12021年高考物理【热点·重点·难点】专练（新高考专用）重难点14 近代物理初步【知识梳理】一、氢原子光谱、氢原子的能级、能级公式1．原子的核式结构（1）电子的发现：英国物理学家汤姆孙发现了电子。（2）α粒子散射实验：1909～1911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来。（3）原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。2．光谱（1）光谱用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长（频率）和强度分布的记录，即光谱。（2）光谱分类有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱。有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱。（3）氢原子光谱的实验规律巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式＝R，（n＝3,4,5，…），R是里德伯常量，R＝1.10×107 m－1，n为量子数。3．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。4．氢原子的能级、能级公式原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！


放射性、原子核的衰变、半衰期、放射性同位素1．原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数
等于核内的质子数。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，首先由贝克勒尔发现。天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂结构。的（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，分别射线、α是β射线、γ射线。（4）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。3．原子核的
衰变（1）衰变
：原子核βα粒子或放出粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变。（2）分类α衰变
：X→Y＋Heβ衰变
：X→Y＋e原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！
2（1）氢原子的能级能级图如图所示（2）氢原子的能级和轨道半径①氢原子的能级公式：En＝E1 （n＝1,2,3，…），其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6 eV。②氢原子的半径公式：rn＝n2r1 （n＝1,2,3，…），其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10 m。二、原子核的组成、


衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的物理、
化学状态无关。三
、核力、结合能、质量亏损1．核
力（1）定
义：原子核
内部，核子间所特有的相互作用力。（2）特
点：①核
力是强相互作用的一种表现；②核
力是短程力，作用范围01.5×1在－15m之内；③每
个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用。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，叫做原子核的结合能，亦称核能。3．
比结合能（1）定
义：原子核的结
合能与核子数之比，称做比结合能，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＝E程mc2，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要，这就是质量小Δm亏损。由质量
亏损可求出释放ΔE＝的核能Δmc2。四
、裂变反应和聚变反应、裂变反应堆　核反应方程1．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BaU＋n→Kr＋：＋3n。（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。原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！
3（3）半


应堆构造：核燃料、减速剂、镉棒、防护层。2．
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nH＋H→He＋：＋17.6 MeV【命题特
点】考
查以选择题为主，主要是识记光电效应、玻尔理论、原子核衰变、核反应和核能基本概念和基本结论。【
限时检测】（建议用时：30分钟一、）单选题1．（2021·湖北宜昌市·高
三月220考）0年12月4日14——02分，新一代“人造太阳中国装置时”环流器
二装号M置都HL-2M（）在成建成并实现首放次电，标志着中国握主掌自了大型先进托卡马克
324
HeHLiX�++（X表
213
装置的设计、造建和运行技术可其，生的发控核聚变方程为：示某种粒子），
则下列说法正确的是（　　A）．X为质子B．
该核反应不存在质量亏损C．
4
3
Li原子核
He原子核稳定【
32
该核反应是我国秦山核电站利用核能的方式D．比
答案】 D【
解析】A．
根据核反应的质量数和电荷数守恒，为中子，X的质量数为1可知，0，电荷数为选项A错误；B．
该核反应放出能量，存在质量亏损，选项B错误；C．
我国秦山核电站利用核能的方式是重核裂变，选项C错误；D．
4
3
Li原子核
He原子核稳定，
3
2
该核反应放出能量，则比选项D正确故选。D。2．（2021·湖南
高三月考）下列说法正确的是（　　）A．
放射无性元素论是以单质还是化合物的形式存半在其，衰期不变，说明元素的放射性与子核外电
无关B．
某种天然放射性元素及其人工放射性同位素可以有相同的半衰期原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！
4（6）反


之间存在的核力是短程力，且与电荷有关D．
42230
He+A1P�【
21315
居里夫妇发现经α粒子轰击的铝片中含有放射性磷，核反应方程为：
答案】 A【
解析】A．
放射性元素的存在形式、环境温度、外界压强等因素都不会影响，子核原结构的素元的学化
性质与核外电子有关，半衰期与核外电子无关正A，确；B．
天然放射性元素的半衰期比其人工放射性同位素的半衰期长得多，B错误；C．核
力与电荷无关，C错误；D．
居里夫妇发现经α粒子轰击的铝片中含有放射性磷，核反应方程为
427301
ne+A1P+H�D错误
213150
。故选A。3．（2021·重
237
Np的半
93
庆高三月考）由于放射性元素衰期很短在，以所自然界中一直未被发现，只是在
237
Np原子核
93
使用人工的方法制造后才被发现。已知一个经过一系列α衰变和β衰变后变成
209
Bi，
83
下列说法正确的是（　　）A．
衰变过程中共发生了7次α衰变和6次β衰变B．一
次衰变过程可以同时βα粒子、放出粒子和γ粒子C．
237237
Np的半Np原子核发生
9393
衰期与任意一个衰变的时间相等D．
237
Np的
93
人工放射性同位素比天然放射性物质半衰期更短，放射性废料更容易处理【
答案】 D【
解析】A．
根据衰变的过程中质量数守恒，电荷数守恒，衰变过程中发生α衰变的次数为
237209-
=（7
次）原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！
4
5C．组成原子核的核子


的次数为
47(9383)2�--=（
次A错误；B）．一个原子核在一
次衰变中要么是α衰变、要么是β衰变，同时的伴γ射线随产生，可以同时出放粒子或粒子和γα
者β粒子和γ粒子，不能同时放出三种粒子，B错误；C．半
衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数原子核不适用，C错误；D．
237
Np的
93
与天然放射性物质相比，人工放射性同位素的放射强度容易控制，还可以制成各种所需
的形状，特别是它的半衰期比天然放射性物质短得多，因此放射性废料更容易处理，D正确。故选D。4．（2021·山西阳泉市·高
三期末）利a图用装置，某同学用甲、乙、丙三束色光分别照射同一光电管
，研究光电流I与所加电压U之间的关图，得系如图b所示的到象。则下列说法正确的是（　
）A．
甲光的波长大于乙光的波长B．乙光的频率小于丙光的频率C．
甲光的光强小于乙光的光强D．甲光产生的光电子的最大初动能最大【
答案】 B【
解析】根据
光电效应方程得
hWEWUe有所以n+==+
0km0c
乙甲频率相的等，丙频率光的最大。甲乙的波长也相等。因为甲光的饱和光电流较大，所以甲
光光强大于乙光。丙光频率最大，所以丙光产生的光电子的最大初动能最大。原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！
6β衰变


选题5．（2020·全国高
三专题练�