1.一个原子和一群原子的区别：一个氢原子只 有一个电子，在某个 时刻电子只能在某一个可能的轨道上，当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道上时，可能情况有多种C2n＝
n?n－1?
，但产生的跃迁只有一种．而如果是大量的氢原子，2
这些原子的核外电子跃迁时就会出现所有的可能情况．
2．入射光子和入射电子的区别：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；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．两种情况有所区别．
突破训练1 某光电管的阴极为金属钾制成的，它的逸出功为
2.21 eV，如图4是氢原子的能级图，一群处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射的光照射到该光电管的阴极上，这束光中能使金属钾发生光电效应的光谱线条数是 A．2条 C．5条 答案 B
考点二 原子核和原子核的衰变 1． 衰变规律及实质
(1)两种衰变的比较
衰变类型 衰变方程 α衰变 AA－44ZX→Z－2Y＋2He ( )
B．4条 D．6条
图4
β衰变 A 0ZX→AZ＋1Y＋－1e 2个质子和2个中子结合成一个整衰变实质 体射出 14211H＋20n→2He 中子转化为质子和电子 1100n→1H＋－1e 衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒 (2)γ射线：γ射线经常是伴随着α衰变或β衰变同时产生的．其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变的过程中，产生的新核由于具有过多的能量(核处于激发态)而辐射出光子． 2． 原子核的人工转变
用高能粒子轰击靶核，产生另一种新核的反应过程． 典型核反应：
4171
(1)卢瑟福发现质子的核反应方程为：14 7N＋2He→ 8O＋1H.
(2)查德威克发现中子的核反应方程为：
941214Be＋2He→ 6C＋0n.
(3)居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程为：
27430113Al＋2He→15P＋0n. 30300
15P→14Si＋＋1e.
3． 确定衰变次数的方法
A
(1)设放射性元素AZX经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素Z′Y，则表示
′
该核反应的方程为
0AA′4
ZX→Z′Y＋n2He＋m－1e
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． 4． 半衰期
11
(1)公式：N余＝N原()t/τ，m余＝m原()t/τ
22
式中N原、m原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N余、m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，t表示衰变时间，τ表示半衰期．
(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关．
例2 (2011·海南·19(1))2011年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站严重的
核泄漏事故．在泄漏的污染物中含有131I和137Cs两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射．在下列四个式子中，有两个能分别反映131I和137Cs的衰变过程，它们分别是________和________(填入正确选项前的字母).131I和中的中子数分别是________和________． A．X1―→ 13756Ba＋10n
B．X2―→ 13154Xe＋0－1e D．X4―→ 13154Xe＋11p
137
Cs原子核
C．X3―→ 13756Ba＋0 －1e
解析 根据核反应方程的质量数、电荷数守恒知，131I的衰变为选项B,137Cs的衰变为选项C,131I的中子数为131－53＝78,137Cs的中子数为137－55＝82. 答案 B C 78 82
例3 关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的有
A．是原子核质量减少一半所需的时间 B．是原子核有半数发生衰变所需的时间
C．把放射性元素放在密封的容器中，可以减小放射性元素的半衰期 D．可以用来测定地质年代、生物年代等
( )
解析 原子核衰变后变成新核，新核与未衰变的核在一起，故半衰期并不是原子核的数量、质量减少一半，A错，B对；衰变快慢由原子核内部因素决定，与原子所处的物理状态或化学状态无关，常用其测定地质年代、生物年代等，故C错，D对． 答案 BD
突破训练2 由于放射性元素237 93Np的半衰期很短，所以在自然界一直未被发现，只是在使
209用人工的方法制造后才被发现．已知 23793Np经过一系列α衰变和β衰变后变成 83Bi，下
列判断中正确的是 ( )
237A. 20983Bi的原子核比 93Np的原子核少28个中子 237B. 20983Bi的原子核比 93Np的原子核少18个中子
C．衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变 D．衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变 答案 BC 解析
209
83Bi
209
的中子数为209－83＝126， 23793Np的中子数为237－93＝144， 83Bi的原子
核比 23793Np的原子核少18个中子，A错，B对；衰变过程中共发生了α衰变的次数为237－209
＝7次，β衰变的次数是2×7－(93－83)＝4次，C对，D错． 4考点三 核反应类型及核反应方程的书写
类型 衰变 α衰变 β衰变 人工转变 人工控制 可控性 自发 自发 核反应方程典例 2382344 92U→ 90Th＋2He 2342340 90Th→ 91Pa＋－1e 144171 7N＋2He→ 8O＋1H (卢瑟福发现质子) 491212He＋4Be→ 6C＋0n (查德威克发现中子) 27430113Al＋2He→15P＋0n 约里奥·居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子 3030015P→14Si＋＋1e 重核裂变 比较容易进行人工控制 2351144891 92U＋0n→ 56Ba＋36Kr＋30n 2351136901 92U＋0n→ 54Xe＋38Sr＋100n 23411H＋1H→2He＋0n 轻核聚变 除氢弹外无法控制 例4 (1)现有三个核反应方程： 24
①2411Na→12Mg＋0－1e；
1141921
②235 92U＋0n→ 56Ba＋36Kr＋30n； 341③21H＋1H→2He＋0n.
下列说法正确的是 ( )
A．①是裂变，②是β衰变，③是聚变 B．①是聚变，②是裂变，③是β衰变 C．①是β衰变，②是裂变，③是聚变 D．①是β衰变，②是聚变，③是裂变 (2)现有四个核反应：
341A.21H＋1H→2He＋0n 1891B. 23592U＋0n→X＋36Kr＋30n 240C.11Na→2412Mg＋－1e
9121D.42He＋4Be→ 6C＋0n
①________是发现中子的核反应方程，________是研究原子弹的基本核反应方程，________是研究氢弹的基本核反应方程． ②求B中X的质量数和中子数．
240235114192解析 (1)2411Na→12Mg＋－1e中Na核释放出β粒子，为β衰变， 92U＋0n→ 56Ba＋36Kr＋
2341310n为铀核在被中子轰击后，分裂成两个中等质量的核，为裂变．而1H＋1H→2He＋0n
为聚变，故C正确．
(2)①人工转变核反应方程的特点：箭头的左边是氦核与常见元素的原子核，箭头的右边也是常见元素的原子核．D是查德威克发现中子的核反应方程，B是裂变反应，是研究原子弹的基本核反应方程，A是聚变反应，是研究氢弹的基本核反应方程． ②由电荷数守恒和质量数守恒可以判定，X质量数为144，电荷数为56，所以中子数为144－56＝88.
答案 (1)C (2)①D B A ②144 88
突破训练3 三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核
反应后生成Z核并放出一个氦核(42He)，则下面说法正确的是 A．X核比Z核多一个质子 B．X核比Z核少一个中子
C．X核的质量数比Z核的质量数大3
D．X核与Z核的总电荷数是Y核电荷数的2倍 答案 CD
aaa0a1a4解析 设原子核X的符号为bX，则原子核Y为b－1Y，bX→＋1e＋b－1Y，1H＋b－1Y→2He
( )
3a3＋ab－2Z，故原子核Z为b－2Z.
－
－
考点四 关于核能的计算
1.应用质能方程解题的流程图
（1）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”．
（2）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”． 2. 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．
235例5 裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核235 92U为燃料的反应堆中，当
92U俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为：
235
92U
＋ 10n→ 139
54Xe
＋
94
38Sr＋ 310n
235．043 9 1.008 7 138.917 8 93.915 4
反应方程下方的数字是中子及有关原子核的静止质量(以原子质量单位u为单位)．已知 1 u的质量对应的能量为9.3×102 MeV，此裂变反应释放出的能量是______ MeV. 解析 裂变前后的质量亏损是
Δm＝(235.043 9＋1.008 7－138.917 8－93.915 4－3×1.008 7) u＝0.193 3 u. 亏损质量转化为能量ΔE＝Δmc2＝0.193 3×9.3×102 MeV＝1.8×102 MeV. 答案 1.8×102
突破训练4 已知氦原子的质量为MHe u，电子的质量为me u，质子的质量为mp u，中子的
质量为mn u，u为原子质量单位，且由爱因斯坦质能方程E＝mc2可知：1 u对应于931.5 MeV的能量，若取光速c＝3×108 m/s，则两个质子和两个中子聚变成一个氦核，释放的能量为
( )
A．[2(mp＋mn)－MHe]×931.5 MeV B．[2(mp＋mn＋me)－MHe]×931.5 MeV C．[2(mp＋mn＋me)－MHe]·c2 J D．[2(mp＋mn)－MHe]·c2 J 答案 B
14
解析 核反应方程为211H＋20n→2He，质量亏损Δm＝2(mp＋mn)－(MHe－2me)＝2(mp＋
mn＋me)－MHe，所以释放的能量为ΔE＝Δm×931.5 MeV＝[2(mp＋mn＋me)－MHe]×931.5 MeV，选项B正确.
高考题组
2014《步步高》物理大一轮复习讲义 第13章 第3课时 原子与原子核 氢原子光谱
