（浙江選考）2021版新高考物理一輪復(fù)習(xí) 17 第十三章 近代物理 2 第2節(jié) 原子結(jié)構(gòu)和原子核教學(xué)案

《（浙江選考）2021版新高考物理一輪復(fù)習(xí) 17 第十三章 近代物理 2 第2節(jié) 原子結(jié)構(gòu)和原子核教學(xué)案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（浙江選考）2021版新高考物理一輪復(fù)習(xí) 17 第十三章 近代物理 2 第2節(jié) 原子結(jié)構(gòu)和原子核教學(xué)案（17頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第2節(jié)　原子結(jié)構(gòu)和原子核 【基礎(chǔ)梳理】 提示：盧瑟福　線　n2r1　　質(zhì)子　電子　質(zhì)子　內(nèi)　N0　m0　重核　輕核,【自我診斷】 判一判 (1)原子的能量量子化現(xiàn)象是指原子在不同狀態(tài)中具有不同的能量．(　　) (2)熾熱的固體、液體和高壓氣體發(fā)出的光譜是連續(xù)光譜．(　　) (3)根據(jù)玻爾理論，氫原子的核外電子由較高能級躍遷到較低能級時，輻射一定頻率的光子，同時電子的動能增大，電勢能減?。?　　) (4)假如有18個某種放射性元素的原子核，經(jīng)過一個半衰期，一定有9個原子核發(fā)生了衰變．(　　) (5)β衰變的電子來源于原子核外的電子．(　　) (6)高溫、高壓的情況

2、下，原子核的半衰期將會變短．(　　) 提示：(1)√　(2)√　(3)√　(4)×　(5)×　(6)× 做一做 在人類對微觀世界進(jìn)行探索的過程中，科學(xué)實(shí)驗(yàn)起到了非常重要的作用．下列說法符合歷史事實(shí)的是(　　) A．密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測出了基本電荷的數(shù)值 B．貝克勒爾通過對天然放射現(xiàn)象的研究，發(fā)現(xiàn)了原子中存在原子核 C．居里夫婦從瀝青鈾礦中分離出了釙(Po)和鐳(Ra)兩種新元素 D．湯姆孫通過陰極射線在電場和磁場中偏轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了陰極射線是由帶負(fù)電的粒子組成的，并測出了該粒子的比荷 提示：選ACD.密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了物體所帶的電荷量都是某一值的整數(shù)倍，測出了基本電荷

3、的數(shù)值，選項(xiàng)A正確；貝克勒爾通過對天然放射現(xiàn)象的研究，明確了原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，選項(xiàng)B錯誤；居里夫婦通過對含鈾物質(zhì)的研究發(fā)現(xiàn)了釙(Po)和鐳(Ra)，選項(xiàng)C正確；湯姆孫通過陰極射線在電場和磁場中偏轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn)，說明了陰極射線是帶負(fù)電的粒子，并測出了粒子的比荷，選項(xiàng)D正確． 　氫原子的能級和光譜分析 【知識提煉】 1．原子躍遷的條件 (1)原子躍遷條件hν＝Em－En只適用于光子和原子作用而使原子在各定態(tài)之間躍遷的情況． (2)當(dāng)光子能量大于或等于13.6 eV時，也可以被處于基態(tài)的氫原子吸收，使氫原子電離；當(dāng)處于基態(tài)的氫原子吸收的光子能量大于13.6 eV時，氫原子電離后，電子具有一

4、定的初動能． (3)原子還可吸收外來實(shí)物粒子(例如自由電子)的能量而被激發(fā)．由于實(shí)物粒子的動能可全部或部分被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于兩能級的能量差值(E＝Em－En)，均可使原子發(fā)生能級躍遷． 2．躍遷中兩個易混問題 (1)一群原子和一個原子：氫原子核外只有一個電子，這個電子在某個時刻只能處在某一個可能的軌道上，在某段時間內(nèi)，由某一軌道躍遷到另一個軌道時，可能的情況只有一種，但是如果容器中盛有大量的氫原子，這些原子的核外電子躍遷時就會有各種情況出現(xiàn)了． (2)直接躍遷與間接躍遷：原子從一種能量狀態(tài)躍遷到另一種能量狀態(tài)時．有時可能是直接躍遷，有時可能是間接躍遷．兩種情況

5、下輻射(或吸收)光子的能量是不同的．直接躍遷時輻射(或吸收)光子的能量等于間接躍遷時輻射(或吸收)的所有光子的能量和． 【典題例析】 　(2019·4月浙江選考)波長為λ1和λ2的兩束可見光入射到雙縫，在光屏上觀察到干涉條紋，其中波長為λ1的光的條紋間距大于波長為λ2的條紋間距．則(下列表述中，腳標(biāo)“1”和“2”分別代表波長為λ1和λ2的光所對應(yīng)的物理量)(　　) A．這兩束光的光子動量p1>p2 B．這兩束光從玻璃射向真空時，其臨界角C1>C2 C．這兩束光都能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則遏止電壓Uc1>Uc2 D．這兩束光由氫原子從不同激發(fā)態(tài)躍遷到n＝2能級時產(chǎn)生，則相應(yīng)激發(fā)態(tài)的

6、電離能ΔE1>ΔE2 [解析]　根據(jù)干涉條紋間距Δx＝λ可知，λ1>λ2，結(jié)合p＝，故p1C2，B正確；根據(jù)光電效應(yīng)知識，eUc＝hν－W0，故Uc1ΔE2，D正確． [答案]　BD 【題組過關(guān)】 考向1　對原子的核式結(jié)構(gòu)的理解 1.如圖所示是α粒子(氦原子核)被重金屬原子核散射的運(yùn)動軌跡，M、N、P、Q是軌跡上的四點(diǎn)，在散射過程中可以認(rèn)為重金屬原子

7、核靜止．圖中所標(biāo)出的α粒子在各點(diǎn)處的加速度方向正確的是(　　) A．M點(diǎn)　　　　　　　　　　 B．N點(diǎn) C．P點(diǎn) D．Q點(diǎn) 解析：選C.α粒子(氦原子核)和重金屬原子核都帶正電，互相排斥，加速度方向與α粒子所受斥力方向相同．帶電粒子加速度方向沿相應(yīng)點(diǎn)與重金屬原子核連線指向軌跡曲線的凹側(cè)，故只有選項(xiàng)C正確． 考向2　對能級圖的理解和應(yīng)用 2．(多選)(2020·1月浙江選考)由玻爾原子模型求得氫原子能級如圖所示，已知可見光的光子能量在 1.62 eV到 3.11 eV之間，則(　　) A．氫原子從高能級向低能級躍遷時可能輻射出γ射線 B．氫原子從n＝3的能級向n＝2的能級躍遷

8、時會輻射出紅外線 C．處于n＝3能級的氫原子可以吸收任意頻率的紫外線并發(fā)生電離 D．大量氫原子從n＝4能級向低能級躍遷時可輻射出2種頻率的可見光 答案：CD 考向3　氫原子光譜分析 3．(2020·麗水檢測)處于n＝3能級的大量氫原子，向低能級躍遷時，輻射光的頻率有(　　) A．1種 B．2種 C．3種 D．4種 解析：選C.氫原子能級躍遷輻射光的種類為C＝3，故C項(xiàng)正確． 氫原子能級圖與原子躍遷問題的解答技巧 (1)能級之間躍遷時放出的光子頻率是不連續(xù)的． (2)能級之間發(fā)生躍遷時放出(吸收)光子的頻率由hν＝Em－En求得．若求波長可由公式

9、c＝λν求得． (3)一個氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為(n－1)．　 (4)一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)的兩種求解方法 ①用數(shù)學(xué)中的組合知識求解：N＝C＝. ②利用能級圖求解：在氫原子能級圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一畫出，然后相加．　 　氫原子的能量及變化 【知識提煉】 1．原子能量：En＝Ekn＋Epn＝，隨n(r)增大而增大，其中E1＝－13.6 eV. 2．電子動能：電子繞氫原子核運(yùn)動時靜電力提供向心力，即k＝m，所以Ekn＝k，隨n(r)增大而減小． 3．電勢能：通過庫侖力做功判斷電勢能的增減．當(dāng)n減小，即軌道半徑減小時，庫侖力做正功，電勢能減小

10、；反之，n增大，即軌道半徑增大時，電勢能增加． 【典題例析】 　(2020·寧波檢測)按照玻爾原子理論，氫原子中的電子離原子核越遠(yuǎn)，氫原子的能量________(選填“越大”或“越小”)．已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為E1(E1<0)，電子質(zhì)量為m，基態(tài)氫原子中的電子吸收一頻率為ν的光子被電離后，電子速度大小為________(普朗克常量為h)． [審題指導(dǎo)]　根據(jù)玻爾理論，軌道半徑越大，原子能量越大，再由動能定理可求解問題．[解析]　電子離原子核越遠(yuǎn)電勢能越大，原子能量也就越大；根據(jù)動能定理有hν＋E1＝mv2 所以電離后電子速度為 . [答案]　越大　　 　氫原子在基態(tài)時軌道半徑r1＝

11、0.53×10－10 m，能量E1＝－13.6 eV，求氫原子處于基態(tài)時： (1)電子的動能； (2)原子的電勢能； (3)用波長是多少的光照射可使其電離？ 解析：(1)設(shè)處于基態(tài)的氫原子核外電子速度為v1，則： k＝. 所以電子動能Ek1＝mv＝ ＝ eV ＝13.6 eV. (2)因?yàn)镋1＝Ek1＋Ep1， 所以Ep1＝E1－Ek1＝－13.6 eV－13.6 eV＝－27.2 eV. (3)設(shè)用波長為λ的光照射可使氫原子電離： ＝0－E1， 所以λ＝－＝ m ＝9.14×10－8 m. 答案：(1)13.6 eV　(2)－27.2 eV　(3)9.14×10

12、－8 m (1)原子從低能級向高能級躍遷的能量情況：吸收一定能量的光子，當(dāng)一個光子的能量滿足hν＝E末－E初時，才能被某一個原子吸收，使原子從低能級E初向高能級E末躍遷，而當(dāng)光子能量hν大于或小于E末－E初時都不能被原子吸收． (2)原子從高能級向低能級躍遷的能量情況：以光子的形式向外輻射能量，所輻射的光子能量恰等于發(fā)生躍遷時的兩能級間的能量差． (3)電離時的能量：當(dāng)光子能量大于或等于原子所處的能級絕對值時，可以被氫原子吸收，使氫原子電離，多余的能量作為電子的初動能．　 　原子核的衰變　半衰期 【知識提煉】 1．衰變規(guī)律及實(shí)質(zhì) (1)兩種衰變的比較 衰變類型 α衰變

13、 β衰變 衰變方程 X→Y＋He X→Y＋e 衰變實(shí)質(zhì) 2個質(zhì)子和2個中子結(jié)合成一個整體射出 中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子和電子 2H＋2n→He n→H＋e 衰變規(guī)律 質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒 (2)γ射線：γ射線經(jīng)常是伴隨著α衰變或β衰變同時產(chǎn)生的．其實(shí)質(zhì)是放射性原子核在發(fā)生α衰變或β衰變的過程中，產(chǎn)生的新核由于具有過多的能量(核處于激發(fā)態(tài))而輻射出光子． 2．確定衰變次數(shù)的方法：因?yàn)棣滤プ儗|(zhì)量數(shù)無影響，先由質(zhì)量數(shù)的改變確定α衰變的次數(shù)，然后再根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰變的次數(shù)． 3．半衰期 (1)公式：N余＝N原，m余＝m原. (2)影響因素：放射性元素衰變的快慢是由原子核內(nèi)

14、部自身因素決定的，跟原子所處的物理狀態(tài)(如溫度、壓強(qiáng))或化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)無關(guān)． 【典題例析】 　(2020·1月浙江選考)下列說法正確的是(　　) A．α射線的穿透能力比γ射線強(qiáng) B．天然放射現(xiàn)象說明原子具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu) C．核聚變中平均每個核子放出的能量比裂變中平均每個核子的小 D．半衰期跟放射性元素以單質(zhì)或化合物形式存在無關(guān) 答案：D 1．確定衰變次數(shù)的方法 設(shè)放射性元素X經(jīng)過n次α衰變和m次β衰變后，變成穩(wěn)定的新元素Y，則表示該核反應(yīng)的方程為X→Y＋nHe＋me. 根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可列方程 A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m. 2．半衰期的適

15、用條件 半衰期是一個統(tǒng)計(jì)規(guī)律，是對大量的原子核衰變規(guī)律的總結(jié)，對于一個特定的原子核，無法確定何時發(fā)生衰變． 【題組過關(guān)】 考向1　衰變射線的性質(zhì) 1．圖中曲線a、b、c、d為氣泡室中某放射物發(fā)生衰變放出的部分粒子的徑跡，氣泡室中磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于紙面向里．以下判斷可能正確的是(　　) A．a(chǎn)、b為β粒子的徑跡 B．a(chǎn)、b為γ粒子的徑跡 C．c、d為α粒子的徑跡 D．c、d為β粒子的徑跡 解析：選D.由于α粒子帶正電，β粒子帶負(fù)電，γ粒子不帶電，據(jù)左手定則可判斷a、b可能為α粒子的徑跡，c、d可能為β粒子的徑跡，選項(xiàng)D正確． 考向2　對半衰期的理解和應(yīng)用 2．碘131

16、的半衰期約為8天，若某藥物含有質(zhì)量為m的碘131，經(jīng)過32天后，該藥物中碘131的含量大約還有(　　) A.　　　　　　　　　　　　 B. C. D. 解析：選C.經(jīng)過n個半衰期剩余碘131的含量m′＝m.因32天為碘131的4個半衰期，故剩余碘131的含量：m′＝m＝，選項(xiàng)C正確． 　核反應(yīng)類型與核反應(yīng)方程 【知識提煉】 1．核反應(yīng)的四種類型：衰變、人工轉(zhuǎn)變、裂變和聚變． 2．核反應(yīng)過程一般都是不可逆的，所以核反應(yīng)方程只能用單向箭頭連接并表示反應(yīng)方向，不能用等號連接． 3．核反應(yīng)的生成物一定要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，不能憑空只依據(jù)兩個守恒規(guī)律杜撰出生成物來寫核反應(yīng)方程． 4．核反

17、應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，核反應(yīng)過程中反應(yīng)前后的總質(zhì)量一般會發(fā)生變化． 5．核反應(yīng)遵循電荷數(shù)守恒． 【典題例析】 　在下列描述核過程的方程中，屬于α衰變的是________，屬于β衰變的是________，屬于裂變的是________，屬于聚變的是________．(填正確答案標(biāo)號) A.C→N＋e B.P→S＋e C.U→Th＋He D.N＋He→O＋H E.U＋n→Xe＋Sr＋2n F.H＋H→He＋n [解析]　一個原子核自發(fā)地放出一個α粒子，生成一個新核的過程是α衰變，因此C項(xiàng)是α衰變；一個重核在一個粒子的轟擊下，分裂成幾個中等質(zhì)量原子核的過程是重核的裂變，因

18、此E項(xiàng)是重核的裂變；兩個較輕的原子核聚合成一個較大的原子核，并放出粒子的過程是輕核的聚變，因此F項(xiàng)是輕核的聚變；另外，A、B項(xiàng)是β衰變，D項(xiàng)是原子核的人工轉(zhuǎn)變． [答案]　C　AB　E　F 核反應(yīng)的四種類型 類型 可控性 核反應(yīng)方程典例 衰變 α衰變 自發(fā) U→Th＋He β衰變 自發(fā) Th→Pa＋e 人工轉(zhuǎn)變 人工控制 N＋He→O＋H (盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子) He＋Be→C＋n (查德威克發(fā)現(xiàn)中子) 2713Al＋He→P＋n (約里奧－居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素及正電子) P→Si＋e 重核裂變 比較容易進(jìn)行人工控制 U＋n→Ba＋Kr＋3n

19、 除氫彈外無法控制 U＋n→Xe＋Sr＋10n 輕核聚變 H＋H→He＋n 【題組過關(guān)】 1．(2017·11月浙江選考)下列說法正確的是(　　) A．核聚變反應(yīng)方程可能為H＋H→He＋2n B．鈾核裂變的核反應(yīng)方程可能為U＋n→Xe＋Sr＋2n C．發(fā)生β衰變時原子核放出電子，說明電子是原子核的組成部分 D．中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核，若該過程質(zhì)量虧損為Δm，則氘核的結(jié)合能為Δmc2 答案：BD 2．(2020·紹興六校聯(lián)考)(1)關(guān)于核衰變和核反應(yīng)的類型，下列表述正確的有________． A.U→Th＋He　　 是重核裂變 B.N＋He→O＋H 是輕核聚變 C

20、.H＋H→He＋n 是α衰變 D.Se→Kr＋2e 是β衰變 (2)現(xiàn)有四個核反應(yīng)： A.H＋H→He＋n B.U＋n→X＋Kr＋3n C.Na→Mg＋e D.He＋Be→C＋n ①________是發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程，________是研究原子彈的基本核反應(yīng)方程，________是研究氫彈的基本核反應(yīng)方程． ②B中X的質(zhì)量數(shù)為________，中子數(shù)為________． 解析：(1)A為α衰變，B為原子核的人工轉(zhuǎn)變，C為輕核聚變，D為β衰變，故D正確． (2)①D為查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程；B是研究原子彈的基本核反應(yīng)方程；A是研究氫彈的基本核反應(yīng)方程

21、． ②X的質(zhì)量數(shù)為：(235＋1)－(89＋3)＝144 X的質(zhì)子數(shù)為：92－36＝56 X的中子數(shù)為：144－56＝88. 答案：(1)D　(2)①D　B　A　②144　88 　核能的計(jì)算 【知識提煉】 1．應(yīng)用質(zhì)能方程解題的流程圖 (1)根據(jù)ΔE＝Δmc2計(jì)算，計(jì)算時Δm的單位是“kg”，c的單位是“m/s”，ΔE的單位是“J”． (2)根據(jù)ΔE＝Δm×931.5 MeV計(jì)算．因1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5 MeV的能量，所以計(jì)算時Δm的單位是“u”，ΔE的單位是“MeV”． 2．根據(jù)核子比結(jié)合能來計(jì)算核能：原子核的結(jié)合能＝核子比結(jié)合能×核子數(shù)． 　利用質(zhì)

22、能方程計(jì)算核能時，不能用質(zhì)量數(shù)代替質(zhì)量進(jìn)行計(jì)算． 【典題例析】 　(1)核電站利用原子核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)放出的巨大能量進(jìn)行發(fā)電，U是核電站常用的核燃料.U受一個中子轟擊后裂變成Ba和Kr兩部分，并產(chǎn)生________個中子．要使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生，裂變物質(zhì)的體積要________(選填“大于”或“小于”)它的臨界體積． (2)取質(zhì)子的質(zhì)量mp＝1.672 6×10－27 kg，中子的質(zhì)量mn＝1.674 9×10－27 kg，α粒子的質(zhì)量mα＝6.646 7×10－27 kg，光速c＝3.0×108 m/s.請計(jì)算α粒子的結(jié)合能．(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) [審題指導(dǎo)]　核裂變時由核反應(yīng)方程可判斷

23、產(chǎn)生中子的個數(shù)，還可計(jì)算出質(zhì)量的虧損情況，由質(zhì)能方程可求解結(jié)合能的大?。? [解析]　(1)核反應(yīng)方程遵守質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，且該核反應(yīng)方程為：U＋n→Ba＋Kr＋3n，即產(chǎn)生3個中子．臨界體積是發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積，要使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生，裂變物質(zhì)的體積要大于它的臨界體積． (2)組成α粒子的核子與α粒子的質(zhì)量差為 Δm＝(2mp＋2mn)－mα 結(jié)合能ΔE＝Δmc2 代入數(shù)據(jù)得ΔE＝4.3×10－12 J. [答案]　(1)3　大于　(2)4.3×10－12 J 1．質(zhì)能方程的理解 (1)一定的能量和一定的質(zhì)量相聯(lián)系，物體的總能量和它的質(zhì)量成正比，即E＝mc2. 方程的

24、含義：物體具有的能量與它的質(zhì)量之間存在簡單的正比關(guān)系，物體的能量增大，質(zhì)量也增大；物體的能量減少，質(zhì)量也減少． (2)核子在結(jié)合成原子核時出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm，其能量也要相應(yīng)減少，即ΔE＝Δmc2. (3)原子核分解成核子時要吸收一定的能量，相應(yīng)的質(zhì)量增加Δm，吸收的能量為ΔE＝Δmc2. 2．核能釋放的兩種途徑的理解：中等大小的原子核的比結(jié)合能最大，這些核最穩(wěn)定．使較重的核分裂成中等大小的核或使較小的核結(jié)合成中等大小的核，核子的比結(jié)合能都會增加，都可以釋放能量．　 　氘核和氚核可發(fā)生熱核聚變而釋放出巨大的能量，該反應(yīng)方程為：H＋H→He＋X，式中X是某種粒子．已知：H、H、He和粒子X

25、的質(zhì)量分別為2.014 1 u、3.016 1 u、4.002 6 u和1.008 7 u；1 u＝ MeV，c是真空中的光速．由上述反應(yīng)方程和數(shù)據(jù)可知，粒子X是______，該反應(yīng)釋放出的能量為________ MeV(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)． 解析：根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得X是n(中子)．核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為Δm＝2.014 1 u＋3.016 1 u－4.002 6 u－1.008 7 u＝0.018 9 u， 所以該反應(yīng)釋放出的能量為ΔE＝Δm·c2＝17.6 MeV. 答案：n(或中子)　17.6 [隨堂檢測] 1．(2019·4月浙江選考)靜止在勻強(qiáng)磁場中的原子核X

26、發(fā)生α衰變后變成新原子核Y.已知核X的質(zhì)量數(shù)為A，核電荷數(shù)為Z，核X、核Y和α粒子的質(zhì)量分別為mX、mY和mα，α粒子在磁場中運(yùn)動的半徑為R.則(　　) A．衰變方程可表示為X→Y＋He B．核Y的結(jié)合能為(mX－mY－mα)c2 C．核Y在磁場中運(yùn)動的半徑為 D．核Y的動能為EkY＝ 解析：選AC.衰變過程中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)均守恒，故該衰變方程為X→Y＋He，故A正確；結(jié)合能是把核子分開而需要的能量，而(mX－mY－mα)c2是衰變過程中釋放的能量，故B錯誤；衰變過程中滿足動量守恒定律，即有0＝mYvY－mαvα，又粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑r＝，故核Y與α粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的

27、半徑之比＝＝，則rY＝，故C正確；衰變過程中根據(jù)能量守恒定律，若釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為動能，則EkY＋Ekα＝(mX－mY－mα)c2，而＝＝，聯(lián)合上述二式可得，EkY＝，若釋放的核能不完全轉(zhuǎn)化為動能，則無法計(jì)算，故D錯誤． 2．能源是社會發(fā)展的基礎(chǔ)，發(fā)展核能是解決能源問題的途徑之一．下列釋放核能的反應(yīng)方程，表述正確的有(　　) A.H＋H→He＋n是核聚變反應(yīng) B.H＋H→He＋n是β衰變 C.U＋n→Ba＋Kr＋3n是核裂變反應(yīng) D.U＋n→Xe＋Sr＋2n是α衰變 解析：選AC.β衰變時釋放出電子(e)，α衰變時釋放出氦原子核(He)，可知選項(xiàng)B、D錯誤；選項(xiàng)A中一個氚核和一個

28、氘核結(jié)合成一個氦核并釋放出一個中子是典型的核聚變反應(yīng)；選項(xiàng)C中一個U235原子核吸收一個中子，生成一個Ba原子核和一個Kr原子核并釋放出三個中子． 3．(2018·11月浙江選考)一個鈹原子核(Be)俘獲一個核外電子(通常是最靠近原子核的K殼層的電子)后發(fā)生衰變，生成一個鋰核(Li)，并放出一個不帶電的質(zhì)量接近零的中微子νe，人們把這種衰變稱為“K俘獲”．靜止的鈹核發(fā)生了“K俘獲”，其核反應(yīng)方程為Be＋－1e→Li＋νe.已知鈹原子的質(zhì)量為MBe＝7.016 929 u，鋰原子的質(zhì)量為MLi＝7.016 004 u，1 u相當(dāng)于9.31×102 MeV.下列說法正確的是(　　) A．中微子

29、的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)均為零 B．鋰核(Li)獲得的動能約為0.86 MeV C．中微子與鋰核(Li)的動量之和等于反應(yīng)前電子的動量 D．中微子與鋰核(Li)的能量之和等于反應(yīng)前電子的能量 解析：選AC.中微子是不帶電的，且質(zhì)量接近于零，根據(jù)質(zhì)量數(shù)的確定法，可知中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)均為零，選項(xiàng)A正確；Li核獲得的動能約為由于核衰變時的質(zhì)量虧損放出的能量E＝Δmc2＝9.31×102(MBe＋Me－MLi)＞0.86 MeV，選項(xiàng)B錯誤；根據(jù)動量守恒定律可知中微子與鋰核(Li)的動量之和等于反應(yīng)前電子的動量，但能量不等，選項(xiàng)C正確，D錯誤． 4.(2020·浙江省綠色評估聯(lián)盟高三考試)如圖

30、為氫原子的能級示意圖，則下列對氫原子躍遷的理解正確的是(　　) A．由高能級向低能級躍遷時輻射出來的光電子一定不能使逸出功為3.34 eV的金屬發(fā)生光電效應(yīng) B．大量處于n＝4能級的氫原子向n＝1能級躍遷時，向外輻射6種不同頻率的光子 C．大量處于n＝3能級的氫原子向n＝1能級躍遷時，用發(fā)出的光照射逸出功為3.34 eV的金屬，從金屬表面逸出的光電子的最大初動能為8.75 eV D．如果用光子能量為10.3 eV的光照射處于n＝1能級的氫原子，則該能級的氫原子能夠躍遷到較高能級 解析：選BC.氫原子從高能級向低能級躍遷時放出的光子的能量等于前后兩個能級之差，當(dāng)氫原子從高能級躍遷到基態(tài)

31、時放出的光子的能量最小值為－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，大于3.34 eV，所以一定能使逸出功為3.34 eV的金屬發(fā)生光電效應(yīng)，A錯誤；大量處于n＝4能級的氫原子向基態(tài)躍遷時，輻射光子的種類為C＝＝6，B正確；大量處于n＝3能級的氫原子向n＝1能級躍遷時，輻射出的光子能量最大為－1.51 eV－(－13.6 eV)＝12.09 eV，用此光子照射逸出功為3.34 eV的金屬，由愛因斯坦光電效應(yīng)方程可得該金屬的最大初動能為12.09 eV－3.34 eV＝8.75 eV，C正確；當(dāng)氫原子由低能級向高能級躍遷時，氫原子吸收的光子能量一定等于兩能級之間的能量差，而由氫原子的

32、能級圖可知任何兩能級間的能量差都不等于10.3 eV，因此不能使n＝1能級的氫原子躍遷到較高的能級，D錯誤． 5．一靜止的鋁原子核Al俘獲一速度為1.0×107 m/s的質(zhì)子p后，變?yōu)樘幱诩ぐl(fā)態(tài)的硅原子核Si，下列說法正確的是(　　) A．核反應(yīng)方程為p＋Al―→Si B．核反應(yīng)過程中系統(tǒng)動量守恒 C．核反應(yīng)過程中系統(tǒng)能量不守恒 D．核反應(yīng)前后核子數(shù)相等，所以生成物的質(zhì)量等于反應(yīng)物的質(zhì)量之和 解析：選AB.核反應(yīng)方程滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，A項(xiàng)正確；微觀粒子相互作用過程中，滿足動量守恒定律，B項(xiàng)正確；題述核反應(yīng)過程屬于“二合一”形式的完全非彈性碰撞，機(jī)械能有損失，但對于封閉的系

33、統(tǒng)，能量仍然守恒，C項(xiàng)錯誤；核反應(yīng)過程中的機(jī)械能有損失，故存在質(zhì)量虧損現(xiàn)象，D項(xiàng)錯誤． [課后達(dá)標(biāo)] 一、不定項(xiàng)選擇題 1.我國核聚變反應(yīng)研究大科學(xué)裝置“人造太陽”2018年獲得重大突破，等離子體中心電子溫度首次達(dá)到1億度，為人類開發(fā)利用核聚變能源奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ)．下列關(guān)于聚變的說法正確的是(　　) A．核聚變比核裂變更為安全、清潔 B．任何兩個原子核都可以發(fā)生聚變 C．兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，總質(zhì)量較聚變前增加 D．兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，核子的比結(jié)合能增加 答案：AD 2．(2016·10月浙江選考)用中子(n)轟擊鈾核(U)產(chǎn)生裂變反應(yīng)，會產(chǎn)生鋇核(Ba)和

34、氪核(Kr)并釋放出中子(n)，當(dāng)達(dá)到某些條件時可發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)．一個鈾核(U)裂變時，釋放的能量約為200 MeV(1 eV＝1.6×10－19J)．以下說法正確的是(　　) A.U的裂變方程為U→Ba＋Kr＋n B.U的裂變方程為U＋n→Ba＋Kr＋3n C.U發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件與鈾塊的體積有關(guān) D．一個U裂變時，質(zhì)量虧損約為3.6×10－28kg 答案：BCD 3.(2018·4月浙江選考)氫原子的能級圖如圖所示，關(guān)于大量氫原子的能級躍遷，下列說法正確的是(可見光的波長范圍為4.0×10－7～7.6×10－7 m，普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s ，真空中 的光速＝3

35、.0×108 m/s)(　　) A．氫原子從高能級躍遷到基態(tài)時，會輻射γ射線 B．氫原子處在n＝4能級，會輻射可見光 C．氫原子從高能級向n＝3能級躍遷時，輻射的光具有顯著的熱效應(yīng) D．氫原子從高能級向n＝2能級躍遷時，輻射的光在同一介質(zhì)中傳播速度最小的光子能量為1.89 eV　 答案：BC 4．在一個U原子核衰變?yōu)橐粋€Pb原子核的過程中，發(fā)生β衰變的次數(shù)為(　　) A．6次　　　　　　　　　 B．10次 C．22次 D．32次 解析：選A.一個U原子核衰變?yōu)橐粋€Pb原子核的過程中，發(fā)生α衰變的次數(shù)為(238－206)÷4＝8次，發(fā)生β衰變的次數(shù)為2×8－(92－82)＝

36、6次，選項(xiàng)A正確． 5．(2020·杭州調(diào)研)原子處于基態(tài)時最穩(wěn)定，處于較高能級時會自發(fā)地向較低能級躍遷，用n表示氫原子所處能級狀態(tài)的量子數(shù)，N表示由該能級狀態(tài)發(fā)生躍遷時可能發(fā)出的不同波長的光譜線的數(shù)目，則(　　) A．當(dāng)n＝1時，N＝1 B．當(dāng)n＝2時，N＝2 C．當(dāng)n＝3時，N＝3 D．當(dāng)n＝4時，N＝4 解析：選C.據(jù)玻爾理論，處在n能級的氫原子向低能級躍遷時輻射光子的頻率種類N＝. 6．下列說法正確的是(　　) A．發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程是Be＋He→C＋n B．20個U的原子核經(jīng)過兩個半衰期后剩下5個U C.U在中子轟擊下生成Sr和Xe的過程中，原子核中的平均核

37、子質(zhì)量變大 D．原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，一定要輻射出一定頻率的光子 解析：選A.發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程是Be＋He→C＋n，A正確．原子核的半衰期是一個統(tǒng)計(jì)規(guī)律，只對大量的原子核才適用，所以B錯誤.U在中子轟擊下生成Sr和Xe的過程中，原子核中的平均核子質(zhì)量變小，所以該反應(yīng)過程會產(chǎn)生質(zhì)量虧損，從而放出核能，C錯誤．原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，可能要輻射出一定頻率的光子，也可能會吸收一定頻率的光子，所以D錯誤． 7．(2020·麗水質(zhì)檢)質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3.當(dāng)一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合成氘核時，釋放的能量是(c表示真空中的光速)(　　) A．(m1＋m

38、2－m3)c B．(m1－m2－m3)c C．(m1＋m2－m3)c2 D．(m1－m2－m3)c2 解析：選C.由質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2，其中Δm＝m1＋m2－m3，可得ΔE＝(m1＋m2－m3)c2，選項(xiàng)C正確． 8．一個電子(質(zhì)量為m，電量為－e)和一個正電子(質(zhì)量為m，電量為e)，以相等的初動能Ek相向運(yùn)動，并撞到了一起，發(fā)生“湮滅”，產(chǎn)生兩個頻率相同的光子，設(shè)產(chǎn)生光子的頻率為ν；若這兩個光子的能量都是hν，動量分別為p和p′，下列關(guān)系中正確的是(　　) A．hν＝mc2，p＝－p′ B．hν＝mc2，p＝p′ C．hν＝mc2＋Ek，p＝－p′ D．hν＝(mc

39、2＋Ek)，p＝－p′ 解析：選C.由能量守恒知2mc2＋2Ek＝2hν，故hν＝mc2＋Ek，由動量守恒知0＝p＋p′，故p＝－p′，故選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)A、B、D錯誤． 9．(2020·臺州質(zhì)檢)下列說法正確的是(　　) A．核電站造成的污染遠(yuǎn)小于相等發(fā)電能力的火電站 B．原子反應(yīng)堆主要由原子燃料、慢化劑、冷卻系統(tǒng)和控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成 C．鈾塊的體積對產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)無影響 D．重核裂變釋放出大量的能量，產(chǎn)生明顯的質(zhì)量虧損，所以核子數(shù)減少 解析：選AB.只要措施得當(dāng)，核電站造成的污染很小，A正確；原子反應(yīng)堆主要由原子燃料、慢化劑、冷卻系統(tǒng)和控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成，B正確；要引起鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，須

40、使鈾塊體積超過臨界體積，C錯誤；重核裂變的質(zhì)量虧損遠(yuǎn)小于一個核子的質(zhì)量，核子數(shù)不會減少，D錯誤． 10.(2020·臺州調(diào)研)U放射性衰變有多種可能途徑，其中一種途徑是先變成Bi，而Bi可以經(jīng)一次衰變變成X(X代表某種元素)，也可 以經(jīng)一次衰變變成Ti，X和Ti最后都變成Pb，衰變路徑如圖所示．可知圖中(　　) A．a(chǎn)＝82，b＝206 B．a(chǎn)＝84，b＝206 C．①是β衰變，放出電子，電子是由中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子和電子而生成的 D．②是α衰變，放出的是正電子，正電子是由質(zhì)子轉(zhuǎn)變成中子和一個正電子而生成的 解析：選BC.衰變①的方程式為：Bi→X＋e，為β衰變，放出電子，選項(xiàng)C正確；

41、衰變②的方程式為：Bi→Ti＋He，為α衰變，選項(xiàng)A、D錯誤，B正確． 11．下列說法正確的是(　　) A．采用物理或化學(xué)方法可以有效地改變放射性元素的半衰期 B．由玻爾理論知道氫原子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時會放出光子 C．從高空對地面進(jìn)行遙感攝影是利用紫外線良好的穿透能力 D．原子核所含核子單獨(dú)存在時的總質(zhì)量小于該原子核的質(zhì)量 解析：選B.對A項(xiàng)，半衰期是元素固有性質(zhì)；對C項(xiàng)，利用紅外線的波長長，穿透能力強(qiáng)；對D項(xiàng)，重核裂變，輕核聚變，質(zhì)量虧損，中等核向重核、輕核變化時，質(zhì)量增加． 12．(2020·嘉興測試)按照玻爾理論，一個氫原子中的電子從一半徑為ra的圓軌道直接躍遷到另一半徑

42、為rb的圓軌道上，ra>rb，在此過程中(　　) A．原子要發(fā)出一系列頻率的光子 B．原子要吸收一系列頻率的光子 C．原子要吸收某一頻率的光子 D．原子要發(fā)出某一頻率的光子 解析：選D.因ra>rb，則能級Ea>Eb，故電子向低能級軌道躍遷而發(fā)出光子，又因電子是直接躍遷，故只能發(fā)出某一頻率的光子． 13．下列說法正確的是(　　) A．原子中的電子繞原子核高速運(yùn)轉(zhuǎn)時，運(yùn)行軌道的半徑不是任意的 B．利用γ射線的貫穿性可以為金屬探傷，也能進(jìn)行人體的透視 C．一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng)，是因?yàn)樵撌獾牟ㄩL太短 D．根據(jù)玻爾理論，氫原子的核外電子由較高能級躍遷到較低能級時

43、，要釋放一定頻率的光子，同時電子的動能增大，電勢能減小 解析：選AD.由量子理論可知，原子中的電子繞原子核高速運(yùn)轉(zhuǎn)時，運(yùn)行軌道的半徑是不連續(xù)的、不是任意的，選項(xiàng)A正確；利用γ射線的貫穿能力可以為金屬探傷，但是γ射線對人體細(xì)胞傷害太大，因此不能用來人體透視，選項(xiàng)B錯誤；一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng)，是因?yàn)樵撌獾念l率小于該金屬的極限頻率，說明該束光的波長太長，選項(xiàng)C錯誤；根據(jù)玻爾理論，氫原子的核外電子由較高能級躍遷到較低能級時，要釋放一定頻率的光子，同時電子的動能增大，電勢能減小，選項(xiàng)D正確． 二、非選擇題 14．(2020·金華質(zhì)檢)靜止的Li核俘獲一個速度v1＝7.7×104 m/s的中子而發(fā)生核反應(yīng)，生成兩個新核．已知生成物中He的速度v2＝2.0×104 m/s，其方向與反應(yīng)前中子速度方向相同． (1)寫出上述反應(yīng)方程． (2)求另一生成物的速度． 解析：(1)Li＋n→He＋H. (2)設(shè)中子、氦核、新核的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，它們的速度分別為v1、v2、v3，根據(jù)核反應(yīng)動量守恒有：m1v1＝m2v2＋m3v3 v3＝＝－1×103 m/s 負(fù)號說明新核運(yùn)動方向與氦核相反． 答案：(1)Li＋n→He＋H　(2)大小是1×103 m/s，方向與氦核速度方向相反 17