（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

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)N0m0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(jí)躍遷到較低能級(jí)時(shí)，輻射一定頻率的光子，同時(shí)電子的動(dòng)能增大，電勢(shì)能減小()(4)假如有18個(gè)某種放射性元素的原子核，經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期，一定有9個(gè)原子核發(fā)生了衰變()(5)衰變的電子來(lái)源于原子核外的電子()(6)高溫、高壓的情況下，原子核的半衰期將會(huì)變短()提示：(1)(2)(3)(4)×(5)×(6)× 做一做在人類對(duì)微觀世界進(jìn)行探索的過(guò)程中，科學(xué)實(shí)驗(yàn)起到了非常重要的作用下列說(shuō)法符合歷史事實(shí)的是()A密立根通過(guò)油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)出了基本電荷的數(shù)值B貝克勒爾通過(guò)對(duì)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(guò)陰極射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)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(cè)出了該粒子的比荷提示：選ACD.密立根通過(guò)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(cè)出了基本電荷的數(shù)值，選項(xiàng)A正確；貝克勒爾通過(guò)對(duì)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(cuò)誤；居里夫婦通過(guò)對(duì)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(guò)陰極射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn)，說(shuō)明了陰極射線是帶負(fù)電的粒子，并測(cè)出了粒子的比荷，選項(xiàng)D正確氫原子的能級(jí)和光譜分析【知識(shí)提煉】1原子躍遷的條件(1)原子躍遷條件hEmEn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(shí)，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(shí)，氫原子電離后，電子具有一定的初動(dòng)能(3)原子還可吸收外來(lái)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(dòng)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(jí)的能量差值(EEmEn)，均可使原子發(fā)生能級(jí)躍遷2躍遷中兩個(gè)易混問(wèn)題(1)一群原子和一個(gè)原子：氫原子核外只有一個(gè)電子，這個(gè)電子在某個(gè)時(shí)刻只能處在某一個(gè)可能的軌道上，在某段時(shí)間內(nèi)，由某一軌道躍遷到另一個(gè)軌道時(shí)，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(shí)就會(huì)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(shí)有時(shí)可能是直接躍遷，有時(shí)可能是間接躍遷兩種情況下輻射(或吸收)光子的能量是不同的直接躍遷時(shí)輻射(或吸收)光子的能量等于間接躍遷時(shí)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(zhǎng)為1和2的兩束可見(jiàn)光入射到雙縫，在光屏上觀察到干涉條紋，其中波長(zhǎng)為1的光的條紋間距大于波長(zhǎng)為2的條紋間距則(下列表述中，腳標(biāo)“1”和“2”分別代表波長(zhǎng)為1和2的光所對(duì)應(yīng)的物理量)()A這兩束光的光子動(dòng)量p1>p2B這兩束光從玻璃射向真空時(shí)，其臨界角C1>C2C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>Uc2D這兩束光由氫原子從不同激發(fā)態(tài)躍遷到n2能級(jí)時(shí)產(chǎn)生，則相應(yīng)激發(fā)態(tài)的電離能E1>E2解析根據(jù)干涉條紋間距x可知，1>2，結(jié)合p，故p1<p2，A錯(cuò)誤；由于波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光，折射率和頻率較小，故n1<n2，1<2，由于sin C，故C1>C2，B正確；根據(jù)光電效應(yīng)知識(shí)，eUchW0，故Uc1<Uc2，C錯(cuò)誤；根據(jù)氫原子能級(jí)躍遷知識(shí)，hEmEn可知，發(fā)出頻率較小的光的氫原子激發(fā)態(tài)能級(jí)較低，相應(yīng)的電離能較大，故E1>E2，D正確答案BD【題組過(guò)關(guān)】 考向1對(duì)原子的核式結(jié)構(gòu)的理解1.如圖所示是粒子(氦原子核)被重金屬原子核散射的運(yùn)動(dòng)軌跡，M、N、P、Q是軌跡上的四點(diǎn)，在散射過(guò)程中可以認(rèn)為重金屬原子核靜止圖中所標(biāo)出的粒子在各點(diǎn)處的加速度方向正確的是()AM點(diǎn)BN點(diǎn)CP點(diǎn) DQ點(diǎn)解析：選C.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(duì)能級(jí)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(jí)如圖所示，已知可見(jiàn)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(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)可能輻射出射線B氫原子從n3的能級(jí)向n2的能級(jí)躍遷時(shí)會(huì)輻射出紅外線C處于n3能級(jí)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n4能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)可輻射出2種頻率的可見(jiàn)光答案：CD 考向3氫原子光譜分析3(2020·麗水檢測(cè))處于n3能級(jí)的大量氫原子，向低能級(jí)躍遷時(shí)，輻射光的頻率有()A1種 B2種 C3種 D4種解析：選C.氫原子能級(jí)躍遷輻射光的種類為C3，故C項(xiàng)正確氫原子能級(jí)圖與原子躍遷問(wèn)題的解答技巧(1)能級(jí)之間躍遷時(shí)放出的光子頻率是不連續(xù)的(2)能級(jí)之間發(fā)生躍遷時(shí)放出(吸收)光子的頻率由hEmEn求得若求波長(zhǎng)可由公式c求得(3)一個(gè)氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為(n1)(4)一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)的兩種求解方法用數(shù)學(xué)中的組合知識(shí)求解：NC.利用能級(jí)圖求解：在氫原子能級(jí)圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一畫(huà)出，然后相加 氫原子的能量及變化【知識(shí)提煉】1原子能量：EnEknEpn，隨n(r)增大而增大，其中E113.6 eV.2電子動(dòng)能：電子繞氫原子核運(yùn)動(dòng)時(shí)靜電力提供向心力，即km，所以Eknk，隨n(r)增大而減小3電勢(shì)能：通過(guò)庫(kù)侖力做功判斷電勢(shì)能的增減當(dāng)n減小，即軌道半徑減小時(shí)，庫(kù)侖力做正功，電勢(shì)能減小；反之，n增大，即軌道半徑增大時(shí)，電勢(shì)能增加【典題例析】(2020·寧波檢測(cè))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的光子被電離后，電子速度大小為_(kāi)(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(dòng)能定理可求解問(wèn)題解析電子離原子核越遠(yuǎn)電勢(shì)能越大，原子能量也就越大；根據(jù)動(dòng)能定理有hE1mv2所以電離后電子速度為 .答案越大氫原子在基態(tài)時(shí)軌道半徑r10.53×1010 m，能量E113.6 eV，求氫原子處于基態(tài)時(shí)：(1)電子的動(dòng)能；(2)原子的電勢(shì)能；(3)用波長(zhǎng)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(dòng)能Ek1mv eV13.6 eV.(2)因?yàn)镋1Ek1Ep1，所以Ep1E1Ek113.6 eV13.6 eV27.2 eV.(3)設(shè)用波長(zhǎng)為的光照射可使氫原子電離：0E1，所以 m9.14×108 m.答案：(1)13.6 eV(2)27.2 eV(3)9.14×108 m (1)原子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷的能量情況：吸收一定能量的光子，當(dāng)一個(gè)光子的能量滿足hE末E初時(shí)，才能被某一個(gè)原子吸收，使原子從低能級(jí)E初向高能級(jí)E末躍遷，而當(dāng)光子能量h大于或小于E末E初時(shí)都不能被原子吸收(2)原子從高能級(jí)向低能級(jí)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(shí)的兩能級(jí)間的能量差(3)電離時(shí)的能量：當(dāng)光子能量大于或等于原子所處的能級(jí)絕對(duì)值時(shí)，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(dòng)能 原子核的衰變半衰期【知識(shí)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衰變衰變衰變方程XYHeXYe衰變實(shí)質(zhì)2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)整體射出中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子和電子2H2nHenHe衰變規(guī)律質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒(2)射線：射線經(jīng)常是伴隨著衰變或衰變同時(shí)產(chǎn)生的其實(shí)質(zhì)是放射性原子核在發(fā)生衰變或衰變的過(guò)程中，產(chǎn)生的新核由于具有過(guò)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)樗プ儗?duì)質(zhì)量數(shù)無(wú)影響，先由質(zhì)量數(shù)的改變確定衰變的次數(shù)，然后再根據(jù)衰變規(guī)律確定衰變的次數(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(qiáng))或化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)無(wú)關(guān)【典題例析】(2020·1月浙江選考)下列說(shuō)法正確的是()A射線的穿透能力比射線強(qiáng)B天然放射現(xiàn)象說(shuō)明原子具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)C核聚變中平均每個(gè)核子放出的能量比裂變中平均每個(gè)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(wú)關(guān)答案：D1確定衰變次數(shù)的方法設(shè)放射性元素X經(jīng)過(guò)n次衰變和m次衰變后，變成穩(wěn)定的新元素Y，則表示該核反應(yīng)的方程為XYnHeme.根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可列方程AA4n，ZZ2nm.2半衰期的適用條件半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，是對(duì)大量的原子核衰變規(guī)律的總結(jié)，對(duì)于一個(gè)特定的原子核，無(wú)法確定何時(shí)發(fā)生衰變【題組過(guò)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()Aa、b為粒子的徑跡Ba、b為粒子的徑跡Cc、d為粒子的徑跡Dc、d為粒子的徑跡解析：選D.由于粒子帶正電，粒子帶負(fù)電，粒子不帶電，據(jù)左手定則可判斷a、b可能為粒子的徑跡，c、d可能為粒子的徑跡，選項(xiàng)D正確 考向2對(duì)半衰期的理解和應(yīng)用2碘131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(guò)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(guò)n個(gè)半衰期剩余碘131的含量mm.因32天為碘131的4個(gè)半衰期，故剩余碘131的含量：mm，選項(xiàng)C正確核反應(yīng)類型與核反應(yīng)方程【知識(shí)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(guò)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(hào)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(gè)守恒規(guī)律杜撰出生成物來(lái)寫(xiě)核反應(yīng)方程4核反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，核反應(yīng)過(guò)程中反應(yīng)前后的總質(zhì)量一般會(huì)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(guò)程的方程中，屬于衰變的是_，屬于衰變的是_，屬于裂變的是_，屬于聚變的是_(填正確答案標(biāo)號(hào))A.CNeB.PSeC.UThHeD.NHeOHE.UnXeSr2nF.HHHen解析一個(gè)原子核自發(fā)地放出一個(gè)粒子，生成一個(gè)新核的過(guò)程是衰變，因此C項(xiàng)是衰變；一個(gè)重核在一個(gè)粒子的轟擊下，分裂成幾個(gè)中等質(zhì)量原子核的過(guò)程是重核的裂變，因此E項(xiàng)是重核的裂變；兩個(gè)較輕的原子核聚合成一個(gè)較大的原子核，并放出粒子的過(guò)程是輕核的聚變，因此F項(xiàng)是輕核的聚變；另外，A、B項(xiàng)是衰變，D項(xiàng)是原子核的人工轉(zhuǎn)變答案CABEF核反應(yīng)的四種類型類型可控性核反應(yīng)方程典例衰變衰變自發(fā)UThHe衰變自發(fā)ThPae人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯た刂芅HeOH(盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子)HeBeCn(查德威克發(fā)現(xiàn)中子)2713AlHePn(約里奧居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素及正電子)PSie重核裂變比較容易進(jìn)行人工控制UnBaKr3n除氫彈外無(wú)法控制UnXeSr10n輕核聚變HHHen【題組過(guò)關(guān)】1(2017·11月浙江選考)下列說(shuō)法正確的是()A核聚變反應(yīng)方程可能為HHHe2nB鈾核裂變的核反應(yīng)方程可能為UnXeSr2nC發(fā)生衰變時(shí)原子核放出電子，說(shuō)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(guò)程質(zhì)量虧損為m，則氘核的結(jié)合能為mc2答案：BD2(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.UThHe是重核裂變B.NHeOH 是輕核聚變C.HHHen 是衰變D.SeKr2e 是衰變(2)現(xiàn)有四個(gè)核反應(yīng)：A.HHHenB.UnXKr3nC.NaMgeD.HeBeCn_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B中X的質(zhì)量數(shù)為_(kāi)，中子數(shù)為_(kāi)解析：(1)A為衰變，B為原子核的人工轉(zhuǎn)變，C為輕核聚變，D為衰變，故D正確(2)D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X的質(zhì)量數(shù)為：(2351)(893)144X的質(zhì)子數(shù)為：923656X的中子數(shù)為：1445688.答案：(1)D(2)DBA14488核能的計(jì)算【知識(shí)提煉】1應(yīng)用質(zhì)能方程解題的流程圖(1)根據(jù)Emc2計(jì)算，計(jì)算時(shí)m的單位是“kg”，c的單位是“m/s”，E的單位是“J”(2)根據(jù)Em×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(shí)m的單位是“u”，E的單位是“MeV”2根據(jù)核子比結(jié)合能來(lái)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)能方程計(jì)算核能時(shí)，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(gè)中子轟擊后裂變成Ba和Kr兩部分，并產(chǎn)生_個(gè)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mp1.672 6×1027 kg，中子的質(zhì)量mn1.674 9×1027 kg，粒子的質(zhì)量m6.646 7×1027 kg，光速c3.0×108 m/s.請(qǐng)計(jì)算粒子的結(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(shí)由核反應(yīng)方程可判斷產(chǎn)生中子的個(gè)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)合能的大小解析(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：UnBaKr3n，即產(chǎn)生3個(gè)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)組成粒子的核子與粒子的質(zhì)量差為m(2mp2mn)m結(jié)合能Emc2代入數(shù)據(jù)得E4.3×1012 J.答案(1)3大于(2)4.3×1012 J1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Emc2.方程的含義：物體具有的能量與它的質(zhì)量之間存在簡(jiǎn)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(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損m，其能量也要相應(yīng)減少，即Emc2.(3)原子核分解成核子時(shí)要吸收一定的能量，相應(yīng)的質(zhì)量增加m，吸收的能量為Emc2.2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(huì)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：HHHeX，式中X是某種粒子已知：H、H、He和粒子X(jué)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(jué)是_，該反應(yīng)釋放出的能量為_(kāi) 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m2.014 1 u3.016 1 u4.002 6 u1.008 7 u0.018 9 u，所以該反應(yīng)釋放出的能量為Em·c217.6 MeV.答案：n(或中子)17.6隨堂檢測(cè)1(2019·4月浙江選考)靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的原子核X發(fā)生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和粒子的質(zhì)量分別為mX、mY和m，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑為R.則()A衰變方程可表示為XYHeB核Y的結(jié)合能為(mXmYm)c2C核Y在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑為D核Y的動(dòng)能為EkY解析：選AC.衰變過(guò)程中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)均守恒，故該衰變方程為XYHe，故A正確；結(jié)合能是把核子分開(kāi)而需要的能量，而(mXmYm)c2是衰變過(guò)程中釋放的能量，故B錯(cuò)誤；衰變過(guò)程中滿足動(dòng)量守恒定律，即有0mYvYmv，又粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r，故核Y與粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑之比，則rY，故C正確；衰變過(guò)程中根據(jù)能量守恒定律，若釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，則EkYEk(mXmYm)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(dòng)能，則無(wú)法計(jì)算，故D錯(cuò)誤2能源是社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，發(fā)展核能是解決能源問(wèn)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.HHHen是核聚變反應(yīng)B.HHHen是衰變C.UnBaKr3n是核裂變反應(yīng)D.UnXeSr2n是衰變解析：選AC.衰變時(shí)釋放出電子(e)，衰變時(shí)釋放出氦原子核(He)，可知選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤；選項(xiàng)A中一個(gè)氚核和一個(gè)氘核結(jié)合成一個(gè)氦核并釋放出一個(gè)中子是典型的核聚變反應(yīng)；選項(xiàng)C中一個(gè)U235原子核吸收一個(gè)中子，生成一個(gè)Ba原子核和一個(gè)Kr原子核并釋放出三個(gè)中子3(2018·11月浙江選考)一個(gè)鈹原子核(Be)俘獲一個(gè)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(gè)鋰核(Li)，并放出一個(gè)不帶電的質(zhì)量接近零的中微子e，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Be1eLie.已知鈹原子的質(zhì)量為MBe7.016 929 u，鋰原子的質(zhì)量為MLi7.016 004 u，1 u相當(dāng)于9.31×102 MeV.下列說(shuō)法正確的是()A中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)均為零B鋰核(Li)獲得的動(dòng)能約為0.86 MeVC中微子與鋰核(Li)的動(dòng)量之和等于反應(yīng)前電子的動(dòng)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(dòng)能約為由于核衰變時(shí)的質(zhì)量虧損放出的能量Emc29.31×102(MBeMeMLi)0.86 MeV，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)動(dòng)量守恒定律可知中微子與鋰核(Li)的動(dòng)量之和等于反應(yīng)前電子的動(dòng)量，但能量不等，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤4.(2020·浙江省綠色評(píng)估聯(lián)盟高三考試)如圖為氫原子的能級(jí)示意圖，則下列對(duì)氫原子躍遷的理解正確的是()A由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出來(lái)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n4能級(jí)的氫原子向n1能級(jí)躍遷時(shí)，向外輻射6種不同頻率的光子C大量處于n3能級(jí)的氫原子向n1能級(jí)躍遷時(shí)，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(dòng)能為8.75 eVD如果用光子能量為10.3 eV的光照射處于n1能級(jí)的氫原子，則該能級(jí)的氫原子能夠躍遷到較高能級(jí)解析：選BC.氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)放出的光子的能量等于前后兩個(gè)能級(jí)之差，當(dāng)氫原子從高能級(jí)躍遷到基態(tài)時(shí)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(cuò)誤；大量處于n4能級(jí)的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí)，輻射光子的種類為C6，B正確；大量處于n3能級(jí)的氫原子向n1能級(jí)躍遷時(shí)，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(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程可得該金屬的最大初動(dòng)能為12.09 eV3.34 eV8.75 eV，C正確；當(dāng)氫原子由低能級(jí)向高能級(jí)躍遷時(shí)，氫原子吸收的光子能量一定等于兩能級(jí)之間的能量差，而由氫原子的能級(jí)圖可知任何兩能級(jí)間的能量差都不等于10.3 eV，因此不能使n1能級(jí)的氫原子躍遷到較高的能級(jí)，D錯(cuò)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(shuō)法正確的是()A核反應(yīng)方程為pAlSiB核反應(yīng)過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒C核反應(yīng)過(guò)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(guò)程中，滿足動(dòng)量守恒定律，B項(xiàng)正確；題述核反應(yīng)過(guò)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(duì)于封閉的系統(tǒng)，能量仍然守恒，C項(xiàng)錯(cuò)誤；核反應(yīng)過(guò)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(cuò)誤課后達(dá)標(biāo)一、不定項(xiàng)選擇題1.我國(guó)核聚變反應(yīng)研究大科學(xué)裝置“人造太陽(yáng)”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(kāi)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(shuō)法正確的是()A核聚變比核裂變更為安全、清潔B任何兩個(gè)原子核都可以發(fā)生聚變C兩個(gè)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(gè)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：AD2(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(huì)產(chǎn)生鋇核(Ba)和氪核(Kr)并釋放出中子(n)，當(dāng)達(dá)到某些條件時(shí)可發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)一個(gè)鈾核(U)裂變時(shí)，釋放的能量約為200 MeV(1 eV1.6×1019J)以下說(shuō)法正確的是()A.U的裂變方程為UBaKrnB.U的裂變方程為UnBaKr3nC.U發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件與鈾塊的體積有關(guān)D一個(gè)U裂變時(shí)，質(zhì)量虧損約為3.6×1028kg答案：BCD3.(2018·4月浙江選考)氫原子的能級(jí)圖如圖所示，關(guān)于大量氫原子的能級(jí)躍遷，下列說(shuō)法正確的是(可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍為4.0×1077.6×107 m，普朗克常量h6.6×1034 J·s ，真空中的光速3.0×108 m/s)()A氫原子從高能級(jí)躍遷到基態(tài)時(shí)，會(huì)輻射射線B氫原子處在n4能級(jí)，會(huì)輻射可見(jiàn)光C氫原子從高能級(jí)向n3能級(jí)躍遷時(shí)，輻射的光具有顯著的熱效應(yīng)D氫原子從高能級(jí)向n2能級(jí)躍遷時(shí)，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：BC4在一個(gè)U原子核衰變?yōu)橐粋€(gè)Pb原子核的過(guò)程中，發(fā)生衰變的次數(shù)為()A6次B10次C22次 D32次解析：選A.一個(gè)U原子核衰變?yōu)橐粋€(gè)Pb原子核的過(guò)程中，發(fā)生衰變的次數(shù)為(238206)÷48次，發(fā)生衰變的次數(shù)為2×8(9282)6次，選項(xiàng)A正確5(2020·杭州調(diào)研)原子處于基態(tài)時(shí)最穩(wěn)定，處于較高能級(jí)時(shí)會(huì)自發(fā)地向較低能級(jí)躍遷，用n表示氫原子所處能級(jí)狀態(tài)的量子數(shù)，N表示由該能級(jí)狀態(tài)發(fā)生躍遷時(shí)可能發(fā)出的不同波長(zhǎng)的光譜線的數(shù)目，則()A當(dāng)n1時(shí)，N1 B當(dāng)n2時(shí)，N2C當(dāng)n3時(shí)，N3 D當(dāng)n4時(shí)，N4解析：選C.據(jù)玻爾理論，處在n能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射光子的頻率種類N.6下列說(shuō)法正確的是()A發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程是BeHeCnB20個(gè)U的原子核經(jīng)過(guò)兩個(gè)半衰期后剩下5個(gè)UC.U在中子轟擊下生成Sr和Xe的過(guò)程中，原子核中的平均核子質(zhì)量變大D原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，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BeHeCn，A正確原子核的半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，只對(duì)大量的原子核才適用，所以B錯(cuò)誤.U在中子轟擊下生成Sr和Xe的過(guò)程中，原子核中的平均核子質(zhì)量變小，所以該反應(yīng)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生質(zhì)量虧損，從而放出核能，C錯(cuò)誤原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，可能要輻射出一定頻率的光子，也可能會(huì)吸收一定頻率的光子，所以D錯(cuò)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(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成氘核時(shí)，釋放的能量是(c表示真空中的光速)()A(m1m2m3)c B(m1m2m3)cC(m1m2m3)c2 D(m1m2m3)c2解析：選C.由質(zhì)能方程Emc2，其中mm1m2m3，可得E(m1m2m3)c2，選項(xiàng)C正確8一個(gè)電子(質(zhì)量為m，電量為e)和一個(gè)正電子(質(zhì)量為m，電量為e)，以相等的初動(dòng)能Ek相向運(yùn)動(dòng)，并撞到了一起，發(fā)生“湮滅”，產(chǎn)生兩個(gè)頻率相同的光子，設(shè)產(chǎn)生光子的頻率為；若這兩個(gè)光子的能量都是h，動(dòng)量分別為p和p，下列關(guān)系中正確的是()Ahmc2，ppBhmc2，ppChmc2Ek，ppDh(mc2Ek)，pp解析：選C.由能量守恒知2mc22Ek2h，故hmc2Ek，由動(dòng)量守恒知0pp，故pp，故選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤9(2020·臺(tái)州質(zhì)檢)下列說(shuō)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(duì)產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)無(wú)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)，須使鈾塊體積超過(guò)臨界體積，C錯(cuò)誤；重核裂變的質(zhì)量虧損遠(yuǎn)小于一個(gè)核子的質(zhì)量，核子數(shù)不會(huì)減少，D錯(cuò)誤10.(2020·臺(tái)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B(niǎo)i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()Aa82，b206Ba84，b206C是衰變，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是衰變，放出的是正電子，正電子是由質(zhì)子轉(zhuǎn)變成中子和一個(gè)正電子而生成的解析：選BC.衰變的方程式為：BiXe，為衰變，放出電子，選項(xiàng)C正確；衰變的方程式為：BiTiHe，為衰變，選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤，B正確11下列說(shuō)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(shí)會(huì)放出光子C從高空對(duì)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(shí)的總質(zhì)量小于該原子核的質(zhì)量解析：選B.對(duì)A項(xiàng)，半衰期是元素固有性質(zhì)；對(duì)C項(xiàng)，利用紅外線的波長(zhǎng)長(zhǎng)，穿透能力強(qiáng)；對(duì)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(shí)，質(zhì)量增加12(2020·嘉興測(cè)試)按照玻爾理論，一個(gè)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為rb的圓軌道上，ra>rb，在此過(guò)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(jí)Ea>Eb，故電子向低能級(jí)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(shuō)法正確的是()A原子中的電子繞原子核高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，運(yùn)行軌道的半徑不是任意的B利用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(zhǎng)太短D根據(jù)玻爾理論，氫原子的核外電子由較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)時(shí)，要釋放一定頻率的光子，同時(shí)電子的動(dòng)能增大，電勢(shì)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(shí)，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；利用射線的貫穿能力可以為金屬探傷，但是射線對(duì)人體細(xì)胞傷害太大，因此不能用來(lái)人體透視，選項(xiàng)B錯(cuò)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(shuō)明該束光的波長(zhǎng)太長(zhǎng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)玻爾理論，氫原子的核外電子由較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)時(shí)，要釋放一定頻率的光子，同時(shí)電子的動(dòng)能增大，電勢(shì)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(gè)速度v17.7×104 m/s的中子而發(fā)生核反應(yīng)，生成兩個(gè)新核已知生成物中He的速度v22.0×104 m/s，其方向與反應(yīng)前中子速度方向相同(1)寫(xiě)出上述反應(yīng)方程(2)求另一生成物的速度解析：(1)LinHeH.(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(dòng)量守恒有：m1v1m2v2m3v3v31×103 m/s負(fù)號(hào)說(shuō)明新核運(yùn)動(dòng)方向與氦核相反答案：(1)LinHeH(2)大小是1×103 m/s，方向與氦核速度方向相反17