专题十八 原子结构与原子核（原卷版）
考点
要求
考点解读及预测
.氢原子光谱 氢原子的能级结构、能级公式
Ⅰ
1.考查方式
从近几年高考题来看，对于选修3－5内容的考查，内容和形式都比较固定，一般第(1)(2)问为选择题和填空题，考查原子和原子核的基本概念和规律．第(3)问计算题是考查碰撞中的动量和能量的综合应用．
2．命题趋势
试题将坚持立足基本概念，贴近教材和教学实际，情境接近生活经历，关注社会问题，亲近自然，体现“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念．试题关注学科素养，引导学以致用，引导高中教学注重培养学生应用知识解决实际问题的能力.
原子核的组成
Ⅰ
.原子核的衰变 半衰期
Ⅰ
.放射性同位素 放射性的应用与防护
Ⅰ
核力与结合能 质量亏损
Ⅰ
.核反应方程
Ⅰ
裂变反应 聚变反应 链式反应
Ⅰ
1.玻尔理论的基本内容
能级假设：氢原子能级En＝(n＝1,2,3，…)，n为量子数。
跃迁假设：hν＝Em－En(m>n)。
轨道量子化假设：氢原子的电子轨道半径rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，n为量子数。
2．定态间的跃迁——满足能级差
(1)从低能级(n小)高能级(n大)―→吸收能量，hν＝En大－En小。
(2)从高能级(n大)低能级(n小)―→放出能量，hν＝En大－En小。
3．氢原子电离
电离态：n＝∞，E＝0。
基态→电离态：E吸＝0－E1＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV。
n＝2→电离态：E吸＝0－E2＝0－(－3.4 eV)＝3.4 eV。
如吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还具有动能。
4．核反应方程的书写
(1)核反应过程一般不可逆，所以核反应方程中用“→”表示方向而不能用等号代替。
(2)核反应方程遵循质量数守恒、电荷数守恒，但核反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)且释放出核能。
(3)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能只依据两个守恒规律凭空杜撰出生成物来写核反应方程。
5．核衰变问题
(1)核衰变规律：N余＝N原·，m余＝m原· (t表示衰变时间，τ表示半衰期)，半衰期长短由核内部自身的因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件无关；是对大量原子核的行为做出的统计规律，对少数原子核不适用。
(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。
6．核能的计算方法
(1)根据爱因斯坦质能方程，用核反应亏损的质量乘以真空中光速c的平方，即ΔE＝Δmc2(J)。
(2)根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV，即ΔE＝Δm×931.5(MeV)。
(3)如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现的，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能。
一、能及跃迁问题
能级跃迁问题的四点注意
(1)一群氢原子处于量子数为n的激发态时，最多可辐射出N＝C＝种不同频率的光。
(2)一个氢原子处于量子数为n的激发态时，最多可辐射出(n－1)种不同频率的光。
(3)如果氢原子的跃迁是吸收实物粒子的动能发生的，只要其动能大于等于两能级间的能量差即可。
(4)氢原子在两定态间跃迁时，入射光子的能量必须等于两定态的能量差才会被吸收。
二 原子核的衰变
1．衰变规律及实质
衰变类型
α衰变
β衰变
衰变方程
X→Y＋He
X→Y＋e
衰变实质
2个质子和2个中子结合成一个整体射出
中子转化为质子和电子
2H＋2n→He
n→H＋e
衰变规律
电荷数守恒、质量数守恒
三 核反应类型及核反应方程
类型
可控性
核反应方程典例
衰变
α衰变
自发
U→Th＋He
β衰变
自发
Th→Pa＋e
人工转变
人工控制
N＋He→O＋H
(卢瑟福发现质子)
He＋Be→C＋n
(查德威克发现中子)
Al＋He→P＋n
约里奥·居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子
P→Si＋e
重核裂变
比较容易进行人工
控制
U＋n→Ba＋Kr＋3n
U＋n→Xe＋Sr＋10n
轻核聚变
除氢弹外
无法控制
H＋H→He＋n
四 核能的理解与计算
(1)比结合能越大，原子核结合得越牢固。
(2)核能的计算方法
①根据爱因斯坦质能方程，用核反应的质量亏损的千克数乘以真空中光速c的平方，即ΔE＝Δmc2(J)。
②根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV，即ΔE＝Δm×931.5(MeV)。
③如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能。
④根据平均结合能计算核能，原子核的结合能＝平均结合能×核子数。
题型一、原子核的衰变与半衰期
【典例1】 (2019·陕西咸阳高三第二次摸底)Th具有放射性，经以下连续衰变过程，最后生成稳定的Pb：Th→ Ra→Ac→Th→…→Pb.下列说法正确的是( )
A.Th和Th属于放射性同位素，其原子核内中子数相同，质子数不同
B.Ra发生β衰变后变为Ac，说明Ra原子核内有β粒子
C.Ra的半衰期约为6.7年，将该元素掺杂到其他稳定元素中，半衰期将增大
D．整个衰变过程共发生6次α衰变和4次β衰变
【解析】Th和Th具有相同的质子数，属于放射性同位素，其原子核内质子数相同，中子数不同，故A错误；Ra发生β衰变后变为Ac，是Ra原子核内一个中子转化为一个质子并放出电子，并非原子核内有电子，故B错误；元素的半衰期不随物理和化学状态的改变而改变，故C错误；β衰变质量数不变，故232－208＝4x，则x＝6，发生6次α衰变，根据电荷数守恒可知90－82＝2x－y，得到y＝4，故发生4次β衰变，故D正确．
【答案】D
题型二、原子能级与跃迁
【规律方法】
1．氢原子的能级跃迁
(1)氢原子从低能级向高能级跃迁：吸收一定频率的光子，当光子的能量满足hν＝E末－E初时，才能被某一个原子吸收，否则不吸收。
(2)氢原子从高能级向低能级跃迁：以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时两能级间的能量差。
2．电离
当光子能量大于等于原子所处的能级的能量值的绝对值时，也可以被氢原子吸收，使氢原子电离，多余的能量作为电子的初动能。
3．光谱线条数
一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为N＝。
4．激发跃迁
氢原子还可吸收外来实物粒子的能量而被激发，由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级差，均可使原子发生能级跃迁。
5．跃迁时电子动能、原子电势能与总能量变化
当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子电势能减小，电子动能增大，原子总能量减小；反之，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，原子总能量增大。
【典例2】(2019·河南省郑州市三模)如图所示为氢原子能级的示意图，下列有关说法正确的是( )
A．处于基态的氢原子吸收10.5 eV的光子后能跃迁至n＝2能级
B．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可辐射出3种不同频率的光
C．若用从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出的光，照射某金属时恰好发生光电效应，则用从n＝4能级跃迁到n＝3能级辐射出的光，照射该金属时一定能发生光电效应
D．用n＝4能级跃迁到n＝1能级辐射出的光，照射逸出功为6.34 eV的金属铂产生的光电子的最大初动能为6.41 eV
【解析】 处于基态的氢原子吸收10.2 eV的光子后能跃迁至n＝2能级，不能吸收10.5 eV的光子，A错误；大量处于n＝4能级的氢原子，最多可以辐射出C＝6种不同频率的光，B错误；从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出的光的能量值大于从n＝4能级跃迁到n＝3能级辐射出的光的能量值，用从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出的光，照射某金属时恰好发生光电效应，则用从n＝4能级跃迁到n＝3能级辐射出的光，照射该金属时一定不能发生光电效应，C错误；处于n＝4能级的氢原子跃迁到n＝1能级产生的辐射光的光子能量为E＝E4－E1＝－0.85 eV－(－13.6 eV)＝12.75 eV，根据光电效应方程，照射逸出功为6.34 eV的金属铂产生的光电子的最大初动能为Ekm＝E－W＝12.75 eV－6.34 eV＝6.41 eV，D正确。
【答案】 D题型三、核反应与核能
【规律方法】
1．四种核反应
(1)衰变：原子核放出α粒子或β粒子，由于核电荷数变了，它在周期表中的位置就变了，变成另一种原子核。这种变化称为原子核的衰变。
α衰变
X→Y＋He
β衰变
X→Y＋e
(2)原子核的人工转变：用人工的方法，使原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程。
质子的发现
N＋He→O＋H(卢瑟福)
中子的发现
Be＋He→C＋n(查德威克)
(3)裂变：一个重核分裂成两个中等质量的核，这样的核反应叫做裂变。
(4)聚变：两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫做聚变。
【典例3】 (2019·长春质量监测)(多选)2017年1月9日，大亚湾反应堆中微子实验工程获得国家自然科学一等奖。大多数原子核发生核反应的过程中都伴着中微子的产生，例如核裂变、核聚变、β衰变等。下列关于核反应的说法正确的是( )
A.Th衰变为Rn，经过3次α衰变，2次β衰变
B.H＋H→He＋n是α衰变方程，Th→Pa＋e是β衰变方程
C.U＋n→Ba＋Kr＋3n是核裂变方程，也是氢弹的核反应方程
D．高速运动的α粒子轰击氮核可从氮核中打出质子，其核反应方程为He＋N→O＋H
【答案】 AD
【解析】 Th衰变为Rn，由核反应中质量数守恒和电荷数守恒可知，该反应经过3次α衰变，2次β衰变，故A正确；H＋H→He＋n是核聚变方程，Th→Pa＋e是β衰变方程，故B错误；U＋n→Ba＋Kr＋3n是核裂变方程，不是氢弹的核反应方程，故C错误；高速运动的α粒子轰击氮核可从氮核中打出质子，其核反应方程为He＋N→O＋H，故D正确。
题型四、两类核衰变在磁场中的径迹
【规律方法】由以上两例解答过程可知，当静止的原子核在匀强磁场中发生衰变时，大圆轨道一定是释放出的带电粒子(α粒子或β粒子)的，小圆轨道一定是反冲核的。α衰变时两圆外切，β衰变时两圆内切。如果已知磁场方向，还可根据左手定则判断绕行方向是顺时针还是逆时针。
(一)相外切圆的径迹
【典例4】在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个α粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图所示)，今测得两个相切圆半径之比r1∶r2＝1∶44。则：
(1)图中哪一个圆是α粒子的径迹？(说明理由)
(2)这个原子核原来所含的质子数是多少？
【解析】(1)因为动量守恒，所以轨道半径与粒子的电荷量成反比，所以圆轨道2是α粒子的径迹，圆轨道1是新生核的径迹，两者电性相同，运动方向相反。
(2)设衰变后新生核的电荷量为q1，α粒子的电荷量为q2＝2e，它们的质量分别为m1和m2，衰变后的速度分别为v1和v2，所以原来原子核的电荷量q＝q1＋q2。
根据轨道半径公式有
＝＝，
又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，则
m1v1＝m2v2，
以上三式联立解得q＝90e。
即这个原子核原来所含的质子数为90。
【答案】(1)圆轨道2是α粒子的径迹，理由见解析 (2)90
(二)相内切圆的径迹
【典例5】(2019·山东省日照市模拟)一静止在匀强磁场中的原子核nX，发生一次衰变，放出的粒子和新核都在磁场中做匀速圆周运动，运动径迹如图所示。下列判断正确的是( )
A．原子核发生了α衰变
B．新核在磁场中的运动径迹是图中的2
C．运动径迹1、2的半径之比为1∶(n＋1)
D．放出的粒子和新核的质量数之比为1∶(m－1)
【答案】 C
【解析】 发生衰变的过程动量守恒，所以末态两粒子动量等大反向，运动方向相反，而轨迹形成了内切圆，新形成的原子核一定带正电，根据左手定则可以判断出发生的是β衰变，根据洛伦兹力提供向心力可知r＝＝，由于新核电荷量大于电子，所以新核轨迹半径小，是轨迹1，A、B错误；因为发生的是β衰变，所以衰变后新核电荷量为(n＋1)，而轨迹半径比为电荷量的反比，即为1∶(n＋1)，C正确；放出的是电子，质量数是0，所以质量数之比为0∶m，D错误。
1.(多选)原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断中正确的有( )
A.He核的结合能约为14 MeV
B.He核比Li核更稳定
C．两个H核结合成He核时释放能量
D.U核中核子的平均结合能比Kr核中的大
2．下列说法正确的是( )
A．原子核内的一个中子转化成一个质子和一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是β粒子，这就是β衰变
B．氡222的半衰期是3.8天，镭226的半衰期是1 620年，所以一个确定的氡222核一定比一个确定的镭226核先衰变
C．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电势能增大，电子的动能减小，原子的总能量减小
D．原子核越大，它的结合能越高，原子核能级越稳定
3．(多选)(2019·安徽定远重点中学高三第一次模拟)下列说法正确的是( )
A．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子核内有中子存在
B．核泄漏事故污染物Cs能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为Cs→Ba＋X，可以判断X为电子
C．若氢原子从n＝6能级向n＝1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n＝6能级向n＝2能级跃迁时辐射出的光也不能使该金属发生光电效应
D．质子、中子、α粒子的质量分别是m1、m2、m3，质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是( 2m1＋2m2－m3)c2
4.(2019·陕西省西安市三检)下列说法正确的是( )
A．铀核裂变的核反应方程是U→Ba＋Kr＋2n
B．根据爱因斯坦的“光子说”可知，光的波长越短能量越大
C．玻尔根据光的波粒二象性，大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性
D．一个基态的氢原子吸收光子跃迁到n＝3激发态后，最多辐射出三种频率的光子
5．(2019·山东省泰安市二模)一静止的钠核发生衰变，衰变方程为Na→Mg＋Y，假设释放的核能全部转化为Mg和Y的动能，下列说法正确的是( )
A.Mg中的A为24，Mg与Na的中子数相同
B．衰变后Mg的动量大小大于Y的动量大小
C．衰变后Mg的动能小于Y的动能
D．钠核的比结合能大于镁核的比结合能
6.(2019·山东省临沂市二模)利用氢原子能级跃迁时辐射出来的电磁波去控制校准石英钟，可以制成氢原子钟。如图所示为氢原子的能级图( )
A．当氢原子处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的
B．氢原子从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的电磁波的波长长
C．当用能量为11 eV的电子撞击处于基态的氢原子时，氢原子一定不能跃迁到激发态
D．从n＝4能级跃迁到n＝2能级时释放的光子可以使逸出功为2.75 eV的金属发生光电效应
7.某原子K层失去一个电子后，其K层出现一个电子空位，当L层上有电子跃迁到K层填补空位时会释放一定的能量：一种情况是辐射频率为ν0的X射线；另一种情况是跃迁释放的能量被其他核外电子层的电子吸收，使电子发生电离成为自由电子．若跃迁释放的能量被M层的一个电子吸收，电离后的自由电子的动能是E0，已知普朗克常量为h，则电子处于M层时原子的能级(即能量值)为( )
A．hν0 B．E0
C．E0－hν0 D．E0＋hν0
8.(多选)如图所示，人工元素原子核 Nh开始静止在匀强磁场B1、B2的边界MN上，某时刻发生裂变生成一个氦原子核He和一个Rg原子核，裂变后的粒子速度方向均垂直于B1、B2的边界MN.氦原子核通过B1区域第一次经过MN边界时，距出发点的距离为l，Rg原子核第一次经过MN边界距出发点的距离也为l.则下列有关说法正确的是( )
A．两磁场的磁感应强度之比B1∶B2＝111∶141
B．两磁场的磁感应强度之比B1∶B2＝111∶2
C．氦原子核和Rg原子核各自旋转第一个半圆的时间比为2∶141
D．氦原子核和Rg原子核各自旋转第一个半圆的时间比为111∶141
9.(2019·河南省洛阳市三检)精确的研究表明，不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数Z有如图所示的关系。根据该图所提供的信息及原子核的聚变、裂变有关知识，下列说法中正确的是( )
A．从图中可以看出，Fe原子核中核子的平均质量最大
B．原子序数较大的重核A分裂成原子序数小一些的核B和C，质量会增加
C．原子序数很小的轻核D和E结合成一个原子序数大些的F核，能释放核能
D．原子序数较大的重核裂变成原子序数小一些的核B和C，需要吸收能量
10.(2019·江西省南昌市二模)太阳因核聚变释放出巨大的能量，其质量不断减少。太阳光从太阳射到月球表面的时间约500 s，月球表面每平米每秒钟接收到太阳辐射的能量约为1.4×103 J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近( )
A．4×109 kg B．4×1012 kg
C．4×1018 kg D．4×1024 kg
11.(2019·北京市海淀区高三3月理综)下列说法正确的是( )
A．放射性元素的半衰期与外界压强有关
B．天然放射现象说明原子具有核式结构
C．原子核放出γ射线说明原子核内有光子
D．原子核内的一个中子转化为一个质子和一个电子的过程属于β衰变
12.(多选)(2019·四川树德中学高三二诊)下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是( )
A．图甲：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成功解释了光电效应
B．图乙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率是不连续的
C．图丙：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子
D．图丁：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有波动性
13.(2019·河南信阳高三上学期期末)下列说法正确的是( )
A. 12C与14C是同位素，具有放射性，所以它们的化合物的性质并不相同
B．核力是原子核内质子与质子之间的力，中子和中子之间并不存在核力
C．在裂变反应U＋n→Ba＋Kr＋3n中，U的结合能比Ba和 Kr都大，但比结合能没有Ba和Kr大
D．α、β、γ三种射线都是带电粒子流
14．(多选)太阳内部发生的核反应主要是轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，氢核的聚变反应可以看作是4个氢核(H)结合成1个氦核(He)．下表中列出了部分粒子的质量(1 u相当于931.5 MeV的能量)，以下说法中正确的是( )
粒子名称
质子p
α粒子
电子e
中子n
质量/u
1.007 3
4.001 5
0.000 55
1.008 7
A.核反应方程式为4H→He＋2e
B．核反应方程式为4H→He＋2e
C．4个氢核结合成1个氦核(He)时的质量亏损约为0.026 6 u
D．4个氢核聚变反应过程中释放的能量约为24.8 MeV
15．(多选)(2019·辽宁大连3月理综联考)在足够大的匀强磁场中，静止的钠的同位素Na发生衰变，沿与磁场垂直的方向释放出一个粒子后，变为一个新核，新核与放出的粒子在磁场中运动的轨迹均为圆，如图所示．下列说法正确的是( )
A．新核为Mg
B．轨迹2是新核的径迹
C.Na发生的是α衰变
D．新核沿顺时针方向旋转
专题十八 原子结构与原子核（解析版）
考点
要求
考点解读及预测
.氢原子光谱 氢原子的能级结构、能级公式
Ⅰ
1.考查方式
从近几年高考题来看，对于选修3－5内容的考查，内容和形式都比较固定，一般第(1)(2)问为选择题和填空题，考查原子和原子核的基本概念和规律．第(3)问计算题是考查碰撞中的动量和能量的综合应用．
2．命题趋势
试题将坚持立足基本概念，贴近教材和教学实际，情境接近生活经历，关注社会问题，亲近自然，体现“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念．试题关注学科素养，引导学以致用，引导高中教学注重培养学生应用知识解决实际问题的能力.
原子核的组成
Ⅰ
.原子核的衰变 半衰期
Ⅰ
.放射性同位素 放射性的应用与防护
Ⅰ
核力与结合能 质量亏损
Ⅰ
.核反应方程
Ⅰ
裂变反应 聚变反应 链式反应
Ⅰ
1.玻尔理论的基本内容
能级假设：氢原子能级En＝(n＝1,2,3，…)，n为量子数。
跃迁假设：hν＝Em－En(m>n)。
轨道量子化假设：氢原子的电子轨道半径rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，n为量子数。
2．定态间的跃迁——满足能级差
(1)从低能级(n小)高能级(n大)―→吸收能量，hν＝En大－En小。
(2)从高能级(n大)低能级(n小)―→放出能量，hν＝En大－En小。
3．氢原子电离
电离态：n＝∞，E＝0。
基态→电离态：E吸＝0－E1＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV。
n＝2→电离态：E吸＝0－E2＝0－(－3.4 eV)＝3.4 eV。
如吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还具有动能。
4．核反应方程的书写
(1)核反应过程一般不可逆，所以核反应方程中用“→”表示方向而不能用等号代替。
(2)核反应方程遵循质量数守恒、电荷数守恒，但核反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)且释放出核能。
(3)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能只依据两个守恒规律凭空杜撰出生成物来写核反应方程。
5．核衰变问题
(1)核衰变规律：N余＝N原·，m余＝m原· (t表示衰变时间，τ表示半衰期)，半衰期长短由核内部自身的因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件无关；是对大量原子核的行为做出的统计规律，对少数原子核不适用。
(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。
6．核能的计算方法
(1)根据爱因斯坦质能方程，用核反应亏损的质量乘以真空中光速c的平方，即ΔE＝Δmc2(J)。
(2)根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV，即ΔE＝Δm×931.5(MeV)。
(3)如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现的，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能。
一、能及跃迁问题
能级跃迁问题的四点注意
(1)一群氢原子处于量子数为n的激发态时，最多可辐射出N＝C＝种不同频率的光。
(2)一个氢原子处于量子数为n的激发态时，最多可辐射出(n－1)种不同频率的光。
(3)如果氢原子的跃迁是吸收实物粒子的动能发生的，只要其动能大于等于两能级间的能量差即可。
(4)氢原子在两定态间跃迁时，入射光子的能量必须等于两定态的能量差才会被吸收。
二 原子核的衰变
1．衰变规律及实质
衰变类型
α衰变
β衰变
衰变方程
X→Y＋He
X→Y＋e
衰变实质
2个质子和2个中子结合成一个整体射出
中子转化为质子和电子
2H＋2n→He
n→H＋e
衰变规律
电荷数守恒、质量数守恒
三 核反应类型及核反应方程
类型
可控性
核反应方程典例
衰变
α衰变
自发
U→Th＋He
β衰变
自发
Th→Pa＋e
人工转变
人工控制
N＋He→O＋H
(卢瑟福发现质子)
He＋Be→C＋n
(查德威克发现中子)
Al＋He→P＋n
约里奥·居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子
P→Si＋e
重核裂变
比较容易进行人工
控制
U＋n→Ba＋Kr＋3n
U＋n→Xe＋Sr＋10n
轻核聚变
除氢弹外
无法控制
H＋H→He＋n
四 核能的理解与计算
(1)比结合能越大，原子核结合得越牢固。
(2)核能的计算方法
①根据爱因斯坦质能方程，用核反应的质量亏损的千克数乘以真空中光速c的平方，即ΔE＝Δmc2(J)。
②根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV，即ΔE＝Δm×931.5(MeV)。
③如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能。
④根据平均结合能计算核能，原子核的结合能＝平均结合能×核子数。
题型一、原子核的衰变与半衰期
【典例1】 (2019·陕西咸阳高三第二次摸底)Th具有放射性，经以下连续衰变过程，最后生成稳定的Pb：Th→ Ra→Ac→Th→…→Pb.下列说法正确的是( )
A.Th和Th属于放射性同位素，其原子核内中子数相同，质子数不同
B.Ra发生β衰变后变为Ac，说明Ra原子核内有β粒子
C.Ra的半衰期约为6.7年，将该元素掺杂到其他稳定元素中，半衰期将增大
D．整个衰变过程共发生6次α衰变和4次β衰变
【解析】Th和Th具有相同的质子数，属于放射性同位素，其原子核内质子数相同，中子数不同，故A错误；Ra发生β衰变后变为Ac，是Ra原子核内一个中子转化为一个质子并放出电子，并非原子核内有电子，故B错误；元素的半衰期不随物理和化学状态的改变而改变，故C错误；β衰变质量数不变，故232－208＝4x，则x＝6，发生6次α衰变，根据电荷数守恒可知90－82＝2x－y，得到y＝4，故发生4次β衰变，故D正确．
【答案】D
题型二、原子能级与跃迁
【规律方法】
1．氢原子的能级跃迁
(1)氢原子从低能级向高能级跃迁：吸收一定频率的光子，当光子的能量满足hν＝E末－E初时，才能被某一个原子吸收，否则不吸收。
(2)氢原子从高能级向低能级跃迁：以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时两能级间的能量差。
2．电离
当光子能量大于等于原子所处的能级的能量值的绝对值时，也可以被氢原子吸收，使氢原子电离，多余的能量作为电子的初动能。
3．光谱线条数
一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为N＝。
4．激发跃迁
氢原子还可吸收外来实物粒子的能量而被激发，由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级差，均可使原子发生能级跃迁。
5．跃迁时电子动能、原子电势能与总能量变化
当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子电势能减小，电子动能增大，原子总能量减小；反之，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，原子总能量增大。
【典例2】(2019·河南省郑州市三模)如图所示为氢原子能级的示意图，下列有关说法正确的是( )
A．处于基态的氢原子吸收10.5 eV的光子后能跃迁至n＝2能级
B．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可辐射出3种不同频率的光
C．若用从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出的光，照射某金属时恰好发生光电效应，则用从n＝4能级跃迁到n＝3能级辐射出的光，照射该金属时一定能发生光电效应
D．用n＝4能级跃迁到n＝1能级辐射出的光，照射逸出功为6.34 eV的金属铂产生的光电子的最大初动能为6.41 eV
【解析】 处于基态的氢原子吸收10.2 eV的光子后能跃迁至n＝2能级，不能吸收10.5 eV的光子，A错误；大量处于n＝4能级的氢原子，最多可以辐射出C＝6种不同频率的光，B错误；从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出的光的能量值大于从n＝4能级跃迁到n＝3能级辐射出的光的能量值，用从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出的光，照射某金属时恰好发生光电效应，则用从n＝4能级跃迁到n＝3能级辐射出的光，照射该金属时一定不能发生光电效应，C错误；处于n＝4能级的氢原子跃迁到n＝1能级产生的辐射光的光子能量为E＝E4－E1＝－0.85 eV－(－13.6 eV)＝12.75 eV，根据光电效应方程，照射逸出功为6.34 eV的金属铂产生的光电子的最大初动能为Ekm＝E－W＝12.75 eV－6.34 eV＝6.41 eV，D正确。
【答案】 D
题型三、核反应与核能
【规律方法】
1．四种核反应
(1)衰变：原子核放出α粒子或β粒子，由于核电荷数变了，它在周期表中的位置就变了，变成另一种原子核。这种变化称为原子核的衰变。
α衰变
X→Y＋He
β衰变
X→Y＋e
(2)原子核的人工转变：用人工的方法，使原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程。
质子的发现
N＋He→O＋H(卢瑟福)
中子的发现
Be＋He→C＋n(查德威克)
(3)裂变：一个重核分裂成两个中等质量的核，这样的核反应叫做裂变。
(4)聚变：两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫做聚变。
【典例3】 (2019·长春质量监测)(多选)2017年1月9日，大亚湾反应堆中微子实验工程获得国家自然科学一等奖。大多数原子核发生核反应的过程中都伴着中微子的产生，例如核裂变、核聚变、β衰变等。下列关于核反应的说法正确的是( )
A.Th衰变为Rn，经过3次α衰变，2次β衰变
B.H＋H→He＋n是α衰变方程，Th→Pa＋e是β衰变方程
C.U＋n→Ba＋Kr＋3n是核裂变方程，也是氢弹的核反应方程
D．高速运动的α粒子轰击氮核可从氮核中打出质子，其核反应方程为He＋N→O＋H
【答案】 AD
【解析】 Th衰变为Rn，由核反应中质量数守恒和电荷数守恒可知，该反应经过3次α衰变，2次β衰变，故A正确；H＋H→He＋n是核聚变方程，Th→Pa＋e是β衰变方程，故B错误；U＋n→Ba＋Kr＋3n是核裂变方程，不是氢弹的核反应方程，故C错误；高速运动的α粒子轰击氮核可从氮核中打出质子，其核反应方程为He＋N→O＋H，故D正确。
题型四、两类核衰变在磁场中的径迹
【规律方法】由以上两例解答过程可知，当静止的原子核在匀强磁场中发生衰变时，大圆轨道一定是释放出的带电粒子(α粒子或β粒子)的，小圆轨道一定是反冲核的。α衰变时两圆外切，β衰变时两圆内切。如果已知磁场方向，还可根据左手定则判断绕行方向是顺时针还是逆时针。
(一)相外切圆的径迹
【典例4】在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个α粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图所示)，今测得两个相切圆半径之比r1∶r2＝1∶44。则：
(1)图中哪一个圆是α粒子的径迹？(说明理由)
(2)这个原子核原来所含的质子数是多少？
【解析】(1)因为动量守恒，所以轨道半径与粒子的电荷量成反比，所以圆轨道2是α粒子的径迹，圆轨道1是新生核的径迹，两者电性相同，运动方向相反。
(2)设衰变后新生核的电荷量为q1，α粒子的电荷量为q2＝2e，它们的质量分别为m1和m2，衰变后的速度分别为v1和v2，所以原来原子核的电荷量q＝q1＋q2。
根据轨道半径公式有
＝＝，
又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，则
m1v1＝m2v2，
以上三式联立解得q＝90e。
即这个原子核原来所含的质子数为90。
【答案】(1)圆轨道2是α粒子的径迹，理由见解析 (2)90
(二)相内切圆的径迹
【典例5】(2019·山东省日照市模拟)一静止在匀强磁场中的原子核nX，发生一次衰变，放出的粒子和新核都在磁场中做匀速圆周运动，运动径迹如图所示。下列判断正确的是( )
A．原子核发生了α衰变
B．新核在磁场中的运动径迹是图中的2
C．运动径迹1、2的半径之比为1∶(n＋1)
D．放出的粒子和新核的质量数之比为1∶(m－1)
【答案】 C
【解析】 发生衰变的过程动量守恒，所以末态两粒子动量等大反向，运动方向相反，而轨迹形成了内切圆，新形成的原子核一定带正电，根据左手定则可以判断出发生的是β衰变，根据洛伦兹力提供向心力可知r＝＝，由于新核电荷量大于电子，所以新核轨迹半径小，是轨迹1，A、B错误；因为发生的是β衰变，所以衰变后新核电荷量为(n＋1)，而轨迹半径比为电荷量的反比，即为1∶(n＋1)，C正确；放出的是电子，质量数是0，所以质量数之比为0∶m，D错误。
1.(多选)原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断中正确的有( )
A.He核的结合能约为14 MeV
B.He核比Li核更稳定
C．两个H核结合成He核时释放能量
D.U核中核子的平均结合能比Kr核中的大
【解析】由图知He核的比结合能约为7 MeV，所以结合能约为4×7 MeV＝28 MeV，故A错误；He核比Li核的比结合能大，所以He核比Li核更稳定，B正确；两个H核结合成He核时，即由比结合能小的原子核反应生成比结合能大的原子核，释放能量，C正确；由图知U核中核子的平均结合能比Kr核中的小，所以D错误．
【答案】BC
2．下列说法正确的是( )
A．原子核内的一个中子转化成一个质子和一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是β粒子，这就是β衰变
B．氡222的半衰期是3.8天，镭226的半衰期是1 620年，所以一个确定的氡222核一定比一个确定的镭226核先衰变
C．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电势能增大，电子的动能减小，原子的总能量减小
D．原子核越大，它的结合能越高，原子核能级越稳定
【解析】原子核内的中子转化成一个质子和一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是β粒子，这就是β衰变的实质，故A正确；对于大量原子有半数发生衰变所用的时间是半衰期，对于一个确定的原子核，半衰期没有意义，故B错误；按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，电势能增大，原子的总能量增加，故C错误；结合能越高，原子核不一定稳定，比结合能越大，原子核越稳定，故D错误．
【答案】A
3．(多选)(2019·安徽定远重点中学高三第一次模拟)下列说法正确的是( )
A．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子核内有中子存在
B．核泄漏事故污染物Cs能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为Cs→Ba＋X，可以判断X为电子
C．若氢原子从n＝6能级向n＝1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n＝6能级向n＝2能级跃迁时辐射出的光也不能使该金属发生光电效应
D．质子、中子、α粒子的质量分别是m1、m2、m3，质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是( 2m1＋2m2－m3)c2
【解析】卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子的核式结构模型，故A错误；根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为55－56＝－1，质量数为137－137＝0，可知X为电子，故B正确；n＝6与n＝1间的能级差大于n＝6与n＝2间的能级差，则氢原子从n＝6能级向n＝1能级跃迁时辐射出的光子频率大于氢原子从n＝6能级向n＝2能级跃迁时辐射出的光子频率，可知从n＝6能级向 n＝2能级跃迁时辐射出的光不能使金属发生光电效应，故C正确；质子和中子结合成一个α粒子，需要两个质子和两个中子，质量亏损Δm＝2m1＋2m2－m3，由质能方程可知，释放的能量ΔE＝Δmc2＝(2m1＋2m2－m3)c2，故D正确．
【答案】BCD
4.(2019·陕西省西安市三检)下列说法正确的是( )
A．铀核裂变的核反应方程是U→Ba＋Kr＋2n
B．根据爱因斯坦的“光子说”可知，光的波长越短能量越大
C．玻尔根据光的波粒二象性，大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性
D．一个基态的氢原子吸收光子跃迁到n＝3激发态后，最多辐射出三种频率的光子
【答案】 B
【解析】 铀核裂变有多种形式，其中一种的核反应方程是U＋n→Ba＋Kr＋3n，A错误；根据爱因斯坦的“光子说”可知，光的波长越短能量越大，B正确；1924年，德布罗意大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，如电子、质子等，他提出实物粒子也具有波动性，C错误；一群基态的氢原子吸收光子跃迁到n＝3激发态后，最多发射出三种频率的光子，而一个基态的氢原子吸收光子跃迁到n＝3激发态后，最多辐射出2种频率的光子，D错误。
5．(2019·山东省泰安市二模)一静止的钠核发生衰变，衰变方程为Na→Mg＋Y，假设释放的核能全部转化为Mg和Y的动能，下列说法正确的是( )
A.Mg中的A为24，Mg与Na的中子数相同
B．衰变后Mg的动量大小大于Y的动量大小
C．衰变后Mg的动能小于Y的动能
D．钠核的比结合能大于镁核的比结合能
答案 C
解析 原子核的衰变满足质量数守恒和电荷数守恒，由电荷数守恒可判断Y应为电子，钠核发生的是β衰变，由质量数守恒可知A＝24，其中Mg的中子数为24－12＝12，Na的中子数为13，A错误；一静止的钠核放出一个电子衰变成镁核，根据系统动量守恒知衰变后镁核的动量大小等于电子的动量大小，动量与动能的关系式为Ek＝，镁核的质量远大于电子的质量，所以衰变后镁核的动能小于电子的动能，B错误，C正确；衰变过程释放能量，可知镁核的比结合能大于钠核的比结合能，D错误。
6.(2019·山东省临沂市二模)利用氢原子能级跃迁时辐射出来的电磁波去控制校准石英钟，可以制成氢原子钟。如图所示为氢原子的能级图( )
A．当氢原子处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的
B．氢原子从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的电磁波的波长长
C．当用能量为11 eV的电子撞击处于基态的氢原子时，氢原子一定不能跃迁到激发态
D．从n＝4能级跃迁到n＝2能级时释放的光子可以使逸出功为2.75 eV的金属发生光电效应
【答案】 B
【解析】 处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率不同，A错误；从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子能量小，则辐射的光子频率小，所以辐射的电磁波的波长长，B正确；当用能量为11 eV的电子撞击处于基态的氢原子时，氢原子可以吸收其中的10.2 eV的能量，跃迁到n＝2的激发态，C错误；从n＝4能级跃迁到n＝2能级时释放的光子的能量为E＝E4－E2＝－0.85 eV＋3.4 eV＝2.55 eV＜2.75 eV，所以不能使逸出功为2.75 eV的金属发生光电效应，D错误。
7.某原子K层失去一个电子后，其K层出现一个电子空位，当L层上有电子跃迁到K层填补空位时会释放一定的能量：一种情况是辐射频率为ν0的X射线；另一种情况是跃迁释放的能量被其他核外电子层的电子吸收，使电子发生电离成为自由电子．若跃迁释放的能量被M层的一个电子吸收，电离后的自由电子的动能是E0，已知普朗克常量为h，则电子处于M层时原子的能级(即能量值)为( )
A．hν0 B．E0
C．E0－hν0 D．E0＋hν0
【解析】先理解，核外电子层与能级不是同一概念，如氢原子只有一个核外电子层和一个电子，但氢原子有若干能级．多电子原子的电子排布由里向外依次为K、L、M、N、O、…层，电子离原子核的平均距离也越来越大，能量逐渐升高．根据题意，知L层上有电子跃迁到K层填补空位时，会释放一定的能量ΔE：一种情况是辐射频率为ν0的X射线，故ΔE＝hν0，则电子处于L层与处于K层时原子的能级差值为EL－EK＝ΔE＝hν0.设电子处于M层时原子的能量为EM，若上述电子从L层→K层跃迁释放的能量ΔE＝hν0被M层上的一个电子吸收，电离后的自由电子的动能是E0，由能量守恒定律知，E0＋(0－EM)＝hν0，故EM＝E0－hν0，故选项C正确．
【答案】：C
8.(多选)如图所示，人工元素原子核 Nh开始静止在匀强磁场B1、B2的边界MN上，某时刻发生裂变生成一个氦原子核He和一个Rg原子核，裂变后的粒子速度方向均垂直于B1、B2的边界MN.氦原子核通过B1区域第一次经过MN边界时，距出发点的距离为l，Rg原子核第一次经过MN边界距出发点的距离也为l.则下列有关说法正确的是( )
A．两磁场的磁感应强度之比B1∶B2＝111∶141
B．两磁场的磁感应强度之比B1∶B2＝111∶2
C．氦原子核和Rg原子核各自旋转第一个半圆的时间比为2∶141
D．氦原子核和Rg原子核各自旋转第一个半圆的时间比为111∶141
【解析】原子核裂变的方程为 Nh→He＋Rg，由题意知带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，偏转半径为r＝，由题意可知二者偏转半径相等，由于原子核由静止裂变，动量守恒，即m1v1＝m2v2，所以有q1B1＝q2B2，易得＝＝，故A错误，B正确；又T＝，由前面可知，q1B1＝q2B2，所以＝，粒子在第一次经过MN边界时，运动了半个周期，所以＝＝，故C正确，D错误．
【答案】BC
9.(2019·河南省洛阳市三检)精确的研究表明，不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数Z有如图所示的关系。根据该图所提供的信息及原子核的聚变、裂变有关知识，下列说法中正确的是( )
A．从图中可以看出，Fe原子核中核子的平均质量最大
B．原子序数较大的重核A分裂成原子序数小一些的核B和C，质量会增加
C．原子序数很小的轻核D和E结合成一个原子序数大些的F核，能释放核能
D．原子序数较大的重核裂变成原子序数小一些的核B和C，需要吸收能量
【答案】 C
【解析】 从图中可以看出，Fe原子核中核子的平均质量最小，A错误；由图象可知，A的核子平均质量大于B与C核子的平均质量，原子核A分裂成原子核B和C时质量减小，B错误；原子序数很小的轻核D和E结合成一个原子序数大些的F核会有质量亏损，能释放核能，C正确；原子序数较大的重核裂变成原子序数小一些的核B和C，质量减小，故放出能量，D错误。
10.(2019·江西省南昌市二模)太阳因核聚变释放出巨大的能量，其质量不断减少。太阳光从太阳射到月球表面的时间约500 s，月球表面每平米每秒钟接收到太阳辐射的能量约为1.4×103 J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近( )
A．4×109 kg B．4×1012 kg
C．4×1018 kg D．4×1024 kg
【答案】 A
【解析】 由题可知，太阳每秒钟辐射的能量为E＝4πr2×1.4×103 J，其中r＝500×3×108 m，由爱因斯坦质能方程可知，Δm＝，代入数据解得Δm≈4.4×109 kg，故选A。
11.(2019·北京市海淀区高三3月理综)下列说法正确的是( )
A．放射性元素的半衰期与外界压强有关
B．天然放射现象说明原子具有核式结构
C．原子核放出γ射线说明原子核内有光子
D．原子核内的一个中子转化为一个质子和一个电子的过程属于β衰变
【解析】原子核的衰变是由原子核的内部结构决定的，与外界环境无关，故A错误；天然放射现象说明原子核是有内部结构的，故B错误；γ射线一般伴随着α或β射线产生，当原子核发生α衰变或β衰变时，新的原子核处于高能级，原子核从高能级向低能级跃迁时，放出γ射线，故C错误；原子核发生β衰变时，原子核内的一个中子转化为一个质子和一个电子，故D正确．
【答案】D
12.(多选)(2019·四川树德中学高三二诊)下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是( )
A．图甲：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成功解释了光电效应
B．图乙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率是不连续的
C．图丙：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子
D．图丁：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有波动性
【解析】普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，爱因斯坦第一个成功的解释了光电效应，故A错误；玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的，故B正确；卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，故C错误；根据电子束通过铝箔后的衍射图样，说明电子具有波动性，故D正确．
【答案】BD
13.(2019·河南信阳高三上学期期末)下列说法正确的是( )
A. 12C与14C是同位素，具有放射性，所以它们的化合物的性质并不相同
B．核力是原子核内质子与质子之间的力，中子和中子之间并不存在核力
C．在裂变反应U＋n→Ba＋Kr＋3n中，U的结合能比Ba和 Kr都大，但比结合能没有Ba和Kr大
D．α、β、γ三种射线都是带电粒子流
【解析】同位素的核外电子数量相同，所以一种元素的各种同位素都具有相同的化学性质，故A错误；核力是强相互作用的一种表现，原子核内相邻的质子和质子之间、质子和中子之间、中子和中子之间均存在核力，故B错误；核子数越多其结合能也越大，所以U的结合能比Ba和Kr的都大，越接近铁元素的比结合能越大，所以U的比结合能比Ba和Kr的都小，故C正确；α射线实质是带正电的氦核、β射线实质是带负电的电子流，二者都是带电粒子流，而γ射线是电磁波不带电，故D错误．
【答案】C
14．(多选)太阳内部发生的核反应主要是轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，氢核的聚变反应可以看作是4个氢核(H)结合成1个氦核(He)．下表中列出了部分粒子的质量(1 u相当于931.5 MeV的能量)，以下说法中正确的是( )
粒子名称
质子p
α粒子
电子e
中子n
质量/u
1.007 3
4.001 5
0.000 55
1.008 7
A.核反应方程式为4H→He＋2e
B．核反应方程式为4H→He＋2e
C．4个氢核结合成1个氦核(He)时的质量亏损约为0.026 6 u
D．4个氢核聚变反应过程中释放的能量约为24.8 MeV
【解析】根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒可判断A正确，B错误；反应过程中的质量亏损Δm＝4mp－mα－2me＝0.026 6 u，故该反应过程中释放的能量ΔE＝0.026 6×931.5 MeV≈24.8 MeV，故选项C、D正确．
【答案】ACD
15．(多选)(2019·辽宁大连3月理综联考)在足够大的匀强磁场中，静止的钠的同位素Na发生衰变，沿与磁场垂直的方向释放出一个粒子后，变为一个新核，新核与放出的粒子在磁场中运动的轨迹均为圆，如图所示．下列说法正确的是( )
A．新核为Mg B．轨迹2是新核的径迹
C.Na发生的是α衰变 D．新核沿顺时针方向旋转
【解析】根据动量守恒可知，放出的粒子与新核的速度方向相反，由左手定则判断可知，放出的粒子应带负电，是β粒子，所以发生的是β衰变，根据电荷数守恒、质量数守恒知，衰变方程为Na→Mg＋e，可知新核为Mg，选项A正确，C错误；由题意，静止的钠核发生衰变时动量守恒，释放出的粒子与新核的动量大小相等，两个粒子在匀强磁场中都做匀速圆周运动，因为新核的电荷量大于所释放出的粒子电荷量，由半径公式r＝可知，新核的半径小于粒子的半径，所以轨迹2是新核的轨迹，选项B正确；根据洛伦兹力提供向心力，由左手定则判断得知，新核要沿逆时针方向旋转，选项D错误．
【答案】AB
