(浙江選考)2019版高考物理大一輪復習 第十三章 波粒二象性 原子結(jié)構(gòu) 原子核 第2講 原子核學案
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1、 第2講 原子核 [考試標準] 知識內(nèi)容 必考要求 加試要求 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(shù)細節(jié). 4.不要求了解比結(jié)合能概念以及比結(jié)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(shù)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(jié)合能 c 核裂變 c 核聚
2、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(jié)構(gòu). (2)三種射線 名稱 構(gòu)成 符號 電離能力 貫穿本領(lǐng) α射線 氦核 He 最強 最弱 β射線 電子 e 較強 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(zhì)子(H)和中子(n)組成,質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子.質(zhì)子帶正電,中子不帶電. (2)基本關(guān)系 ①核電荷數(shù)(Z)=質(zhì)子數(shù)=元素的原子序數(shù)=核外電子數(shù). ②質(zhì)量數(shù)(A)
3、=核子數(shù)=質(zhì)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(zhì)量數(shù),Z表示核電荷數(shù). (4)同位素:具有相同質(zhì)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 (多選)氫有三種同位素,分別是氕(H)、氘(H)、氚(H),則( ) A.它們的質(zhì)子數(shù)相等 B.它們的核外電子數(shù)相等 C.它們的核子數(shù)相等 D.它們的化學性質(zhì)相同 答案 ABD 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(zhì)
4、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(guān)系. 自測2 (多選)U衰變?yōu)镽n要經(jīng)過m次α衰變和n次β衰變,則m、n為( ) A.m=4 B.m=16 C.n=4 D.n=2 答案 AD 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
5、優(yōu)良品種等. 2.示蹤原子:有關(guān)生物大分子的結(jié)構(gòu)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(zhì)對水源、空氣、用具等的污染. 自測3 (多選)有關(guān)放射性同位素P的下列說法,正確的是( ) A.P與X互為同位素 B.P與其同位素有相同的化學性質(zhì) C.用P制成化合物后它的半衰期變長 D.含有P的磷肥釋放正電子,可用作示蹤原子,觀察磷肥對植物的影響 答案 BD 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
6、去的過程. 3.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. 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+17.6 MeV 2.人工轉(zhuǎn)變: (1)盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)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
7、命題點一 原子核及核反應 1.核反應過程一般都是不可逆的,所以核反應方程只能用單向箭頭“→”連接并表示反應方向,不能用等號連接. 2.核反應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方程. 3.核反應遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒,核反應過程中反應前后的總質(zhì)量一般會發(fā)生變化. 4.核反應遵循電荷數(shù)守恒. 例1 (多選)(2016·浙江10月選考·16)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200 MeV(1 eV=1.6×10-19
8、 J).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(guān) D.一個U裂變時,質(zhì)量虧損約為3.6×10-29 kg 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,選項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(jié)合質(zhì)能方程ΔE=Δmc2可知,反應過程中,虧損質(zhì)量為Δm= kg≈3.6×10-28 kg,選項D錯誤. 變式1 (多選)(2017·“金華十?!甭?lián)考)關(guān)于天然放射現(xiàn)象
9、,以下敘述正確的是( ) A.在α、β、γ這三種射線中,γ射線的穿透能力最強,α射線的電離能力最強 B.β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子時產(chǎn)生的 C.γ射線會使種子的遺傳基因發(fā)生變異,從而培育出新的優(yōu)良品種 D.鈾核(U)衰變?yōu)殂U核(Pb)的過程中,要經(jīng)過8次α衰變和10次β衰變 答案 ABC 變式2 (多選)14C發(fā)生放射性衰變成為14N,半衰期約為5 700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(jié)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
10、距今約5 700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(zhì)量是原來的一半,故該古木的年代距今約為5 700年,A正確;12C和14C互為同位素,具有相同的質(zhì)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(guān),D錯誤. 變式3 (多選)下列有關(guān)原子結(jié)構(gòu)和原子核的認識,其中正確的是( ) A.γ射線是高速運動的電子流 B.氫原子輻射光子后,其繞核運動的
11、電子動能增大 C.太陽輻射能量的主要來源是太陽中發(fā)生的輕核聚變 D.Bi的半衰期是5天,100克Bi經(jīng)過10天后還剩下50克 答案 BC 解析 β射線是高速電子流,而γ射線是一種電磁波,選項A錯誤.氫原子輻射光子后,繞核運動的電子距核更近,動能增大,選項B正確.太陽輻射能量的主要來源是太陽內(nèi)部氫核的聚變,選項C正確.10天為兩個半衰期,剩余的Bi為100×g=100×()2 g=25 g,選項D錯誤. 變式4 (多選)(2017·湖州市高三上學期期末)對以下的幾個核反應方程,判斷正確的是( ) ①H+H―→He+n ②Na―→Mg+e ③U+n―→Ba+Kr+3n A.①是
12、裂變,②是β衰變 B.①是聚變,③是裂變 C.②是β衰變,③是裂變 D.②是裂變,③是α衰變 答案 BC 解析?、貶+H―→He+n,該反應是聚變;②Na―→Mg+e,該衰變放射出一個電子,是β衰變;③U+n―→Ba+Kr+3n,該反應是重核分裂為兩個中等質(zhì)量的新核,是裂變. 變式5 (多選)(2017·浙江“七彩陽光”聯(lián)考)現(xiàn)有如下兩個核反應方程分別為: X+Y―→He+H+4.9 MeV H+H―→He+X+17.6 MeV 下列表述正確的是( ) A.X是質(zhì)子 B.Y的質(zhì)子數(shù)是3,中子數(shù)是3 C.兩個核反應都沒有質(zhì)量虧損 D.氘和氚的核反應是核聚變反應 答案
13、 BD 解析 根據(jù)核反應方程:H+H―→He+X+17.6 MeV,X的質(zhì)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+4.9 MeV,X是中子,所以Y的質(zhì)量數(shù):A2=4+3-1=6,核電荷數(shù):Z2=2+1-0=3,所以Y的質(zhì)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(zhì)量虧損,故C錯誤;氘和氚的核反應過程中是質(zhì)量比較小的核生成質(zhì)量比較大的新核,所以是核聚變反應,故D正確. 命題點二 核能的計算 核能的計算方法 1.根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程列式計算:即ΔE=Δmc2(Δm
14、的單位:kg). 2.根據(jù)1原子質(zhì)量單位(u)相當于931.5 MeV能量,則ΔE=Δm×931.5 MeV(Δm的單位:u). 3.核反應遵守動量守恒定律和能量守恒定律,因此可以結(jié)合動量守恒定律和能量守恒定律來計算核能. 例2 鈾核裂變的一種方式是U+n→Nd+Zr+3n+8X,該反應的質(zhì)量虧損是0.2 u,1 u相當于931.5 MeV的能量. (1)核反應方程中的X是____________. (2)該反應放出的能量是____________J.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 答案 (1)e (2)2.98×10-11 解析 (1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒得:X質(zhì)量數(shù)為0,核電荷數(shù)
15、為-1,故此X是電子e;(2)該核反應質(zhì)量虧損為:Δm=0.2 u,能量虧損為:ΔE=0.2×931.5 MeV≈2.98×10-11 J. 變式6 (多選)“超導托卡馬克”(英名稱:EAST,俗稱“人造太陽”)是我國自行研制的可控熱核反應實驗裝置.設(shè)該實驗反應前氘核(H)的質(zhì)量為m1,氚核(H)的質(zhì)量為m2,反應后氦核(He)的質(zhì)量為m3,中子(n)的質(zhì)量為m4,光速為c.下列說法中正確的是( ) A.這種裝置中發(fā)生的核反應方程式是H+H→He+n B.由核反應過程質(zhì)量守恒可知m1+m2=m3+m4 C.核反應放出的能量等于(m1+m2-m3-m4)c2 D.這種裝置的核反應原理
16、是核聚變 答案 ACD 解析 可控熱核反應裝置中發(fā)生的核反應方程式是H+H→He+n,故A正確;核反應過程中質(zhì)量數(shù)守恒,但質(zhì)量不守恒,存在質(zhì)量虧損,因此m1+m2≠m3+m4,故B錯誤;核反應過程中的質(zhì)量虧損Δm=m1+m2-m3-m4,釋放的核能ΔE=Δmc2=(m1+m2-m3-m4)c2,故C正確;這種裝置的核反應原理是核聚變,故D正確. 變式7 (多選)關(guān)于核反應方程Th―→Pa+X+ΔE(ΔE為釋放出的核能,X為新生成粒子),已知Th的半衰期為T,則下列說法正確的是( ) A.Pa沒有放射性 B.X粒子是從原子核中射出的,此核反應為β衰變 C.N0個Th經(jīng)2T時間因發(fā)生
17、上述核反應而放出的核能為N0ΔE(N0數(shù)值很大) D.N0個Th經(jīng)2T時間因發(fā)生上述核反應而放出的核能為N0ΔE(N0數(shù)值很大) 答案 BC 解析 原子序數(shù)大于83的元素都具有放射性,A錯誤;由電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可以判斷X為β粒子,B正確;經(jīng)過2T時間,核反應釋放的核能為N0ΔE,C正確,D錯誤. 變式8 氘核和氚核可發(fā)生熱核聚變而釋放巨大的能量,該反應方程為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2.0141 u、3.016 1 u、4.002 6 u和1.008 7 u;1 u相當于931.5 MeV的能量.由上述反應方程和數(shù)據(jù)可知,粒子x是___
18、___,該反應釋放出的能量為______MeV(結(jié)果保留三位有效數(shù)字). 答案 n(或中子) 17.6 解析 由核電荷數(shù)守恒可知,x粒子的核電荷數(shù)為:1+1-2=0,由質(zhì)量數(shù)守恒可知,x粒子的質(zhì)量數(shù)為:2+3-4=1,則x粒子是中子n;核反應過程中釋放的能量為E=Δmc2≈17.6 MeV. 1.(多選)(2017·金華十校聯(lián)考)下列物理現(xiàn)象正確的是( ) A.電子的衍射現(xiàn)象說明實物粒子也具有波動性 B.鏈式反應屬于重核的聚變 C.能量越大的光子波長越長 D.核力是強相互作用 答案 AD 2.(多選)在物理學的發(fā)展過程中,許多物理學家的科學發(fā)現(xiàn)推動了人類歷史的進步.下列
19、表述符合物理學史實的是( ) A.普朗克為了解釋黑體輻射現(xiàn)象,第一次提出了能量量子化理論 B.愛因斯坦為了解釋光電效應的規(guī)律,提出了光子說 C.盧瑟福通過對α粒子散射實驗的研究,提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型 D.貝可勒爾通過對天然放射性的研究,發(fā)現(xiàn)原子核是由質(zhì)子和中子組成的 答案 ABC 3.(多選)(2017·杭州市期末教學質(zhì)檢)下列關(guān)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(jié)構(gòu)模型 B.已知鈾238的半衰期為4.5×109年,則100個鈾238原子經(jīng)過9×109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
20、 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(jié)構(gòu)模型,選項A正確;半衰期對少量原子不成立,選項B錯誤;β衰變的電子流,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. 4.(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 5.(多選)下列說法正確的是( ) A.天然放射現(xiàn)
21、象說明原子核內(nèi)部具有復雜的結(jié)構(gòu) B.α粒子散射實驗說明原子核內(nèi)部具有復雜的結(jié)構(gòu) 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 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(jié)構(gòu),A正確.α粒子散射實驗說明原子具有核式結(jié)構(gòu),B錯誤.根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)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
22、,D錯誤. 6.(多選)(2017·湖州市期末考試)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. 7.(多選)(2017·溫州市十校期末聯(lián)考)下列說法正確的是( ) A.方程式U―→Th+He是重核裂變反應方程 B.β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)
23、的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子時所產(chǎn)生的 C.核力是短程力,與核子間的距離有關(guān),有時表現(xiàn)為引力,有時表現(xiàn)為斥力 D.原子核所含核子單獨存在時的總質(zhì)量等于該原子核的質(zhì)量 答案 BC 解析 方程式U―→Th+He是α衰變,選項A錯誤;β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子時所產(chǎn)生的,即n―→H+e,選項B正確;核力是短程力,與核子間的距離有關(guān),有時表現(xiàn)為引力,有時表現(xiàn)為斥力,選項C正確;原子核所含核子單獨存在時的總質(zhì)量大于該原子核的質(zhì)量,選項D錯誤. 8.(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
24、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(zhì)子結(jié)合成氘核,若該過程質(zhì)量虧損為Δm,則氘核的結(jié)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|(zhì)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)質(zhì)能方程可知,選項D正確. 9.(多選)(2017·諸暨中學期中考試)科學家通過對月壤樣品進行實驗分析,估計月壤中氦3的資源總量可達100~500萬噸,若能實現(xiàn)商業(yè)化運用,月壤中的氦3可供地球能源需求達數(shù)萬年.利
25、用氦3的核反應方程為:He+H―→He+X.則下列說法中正確的是( ) A.上式中X應為質(zhì)子 B.目前地球上的核電站正是利用氦3作為核燃料,因此迫切需要開發(fā)月壤的氦3 C.反應前He與H的質(zhì)量之和等于反應后He與X的質(zhì)量之和 D.反應前He與H的質(zhì)量之和大于反應后He與X的質(zhì)量之和 答案 AD 解析 根據(jù)核反應過程中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒,氦3的核反應方程為He+H―→He+H,即X為質(zhì)子,選項A正確;目前的核電站主要采用了鈾235的核裂變,而核聚變?nèi)蕴幱趯嶒炿A段,選項B錯誤;由于核聚變過程中存在質(zhì)量虧損,故反應前He與H的質(zhì)量之和大于反應后He與X的質(zhì)量之和,選項C錯誤,D正確.
26、 10.(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(zhì)子、中子的質(zhì)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(guān),故B正確;質(zhì)子和中子結(jié)合成氘核,有質(zhì)量虧損
27、,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. 11.(多選)(2017·杭州二中選考仿真考試)下列說法中正確的是( ) A.盧瑟福通過實驗發(fā)現(xiàn)質(zhì)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(zhì)子、中子、α粒子的質(zhì)量分別為m1、m2、m3,那么質(zhì)子和中子結(jié)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
28、析 盧瑟福用α粒子轟擊氮核發(fā)現(xiàn)了質(zhì)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(zhì)子與兩個中子結(jié)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(guān)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(shè)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. 12.(多選)(2017·浙江教育綠色評價聯(lián)盟適應性考試)一靜止在某勻強磁場中
29、的原子核X發(fā)生α衰變后變成原子核Y,已知原子核X、原子核Y和α粒子的質(zhì)量分別為mX、mY和mα,光速為c(不考慮質(zhì)量與速度有關(guān)的相對論效應,釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為兩個粒子的動能),則( ) A.原子核Y的中子數(shù)比原子核X的中子數(shù)少2 B.此反應前后質(zhì)量虧損Δm=mX-mY-mα C.原子核Y和α粒子在同一勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑比為 D.α粒子的動能為Ekα= 答案 AB 解析 α衰變放出氦原子核,所以原子核Y的中子數(shù)比原子核X的中子數(shù)少2,選項A正確;此反應前后質(zhì)量虧損Δm=mX-mY-mα,選項B正確;發(fā)生α衰變后,由動量守恒有mYvY=mαvα,則=,又由qvB=得r=
30、,所以==,則原子核Y與α粒子在同一勻強磁場中做勻速圓周運動的軌道半徑之比為,選項C錯誤;由能量守恒定律得mYvY2+mαvα2=(mX-mY-mα)c2,得α粒子的動能Ekα=,選項D錯誤. 13.(多選)(2017·杭州市高三上期末)在家居裝飾中常用到花崗巖、大理石等天然石材,這些巖石都含有不同程度的放射性元素.下列說法中正確的是( ) A.放射性元素U發(fā)生 α衰變的方程是:U―→Th+He B.α衰變中,α粒子獲得的能量越大,其德布羅意波長越短 C.β衰變中產(chǎn)生的電子來源于原子核的內(nèi)部,故半衰期會受元素化學狀態(tài)的影響 D.若某一原子核衰變輻射出一個頻率為 ν的 γ光子,該過程
31、質(zhì)量虧損為Δm,則hν>Δmc2 答案 AB 解析 放射性元素U發(fā)生α衰變的方程是:U→Th+He,故A正確;根據(jù)λ==知,α粒子獲得的能量越大,其德布羅意波長越短,故B正確;β衰變中產(chǎn)生的電子來源于原子核的內(nèi)部,但是半衰期不會受元素化學狀態(tài)的影響,故C錯誤;原子核衰變后,質(zhì)量虧損產(chǎn)生的能量為Δmc2=hν+Ek,可知hν<Δmc2,故D錯誤. 14.(多選)據(jù)報道,2014年3月4日英國蘭開夏郡的一名13歲學生杰米·愛德華茲在學校實驗室里成功完成了一項核試驗,成為世界上實現(xiàn)核聚變的最年輕的人,引起人們對氫元素、氫的同位素、核反應的熱議.下列說法正確的是( ) A.氫原子光譜是線狀譜
32、 B.氘(H)可以發(fā)生α衰變 C.H+H―→He+n是核聚變 D.核聚變都是可控的 答案 AC 解析 因為氫原子釋放的能量是不連續(xù)的,所以氫原子的光譜是線狀譜,選項A正確;原子序數(shù)較大的原子核才可能發(fā)生α衰變,選項B錯誤;H+H―→He+n是核聚變,選項C正確;核聚變并非都是可控的,選項D錯誤. 15.(多選)(2017·溫州市九校高三上學期期末)圖1中四幅圖涉及不同的物理知識,其中說法正確的是( ) 圖1 A.圖甲:用紫外線照射金屬鋅板表面時會發(fā)生光電效應,當增大紫外線的照射強度時,從鋅板表面逸出的光電子的最大初動能也隨之增大 B.圖乙:盧瑟福通過分析α粒子散射實
33、驗結(jié)果,提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型 C.圖丙: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.圖?。涸?0個氡222,經(jīng)過一個半衰期的時間,一定還剩余5個 答案 BC 解析 根據(jù)Ek=hν-W0,光電子的最大初動能與入射光的強度無關(guān),故A錯誤;盧瑟福通過分析α粒子散射實驗結(jié)果,提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型,故B正確;氫原子由較高能級躍遷到較低能級時,能量減小,向外輻射光子,故C正確;半衰期具有統(tǒng)計規(guī)律,對大量的原子核適用,對少數(shù)的原子核不適用,故D錯誤. 16.(多選)(2017·“超級全能生”8月聯(lián)考)“核反應堆”是通過可控的鏈式反應實現(xiàn)核能的釋放(如圖2所示),核燃料是
34、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(zhì)量是中子的12倍,假設(shè)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2 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. 13
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