2019版高考物理總復習 第十二章 波粒二象性 原子結(jié)構(gòu)和原子核 基礎(chǔ)課2 原子結(jié)構(gòu) 原子核學案

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1、 基礎(chǔ)課2　原子結(jié)構(gòu)　原子核 知識排查 原子結(jié)構(gòu) 1.電子的發(fā)現(xiàn)：英國物理學家湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子。 2.原子的核式結(jié)構(gòu) (1)α粒子散射實驗：1909～1911年，英國物理學家盧瑟福和他的助手進行了用α粒子轟擊金箔的實驗，實驗發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后基本上仍沿原來方向前進，但有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90°，也就是說它們幾乎被“撞”了回來。(如圖1所示) 圖1 (2)原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子中心有一個很小的核，原子全部的正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在核里，帶負電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。 氫原子光譜 1.光譜：用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按

2、波長展開，獲得光的波長(頻率)和強度分布的記錄，即光譜。 2.光譜分類 3.氫原子光譜的實驗規(guī)律：巴耳末系是氫光譜在可見光區(qū)的譜線，其波長公式＝R，(n＝3，4，5，…，R是里德伯常量，R＝1.10×107 m－1)。 4.光譜分析：利用每種原子都有自己的特征譜線可以用來鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分，且靈敏度很高。在發(fā)現(xiàn)和鑒別化學元素上有著重大的意義。 氫原子的能級、能級公式 1.理爾理論 (1)定態(tài)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些能量狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量。 (2)躍遷：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，它輻射或吸收一定頻率的

3、光子，光子的能量由這兩個定態(tài)的能量差決定，即hν＝Em－En。(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s) (3)軌道：原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運動相對應。原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的。 2.氫原子的能級、能級公式 (1)氫原子的能級 能級圖如圖2所示 圖2 (2)氫原子的能級和軌道半徑 ①氫原子的能級公式：En＝E1 (n＝1，2，3，…)，其中E1為基態(tài)能量，其數(shù)值為E1＝－13.6 eV。 ②氫原子的半徑公式：rn＝n2r1 (n＝1，2，3，…)，其中r1為基態(tài)半徑，又稱玻爾半徑，其數(shù)值為r1＝0.53×10－10

4、 m。 原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期、放射性同位素 1.原子核的組成：原子核是由質(zhì)子和中子組成的，原子核的電荷數(shù)等于核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)。 2.天然放射現(xiàn)象 元素自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象，首先由貝克勒爾發(fā)現(xiàn)。天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說明原子核具有復雜的結(jié)構(gòu)。 3.放射性同位素的應用與防護 (1)放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素兩類，放射性同位素的化學性質(zhì)相同。 (2)應用：消除靜電、工業(yè)探傷、做示蹤原子等。 (3)防護：防止放射性對人體組織的傷害。 4.原子核的衰變 (1)衰變：原子核放出α粒子或β粒子，變成另一種原子核的變化稱為原子核的衰變。 (2)分類

5、 α衰變：X→Y＋He　如：U→Th＋He； β衰變：X→Y＋e　如：Th→Pa＋e； (3)半衰期：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間。半衰期由原子核內(nèi)部的因素決定，跟原子所處的物理、化學狀態(tài)無關(guān)。 核力和核能 1.核力 原子核內(nèi)部，核子間所特有的相互作用力。 2.核能 (1)核子在結(jié)合成原子核時出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm，其對應的能量ΔE＝Δmc2。 (2)原子核分解成核子時要吸收一定的能量，相應的質(zhì)量增加Δm，吸收的能量為ΔE＝Δmc2。 裂變反應和聚變反應、裂變反應堆 核反應方程 1.重核裂變 (1)定義：質(zhì)量數(shù)較大的原子核受到高能粒子的轟擊而分裂成幾個質(zhì)量數(shù)較小

6、的原子核的過程。 (2)典型的裂變反應方程： U＋n→Kr＋Ba＋3n。 (3)鏈式反應：重核裂變產(chǎn)生的中子使裂變反應一代接一代繼續(xù)下去的過程。 (4)臨界體積和臨界質(zhì)量：裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈式反應的最小體積及其相應的質(zhì)量。 (5)裂變的應用：原子彈、核反應堆。 (6)反應堆構(gòu)造：核燃料、減速劑、鎘棒、防護層。 2.輕核聚變 (1)定義：兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的反應過程。輕核聚變反應必須在高溫下進行，因此又叫熱核反應。 (2)典型的聚變反應方程： H＋H→He＋n＋17.6 MeV 小題速練 1.(多選)從α粒子散射實驗結(jié)果出發(fā)推出的結(jié)論，其中正確的是(　　) A.

7、金原子內(nèi)部大部分都是空的 B.金原子是一個球體 C.湯姆孫的原子模型不符合原子結(jié)構(gòu)的實際情況 D.原子核的半徑的數(shù)量級是10－15 m 解析　α粒子散射實驗結(jié)果表明，絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進，但有少數(shù)α粒子發(fā)生了較大角度的偏轉(zhuǎn)，并有極少數(shù)α粒子的偏轉(zhuǎn)角度超過90°，有的甚至幾乎被反彈回來，則從α粒子散射實驗結(jié)果出發(fā)推出的結(jié)論有金原子內(nèi)部大部分都是空的，湯姆孫的原子模型不符合原子結(jié)構(gòu)的實際情況，原子核的半徑的數(shù)量級是10－15 m，不能說明金原子是球體，選項A、C、D正確。 答案　ACD 2.(2018·湖南衡陽模擬)下列有關(guān)氫原子光譜的說法正確的是(　　) A.

8、氫原子的發(fā)射光譜是連續(xù)譜 B.氫原子光譜說明氫原子只發(fā)出特定頻率的光 C.氫原子光譜說明氫原子能量是連續(xù)的 D.氫原子光譜線的頻率與氫原子能級的能量差無關(guān) 解析　由于氫原子發(fā)射的光子的能量E＝En－Em＝E1－E1＝E1，所以發(fā)射的光子的能量值E是不連續(xù)的，只能是一些特定頻率的譜線，故選項A錯誤，B正確；由于氫原子的軌道是不連續(xù)的，根據(jù)玻爾原子理論知氫原子的能級也是不連續(xù)的，即是分立的，故選項C錯誤；當氫原子從較高軌道第n能級躍遷到較低軌道第m能級時，發(fā)射的光子的能量為E＝En－Em＝hν，顯然n、m的取值不同，發(fā)射光子的頻率就不同，故氫原子光譜線的頻率與氫原子能級的能量差有關(guān)，選項D

9、錯誤。 答案　B 3.(2017·上海單科)由放射性元素放出的氦核流被稱為(　　) A.陰極射線　　　 B.α射線 C.β射線 D.γ射線 解析　本題考查天然放射現(xiàn)象。在天然放射現(xiàn)象中，放出α、β、γ三種射線，其中α射線屬于氦核流，選項B正確。 答案　B 4.(2017·上海單科)在同位素氫、氘、氚的核內(nèi)具有相同的(　　) A.核子數(shù) B.電子數(shù) C.中子數(shù) D.質(zhì)子數(shù) 解析　本題考查對同位素的認識。同位素是指在原子核中的質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的元素，故氫、氘、氚的核內(nèi)具有相同的質(zhì)子數(shù)，選項D正確。 答案　D 5.(多選)關(guān)于核衰變和核反應的類型，下

10、列表述正確的是(　　) A.U→Th＋He是α衰變 B.N＋He→O＋H是β衰變 C.H＋H→He＋n是輕核聚變 D.Se→Kr＋2e是重核裂變 答案　AC 6.(2018·高考領(lǐng)航?jīng)_刺卷)已知真空中的光速c＝3.0×108 m/s，下列說法正確的是(　　) A.鉍210的半衰期是5天，經(jīng)過10天，32個鉍210衰變后還剩下8個 B.用中子轟擊鈾核的核反應方程為U＋n→Ba＋Kr＋3n，屬于原子核的衰變 C.若核反應n＋H―→H釋放出2.2 MeV能量，該過程質(zhì)量虧損為3.9×10－30 kg D.某原子核X吸收一個中子后，放出一個電子，最后分裂為兩個α粒子，則A＝7，Z＝

11、2 解析　半衰期是針對大量原子核的衰變行為的統(tǒng)計規(guī)律，少數(shù)原子核不適用此規(guī)律，選項A錯誤；U＋n―→Ba＋Kr＋3n是原子核的裂變，選項B錯誤；根據(jù)ΔE＝Δmc2，可得Δm＝3.9×10－30 kg，選項C正確；根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知A＋1＝8，Z＋1＝4，則A＝7，Z＝3，選項D錯誤。 答案　C 7.根據(jù)所給圖片結(jié)合課本相關(guān)知識，下列說法正確的是(　　) 圖3 A.圖3甲是電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣，證明電子具有粒子性 B.圖乙是利用不同氣體制成的五顏六色的霓虹燈，原因是各種氣體原子的能級不同，躍遷時發(fā)射光子的能量不同，光子的頻率不同 C.圖丙是工業(yè)上使用的用射

12、線檢測金屬板厚度的裝置，在α、β、γ三種射線中，最有可能使用的射線是β射線 D.圖丁是原子核的比結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)A的關(guān)系圖象，由圖可知中等大小的核的比結(jié)合能最大，即(核反應中)平均每個核子的質(zhì)量虧損最小 解析　題圖甲是電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣，證明電子具有波動性，選項A錯誤；題圖乙是利用不同氣體制成的五顏六色的霓虹燈，原因是各種氣體原子的能級不同，躍遷時發(fā)射光子的能量不同，光子的頻率不同，選項B正確；題圖丙是工業(yè)上使用的用射線檢測金屬板厚度的裝置，在α、β、γ三種射線中，由于γ射線穿透能力最強，最有可能使用的射線是γ射線，選項C錯誤；題圖丁是原子核的比結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)A的關(guān)系圖象，可知中等大

13、小的核的比結(jié)合能最大，即在核子結(jié)合成原子核時平均每個核子釋放的能量最大，平均每個核子的質(zhì)量虧損最大，選項D錯誤。 答案　B 　原子的核式結(jié)構(gòu)　玻爾理論 1.定態(tài)間的躍遷——滿足能級差 (1)從低能級(n小)高能級(n大)―→吸收能量。 hν＝En大－En小 (2)從高能級(n大)低能級(n小)―→放出能量。 hν＝En大－En小 2．電離 電離態(tài)：n＝∞，E＝0 基態(tài)→電離態(tài)：E吸＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV電離能。 n＝2→電離態(tài)：E吸＝0－E2＝3.4 eV 如吸收能量足夠大，克服電離能后，獲得自由的電子還攜帶動能。 1.一個氫原子從n＝3能

14、級躍遷到n＝2能級，該氫原子 (　　) A.放出光子，能量增加 B.放出光子，能量減少 C.吸收光子，能量增加 D.吸收光子，能量減少 解析　 氫原子從高能級向低能級躍遷時，放出光子，能量減少，故選項B正確，A、C、D錯誤。 答案　B 2.如圖4所示為氫原子的能級圖，圖中a、b、c、d對應氫原子的四次躍遷，已知可見光光子的能量范圍為1.61～3.10 eV，關(guān)于四次躍遷，下列說法正確的是(　　) 圖4 A.經(jīng)歷a躍遷，氫原子吸收的光子能量為0.66 eV B.經(jīng)歷b躍遷，氫原子的軌道半徑增大，原子核外電子的動能增大 C.經(jīng)歷c躍遷，氫原子放出的光子是可見光光

15、子 D.經(jīng)歷d躍遷后，再用可見光照射躍遷后的氫原子，可使氫原子發(fā)生電離 解析　經(jīng)歷a躍遷，氫原子從高能級向低能級躍遷時輻射出的光子的能量為 0.66 eV，選項A錯誤；經(jīng)歷b躍遷，氫原子吸收能量，軌道半徑增大，但核外電子的動能會減小，選項B錯誤；經(jīng)歷c躍遷，氫原子輻射出的光子的能量為 0.97 eV，則該光子不是可見光光子，選項C錯誤；經(jīng)歷d躍遷后，躍遷后的氫原子的電離能為1.51 eV，因此用可見光光子照射可使其電離，選項D正確。 答案　D 3.(2018·北京東城區(qū)一模)如圖5是氫原子的能級圖。一個氫原子從n＝4的能級向低能級躍遷，則以下判斷正確的是(　　) 圖5 A.

16、該氫原子最多可輻射出6種不同頻率的光子 B.該氫原子躍遷到基態(tài)時需要吸收12.75 eV的能量 C.該氫原子只有吸收0.85 eV的光子時才能電離 D.該氫原子向低能級躍遷時，向外輻射的光子的能量是特定值 解析　本題研究的是單個氫原子，單個處于n能級的氫原子向低能級躍遷時最多可輻射出n－1條不同頻率的光子，故該氫原子向低能級躍遷時最多可輻射出3種不同頻率的光子，選項A錯誤；該氫原子躍遷到基態(tài)時需要釋放－0.85 eV－( －13.6 eV)＝12.75 eV的能量，選項B錯誤；只要吸收的光子的能量大于0.85 eV，該氫原子就能電離，選項C錯誤；氫原子向低能級躍遷時，向外輻射的光子的

17、能量等于兩能級的能量差，此能量差為一特定值，選項D正確。 答案　D 解答氫原子能級圖與原子躍遷問題應注意 (1)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c＝λν求得。 (2)一個氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為(n－1)。 (3)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。 　　原子核的衰變、半衰期 1.衰變規(guī)律及實質(zhì) (1)α衰變和β衰變的比較 衰變類型 α衰變 β衰變 衰變方程 X→Y＋H

18、e X→Y＋e 衰變實質(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 勻強磁場中 軌跡形狀 衰變規(guī)律 電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(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。 2.三種射線的成分和性質(zhì) 名稱 構(gòu)成 符號 電荷量 質(zhì)量 電離能力 貫穿本領(lǐng) α射線 氦核 He ＋2e 4 u 最強 最弱 β射線 電子 e －e u 較強 較強 γ射線 光子 γ 0 0 最弱 最強 3.半衰期的理解 半衰期的公式：N余＝N原，m余＝m原。式中N原、

19、m原表示衰變前的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，N余、m余表示衰變后尚未發(fā)生衰變的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，t表示衰變時間，τ表示半衰期。 1.(多選)關(guān)于天然放射性，下列說法正確的是(　　) A.所有元素都可能發(fā)生衰變 B.放射性元素的半衰期與外界的溫度無關(guān) C.放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性 D.α、β和γ三種射線中，γ射線的穿透能力最強 解析　原子序號大于等于83的元素都能發(fā)生衰變，原子序數(shù)小于83的有的也能發(fā)生衰變，選項A錯誤；半衰期由原子核內(nèi)部的結(jié)構(gòu)決定，與外界溫度無關(guān)，選項B正確；放射性來自于原子核內(nèi)部，與其形成的化合物無關(guān)，選項C正確；α、β、γ三種射線中

20、，γ射線能量最高，穿透能力最強，選項D正確。 答案　BCD 2.(2017·全國卷Ⅱ，15)一靜止的鈾核放出一個α粒子衰變成釷核，衰變方程為 U→Th＋He，下列說法正確的是(　　) A.衰變后釷核的動能等于α粒子的動能 B.衰變后釷核的動量大小等于α粒子的動量大小 C.鈾核的半衰期等于其放出一個α粒子所經(jīng)歷的時間 D.衰變后α粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量 解析　靜止的鈾核在α衰變過程中，滿足動量守恒的條件，根據(jù)動量守恒定律得pTh＋pα＝0，即釷核的動量和α粒 子的動量大小相等，方向相反，選項B正確；根據(jù)Ek＝可知，選項A錯誤；半衰期的定義是統(tǒng)計規(guī)律，對于一個α粒

21、子不適用，選項C錯誤；鈾核在衰變過程中，伴隨著一定的能量放出，即衰變過程中有一定的質(zhì)量虧損，故衰變后α粒子與釷核的質(zhì)量之和小于衰變前鈾核的質(zhì)量，選項D錯誤。 答案　B 3.某核電站遭受嚴重破壞，產(chǎn)生了嚴重的核泄漏，從核電站周圍一定范圍內(nèi)的空氣中和核電站排出的廢水中分別檢測出了放射性物質(zhì)碘131和钚239，嚴重危及了人們的生命安全。已知該核電站采用的是重水反應堆，用U(鈾)吸收中子后生成Pu(钚)，碘131的半衰期為8天，下列說法正確的是(　　) A.排出的廢水中的钚239是鈾核裂變的生成物 B.若U吸收中子后變成U，U很不穩(wěn)定，則經(jīng)過2次β衰變后變成Pu C.核電站的核廢料可直接堆放

22、在露天垃圾場 D.碘131的半衰期只有8天，因此16天后會全部消失 解析　裂變是重核生成幾個中等質(zhì)量原子核的過程，鈾238的質(zhì)量數(shù)比钚239的小，因此钚不是鈾核裂變的生成物，選項A錯誤；發(fā)生β衰變時質(zhì)量數(shù)不發(fā)生改變，根據(jù)電荷數(shù)守恒可知U發(fā)生2次β衰變后變成Pu，選項B正確；核電站的核廢料中具有很多的放射性物質(zhì)，不可以直接堆在露天垃圾場，選項C錯誤；碘131的半衰期是8天，它是一個統(tǒng)計規(guī)律，大量的碘131在8天后會剩一半，16天后會剩四分之一，因此選項D錯誤。 答案　B 4.(2018·湖北省襄陽市調(diào)研)(多選)靜止在勻強磁場中的U核發(fā)生α衰變，產(chǎn)生一個未知粒子X，它們在磁場中的運動徑跡

23、如圖6所示，下列說法正確的是(　　) 圖6 A.該核反應方程為U―→X＋He B.α粒子和粒子X在磁場中做圓周運動時轉(zhuǎn)動方向相同 C.軌跡1、2分別是α粒子、X粒子的運動徑跡 D.α粒子、X粒子運動徑跡半徑之比為45∶1 解析　顯然選項A中核反應方程正確，A正確；U核靜止，根據(jù)動量守恒可知α粒子和X新核速度方向相反，又都帶正電，則轉(zhuǎn)動方向相同，選項B正確；根據(jù)動量守恒可知α粒子和X新核的動量大小p相等，由帶電粒子在磁場中運動半徑公式R＝可知軌道半徑R與其所帶電荷量成反比，半徑之比為45∶1，選項C錯誤，D正確。 答案　ABD 　核反應方程與核能的計算 1.核反應的四種類型

24、 類　型 可控性 核反應方程典例 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) Al＋He→P＋n 約里奧·居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素，同時發(fā)現(xiàn)正電子 P→Si＋e 重核裂變 比較容易進行人工控制 U＋n→Ba＋Kr＋3n U＋n→Xe＋Sr＋10n 輕核聚變 很難控制 H＋H→He＋n 2.核能的計算方法 (1)根據(jù)ΔE＝Δmc2計算時，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×9

25、31.5 MeV計算時，Δm的單位是“u”，ΔE的單位是“MeV”。 (3)根據(jù)核子比結(jié)合能來計算核能： 原子核的結(jié)合能＝核子比結(jié)合能×核子數(shù)。 1.(2018·山西省重點中學聯(lián)考)四個核反應方程分別為：①U＋n→Sr＋Xe＋10n；②U→Th＋He；③Li＋n→He＋H＋4.9 MeV；④H＋H→He＋n＋17.6 MeV。下列說法正確的是(　　) A.①②都是重核鈾的同位素的核反應，故都是重核的裂變反應 B.①③反應前都有一個中子，故都是原子核的人工轉(zhuǎn)變 C.②③④生成物中都有氦核，故都是α衰變反應 D.③比④放出的能量少，說明③比④質(zhì)量虧損得少 解析?、偈侵睾说牧炎兎?/p>

26、應，②是α衰變反應，選項A錯誤；③是原子核的人工轉(zhuǎn)變，④是輕核的聚變反應，選項B、C錯誤；③比④放出的能量少，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可知，③比④質(zhì)量虧損得少，故選項D正確。 答案　D 2.[2017·江蘇單科，12C(1)](多選)原子核的比結(jié)合能曲線如圖7所示。根據(jù)該曲線，下列判斷正確的有(　　) 圖7 A.He核的結(jié)合能約為14 MeV B.He核比Li核更穩(wěn)定 C.兩個H核結(jié)合成He核時釋放能量 D.92U核中核子的平均結(jié)合能比Kr核中的大 解析　由圖象可知He核的結(jié)合能約為28 MeV，選項A錯誤；He核比Li核的比結(jié)合能大，故He核比Li核穩(wěn)定，選項B正確；兩個H核

27、結(jié)合成He核時比結(jié)合能增大，釋放能量，選項C正確； U的平均結(jié)合能比Kr核中的小，選項D錯誤。 答案　BC 3.(2017·全國卷Ⅰ，17)大科學工程“人造太陽”主要是將氘核聚變反應釋放的能量用來發(fā)電。氘核聚變反應方程是：H＋H→He＋n。已知H的質(zhì)量為2.013 6 u，He的質(zhì)量為3.015 0 u，n的質(zhì)量為1.008 7 u，1 u＝931 MeV/c2。氘核聚變反應中釋放的核能約為(　　) A.3.7 MeV B.3.3 MeV C.2.7 MeV D.0.93 MeV 解析　根據(jù)質(zhì)能方程，釋放的核能ΔE＝Δmc2，Δm＝2mH－mHe－mn＝0.003 5 u

28、，則ΔE＝0.003 5×931 MeV＝3.258 5 MeV≈3.3 MeV，故選項B正確，A、C、D錯誤。 答案　B 4.現(xiàn)有兩動能均為E0＝0.35 MeV的H在一條直線上相向運動，兩個H發(fā)生對撞后能發(fā)生核反應，得到He和新粒子，且在核反應過程中釋放的能量完全轉(zhuǎn)化為 He和新粒子的動能。已知H的質(zhì)量為2.014 1 u，He的質(zhì)量為3.016 0 u，新粒子的質(zhì)量為1.008 7 u，核反應時質(zhì)量虧損1 u釋放的核能約為931 MeV(如果涉及計算，結(jié)果保留整數(shù))。則下列說法正確的是(　　) A.核反應方程為H＋H→He＋H B.核反應前后不滿足能量守恒定律 C.新粒子的動

29、能約為3 MeV D.He的動能約為4 MeV 解析　由核反應過程中的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知H＋H→He＋n，則新粒子為中子n，所以A錯誤；核反應過程中質(zhì)量虧損，釋放能量，虧損的質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰?，仍然滿足能量守恒定律，B錯誤；由題意可知ΔE＝(2.014 1 u×2－3.016 0 u－1.008 7 u)×931 MeV/u＝3.3 MeV，根據(jù)核反應中系統(tǒng)的能量守恒有EkHe＋Ekn＝2E0＋ΔE，根據(jù)核反應中系統(tǒng)的動量守恒有pHe－pn＝0，由Ek＝，可知＝，解得EkHe＝(2E0＋ΔE)＝1 MeV，Ekn＝(2E0＋ΔE)＝3 MeV，所以C正確，D錯誤。 答案　C 活頁作業(yè)

30、 (時間：30分鐘) A級：保分練 1.(2017·天津理綜，1)我國自主研發(fā)制造的國際熱核聚變核心部件在國際上率先通過權(quán)威機構(gòu)認證，這是我國對國際熱核聚變項目的重大貢獻。下列核反應方程中屬于聚變反應的是(　　) 圖1 A.H＋H→He＋n B.N＋He→O＋H C.He＋Al→P＋n D.U＋n→Ba＋Kr＋3n 解析　H＋H→He＋n是一個氘核與一個氚核結(jié)合成一個氦核，同時放出一個中子，屬于聚變反應，故A正確；7N＋He→8O＋H是盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應方程，是人類第一次實現(xiàn)的原子核的人工轉(zhuǎn)變，屬于人工核反應，故B錯誤；He＋Al→P＋n是約里奧居里夫婦用α粒子轟擊鋁片

31、時發(fā)現(xiàn)了放射性磷(磷30)，同時發(fā)現(xiàn)中子的核反應方程，屬于人工核反應，故C錯誤；92U＋n→ 56Ba＋Kr＋3n是一種典型的鈾核裂變，屬于裂變反應，故D錯誤。 答案　A 2.(2016·江蘇單科)貝克勒爾在120年前首先發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，如今原子核的放射性在眾多領(lǐng)域中有著廣泛應用。下列屬于放射性衰變的是(　　) A.C→N＋e B.U＋n→I＋Y＋2n C.H＋H→He＋n D.He＋Al→P＋n 解析　A屬于β衰變，B屬于裂變，C是聚變，D是原子核的人工轉(zhuǎn)變，故選項A正確。 答案　A 3.(多選)下圖中有四幅圖片，涉及有關(guān)物理學發(fā)展歷史的四個重大發(fā)現(xiàn)，則下列有關(guān)說法正

32、確的是(　　) A.甲圖片與居里夫人有關(guān) B.乙圖片所反映的現(xiàn)象是貝克勒爾最先發(fā)現(xiàn)的 C.丙圖片是法拉第研究陰極射線并發(fā)現(xiàn)電子的裝置 D.丁圖片與愛因斯坦的質(zhì)能方程有關(guān) 解析　結(jié)合教材史料，應用物理規(guī)律。甲圖片為倫琴發(fā)現(xiàn)X射線后，照射的倫琴夫人手的照片，與居里夫人無關(guān)，故選項A錯誤；乙圖片中反映的天然放射性現(xiàn)象是貝克勒爾最先發(fā)現(xiàn)的，故選項B正確；丙圖片的現(xiàn)象是法拉第研究電磁感應規(guī)律時的裝置，與陰極射線及電子的發(fā)現(xiàn)無關(guān)，故選項C錯誤；原子彈的能量來源于核能，與愛因斯坦的質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2有關(guān)，故選項D正確。 答案　BD 4.(2018·河北省兩校模擬)下列說法正確的是(　　

33、) A.用能量等于氘核結(jié)合能的光子照射靜止的氘核，可使氘核分解為一個質(zhì)子和一個中子 B.質(zhì)子和中子結(jié)合成原子核時不一定有質(zhì)量虧損，但一定釋放出能量 C.原子核的結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定 D.重核裂變前后質(zhì)量數(shù)守恒，但質(zhì)量一定減小 解析　質(zhì)子和中子結(jié)合成氘核前，需要有很大的動能，才能使它們的距離達到能夠結(jié)合的程度，所以要使靜止的氘核分解為質(zhì)子和中子，除了要給它補充由于質(zhì)量虧損釋放的能量外，還需要給它們分離時所需的動能，選項A錯誤；質(zhì)子和中子結(jié)合成原子核時一定有質(zhì)量虧損，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程知，有能量放出，選項B錯誤；原子核的比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，選項C錯誤；重核裂變過程遵循質(zhì)量數(shù)

34、和電荷數(shù)守恒，但裂變過程會釋放出巨大的能量，由愛因斯坦質(zhì)能方程可知，一定有質(zhì)量虧損，選項D正確。 答案　D 5.(2017·貴州貴陽模擬)如圖2所示為氫原子的能級圖，現(xiàn)讓一束單色光照射到一群處于基態(tài)的氫原子上，受激的氫原子能自發(fā)地發(fā)出6種不同頻率的光，則照射氫原子的單色光的光子能量為(　　) 圖2 A.13.6 eV 　　　 B.3.4 eV C.12.75 eV 　　　 D.14.45 eV 解析　由題意有6＝，得n＝4，即能發(fā)出6種頻率的光的氫原子一定是從基態(tài)躍遷到n＝4能級的激發(fā)態(tài)，則照射氫原子的單色光的光子能量為E＝ －0.85 eV－(－13.6 eV)＝12.

35、75 eV，故選項C正確。 答案　C 6. (多選)氫原子能級如圖3，當氫原子從n＝3躍遷到n＝2的能級時，輻射光的波長為656 nm。以下判斷正確的是(　　) 圖3 A.氫原子從n＝2躍遷到n＝1的能級時，輻射光的波長大于656 nm B.用波長為325 nm的光照射，可使氫原子從n＝1躍遷到n＝2的能級 C.一群處于n＝3能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產(chǎn)生3種譜線 D.用波長為633 nm的光照射，不能使氫原子從n＝2躍遷到n＝3的能級 解析　根據(jù)氫原子的能級圖和能級躍遷規(guī)律，當氫原子從n＝2能級躍遷到n＝1能級時，輻射光的波長一定小于656 nm，因此選項A錯誤；根

36、據(jù)發(fā)生躍遷只能吸收和輻射一定頻率的光子，可知選項B錯誤，D正確；一群處于n＝3能級上的氫原子向低能級躍遷時可以產(chǎn)生3種頻率的光子，所以選項C正確。 答案　CD 7.在勻強磁場中，有一個原來靜止的C原子核，它放出的粒子與反沖核的徑跡是兩個相內(nèi)切的圓，圓的直徑之比為7∶1，那么碳14的衰變方程為(　　) A.C→e＋B B.C→He＋Be C.C→H＋B D.C→e＋N 解析　由動量守恒定律可知，放出的粒子與反沖核動量大小相等、方向相反，由在磁場中兩圓徑跡內(nèi)切可知，反沖核帶正電，放出的粒子帶負電，由兩圓直徑之比為7∶1和R＝可知，反沖核的電量是粒子的7倍，故只有選項D正確。

37、 答案　D 8.(2018·青海省西寧市四校聯(lián)考)如圖4所示為查德威克發(fā)現(xiàn)中子的實驗示意圖，利用釙(Po)衰變放出的α粒子轟擊鈹(Be)，產(chǎn)生的粒子P能將石蠟中的質(zhì)子打出來。下列說法正確的是(　　) 圖4 A.α粒子是氦原子 B.粒子Q的穿透能力比粒子P的強 C.釙的α衰變方程為Po→Pb＋He D.α粒子轟擊鈹?shù)暮朔磻匠虨镠e＋Be→C＋n 解析　α粒子是氦原子核，選項A錯誤；粒子P是中子，粒子Q是質(zhì)子，由于質(zhì)子帶正電，當質(zhì)子射入物質(zhì)時，受到的庫侖力作用會阻礙質(zhì)子的運動，而中子不帶電，不受庫侖力作用，所以選項B錯誤；在釙衰變中，根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒知產(chǎn)生的是Pb，并非Pb，選項

38、C錯誤；He＋Be→C＋n是查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應方程，選項D正確。 答案　D 9.(2018·江蘇南京模擬)Th釷具有放射性，它能放出一個新的粒子而變?yōu)镻a鏷，同時伴隨有γ射線產(chǎn)生，其方程為Th→Pa＋x，釷的半衰期為24天。則下列說法正確的是(　　) A.x為質(zhì)子 B.x是釷核中的一個中子轉(zhuǎn)化成一個質(zhì)子時產(chǎn)生的 C.Th的比結(jié)合能比Pa的比結(jié)合能大 D.1 g釷Th經(jīng)過120天后還剩0.2 gTh 解析　根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒知釷核衰變過程中放出了一個電子，即x為電子，故選項A錯誤；β衰變的實質(zhì)是β衰變時釋放的電子是由核內(nèi)一個中子轉(zhuǎn)化成一個質(zhì)子時產(chǎn)生的，故選項B正確；釷的比

39、結(jié)合能比鏷的比結(jié)合能小，故選項C錯誤；釷的半衰期為24天，1 gTh 經(jīng)過120天后，發(fā)生5次衰變，最后還剩 0.031 25 g Th，故選項D錯誤。 答案　B 10.(2018·四川成都七中診測)下列實驗室中，深入地揭示了光的粒子性一面的有(　　) 解析　X射線被石墨散射后部分波長變大，這是康普頓效應，說明光具有粒子性，故選項A正確；衍射圖樣說明光具有波動性，故選項B錯誤；α粒子散射實驗，說明原子具有核式結(jié)構(gòu)，故選項C錯誤；氫原子發(fā)射的光經(jīng)三棱鏡分光后，呈現(xiàn)線狀光譜，與光的粒子性無關(guān)，故選項D錯誤。 答案　A B級：拔高練 11.(多選)太陽的能量來源是輕核的聚變，太陽中

40、存在的主要元素是氫，核聚變反應可以看作是4個氫核(H)結(jié)合成1個氦核同時放出2個正電子。下表中列出了部分粒子的質(zhì)量(取1 u＝×10－26 kg) 粒子名稱 質(zhì)子(p) α粒子 正電子(e) 中子(n) 質(zhì)量/u 1.007 3 4.001 5 0.000 55 1.008 7 以下說法正確的是(　　) A.核反應方程為4H→He＋2e B.4個氫核結(jié)合成1個氦核時的質(zhì)量虧損約為0.026 6 kg C.4個氫核結(jié)合成1個氦核時的質(zhì)量虧損約為4.43×10－29 kg D.聚變反應過程中釋放的能量約為4.0×10－12 J 解析　由核反應的質(zhì)量數(shù)守恒及電荷數(shù)守恒

41、得4H→He＋2e，故選項A正確；反應中的質(zhì)量虧損為Δm＝4mp－mα－2me＝(4×1.007 3－4.001 5－2×0.000 55) u＝0.026 6 u＝4.43×10－29 kg，故選項C正確，B錯誤；由質(zhì)能方程得ΔE＝Δmc2＝4.43×10－29×(3×108)2 J≈4×10－12 J，故選項D正確。 答案　ACD 12.如圖5所示為氫原子的能級圖，當一群氫原子從n＝3能級向低能級躍遷時，共輻射出三種不同頻率的光子，光子的頻率分別為ν1、ν2、ν3，且ν1>ν2>ν3，則下列說法正確的是(　　) 圖5 A.＋＝ B.ν1＝ν2＋ν3 C.從n＝3能級躍遷到n

42、＝2能級，輻射出的光子頻率為ν1 D.輻射出頻率為ν1的光子后的氫原子的電勢能比輻射出頻率為ν2的光子后的氫原子的電勢能大 解析　由題意及玻爾理論可知，E3－E1＝hν1，E2－E1＝hν2，E3－E2＝hν3，因此有hν1＝hν2＋hν3，即ν1＝ν2＋ν3，選項A錯誤，B正確；從n＝3能級躍遷到n＝2能級，輻射出的光子頻率為ν3，選項C錯誤；輻射出的頻率為ν1的光子后的氫原子處于基態(tài)，輻射出頻率為ν2的光子后氫原子也處于基態(tài)，因此氫原子的電勢能相同，選項D錯誤。 答案　B 13.如圖6所示為氫原子能級圖，氫原子中的電子從n＝4能級躍遷到n＝1能級可產(chǎn)生a光；從n＝3能級躍遷到n＝1

43、能級可產(chǎn)生b光，a光和b光的波長分別為λa和λb，a、b兩光照射逸出功為4.5 eV的金屬鎢表面均可產(chǎn)生光電效應，遏止電壓分別為Ua和Ub，則(　　) 圖6 A.λa>λb B.Ua

44、C錯誤；由光電效應方程Ek＝hν－W0和Ek＝eUc可知，頻率越大，對應遏止電壓Uc越大，即Ua>Ub，選項B錯誤；Ekb＝hνb－W0＝7.59 eV，選項D正確。 答案　D 14.(多選)一個靜止的放射性原子核處于勻強磁場中，由于發(fā)生了衰變而在磁場中形成如圖7所示的兩個圓形徑跡，兩圓半徑之比為1∶16，下列判斷正確的是(　　) 圖7 A.該原子核發(fā)生了α衰變 B.反沖原子核在小圓上逆時針運動 C.原來靜止的核，其原子序數(shù)為15 D.放射性的粒子與反沖核運動周期相同 解析　衰變后產(chǎn)生的新核——即反沖核及放射的帶電粒子在勻強磁場中均做勻速圓周運動，軌道半徑r＝，因反沖核與放

45、射的粒子動量守恒，而反沖核電荷量較大，所以其半徑較小，并且反沖核帶正電荷，由左手定則可以判定反沖核在小圓上做逆時針運動，在大圓上運動的放射粒子在衰變處由動量守恒可知其向上運動，選項B正確；且順時針旋轉(zhuǎn)，由左手定則可以判定一定帶負電荷。因此，這個衰變?yōu)棣滤プ儯懦龅牧Ｗ訛殡娮?，衰變方程為A→B＋e，選項A錯誤；由兩圓的半徑之比為1∶16可知，B核的核電荷數(shù)為16。原來的放射性原子核的核電荷數(shù)為15，其原子序數(shù)為15。即A為P(磷)核，B為S(硫)核，選項C正確；由周期公式T＝可知，因電子與反沖核的比荷不同，它們在勻強磁場中做勻速圓周運動的周期不相同，反沖核的周期較大，選項D錯誤。 答案　BC 21