【新步步高】高考物理大一輪總復(fù)習（江蘇專版 ）題庫 第十三章 動量守恒定律 波粒二象性 原子結(jié)構(gòu)與原子核 第3課時

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1、 第3課時　原子結(jié)構(gòu)與原子核 考綱解讀 1.知道兩種原子結(jié)構(gòu)模型，會用玻爾理論解釋氫原子光譜.2.掌握氫原子的能級公式并能結(jié)合能級圖求解原子的躍遷問題.3.掌握原子核的衰變、半衰期等知識.4.會書寫核反應(yīng)方程，并能根據(jù)質(zhì)能方程求解核能問題． 考點一　原子結(jié)構(gòu)與α粒子散射實驗 1．α粒子散射實驗的結(jié)果 圖1 絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進，但少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)α粒子的偏轉(zhuǎn)超過了90，有的甚至被撞了回來，如圖1所示． 2．盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型 在原子的中心有一個很小的核，叫原子核，原子的所有正電荷和幾乎所有質(zhì)量都集中在原子核里，帶負電的電

2、子在核外繞核旋轉(zhuǎn)． 例1　盧瑟福和他的助手做α粒子散射實驗，獲得了重要發(fā)現(xiàn)：關(guān)于α粒子散射實驗的結(jié)果，下列說法中正確的是(　　) A．證明了質(zhì)子的存在 B．證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的 C．證明了原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個很小的核里 D．說明了原子中的電子只能在某些軌道上運動 答案　C 解析　α粒子散射實驗發(fā)現(xiàn)了原子內(nèi)存在一個集中了全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量的核．數(shù)年后盧瑟福發(fā)現(xiàn)核內(nèi)有質(zhì)子并預(yù)測核內(nèi)存在中子，所以C正確，A、B錯．玻爾發(fā)現(xiàn)了電子軌道量子化，D錯． 變式題組 1．[α粒子散射實驗現(xiàn)象]英國物理學(xué)家盧瑟福用α粒子轟擊金箔，為了解釋實驗結(jié)果，他提出

3、了原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說．如圖所示．O表示金原子核的位置，曲線ab和cd分別表示經(jīng)過金原子核附近的α粒子的運動軌跡，其中能正確反映實驗結(jié)果的是(　　) 答案　BD 解析　α粒子和原子核都帶正電，α粒子離核越近所受斥力越大，偏轉(zhuǎn)越大，C錯，D正確；曲線運動的軌跡總是彎向受力的一側(cè)，A錯，B正確． 2．[α粒子散射現(xiàn)象分析]在盧瑟福α粒子散射實驗中，有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，其原因是(　　) A．原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個很小的核上 B．正電荷在原子內(nèi)是均勻分布的 C．原子中存在著帶負電的電子 D．原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中 答案　A 解析　盧瑟福α粒子散

4、射實驗中使盧瑟福驚奇的就是α粒子發(fā)生了較大角度的偏轉(zhuǎn)，這是由于α粒子帶正電，而原子核極小，且原子核帶正電，A正確，B錯誤．α粒子能接近原子核的機會很小，大多數(shù)α粒子都從核外的空間穿過，而與電子碰撞時如同子彈碰到塵埃一樣，運動方向不會發(fā)生改變．C、D的說法沒錯，但與題意不符． 考點二　玻爾理論的理解與計算 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＝6.6310－34

5、Js) 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(yīng)．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． 4．氫原子的能級、能級公式 (1)氫原子的能級圖(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＝0.5310－10 m. 例2　氫原子處于基態(tài)時，原子能量E1＝－13.6 eV，已知電子電量為e，電子質(zhì)量為m，氫的核外電子的第一條可

6、能軌道的半徑為r1，已知氫原子各定態(tài)能量與基態(tài)能量之間關(guān)系為En＝，式中n＝2、3、4、5…… (1)氫原子核外電子的繞核運動可等效為一環(huán)形電流，處于基態(tài)的氫原子核外電子運動的等效電流多大？(用K，e，r1，m表示) (2)若氫原子處于n＝2的定態(tài)，求該氫原子的電離能． 答案　(1)I＝ 　(2)3.4 eV 解析　(1)氫原子核外電子繞核做勻速圓周運動，庫侖力作向心力，有 ＝ 根據(jù)電流的定義I＝得I＝ (2)氫原子處于n＝2的定態(tài)時能級為E2＝＝－3.4 eV，要使處于n＝2的氫原子電離，需要吸收的能量值為3.4 eV，即電離能為3.4 eV. 變式題組 3．[能級躍遷的

7、理解]用頻率為ν0的光照射大量處于基態(tài)的氫原子，在所發(fā)射的光譜中僅能觀測到頻率分別為ν1、ν2、ν3的3條譜線，且ν3＞ν2＞ν1，則(　　) A．ν0＜ν1 B．ν3＝ν2＋ν1 C．ν0＝ν1＋ν2＋ν3 D.＝＋ 答案　B 解析　大量氫原子躍遷時，只有3個頻率的光譜，這說明是從n＝3能級向低能級躍遷，根據(jù)能量守恒有hν3＝hν2＋hν1，解得ν3＝ν2＋ν1，B正確． 4．[能級躍遷的理解]如圖3甲是氫原子的能級圖，對于一群處于n＝4的氫原子，下列說法中正確的是(　　) 圖3 A．這群氫原子能夠吸收任意能量的光子后向更高能級躍遷 B．這群氫原子能夠

8、發(fā)出6種不同頻率的光 C．這群氫原子發(fā)出的光子中，能量最大為10.2 eV D．從n＝4能級躍遷到n＝3能級發(fā)出的光的波長最大 答案　BD 解析　處于n＝4激發(fā)態(tài)的大量氫原子躍遷時，最多發(fā)出的光子種數(shù)為C＝6，發(fā)出光的能量越小，頻率越低，波長越長． 考點三　原子核的衰變 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 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 ＋2 e 4 u 最強

9、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.對半衰期的理解 (1)根據(jù)半衰期的概念，可總結(jié)出公式 N余＝N原，m余＝m原 式中N原、m原表示衰變前的放射性元素的原子核數(shù)和質(zhì)量，N余、m余表示衰變后的放射性元素的原子核數(shù)和質(zhì)量，t表示衰變時間，τ表示半衰期． (2)影響因素：放射性元素衰變的快慢是由原子核內(nèi)部因素決定的，與原子所處的物理狀態(tài)(如溫度、壓強)或化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)無關(guān)． 例3　(1)Th(釷)經(jīng)過一系列α衰變和β衰變，變成Pb(鉛)．以下說法中正確的是(　　) A．鉛核比釷核少8個質(zhì)子

10、B．鉛核比釷核少16個中子 C．共經(jīng)過4次α衰變和6次β衰變 D．共經(jīng)過6次α衰變和4次β衰變 (2)約里奧－居里夫婦因發(fā)現(xiàn)人工放射性元素而獲得了1935年的諾貝爾化學(xué)獎，他們發(fā)現(xiàn)的放射性元素P衰變成Si的同時放出另一種粒子，這種粒子是________． 解析　(1)設(shè)α衰變次數(shù)為x，β衰變次數(shù)為y，由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得 232＝208＋4x 90＝82＋2x－y 解得x＝6，y＝4 C錯，D正確． 鉛核、釷核的質(zhì)子數(shù)分別為82、90，故A正確． 鉛核、釷核的中子數(shù)分別為126、142，故B正確． (2)寫出衰變方程 P→Si＋e 故這種粒子為e(正電子) 答

11、案　(1)ABD　(2)e 變式題組 5．[對原子核衰變的理解]2014年5月10日南京發(fā)生放射銥－192丟失事件，銥－192化學(xué)符號是Ir，原子序數(shù)是77，半衰期為74天，銥－192通過β衰變放出γ射線，γ射線可以穿透10～100 mm厚鋼板．設(shè)衰變產(chǎn)生的新核用X表示，寫出銥－192的衰變方程________；若現(xiàn)有1 g銥－192經(jīng)過148天有________g銥－192發(fā)生衰變． 答案　77Ir→78X＋　0－1e　0.75 6．[核反應(yīng)實質(zhì)的理解]原子核U經(jīng)放射性衰變①變?yōu)樵雍薚h，繼而經(jīng)放射性衰變②變?yōu)樵雍薖a，再經(jīng)放射性衰變③變?yōu)樵雍薝.放射性衰變①、②和③依次為(　

12、　) A．α衰變、β衰變和β衰變 B．β衰變、α衰變和β衰變 C．β衰變、β衰變和α衰變 D．α衰變、β衰變和α衰變 答案　A 解析　UTh，質(zhì)量數(shù)少4，電荷數(shù)少2，說明①為α衰變.ThPa，質(zhì)子數(shù)加1，質(zhì)量數(shù)不變，說明②為β衰變．中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子，PaU，質(zhì)子數(shù)加1，質(zhì)量數(shù)不變，說明③為β衰變，中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子．故選A. 1．衰變方程 α衰變：X→Y＋He　β衰變：X→　AZ＋1Y＋e 2．衰變實質(zhì) α衰變：2H＋2n→He　β衰變：n→H＋e 3．衰變規(guī)律：電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒． 4．衰變次數(shù)的計算 若X→Y＋nHe＋me 則A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m

13、 解以上兩式即可求出m和n. 考點四　核反應(yīng)類型及核反應(yīng)方程 類型 可控性 核反應(yīng)方程典例 衰變 α衰變 自發(fā) 92U→90Th＋He β衰變 自發(fā) 90Th→91Pa＋e 人工轉(zhuǎn)變 人工控制 7N＋He→8O＋H(盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子) He＋Be→6C＋n(查德威克發(fā)現(xiàn)中子) 13Al＋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＋　0＋1e 重核裂變 比較容易進行人工控制 92U＋n→56Ba＋Kr＋3n 92U＋n→54Xe＋Sr＋10n 輕核聚變 目前無法控制 H＋H→He＋n 注意： (1)核反應(yīng)過程一般

14、都是不可逆的，所以核反應(yīng)方程只能用單向箭頭表示反應(yīng)方向，不能用等號連接． (2)核反應(yīng)的生成物一定要以實驗為基礎(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． (3)核反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒；遵循電荷數(shù)守恒． 例4　(1)現(xiàn)有三個核反應(yīng)方程： ①Na→Mg＋　0－1e； ②92U＋n→56Ba＋Kr＋3n； ③H＋H→He＋n. 下列說法正確的是(　　) A．①是裂變，②是β衰變，③是聚變 B．①是聚變，②是裂變，③是β衰變 C．①是β衰變，②是裂變，③是聚變 D．①是β衰變，②是聚變，③是裂變 (2)現(xiàn)有四個核反應(yīng)： A.H＋H→He＋n B.

15、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． ②求B中X的質(zhì)量數(shù)和中子數(shù)． 解析　(1)Na→Mg＋e中Na核釋放出β粒子，為β衰變.U＋n→Ba＋Kr＋3n為鈾核在被中子轟擊后，分裂成兩個中等質(zhì)量的核，為裂變．而H＋H→He＋n為聚變，故C正確． (2)①人工轉(zhuǎn)變核反應(yīng)方程的特點：箭頭的左邊是氦核與常見元素的原子核，箭頭的右邊也是常見元素的原子核．D是查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程，B是裂變反應(yīng)，是研究原子彈的基本核反應(yīng)方程，A

16、是聚變反應(yīng)，是研究氫彈的基本核反應(yīng)方程． ②由電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可以判定，X質(zhì)量數(shù)為144，電荷數(shù)為56，所以中子數(shù)為144－56＝88. 答案　(1)C　(2)①D　B　A?、?44　88 變式題組 7．[核反應(yīng)方程的書寫]原子核聚變可望給人類未來提供豐富的潔凈能源．當氘等離子體被加熱到適當高溫時，氘核參與的幾種聚變反應(yīng)可能發(fā)生，放出能量．這幾種反應(yīng)的總效果可以表示為6H→kHe＋dH＋2n＋43.15 MeV由平衡條件可知(　　) A．k＝1，d＝4 B．k＝2，d＝2 C．k＝1，d＝6 D．k＝2，d＝3 答案　B 解析　核反應(yīng)的基本規(guī)律是質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，所

17、以62＝4k＋d＋2,61＝2k＋d，解得k＝2，d＝2，因此B正確． 8．[核反應(yīng)類型的判斷]關(guān)于核衰變和核反應(yīng)的類型，下列表述中正確的有(　　) A.92U→90Th＋He　是α衰變 B.7N＋He→8O＋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　α衰變是放射出氦核的天然放射現(xiàn)象，A正確；β衰變是放射出電子的天然放射現(xiàn)象，而B是發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的原子核人工轉(zhuǎn)變，故B錯；C是輕核的聚變，D是β衰變現(xiàn)象，故C正確，D錯． 考點五　核力與核能的計算 1．應(yīng)用質(zhì)能方程解題的流程圖 書寫核反應(yīng)方程→計算質(zhì)量虧損Δm→利用ΔE＝Δm

18、c2計算釋放的核能 (1)根據(jù)ΔE＝Δmc2計算，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＝Δm931.5 MeV計算．因1原子質(zhì)量單位(u)相當于931.5 MeV的能量，所以計算時Δm的單位是“u”，ΔE的單位是“MeV”． 2．利用質(zhì)能方程計算核能時，不能用質(zhì)量數(shù)代替質(zhì)量進行計算． 例5　鈾核裂變有多種形式，其中一種的核反應(yīng)方程是U＋n→Ba＋Kr＋3n.(　　) (1)試計算一個鈾235原子核裂變后釋放的能量．(235 92U、Ba、Kr、n的質(zhì)量分別為235.043 9 u、140.913 9u、91.897 3 u、1.008

19、 7 u、1 u相當于931 MeV) (2)1 kg鈾235原子核發(fā)生上述裂變時能放出多少核能？它相當于燃燒多少煤釋放的能量？(煤的熱值為2.94107 J/kg) 解析　(1)裂變反應(yīng)的質(zhì)量虧損為 Δm＝(235.043 9＋1.008 7－140.913 9－91.897 3－31.008 7) u＝0.2153 u 一個鈾235原子核裂變后釋放的能量為 ΔE＝(0.215 3931)MeV≈200.4 MeV (2)1 kg鈾235中含原子核的個數(shù)為 N＝NA＝6.021023≈2.561024 則1 kg鈾235原子核發(fā)生裂變時釋放的總能量 ΔEN＝NΔE＝(2.5

20、61024200.4) MeV≈5.131026 MeV 設(shè)q為煤的熱值，m為煤的質(zhì)量，有ΔEN＝qm，所以 m＝＝ kg≈2 791.8 t 答案　(1)200.4 MeV　(2)5.131026 MeV　2791.8 t 變式題組 9．[核能的計算]已知氦原子的質(zhì)量為MHe u，電子的質(zhì)量為me u，質(zhì)子的質(zhì)量為mp u，中子的質(zhì)量為mn u，u為原子質(zhì)量單位，且由愛因斯坦質(zhì)能方程E＝mc2可知：1 u對應(yīng)于931.5 MeV的能量，若取光速c＝3108 m/s，則兩個質(zhì)子和兩個中子聚變成一個氦核，釋放的能量為(　　) A．[2(mp＋mn)－MHe]931.5 MeV B．

21、[2(mp＋mn＋me)－MHe]931.5 MeV C．[2(mp＋mn＋me)－MHe]c2 J D．[2(mp＋mn)－MHe]c2 J 答案　B 解析　核反應(yīng)方程為2H＋2n→He，質(zhì)量虧損Δm＝2(mp＋mn)－(MHe－2me)＝2(mp＋mn＋me)－MHe，所以釋放的能量為ΔE＝Δm931.5 MeV＝[2(mp＋mn＋me)－MHe]931.5 MeV，選項B正確． 10．[核能的計算]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的質(zhì)量分別為2.014 1 u、3.016 1 u、4.002

22、 6 u和1.008 7 u；1 u＝931.5 MeV/c2，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)． 答案　(1)n(或中子)　17.6 解析　核反應(yīng)方程必須滿足質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，可知x是n(中子)．聚變前后質(zhì)量虧損是：Δm＝(2.014 1＋3.016 1－4.002 6－1.008 7) u＝0.018 9 u 釋放能量ΔE＝Δmc2＝0.018 9931.5 MeV≈17.6 MeV. 高考模擬　明確考向 1．(2014江蘇12C(2))氡222是一種天然放射性氣體，

23、被吸入后，會對人的呼吸系統(tǒng)造成輻射損傷．它是世界衛(wèi)生組織公布的主要環(huán)境致癌物質(zhì)之一．其衰變方程是Rn→Po＋________.已知Rn的半衰期約為3.8天，則約經(jīng)過______天，16 g的Rn衰變后還剩1 g. 答案　He　15.2 解析　根據(jù)質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒得衰變方程為Rn→Po＋He.根據(jù)衰變規(guī)律m＝m0()，代入數(shù)據(jù)解得t＝15.2天． 2．(2014新課標Ⅰ35(1))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

24、的穿透能力最強 答案　BCD 解析　自然界中絕大部分元素沒有放射現(xiàn)象，選項A錯誤；放射性元素的半衰期只與原子核結(jié)構(gòu)有關(guān)，與其他因素無關(guān)，選項B、C正確；α、β和γ三種射線電離能力依次減弱，穿透能力依次增強，選項D正確． 3.(2013江蘇單科12C(2))根據(jù)玻爾原子結(jié)構(gòu)理論，氦離子(He＋)的能級圖如圖4所示．電子處在n＝3軌道上比處在n＝5軌道上離氦核的距離________(選填“近”或“遠”)．當大量He＋處在n＝4的激發(fā)態(tài)時，由于躍遷所發(fā)射的譜線有________條． 圖4 答案　近　6 解析　量子數(shù)小的軌道半徑小，因此電子處在n＝3的軌道上比處在n＝5的軌道上離核近；

25、能級躍遷發(fā)射的譜線條數(shù)為C＝C＝6條． 4．(2014北京14)質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3.當一個質(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＋m2－m3)c　　　　　　B．(m1－m2－m3)c C．(m1＋m2－m3)c2 D．(m1－m2－m3)c2 答案　C 解析　由質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2，其中Δm＝m1＋m2－m3， 可得ΔE＝(m1＋m2－m3)c2，選項C正確． 5．圖5為氫原子的能級圖，已知可見光的光子的能量范圍為1.62～3.11 eV，鋅板的電子逸出功為3.34 eV，那么對氫原子在能級躍遷的過程

26、中輻射或吸收光子的特征認識正確的是________． 圖5 A．用氫原子從高能級向基態(tài)躍遷時發(fā)射的光照射鋅板，一定不能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象 B．用能量為11.0 eV的自由電子轟擊，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài) C．處于n＝2能級的氫原子能吸收任意頻率的紫外線 D．處于n＝3能級的氫原子可以吸收任意頻率的紫外線，并且使氫原子電離 E．用波長為60 nm的倫琴射線照射，可使處于基態(tài)的氫原子電離出自由電子 答案　BDE 解析　氫原子從高能級躍遷到基態(tài)發(fā)射的光子能量大于鋅板的電子逸出功，鋅板能發(fā)生光電效應(yīng)，選項A錯誤；用能量為11.0 eV的自由電子轟擊，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷

27、到n＝2的激發(fā)態(tài)，選項B正確；紫外線的最小能量為3.11 eV，處于E2＝－3.4 eV能級的氫原子能吸收部分頻率的紫外線，選項C錯誤；處于n＝3能級(E3＝－1.51 eV)的氫原子可以吸收任意頻率的紫外線，并且使氫原子電離，選項D正確；波長為60 nm的倫琴射線，能量E＝＞13.6 eV，用該倫琴射線照射，可使處于基態(tài)的氫原子電離出自由電子，選項E正確． 練出高分 一、單項選擇題 1．(2013福建理綜30(1))在盧瑟福α粒子散射實驗中，金箔中的原子核可以看作靜止不動，下列各圖畫出的是其中兩個α粒子經(jīng)歷金箔散射過程的徑跡，其中正確的是( ) 答案　C 解析　金箔中的原

28、子核與α粒子都帶正電，α粒子接近原子核過程中受到斥力而不是引力作用，A、D錯；由原子核對α粒子的斥力作用及物體做曲線運動的條件知曲線軌跡的凹側(cè)應(yīng)指向受力一方，B錯，C對． 2．如圖1所示是某原子的能級圖，a、b、c為原子躍遷時所發(fā)出的三種波長的光．在下列該原子光譜的各選項中，譜線從左向右的波長依次增大，則正確的是(　　) 圖1 答案　C 解析　根據(jù)玻爾的原子躍遷公式h＝Em－En可知，兩個能級間的能量差值越大，輻射光的波長越短，從題圖中可以看出，能量差值最大的是E3－E1，輻射光的波長a最短，能量差值最小的是E3－E2，輻射光的波長b最長，所以譜線從左向右的波長依次增大的順序是

29、a、c、b，C正確． 3. 如圖2所示為氫原子能級示意圖，現(xiàn)有大量的氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，當向低能級躍遷時輻射出若干不同頻率的光，下列說法正確的是(　　) 圖2 A．這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光 B．由n＝2能級躍遷到n＝1能級產(chǎn)生的光頻率最小 C．由n＝4能級躍遷到n＝1能級產(chǎn)生的光最容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象 D．用n＝2能級躍遷到n＝1能級輻射出的光照射逸出功為6.34 eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng) 答案　D 解析　這些氫原子向低能級躍遷時可輻射出C＝＝6種光子，選項A錯誤；由n＝4能級躍遷到n＝3能級產(chǎn)生的光子能量最小，所以頻率最小，選項B錯誤；由n＝4能級躍遷

30、到n＝1能級產(chǎn)生的光子能量最大，頻率最大，波長最小，最不容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象，選項C錯誤；從n＝2能級躍遷到n＝1能級輻射出的光子能量為10.20 eV>6.34 eV，所以能使金屬鉑發(fā)生光電效應(yīng)，選項D正確． 4．一個氘核和一個氚核經(jīng)過反應(yīng)后生成一個氦核和一個中子，同時放出一個γ光子．已知氘核、氚核、中子、氦核的質(zhì)量分別為m1、m2、m3、m4，普朗克常量為h，真空中的光速為c.下列說法中正確的是(　　) A．這個反應(yīng)的核反應(yīng)方程是H＋H→He＋n＋γ B．這個反應(yīng)既不是聚變反應(yīng)也不是裂變反應(yīng) C．輻射出的γ光子的能量E＝(m3＋m4－m1－m2)c2 D．輻射出的γ光子的波長λ＝

31、 答案　A 解析　由電荷數(shù)守恒及質(zhì)量數(shù)守恒可知A正確．此反應(yīng)是輕核聚變反應(yīng)，B錯誤．由質(zhì)能方程知此過程中釋放的核能為ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2，C錯誤．若此核能全部以光子的形式釋放時，由ΔE＝h知γ光子的波長為λ＝，D錯誤． 5．下列核反應(yīng)方程及其表述中錯誤的是(　　) A.He＋H→He＋H是原子核的α衰變 B.He＋Al→P＋n是原子核的人工轉(zhuǎn)變 C.Na→Mg＋e是原子核的β衰變 D.U＋n→Kr＋Ba＋3n是重核的裂變反應(yīng) 答案　A 解析　He＋H→He＋H是聚變，不是原子核的α衰變；He＋Al→P＋n為α粒子撞擊鋁核，是原子核的人工轉(zhuǎn)變；Na→Mg＋e，生成

32、電子，是原子核的β衰變；U＋n→Kr＋Ba＋3n是鈾核的裂變反應(yīng)．綜上可知，選項A符合題意． 6．太陽內(nèi)部持續(xù)不斷地發(fā)生著4個質(zhì)子(H)聚變?yōu)?個氦核(He)的熱核反應(yīng)，核反應(yīng)方程是4H→He＋2X，這個核反應(yīng)釋放出大量核能．已知質(zhì)子、氦核、X的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，真空中的光速為c.下列說法中正確的是(　　) A．方程中的X表示中子(n) B．方程中的X表示正電子(e) C．這個核反應(yīng)中質(zhì)量虧損Δm＝4m1－m2 D．這個核反應(yīng)中釋放的核能ΔE＝(4m1－m2－m3)c2 答案　B 解析　核反應(yīng)方程為4H→He－2e，即X表示正電子，這個核反應(yīng)中質(zhì)量虧損Δm＝4m1－m2

33、－2m3，這個核反應(yīng)中釋放的核能ΔE＝(4m1－m2－2m3)c2，選項B正確． 二、單項選擇題 7．關(guān)于原子結(jié)構(gòu)，下列說法正確的是(　　) A．玻爾原子模型能很好地解釋氫原子光譜的實驗規(guī)律 B．盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型可以很好地解釋原子的穩(wěn)定性 C．盧瑟福的α粒子散射實驗表明原子內(nèi)部存在帶負電的電子 D．盧瑟福的α粒子散射實驗否定了湯姆孫關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的“西瓜模型” 答案　AD 解析　玻爾提出的原子模型能很好地解釋氫原子光譜的實驗規(guī)律；盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型不能解釋原子的穩(wěn)定性；盧瑟福的α粒子散射實驗表明原子具有核式結(jié)構(gòu)，否定了湯姆孫關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的“西瓜模型”，故A、D正確，B、C錯誤．

34、 8．已知能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的光子的最小頻率為ν0.一群氫原子處于量子數(shù)n＝3的激發(fā)態(tài)，這些氫原子能夠自發(fā)地躍遷到較低的能量狀態(tài)，并向外輻射多種頻率的光．下列說法正確的是(　　) A．當用頻率為2ν0的單色光照射該金屬時，一定能產(chǎn)生光電子 B．當用頻率為2ν0的單色光照射該金屬時，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能為hν0 C．當照射光的頻率ν大于ν0時，若ν增大，則逸出功增大 D．當照射光的頻率ν大于ν0時，若ν增大一倍，則光電子的最大初動能也增大一倍 答案　AB 解析　2ν0＞ν0，頻率為2ν0的光能發(fā)生光電效應(yīng)，選項A正確；由光電效應(yīng)方程，有Ekm＝hν－W0，而W0＝hν0

35、，用2ν0的光照射該金屬時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為hν0，當照射光的頻率ν＞ν0時，若ν增大一倍，則光電子的最大初動能不一定增大一倍，選項B正確，選項D錯誤；金屬的逸出功與光的頻率無關(guān)，選項C錯誤． 9．下列四幅圖的有關(guān)說法中，正確的是( )． A．若兩球質(zhì)量相等，碰后m2的速度一定為v B．射線甲是粒子流，具有很強的穿透能力 C．在光顏色保持不變的情況下，入射光越強，飽和光電流越大 D．鏈式反應(yīng)屬于重核的裂變 答案　ACD 三、非選擇題 10．2011年3月11日日本福島核電站發(fā)生核泄漏事故，其中銫137(Cs)對核輻射的影響大，其半衰期約為30年． (1)請

36、寫出銫137(Cs)發(fā)生β衰變的核反應(yīng)方程________________[已知53號元素是碘(Ⅰ)，56號元素是鋇(Ba)]． (2)若在該反應(yīng)過程中釋放的核能為E，則該反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損為________(真空中的光速為c)． (3)泄漏出的銫137要到約公元________年才會有87.5%的原子核發(fā)生衰變． 答案　(1)Cs→Ba＋e　(2)　(3)2101 解析　(1)銫137(Cs)發(fā)生β衰變的核反應(yīng)方程為Cs→Ba＋e. (2)由愛因斯坦的質(zhì)能方程得ΔE＝Δmc2可知，該反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損為. (3)泄漏出的銫137有87.5%的原子核發(fā)生衰變，還剩12.5%，設(shè)

37、衰變的時間為t，則＝，因半衰期τ＝30年，則t＝90年，即要到約公元2101年． 11．兩個動能均為1 MeV的氘核發(fā)生正面碰撞，引起如下反應(yīng)：H＋H→H＋H.已知氘核的質(zhì)量為2.013 6 u，氚核的質(zhì)量為3.015 6 u，氕核的質(zhì)量為1.007 3 u,1原子質(zhì)量單位(u)相當于931.5 MeV. (1)此核反應(yīng)中放出的能量ΔE為多少兆電子伏特？ (2)若放出的能量全部變?yōu)樾律说膭幽?，則新生的氕核所具有的動能為多少兆電子伏特？ 答案　(1)4.005 MeV　(2)4.5 MeV 解析　(1)由質(zhì)能方程得ΔE＝Δmc2＝(22.013 6 u－3.015 6 u－1.007

38、 3 u)931.5 MeV≈4.005 MeV. (2)相互作用過程中動量守恒，設(shè)新生核的動量大小分別為p1、p2，則p1＝p2＝p Ekm1＝m1v＝ Ekm2＝m2v＝ 由能量守恒定律，有 2Ek＋ΔE＝Ekm1＋Ekm2 解得Ekm2≈4.5 MeV. 12．某些建筑材料可產(chǎn)生放射性氣體—氡，氡可以發(fā)生α或β衰變，如果人長期生活在氡濃度過高的環(huán)境中，那么氡會經(jīng)過人的呼吸道沉積在肺部，并放出大量的射線，從而危害人體健康．原來靜止的氡核(Rn)發(fā)生一次α衰變生成新核釙(Po)，并放出一個能量E0＝0.09 MeV的光子．已知放出的α粒子動能Eα＝5.55 MeV；忽略放出光子

39、的動量，但考慮其能量；1 u相當于931.5 MeV. (1)寫出衰變的核反應(yīng)方程． (2)衰變過程中總的質(zhì)量虧損為多少？(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 答案　(1)Rn→Po＋He＋γ (2)0.006 16u 解析　(1)發(fā)生α衰變，方程為Rn→Po＋He＋γ. (2)忽略光子的動量，由動量守恒定律，有0＝pα－pPo 又Ek＝ 新核釙的動能EPo＝Eα 由題意知，質(zhì)量虧損對應(yīng)的能量以光子的能量和新核釙、α粒子的動能形式出現(xiàn)，衰變時釋放出的總能量 ΔE＝Eα＋EPO＋E0＝Δmc2 則衰變過程中總的質(zhì)量虧損Δm＝0.006 16 u. 13．(1)钚的一種同位素Pu衰變時

40、釋放巨大能量，如圖3所示，其衰變方程為Pu→U＋He＋γ，則(　　) 圖3 A．核燃料總是利用比結(jié)合能小的核 B．核反應(yīng)中γ的能量就是Pu的結(jié)合能 C. U核比Pu核更穩(wěn)定，說明U的結(jié)合能大 D．由于衰變時釋放巨大能量，所以Pu比U的比結(jié)合能小 (2)如圖4為氫原子的能級示意圖，一群氫原子處于n＝3的激發(fā)態(tài)，在向較低能級躍遷的過程中向外發(fā)出光子，用這些光子照射逸出功為2.49 eV的金屬鈉，金屬鈉表面所發(fā)出的光電子的最大初動能為________． 圖4 (3)用速度大小為v的中子轟擊靜止的鋰核(Li)，發(fā)生核反應(yīng)后生成氚核和α粒子，生成的氚核速度方向與中子的初速度方向相反，氚核與α粒子的速度之比為7∶8.中子的質(zhì)量為m，質(zhì)子的質(zhì)量可近似看做m，光速為c. ①寫出核反應(yīng)過程； ②求氚核和α粒子的速度大??； ③若中子的初動能以及核反應(yīng)過程中放出的核能全部轉(zhuǎn)化為α粒子和氚核的動能，求質(zhì)量虧損． 答案　(1)AD　(2)9.60 eV　(3)①10n＋63Li→31H＋42He　②v　v?、?