（浙江選考）2020版高考物理大一輪復習 第十三章 波粒二象性 原子結構 原子核 第2講 原子核學案.docx

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第2講　原子核 [考試標準] 知識內(nèi)容 考試要求 說明 原子核的組成 a 1.不要求識記反映三種放射線穿透能力的數(shù)據(jù). 2.不要求知道威爾遜云室、氣泡室的工作原理. 3.不要求知道蓋革—米勒計數(shù)器的技術細節(jié). 4.不要求了解比結合能概念以及比結合能曲線. 5.不要求了解核電站的工作流程. 6.不要求知道受控核聚變中的技術問題. 7.不要求識記新粒子以及各種夸克的名稱. 8.不要求識記宇宙與恒星演化的細節(jié). 放射性元素的衰變 c 探測射線的方法 a 放射性的應用與防護 a 核力與結合能 c 核裂變 c 核聚變 c 粒子和宇宙 a 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 一、原子核的組成 1.天然放射現(xiàn)象 (1)天然放射現(xiàn)象 元素自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象，首先由貝可勒爾發(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構. (2)三種射線 名稱 構成 符號 電離能力 貫穿本領 α射線 氦核 He 最強 最弱 β射線 電子 　e 較弱 較強 γ射線 光子 γ 最弱 最強 2.原子核的組成 (1)原子核由質子(H)和中子(n)組成，質子和中子統(tǒng)稱為核子.質子帶正電，中子不帶電. (2)基本關系 ①核電荷數(shù)(Z)＝質子數(shù)＝元素的原子序數(shù)＝核外電子數(shù). ②質量數(shù)(A)＝核子數(shù)＝質子數(shù)＋中子數(shù). (3)X元素的原子核的符號為X，其中A表示質量數(shù)，Z表示核電荷數(shù). (4)同位素：具有相同質子數(shù)而中子數(shù)不同的原子核，在元素周期表中處于同一位置，它們互稱為同位素. 自測1　與原子核內(nèi)部變化有關的現(xiàn)象是(　　) A.α粒子散射現(xiàn)象 B.光電效應現(xiàn)象 C.電離現(xiàn)象 D.天然放射現(xiàn)象 答案　D 二、放射性元素的衰變 1.原子核的衰變 (1)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 α衰變：X→Y＋He β衰變：X→　Y＋e 當放射性物質連續(xù)發(fā)生衰變時，原子核中有的發(fā)生α衰變，有的發(fā)生β衰變，同時伴隨著γ輻射. (3)兩個典型的衰變方程 α衰變：U→Th＋He β衰變：Th→Pa＋e. 2.半衰期 放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部自身的因素決定的，跟原子所處的化學狀態(tài)和外部條件沒有關系. 自測2　表示放射性元素碘131(I)β衰變的方程是(　　) A.I→Sb＋He B.I→Xe＋e C.I→I＋n D.I→Te＋H 答案　B 三、探測射線的方法 威爾遜云室、氣泡室、蓋革—米勒計數(shù)器. 四、放射性的應用與防護 1.應用射線：工業(yè)上可以使用射線來測厚度、醫(yī)療方面可以放射治療、利用γ射線照射種子來培育優(yōu)良品種等. 2.示蹤原子：有關生物大分子的結構及其功能的研究，幾乎都要借助于示蹤原子. 3.輻射與安全：人類一直生活在放射性的環(huán)境中，過量的射線對人體組織有破壞作用.要防止放射性物質對水源、空氣、用具等的污染. 自測3　醫(yī)學界通過14C標記的C60發(fā)現(xiàn)了一種C60的羧酸衍生物，在特定條件下可以通過斷裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，則14C的用途是(　　) A.示蹤原子 B.電離作用 C.催化作用 D.貫穿作用 答案　A 五、核裂變 1.典型的裂變反應方程： U＋n→Kr＋Ba＋3n. 2.鏈式反應：由重核裂變產(chǎn)生的中子使裂變反應一代接一代繼續(xù)下去的過程. 3.臨界體積和臨界質量：裂變物質能夠發(fā)生鏈式反應的最小體積及其相應的質量. 4.裂變的應用：原子彈、核反應堆. 六、核聚變 1.典型的聚變反應方程： H＋H→He＋n＋17.6MeV 2.人工轉變： (1)盧瑟福發(fā)現(xiàn)質子：N＋He→O＋H. (2)查德威克發(fā)現(xiàn)中子：Be＋He→C＋n. 自測4　(多選)下列說法正確的是(　　) A.重核裂變時放出能量，而輕核聚變時吸收能量 B.輕核聚變必須在很高的溫度下才能進行 C.太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的核聚變反應 D.人類制成了原子彈，從而實現(xiàn)了用人工方法控制鏈式反應的速度，和平利用核能 答案　BC 命題點一　原子核的衰變及半衰期 1.衰變規(guī)律及實質 (1)α衰變、β衰變的比較 衰變類型 α衰變 β衰變 衰變過程 X→Y＋He X→Y＋e 衰變實質 2個質子和2個中子結合成一個整體射出 1個中子轉化為1個質子和1個電子 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、質量數(shù)守恒、動量守恒 (2)γ射線：γ射線經(jīng)常伴隨著α衰變或β衰變同時產(chǎn)生.其實質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(原子核處于激發(fā)態(tài))而輻射出光子. 2.確定衰變次數(shù)的方法 因為β衰變對質量數(shù)無影響，所以先由質量數(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)部自身因素決定的，跟原子所處的物理狀態(tài)(如溫度、壓強)或化學狀態(tài)(如單質、化合物)無關. 例1　一靜止的鈾核放出一個α粒子衰變成釷核，衰變方程為，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粒子與釷核的質量之和等于衰變前鈾核的質量 答案　B 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量虧損，故衰變后α粒子與釷核的質量之和小于衰變前鈾核的質量，選項D錯誤. 變式1　(多選)(2018臺州市3月選考)關于天然放射現(xiàn)象，下列說法正確的是(　　) A.U經(jīng)過7次α衰變和4次β衰變后得到Pb B.將放射性元素摻雜到其他穩(wěn)定元素中，其半衰期不變 C.β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的質子轉變成中子時產(chǎn)生的 D.在α、β、γ這三種射線中，α射線的電離能力最強，γ射線的穿透能力最強 答案　ABD 變式2　放射性元素A經(jīng)過2次α衰變和1次β衰變后生成一新元素B，則元素B在元素周期表中的位置較元素A的位置向前移動了(　　) A.1位B.2位C.3位D.4位 答案　C 解析　原子核經(jīng)過一次α衰變，電荷數(shù)減小2，所以經(jīng)過2次α衰變后電荷數(shù)減小4；同時，經(jīng)過一次β衰變，電荷數(shù)增加1；所以元素A經(jīng)過2次α衰變和1次β衰變后電荷數(shù)減小3，則生成的新元素在元素周期表中的位置向前移3位，故C正確，A、B、D錯誤. 變式3　在很多裝飾材料中，都不同程度地含有放射性元素.下列說法正確的是(　　) A.α射線、β射線和γ射線都是電磁波 B.在α、β、γ三種射線中，γ射線的電離能力最強 C.氡的半衰期為3.8天，4個氡原子核經(jīng)過7.6天后一定只剩下1個氡原子核 D.放射性元素發(fā)生β衰變時所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉化為質子時產(chǎn)生的 答案　D 解析　α射線是高速He核流，β射線是高速電子流，γ射線是能量很高的電磁波，A項錯誤.在α、β、γ三種射線中，α射線的電離能力最強，γ射線的電離能力最弱，B項錯誤.半衰期是對大量原子核的衰變行為作出的統(tǒng)計規(guī)律，對于少數(shù)原子核無意義，C項錯誤. 命題點二　核反應及核反應類型 1.核反應的四種類型 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 人工轉變 人工控制 N＋He→O＋H(盧瑟福發(fā)現(xiàn)質子) 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 容易控制 U＋n→Ba＋Kr＋3n U＋n→Xe＋Sr＋10n 輕核聚變 很難控制 H＋H→He＋n 2.核反應方程式的書寫 (1)熟記常見基本粒子的符號，是正確書寫核反應方程的基礎.如質子(H)、中子(n)、α粒子 (He)、β粒子(e)、正電子(e)、氘核(H)、氚核(H)等. (2)掌握核反應方程遵守的規(guī)律，是正確書寫核反應方程或判斷某個核反應方程是否正確的依據(jù)，由于核反應不可逆，所以書寫核反應方程式時只能用“→”表示反應方向. (3)核反應過程中質量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒. 例2　(多選)(2017浙江11月選考14)下列說法正確的是(　　) A.核聚變反應方程可能為H＋H→He＋2n B.鈾核裂變的核反應方程可能為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.中子和質子結合成氘核，若該過程質量虧損為Δm，則氘核的結合能為Δmc2 答案　BD 解析　選項A的核反應方程為H＋H→He＋n，選項A錯誤；根據(jù)重核裂變的核反應方程配平方式可知，選項B正確；β衰變時原子核內(nèi)部中子衰變?yōu)橘|子時釋放出高速電子，電子并不是原子核的組成部分，選項C錯誤；根據(jù)ΔE＝Δmc2可知，選項D正確. 變式4　(多選)關于核衰變和核反應的類型，下列表述正確的有(　　) 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 解析　A為α衰變，B為原子核的人工轉變，C為輕核聚變，D為β衰變，故A、C正確. 變式5　(多選)一靜止的鋁原子核Al俘獲一速度為1.0107m/s的質子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.核反應方程為p＋Al→Si* B.核反應過程中系統(tǒng)動量守恒 C.核反應過程中系統(tǒng)能量不守恒 D.核反應前后核子數(shù)相等，所以生成物的質量等于反應物的質量之和 答案　AB 解析　根據(jù)質量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得，核反應方程為p＋Al→Si*，A正確；核反應過程中釋放的核力遠遠大于外力，故系統(tǒng)動量守恒，B正確，C錯誤；由于反應過程中，要釋放大量的能量，伴隨著質量虧損，所以生成物的質量小于反應物的質量之和，D錯誤. 變式6　(多選)現(xiàn)有如下兩個核反應方程分別為： X＋Y→He＋H＋4.9MeV H＋H→He＋X＋17.6MeV 下列表述正確的是(　　) A.X是質子 B.Y的質子數(shù)是3，中子數(shù)是3 C.兩個核反應都沒有質量虧損 D.氘和氚的核反應是核聚變反應 答案　BD 解析　根據(jù)核反應方程：H＋H→He＋X＋17.6MeV，X的質量數(shù)：A1＝2＋3－4＝1，核電荷數(shù)：Z1＝1＋1－2＝0，所以X是中子，故A錯誤；根據(jù)核反應方程：X＋Y→He＋H＋4.9MeV，X是中子，所以Y的質量數(shù)：A2＝4＋3－1＝6，核電荷數(shù)：Z2＝2＋1－0＝3，所以Y的質子數(shù)是3，中子數(shù)是3，故B正確；根據(jù)兩個核反應方程可知，都有大量的能量釋放出來，所以一定都有質量虧損，故C錯誤；氘和氚的核反應過程中是質量比較小的核生成質量比較大的新核，所以是核聚變反應，故D正確. 命題點三　質量虧損及核能的計算 1.根據(jù)核反應方程，計算出核反應前與核反應后的質量虧損Δm. 2.根據(jù)愛因斯坦質能方程ΔE＝Δmc2計算核能. 質能方程ΔE＝Δmc2中Δm的單位用“kg”，c的單位用“m/s”，則ΔE的單位為“J”. 3.ΔE＝Δmc2中，若Δm的單位用“u”，則可直接利用ΔE＝Δm931.5MeV計算ΔE，此時ΔE的單位為“MeV”，即1u＝1.660610－27kg，對應的能量為931.5MeV，這個結論可在計算中直接應用. 例3　(多選)(2018溫州市期中)我國首次使用核電池隨“嫦娥三號”軟著陸月球，并用于“嫦娥三號”的著陸器和月球車上，核電池是通過半導體換能器，將放射性同位素衰變過程中釋放出的能量轉變?yōu)殡娔?“嫦娥三號”采用放射性同位素Pu，靜止的Pu衰變?yōu)殁櫤薝和α粒子，并放出頻率為ν的γ光子，已知Pu、U和α粒子的質量分別為mPu、mU、mα.下列說法正確的是(　　) A.Pu的衰變方程為Pu→U＋He＋γ B.此核反應過程中質量虧損為Δm＝mPu－mU－mα C.釋放出的γ光子的能量為(mPu－mU－mα)c2 D.反應后U和α粒子結合能之和比Pu的結合能大 答案　ABD 解析　根據(jù)質量數(shù)守恒與電荷數(shù)守恒可知，Pu的衰變方程為Pu→U＋He＋γ，故A正確；此核反應過程中的質量虧損等于反應前后質量的差，為Δm＝mPu－mU－mα，故B正確；核反應的過程中釋放的能量：E＝(mPu－mU－mα)c2，由于核反應的過程中釋放的核能轉化為新核與α粒子的動能以及光子的能量，所以光子的能量小于(mPu－mU－mα)c2，故C錯誤；Pu衰變成U和α粒子后，釋放核能，將原子核分解為單個的核子需要的能量更大，原子變得更穩(wěn)定，所以反應后U和α粒子結合能之和比Pu的結合能大，故D正確. 變式7　(多選)(2018七彩陽光聯(lián)盟期中)裂變反應是目前核能利用中常用的反應，以原子核U為燃料的反應堆中，當U俘獲一個慢中子后發(fā)生的裂變反應可以有多種方式，其中一種可表示為(　　) 　U　?。　　→　　Xe　?。r＋X 235.0439　　1.0087　　138.9178　　93.9154 反應方程下方的數(shù)字是中子及有關原子核的靜止質量(以原子質量單位u為單位)，已知1u的質量對應的能量為9.3102MeV，則(　　) A.此反應方程式中的X是2n B.此反應釋放出的能量約為1.8102MeV C.此反應前后能量守恒 D.此反應前后動量不守恒 答案　BC 變式8　(多選)目前核電站都是利用鈾核裂變釋放大量核能進行發(fā)電，其發(fā)生的核反應方程是U＋n→Ba＋Kr＋Xn，一座發(fā)電功率為P＝1.00106kW的核電站，核能轉化為電能的效率η＝50%，每次核反應過程中放出的核能ΔE＝2.7810－11J，鈾核的質量mU＝39010－27kg，則下列說法正確的是(　　) A.X＝3 B.每年核電站消耗U的能量約為6.31016J C.每年消耗U的數(shù)目約為2.271024個 D.每年消耗U的質量約為885kg 答案　ABD 解析　根據(jù)核反應方程遵循質量數(shù)和電荷數(shù)守恒知，X＝3，A正確；因核電站發(fā)電效率為50%，則核電站每年消耗U的能量為W＝P′t＝365243 600J≈6.31016J，B正確；產(chǎn)生這些能量消耗的鈾核的數(shù)目：n＝＝≈2.271027(個)，C錯誤；每年消耗U的質量為M＝nmU＝2.27102739010－27kg≈885kg，D正確. 1.(多選)下列應用是把放射性同位素作為示蹤原子的是(　　) A.利用鈷60治療腫瘤等疾病 B.γ射線探傷 C.利用含有放射性碘131的油檢測地下輸油管的漏油情況 D.把含有放射性元素的肥料施給農(nóng)作物用以研究農(nóng)作物吸收養(yǎng)分的規(guī)律 答案　CD 2.(多選)下列說法正確的是(　　) A.天然放射現(xiàn)象說明原子核內(nèi)部具有復雜的結構 B.α粒子散射實驗說明原子核內(nèi)部具有復雜的結構 C.原子核發(fā)生β衰變生成的新核原子序數(shù)增加 D.氫原子從能級3躍遷到能級2輻射出的光子的波長小于從能級2躍遷到基態(tài)輻射出的光子的波長(氫原子的能級公式En＝E1，n＝1,2,3，…) 答案　AC 解析　天然放射現(xiàn)象說明原子核內(nèi)部具有復雜的結構，A正確.α粒子散射實驗說明原子具有核式結構，B錯誤.根據(jù)電荷數(shù)守恒、質量數(shù)守恒知，β衰變放出了一個電子，新核的核電荷數(shù)增加1，即原子序數(shù)增加，C正確.氫原子從能級3躍遷到能級2輻射出的光子的頻率小于從能級2躍遷到基態(tài)輻射出的光子的頻率，故從能級3躍遷到能級2輻射出的光子的波長大于從能級2躍遷到基態(tài)輻射出的光子的波長，D錯誤. 3.(多選)(2018溫州市3月選考)下列說法正確的是(　　) A.全息照片的拍攝利用了光的干涉原理 B.觀看立體電影的3D眼鏡，利用了光的偏振原理 C.原子核發(fā)生一次β衰變，該原子外層就失去一個電子 D.在核反應堆中，為了使快中子的速度減慢，可用普通水作為慢化劑 答案　ABD 4.(多選)(2019屆書生中學月考)鈾核裂變是核電站核能的重要來源，下列說法正確的是(　　) A.鈾238是核電站的燃料 B.鈾核裂變反應中有中子放出 C.鈾核的鏈式反應可人工控制 D.鈾塊體積對鏈式反應的發(fā)生無影響 答案　BC 解析　核電站的主要燃料是鈾235，選項A錯誤；重核裂變時也會產(chǎn)生一些中子，鏈式反應屬于可控裂變反應，選項B、C正確；要發(fā)生鏈式反應除了有中子外，還需要鈾塊體積達到臨界體積，選項D錯誤. 5.(多選)(2018臺州中學統(tǒng)練)下列有關說法正確的是(　　) A.鈾核發(fā)生α衰變時，釋放出α粒子和一定的能量，目前核電站利用的就是這一自發(fā)釋放的能量 B.如果利用紫光照射某種金屬可以發(fā)生光電效應，改用紅光一定不能發(fā)生光電效應 C.氫原子由較高能級躍遷到較低能級時，會釋放出一定頻率的光子 D.機械波和電磁波都具有干涉、衍射的特性 答案　CD 解析　核電站利用的是鈾核的裂變反應釋放的能量，選項A錯誤；紫光的頻率大于紅光，如果利用紫光照射某種金屬可以發(fā)生光電效應，則改用紅光不一定能發(fā)生光電效應，有可能發(fā)生光電效應，選項B錯誤；氫原子由較高能級躍遷到較低能級時，會釋放出一定頻率的光子，選項C正確；機械波和電磁波都具有干涉、衍射的特性，選項D正確. 6.(多選)下列說法正確的是(　　) A.分別用X射線和綠光照射同一金屬表面都能發(fā)生光電效應，則用X射線照射時光電子的最大初動能較小 B.用升溫、加壓或發(fā)生化學反應的方法不能改變放射性元素的半衰期 C.以mD、mp、mn分別表示氘核、質子、中子的質量，則mD＝mp＋mn D.天然放射現(xiàn)象中的γ射線是原子核受激發(fā)產(chǎn)生的 答案　BD 解析　分別用X射線和綠光照射同一金屬表面都能發(fā)生光電效應，由光電效應方程：Ek＝hν－W0，則用頻率比較大的X射線照射時光電子的最大初動能較大，故A錯誤；放射性元素的半衰期與原子核所處的物理環(huán)境和化學狀態(tài)無關，故B正確；質子和中子結合成氘核，有質量虧損，可知mD＜mp＋mn，故C錯誤；天然放射現(xiàn)象中的γ射線是原子核受激發(fā)產(chǎn)生的，故D正確. 7.(多選)(2018紹興市選考診斷)人類對微觀世界進行探索的過程中，下列說法正確的是(　　) A.G.P.湯姆孫從實驗中發(fā)現(xiàn)了電子衍射現(xiàn)象，說明實物粒子也具有波動性 B.查德威克用α粒子轟擊鈹核發(fā)現(xiàn)中子的核反應為H＋Be→n＋C C.有些元素的半衰期會隨外界溫度和壓強的改變而略微改變 D.一般化學反應只是核外電子的改變，而核反應則是原子核的改變.所以一般化學反應能量改變比核反應小 答案　AD 8.(多選)下列關于近代物理學的敘述中，說法正確的是(　　) A.盧瑟福提出了原子的核式結構模型 B.已知鈾238的半衰期為4.5109年，則100個鈾238原子經(jīng)過9109年后未發(fā)生衰變的有25個 C.β衰變釋放出的是電子流，且這些電子不是原子核外的電子 D.愛因斯坦的光子說以及光電效應方程，說明光子具有波動性 答案　AC 解析　盧瑟福根據(jù)α粒子散射實驗，提出了原子的核式結構模型，選項A正確；半衰期是對大量原子核的衰變行為作出的統(tǒng)計規(guī)律，對少量原子不成立，選項B錯誤；β衰變釋放的電子流，來自于原子核內(nèi)部，選項C正確；愛因斯坦的光子說以及光電效應說明光子具有粒子性，選項D錯誤. 9.(多選)下列說法正確的是(　　) A.德布羅意指出微觀粒子的動量越大，其對應的波長就越短 B.γ射線是頻率極高的電磁波，其在云室中穿過會留下清晰的徑跡 C.根據(jù)玻爾原子模型，氫原子輻射光子后，其繞核運動的電子動能將增大 D.太陽輻射能量的主要來源與核電站發(fā)生的核反應一樣，都是重核裂變 答案　AC 解析　依據(jù)德布羅意波長公式λ＝可知，微觀粒子的動量越大，其對應的波長就越短，故A正確；γ射線是頻率極高的電磁波，但其電離本領最弱，在云室中穿過不會留下清晰的徑跡，故B錯誤；根據(jù)玻爾原子模型，氫原子輻射光子后，電子從能量較高的定態(tài)軌道躍遷到能量較低的定態(tài)軌道，電子繞核運動的動能增大，故C正確；太陽輻射能量的主要來源是輕核聚變，故D錯誤. 10.(多選)14C發(fā)生放射性衰變成為14N，半衰期約為5700年，已知植物存活期間，其體內(nèi)14C與12C的比例不變；生命活動結束后，14C的比例持續(xù)減少，現(xiàn)通過測量得知，某古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一.下列說法正確的是(　　) A.該古木的年代距今約5700年 B.12C、14C具有相同的中子數(shù) C.14C衰變?yōu)?4N的過程中放出β射線 D.增加樣品測量環(huán)境的壓強將加速14C的衰變 答案　AC 解析　放射性元素經(jīng)過一個半衰期剩下的原子核的質量是原來的一半，故該古木的年代距今約為5700年，A正確；12C和14C互為同位素，具有相同的質子數(shù)、不同的中子數(shù)，B錯誤；14C衰變?yōu)?4N，電荷數(shù)增加1，說明放出了電子，發(fā)生了β衰變，C正確；半衰期由原子核本身決定，與外界因素無關，D錯誤. 11.如圖1所示，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威機構認證，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 答案　A 解析　H＋H→He＋n是一個氘核與一個氚核結合成一個氦核，同時放出一個中子，屬于聚變反應，故A正確；N＋He→O＋H是盧瑟福發(fā)現(xiàn)質子的核反應方程，是人類第一次實現(xiàn)原子核的人工轉變，屬于人工核反應，故B錯誤；He＋Al→P＋n屬于原子核的人工轉變，故C錯誤；U＋n→Ba＋Kr＋3n是一種典型的鈾核裂變，屬于裂變反應，故D錯誤. 12.(多選)(2018浙江4月選考14)下列說法正確的是(　　) A.組成原子核的核子越多，原子核越穩(wěn)定 B.U衰變?yōu)镽n經(jīng)過4次α衰變，2次β衰變 C.在LC振蕩電路中，當電流最大時，線圈兩端電勢差也最大 D.在電子的單縫衍射實驗中，狹縫變窄，電子動量的不確定量變大 答案　BD 解析　原子核中核子結合得越牢靠，原子核越穩(wěn)定，故A錯誤；U衰變?yōu)镽n，質量數(shù)減少16，電荷數(shù)減少6，由于原子核經(jīng)過一次α衰變，質子數(shù)減少2，質量數(shù)減少4，經(jīng)過一次β衰變，質子數(shù)增加1，質量數(shù)不變.所以有：α衰變次數(shù)m＝＝4；β衰變次數(shù)n＝＝2，故B正確；當線圈兩端電勢差最大時，電流變化率最大，此時電流為0，故C錯誤；在電子的單縫衍射實驗中，狹縫越窄，屏上中央亮條紋越寬，即能更準確地測得電子的位置.根據(jù)不確定性關系ΔxΔp≥，電子動量的不確定量變得更大，故D正確. 13.(多選)(2018新高考研究聯(lián)盟聯(lián)考)如圖2所示的幾幅圖的有關說法中正確的是(　　) 圖2 A.甲圖中少數(shù)α粒子發(fā)生了較大角度偏轉，是由于原子的全部正電荷和絕大部分質量集中在一個很小的核上 B.乙圖中射線丙由α粒子組成，每個粒子帶兩個單位正電荷，射線乙不帶電，一定是高速運動的中子流 C.丙圖中強黃光和弱黃光曲線交于U軸同一點，說明對于同種顏色的光發(fā)生光電效應時最大初動能與光的強度無關 D.丁圖為粒子通過氣泡室時的照片，通過照片可以分析粒子的動量、能量及帶電情況 答案　ACD 解析　題圖甲中少數(shù)α粒子發(fā)生了較大角度偏轉，是由于原子的全部正電荷和絕大部分質量集中在一個很小的核上，選項A正確；題圖乙中射線丙向右偏轉，由左手定則可知，它由α粒子組成，每個粒子帶兩個單位正電荷，射線乙不偏轉，故不帶電，是γ射線，選項B錯誤；根據(jù)eUc＝Ek＝hν－W0，強黃光和弱黃光曲線交于U軸同一點，說明對于同種顏色的光發(fā)生光電效應時最大初動能與光的強度無關，選項C正確；根據(jù)粒子通過氣泡室時的照片可以分析粒子的動量、能量及帶電情況，選項D正確. 14.(多選)“核反應堆”是通過可控的鏈式反應實現(xiàn)核能的釋放(如圖3所示)，核燃料是鈾棒，在鈾棒周圍要放“慢化劑”，快中子和慢化劑中的碳原子核碰撞后，中子能量減少變?yōu)槁凶?碳核的質量是中子的12倍，假設中子與碳核是彈性正碰，而且認為碰撞前中子動能是E0，碳核都是靜止的，則(　　) 圖3 A.鏈式反應是指由裂變產(chǎn)生的中子使裂變反應一代接一代繼續(xù)下去的過程 B.鎘棒的作用是與鈾棒發(fā)生化學反應，消耗多余的鈾原子核，從而達到控制核反應速度的目的 C.經(jīng)過一次碰撞，中子失去的動能為E0 D.在反應堆的外面修建很厚的水泥防護層是用來屏蔽裂變產(chǎn)物放出的各種射線 答案　ACD 解析　鏈式反應是指由裂變產(chǎn)生的中子使裂變反應一代又一代持續(xù)下去的過程，選項A正確；核反應堆中，鎘棒的作用是吸收中子，以控制反應速度，選項B錯誤；根據(jù)動量守恒有mv0＝mv1＋12mv2，依據(jù)能量守恒有mv02＝mv12＋12mv22，聯(lián)立可得v1＝－v0，所以中子損失的動能為E0，選項C正確；水泥防護層的作用是屏蔽裂變產(chǎn)物放出的射線，選項D正確. 15.(多選)下列說法中正確的是(　　) A.盧瑟福通過實驗發(fā)現(xiàn)質子的核反應方程為：He＋N→O＋H B.鈾核裂變的核反應是U→Ba＋Kr＋2n C.質子、中子、α粒子的質量分別為m1、m2、m3，那么質子和中子結合成一個α粒子，所釋放的核能為ΔE＝(m1＋m2－m3)c2 D.原子從a能級躍遷到b能級時發(fā)射波長為λ1的光子；原子從b能級躍遷到c能級時吸收波長為λ2的光子，已知λ1>λ2，那么原子從a能級躍遷到c能級時將要吸收波長為的光子 答案　AD 解析　盧瑟福用α粒子轟擊氮核發(fā)現(xiàn)了質子，A正確；鈾核要用中子轟擊才會引發(fā)裂變，裂變方程不能把轟擊的中子與裂變后放出的中子合并抵消，所以鈾核裂變的核反應方程為U＋n→Ba＋Kr＋3n，B錯誤；兩個質子與兩個中子結合成一個α粒子，所釋放的核能為ΔE＝(2m1＋2m2－m3)c2，C錯誤；光的波速與波長、頻率關系為c＝λν，光子的能量為E＝hν＝，原子從a能級躍遷到b能級放出的光子能量E1＝，原子從b能級躍遷到c能級時，吸收的光子能量E2＝，設原子從a能級躍遷到c能級時吸收的光的波長為λ3，則＝－，解得λ3＝，D正確. 16.(多選)用中子(n)轟擊鈾核(U)產(chǎn)生裂變反應，會產(chǎn)生鋇核(Ba)和氪核(Kr)并釋放出中子(n)，當達到某些條件時可發(fā)生鏈式反應.一個鈾核(U)裂變時，釋放的能量約為200MeV(1eV＝1.610－19J).以下說法正確的是(　　) A.U的裂變方程為U→Ba＋Kr＋2n B.U的裂變方程為U＋n→Ba＋Kr＋3n C.U發(fā)生鏈式反應的條件與鈾塊的體積有關 D.一個U裂變時，質量虧損約為3.610－29kg 答案　BC 解析　鈾核在裂變過程中需要中子的轟擊，產(chǎn)生鏈式反應，選項A錯誤，B正確.而鏈式反應在進行過程中，還需要鈾塊達到臨界體積才能維持鏈式反應持續(xù)不斷進行下去，選項C正確.根據(jù)釋放出來的核能，結合質能方程ΔE＝Δmc2可知，反應過程中，虧損質量為Δm＝kg≈3.610－28kg，選項D錯誤. 17.(多選)2017年11月6日“華龍一號”核電項目首臺發(fā)電機已通過了“型式試驗”，全部指標達到和優(yōu)于設計要求，標志著我國“華龍一號”首臺發(fā)電機自主研制成功.“華龍一號”是利用原子核鏈式反應放出的巨大能量進行發(fā)電的，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3個中子.要使鏈式反應發(fā)生，裂變物質的體積要大于等于它的臨界體積.已知U、Ba、Kr和中子n的質量分別是235.0439u、140.9139u、91.8973u和1.0087u.已知1u相當于931.5MeV的能量，則下列說法正確的是(　　) A.該核反應方程為：U→Ba＋Kr＋2n B.該核反應方程為：U＋n→Ba＋Kr＋3n C.因為裂變釋放能量，出現(xiàn)質量虧損，所以裂變后的總質量數(shù)減少 D.一個U裂變時放出的能量約為200.55MeV 答案　BD 解析　U受一個中子轟擊后裂變成Ba和Kr兩部分，并產(chǎn)生3個中子，根據(jù)質量數(shù)守恒，則有：U＋n→Ba＋Kr＋3n，故A錯誤，B正確；該核反應過程中發(fā)生質量虧損，釋放能量，但是反應前后總質量數(shù)保持不變，故C錯誤；由質能方程ΔE＝Δmc2，1u相當于931.5MeV的能量，代入數(shù)據(jù)，解得放出的能量約為200.55MeV，故D正確.