本身的因決定，與原子所處的物理狀態(tài)或化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)，它是對(duì)大量原子的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。m余＝m原(eq\f(1,2))eq\s\up6(\f(t,τ))角度1：對(duì)3種射線特點(diǎn)和性質(zhì)的理解【典例4】（2023·廣東·統(tǒng)考高考真題）理論認(rèn)為，大質(zhì)量恒星塌縮成黑洞的過(guò)程，受核反應(yīng)的影響。下列說(shuō)法正確的是（

）A．Y是粒子，射線穿透能力比射線強(qiáng) B．Y是粒子，射線電離能力比射線強(qiáng)C．Y是粒子，射線穿透能力比射線強(qiáng) D．Y是粒子，射線電離能力比射線強(qiáng)角度2：半衰期的理解和計(jì)算【典例5】（2022·全國(guó)·統(tǒng)考高考真題）兩種放射性元素的半衰期分別為和，在時(shí)刻這兩種元素的原子核總數(shù)為N，在時(shí)刻，尚未衰變的原子核總數(shù)為，則在時(shí)刻，尚未衰變的原子核總數(shù)為（）A． B． C． D．【變式1】（2023·河北·模擬預(yù)測(cè)）“玉兔二號(hào)”月球車攜帶的放射性同位素钚（）會(huì)不斷衰變，釋放能量可以在月球超低溫環(huán)境下為儀器設(shè)備供熱?？梢酝ㄟ^(guò)以下反應(yīng)過(guò)程得到：，。已知的衰變方程為，其半衰期為88年。下列說(shuō)法正確的是（）A．反應(yīng)前后總質(zhì)量保持不變B．X的穿透能力比Y強(qiáng)C．核子的平均質(zhì)量比的核子平均質(zhì)量小D．隨時(shí)間延續(xù)，的半衰期逐漸減小【變式2】（2024·福建漳州·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè)）1957年，吳健雄領(lǐng)導(dǎo)的小組在研究鈷60的衰變中證實(shí)了宇稱不守恒的論斷。鈷60能自發(fā)地進(jìn)行衰變，半衰期為5.27年，衰變方程為。則。質(zhì)量為m的鈷60，經(jīng)過(guò)10.54年，還剩m。考法5核反應(yīng)類型及核反應(yīng)方程核反應(yīng)方程類型可控性核反應(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輕核聚變現(xiàn)階段很難控制eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n角度1：核反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)【典例5】（2023·北京·統(tǒng)考高考真題）下列核反應(yīng)方程中括號(hào)內(nèi)的粒子為中子的是（

）A． B．C． D．角度2：核反應(yīng)方程的識(shí)別【典例6】（2022·海南·高考真題）下列屬于衰變的是（

）A． B．C． D．核反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)核反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)（1）熟記常見(jiàn)基本粒子的符號(hào)，是正確書(shū)寫(xiě)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(shū)寫(xiě)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(shū)寫(xiě)核反應(yīng)方程式時(shí)只能用“→”表示反應(yīng)方向．【變式1】（2023·湖南長(zhǎng)沙·長(zhǎng)沙一中?？级＃?919年，盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核（）發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，首次實(shí)現(xiàn)了原子核的人工轉(zhuǎn)變。已知核反應(yīng)釋放的能量全部轉(zhuǎn)化成了和質(zhì)子的動(dòng)能，，，a粒子，質(zhì)子的質(zhì)量分別為m1、m2，m3，m4，真空中的光速為c，則（）A．發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程是B．釋放的核能等于和質(zhì)子的總動(dòng)能C．釋放的核能等于D．釋放核能的原因是因?yàn)榈慕Y(jié)合能大于和α粒子總的結(jié)合能【變式2】（2023·云南玉溪·云南省玉溪第三中學(xué)?？寄M預(yù)測(cè)）下列四個(gè)核反應(yīng)方程，屬于聚變的是（）A． B．C． D．考法6核力核能質(zhì)量虧損質(zhì)能方程1.核力（1）概念：原子核內(nèi)部，核子間所特有的相互作用力。（2）特點(diǎn)：核力是強(qiáng)相互作用力、短程力，只發(fā)生在相鄰的核子間。2.核能（1）質(zhì)能關(guān)系：E＝mc2（2）核能的釋放：核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm，其釋放的能量ΔE＝Δmc2。（3）核能的吸收：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。3．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.方程的含義：物體具有的能量與它的質(zhì)量之間存在簡(jiǎn)單的正比關(guān)系，物體的能量增大，質(zhì)量也增大；物體的能量減少，質(zhì)量也減少．（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＝Δmc2.4．核能釋放的兩種途徑的理解中等大小的原子核的比結(jié)合能最大，這些核最穩(wěn)定．使較重的核分裂成中等大小的核或使較小的核結(jié)合成中等大小的核，核子的比結(jié)合能都會(huì)增加，都可以釋放能量．【典例7】（2023·全國(guó)·統(tǒng)考高考真題）2022年10月，全球眾多天文設(shè)施觀測(cè)到迄今最亮伽馬射線暴，其中我國(guó)的“慧眼”衛(wèi)星、“極目”空間望遠(yuǎn)鏡等裝置在該事件觀測(cè)中作出重要貢獻(xiàn)。由觀測(cè)結(jié)果推斷，該伽馬射線暴在1分鐘內(nèi)釋放的能量量級(jí)為。假設(shè)釋放的能量來(lái)自于物質(zhì)質(zhì)量的減少，則每秒鐘平均減少的質(zhì)量量級(jí)為（光速為）A． B． C． D．【變式1】（2023·河北秦皇島·青龍滿族自治縣第一中學(xué)校聯(lián)考三模）根據(jù)狹義相對(duì)論的理論，一定的質(zhì)量m與一定的能量E相對(duì)應(yīng)：，由此我們可以確定一個(gè)光子的質(zhì)量。當(dāng)照射到物體表面的光子被物體吸收或反射時(shí)都會(huì)對(duì)物體產(chǎn)生一定的壓強(qiáng)（即光壓）。若一光源發(fā)出光的頻率為，光柱橫截面積為S，單位體積內(nèi)光子個(gè)數(shù)為n，設(shè)該光束垂直照射到物體表面被完全反射。已知光速為c，普朗克常數(shù)為h，忽略光子之間相互作用。則（）A．單個(gè)光子的質(zhì)量為 B．單個(gè)光子的質(zhì)量為C．該光束產(chǎn)生的光壓為 D．該光束產(chǎn)生的光壓為【變式2】（2023·四川成都·校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè)）醫(yī)學(xué)上，放射性同位素電池已廣泛應(yīng)用于心臟起搏器和人工心臟中，某植入人體的微型核電池內(nèi)部裝有150mg钚（），體積僅18mm3。已知钚238的半衰期為88年，钚238衰變時(shí)放出α射線和γ射線，生成新核X，若钚238、α粒子、X的質(zhì)量分別為m?、m2、m?，普朗克常量為h，真空中的光速為c，則下列說(shuō)法正確的是（）A．經(jīng)過(guò)兩個(gè)半衰期，150mg钚全部發(fā)生衰變B．钚238以不同化合物形態(tài)存在時(shí)，其半衰期可能發(fā)生變化C．該核反應(yīng)中釋放的能量為（m?m?m?）c2D．新核X的中子數(shù)為150考法7核能的計(jì)算核裂變核聚變裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)（1）重核裂變①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(gè)質(zhì)量數(shù)較小的原子核的過(guò)程。②典型的裂變反應(yīng)方程：③鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：重核裂變產(chǎn)生的中子使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過(guò)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(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的反應(yīng)過(guò)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：17.6MeV。2．核能的計(jì)算方法（1）根據(jù)ΔE＝Δmc2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＝核子的比結(jié)合能×核子數(shù)．核反應(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．角度1：核反應(yīng)中的能量計(jì)算【典例8】（2021·海南·高考真題）1932年，考克饒夫和瓦爾頓用質(zhì)子加速器進(jìn)行人工核蛻變實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了質(zhì)能關(guān)系的正確性。在實(shí)驗(yàn)中，鋰原子核俘獲一個(gè)質(zhì)子后成為不穩(wěn)定的鈹原子核，隨后又蛻變?yōu)閮蓚€(gè)原子核，核反應(yīng)方程為。已知、、X的質(zhì)量分別為、、，光在真空中的傳播速度為c，則在該核反應(yīng)中（）A．質(zhì)量虧損B．釋放的核能C．鈹原子核內(nèi)的中子數(shù)是5D．X表示的是氚原子核角度2：核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損計(jì)算【典例9】（2020·全國(guó)·統(tǒng)考高考真題）氘核可通過(guò)一系列聚變反應(yīng)釋放能量，其總效果可用反應(yīng)式表示。海水中富含氘，已知1kg海水中含有的氘核約為1.0×1022個(gè)，若全都發(fā)生聚變反應(yīng)，其釋放的能量與質(zhì)量為M的標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒時(shí)釋放的熱量相等；已知1kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒釋放的熱量約為2.9×107J，1MeV=1.6×10–13J，則M約為（）A．40kg B．100kg C．400

kg D．1000kg【變式1】（2023·海南?？凇ずＤ先A僑中學(xué)校考一模）太陽(yáng)輻射的能量主要來(lái)源于聚變反應(yīng)，，現(xiàn)有1mol氘和1.5mol氚充分發(fā)生聚變反應(yīng)，已知阿伏加德羅常數(shù)則該聚變反應(yīng)釋放的總能量約為（）A．1×1025MeV B．C．2×1025MeV D．5×1025MeV【變式2】（2023·海南省直轄縣級(jí)單位·嘉積中學(xué)?？家荒＃┡鹬凶臃@療法是腫瘤治療的新技術(shù)。硼核（）進(jìn)入癌細(xì)胞后，吸收中子轉(zhuǎn)變成鋰核和α粒子。已知質(zhì)子的質(zhì)量為，中子的質(zhì)量為，鋰核的質(zhì)量為M，真空中的光速為c。則鋰原子核的比結(jié)合能為（）A． B．C． D．【基礎(chǔ)過(guò)關(guān)】1．（2023·西藏日喀則·統(tǒng)考一模）下列說(shuō)法正確的是（

）A．光電效應(yīng)中光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成正比B．原子核的結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定C．方程式是核裂變反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程損失3個(gè)中子D．一個(gè)處于能級(jí)的氫原子向基態(tài)躍遷最多可能產(chǎn)生3種頻率的光子2．（2023·河北邢臺(tái)·河北巨鹿中學(xué)校聯(lián)考三模）根據(jù)玻爾提出的軌道量子化模型，氫原子不同能級(jí)的能量關(guān)系為，部分能級(jí)如圖所示，已知可見(jiàn)光的波長(zhǎng)在之間，對(duì)應(yīng)的可見(jiàn)光光子能量范圍為。由此可推知?dú)湓釉谀芗?jí)躍遷時(shí)（）A．從能級(jí)躍遷到基態(tài)時(shí)發(fā)出可見(jiàn)光B．從高能級(jí)向能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光均為可見(jiàn)光C．處于基態(tài)的氫原子吸收能量為的光子后可以躍遷至激發(fā)態(tài)D．從高能級(jí)向能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光波長(zhǎng)比紅光更長(zhǎng)3．（2023·云南·模擬預(yù)測(cè)）氫原子能級(jí)示意圖如圖所示，現(xiàn)有大量氫原子處于能級(jí)上，若用其躍遷輻射的光子照射逸出功的金屬，則光電子的最大初動(dòng)能的最小值為（）4．（2023·河南·校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè)）2022年10月，中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所成功合成了新核素錒，錒的衰變方程為，同時(shí)釋放射線．下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（

）A．X的核子數(shù)為87B．X的中子數(shù)為113C．由于發(fā)生質(zhì)量虧損，X的比結(jié)合能比錒204的比結(jié)合能小D．和的結(jié)合能之和一定小于的結(jié)合能5．（2023·河北唐山·遷西縣第一中學(xué)?？级＃?022年6月13日，四川省文物考古研究院公布三星堆遺址祭祀?yún)^(qū)最新考古發(fā)掘成果：在7號(hào)、8號(hào)祭祀坑，又發(fā)現(xiàn)大量造型前所未見(jiàn)的精美青銅器?？脊艑W(xué)家利用放射性元素的半衰期確定了7號(hào)、8號(hào)祭祀坑的埋藏年代均為商代晚期。碳元素能自發(fā)地釋放射線，衰變方程為，其半衰期約為5730年。則當(dāng)衰變后的產(chǎn)物數(shù)量是衰變后剩余的數(shù)量的3倍時(shí)，衰變所經(jīng)歷的時(shí)間為（）A．3100年 B．5730年 C．11460年 D．17190年6．（2023·廣東汕頭·仲元中學(xué)校聯(lián)考二模）2023年4月12日，我國(guó)“人造太陽(yáng)”之稱的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄，成功實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定態(tài)高約束模式等離子體運(yùn)行403秒。其內(nèi)部發(fā)生輕核聚變的核反應(yīng)方程為，釋放出能量，一段時(shí)間后測(cè)得反應(yīng)物的質(zhì)量虧損了，光速為c、下列說(shuō)法正確的是（）A．x是粒子，穿透能力強(qiáng)電離能力弱B．這段時(shí)間內(nèi)，輕核聚變釋放的能量為C．x粒子最早由湯姆孫通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的D．輕核聚變質(zhì)量虧損，則輕核聚變過(guò)程中質(zhì)量數(shù)不守恒7．（2023·江蘇揚(yáng)州·揚(yáng)州市新華中學(xué)?？家荒＃┱娮影l(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層顯像（PET）的基本原理：將放射性同位素注入人體，在人體內(nèi)衰變放出的正電子與人體內(nèi)的負(fù)電子相遇而湮滅轉(zhuǎn)化為一對(duì)光子，光子被探測(cè)器探測(cè)后經(jīng)計(jì)算機(jī)處理產(chǎn)生清晰圖像，下列說(shuō)法正確的是（）A．在人體內(nèi)衰變的方程是B．正負(fù)電子湮滅的方程式是C．正負(fù)電子相遇而湮滅違背了能量守恒定律D．在PET中，的主要用途是參與人體的代謝過(guò)程8．（2023·貴州畢節(jié)·統(tǒng)考三模）如圖，一個(gè)原子核X經(jīng)圖中所示的14次衰變，其中有m次衰變、n次衰變，生成穩(wěn)定的原子核Y，則（）A．B． C． D．9．（2023·江蘇·模擬預(yù)測(cè)）超導(dǎo)托卡馬克EAST裝置被譽(yù)為“人造太陽(yáng)”，4月12日21時(shí)獲得了重大成果。它實(shí)現(xiàn)了高功率穩(wěn)定的403秒穩(wěn)態(tài)長(zhǎng)脈沖高約束模等離子體運(yùn)行，創(chuàng)造了托卡馬克裝置穩(wěn)態(tài)高約束模運(yùn)行新的世界紀(jì)錄。設(shè)可控?zé)岷朔磻?yīng)前氘核（）的質(zhì)量為，氚核（）的質(zhì)量為，反應(yīng)后氦核（）的質(zhì)量為，中子（）的質(zhì)量為，已知真空中的光速為c。下列說(shuō)法中正確的是（）A．這種熱核反應(yīng)釋放出氦核，是衰變B．核反應(yīng)放出的能量為C．上述核反應(yīng)過(guò)程中原子核的比結(jié)合能減小D．這種裝置的核反應(yīng)原理與我國(guó)大亞灣核電站所使用核裝置的原理相同10．（2023·上?！そy(tǒng)考模擬預(yù)測(cè)）能量為8eV的光子的波長(zhǎng)為，下一代超高精度原子鐘的工作原理依據(jù)核反應(yīng)方程。（已知：h=6.63×10－34J?s，1eV=1.6×10－19J）【能力提升】1．（2023·湖北武漢·華中師大一附中?？寄M預(yù)測(cè)）如圖所示，（a）為氫原子能級(jí)圖，（b）為某放射性元素剩余質(zhì)量m與原質(zhì)量的比值隨時(shí)間t的變化圖像，（c）為軋制鋼板時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)鋼板厚度的裝置圖，（d）為原子核的比結(jié)合能隨質(zhì)量數(shù)變化圖像。下列與四幅圖對(duì)應(yīng)的四種說(shuō)法，正確的是（）A．圖（a）中，能量為10.5eV的光子轟擊處于基態(tài)的氫原子，可能使之發(fā)生躍遷B．圖（b）中，由放射性元素剩余質(zhì)量m與原質(zhì)量的比值隨時(shí)間t的變化規(guī)律可知其半衰期為C．圖（c）中，探測(cè)器接收到的可能是射線D．圖（d）中，比結(jié)合能越大，平均核子質(zhì)量越大，原子核越穩(wěn)定2．（2023·遼寧葫蘆島·統(tǒng)考二模）氫原子能級(jí)圖如圖，，，假設(shè)氫原子從n=3能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)和n=2能級(jí)發(fā)出的光的波長(zhǎng)和頻率分別為λ1、λ2和ν1、ν2，氫原子從n=2能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)發(fā)出的光的波長(zhǎng)和頻率分別為λ3和ν3，下列關(guān)系正確的是（）A． B．C． D．3．（2023·湖南郴州·統(tǒng)考三模）氧核衰變成釙核，其核反應(yīng)方程為，氡核的半衰期為3.8天，一個(gè)靜止的衰變釋放的能量為E，且能量完全轉(zhuǎn)化為兩粒子的動(dòng)能，則下列說(shuō)法正確的是（）A．方程式中的X是質(zhì)子B．該核反應(yīng)前、后的質(zhì)量守恒，且電荷數(shù)守恒C．50個(gè)氡核D．衰變釋放出的X粒子的動(dòng)能為4．（2023·廣東東莞·東莞實(shí)驗(yàn)中學(xué)?？寄M預(yù)測(cè)）如圖所示是原子核發(fā)生α衰變的能級(jí)圖，經(jīng)α衰變直接變至基態(tài)，或者衰變至一個(gè)激發(fā)態(tài)，然后通過(guò)釋放一個(gè)光子衰變至基態(tài)。若發(fā)生α衰變前是靜止的，則（）A．原子核的比結(jié)合能大于原子核的比結(jié)合能B．α粒子的動(dòng)能小于原子核的動(dòng)能C．的質(zhì)量大于與α粒子質(zhì)量之和D．激發(fā)態(tài)釋放光子至基態(tài)的衰變是β衰變5．（2023·江蘇揚(yáng)州·揚(yáng)州市新華中學(xué)?？既＃┫铝兴姆鶊D的有關(guān)說(shuō)法正確的是（）A．圖（1）中的人用大錘連續(xù)敲打，小車能在光滑的水平面上持續(xù)向右運(yùn)動(dòng)B．圖（2）中若改用綠光照射，驗(yàn)電器金屬箔一定不張開(kāi)C．圖（3）為氫原子能級(jí)示意圖，一群氫原子處于nD．圖（4）可以得知原子核F的比結(jié)合能小于原子核E的比結(jié)合能，原子核D和E聚成原子核F時(shí)會(huì)有質(zhì)量虧損，要釋放能量6．（2023·江蘇鎮(zhèn)江·統(tǒng)考三模）人工放射性原子核衰變時(shí)的核反應(yīng)方程為，同時(shí)放出射線，下列說(shuō)法正確的是（）A．X是正電子 B．的結(jié)合能大于的結(jié)合能C．射線由原子核釋放 D．射線在真空中的速度可達(dá)0.99光速7．（2023·全國(guó)·校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè)）太陽(yáng)內(nèi)部高溫高壓使三個(gè)氦核發(fā)生短暫的核反應(yīng)，被稱為氦