《2020版高考物理粤教版大一轮复习讲义：第十二章 第2讲 原子和原子核 Word版含解析.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020版高考物理粤教版大一轮复习讲义：第十二章 第2讲 原子和原子核 Word版含解析.pdf（21页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第第 2 讲 原子和原子核讲 原子和原子核 一、原子物理 1.原子的核式结构 (1)19091911 年，英籍物理学家卢瑟福进行了 粒子散射实验，提出了原子核式结构模型. (2) 粒子散射实验的结果：绝大多数 粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有 少数 粒子发生了大角度偏转， 偏转的角度甚至大于 90， 也就是说它们几乎被 “撞了回来” ， 如图 1 所示. 图 1 (3)原子的核式结构模型：原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电 体的外面运动. 2.氢原子光谱 (1)光谱：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的 记录，即光谱.
2、 (2)光谱分类 (3)氢原子光谱的实验规律 ： 巴耳末系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式 R( 1 1 22 )(n3,4,5，R 是里德伯常量，R1.10107 m1). 1 n2 (4)光谱分析：利用每种原子都有自己的特征谱线可以用来鉴别物质和确定物质的组成成分， 且灵敏度很高.在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义. 3.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 ： 电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时， 会放出能量为h的光子， 这个光子的能量由前后两个能级的能量差
3、决定， 即 hEmEn.(h 是普朗克常量， h6.6310 34 Js) (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. 4.氢原子的能量和能级变迁 (1)能级和半径公式： 能级公式：EnE1(n1,2,3，)，其中 E1为基态能量，其数值为 E113.6 eV. 1 n2 半径公式 ： rnn2r1(n1,2,3，)，其中 r1为基态轨道半径，又称玻尔半径，其数值为 r1 0.531010 m. (2)氢原子的能级图，如图 2 所示 图 2 自测 1 (多选)如图 3 所示为 粒子散射实验装置的示意图，荧光屏
4、和显微镜一起分别放在 图中的 A、B、C、D 四个位置时观察到的现象，下述说法中正确的是( ) 图 3 A.放在 A 位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多 B.放在 B 位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比 A 位置时稍少些 C.放在 C、D 位置时，屏上观察不到闪光 D.放在 D 位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少 答案 ABD 解析 根据 粒子散射现象， 绝大多数 粒子沿原方向前进， 少数 粒子发生较大偏转， A、 B、 D 正确. 自测 2 一个氢原子从 n3 能级跃迁到 n2 能级，该氢原子( ) A.放出光子，能量增加 B.放出光子，能量减少 C.吸收光子，能量增
5、加 D.吸收光子，能量减少 答案 B 二、天然放射现象和原子核 1.天然放射现象 (1)天然放射现象 元素自发地放出射线的现象，首先由贝可勒尔发现.天然放射现象的发现，说明原子核具有复 杂的结构. (2)放射性同位素的应用与防护 放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质 相同. 应用：消除静电、工业探伤、做示踪原子等. 防护：防止放射性对人体组织的伤害. 2.原子核的组成 (1)原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子.质子带正电，中子不带电. (2)基本关系 核电荷数(Z)质子数元素的原子序数原子的核外电子数. 质量数(A)核子数质子数中子数. (3
6、)X 元素的原子核的符号为 X，其中 A 表示质量数，Z 表示核电荷数. A Z 3.原子核的衰变、半衰期 (1)原子核的衰变 原子核放出 粒子或 粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变. 分类 衰变： XY He A ZA4Z24 2 衰变： XYe A ZAZ101 当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生 衰变，有的发生 衰变，同时伴随着 辐射. 两个典型的衰变方程 衰变：UTh He 23892234904 2 衰变：ThPae. 234902349101 (2)半衰期 定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间. 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
7、的，跟原子所处的化学状态 和外部条件没有关系. (3)公式：N余N原( )，m余m原( ). 1 2 1/2 t T 1 2 1/2 t T 4.核力和核能 (1)原子核内部，核子间所特有的相互作用力. (2)核子在结合成原子核时出现质量亏损 m，其对应的能量 Emc2. (3)原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加 m，吸收的能量为 Emc2. 自测 3 (2018全国卷14)1934 年，约里奥居里夫妇用 粒子轰击铝核Al，产生了第 2713 一个人工放射性核素 X： AlnX.X 的原子序数和质量数分别为( ) 2713 A.15 和 28 B.15 和 30 C.16 和
8、30 D.17 和 31 答案 B 解析 将核反应方程式改写成 He Al nX，由电荷数和质量数守恒知，X 应为X. 4 227131 03015 命题点一 玻尔理论和能级跃迁命题点一 玻尔理论和能级跃迁 1.定态间的跃迁满足能级差 (1)从低能级(n)高能级(m)吸收能量. 跃迁 hEmEn (2)从高能级(m)低能级(n)放出能量. 跃迁 hEmEn. 2.电离 电离态与电离能 电离态：n，E0 基态电离态：E吸0(13.6 eV)13.6 eV. 激发态电离态：E吸0En|En|. 若吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还携带动能. 例 1 (多选)(2018湖南省永州市三模)
9、如图 4 所示是玻尔为解释氢原子光谱画出的氢原子能 级示意图.大量处于 n3 能级的氢原子向低能级跃迁放出若干频率的光子，设普朗克常量为 h，下列说法正确的是( ) 图 4 A.能产生 3 种不同频率的光子 B.产生的光子的最大频率为E 3E1 h C.当氢原子从能级 n2 跃迁到 n1 时，氢原子的能量变大 D.若氢原子从能级 n2 跃迁到 n1 时放出的光子恰好能使某金属发生光电效应，则当氢原 子从能级n3跃迁到n1时放出的光子照到该金属表面时， 逸出的光电子的最大初动能为E3 E2 答案 ABD 解析 根据 C 可得从 n3 能级向低能级跃迁能产生 C 3 种不同频率的光子，A 正确；产
10、 2 n2 3 生的光子有最大能量的是从 n3 能级向 n1 能级跃迁时产生的，根据公式 hE3E1，解 得 ，B 正确；从高能级向低能级跃迁，释放光子，氢原子能量变小，C 错误；若氢 E3E1 h 原子从能级 n2 跃迁到 n1 时放出的光子恰好能使某金属发生光电效应，则当氢原子从能 级 n3 跃迁到 n1 时放出的光子照到该金属表面时， 逸出的光电子的最大初动能为 Ekmh W0(E3E1)(E2E1)E3E2，故 D 正确. 变式 1 (多选)(2018山东省烟台市上学期期末)如图 5， 一群处于 n5 能级的氢原子在向 n 1 的能级跃迁的过程中( ) 图 5 A.放出 4 种频率不同
11、的光子 B.放出 10 种频率不同的光子 C.放出的光子的最大能量为 13.06 eV，最小能量为 0.66 eV D.放出的光子有的能使逸出功为 13 eV 的金属发生光电效应现象 答案 BD 解析 一群处于 n5 能级的氢原子向低能级跃迁时，共产生 C 10 种频率不同的 2 5 5 4 2 光子，故 A 项错误，B 项正确；根据玻尔理论知能级差越大，跃迁时放出的光子能量越大， 故 EmaxE5E10.54 eV(13.6 eV)13.06 eV，EminE5E40.54 eV(0.85 eV)0.31 eV，C 项错误；因 Emax13.06 eV13 eV，故有的光子的能量大于逸出功可
12、以使 逸出功为 13 eV 的金属发出光电效应，D 项正确. 变式 2 (2019四川省成都市调研)氢原子能级图如图 6 所示，当氢原子从 n3 的能级跃迁 到 n2 的能级时，辐射光的波长为 656 nm，下列判断正确的是( ) 图 6 A.氢原子从 n2 的能级跃迁到 n1 的能级时，辐射光的波长大于 656 nm B.当氢原子从 n4 的能级跃迁到 n2 的能级时，辐射出的光子不能使逸出功为 2.25 eV 的 钾发生光电效应 C.一个处于 n4 的能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生 6 种谱线 D.用能量为 1.0 eV 的光子照射处于 n4 能级的氢原子，可以使氢原子电离 答案 D
13、 解析 氢原子从 n2 的能级跃迁到 n1 的能级时， 辐射光的能量大于氢原子从 n3 的能级 跃迁到 n2 的能级时辐射光的能量，根据 E可知，氢原子从 n2 的能级跃迁到 n1 的 hc 能级时，辐射光的波长一定小于 656 nm，故 A 错误 ； 从 n4 的能级跃迁到 n2 的能级时辐 射出的光子能量为 2.55 eV，大于金属钾的逸出功，能使钾发生光电效应，故 B 错误；一个 处于 n4 的能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生 3 种谱线，故 C 错误；当处于 n4 能 级的氢原子吸收的能量大于或等于 0.85 eV 时，将会被电离，故 D 正确. 命题点二 原子核的衰变及半衰期命题
14、点二 原子核的衰变及半衰期 1.衰变规律及实质 (1) 衰变、 衰变的比较 衰变类型 衰变 衰变 衰变过程XY He A ZA4Z24 2 XYe A ZAZ101 2 个质子和 2 个中子结合成一个 整体射出 1 个中子转化为 1 个质 子和 1 个电子 衰变实质 2 H2 n He 1 11 04 2 n He 1 01 101 匀强磁场中轨迹形状 衰变规律电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒 (2) 射线： 射线经常伴随着 衰变或 衰变同时产生.其实质是放射性原子核在发生 衰变 或 衰变的过程中，产生的新核由于具有过多的能量(原子核处于激发态)而辐射出光子. 2.确定衰变次数的方法 因为 衰
15、变对质量数无影响，所以先由质量数的改变确定 衰变的次数，然后再根据衰变规 律确定 衰变的次数. 3.半衰期 (1)公式：N余N原( )，m余m原( ). 1 2 1/2 t T 1 2 1/2 t T (2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身因素决定的，跟原子所处的物理状 态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关. 例 2 (2017全国卷15)一静止的铀核放出一个 粒子衰变成钍核， 衰变方程为UTh 2389223490 He，下列说法正确的是( ) 4 2 A.衰变后钍核的动能等于 粒子的动能 B.衰变后钍核的动量大小等于 粒子的动量大小 C.铀核的半衰期等于其放出
16、一个 粒子所经历的时间 D.衰变后 粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量 答案 B 解析 静止的铀核在 衰变过程中，满足动量守恒的条件，根据动量守恒定律得 pThp0， 即钍核的动量和 粒子的动量大小相等，方向相反，选项 B 正确 ； 根据 Ek可知，选项 A p2 2m 错误；半衰期的定义是统计规律，对于一个 粒子不适用，选项 C 错误；铀核在衰变过程中， 伴随着一定的能量放出，即衰变过程中有一定的质量亏损，故衰变后 粒子与钍核的质量之 和小于衰变前铀核的质量，选项 D 错误. 变式 3 (多选)(2018河南省濮阳市第二次模拟)关于原子和原子核， 下列说法正确的是( ) A. 粒子散射
17、实验表明，原子是可分的 B.原子核发生 衰变，原子核的质子数会增加 C.外界的温度越高，原子半衰期越短 D.根据玻尔理论可知，氢原子从高能级向低能级跃迁时，可以辐射各种不同频率的光子 答案 AB 解析 卢瑟福由 粒子散射实验提出了原子核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核， 叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间 绕着核旋转，即原子是可分的，A 正确；经过一次 衰变，电荷数多 1，质量数不变，质子 数等于电荷数，则质子数增加 1 个，B 正确；原子的半衰期与外界因素无关，C 错误；据玻 尔理论可知，氢原子从高能级向低能级跃迁时，可以辐射特定频率的光子
18、，D 错误. 变式 4 (多选)(2018广东省汕头市第二次模拟)如图 7，静止的U 核发生 衰变后生成反 23892 冲 Th 核，两个产物都在垂直于它们速度方向的匀强磁场中做匀速圆周运动，下列说法正确 的是( ) 图 7 A.衰变方程可表示为UTh He 23892234904 2 B.Th 核和 粒子的圆周轨道半径之比为 145 C.Th 核和 粒子的动能之比为 145 D.Th 核和 粒子在匀强磁场中旋转的方向相反 答案 AB 解析 已知 粒子为 He，则由电荷数守恒及质量数守恒可知，衰变方程为：UTh 4 223892234904 2 He， 故 A 正确 ； Th 核和 粒子都带正
19、电荷， 则在题图匀强磁场中都是逆时针旋转， 故 D 错误 ； 由动量守恒可得衰变后，则 Th 核和 粒子的动能之比 2 vTh v m mTh 4 234 1 2m Thv2Th 1 2m v2 234 4 ( 4 234) ，故 C 错误；粒子在匀强磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，所以有 Bvq， 4 234 2 117 mv2 R 则 R，所以 Th 核和 粒子的圆周轨道半径之比， mv Bq RTh R mThvTh BqTh mv Bq 234 4 4 234 2 90 1 45 故 B 正确. 命题点三 核反应及核反应类型命题点三 核反应及核反应类型 1.核反应的四种类型 类型可控性
20、核反应方程典例 衰变自发UTh He 23892234904 2 衰变 衰变自发ThPae 234902349101 N He O H(卢瑟福发现质子) 14 74 217 81 1 He Be C n(查德威克发现中子) 4 29 412 61 0 Al He 27134 2 P n 30151 0 人工 转变 人工控制 P Sie 3015301401 约里奥居里夫妇发现放射 性同位素，同时发现正电子 U nBa Kr3 n 235921 01445689361 0 重核 裂变 容易 控制U nXe Sr10 n 235921 01365490381 0 轻核 聚变 很难控制 H H He
21、 n 2 13 14 21 0 2.核反应方程式的书写 (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)、 粒子( 1 11 04 2 He)、 粒子(e)、正电子(e)、氘核( H)、氚核( H)等. 01012 13 1 (2)掌握核反应方程遵守的规律，是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依 据，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. (3)核反应过程中质量数守恒，电荷数守恒. 例 3 (2016全国卷35(1)在下列描述核过程的方程中， 属于 衰变的是_， 属于 衰变的是_，属于裂变的是_，属于聚变的是_.(填
22、正确答案标号) A. C Ne 14 614 701 B. P Se 3215321601 C.UTh He 23892234904 2 D. N He O H 14 74 217 81 1 E.U nXe Sr2 n 235921 01405494381 0 F. H H He n 3 12 14 21 0 答案 C AB E F 解析 衰变是一种放射性衰变， 粒子( He)会从原子核中射出，C 项符合要求； 衰变是指 4 2 自原子核内自发地放出一个电子(e)，同时原子序数增加 1 的过程，A、B 两项符合要求； 01 裂变是指一些质量非常大的原子核，如铀、钍和钚等在吸收一个中子后分裂成两
23、个或更多质 量较小的原子核，同时放出多个中子和很大能量的过程，只有 E 项符合要求；聚变是指由两 个轻原子核(一般是氘核和氚核)结合成较重原子核(氦核)并放出大量能量的过程，F 项符合要 求. 变式 5 (2018广西桂林市、贺州市期末联考)下列关于核反应的说法正确的是( ) A.UTh He 是铀核的裂变 23892234904 2 B. H H He n 是核聚变反应 2 13 14 21 0 C.核反应Al He PX 中的 X 是质子 27134 23015 D.卢瑟福发现中子的核反应方程是： He N O n 4 214 717 81 0 答案 B 解析 UTh He 是衰变方程，
24、选项 A 错误 ； H H He n 是核聚变反应， 选项 B 23892234904 22 13 14 21 0 正确 ； 核反应Al He PX 中的 X 质量数为 1， 电荷数为零， 则 X 是中子， 选项 C 错误 ； 27134 23015 卢瑟福发现质子的核反应方程是： He N O H，选项 D 错误. 4 214 717 81 1 变式 6 (2018安徽省池州市上学期期末)有关核反应方程，下列说法正确的是( ) A.UTh He 属于 衰变 23892234904 2 B. N He O H 是 衰变 14 74 217 81 1 C.核反应方程Po X He 中的 y206
25、，X 的中子个数为 128 21084y 824 2 D.铀核裂变的核反应为UBa Kr2 n 238921415692361 0 答案 A 解析 衰变是重核自发地放出 粒子的天然放射现象， 其中 粒子是 He， 故 A 正确 ； N 4 214 7 He O H是发现质子的原子核人工转变， 故B错误 ； 根据质量数守恒 ： y2104206， X 4 217 81 1 的中子个数为 20682124，故 C 错误 ； 铀核裂变属于重核裂变，不能自发进行，铀核裂变 的核反应为U nBa Kr3 n，故 D 错误. 235921 01445689361 0 命题点四 质量亏损及核能的计算命题点四
26、 质量亏损及核能的计算 1.利用质能方程计算核能 (1)根据核反应方程，计算出核反应前与核反应后的质量亏损 m. (2)根据爱因斯坦质能方程 Emc2计算核能. 质能方程 Emc2中 m 的单位用“kg” ，c 的单位用“m/s” ，则 E 的单位为“J”. (3)Emc2中， 若 m 的单位用 “u” ， 则可直接利用 Em931.5 MeV 计算 E， 此时 E 的单位为“MeV” ，即 1 u1.660 61027 kg，相当于 931.5 MeV，这个结论可在计算中直接 应用. 2.利用比结合能计算核能 原子核的结合能核子的比结合能核子数. 核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反
27、应后生成的所有新核的总结合能之差，就 是该核反应所释放(或吸收)的核能. 例 4 (2017全国卷17)大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来 发电.氘核聚变反应方程是： H H He n.已知 H 的质量为 2.013 6 u， He 的质量为 3.015 2 12 13 21 02 13 2 0 u， n 的质量为 1.008 7 u,1 u931 MeV/c2.氘核聚变反应中释放的核能约为( ) 1 0 A.3.7 MeV B.3.3 MeV C.2.7 MeV D.0.93 MeV 答案 B 解析 根据质能方程， 释放的核能 Emc2， m2mHmHemn0.003
28、5 u， 则 E0.003 5931 MeV3.258 5 MeV3.3 MeV，故 B 正确，A、C、D 错误. 变式 7 (多选)(2018云南省统一检测)原子核的比结合能随质量数的变化图象如图 8 所示， 根据该曲线，下列判断正确的是( ) 图 8 A.中等质量核的比结合能大，这些核较稳定 B. H 核比 Li 核更稳定 2 16 3 C.U 核裂变成两个中等质量的核时释放能量 23592 D. Kr 核的比结合能比U 核的小 893623592 答案 AC 解析 由题图可知，中等质量的原子核的比结合能大，所以中等质量的原子核稳定，故 A 正 确；由题图可知 H 核离中等质量的原子核更远
29、，故 H 核比 Li 核更不稳定，故 B 错误；重 2 12 16 3 核裂变成中等质量的核，有质量亏损，释放能量，故 C 正确；由题图可知， Kr 核的比结合 8936 能比U 核的大，故 D 错误. 23592 变式 8 (2018河北省定州中学承智班月考)一个不稳定的原子核质量为 M，处于静止状态， 放出一个质量为 m 的粒子后反冲.已知放出的粒子的动能为 E0， 则原子核反冲的动能为( ) A.E0 B.E0 m M C.E0 D.E0 m Mm Mm Mm2 答案 C 解析 放出质量为 m 的粒子后，剩余质量为 Mm，该过程动量守恒，有：mv0(Mm)v 放出的粒子的动能为：E0 m
30、v02 1 2 原子核反冲的动能：Ek (Mm)v2 1 2 联立得：EkE0， m Mm 故 A、B、D 错误，C 正确. 1.在卢瑟福 粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看做静止不动，下列各图画出的是其中 两个 粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是( ) 答案 C 解析 金箔中的原子核与 粒子都带正电， 粒子接近原子核过程中受到斥力而不是引力作 用，A、D 错误；由原子核对 粒子的斥力作用及物体做曲线运动的条件知曲线轨迹的凹侧 应指向 粒子所受力的方向，B 错误，C 正确. 2.下列说法正确的是( ) A.在铀核的裂变中，当铀块的体积小于“临界体积”时，不能发生链式反应 B.铀元素的半
31、衰期为 T，当温度发生变化时，铀元素的半衰期也发生变化 C.轻核聚变的过程质量增大，重核裂变的过程有质量亏损 D.比结合能小的原子核结合成(或分裂成)比结合能大的原子核时一定吸收能量 答案 A 解析 在铀核的裂变中，当铀块的体积小于“临界体积”时，不能发生链式反应，故 A 正确 ； 半衰期与温度无关，由原子核内部因素决定，故 B 错误 ； 重核裂变和轻核聚变都有质量亏损， 向外辐射能量，故 C 错误；比结合能小的原子核结合成(或分裂成)比结合能大的原子核时有 质量亏损，释放能量，故 D 错误. 3.(2018山西省晋城市第一次模拟)关于原子核，下列说法正确的是( ) A.原子核发生一次 衰变，
32、该原子外层就失去一个电子 B.铀 235 裂变方程为UBa Kr2 n 235921445689361 0 C.比结合能越大，原子核越稳定 D.把放射性元素掺杂到其他稳定元素中，放射性元素的衰变会变慢 答案 C 解析 原子核的 衰变过程是中子转变为质子而释放出电子的过程，核外电子没有参与该反 应，选项 A 错误；铀 235 必须吸收慢中子后才能发生裂变，选项 B 错误；原子核的比结合能 越大，原子核越难分离，原子核越稳定，选项 C 正确；放射性元素衰变的快慢与其物理、化 学状态无关，选项 D 错误. 4.(2018安徽省宣城市第二次调研)下列四幅图涉及不同的物理知识，如图 1 所示，其中说法
33、正确的是( ) 图 1 A.图甲，卢瑟福通过分析 粒子散射实验结果，发现了质子和中子 B.图乙，用中子轰击铀核使其发生聚变，链式反应会释放出巨大的核能 C.图丙，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 D.图丁，汤姆孙通过电子的发现揭示了原子核内还有复杂结构 答案 C 解析 题图甲 ： 卢瑟福通过分析 粒子散射实验结果，得出原子的核式结构模型，故 A 错误 ； 题图乙：用中子轰击铀核使其发生裂变，裂变反应会释放出巨大的核能，故 B 错误；题图丙： 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 C 正确；题 图丁：汤姆孙通过电子的发现揭示了原
34、子有一定结构，天然放射现象的发现揭示了原子核内 还有复杂结构，故 D 错误. 5.(2018重庆市上学期期末抽测)关于近代物理发展的成果，下列说法正确的是( ) A.只要增加入射光的强度，光电效应就可以发生 B.氢原子从激发态向基态跃迁时会辐射特定频率的光子 C.环境温度越高，原子核衰变的速度越快 D.任何核反应都遵从质量守恒定律 答案 B 解析 发生光电效应和入射光的强度没有关系，只要大于等于金属极限频率就可以发生光电 效应，故 A 错误 ； 根据玻尔氢原子模型的相关理论，电子轨道和能量都是量子化的，而在“跃 迁”过程中要遵循 hEmEn，故只能辐射特定频率的光子，故 B 正确；衰变和元素本
35、身有 关，和温度无关，故 C 错误；爱因斯坦的质能方程表明核反应中存在质量亏损，故 D 错误. 6.(2018山东省烟台市上学期期末)卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础 是( ) A. 粒子散射实验 B.电子的发现 C.光电效应现象的发现 D.天然放射性现象的发现 答案 A 7.(2019河北省秦皇岛市质检)关于原子核，下列说法正确的是( ) A.比结合能越大，原子核越稳定 B.一群处于 n3 能级的氢原子，向较低能级跃迁时最多只能放出两种频率的光子 C.Bi 的半衰期是 5 天，100 克Bi 经过 10 天后的质量为 50 克 2108321083 D. 衰变所释放的电子来
36、自原子核外的电子 答案 A 解析 原子核的比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故 A 正确；由 玻尔理论知氢原子的能量是不连续的， 一群氢原子处于 n3 的能级， 最多只能放出三种频率 的光子， 故B错误 ； 设原来Bi的质量为m0， 衰变后剩余质量为m则有 ： mm0( )100( 21083 1 2 1/2 t T ) g25 g，即可知剩余Bi 的质量为 25 g，故 C 错误； 衰变所释放的电子是原子核中 1 2 10 521083 的一个中子转化为一个质子和一个电子时产生的，故 D 错误. 8.(2018山东省临沂市上学期期末)下列有关放射性知识的说法中正确的是(
37、) A.放射现象说明原子具有核式结构 B. 射线与 射线都是电磁波，但 射线穿透本领比 射线强 C.氡的半衰期为 3.8 天，4 个氡原子核经过 3.8 天后就一定只剩下 2 个氡原子核 D.U 衰变成Pb 要经过 6 次 衰变和 8 次 衰变 2389220682 答案 D 解析 卢瑟福通过 粒子散射实验提出原子具有核式结构，天然放射现象说明原子核内部是 有结构的，故 A 错误； 射线是电子流，不是电磁波，穿透本领比 射线弱，故 B 错误；半 衰期是对大量原子核的统计规律，对于单个或者少数原子核是不成立的，故 C 错误；U 衰 23892 变成Pb 质量数减少 32，则发生 8 次 衰变，电
38、荷数总共少 16，但是此衰变电荷数少 10， 20682 可知发生 6 次 衰变，D 正确. 9.(2018江西省十所省重点高中二模)下列核反应方程中，表示核聚变过程的是( ) A. P Sie 3015301401 B. H H He n 2 13 14 21 0 C. C Ne 14 614 701 D.UTh He 23892234904 2 答案 B 10.(多选)(2016全国卷35(1)改编)一静止的铝原子核Al俘获一速度为1.0107 m/s的质子 2713 p 后，变为处于激发态的硅原子核Si*.下列说法正确的是( ) 2814 A.核反应方程为 p Al Si* 271328
39、14 B.核反应过程中系统动量守恒 C.核反应过程中系统能量不守恒 D.核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和 答案 AB 解析 根据质量数和电荷数守恒可得，核反应方程为 p Al Si*，A 正确；核反应过程中 27132814 释放的核力远远大于外力，故系统动量守恒，B 正确；核反应过程中系统能量守恒，C 错误； 由于反应过程中，要释放大量的能量，伴随着质量亏损，所以生成物的质量小于反应物的质 量之和，D 错误. 11.(2018山西省长治、运城、大同、朔州、阳泉五地市联考)氘核和氚核可发生热核聚变而释 放巨大的能量，该反应方程为： H H HeX，式中 X 是某种粒子
40、.已知： H、 H、 He 2 13 14 22 13 14 2 和粒子 X 的质量分别为 2.014 1 u、3.016 1 u、4.002 6 u 和 1.008 7 u；1 u931.5 MeV/c2，c 是真空中的光速.由上述反应方程和数据可知( ) A.粒子 X 是 H 1 1 B.该反应中的质量亏损为 0.028 9 u C.该反应释放出的能量约为 17.6 MeV D.该反应中释放的全部能量转化为粒子 X 的动能 答案 C 解析 根据核反应前、后质量数守恒和电荷数守恒，可判断 X 为中子，选项 A 错误 ； 该反应 中的质量亏损为 m2.014 1 u3.016 1 u4.002
41、 6 u1.008 7 u0.018 9 u，故 B 错误；由 爱因斯坦质能方程可知释放出的能量为 E0.018 9931.5 MeV17.6 MeV，选项 C 正确； 该反应中释放的能量一部分转化为粒子 X 的动能，一部分转化为 He 的动能，故 D 错误. 4 2 12.(2018广东省广州市 4 月模拟)有一钚的同位素Pu 核静止在匀强磁场中，该核沿与磁场 23994 垂直的方向放出 x 粒子后，变成铀(U)的一个同位素原子核.铀核与 x 粒子在该磁场中的旋转 半径之比为 146，则( ) A.放出的 x 粒子是 He 4 2 B.放出的 x 粒子是e 01 C.该核反应是核裂变反应 D
42、.x 粒子与铀核在磁场中的旋转周期相等 答案 A 解析 静止的钚核沿与磁场垂直的方向放出 x 粒子后动量守恒，根据动量守恒定律可知，生 成的铀核和 x 粒子的动量大小相等，铀核的质子数为 92，根据 r，则可知 x 粒子的质子 mv qB 数为 2，故为 粒子( He)，选项 A 正确，B 错误 ； 该反应为衰变反应，选项 C 错误 ； 根据 T 4 2 ，由于铀核和 粒子的比荷不相等，故周期不相等，选项 D 错误. 2m qB 13.(2018四川省雅安市第三次诊断)铀原子核既可发生衰变，也可发生裂变.其衰变方程为U 23892 ThX， 裂变方程为U nY Kr3 n， 其中U、 n、 Y
43、、 Kr 的质量分别为 m1、 m2、 23490235921 089361 0235921 08936 m3、m4，光在真空中的传播速度为 c.下列叙述正确的是( ) A.U 发生的是 衰变 23892 B.Y 原子核中含有 56 个中子 C.若提高温度，U 的半衰期将会变小 23892 D.U 裂变时释放的能量为(m12m2m3m4)c2 23592 答案 D 解析 根据核反应过程中质量数守恒、 电荷数守恒， 知 X 为氦原子核，U 发生的是 衰变， 23892 故 A 错误；Y 的质量数：A2351893144，电荷数：Z923656，由原子核的组 成特点可知，Y 原子核中含有 56 个
44、质子，中子数为：1445688 个，故 B 错误；半衰期与 温度、压强等外界因素无关，故 C 错误； 由于核裂变的过程中释放能量，根据爱因斯坦质 能方程得：Emc2(m12m2m3m4)c2，故 D 正确. 14.用速度大小为 v 的中子轰击静止的锂核( Li)，发生核反应后生成氚核和 粒子，生成的氚 6 3 核速度方向与中子的初速度方向相反，氚核与 粒子的速度之比为 78，中子的质量为 m， 质子的质量可近似看做 m，光速为 c. (1)写出核反应方程. (2)求氚核与 粒子的速度大小. (3)若核反应过程中放出的核能全部转化为 粒子和氚核的动能，求出质量亏损. 答案 (1) n Li H He 1 06 33 14 2 (2)v v (3) 7 11 8 11 141mv2 121c2 解析 (1)由题意可知，核反应方程为 n Li H He. 1 06 33 14 2 (2)设中子的初速度方向为正方向， 由动量守恒定律得 mv3mv14mv2 由题意得 v1v278 解得 v1v，v2v. 7 11 8 11 (3)氚核和 粒子的动能之和为 Ek 3mv12 4mv22mv2 1 2 1 2 403 242 释放的核能为 EEkEknmv2 mv2mv2 403 242 1 2 141 121 由爱因斯坦质能方程得，质量亏损为 m. E c2 141mv2 121c2