专题13近代物理初步（讲）-2017年高考物理二轮复习讲练测（解析版）

专题13近代物理初步（讲）-2017年高考物理二轮复习讲练测（解析版）

专题13近代物理初步 考试大纲 要求 考纲解读 ‎1.氢原子光谱 Ⅰ ‎1.本专题知识的特点是“点多面宽”、“考点分散”，因此高考对本专题的考查主要是从对基本概念的理解、辨别方面进行，题型以选择题为主，在近几年高考试卷中几乎每年都出现．‎ ‎2.重点考查能级与光谱、核反应方程及规律、质能方程及核能、相关物理史、光子论等内容，还有综合考查磁场中带电粒子的运动、动量守恒、能的转化与守恒等知识的问题．‎ ‎3.复习时应注意三个问题：一是精读教材，重视课后习题；二是对与现代科技相联系的题目，应予以重视；三是重点应放在氢原子能级结构及公式、核反应方程式的书写与结合能和质量亏损的计算上.‎ ‎2.氢原子的能级结构、能级公式 Ⅰ ‎3. 原子核的组成 、 放射性、原子核衰变、半衰期 Ⅰ ‎4.放射性同位素 Ⅰ ‎5.核力、核反应方程 Ⅰ ‎6.结合能、质量亏损 Ⅰ ‎7.裂变反应和聚变反应、裂变反应堆 Ⅰ ‎8.射线的危害和防护 Ⅰ ‎9.光电效应 Ⅰ ‎10.爱因斯坦光电效应方程 Ⅰ 纵观近几年高考试题，2017年高考，本部分知识点由选考改为必考，要特别注意。预测2017年物理高考试题还会 ‎1.本章全部为I级要求，考查以选择题型为主，以考查对本章知识的记忆和了解，并且每年必考．‎ ‎2.考查面较广，所以对各部分内容都要重视，要做全面系统的了解．对光电效应、氢原子的光谱、玻尔理论、原子核的组成、核反应方程、质能方程等都要有所重视．‎ ‎3.联系生活、联系高科技是近几年高考命题的趋向.‎ 考向01 光电效应 波粒二象性 ‎1.讲高考 ‎（1）考纲要求 知道什么是光电效应，理解光电效应的实验规律；会利用光电效应方程计算逸出功、极限频率、最大初动能等物理量；知道光的波粒二象性，知道物质波的概念．‎ ‎（2）命题规律 光电效应现象、实验规律和光电效应方程，光的波粒二象性和德布罗意波是理解的难点，也是考查的热点，一般以选择题形式出现，光电效应方程可能会以填空题或计算题形式出现。‎ 案例1．（多选）【2016·全国新课标Ⅰ卷】现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的是： （ ）‎ A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大 B．入射光的频率变高，饱和光电流变大 C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大 D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生 E．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关 ‎【答案】ACE ‎【名师点睛】本题主要考查光电效应。发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，光的强弱只影响单位时间内发出光电子的数目；本题涉及的光电效应知识较多，很多结论都是识记的，注意把握现象的实质，明确其间的联系与区别；平时积累物理知识。‎ 案例2． 【2015·上海·10】用很弱的光做单缝衍射实验，改变曝光时间，在胶片上出现的图像如图所示，该实验表明： （ ）‎ A．光的本质是波 B．光的本质是粒子 C．光的能量在胶片上分布不均匀 D．光到达胶片上不同位置的概率相同 ‎【答案】C ‎【解析】 用很弱的光做单缝衍射实验，改变曝光时间在胶片出现的图样，说明光有波粒二象性，故A、B错误；说明光到达胶片上的不同位置的概率是不一样的，也就说明了光的能量在胶片上分而不均匀，故C正确，D错误。‎ ‎【名师点睛】‎ ‎ 本题考查光的波粒二象性，意在考查考生对教材内容的掌握情况。只要能简要运用教材相关知识点分析一些现象就行，属于容易题。‎ 案例3．（多选） 【2014·海南·16】在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的表面，都能产生光电效应。对于这两个过程。下列四个物理量中，一定不同的是： （ ）‎ A．遏制电压 B．饱和光电流 C．光电子的最大初动能 D．逸出功 ‎【答案】ACD ‎【解析】不同的金属具有不同的逸出功，遏制电压为，光电子的最大初动能为，饱和光电流由单位时间内的入射光子数决定，综上可知ACD正确。‎ ‎【方法技巧】本题重点考查光电效应方程，理解饱和电流、遏制电压的含义 ‎2．讲基础 ‎（1）光电效应 ‎① 光电效应规律 ‎(a)每种金属都有一个极限频率．‎ ‎(b)光子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大．‎ ‎(c)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的．‎ ‎(d)光电流的强度与入射光的强度成正比．‎ ‎(2) 爱因斯坦光电效应方程 ‎①光电效应方程：Ek＝hν－W0.‎ ‎②遏止电压：使光电流减小到零的反向电压Uc.‎ ‎③截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)．不同的金属对应着不同的极限频率．‎ ‎④逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功．‎ ‎(2)光的波粒二象性 ‎①光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性．‎ ‎②光电效应说明光具有粒子性．‎ ‎③光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性．‎ ‎(3)物质波 任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长 ‎3．讲典例 案例1．关于光电效应,下列说法正确的是： （ ）‎ A.动能最大的光电子的动能与入射光的频率成正比 B.光电子的动能越大,光电子形成的电流强度就越大 C.光子本身所具有的能量取决于光子本身的频率 D.用紫光照射某金属发生光电效应,用绿光照射该金属一定不发生光电效应 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】光电效应规律 ‎(1)每种金属都有一个极限频率．‎ ‎(2)光子的最大初动能与入射光的强度无关．只随入射光的频率增大而增大．‎ ‎(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的．‎ ‎(4)光电流的强度与入射光的强度成正比．‎ ‎【趁热打铁】（多选）关于微观粒子波粒二象性的认识,正确的是： （ ）‎ A.因实物粒子具有波动性,故其轨迹是波浪线 B.由概率波的知识可知,因微观粒子落在哪个位置不能确定,所以粒子没有确定的轨迹 C.只有光子具有波粒二象性，其他运动的微粒不具有波粒二象性 D.光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性。‎ ‎【答案】BD ‎【解析】‎ 实物粒子具有波动性，并不是其轨迹是波浪线，A错；由概率波的知识可知,因微观粒子落在哪个位置不能确定,所以粒子没有确定的轨迹，B对；光具有波粒二象性，实物粒子也具有波粒二象性，C错；光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性，D对。‎ ‎【名师点睛】物质波：‎ ‎(1)概率波 光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波．‎ ‎(2)物质波 任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长λ＝，p为运动物体的动量，h为普朗克常量．‎ 案例2． （1）某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2.21 eV，用波长为2.5×10- 7 m的紫外线照射阴极，已知真空中的光速为3.0×108 m/s，元电荷为1.6×10-19 ‎ C，普朗克常量为6.63×10-34 J·s。则钾的极限频率是 Hz，该光电管发射的光电子的最大初动能是 J。（保留二位有效数字）‎ ‎【答案】（1）5.3×1014 ，4.4×10-19‎ ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】本题考察知识点简单，但是学生在学习中要牢记公式以及物理量之间的关系，逸出功W0=hγ0，和光电效应方程：EK=hγ-W； 同时注意逸出功计算时的单位，及运算的准确性。‎ ‎【趁热打铁】某光源能发出波长为的可见光，用它照射某金属能发生光电效应，产生光电子的最大初动能为。已知普朗克常量，光速，则上述可见光中每个光子的能量为 ；该金属的逸出功 。（结果保留三位有效数字）‎ ‎【答案】；‎ ‎【解析】‎ 光子的能量。‎ 根据光电效应方程得，金属的逸出功。‎ ‎【名师点睛】解决本题的关键掌握光电效应方程，知道光子能量与波长的关系。‎ ‎4．讲方法 ‎(1)由Ek－ν图象可以得到的信息:‎ ‎①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc.‎ ‎②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值E=W0.‎ ‎③普朗克常量：图线的斜率k=h.‎ ‎(2)光电效应中两条线索 线索一：通过频率分析：光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大。‎ 线索二：通过光的强度分析：入射光强度大→光子数目多→产生的光电子多→光电流大。‎ ‎(3)对光的波粒二象性、物质波的考查 光既有波动性，又有粒子性，两者不是孤立的，而是有机的统一体，其表现规律为：‎ ‎①个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性．‎ ‎②频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，越不容易看到光的干涉和衍射现象，贯穿本领越强．‎ ‎③光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时，往往表现为粒子性 ‎④由光子的能量E=hν，光子的动量表达式也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ。由以上两式和波速公式c=λν还可以得出：E=pc。‎ ‎5．讲易错 ‎【题目】 （多选）2009年诺贝尔物理学奖得主威拉德.博伊尔和乔治.史密斯主要成就是发明了电荷耦合器件（CCD）图像传感器。他们的发明利用了爱因斯坦的光电效应原理。如图所示电路可研究光电效应规律，图中标有A和K的为光电管，其中A为阴极，K为阳极。理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压。现接通电源，用光子能量为的光照射阴极A，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压有的示数为；现保持滑片P位置不变，以下判断正确的是： （ ）‎ A、光电管阴极A射出的光电子是具有瞬时性的 B、光电管阴极材料的逸出功为 C、若增大入射光的强度，电流计的读数不为零 D、若用光子能量为的光照射阴极A，光电子的最大初动能一定变大 E、若用光子能量为的光照射阴极A，同时把滑片P向左移动少许，电流计的读数一定不为零 ‎【错因】没有理解光电效应实质，没有理解光电管的工作原理。‎ ‎【名师点睛】图示电路所加的电压为反向电压，当电流计的读数恰好为零时，根据动能定理可以求出光电子的最大初动能，通过光电效应方程可以求出逸出功的大小；本题考查了光电效应、质能方程等基础知识，比较简单，关键掌握这些知识点的基本概念和基本规律。‎ 考向02 原子结构 玻尔理论 ‎1.讲高考 ‎（1）考纲要求 知道两种原子结构模型，会用玻尔理论解释氢原子光谱；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。‎ ‎（2）命题规律 核式结构、玻尔理论、能级公式、原子跃迁条件在选做题部分出现的几率将会增加，可能单独命题，也可能与其它知识联合出题．‎ 案例1．【2016·北京卷】处于n=3能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有： （ ）‎ A．1种 B．2种 C．3种 D．4种 ‎【答案】C 案例2． 【2015·海南·17（1）】氢原子基态的能量为。大量氢原子处于某一激发态。由这些氢原子可能发出的所有光子中，频率最大的光子能量为0.96，频率最小的光子的能量为 eV（保留2位有效数字），这些光子可具有 种不同的频率。‎ ‎【答案】，10‎ ‎【解析】频率最大的光子能量为0.96，即，解得 即，从能级开始，共有，，，，，，，，，，10种不同频率的光子，频率最小的光子能量为是从，最小为 ‎【方法技巧】解决本题的关键知道能级间跃迁满足的规律，能级差越大，辐射的光子能量越大，光子频率越大，波长越小。‎ 案例3． 【2014·山东·39】氢原子能级如图，当氢原子从n=3跃迁到n=2的能级时，辐射光的波长为656nm。以下判断正确的是： （ ）‎ A．氢原子从n=2跃迁到n=1的能级时，辐射光的波长大于656nm B．用波长为325nm的光照射，可使氢原子从n=1跃迁到n=2能级 C．一群处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线 D．用波长为633nm的光照射，不能使氢原子从n=2跃迁到n=3的能级[学科-网 ‎【答案】CD ‎【方法技巧】在跃迁过程中释放光子的能量为两能级之差；用光照射，使氢原子从低能级跃迁到高能级，要求光子的能量为两能级之差，才能被吸收。‎ ‎2．讲基础 ‎(1)原子的核式结构 ‎①卢瑟福的原子核式结构模型 在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核旋转．‎ ‎②原子核的尺度：原子核直径的数量级为10－15 m，原子直径的数量级约为10－10 m.‎ ‎(2)玻尔理论 ‎① 定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，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，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝Em－En.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 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对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的。‎ ‎(3) 氢原子的能级、能级公式 ‎①氢原子的能级图 ‎②氢原子的能级公式： (n=1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1=－13.6 eV。‎ ‎③氢原子的半径公式： (n=1,2,3，…)，其中r1为基态半径，其数值为r1=0.53×10－10 m。‎ ‎3．讲典例 案例1．用频率为v0的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为的三条谱线，且，则： （ ）‎ A． B． C． D．‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】本题的关键是明确发光的含义是氢原子从高能级向低能级跃迁，根据能级图，有三条光谱线说明原子最高能级在n=3能级，再根据氢原子理论可知，入射光的频率应等于n=3能级时的频率，然后再根据跃迁公式即可求解．‎ ‎【趁热打铁】（多选）如图所示为氢原子能级图，可见光的光子能量范围约为1.62eV～3.11eV．下列说法正确的是： （ ）‎ A．大量处在n>3的高能级的氢原子向n=3能级跃迁时，发出的光有一部分是可见光 B．大量处在n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多辐射6种频率的光 C．大量处在n=3能级的氢原子向n=2能级跃迁时，发出的光是紫外线 D．处在n=3能级的氢原子吸收任意频率的紫外线光子都能发生电离 E．处在n=3能级的氢原子跃迁到n=1能级，辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应 ‎【答案】BDE ‎【解析】‎ A、大量处在n>3的高能级的氢原子向n=3能级跃迁时，辐射的最大光子能量为1.53eV，比见见光的最小光子能量还小，所以发出的光不可能有可见光．故A错误．B、根据计算出处于n=3能级的大量氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光．故B正确．C、大量处在n=3能级的氢原子向n=2能级跃迁时，发出光的光子能量，在可见光的能量范围内，故发出的是可见光．故C错误．D、因为紫外线的光子能量大于3.11eV，所以处在n=3能级的氢原子吸收任意频率的紫外线光子都能发生电离．故D正确．E、，能使金属铂发生光电效应，选项E正确。故选BDE．‎ ‎【名师点睛】解决本题的关键知道能级跃迁的特点，以及熟悉各种电磁波，知道它们频率大小的关系．‎ 案例2．已知氢原子的基态能量为E1=－13.6eV，激发态能量En=E1/n2，其中n=2，3，….。氢原子从第三激发态（n=4）向低能级跃迁所发出的所有光子中，光子的能量最大值为 eV；上述所有光子中，照射到铷金属表面，逸出的光电子中最大初动能的最小值为 eV（铷的溢出功w0=2.13eV）。‎ ‎【答案】；‎ ‎【名师点睛】能级间跃迁辐射或吸收的光子能量必须等于两能级间的能级差，能级差越大，辐射的光子能量越大，频率越大，能量越大．根据爱因斯坦光电效应方程，代入数据即可解的逸出的光电子的最大初动能。‎ ‎【趁热打铁】（多选）如图为氢原子的能级图，已知可见光的光子的能量范围为1．62～3．11 eV，锌板的电子逸出功为3．34 eV，那么对氢原子在能级跃迁的过程中辐射或吸收光子的特征认识正确的是： （ ）‎ A．用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板，一定不能产生光电效应现象 B．用能量为11．0 eV的自由电子轰击，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态 C．处于n＝2能级的氢原子能吸收任意频率的紫外线 D．处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离 E．用波长为60 nm的伦琴射线照射，可使处于基态的氢原子电离出自由电子 ‎【答案】BDE ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】解决本题的关键知道什么是电离，以及能级的跃迁满足，注意吸收光子是向高能级跃迁，释放光子是向低能级跃迁，同时掌握吸收或释放能量要正好等于能级之差。‎ ‎4．讲方法 ‎（1）解答氢原子能级跃迁问题的四点技巧 ‎①原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差。‎ ‎②原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值。‎ ‎③一群原子和一个原子不同，它们的核外电子向基态跃迁时发射光子的种类 ‎④计算时应注意：因一般取无穷远处为零电势参考面，故各能级的能量值均为负值；‎ ‎（2）原子跃迁的两种类型 ‎①若是在光子的激发下引起原子跃迁，则要求光子的能量必须等于原子的某两个能级差：原子从低能级向高能级跃迁：吸收一定能量的光子，当一个光子的能量满足hν＝E末－E初时，才能被某一个原子吸收，使原子从低能级E初向高能级E末跃迁，而当光子能量hν大于或小于（E末－E初）时都不能被原子吸收．‎ ‎②若是在电子的碰撞下引起的跃迁，则要求电子的能量必须大于或等于原子的某两个能级差：原子还可吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而被激发．由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值(E=Em－En)，均可使原子发生能级跃迁。‎ ‎③注意：当光子能量大于或等于13.6 eV时，也可以被氢原子吸收，使氢原子电离；当氢原子吸收的光子能量大于13.6 eV，氢原子电离后，电子具有一定的初动能．‎ ‎5．讲易错 ‎【题目】如图所示为氢原子的能级图，当氢原子从能级跃迁到能级时，辐射出光子；当氢原子从能级跃迁到能级时，辐射出光子，则下列说法中正确的是： （ ）‎ A、光子的能量大于光子的能量 B、光子的波长小于光子的波长 C、光比光更容易发生衍射现象 D、在同种介质中，光子的传播速度大于光子的传播速度 ‎【错因】没有理解氢原子的能级公式和跃迁本质。‎ ‎【名师点睛】能级间跃迁辐射光子的能量等于能级之差，根据能极差的大小比较光子能量，从而比较出光子的频率．频率大，折射率大，根据比较在介质中的速度大小．当入射光的频率大于金属的极限频率时，发生光电效应，频率大，波长小，波长越长，越容易发生衍射。‎ 考向03 原子核 核反应方程 ‎1.讲高考 ‎（1）考纲要求 掌握原子核的衰变、半衰期等知识；会书写核反应方程，并能根据质能方程求解核能问题．‎ ‎（2）命题规律 半衰期、质能方程的应用、计算和核反应方程的书写是高考的热点问题，试题一般以基础知识为主，较简单.‎ 案例1．【2016·上海卷】卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子内部存在： （ ）‎ A．电子 B．中子 C．质子 D．原子核 ‎【答案】D ‎【解析】卢瑟福在α粒子散射实验中观察到绝大多数α粒子穿过金箔后几乎不改变运动方向，只有极少数的α粒子发生了大角度的偏转，说明在原子的中央存在一个体积很小的带正电的物质，将其称为原子核。故选项D正确。‎ ‎【方法技巧】本题需要熟悉α粒子散射实验和原子核式结构模型。‎ 案例2． （多选）【2015·广东·18】科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚核反应获得能量，核反应方程分别为：X＋Y→＋＋4.9MeV和＋→＋X＋17.6MeV，下列表述正确的有： （ ）‎ A．X是中子 B．Y的质子数是3，中子数是6‎ C．两个核反应都没有质量亏损 D．氘和氚的核反应是核聚变反应 ‎【答案】AD 案例3． 【2014·海南·17】（2）一静止原子核发生衰变，生成一粒子及一新核。粒子垂直进入磁感应强度大小为B的匀强磁场，其运动轨迹是半径为R的圆。已知粒子的质量为m，电荷量为q；新核的质量为M；光在真空中的速度大小为c。求衰变前原子核的质量。‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】设衰变产生的粒子的速度大小为v，有洛伦兹力公式和牛顿第二定律得 设衰变后新核的速度大小为V，衰变前后动量守恒，有 设衰变前原子核质量为M0.衰变前后能量守恒，由 联立上式可得 ‎【方法技巧】理解核反应方程遵循动量守恒，能量守恒 ‎2．讲基础 ‎(1)原子核的组成 ‎①原子核由中子和质子组成，质子和中子统称为核子。‎ ‎②原子核的核电荷数＝质子数，原子核的质量数＝中子数＋质子数。‎ ‎③X元素原子核的符号为，其中A表示质量数，Z表示核电荷数。‎ ‎（2）原子核的衰变 ‎①α衰变： ‎ ‎②β衰变： ‎ ‎③半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．半衰期由核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理或化学状态无关。‎ ‎（3）核反应类型及核反应方程 类型 可控性 核反应方程典例 衰变 α衰变 自发 β衰变 自发 人工转变 人工控制 ‎(卢瑟福发现质子)‎ He＋Be→6C＋n ‎(查德威克发现中子)‎ Al＋He→P＋n 约里奥·居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子 P→Si＋e 重核裂变 比较容易进行人工控制 92U＋n→54Xe＋Sr＋10n 轻核聚变 除氢弹外无法控制 H＋H→He＋n 说明：‎ ‎①核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接。‎ ‎②核反应过程中质量数守恒，电荷数守恒。‎ ‎3．讲典例 案例1．（多选）于放射性同位素应用的下列说法中正确的有： （ ）‎ A.放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到消除有害静电的目的 B.利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤 C.用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种 D.用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的危害 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】放射性同位素的应用与防护 ‎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两类，放射性同位素的化学性质相同．‎ ‎②应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等．‎ ‎③防护：防止放射性对人体组织的伤害．‎ ‎【趁热打铁】 2006年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器，通过（钙48）轰击（锎249）发生核反应，成功合成了质量数为297的第118号元素，这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素，实验表明，该元素的原子核先放出3个相同的粒子x，再连续经过3次衰变后，变成质量数为282的第112号元素的原子核，则上述过程中粒子x是： （ ）‎ A．质子 B．中子 C．电子 D．粒子 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 根据核反应方程的质量数守恒和电荷数守恒的原则可知：297=3m+3×4+282，解得m=1；118=3n+3×2+112，解得n=0；故此粒子是中子，故选B.‎ ‎【名师点睛】此题考查了原子核反应；注意核反应方程的两边的质量数守恒和电荷数守恒的，据此可计算此微粒的质量数和电荷数；要记住基本粒子的质量数和电荷数，例如质子、中子、正负电子以及粒子和光子等.‎ 案例2．（多选）关于核反应方程（△E为释放出的核能，X为新生成粒子），已知的半衰期为T，则下列说法正确的是： （ ）‎ A．原子序数大于或等于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于83的元素则不能放出射线 B．比少1个中子，X粒子是从原子核中射出的，此核反应为β衰变 C．N0个经2T时间因发生上述核反应而放出的核能为（N0数值很大）‎ D．的比结合能为 E．该放射性元素（）与其它元素形成化合物的半衰期仍等于T ‎【答案】BCE ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】本题关键是掌握爱因斯坦质能方程△E=△mc2以及比结合能的计算公式，掌握衰变的实质和半衰期的特点；质量数较大的核都有放射性，β衰变是原子核内的中子转化为质子而释放一个电子，半衰期与原子核所处状态无关。‎ ‎【趁热打铁】（多选）下列说法正确的是： （ ）‎ A．重核裂变反应要释放能量 B．正电荷在原子中是均匀分布的 C．衰变为要经过6次衰变和4次衰变 D．把放射性元素同其他稳定元素结合成化合物，放射性元素的半衰期将变短 E．氢原子核外处于低能级的电子向高能级跃迁可以不吸收光子 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ A、根据质能方程，结合质量亏损，可知重核裂变反应要释放能量，故A正确；B、根据卢瑟福原子核式结构模型可知正电荷分布在原子核内，故B错误；C、衰变成时，质量数减小24，而质子数减小8，对于β衰变质量数不变，质子数在增加1，因此经过6次α衰变，而α衰变质量数减小4，质子数减小2，所以要经过4次β衰变，故C正确；D、放射性元素的半衰期与化学状态无关，故D错误；E、原子核外电子吸收一定的光子，使得处于低能级的电子向高能级跃迁，故E错误；故选AC．‎ ‎【名师点睛】考查质量亏损与能量关系，掌握原子核式结构内容，知道核反应方程的书写规律，理解影响放射性元素的半衰期因素，注意电子跃迁的条件．‎ ‎4．讲方法 ‎（1）确定衰变次数的方法 ‎①设放射性元素经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素，则表示该核反应的方程为 根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m ‎②确定衰变次数，因为β衰变对质量数无影响，先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数。‎ ‎（2）核能的计算方法 ‎①利用爱因斯坦的质能方程计算核能：利用爱因斯坦的质能方程计算核能，关键是求出质量亏损，而求质量亏损主要是利用其核反应方程式，再利用质量与能量相当的关系求出核能。‎ ‎②利用阿伏加德罗常数计算核能：求宏观物体原子核发生核反应过程中所释放的核能，一般利用核反应方程及其比例关系和阿伏加德罗常数。‎ ‎③由动量守恒和能量守恒计算核能：由动量守恒定律和能量守恒定律来求。‎ ‎④说明：‎ ‎（a）根据ΔE＝Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”．‎ ‎（b）根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”．‎ ‎（c） 利用质能方程计算核能时，不能用质量数代替质量进行计算．‎ ‎5．讲易错 ‎【题目】某星球上存在着一种叫做“氦3（）”的化学元素，如果可以开发的话，将为人类带来取之不尽的能源。“氦3（）”与氘核（）通过核反应生成氦4（）和质子，该核反应方程为 ，该核反应是 （填“聚变”或“裂变”）反应。‎ ‎【错因】写核反应方程易出错。‎ ‎【名师点睛】本题考查了核反应方程的书写规律，以及聚变反应，注意与裂变的区别，属于简单基础题目，平时练习中对这类问题注意多加训练，不可忽视。‎ ‎ ‎