易错点29 原子 原子核（原卷版）-备战2023年高考物理考试易错题

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易错点 29 原子 原子核
例题 1. 　(2021·全国乙卷·17)医学治疗中常用放射性核素 113In 产生 γ射线，而 113In 是由半衰
期相对较长的 113Sn 衰变产生的．对于质量为 m0的113Sn，经过时间 t后剩余的 113Sn 质量为
m，其－t图线如图所示．从图中可以得到 13Sn 的半衰期为(　　)
A．67.3 d B．101.0 d
C．115.1 d D．124.9 d
例题 2. 下列说法正确的是(　　)
A.U→Th＋X中X为中子，核反应类型为 β衰变
B.H＋H→He＋Y中Y为中子，核反应类型为人工转变
C.U＋n→Xe＋Sr＋K，其中 K为10 个中子，核反应类型为重核裂变
D.N＋He→O＋Z，其中 Z为氢核，核反应类型为轻核聚变
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
（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、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α射线、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：原子核放出α粒子或 β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＋He
β衰变：X→Y＋e
（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，作用范围在1.5×10－15m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，
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