文档内容
押江苏卷 1 题
近代物理
考点内容 考情分析
考点一 原子结构 考察主要以选择题为主，通常以目前的最新科
考点二 原子核衰变及半衰期 学技术为背景，结合考察经典物理理论、原子
考点三 质量亏损及核能计算 核部分知识。
1．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＝E －E 。（h是普朗克常
m n
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。
2．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：E ＝E （n＝1，2，3，…），其中E 为基态能量，其
n 1 1数值为E ＝－13.6 eV。
1
②氢原子的半径公式：r ＝n2r （n＝1，2，3，…），其中r 为基态半径，又
n 1 1
称玻尔半径，其数值为r ＝0.53×10－10 m。
1
3．三种射线
名称 实质 符号 电荷量 质量 电离能力 贯穿本领
α射线 氦核 He ＋2e 4 u 最强 最弱
β射线 电子 e －e u 较强 较强
γ射线 光子 γ 0 0 最弱 最强
4．原子核的衰变
（1）衰变：原子核自发地放出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）α衰变、β衰变
衰变类型 α衰变 β衰变
衰变方程 X→Y＋He X→Y＋e
2个质子和2个中子结合成一
中子转化为质子和电子
衰变实质 个整体射出
2H＋2n→He n→H＋e
衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒
（3）γ射线：γ射线经常是伴随着α衰变或β衰变同时产生的。
5．半衰期
（1）公式：N ＝N ，m ＝m 。
余 原 余 原
（2）影响因素：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
外部条件（如温度、压强）或化学状态（如单质、化合物）无关（选填“有关”或
“无关”）。
6．四种核反应类型
类型 可控性 核反应方程典例
α衰变 自发 U→Th＋He
衰变
β衰变 自发 Th→Pa＋e
N＋He→O＋H（卢瑟福发现质子）
He＋Be→C＋n（查德威克发现中子）
人工转变 人工控制 Al＋He→P＋n 约里奥－居里夫妇发
现放射性同位素，同
P→Si＋e
时发现正电子U＋n→Ba＋Kr＋3n
重核裂变 容易控制
U＋n→Xe＋Sr＋10n
轻核聚变 现阶段很难控制 H＋H→He＋n
7．核力和核能
（1）核力：原子核内部，核子间所特有的相互作用力。
（2）结合能：原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开需要的能量，
叫作原子的结合能，也叫核能。
（3）比结合能：原子核的结合能与核子数之比，叫作比结合能，也叫平均结合能．比
结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。
（4）核子在结合成原子核时出现质量亏损 Δm，其对应的能量ΔE＝ Δ mc 2 。原子核分
解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Δm，吸收的能量为ΔE＝ Δ mc 2 。
8．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：
U＋n→Kr＋Ba＋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。
（6）反应堆构造：核燃料、减速剂、镉棒、防护层。
9．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：H＋H→He＋n＋17.6 MeV
考点一 原子结构
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（H）、中子
（n）、α粒子（He）、β粒子（e）、正电子（e）、氘核（H）、氚核（H）等．
2．掌握核反应方程遵循的规律：质量数守恒，电荷数守恒．
3．由于核反应不可逆，所以书写核反应方程式时只能用“→”表示反应方向．【真题精讲】
1. （2022·浙江6月卷·T14 改编）秦山核电站生产 的核反应方程为
，其产物 的衰变方程为 。下列说法不正确的是（
）
A. X是 B. 可以用作示踪原子
C. 来自原子核内 D. 经过一个半衰期，10个 将剩下5个
【巩固训练】
2. （2021·江苏卷·1）用“中子活化”技术分析某样品的成分，中子轰击样品中的N产生C
和另一种粒子X，则X是（ ）
A．质子 B．α粒子
C．β粒子 D．正电子
考点二 原子核衰变及半衰期
1．核衰变规律：m＝ ，N＝ .
2．α衰变和β衰变次数的确定方法
①方法一：由于β衰变不改变质量数，故可以先由质量数改变确定α衰变的次数，再
根据电荷数守恒确定β衰变的次数．
②方法二：设α衰变次数为x，β衰变次数为y，根据质量数和电荷数守恒列方程组求
解．
【真题精讲】
3. （2022·全国甲卷·T17）两种放射性元素的半衰期分别为 和 ，在 时刻这两种
元素的原子核总数为N，在 时刻，尚未衰变的原子核总数为 ，则在 时刻，
尚未衰变的原子核总数为（ ）
A. B. C. D.
【巩固训练】
4. （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m 的113Sn，经过时间t后剩余的113Sn质量为
0
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
考点三 质量亏损及核能计算
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”。
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×核子数。
【真题精讲】
5. （2020·新课标Ⅱ卷）氘核 可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式
表示。海水中富含氘，已知1kg海水中含有的氘核约
为1.0×1022个，若全都发生聚变反应，其释放的能量与质量为M的标准煤燃烧时释放的热
量相等；已知1 kg标准煤燃烧释放的热量约为2.9×107 J，1 MeV= 1.6×10–13J，则M约为
A．40 kg B．100 kg C．400 kg D．1 000 kg
【巩固训练】
6. 用中子（n）轰击铀核（U）产生裂变反应，会产生钡核（Ba）和氪（Kr）并释放中子
（n），达到某些条件时可发生链式反应，一个铀核（U）裂变时，释放的能量约为200
MeV（1 eV＝1.6×10－19 J）．以下说法不正确的是（ ）
A.U裂变方程为U→Ba＋Kr＋2n
B.U裂变方程为U＋n→Ba＋Kr＋3n
C.U发生链式反应的条件与铀块的体积有关
D．一个U裂变时，质量亏损约为3.6×10－28 kg
1．（2024·陕西渭南·统考一模）2022年10月，我国自主研发的“夸父一号”太阳探
测卫星成功发射。“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线。硬X射线是
波长很短的光子，设波长为λ。若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，卫星探测仪镜头
正对着太阳，每秒接收到N个该种光子。已知探测仪镜头面积为S，卫星离太阳中心的距
离为R，普朗克常量为h，光速为c，则太阳辐射硬X射线的总功率P为（ ）
A． B． C． D．
2．（2024·河北邯郸·统考二模）来自氢原子所发射的光谱线中有4种波长的光是可见
光，其波长分别为：410nm、434nm、486nm和656nm。它们是氢原子中的电子吸收光子能
量跃迁至能级较高的激发态后，再向n=2的能级跃迁时释放出的谱线。对相关信息说法正
确的是（ ）A．氢原子只能通过吸收光子才能跃迁至能级较高的激发态
B．氢原子处于n=2能级时为基态
C．氢原子可以吸收任何能量的光子而发生能级跃迁
D．这四种光子中410nm的光子能量最大
3．（2024·江西·校联考二模）下列关于原子物理知识说法正确的是（ ）
A．甲图为氢原子的能级结构图，当氢原子从基态跃迁到激发态时，放出能量
B．乙图中重核裂变产生的中子能使核裂变反应连续的进行，称为链式反应，其中
一种核裂变反应方程为
C．丙图为光电效应中光电子最大初动能与入射光频率的关系图线，不同频率的光
照射同种金属发生光电效应时，图线的斜率相同
D．核反应方程 中， 是质子
4．下列说法不正确的是（ ）
A．甲图中，“彩超”利用多普勒效应的原理测定血管中血液的流速
B．乙图中，核电站的核反应堆外面修建很厚的水泥层，用来屏蔽裂变产物放出的各
种射线
C．丙图中，用同一装置仅调节单缝宽度得到某单色光的两幅衍射图样，可判定A的
缝宽大于B的缝宽
D．丁图中，由氢原子能级图可知，某一氢原子从n=2能级向基态跃迁辐射的光子，
有可能被另一个处于n=2能级的氢原子吸收并使之电离
5．（2024·云南昆明·统考一模）放射性同位素衰变的快慢有一定的规律，质量为 的
碳 发生 衰变，经过时间t后剩余碳14的质量为m，其 图线如图所示。下列
说法正确的是（ ）A．碳14放出的 粒子来自核外电子 B．碳14的衰变方程为
C．碳14的半衰期为11460年 D．100个碳14原子经过11460年后还剩25个
6．（2023新课标卷）铯原子基态的两个超精细能级之间跃迁发射的光子具有稳定的
频率，铯原子钟利用的两能级的能量差量级为10-5eV，跃迁发射的光子的频率量级为（普
朗克常量 ，元电荷 ）（ ）
A. 103Hz B. 106Hz C. 109Hz D. 1012Hz
7．（2021·湖南卷·1）核废料具有很强的放射性，需要妥善处理．下列说法正确的是
（ ）
A．放射性元素经过两个完整的半衰期后，将完全衰变殆尽
B．原子核衰变时电荷数守恒，质量数不守恒
C．改变压力、温度或浓度，将改变放射性元素的半衰期
D．过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害
8．（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m 的113Sn，经过时间t后剩余的113Sn质量
0
为m，其－t图线如图4所示．从图中可以得到113Sn的半衰期为（ ）
图4
A．67.3 d B．101.0 d
C．115.1 d D．124.9 d
9．（2021·河北卷·1）银河系中存在大量的铝同位素26Al，26Al核β衰变的衰变方程为
Al→Mg＋e，测得26Al核的半衰期为72万年，下列说法正确的是（ ）
A．26Al核的质量等于26Mg核的质量
B．26Al核的中子数大于26Mg核的中子数
C．将铝同位素26Al放置在低温低压的环境中，其半衰期不变
D．银河系中现有的铝同位素26Al将在144万年后全部衰变为26Mg10．（2020·全国卷Ⅱ·18）氘核H可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反
应式6H→2He＋2H＋2n＋43.15 MeV表示．海水中富含氘，已知1 kg海水中含有的氘核约
为1.0×1022个，若全都发生聚变反应，其释放的能量与质量为 M的标准煤燃烧时释放的热
量相等；已知1 kg标准煤燃烧释放的热量约为2.9×107 J，1 MeV＝1.6×10－13 J，则M约为
（ ）
A．40 kg B．100 kg C．400 kg D．1 000 kg
11．（2023湖北卷）2022年10月，我国自主研发的“夸父一号”太阳探测卫星成功
发射。该卫星搭载的莱曼阿尔法太阳望远镜可用于探测波长为 的氢原子谱线（对
应的光子能量为 ）。根据如图所示的氢原子能级图，可知此谱线来源于太阳中氢
原子（ ）
A. 和 能级之间的跃迁 B. 和 能级之间的跃迁
C. 和 能级之间的跃迁 D. 和 能级之间的跃迁
12．（2023江苏卷）“梦天号”实验舱携带世界首套可相互比对的冷原子钟组发射升
空，对提升我国导航定位、深空探测等技术具有重要意义。如图所示为某原子钟工作的四
能级体系，原子吸收频率为 的光子从基态能级I跃迁至激发态能级Ⅱ，然后自发辐射出
频率为 的光子，跃迁到钟跃迁的上能级2，并在一定条件下可跃迁到钟跃迁的下能级1，
实现受激辐射，发出钟激光，最后辐射出频率为 的光子回到基态。该原子钟产生的钟激
光的频率 为（ ）
A. B. C. D.
13．（2021·全国甲卷·17）如图，一个原子核X经图中所示的一系列α、β衰变后，生
成稳定的原子核Y，在此过程中放射出电子的总个数为（ ）A．6 B．8 C．10 D．14
14．（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E，则（ ）
k
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E
k
15．（2023全国甲卷）在下列两个核反应方程中 、
，X和Y代表两种不同的原子核，以Z和A分别表示X的电荷数和质量
数，则（ ）
A. ， B. ， C. ， D.
，
16．（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1分钟内释放的能量量级为 。假设释放的能
量来自于物质质量的减少，则每秒钟平均减少的质量量级为（光速为 ）
A. B. C. D.
17．（2020·全国卷Ⅱ·18）氘核H可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用
反应式6H→2He＋2H＋2n＋43.15 MeV表示．海水中富含氘，已知1 kg海水中含有的氘核约为1.0×1022个，若全都发生聚变反应，其释放的能量与质量为 M的标准煤燃烧时释放的
热量相等；已知1 kg标准煤燃烧释放的热量约为2.9×107 J,1 MeV＝ 1.6×10－13 J，则M约
为（ ）
A．40 kg B．100 kg
C．400 kg D．1 000 kg
18．（2023浙江6月卷）“玉兔二号”装有核电池，不惧漫长寒冷的月夜。核电池将
衰变释放的核能一部分转换成电能。 的衰变方程为 ，则
（ ）
A. 衰变方程中的X等于233 B. 的穿透能力比γ射线强
C. 比 的比结合能小 D. 月夜的寒冷导致 的半衰期变
大
19. （2023湖南卷）2023年4月13日，中国“人造太阳”反应堆中科院环流器装置
（EAST）创下新纪录，实现403秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，为可控核聚变的最
终实现又向前迈出了重要的一步，下列关于核反应的说法正确的是（ ）
A. 相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变释放的核能更多
B. 氘氚核聚变的核反应方程为
C. 核聚变的核反应燃料主要是铀235
D. 核聚变反应过程中没有质量亏损
20．（2023浙江1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： ，产生的 能自发进行 衰变，其
半接期为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（ ）
A． 发生 衰变的产物是
B． 衰变辐射出的电子来自于碳原子的核外电子
C．近年来由于地球的温室效应，引起 的半衰期发生微小变化
D若测得一古木样品的 含量为活体植物的 ，则该古木距今约为11460年
