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1、专题12.1 原子结构原子核1.知道两种原子结构模型，会用玻尔理论解释氢原子光谱.2.掌握氢原子的能级公式并能结合能级图求解原子的跃迁问题.3.掌握原子核的衰变、半衰期等知识.4.会书写核反应方程，并能根据质能方程求解核能问题知识点一 原子核的组成放射性同位素1原子核的组成(1)原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子。质子带正电，中子不带电。(2)基本关系核电荷数质子数(Z)元素的原子序数核外电子数。质量数(A)核子数质子数中子数。(3)X元素的原子核的符号为X，其中A表示质量数，Z表示核电荷数。2天然放射现象(1)天然放射现象：元素自发地放出射线的现象，首先由贝可勒尔发现。天然放射现象
2、的发现，说明原子核具有复杂的结构。(2)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放射性。具有放射性的元素叫放射性元素。(3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是射线、射线、射线。3放射性同位素的应用与防护(1)同位素：具有相同质子数和不同中子数的原子核。(2)放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同。(3)应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等。(4)防护：防止放射性对人体组织的伤害。知识点二 原子核的衰变和半衰期1原子核的衰变(1)原子核放出粒子或粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变。(2)分类：衰变：XYHe；衰变：
3、XYe。2半衰期(1)定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。(2) 影响因素：由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理化学状态无关。 知识点三 核反应与核能1核力(1)定义：原子核内部核子间特有的相互作用力。(2)核力的特点是强相互作用的一种表现；是短程力，作用范围在1.51015 m之内；每个核子只能与其相邻的核子发生核力作用。2结合能核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫作原子核的结合能，也称核能。3比结合能(1)定义：原子核的结合能与核子数之比，称作比结合能，也叫平均结合能。(2)特点：不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越大，表示原子核中核子结
4、合得越牢固，原子核越稳定。4质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程Emc2，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小m，这就是质量亏损。由质量亏损可求出释放的核能Emc2。5核反应在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程。在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒。6重核裂变(1)定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程。(2)典型的裂变反应方程：UnKrBa3n(3)链式反应：由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程。(4)临界体积和临界质量：裂变物质能够发生链式反应的最小体积及其相应的质量。(5)裂变的应用：原子弹、核反应堆。(6)
5、反应堆构造：核燃料、慢化剂、镉棒、防护层。7轻核聚变(1)定义：两轻核结合成质量较大的核的反应过程。轻核聚变反应必须在高温下进行，因此又叫热核反应。(2)典型的聚变反应方程：HHHen17.6 MeV考点一 原子核的组成放射性同位素【典例1】（天津新华中学2019届模拟）人类认识到原子核的结构是复杂的，是从发现下列哪一现象开始的()A阴极射线B光电效应 C天然放射性现象 D发现质子【变式1】（湖南长郡中学2019届模拟）关于天然放射性，下列说法正确的是()A所有元素都可能发生衰变B放射性元素的半衰期与外界的温度无关C放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D一个原子核在一次衰变中可同时放出
6、、和三种射线考点二 原子核的衰变【典例2】（北京师范大学实验中学2019届模拟）某一放射性物质发生衰变时放出、三种射线，让这三种射线进入磁场，运动情况如图所示，下列说法正确的是()A该放射性物质的半衰期随温度的升高会增大 BC粒子是原子核的重要组成部分CA粒子一定带正电 DB粒子的穿透性最弱【变式2】（安徽马鞍山二中2019届模拟）Th(钍)经过一系列衰变和衰变，变成Pb(铅)。以下说法中错误的是()A铅核比钍核少8个质子 B铅核比钍核少16个中子C共经过4次衰变和6次衰变 D共经过6次衰变和4次衰变考点三 半衰期的理解与计算【典例3】（浙江杭州外国语学校2019届模拟）14C发生放射性衰变成
7、为14N，半衰期约5 700年已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减少现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一下列说法正确的是()A该古木的年代距今约5 700年 B12C、13C、14C具有相同的中子数C14C衰变为14N的过程中放出射线 D增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变【变式3】（黑龙江双鸭山一中2019届模拟）钍Th具有放射性，它能放出一个新的粒子而变为镤Pa，同时伴随有射线产生，其方程为ThPaX，钍的半衰期为24天。则下列说法中正确的是()AX为质子 BX是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的C
8、射线是镤原子核放出的 D1 g钍Th经过120天后还剩0.312 5 g考点四 衰变中的动量守恒【典例4】（辽宁抚顺一中2019届模拟）静止的铝原子核Al俘获一速度为2.8107 m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核Si。下列说法正确的是()A核反应过程中系统动量守恒 B俘获前质子的动能等于俘获后硅原子核的动能C硅原子核的速度为1.0106 m/s D硅原子核处于静止状态【变式4】（山西大同一中2019届模拟）实验观察到静止在匀强磁场中A点的原子核U发生衰变，衰变方程为UThHe，两个新核的运动轨迹如图所示。则下列说法正确的是()A钍核与粒子半径之比是145 B钍核与粒子半径之比是451
9、C钍核与粒子半径之比是146 D两原子核的运动轨迹应是两圆内切考点五 四类核反应【典例5】(2018全国卷)1934年，约里奥居里夫妇用粒子轰击铝核Al，产生了第一个人工放射性核素X：AlnX。X的原子序数和质量数分别为()A15和28B15和30 C16和30 D17和31【举一反三】(2018天津卷)国家大科学工程中国散装中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台下列核反应中放出的粒子为中子的是()AN俘获一个粒子，产生O并放出一个粒子 BAl俘获一个粒子，产生P并放出一个粒子CB俘获一个质子，产生Be并放出一个粒子
10、 DLi俘获一个质子，产生He并放出一个粒子【变式5】（河北正定中学2019届模拟）关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有()AUThHe是衰变 BNHeOH是衰变C.HHHen是轻核聚变 D.SeKr2e是重核裂变考点六 质能方程【典例6】（2019新课标全国卷）太阳内部核反应的主要模式之一是质子质子循环，循环的结果可表示为，已知和的质量分别为和，1u=931MeV/c2，c为光速。在4个转变成1个的过程中，释放的能量约为（ ）A8 MeV B16 MeV C26 MeV D52 MeV【举一反三】 (2017全国卷)一静止的铀核放出一个粒子衰变成钍核，衰变方程为UThHe。下列说法正确
11、的是()A衰变后钍核的动能等于粒子的动能B衰变后钍核的动量大小等于粒子的动量大小C铀核的半衰期等于其放出一个粒子所经历的时间D衰变后粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量【变式6】（2019浙江选考）一个铍原子核（）俘获一个核外电子（通常是最靠近原子核的K壳层的电子）后发生衰变，生成一个锂核（ ），并放出一个不带电的质量接近零的中微子e，人们把这种衰变称为“K俘获”。静止的铍核发生零“K俘获”，其核反应方程为已知铍原子的质量为MBe=7.016929u，锂原子的质量为MLi=7.016004u，1u相当于9.31102MeV。下列说法正确的是A中微子的质量数和电荷数均为零B锂核（）获得的动能
12、约为0.86MeVC中微子与锂核（）的动量之和等于反应前电子的动量D中微子与锂核（）的能量之和等于反应前电子的能量考点七 核聚变和核裂变【典例7】（2019天津卷）我国核聚变反应研究大科学装置“人造太阳”2018年获得重大突破，等离子体中心电子温度首次达到1亿度，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础。下列关于聚变的说法正确的是（ ）A核聚变比核裂变更为安全、清洁B任何两个原子核都可以发生聚变C两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前增加D两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加【举一反三】(2017全国卷)大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘核聚变反应方程是：HHHen。已知H的质量为2.013 6 u，He的质量为3.015 0 u，n的质量为1.008 7 u,1 u931 MeV/c2。氘核聚变反应中释放的核能约为()A3.7 MeVB3.3 MeV C2.7 MeV D0.93 MeV【变式7】（2019江苏卷）100年前，卢瑟福用粒子轰击氮核打出了质子后来，人们用粒子轰击核也打出了质子：；该反应中的X是 （选填“电子”“正电子”或“中子”）此后，对原子核反应的持续研究为核能利用提供了可能目前人类获得核能的主要方式是 （选填“核衰变”“核裂变”或“核聚变”）。