2026高三物理复习讲义：原子和原子核

第2讲原子和原子核

陞备知识梳理自主学习•衣齿回扣

1.原子结构

（1）原子的核式结构

①1909〜1911年，英国物理学家卢瑟福进行了a粒子散射实验,提出了原子核式垢构模

型。

②a粒子散射实验的结果：如图所示，绝大多数a粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的

方向前进，但有少数a粒子发生了大角度偏转,极少数偏转的角度甚至大于90。，也就是说

它们几乎被“撞了回来”c

、弋），粒子

\核/

***-..--*

③原子的核式结构模型：原子中带正电部分的体积很小,但几乎占有仝部质量,电子在

正电体的外面运动。

（2）氢原子光谱

①光谱：用棱镜或光栅可以把物质发出的光按波长（频率）展开，获得波长（频率）和强度分

布的记录，即光谱。

②光谱分类

l-b.连续谱

③氢原子光谱的实验规律：巴耳末系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式为十=

R-g一日（〃=3,4,5,…，是里德伯常量，火8=1.10XIO'm"）。

④光谱分析•：利用每种原子都有自己的特征谱线可以用来鉴别物质和确定物质的组成成

分，且灵敏度很高。在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义。

线状谱和吸收光谱都对应某种元素，都可以用来进行光谱分析。

（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绘的，

电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。

②跃迁：电子从能量校高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时，会放出能量为hv

的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hv=E-E^n<n）（h是普朗克常

量，〃=6.63Xl（yMj.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丕连续的。

(4)氢原子的能级图，如图所示。

fe'/eV

0

-0.54

-0.85

3-1.51

2-3.4

-13.6

2.天然放射现象和原子核

(1)天然放射现象

①天然放射现象：放射性元素的地发出射线的现象，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放射性同位素的应用与防护

a.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。

b.应用：消除静电、工业探伤、射线测厚、放射治疗、培优保鲜、做示踪原子等,

c.防护：防止放射性对人体组织的伤害。

(2)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壬。质子带正电，中子不带电。

②基本关系

a.电荷数亿)=质子数=元素的原子序数=原子的核外电子数。

b.质量数(A)=核子数=质子数+中子数。

③X元素的原子核的符号为。X,其中人表示质量数,Z表示电荷数。

(3)原子核的衰变、半衰期

①原子核的衰变

a.原子核自发地放出a粒子或p粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变。

b.分类

a衰变：9X—界2丫+妞

B衰变：灯一Z2Y+金

当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生a衰变，有的发生0衰变，同时伴随

着Y辐射。

.两个典型的衰变方程

；衰变：赞U—钳Th+犯e。

B衰变：钳Th-甜Pa+'e。

②半衰期

a.定义：放射性元素的原子核有生效发生衰变所需的时间。

b.影响因素•：放射性元素衰变的快慢是由核皿自身的因素决定的，跟原子所处的化学

状态和外部条件没有关系.

③公式：N氽=N*(2Jr,机余="145》。

(4)核力和核能

①原子核内部，核子间所特有的相互作用力。

②核子在结合成原子核时出现质量亏损△〃?，其对应的能量bE=Zna。

③原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加△粗，吸收的能量为△£=

△me1。

质能方程表明质量知能量有着紧密联系，但不能相互转化。

(5)裂变反应和聚变反应、裂变反应堆、核反应方程

①重核裂变

a.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。

b.典型的裂变反应方程：

钳U+Jn—•>%!<「+Ba+3in0

e.链式反应：重核裂变产生的生壬使裂变反应一代接一代继续卜.去的过程.

d.临界体积和临界质量：裂变物质能够发生鞋式反应的最小体枳及其相应的质量,

e.裂变的应用：原子弹、核反应堆。

f.反应堆构造：核燃料、慢化剂、袋捶、防护层。

②轻核聚变

a.定义：两个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。

b.典型的聚变反应方程：

?HIJH-iHcIAn+17.6MeVo

|概念辨析，

1.在a粒子散射实验中，少数a粒子发生大角度偏转是由于它跟金原子中的也子发生

了碰撞。(X)

2.核式结构模型是卢瑟福在a粒子散射实验的基础上提出的。(V)

3.处于基态的氢原子可以吸收能量为IIeV的光子而跃迁到高能级。(X)

4.玻尔理论能解释所有元素的原子光谱。(X)

5.p衰变中的电子来源于原子核外电子。(X)

6.如果现在有10()个臭放射性元素的原子核，那么经过一个半衰期后还剩5()个式X)

7.原子核的结合能越大，原子核越稳定。(X)

8.核反应中出现质量亏损，一定有核能产生。(J)

亲键能力提升互动悚究•考点新讲

考点一玻尔理论和能级跃迁

1.两类能级跃迁

(1)自发跃迁：高能级(〃).■也低能级(〃。f放出能量；

发射光子:hv=E,—Em(m<n)。

(2)受激跃迁：低能级(小)期以高能级(〃)一吸收能量。

①光照(吸收光子卜光子的能量必须恰好等于能级差hv=En-Em.

②碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E外2&—E”

③大于电离能的光子被吸收，将原子电离。

2.电离

(1)电离态：〃=8,E=0°

(2)电离能：指原子从基态或某一激发态跃迁到电离态所需要吸收的最小能量。

例如氢原子：

①基态一电离态：£.tt=0-(-13.6eV)=13.6eV,此即基态的电离能。

②〃=2一电离态：E^=0-E2=3.4eV,此即〃=2激发态的电离能。

若吸收能量足够大，克服电离能后，电离出的自由电子还具有动能。

3.原子辐射光谱线数量的确定方法

(1)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(〃-1)条。

(2)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数N=&=必产。

【典例1】(2024•广东清远高三质检)如图所示为失去一个电子形成的正一价氮离子(简

称氮的类氢结构)的能级示意图。关于氨离子(He')的能级及其跃迁，下列说法正确的是

(C)

n£/eV

4--..............^3.4

3--------------------6.0

2---------------------13.6

1--------------------544

A.〃=2能级比n=I能级电势能多40.8eV

B.处于基态的氢离子，吸收一个光子后跃迁到更高轨道，电子的动能将变大

C.如果用具有54.4eV动能的电子碰撞处于基态的氮离子，可使其跃迁到良能级

D.一群处于〃=4能级的氮离•子向低能级跃迁时，能产生6种不同频率的可见光

【解析】n=2能级比〃=1能级的能量多AE=-13.6eV-(-54.4eV)=40.8eV,但能

级的能量等于包子具有的电势能和动能之和，故A错误；氮离子吸收光子，由低能级跃迁到

高能级，则电子的就道半径增大，根据,可知9减小，则核外电子的动

能减小，故B错误：如果通过电子碰撞的方式，使离子发生能级跃迁，只要入射电子的动能

大于要发生跃迁的两能级的能量差即可，则用具有54.4eV动能的电子碰撞处于基态的氯离

子，大于〃=3与〃=1的比级差，故可使其跃迂到£能级，故C正确；一群处于〃=4能级

的氮离子向低能级跃迁时，最多能发出C4?=6种不同频率的光子，处于〃=4能级的氯离子

能够发出6种光子，这些光子的能量分别为\Ex=Ei-E\=-13.6eV-(-54.4eV)=40.8eV,

一已=一6.0eV-(-54.4eV)=48.4eV,A&=E4-臼=一3.4eV-(一54.4eV)=51.0

，

eV,△E4=E4-£2=-3.4eV-(-13.6eV)=10.2eV,△£=&-£=-3.4eV-(-6.0eV)=

2.6eV,A£^=E3-E2=~6.0eV-(-13.6eV)=7.6eV,可见光的能量约在1.6〜3.1eV范围，

因此只有1种频率的可见光，故D错误。

:对点演练〕

1.（2022・北京卷）氢原子从某激发态跃迁到基态，则该氢原子（B）

A.放出光子，能量增加

B.放出光子，能量减少

C.吸收光子，能量增加

D.吸收光子，能量减少

解析：氢原子从某激发态跃迁到基态，则该氢原子放出光子，且放出光子的能量等于两

能级之差，能量减少，故选B。

2.（多选）（2024・重庆卷）我国太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”在国际上首次成功实

现空间太阳H“波段光谱扫描成像。乩和所分别为氢原子由〃=3和〃=4能级向〃=2能级

跃迁产生的谱线（如图所示），贝BD)

nE/eV

x...........................0

5---------------------().54

4----------------------0.85

3-----1----------------1.51

HjHB

2—i——--------3.4

1----------------------13.6

A.儿的波长比Hp的小

B.乩的频率比Hp的小

C.Hp对应的光子能量为3.4eV

D.Hp对应的光子不能使氢原子从基态跃迁到激发态

解析：氢原子〃=3与〃=2的能级差小于〃=4与〃=2的能级差，则Ha与H。相比，Ha

的波长大、频率小，故A错误，B正确；Hp对应的光子能量为七=（一0.85）eV一（一3.4jeV=

2.55eV,故C错误：氢原子从基态跃迁到激发态至少需要能量£=（一3.4）eV-（—13.6）eV

=10.2eV,/对应的光子不能使鼠原子从基态跃迁到潴发态，故D正确。

考点二原子核的衰变及半衰期

1.确定衰变次数的方法

⑴设放射性元素灯经过〃次a衰变和加次。衰变后，变成稳定的新元素夕Y,则表示该

衰变的方程为9X-%'Y+屈He+w-?e。

根据电荷数守恒和质最数守恒可列方程：

A=A，+4〃

Z=Z'+2〃一〃2。

（2）因为p衰变对质审数无影响，故先由质量数的改变确定a衰变的次数，然后再根据电

荷数的改变确定p衰变的次数。

2.对半衰期的理解

（1）根据半衰期的概念.可总结出

公式：N余=N机余=m膜0。

式中N小/〃城表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N余、，〃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，，表示衰变时间，。表示半衰期。

（2）半衰期是统计规律,描述的是大量原子核衰变的规律。

（3）放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态（如单

质、化合物）和外部条件（如温度、压强）无关。

【典例2］（多选）科学家利用天然放射性元素的衰变规律，通过对目前发现的古老岩石

中铀含量的测算来推算地球的年龄，铀238的相对含量随时间的变化规律如图所示，下列说

法正确的是（BD）

铀238的相对含量

0.75A---------------------

0.50------------------

0.25------、^―------

04590125亿年

A.铀238发生a衰变的方程为提U—翎Th+?He

B.测得某岩石中现含有的铀是岩石形成初期时的一半，可推算出地球的年龄约为45亿

年

C.2（XX）个铀核经过90亿年，一定还有50（）个铀核未发生衰变

D.铀238（镑U）最终衰变形成铅206（第Pb）,需经8次a衰变，6次p衰变

【解析】铀238发生a衰变的方程为赞U-需Th+?He,A错误：由题图可知钩的半

衰期为45亿年，测得某岩石中现含有的铀是岩石形成初期时的一半，即经过了一个半衰期，

可推算出地球的年龄约为45亿年，B正确；半衰期是大量原子核袤变的统计规律，对少数的

原子核衰变不适用，C错误；铀238（锣U）最终衰变形成铅206（徽Pb）,a衰变的次数为“了我

=8次，P衰变的次数为82+2X8-92=6次，D正确。

〔对点演练〕

3.（2024.山东卷）2024年是中国航天大年，“神舟十八号”、“嫦娥六号”等已陆续飞

天，部分航天器装载了具有抗干扰性强的核电池。已知褪Sr衰变为招Y的半衰期约为29年；贲

Pu衰变为锣U的半衰期约87年。现用相同数目的耨Sr和错Pu各做一块核电池，下列说法正

确的是（D）

A.数Sr衰变为劣Y时产生a粒子

B.错Pu衰变为锣U时产生0粒子

C.50年后，剩余数Sr的数目大于贲Pu的数目

D.87年后，剩余烈Sr的数目小于贲Pu的数目

解析：根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒可知罪Sr衰变为期Y时产生电子，即p

粒子，赞Pu衰变为锣U时产生me,即a粒子，故A、B错误：根据题意可知错Pu的半衰期

大于眼Sr的半衰期，现用相同数目的燃Sr和贽Pu各做一块核电池，经过相同的时间，砥Sr经

过的半衰期的次数多，所以剩余黜Sr的数目小于赞Pu的数目，故D正确，C错误。

4.（2023•浙江卷）宇宙射线进入地球大气层与大气作用会产生中子，中子与大气中的氮

14会产生以下核反应，早N+加一WC+IH,产生的衣：能自发进行。衰变，其半衰期为5730

年，利用碳14的衰变规律可推断古木的年代。下列说法正确的是（D）

A.YC发生B衰变的产物是外^

B.p衰变辐射出的电子来自碳原子的核外电子

C.近年来由于地球的温室效应，引起¥（2的半衰期发生微小变化

D.若测得一古木样品的4c含量为活体植物的;，则该古木距今约为11460年

解析：由题意可知肾C能自发进行。衰变，则其核反应方程为肾C--Ye+^N,所以产物

为可N,A错误；0衰变辐射出的电子是核内的中子转变成质子的同时向外释放的，B错误；

KC的半衰期不受外界因素的影响，与环境的压强、温度等无关，因此温室效应不会引起WC

的半衰期发生变化，C错误；若测得一古木样品的YC含量为活体植物的，由小=〃?＜（，“可

知〃=2,则经过了两个半衰期，即11460年，D正确。

考点三核反应及核反应类型

1.核反应的四种类型

类型可控性核反应方程典例

衰a衰变自发23892U-23490Th+?He

234

变P衰变自发23490Th-91Pa+-Ye

号N+?HeO+|H

（卢瑟福发现质子）

?He+?Be-%C+Jn

人工人工

（查德威克发现中子）

转变控制

召Al+gHe--约里奥・居里夫妇发

即+H现放射性同位素，同

即一?!Si++Ye时发现正电子

重核裂变比较容赞U+Jn―-'^Ba+^Kr+Sjn

易进行

赞U+in―•弟Ba+煞Kr+3Jn赞U+An—*劈Xe+砥Sr+10（）n

人工控制

很难

轻核聚变?H+?H—*lHe+6n

控制

2.核反应方程的书写

（1）熟记常见基本粒子的符号，是正确书写核反应方程的基础。如质子（1H）、中子（An）、a

粒子©He）、B粒子（-忖、正电子（+怛）、笊核（汨）、瓶核（汨）等。

（2）掌握核反应方程遵守的规律，是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确

的依据，由于核反应不可逆，所以书写核反应方程时只能用“一”表示反应方向。

（3）核反应过程中质量数守恒、电荷数守恒。

【典例31（2024・广东卷）我国正在建设的大科学装置——“强流重离子加速器”，其

科学目标之一是探寻神秘的“119号”元素，科学家尝试使用核反应Y+费Am-%X+2/m

产生该元素。关于原子核Y和质量数A,下列选项正确的是（C）

A.Y为麓Fe,4=299B.Y为潦Fe,A=30l

C.Y为总Cr,A=295D.Y为分Cr,A=297

【解析】根据核反应方程Y+锯Am-?i9X+2jn,根据质子数守恒设Y的质子薮为），,

则有），+95=119+0,可得），=24,即Y为派2r;根据质量数守恒，则有54+243=A+2,可

得4=295,故选C。

:对点演练〕

5.（2024・江苏卷）用粒子轰击氮核从原子核中打出了质子，该实验的核反应方程是X+号

N-|H+?C,粒子*为（B）

A.正电子+*eB.中子An

C.笊核汩D.家核犯e

解析：根据质量数守恒可知X的质量数为4=14+1—14=1,根据电荷数守恒可知X的

电荷数为Z=6+l—7=0,可知X为中子加，故选B。

6.下列说法正确的是（C）

A.移U—钳Th+X中X为中子，核反应类型为B衰变

B.汩+加一?He+Y中Y为中子，核反应类型为人工转变

C.镀U+而一皆Xe+??Sr+K中K为10个中子，核反应类型为重核裂变

D.?N+拍e—?O+Z中Z为氢核，核反应类型为轻核聚变

解析：根据核反应过程中质量数和电荷数守恒可知，A选项反应中的X质量数为4,电

荷数为2,X为a粒子，核反应类型为a衰变，A错误：B选项反应中的Y质量数为1,电

荷数为0,为中子，核反应类型为轻核聚变，B错误；C选项反应中的K质量数总数为10,

电荷数为0,则K为10个中子，核反应类型为重核裂变，C正确；D选项反应中的Z质量数

为I,电荷数为1,为质子，核反应类型为人工转变，D错误。

考点四质量亏损及核能的计算

1.对质能方程的理解

（1）一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正比，即七=/讹2。

（2）核子在结合成原子核时出现质量亏损A〃?，其能量也要相应减少，即AE=A〃7c2。

（3）原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加△〃?，吸收的能量为NE=

2.核能的计算方法

(I)根据△£1=△〃/计算，计算时△机的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，AE的单位是“J”。

(2)根据△£：=△〃?X931.5MeV/u计算。因1原子质量单位(1u)相当于931.5MeV,所以计

算时△用的单位是“u”，△£的单位是“MeV”。

(3)根据核子比结合能来计算核能。

原子核的结合能=核子比结合能X核子数。

【典例4】(2024•浙江1月选考)已知笊核质量为20141u,氤核质量为3.016Iu,氮

核质量为4.0026u,中子质量为1.0087u,阿伏加德罗常数NA取6.0X1()23mol/，笊核摩尔

质量为2g・molL1u相当于931.5MeV。关于笊与瓶聚变成氮，下列说法正确的是(D)

A.核反应方程为+H+：H―-^He+in

B.笊核的比结合能比氮核的大

C.笊核与完核的间距达到10.°m就能发生核聚变

D.4g笊完全参与聚变释放出能量的数量级为1025MeV

【解析】核反应方程为彳H+田一如e+H,故A错误；无核的比结合能比氮核的小，

故B错误；症核与能核发生核聚变，受使它们间的距离达到10-iSm以内才能发生反应，故c

错误；一个人核与一个氤核聚变反应质量亏损A/〃=(2.0141+3.0161-4.0026-1.0087)u=

0.0189u,乘变反应释放的能量是AE=A/〃X93I.5MeV=17.6MeV,4g九完全参与聚变释

4

放出能量£=]X6X1023XA笈32.11X1()25MCV,数量级为10*McV,故D正确。

对点演练〕

7.(2023•全国乙卷)2022年10月，全球众多天文设施观测到迄今最亮伽马射线暴，其中

我国的“慧眼”卫星、“极目”空间望远镜等装置在该事件观测中作出重要贡献。由观测结果

推断，该伽马射线暴在I分钟内释放的能量量级为lO^J。假设释放的能量来自物质质量的

减少，则每秒钟平均减少的质量量级为(光速为3X1()8m§(C)

A.IO19kgB.1024kg

C.1029kgD.1034kg

解析：根据质能方程E=md可知，每秒钟平均减少的质量为△片急=60X(黑107及8

IO?。

=*kg，则每秒钟平均成少的质量量级为1。29必，故选C。

8.(2025・湖北武汉高三调研)太阳目前处于主序星阶段，氢燃烧殆尽后将发生氢闪，进入

红巨星阶段。“氮闪”是然He聚变变成碳的过程，2撩e—TBe,5Be极不稳定，短时间再

结合一个氮变成碳，汨e+?He—%C,已知原子核的比结合能一质量数的图像如图所示，iHe

的纵坐标为7.08,?C的纵坐标为7.69,下列说法中正确的是(B)

B.一次氮闪放出的核能为7.32MeV

C.氮4的核子平均质量小于碳12的核子平均质量

D.氮4的结合能为7.08MeV

解析：原子核的比结合能越大，原子核就越稳定，A错误；一次氮闪放出的核能为12X7.69

MeV-3X4X7.08MeV=7.32MeV,B正确；反应过程中释放能量，核子有质量亏损，故氮

4的核子平均质量大于碳12的核子平均质量，C错误；氮4的比结合能为7.08MeV,绐合能

为4X7.08McV=28.32MeV,D错误。

课时作业78

星基础巩固八

1.（5分）（多选）a粒子放射实验是近代物理学中经典的实验之一，卢瑟福通过该实验证实

了原子的核式结构模型，其实验装置如图所示。下列说法正确的是（AB）

%荧包里yS?

A.荧光屏在C位置的亮斑比在A、8位置的亮斑少

B.该实验说明原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上

C.荧光屏在B位置的亮斑比在4位置的亮斑多

D.该实验说明原子质量均匀地分布在原子内

解析：根据a粒子散射实脸现象，大多数a粒子通迂金箔后方向不变，少数a粒子方向

发生改变，极少数偏转超过90。，甚至有的被反向弹回，可知荧光屏在8位置的亮斑比在A

位受少，荧光屏在C位置的亮斑比在A、B位置少，A正确，C错误；该实验说明原子的正

电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上，而不是原子质量均匀地分布在原子内，B正确，

D错误。

2.（5分）（2024.海南卷）人工核反应已Si+|HfX+晋P中的乂是（A）

A.中子B.质子

C.电子D.a粒子

解析：根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒可知X的电荷数为0,质量数为1,

则X是中子，故选A。

3.（5分）（2024・北京卷）已知铳234的半衰期是24天。1g牡234经过48天后，剩余社

234的质量为（B）

A.0gB.0.25g

C.0.5gD.0.75g

解析：Ig狂234经过48天后，剩余质量"7=，〃OR}=O.25g,故选B。

4.（5分）（2024.安徽卷）大连相干光源是我国第一台高增益自由电子激光用户装置.，其激

光辐射所应用的玻尔原子理论很好地解释了氢原子的光谱特征。如图所示为氢原子的能级示

意图，已知紫外光的光子能量大于3.1leV,当大量处于〃=3能级的氢原子向低能级跃迁时,

幅射不同频率的紫外光有（B）

nE/eV

8........................（）

4---------------------（）.85

3---------------------1.51

2---------------------3.4

1---------------------136

A.I种B.2种

C.3种D.4种

解析：大量处于〃=3能级的氢原子向低能级跃迂时，能够辐射出不同频率的光子种类为

2

C3=3辐射出光子的能量分别为△e=£3一昌=-1.51eV-（一13.6eV）=12.09eV.AE2

=E3-E2=-1.51eV-（-3.4eV）=1.89eV,AE3=E2一自=-3.4eV—（-13.6eV）=10.2eV,

其中AEiA3.11eV,AE2<3.11eV,AE3>3.11eV,所以辐射不同频率的紫外光有2种，故选

Bo

5.（5分）（多选）（2022•浙江6月选考）秦山核电站生产|式的核反应方程为号N+l）n—¥C+

X,其产物的衰变方程为Yc一早N+—褪。下列说法正确的是（AB）

A.X是|H

B.月C可以用作示踪原子

C.来自原子核外

D.经过一个半衰期，10个将剩下5个

解析：根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒可知，X的电荷数为1,质量数为1,

即X为|H,故A正确；4C具有放射性，其可以替代非放射性同位素来制成化合物，这种化

合物的碳原子带有“放射性标记"，所以达C可以用作示踪原子，故B正确；p衰变时，原

子核内的一个中子转化为一个质子和一个电子，电子被释放出来，所以一心来自原子核内，

故C错误：半衰期是一个统计规律，只对大量原子核衰变成立，放射性原子核个数较少时规

律不适用，故D错误。

6.（5分）（多选）（2025•福建福州高三质检）济U经过若干次a衰变和0衰变后变为锵Pb,

下列说法正确的是（CD）

A,a射线的穿透能力比P射线的强

B.a射线的电离能力比p射线的弱

C.耀U比谚Pb多22个中子

D.衰变过程中共发生了8次a衰变和6次p衰变

解析：根据a、1y三种射线特点可知，a射线的电离本领最强，穿透本领最弱，故A、

B错误；赞U与给Pb的中子数之差为（238—206）—（92—82）=22个，故C正确：在a衰变的

过程中，电荷数少2,质量数少4,在0衰变的过程中，电荷数多1,有2，〃一〃=10,4〃?=32.

解得〃?=8,〃=6,故D正确。

7.（5分）央视曝光“能量石”核辐射严重超标，该“能量石”含有放射性元素牡镭Th,

密Th连续衰变方程为锯Th—6拍e+y'e+X,锯Th半衰期长达1.4Xl（）i。年。则（A）

A.X比锯Th少（12+y）个中子

B.衰变过程中只产生了两种射线

C.X的比结合能小于济Th的比结合能

D.100个锅Th经过1.4XIO1。年还剩50个

解析；播Th的中子数为232—90=142,根据质量数守恒，X的质量数为232—6x4=208,

根据电荷数守恒，X的电荷数为90-6x2+.y=78+y,则X的中子数为208—（78+），）=130

-y,X比锯Th少142—（130—），）=12+），个中子，故A正确；衰变过程中产生了3种射线，

分别为a射线、p射线和y射线，故B错误；该反应因为放出能量，所以X的比结合能大于

锯Th的比结合能，故C错误：半衰期是大量原子核的统计规律，对少数原子核不适用，故D

错误。

8.（5分）（多选）（2025•八省联考陕西卷）氢原子能级图如图所示，若大量氢原子处于律=1、

2、3、4的能级状态,已知普朗克常量力=6.6X10-34jS1eV=1.6X10/9J,某睇钠化合物

的逸出功为2.UeV,贝ij（BC）

〃E'eV

x-----------0

4-（1.85

3-----------------1.51

2-----------------3.4

I-----------------13.6

A.这些氢原子跃i£过程中最多可发出3种频率的光

B.这些氢原子跃迁过程中产生光子的最小频率为L6X10HHz

C.这些氢原子跃迁过程中有4种频率的光照射该锌钠化合物可使其电子逸出

D.一个动能为12.5eV的电子碰撞一个基态氢原子不能使其跃迁到激发态

解析：这些氢原子跃迂过程中最多可发出Ci=6种频率的光，故A错误；氯原子从〃=4

能级跃迁到〃=3能级发出的光子的能量最小为£=&一氏＜=0.66eV,这些复原子跃迁过程中

产生光子的最小频率为尸齐”祟篝p—Hz=1.6X103葭，故B正确；某镭饱化合物

的逸出功为2.0eV,则这些氢原子跃迁过程中有4种频运的光照射该锦艳化合物，可使其电

子逸出，分别是从〃=4能级跃迁到〃=1能级发出的光子，从〃=3能级跃迁到〃=1能级发

出的光子，从〃=2能级跃迁到〃=1能级发出的光子，从〃=4能级跃迁到〃=2能级发出的

光子，故C正确；一个基态氢原子跃迁到激发态所需的最小能量为Enin=&-e=l（）.2eV,

一个动能为12.5eV的电子（大于10.2eV）碰撞一个基态氢原子能使其跃迂到激发态，故D错

3

［大O

▲T综合提升4

9.（5分）如图所示，一个原子核X经图中所示的一系列a、□衰变后，生成稳定的原子

核Y。下列说法正确的是（D）

A.此过程发生了6次a衰变

B.此过程发生了8次p衰变

C.原子核X发生a衰变的半衰期与温度有关

D.原子核X的比结合能比原子核Y的比结合能小

解析：设发生了/〃次a衰变，发生了〃次0衰变，根据质量数与电1荷数守恒有144+90

=124+82+4加，90=82+2用一〃，解得m=7,〃=6,即发生了7次a衰变，发生了6次p

衰变，故A、B错误；半衰期与元素的化学性质和物理性质无关，即原子核X发生a衰变的

半衰期与温度无关，故C错误；衰变过程释放能量，表明生成核比反应核更加稳定，原子核

越稳定，比结合能越大，可知，原子核X的比结合能比原子核Y的比结合能小，故D正确。

10.（5分）（2023・辽宁卷）原子处于磁场中，某些能级会发生劈裂。某种原子能级劈裂前后

的部分能级图如图所示，相应能级跃迁放出的光子分别设为①②③④。若用①照射某金属表

面时能发生光电效应，且逸出光电子的最大初动能为反，则（A）

劈裂前劈裂后

①■■■■②③④■

A.①和③的能量相等

B.②的频率大于④的频率

C.用②照射该金属一定能发生光电效应

D.用④照射该金属逸出光电子的最大初动能小于Ek

解析：因原子能级跃近放出的光子的能量等于跃迁前后两个能级的能量差，则由题图可

知光子①②③④的能量关系为£2<£1=£3<£4,故A正确；由光子能量£=加、£2々4可知，②的

频率小于④的频率，B错误；发生光电效应的条件是光子的能量大于金属的逸出功，已知用

①照射某金属表面时能发生光电效应，则£|大于该金属的逸出功Wo,又£2<白，不能确定及

与卬。的大小关系，故用②照射该金属不一定能发生光电效应，C错误；根据爱因斯坦光电效

应方程可知仇=均一卬0,因以〈口，可知用④照射该金属选出光电子的最大初动能大于Ek,D

错误。

11.（5分）（多选）中图所示是研究光电效应的实验装置图，乙图是玻尔氢原子模型中的能

级图，己知乙图巴耳末系中波长最长的四种光为可见光，用其中频率最高的可见光照射甲图

中的光电管能发生光电效应。下列说法正确的是（BC）

A.帕邢系中有可能存在紫外线

B.用赖曼系中的任意光照射甲图光电