全国通用版2019版高考物理大一轮复习第十二章波粒二象性原子结构与原子核第32讲波粒二象性实战演练2

2019年高考高三物理波粒二象性、原子结构、原子核单元总结与测知识网络学习重点和难点1、光电效应现象的基本规律。

在光电效应中（1）对光的强度的理解，（2）发生光电效应时光电流的强度为什么跟光电子的最大初动能无关，只与入射光的强度成正比，此处是难点之一；2、玻尔模型中能级的跃迁及计算。

在玻尔原子模型中能级的跃迁问题以及量子化的提出也是难点之一；3、原子核的衰变问题以及核能的产生与计算是本部分重点。

核能的计算与动量和能量的结合既是重点又是难点，要处理好。

知识要点知识梳理知识点一——光的本性1、光电效应（1）产生条件：入射光频率大于被照射金属的极限频率（2）入射光频率决定每个光子的能量决定光子逸出后最大初动能（3）入射光强度决定每秒逸出的光子数决定光电流的大小（4）爱因斯坦光电效应方程2、光的波粒二象性光既有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性，这就是光的本性。

（1）大量光子的传播规律体现波动性；个别光子的行为体现为粒子性。

（2）频率越低，波长越长的光，波动性越显著；频率越高，波长越短的波，粒子性越显著。

（3）可以把光的波动性看作是表明大量光子运动规律的一种概率波。

知识点二——原子核式结构1、α粒子散射α粒子散射实验结果：α粒子穿过金箔后，绝大多数沿原方向前进，少数发生较大角度偏转，极少数偏转角大于90°，有的甚至被弹回。

2、核式结构模型原子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的质量都集中在原子核，带负电的电子在核外空间绕核旋转。

原子半径大约为10-10m，核半径大约为10-15～10-14 m。

知识点三——氢原子跃迁对氢原子跃迁的理解：1、原子跃迁的条件原子从低能级向高能级或从高能级向低能级跃迁时吸收或放出恰好等于发生跃迁时的两能级间的能级差的光子；当光子的能量大于或等于13.6eV时，也可以被氢原子吸收，使氢原子电离；当氢原子吸收的光子能量大于13.6eV时，氢原子电离后，电子具有一定的动能；原子还可吸收实物粒子的能量而被激发，由于实物粒子的动能可全部或部分地被氢原子吸收，所以只要实物粒子的能量大于或等于两能级的差值，均可使原子发生能级跃迁。

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第十二章第32讲波粒二象性1．（2017·北京卷)2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm（1 nm＝10－9 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲．大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用．一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎．据此判断，能够电离一个分子的能量约为（取普朗克常量h＝6.6×10－34J·s,真空光速c＝3×108 m/s)（B）A．10－21 J B．10－18 JC．10－15 J D．10－12 J解析由题意知，电离一个分子的能量等于照射分子的光子能量，E＝hν＝h错误!＝2×10－18 J,故选项B正确．2．（2017·全国卷Ⅲ）(多选)在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b 照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为U a和U b、光电子的最大初动能分别为E k a和E k b.h 为普朗克常量．下列说法正确的是( BC)A．若νa〉νb，则一定有U a<U bB．若νa>νb，则一定有E k a〉E k bC．若U a<U b，则一定有E k a〈E k bD．若νa〉νb,则一定有hνa－E k a>hνb－E k b解析光照射到同种金属上,同种金属的逸出功相同．若νa＞νb，据hν－W0＝E k，得E k a ＞E k b，则选项B正确；由hν－W0＝E k＝eU，可知当νa＞νb时U a＞U b，则选项A错误；若U a ＞U b说明E k a＞E k b，则选项C正确；由hν－E k＝W0，而同一种金属W0相同，则选项D错误．3．(多选)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时,有光电流产生．下列说法正确的是（ACE）A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大,饱和光电流变大B．入射光的频率变高,饱和光电流变大C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生E．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关解析根据光电效应规律,保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，则饱和光电流变大，选项A正确；由爱因斯坦光电效应方程知,入射光的频率变高，产生的光电子最大初动能变大，而饱和光电流与入射光的频率和光强都有关，选项B错误，C正确；保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，当入射光的频率小于极限频率时，就不能发生光电效应，没有光电流产生，选项D错误;遏止电压与产生的光电子的最大初动能有关,光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的光强无关，选项E正确．4．(多选）实物粒子和光都具有波粒二象性．下列事实中突出体现波动性的是（ACD) A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构E．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关解析电子束具有波动性，通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，选项A正确；β射线在云室中高速运动时，径迹又细又直，表现出粒子性，选项B错误；人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构，体现出波动性，选项C正确；电子显微镜是利用电子束工作的，体现了波动性,选项D正确；光电效应实验，体现的是波的粒子性,选项E错误．5．以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出．强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属,由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实．光电效应实验装置示意如图．用频率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应．换同样频率为ν的强激光照射阴极K，则发生了光电效应;此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在K、A之间就形成了使光电子减速的电场．逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U的表达式可能正确的是(其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电荷量)( B)A．U＝错误!－错误!B．U＝错误!－错误!C．U＝2hν－W D．U＝错误!－错误!解析由光电效应方程可知nhν＝W＋错误!mv2(n＝2，3，4…)①在减速电场中由动能定理得－eU＝0－错误!mv2 ②联立①②得U＝错误!－错误!（n＝2，3，4…）,选项B正确．6．在某次光电效应实验中，得到的遏止电压U c与入射光的频率ν的关系如图所示．若该直线的斜率和截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量可表示为__ek__，所用材料的逸出功可表示为__－eb__．解析根据光电效应方程E km＝hν－W0及E km＝eU c得U c＝错误!－错误!,故错误!＝k，b＝－错误!，得h＝ek，W0＝－eb．。

第十二章波粒二象性原子结构与原子核章末综合测试（十二）（时间：45分钟分数：100分）一、选择题（本题共10小题，每小题6分.在每小题给出的四个选项中，第1〜5题只有一项符合题目要求，第6〜10题有多项符合题目要求.全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）1.下列说法中正确的是（）A.光是一种概率波，物质波也是概率波B.麦克斯韦首次通过实验证实了电磁波的存在C.某单色光从一种介质进入到另一种介质，其频率和波长都将改变D.紫光照射某金属时有电子向外发射，红光照射该金属时也一定有电子向外发射解析：A麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹首次通过实验证实了电磁波的存在，故B错误；单色光从一种介质进入到另一种介质时，其频率是不变的，但由于光速不同，所以波长会改变，C错误；由于紫光的频率大于红光，则根据爱因斯坦的光电效应方程可知，红光照射该金属时不一定有电子向外发射，故D错误.2.根据爱因斯坦的光子说，光子能量F等于（力为普朗克常量，c为真空屮的光速，久为光在真空中的波长）（）A.h—c, hC. h 入D.―解析：B根据爱因斯坦的光子说，光子能量E=hv,根据光的传播速度和频率的关系c=久/得£=力■午，B正确.3.（2017 •河南信阳息县一中段考）下列对题中四幅图的分析，其中正确的是E/eV ■0—0.54—0.85 —1.51-3.4 n_ 00-13.6A. 从图①可知，光电效应实验中方光的频率比日光的大B. 从图②可知，能量为5 eV 的光子不能被处于n=2能级的氢原子吸收C. 从图③可知，随着放射性物质质量的不断减少，其半衰期不断增大D. 从图④可知，a 粒子散射实验表明原子核由中子和质子组成解析：A e& = h 佩,从图①可知，仏〉弘，故几> A 正确；5 eV>3. 4 eV,所以 能量为5 eV 的光子能被处于/7=2能级的蛍原子吸收并发生电离，B 错误；半衰期与物质质 量无关，故C 错误；a 粒子散射实验不能得出原子核由质子和中子组成，故D 错误；故选A.4. 如图，天然放射源铀发出的一束射线经过匀强电场时分裂 成1、2、3三种射线，下列说法正确的是（）A. 三种射线都是带电粒子流B. 射线1实质是高速的质子流C. 射线3是原子核外电子电离后形成的电子流D. 三种射线都具有很高的能量，说明原子核是一个能量宝库解析：D 射线2是Y 射线，不带电，A 错误；射线1带正电，是氨核流，B 错误；射 线3是电子流，是原子核内部变化产生的，C 错误.5. 要使氛核聚变，必须使氣核之间的距离接近到核力能够发生作用的范Hzb,物质温度很高时，気原子将变为等离子体，等离子体的分子平均动能为E 严些 数，丁为热力学温度,两个氛核之间的电势能为5-—,厂为电荷之间的距离，则氣核聚变 的温度至少为（） kdB 莎kgD •面解析：C 若两氣核从相距无穷远处到相距有厶2减=△必帕这里要注意，如果两C 正确.6. 以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在 极短吋间内只能吸收到一个光子而从金属表血逸出.强激光的出现 丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子 密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形 成多光子光电效应，这已被实验证实.彳叫玻耳兹曼常 宛核恰好接近到血动能变为零,则22云，即:2X^=—,解得&將，所以选项 3Azb 2 Zo光电效应实验装置示意图如图所示.用频率为a 的普通光源照射阴极K,没有发生光 电效应，换用同样频率的强激光照射阴极K,则发生了光电效应；此时，若加上反向电 压〃，即将阴极K 接电源正极，阳极A 接电源负极，在K 、A 之间就形成了使光电子减速的 电场.逐渐增大〃，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压〃可能是 下列的（其屮倂为逸出功，力为普朗克常量，e 为电子电量）（）h v WA. U=一— e eC. U=2h v 一 W 解析：B 本题屮，“当增大反向电压〃，使光电流恰好减小到零时”，即为：从阴极K 逸岀的具有最大初动能的光电子，恰好不能到达阳极A.以从阴极K 逸出的且具有最大初动能的光电子为研究对象，由动能定理得：一％=0—* /〃/①由光电效应方程得：皿贰刃=2,3,4…）②nh v ir由①②式解得：U= -------- (刀=2, 3, 4…) e e故选项B 正确.7. （2017 -江苏单科）原子核的比结合能曲线如图所示.根据该曲线，下列判断正确的 有（）B. 爼e 核比霊i 核更稳定C. 两个汕核结合成;He 核时释放能量D. ＞核中核子的平均结合能比冰r 核中的大解析：BC 由图象可知，：He 的比结合能约为7 MeV,其结合能应为28 MeV,故A 错误.比 结合能较大的核较稳泄，故B 正确.比结合能较小的核结合成比结合能较大的核时释放能量, 故C 正确.比结合能就是平均结合能，故由图可知D 错误.2h vB. U= & & *公 a& （2017 •福建厦门质检）静止的雹Bi原子核在磁场屮发生衰变后运动轨迹如图所示，大小圆半径分别为召、金；则下列关于此核衰变方程和两圆轨迹半径比值判断正确的是A. 1 2 3 4slBi->2siTH-2HeB. 28lBi->>o+-?eC. R\ :金=84 : 1D. Rx :金=207 : 4解析：BC 原子核发生衰变时，根据动量守恒可知两粒子的速度方向相反，由图可知粒 子的运动轨迹在同一侧，根据左手定则可以得知，衰变后的粒子带的电性相反，所以原子核 发生的应该是0衰变，衰变方程为：2i ：；Bi->2JlPo + -（；e,故A 错误，B 正确；根据心初结 合两粒子动量大小相等，故用：兄=彳：s=84 ： 1,故C 正确，D 错误；故选B 、C.9.已知氢原子的能级如图所示，现用光子能量在10〜12. 9 eV 范围内的光去照射一群 处于基态的氢原子，则下列说法中正确的是（）E/eV-3.41 ------------------------ -13.6A. 在照射光中可能被吸收的光子能量有无数种B. 在照射光中可能被吸收的光子能量只有3种C. 照射后可观测到氢原子发射不同波长的光有6种D. 照射后可观测到氢原子发射不同波长的光有3种解析：BC 〃=1 — “=5, h v=&-R = 13. 06 eV,故能量在10〜12. 9 eV 范围内的光子, 仅被吸收符合刀=1一刀=2,刀=1 —门=3, n=\^n= 4的能级差的三种光子，A 错B 对；照 射后处于最高能级的氢原子的量子数77=4,故向低能级跃迁能辐射的光波长种类为N=_=6种，c 对D 错.10. 原來静止的原子核钦，质量为例，处在区域足够大的匀强磁场中，经□衰变变成 质量为饥的原子核Y, a 粒子的质量为朋，已测得a 粒子的速度垂直于磁场〃，且动能为 区假定原子核X 衰变时释放的核能全部转化为动能，则下列四个结论中，正确的是（）2A. 核Y 与a 粒子在磁场屮运动的周期之比为亍2B. 核Y 与a 粒子在磁场中运动的半径之比为牙C. 此衰变过程屮的质量亏损为D. 此衰变过程屮释放的核能为学各解析：BCD 原子核发生a 衰变吋质量数减小4,电荷数减小2,由题意知X 核原先静mv止，则衰变后a 粒子和反冲核Y 的动量大小相筹，由斤=〒知，用：Ra = q° : 6 = 2 : （Z —n 543 -0.54 -0.85 -1.512）,故B 项正确；周期之比由&学知，介：T.=~ •他='J ,故八项错误；该过 Bq ° 叽 Z —n 4他 程质量亏损△加=加一（加+加），故C 项正确；由$=抚知，Y 核的动能代尸占，则释放AF的核能AE=&+$Y =U ，故D 项正确. 二、非选择题（本大题共2小题，每题20分，共40分.）11. （2017 •湖北襄阳调研）氢原子基态能量£ = -13.6 eV,电子绕核做圆周运动的半 径刀=0. 53X10—2 in.求氢原子处于门=4激发态时：（1） 原子系统具有的能量；（2） 电子在刀=4轨道上运动的动能；（己知能量关系E=*\,半径关系r n =nr\, k= 9.0X10" N ・1『/化 e=l. 6X10^9 c ）（3） 若要使处于〃=2轨道上的氢原子电离，至少要用频率为多大的电磁波照射氢原子？ （普朗克常量力=6.63Xl （）f J ・s ）解析：（1）由丘=丄圧得（3分）E 、 fi=72=-0. 85 eV （3 分）（2）因为“=石\,所以门=4冬，由圆周运动知识得（3分）2 2召=丄（3分）-Tl -T1J （即/^1X1O 37 J/s ）.现假定该能虽全部来自上述氢核聚变反应，试估算银河系屮氨的含 量（最后结果保留一位有效数字）.（3）根据你的估算结果，对银河系中氨的主要生成途径做出判断.（可能用到的数据：银河系质量约为J^3X1041 kg,原子质量单位1 u=l. 66X10"7畑，1 u 对应于1.5X10—” J 的能量，电子质量加= 0.000 5 u,氨核质量m. =4. 002 6 u,氢核 质量妬=1.007 8 □,中微子人质量为零•）解析：（l ）4；H-＞；He+2纭+ 2 厶（3 分）A 加=4朋一加—2加（3分）A E= A mc=\. 14X 10-12 J （3 分）Pt （2） m=—m a 心6. 1 X 10J9 kg （3 分）△匕人…m 6. 1 X 1039“ 心八、氨的育車&=〒= 3X]0"] ~2%（3分） （3） 由估算结果可知，2%远小于25%的实际值，所以银河系中的氨主耍是宇宙诞生后不 久生成的.（5分）答案：（1）4；H 仝He+2；e+2 % 4. 14X10-12 J （2）2%所以隔=撷=寻9.0XKT32X0. 53X 1O"5 * * * * 10 * * * J （3 分）（3）银河系中的氨主要是宇宙诞生后不久生成的5. 85 eV（3）要使处于〃=2的氢原子电离，照射光的光子能量应能使电子从第2能级跃迁到无限远处，最小频率的电磁波的光子能量应为h #=0—彳（3 分）得21X1014 * * Hz （2 分）答案：（1）-0. 85 eV （2）0. 85 eV （3）8. 21X1014 Hz12.天文学家测得银河系中氨的含量约为25%.有关研允表明，宇宙中氨生成的途径有两条：一是在宇宙诞生后3分钟左右生成的；二是在宇宙演化到恒星诞生后，由恒星内部的氢核聚变反应生成的.（1）把氢核聚变反应简化为4个氢核（；H）聚变成氨核（；He）,同时放出2个正电子（纭）和2个中微子（厶），请写出该氢核聚变反应的方程，并计算一次反应释放的能量.（2）研究表明，银河系的年龄约为i=3.8X1017 s,每秒银河系产生的能量约为IX IO'?。

第33讲原子结构与原子核(1)电子的发现：英国物理学家__汤姆孙__发现了电子．(2)α粒子散射实验：1909～1911年，英国物理学家__卢瑟福__和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现__绝大多数__α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但有__少数__α粒子发生了大角度偏转，__极少数__α粒子偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来．如图所示．(3)原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的__正电荷__和几乎全部__质量__都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转．2．氢原子光谱(1)光谱分析利用元素的特征谱线(线状谱)分析和确定物质的组成成分．(2)氢原子光谱的实验规律巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝R(122－1n2) .(n＝3,4,5，…，R是里德伯常量，R＝1.10×107 m－1)(3)玻尔模型①玻尔的三条假设a．能量量子化：原子只能处于一系列__不连续__状态中，在这些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，这些状态叫做__定态__．对氢原子满足：E n＝1n2E1，其中E1＝－13.6 eV．b．轨道量子化：原子的__能量状态__跟电子不同的运行__轨道__相对应．原子的能量状态是不连续的，因此电子运动的可能轨道的分布也是不连续的．对氢原子满足：r n＝n2r1，其中r1＝0.53×10－10 m．c．能级跃迁：原子从一种定态(设能量为E2)跃迁到另一种定态(设能量为E1)时，它__辐射或吸收__一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即hν＝E2－E1．②氢原子能级图：如图所示．3．原子核(1)天然放射现象的发现1896年，__贝可勒尔__在铀矿石中发现未知的射线，把这些射线称为α射线、β射线、γ射线，这就是天然放射现象的发现．天然放射现象的发现，说明原子核__具有复杂结构__．(2)三种射线的比较(3)原子核的衰变 ①衰变原子核由于自发地放出某种粒子而转化为新核的变化． ②衰变规律a ．α衰变：A Z X→A －4Z －2Y ＋42He ，实质：211H ＋210n→42He ． b ．β衰变：A Z X→A Z ＋1Y ＋ 0－1e ，实质：10n→11H ＋ 0－1e ． ③半衰期a ．定义：放射性元素衰变有一定的速率，我们把放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间叫半衰期，用τ表示．b ．公式：m ＝m 0(12)tτ．c ．特点：半衰期τ由该元素的原子核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理状态(如压强、温度等)或化学状态(如单质、化合物等)无关．另外，半衰期仅是对大量原子核的统计规律．比如研究200个铀的原子核经过一个半衰期后还剩多少个铀的原子核是没有意义的．4．核能 (1)核力核子间的作用力．核力是短程强力，作用范围在1.5×10－15m 之内，只在__相邻__的核子间发生作用．(2)核能__核子__结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的__结合__能，亦称核能．(3)质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E ＝__mc 2__，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小，这就是质量亏损Δm .由质量亏损可求出释放的核能ΔE ＝__Δmc 2__．(4)重核的裂变与轻核的聚变 ①裂变重核分裂成质量较小的核的反应．如：23592U ＋10n→13654Xe ＋9038Sr ＋1010n. ②聚变轻核结合成质量较大的核的反应．如：21H ＋31H→42He ＋10n ． 1．判断正误(1)卢瑟福做α粒子散射实验时发现α粒子绝大多数穿过只有少数发生大角度偏转．( √ )(2)氢原子发射光谱是由一条一条亮线组成的．( √ )(3)氢原子由能量为E n 的定态向低能级跃迁时，氢原子辐射的光子能量为h ν＝E n .( × )(4)氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁．( × ) (5)目前核电站多数是采用核聚变反应发电．( × )(6)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，遵循电荷数守恒．( √ )(7)爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间可以相互转化．( × ) (8)如某放射性元素的半衰期是5天，那么100个该元素的原子核经过10天还剩下25个．( × )一 能级图与氢原子的跃迁 1．能级图中相关量意义的说明2．两类能级跃迁(1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发出光子． 光子的频率ν＝ΔE h ＝E 高－E 低h．(2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量．①光照(吸收光子)：光子的能量必须恰等于能级差h ν＝ΔE ；②碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E 外≥ΔE ； ③大于电离能的光子被吸收，将原子电离．谱线条数的确定方法(1)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n －1)． (2)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法． ①用数学中的组合知识求解：N ＝C 2n ＝n (n －1)2；②利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加．[例1](2017·江苏南京质检)已知氢原子基态的电子轨道半径为r 1＝0.528×10－10m ，量子数为n 的能级值为E n ＝－13.6n2eV ． (1)求电子在基态轨道上运动的动能；(2)有一群氢原子处于量子数n ＝3的激发态，画一张能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几种光谱线？(3)计算这几种光谱线中波长最短的波长．(静力电常量k ＝9×109N·m 2/C 2，电子电荷量e ＝1.6×10－19C ，普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s，真空中光速c ＝3.00×108m/s)解析 (1)核外电子绕核做匀速圆周运动，静电引力提供向心力，则ke 2r 21＝mv 2r 1，又知E k＝12mv 2，故电子在基态轨道的动能为 E k ＝ke 22r 1＝9×109×(1.6×10－19)22×0.528×10－10J ＝2.18×10－18J ＝13.6 eV ． (2)当n ＝1时，能级值为E 1＝－13.612eV ＝－13.6 eV ． 当n ＝2时，能级值为E 2＝－13.622eV ＝－3.4 eV ． 当n ＝3时，能级值为E 3＝－13.632eV ＝－1.51 eV ． 能发出的光谱线分别为3→2,2→1,3→1共3种，能级图如图所示． (3)由E 3向E 1跃迁时发出的光子频率最大，波长最短．h ν＝E 3－E 1，又知ν＝cλ，则有λ＝hcE 3－E 1＝6.63×10－34×3×10812.09×1.6×10－19 m ＝1.03×10－7m ．答案 (1)13.6 eV (2)见解析 (3)1.03×10－7m ．二 原子核的衰变 半衰期 1．α衰变、β衰变的比较方法1：确定衰变次数的方法是依据两个守恒规律，设放射性元素AZ X 经过n 次α衰变和m 次β衰变后，变成稳定的新元素A ′Z ′Y ，则表示该核反应的方程为：AZ X ―→A ′Z ′Y ＋n 42He ＋m 0－1e ．根据质量数守恒和电荷数守恒可列方程A ＝A ′＋4n ，Z ＝Z ′＋2n －m由以上两式联立解得n ＝A －A ′4，m ＝A －A ′2＋Z ′－Z由此可见，确定衰变次数可归结为求解一个二元一次方程组．方法2：因为β衰变对质量数无影响，可先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数．3．半衰期(1)公式：N 余＝N 原(12)t τ，m 余＝m 原(12)t τ．(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·宁夏银川质检)23592U 经过m 次α衰变和n 次β衰变，变成20782Pb ，则( B ) A ．m ＝7，n ＝3 B ．m ＝7，n ＝4 C ．m ＝14，n ＝9D ．m ＝14，n ＝18解析 根据题意知核反应方程23592U→20782Pb ＋m 42He ＋n 0－1e ，根据电荷数守恒和质量数守恒可得235＝207＋4m,92＝82＋2m －n .联立解得m ＝7，n ＝4，选项B 正确．[例3](2018·四川宜宾模拟)碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰期为8天． (1)碘131核的衰变方程：13153I→__13154X ＋ 0－1e__.(衰变后的元素用X 表示) (2)经过__16__天有75%的碘131核发生了衰变．解析 (1)根据质量数和电荷数守恒可知衰变方程为13153I→13154X ＋ 0－1e ．(2)每经1个半衰期，有半数原子核发生衰变，经2个半衰期将剩余14的原子核，即有75%的碘131核发生衰变，故经过的时间为16天．三 核反应类型与核反应方程 1．核反应的四种类型(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(11H)、中子(10n)、α粒子(42He)、β粒子( 0－1e)、正电子(01e)、氘核(21H)、氚核(31H)等．(2)核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头连接并表示反应方向，不能用等号连接．(3)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程．(4)核反应过程中质量数守恒，核电荷数守恒．[例4]在下列四个核反应中，x 表示中子的是哪些？__BCD__． 在以下核反应中哪些属于原子核的人工转变？__AB__． A ．147N ＋42He→178O ＋x B ．2713Al ＋42He→3015P ＋x C ．21H ＋31H→42He ＋xD ．23592U ＋x→9038Sr ＋13654Xe ＋10x解析 不管什么类型的核反应，都遵守电荷数守恒和质量数守恒，由以上两个守恒规则，可以分别计算出A 、B 、C 、D 中x 的质量数和电荷数，分别为A 中11x ，B 中10x ，C 中10x ，D 中10x ，所以x 表示中子的是B 、C 、D ；关于人工转变问题，首先应明确核反应的特点：有粒子作“炮弹”轰击作为“靶”的原子核，并且能在实验室中进行，因此人工核转变的有A 、B ，C 叫轻核聚变，D 叫重核裂变．四 核能的计算 1．质能方程的理解(1)一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正比，即E ＝mc 2．方程的含义是：物体具有的能量与它的质量之间存在简单的正比关系，物体的能量增大，质量也增大；物体的能量减少，质量也减少．(2)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm ，释放的能量为ΔE ＝Δmc 2．(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Δm ，吸收的能量为ΔE ＝Δmc 2．2．核能释放的两种途径的理解中等大小的原子核的比结合能最大，这些核最稳定． (1)使较重的核分裂成中等大小的核．(2)较小的核结合成中等大小的核，核子的比结合能都会增加，都可以释放能量． 3．计算核能的几种方法(1)根据ΔE ＝Δmc 2计算，计算时Δm 的单位是“kg”，c 的单位是“m/s”，ΔE 的单位是“J”．(2)根据ΔE ＝Δm ×931.5 MeV 计算．因1原子质量单位“u”相当于931.5 MeV 的能量，所以计算时Δm 的单位是“u”，ΔE 的单位是“MeV”．(3)根据核子比结合能来计算核能原子核的结合能＝核子比结合能×核子数．[例5]一个静止的铀核232 92U(原子质量为232.037 2 u)放出一个α粒子(原子质量为4.002 6 u)后衰变成钍核22892Th(原子质量为228.0287 u)．(已知：原子质量单位1 u ＝1.67×10－27kg,1 u 相当于931.5 MeV)(1)写出核衰变反应方程；(2)算出该核衰变反应中释放出的核能；(3)假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和α粒子的动能，则钍核获得的动能有多大？解析 (1)23292U→22890Th ＋42He ．(2)质量亏损Δm ＝m U －m Th －m α＝0.005 9 u ， ΔE ＝Δmc 2＝0.0059×931.5 MeV＝5.496 MeV ． (3)系统动量守恒，钍核和α粒子的动量大小相等，即p Th －p α＝0，E kTh ＝p 2Th 2m Th ，E k α＝p 2α2m α， E kTh ＋E k α＝ΔE ；所以钍核获得的动能E kTh ＝m αm α＋m Th ×ΔE ＝44＋228×ΔE ＝0.095 MeV答案 (1) 23292U→22890Th ＋42He (2)5.496 MeV (3)0.095 MeV1．天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可推知( D ) A ．②来自于原子核外的电子B ．①的电离作用最强，是一种电磁波C ．③的电离作用较强，是一种电磁波D ．③的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子解析 由题图可知，根据穿透本领可判断出①是α射线，②是β射线，③是γ射线．α射线是氦核流，故选项B 错误．γ射线电离作用最弱，故选项C 错误．β射线来源于原子核内部，故选项A 错误．γ射线伴随核反应释放出来，故选项D 正确．2．(2017·天津卷)我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献．下列核反应方程中属于聚变反应的是( A )A ．21H ＋31H→42He ＋10n B ．14 7N ＋42He→17 8O ＋11H C ．42He ＋2713Al→3015P ＋10nD ．23592U ＋10n→14456Ba ＋8936Kr ＋310n解析 选项A 是质量小的核结合成质量较大的核，属于核聚变．选项B 是卢瑟福发现质子的人工转变方程．选项C 是约里奥·居里夫妇发现人工放射性同位素的人工转变方程．选项D 是铀核在中子轰击下分裂为中等质量的核的过程，属于核裂变．选项A 正确．3．(2018·江西九江模拟)用频率为ν的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为ν1、ν2、ν3的三条谱线，且ν3>ν2>ν1，则！！！ B ###.(填入正确选项前的字母)A ．ν0<ν1B ．ν3＝ν2＋ν1C ．ν0＝ν1＋ν2＋ν3D ．1ν1＝1ν2＋1ν3解析 因为仅发射出3种频率的光子，且ν3＞ν2＞ν1，所以h ν3＝E 3－E 1，h ν2＝E 2－E 1，h ν1＝E 3－E 2，故h ν3＝h ν2＋h ν1，即ν3＝ν2＋ν1，选项B 正确，C 、D 错误．入射光子h ν0＝h ν3，所以ν0＞ν1，选项A 错误．4．(2017·全国卷Ⅰ)大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放时的能量用来发电．氘核聚变反应方程是：21H ＋21H→32He ＋10n.已知21H 的质量为2.013 6 u ，32He 的质量为3.015 0 u ，10n 的质量为 1.008 7 u,1 u ＝931.5 MeV/c 2.氘核聚变反应中释放的核能约为( B )A ．3.7 MeVB ．3.3 MeVC ．2.7 MeVD ．0.93 MeV解析 聚变反应中的质量亏损为Δm ＝(2×2.013 6－3.015 0－1.008 7) u ＝0.003 5 u ，则释放的核能为ΔE ＝Δmc 2＝0.003 5×931.5 MeV≈3.3 MeV，选项B 正确．[例1](2017·山西太原质检·5分)氢原子的能级如图所示，大量氢原子从n ＝4的能级向n ＝2的能级跃迁时辐射出可见光a ，从n ＝3的能级向n ＝2的能级跃迁时辐射出可见光b ，则( )A．氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出γ射线B．氢原子从n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时会辐射出紫外线C．在水中传播时，a光较b光的速度小D．氢原子在n＝2的能级时可吸收任意频率的光而发生电离[答题送检]来自阅卷名师报告[解析] 原子外层电子跃迁产生的只能是光波，γ射线由核衰变获得，选项A错误；氢原子从n＝4能级向n＝3能级跃迁时产生的光的频率比从n＝3能级向n＝2能级跃迁放出的光子频率还小，不可能是紫外线，选项B错误；a光能量大，频率大，在水中的速度小，选项C正确；n＝2能级的电离能为3.4 eV，只有大于此能量的光子才能发生电离，选项D 错误．[答案] C1．(多选)能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列释放核能的反应方程，表述正确的有( AC)A．31H＋21H→42He＋10n是核聚变反应B．31H＋21H→42He＋10n是β反应C．235 92U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n是核裂变反应D．235 92U＋10n→14054Xe＋9438Sr＋210n是α衰变解析两个轻核结合成质量较大的核，反应为核聚变，选项A正确，B错误；在选项C 中铀核在被中子轰击后分裂成两个较轻原子核，反应为核裂变，选项C正确；α衰变的本质为核内2个质子和2个中子结合成42He，选项D错误．2．(多选)如图为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是 3.34 eV，那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是( BCE)A．用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能产生光电效应现象B．一群处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，能放出3种不同频率的光C．一群处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75 eVD．用能量为10.3 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态E．用能量为14.0 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子电离解析当氢原子从高能级向低能级跃迁时，辐射出光子的能量有可能大于3.34 eV，锌板有可能产生光电效应，选项A错误；由跃迁关系可知，选项B正确；从n＝3能级向基态跃迁时发出的光子最大能量为12.09 eV，由光电效应方程可知，发出光电子的最大初动能为8.75 eV，选项C正确；氢原子在吸收光子能量时需满足两能级间的能量差，因此选项D 错误；14.0 eV>13.6eV，因此可以使处于基态的氢原子电离，选项E正确．3．(2017·全国卷Ⅱ)一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，衰变方程为238 92U→23490Th ＋42He.下列说法正确的是( B)A．衰变后钍核的动能等于α粒子的动能B．衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小C．铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间D．衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量解析静止的原子核在衰变前后动量守恒，由动量守恒定律得0＝m1v1＋m2v2，可知m1v1＝－m2v2，故衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小，选项B正确；而动能E k＝p22m，由于钍核的质量(m1)大于α粒子的质量(m2)，故其动能不等，选项A错误；铀核的半衰期是大量的铀核半数发生衰变所用的时间，而不是放出一个α粒子所经历的时间，选项C错误；原子核衰变前后质量数守恒，衰变时放出核能，质量亏损，选项D错误．4．(多选)关于原子核的结合能，下列说法正确的是( ABC)A．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能C．铯原子核(13355Cs)的结合能小于铅原子核(208 82Pb)的结合能D．比结合能越大，原子核越不稳定E．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能解析由原子核的结合能定义可知，原子核分解成自由核子时所需的最小能量为原子核的结合能，选项A正确；重核衰变时释放能量，衰变产物更稳定，即衰变产物的比结合能更大．衰变前后核子数不变，因此原子核衰变产物的结合能之和一定大于衰变前的结合能，选项B正确；铯原子柱的核子数少，因此其结合能小，选项C正确；比结合能越大的原子核越稳定，选项D错误；自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，选项E错误．5．(1)核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，235 92U是核电站常用的核燃料.235 92U受一个中子轰击后裂变成144 56Ba和8936Kr两部分，并产生__3__个中子．要使链式反应发生，裂变物质的体积要__大于__(选填“大于”或“小于”)它的临界体积．(2)取质子的质量m p ＝1.672 6×10－27kg ，中子的质量m n ＝1.674 9×10－27kg ，α粒子的质量m α＝6.646 7×10－27kg ，光速c ＝3.0×108m/s.请计算α粒子的结合能．(计算结果保留两位有效数字)解析 (1)根据质量数守恒可得，产生中子的数目为235＋1－144－89＝3；只有裂变物质的体积大于它的临界体积时才能发生裂变反应．(2)组成α粒子的核子与α粒子的质量差 Δm ＝2m p ＋2m n －m α， 结合能ΔE ＝Δmc 2， 代入数据得ΔE ＝4.3×10－12J ．答案 (2)4.3×10－12J1．(多选)一静止的铝原子核2713Al 俘获一速度为1.0×107m/s 的质子p 后，变为处于激发态的硅原子核2814Si.下列说法正确的是( ABE )A ．核反应方程为p ＋2713Al→2814Si 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E ．硅原子核速度的数量级为105m/s ，方向与质子初速度的方向一致解析 核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，选项A 正确；微观粒子相互作用过程中，满足动量守恒定律，选项B 正确；题述核反应过程属于“二合一”形式的完全非弹性碰撞，机械能有损失，但对于封闭的系统，能量仍然守恒，选项C 错误；核反应过程中的机械能有损失，故存在质量亏损现象，选项D 错误；硅原子质量约是质子质量的28倍，由动量守恒定律知，m 0v 0＝28m 0v ，所以硅原子核速度数量级为105m/s ，方向与质子初速度的方向一致，选项E 正确．2．图中曲线a 、b 、c 、d 为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里．以下判断可能正确的是( D )A ．a 、b 为β粒子的径迹B ．a 、b 为γ粒子的径迹C ．c 、d 为α粒子的径迹D ．c 、d 为β粒子的径迹解析 γ粒子是不带电的光子，在磁场中不偏转，选项B 错误；α粒子为氦核带正电，由左手定则知向上偏转，选项A 、C 错误；β粒子是带负电的电子，应向下偏转，选项D 正确．3．碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为m 的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有( C )A ．m4B ．m8C ．m16D ．m32解析 经过n 个半衰期剩余碘131的含量m ′＝m (12)n.因32天为碘131的4个半衰期，故剩余碘131的含量m ′＝m (12)4＝m16，选项C 正确．4．(多选)氢原子能级如图所示，当氢原子从n ＝3跃迁到n ＝2的能级时，辐射光的波长为656 nm.以下判断正确的是__CD__(选填正确答案标号)．A ．氢原子从n ＝2跃迁到n ＝1的能级时，辐射光的波长大于656 nmB ．用波长为325 nm 的光照射，可使氢原子从n ＝1跃迁到n ＝2的能级C ．一群处于n ＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线D ．用波长为633 nm 的光照射，不能使氢原子从n ＝2跃迁到n ＝3的能级解析 能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差，能级差越大，辐射的光子频率越大，波长越小，选项A 错误；由E m －E n ＝h ν可知，选项B 错误，D 正确；根据C 23＝3可知，辐射的光子频率最多有3种，选项C 正确．5．下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是__B__.(选填正确答案标号) A ．γ射线是高速运动的电子流B ．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大C ．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变D ．21083Bi 的半衰期是5天，100克21083Bi 经过10天后还剩下50克解析 β射线是高速电子流，而γ射线是一种电磁波，选项A 错误；氢原子辐射光子后，绕核运动的电子距核更近，动能增大，选项B 正确；太阳辐射能量的主要来源是太阳内部氢核的聚变，选项C 错误；10天为两个半衰期，剩余的21083Bi 为100×(12)t τg ＝100×(12)2 g＝25 g ，选项D 错误．6．在下列描述核变化过程的方程中，属于α衰变的是__C__，属于β衰变的是__AB__，属于裂变的是__E__，属于聚变的是__F__.(选填正确答案标号)A ．146C→147N ＋ 0－1e B ．3215P→3216S ＋ 0－1e C ．23892U→23490Th ＋42HeD ．147N ＋42He→178O ＋11H E ．23592U ＋10n→14054Xe ＋9438Sr ＋210nF ．31H ＋21H→42He ＋10n解析 一个原子核自发地放出一个α粒子，生成一个新核的过程是α衰变，因此选项C 是α衰变；一个重核在一个粒子的轰击下，分裂成几个中等质量原子核的过程是重核的裂变，因此选项E 是重核的裂变；两个较轻的原子核聚合成一个较大的原子核，并放出粒子的过程是轻核的聚变，因此选项F 是轻核的聚变；另外，选项A 、B 是β衰变，选项D 是原子核的人工转变．7．(2017·江苏卷)(1)原子核的比结合能曲线如图所示．根据该曲线，下列判断正确的有！！！ BC ###．A ．42He 核的结合能约为14 MeV B ．42He 核比63Li 核更稳定C ．两个21H 核结合成42He 核时释放能量 D ．23592U 核中核子的平均结合能比8936Kr 核中的大(2)质子(11H)和α粒子(42He)被加速到相同动能时，质子的动量__小于__(选填“大于”“小于”或“等于”)α粒子的动量，质子和α粒子的德布罗意波波长之比为__2∶1__．解析 (1)由图象可知，42He 的比结合能约为7 MeV ，其结合能应为28 MeV ，故选项A 错误．比结合能较大的核较稳定，故选项B 正确．比结合能较小的核结合成比结合能较大的核时释放能量，故选项C 正确．比结合能就是平均结合能，故由图可知选项D 错误．(2)由动量与动能的关系p ＝2mE k 可知，E k 相同时，质量小的动量也较小，故质子的动量小于α粒子的动量．德布罗意波长λ＝hp，而p ∝m ，故λ∝1m，则λH ∶λα＝m α∶m H ＝2∶1．8．(2017·北京卷)在磁感应强度为B 的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变．放射出的α粒子(42He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R .以m 、q 分别表示α粒子的质量和电荷量．(1)放射性原子核用AZ X 表示，新核的元素符号用Y 表示，写出该α衰变的核反应方程； (2)α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小； (3)设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，新核的质量为M ，求衰变过程的质量亏损Δm ．解析 (1)AZ X→A －4Z －2Y ＋42He ．(2)设α粒子的速度大小为v ，由qvB ＝m v 2R ，T ＝2πR v，得α粒子在磁场中运动周期T＝2πmqB，环形电流大小I ＝q T ＝q 2B2πm ，(3)由qvB ＝m v 2R ，得v ＝qBRm．设衰变后新核Y 的速度大小为v ′，系统动量守恒，Mv ′－mv ＝0，v ′＝mv M ＝qBR M，由Δmc 2＝12Mv ′2＋12mv 2，得Δm ＝(M ＋m )(qBR )22mMc 2． 答案 见解析课时达标 第33讲[解密考纲]综合考查氢原子能级的跃迁、放射性元素的衰变、半衰期、核反应，以及质能方程、核反应方程的有关计算．1．在α粒子散射实验中，电子对α粒子运动的影响可以忽略．这是因为与α粒子相比，电子的( D )A ．电量太小B ．速度太小C ．体积太小D ．质量太小解析 α粒子是氦核，是电子电量的2倍，质量是电子的7 600倍，当α粒子碰到电子时，就像子弹碰到尘埃一样，故电子对α粒子运动的影响可以忽略是因为电子的质量相比α粒子太小，选项D 项正确．2．氢原子能级示意图如图所示，不同色光的光子能量如下表所示．( A )A ．红、蓝—靛B ．黄、绿C ．红、紫D ．蓝—靛、紫解析 如果激发态的氢原子处于第2能级，能够发出10.2 eV 的光子，不属于可见光；如果激发态的氢原子处于第3能级，能够发出12.09 eV 、10.2 eV 、1.89 eV 的三种光子，只有1.89 eV 属于可见光；如果激发态的氢原子处于第4能级，能够发出12.75 eV 、12.09 eV 、10.2 eV 、2.55 eV 、1.89 eV 、0.66 eV 的6种光子，1.89 eV 和2.55 eV 属于可见光，1.89 eV 的光子为红光，2.55 eV 的光子为蓝—靛，故选项A 正确．3．(多选)14C 发生放射性衰变成为14N ，半衰期约为5 700年．已知植物存活期间，其体内14C 与12C 的比例不变；生命活动结束后，14C 的比例持续减少．现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一．下列说法正确的是( AC) A．该古木的年代距今约5 700年B．12C、13C、14C具有相同的中子数C．14C衰变为14N的过程中放出β射线D．增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变解析由古木中的14C是现代植物中的二分之一知，14C经过了一个半衰期，距今5 700年，选项A正确；C的同位素质子数相同，中子数不同，选项B错误；14C衰变成14N是β衰变，选项C正确；改变环境的压强不会改变14C的半衰期，选项D错误．4．(多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应式是235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr ＋310n.下列说法正确的有( AC)A．上述裂变反应中伴随着中子放出B．铀块体积对链式反应的发生无影响C．铀核的链式反应可人工控制D．铀核的半衰期会受到环境温度的影响解析根据裂变反应的规律和影响半衰期的因素解决问题．裂变反应式中的10n为中子，铀块体积大于临界体积，才能产生链式反应，且铀核的链式反应是可控的，选项A、C正确，选项B错误；放射性元素的半衰期不受外界压强、温度的影响，选项D错误．5．某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为11H＋12 6C→13 7 N＋Q1、11H＋15 7N→12 6C＋X＋Q2，Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：A．X是32He，Q2＞Q1 B．X是42He，Q2＞Q1C．X是32He，Q2＜Q1 D．X是42He，Q2＜Q1解析由核反应中质量数、电荷数守恒可确定X是α粒子．两个核反应中的质量亏损分别为Δm1＝(1.007 8＋12.000 0－13.005 7) u＝0.002 1 u，Δm2＝(1.007 8＋15.000 1－12.000 0－4.002 6) u＝0.005 3 u，结合爱因斯坦质能方程Q＝Δmc2知Q1＜Q2，故选项B正确．6．放射性元素氡(222 86Rn)经α衰变成为钋(218 84Po)，半衰期约为3.8天；但勘测表明，经过漫长的地质年代后，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素222 86 Rn的矿石，其原因是( A)A．目前地壳中的222 86Rn主要来自于其他放射性元素的衰变。

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课时达标第32讲波粒二象性［解密考纲］考查对光电效应规律的理解,对光电效应方程的理解和对光的波粒二象性的理解．1．(多选)如图所示,用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是( BC）A．有光子从锌板逸出B．有电子从锌板逸出C．验电器指针张开一个角度D．锌板带负电解析用紫外线照射锌板是能够发生光电效应的,锌板上的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出,称之为光电子，故选项A错误，B正确;锌板与验电器相连，带有相同电性的电荷，锌板失去电子应该带正电，且失去电子越多，带正电的电荷量越多,验电器指针张角越大，故选项C正确，D错误．2．用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属发生光电效应的措施是( B）A．改用频率更小的紫外线照射B．改用X射线照射C．改用强度更大的原紫外线照射D．延长原紫外线的照射时间解析某种金属能否发生光电效应取决于入射光的频率，与入射光的强度和照射时间无关,不能发生光电效应，说明入射光的频率小于金属的极限频率,所以要使金属发生光电效应，应增大入射光的频率,X射线的频率比紫外线频率高,故选项B正确．3．入射光照到某金属表面发生光电效应,若入射光的强度减弱，而频率保持不变，则下列说法中正确的是（C）A．从光照射到金属表面上到金属发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B．逸出的光电子的最大初动能减小C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少D．有可能不发生光电效应解析光电效应瞬时(10－9 s)发生，与光强无关，选项A错误．光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，入射光的频率越大,最大初动能越大,选项B错误．光电子数目多少与入射光的强度有关,光强减弱，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目减少,选项C正确．能否发生光电效应,只取决于入射光的频率是否大于极限频率，与光强无关,选项D错误．4．一个德布罗意波波长为λ1的中子和另一个德布罗意波波长为λ2的氘核同向正碰后结合成一个氚核,该氚核的德布罗意波波长为（A）A．错误!B．错误!C．错误!D．错误!解析设中子、氘核、氚核的动量分别为p1、p2、p3,由动量守恒定律知p1＋p2＝p，即错误!＋hλ2＝错误!,解得氚核的德布罗意波波长为λ＝错误!，选项A正确．5．（多选）已知某金属发生光电效应的截止频率为ν0,则（AB）A．当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B．当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hν0C．当照射光的频率ν大于ν0时，若ν增大，则逸出功增大D．当照射光的频率ν大于ν0时,若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍解析该金属的截止频率为ν0,则可知逸出功W0＝hν0,逸出功由金属自身性质决定，与照射光的频率无关，因此选项C错误；由光电效应的实验规律可选项知A正确；由光电效应方程Ek＝hν－W0，将W0＝hν0代入可知选项B正确，D错误．6．（多选）在光电效应实验中,用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是( AD)A．增大入射光的强度，光电流增大B．减小入射光的强度，光电效应现象消失C．改用频率小于ν的光照射,一定不发生光电效应D．改用频率大于ν的光照射,光电子的最大初动能变大解析增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积的光子数增加,则光电流将增大，故选项A正确；光电效应是否发生取决于入射光的频率，而与入射光强度无关，故选项B错误．用频率为ν的光照射光电管阴极,发生光电效应，用频率较小的光照射时,若光的频率仍大于极限频率,则仍会发生光电效应，选项C错误；根据hν－W逸＝错误!mv2可知，增加入射光频率,光电子的最大初动能也增大，故选项D正确．7．(多选）用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图所示．则这两种光( BC)A．照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大B．从同种玻璃射入空气发生全反射时,a光的临界角大C．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大D．通过同一玻璃三棱镜时，a光的偏折程度大解析由题图可知b光照射时对应遏止电压U c2大于a光照射时的遏止电压U c1，因eU＝错误! mv2,所以b光照射时光电子最大初动能大，且可得νb>νa，λb<λa，选项A、D错误，C正确;b 光折射率大于a光折射率，所以a光临界角大，选项B正确．8．(多选）频率为ν的光子，具有的能量为hν，动量为错误!，将这个光子打在处于静止状态的电子上，光子将偏离原运动方向，这种现象称为光子的散射，下列关于光子散射的说法正确的是( CD）A．光子改变原来的运动方向，且传播速度变小B．光子由于在与电子碰撞中获得能量，因而频率增大C．由于受到电子碰撞，散射后的光子波长大于入射光子的波长D．由于受到电子碰撞，散射后的光子频率小于入射光子的频率解析碰撞后光子改变原来的运动方向，但传播速度不变,选项A错误；光子由于在与电子碰撞中损失能量，因而频率减小,即ν1>ν2，再由c＝λ1ν1＝λ2ν2，得到λ1<λ2，选项B 错误，C、D正确．9．(2017·广东执信中学二模)光子有能量，也有动量p＝错误!，它也遵守有关动量的规律．如图所示，真空中有一“∞”字形装置可绕通过横杆中点的竖直轴OO′在水平面内灵活地转动，其中左边是圆形黑纸片，右边是和左边大小、质量都相同的圆形白纸片．当用平行白光垂直照射这两个圆面时，关于装置开始转动情况（俯视)的下列说法中正确的是（B)A．顺时针方向转动B．逆时针方向转动C．都有可能D．不会转动解析白纸片反射光子,光子的动量变化大，由动量定理知,光子对白纸片的冲击力大，故选项B正确．10．如图所示，用绿光照射一光电管的阴极时产生光电效应，欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增大，应采取的措施是( B)A．改用红光照射B．改用紫光照射C．增大绿光的强度D．增大加在光电管上的正向电压解析发生光电效应时,光电子的最大初动能随照射光频率的增大而增大,与照射光强度、光电管的电压无关，红光的频率比绿光的频率小，不一定能发生光电效应，即使发生光电效应，光电子的最大初动能也较小，而紫光的频率大于绿光的频率．故选项B正确．11．小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象,实验装置示意如图甲所示．已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s．(1）图甲中电板A为光电管的__阳极__（填“阴极"或“阳极”)；(2)实验中测得铷的遏止电压U c与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率ν＝__5.15×1014_［（5.12～5.18）×1014均可]__Hz，逸出功W0＝__3.41×10－19 ［(3。

（全国通用版）2019版高考物理一轮复习第十二章波粒二象性原子结构原子核课时分层作业三十三12.1 波粒二象性编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（（全国通用版）2019版高考物理一轮复习第十二章波粒二象性原子结构原子核课时分层作业三十三12.1 波粒二象性）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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课时分层作业三十三波粒二象性（45分钟100分）选择题(本题共16小题,共100分。

1~12题为单选题,13～16题为多选题,1～12题每小题6分，13～16题每小题7分）1。

(2018·邢台模拟）下列关于概率波的说法中，正确的是（)A.概率波就是机械波B。

物质波是一种概率波C。

概率波和机械波的本质是一样的,都能发生干涉和衍射现象D。

在光的双缝干涉实验中,若有一个粒子，则可以确定它从其中的哪一个缝中穿过【解析】选B。

德布罗意波是概率波，它与机械波是两个不同的概念，二者的本质不同,故A项错误；物质波也就是德布罗意波，指粒子在空间中某点某时刻可能出现的几率符合一定的概率函数规律，故B项正确;概率波和机械波都能发生干涉和衍射现象,但其本质是不一样的，故C项错误；根据测不准原理，在光的双缝干涉实验中，若有一个粒子，则不能确定它从其中的哪一个缝中穿过,故D项错误.2。

如图为黑体辐射的强度与波长的关系图象，从图象可以看出,随着温度的升高，则（）A.各种波长的辐射强度都有减少B.只有波长短的辐射强度增加C.辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D.辐射电磁波的波长先增大后减小【解题指导】解答本题应注意以下两点：(1)随着温度的升高,各种波长的辐射强度都有增加；（2）随着温度的升高,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。

（全国通用版）2019版高考物理一轮复习第十二章波粒二象性原子结构原子核高效演练创新预测12.2 原子结构氢原子光谱编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（（全国通用版）2019版高考物理一轮复习第十二章波粒二象性原子结构原子核高效演练创新预测12.2 原子结构氢原子光谱）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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12.2 原子结构氢原子光谱高效演练·创新预测1.（2018·淮北模拟)如图所示是英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔的实验装置.下列关于该实验的描述错误的是( ）A.α粒子轰击金箔的实验需在真空条件下完成B。

α粒子的散射实验揭示了原子核有复杂的结构C。

实验结果表明绝大多数α粒子穿过金箔后没有发生散射D.α粒子从金原子内部穿出后携带了原子内部结构的信息【解析】选B。

α粒子轰击金箔的实验需在真空条件下完成,故A项正确;α粒子的散射实验揭示了原子具有复杂的核式结构，故B项错误；实验结果表明绝大多数α粒子穿过金箔后不发生了散射,故C项正确;α粒子从金原子内部出来后携带了原子内部的信息,故D项正确。

【加固训练】如图是卢瑟福的α粒子散射实验装置，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋,它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线,射到金箔上,最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。

下列说法正确的是（)A。

该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据B.该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性C.α粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转D。

81 波粒二象性原子和原子核1．(2017·黑龙江大庆中学高三上学期期末)下列几种说法中有一种是错误的，它是( ) A．大如太阳、地球等这些宏观的运动物体也具有波动性，这种波是物质波B．光子与物质微粒发生相互作用时，不仅遵循能量守恒，还遵循动量守恒C．光子与光电子是同一种粒子，它们对应的波也都是概率波D．核力是一种强相互作用力，热核反应中库仑力做功与核力做功相比能忽略2．(2017·黑龙江哈尔滨模拟)某种单色光照射到金属表面上发生光电效应，如果入射光的强度减弱，频率不变，那么( )A．从光照到金属表面上到逸出光电子之间的时间间隔将明显增加B．逸出的光电子的最大初动能将减小C．单位时间内逸出的光电子数将减少D．有可能不发生光电效应3．(多选)(2017·山东烟台模拟)如图1甲所示，在光电效应实验中，某同学用相同频率的单色光，分别照射阴极材料为锌和铜的两个不同的光电管，结果都能发生光电效应．图乙为其中一个光电管的遏止电压U c随入射光频率ν变化的函数关系图象．对于这两个光电管，下列判断正确的是( )图1A．因为材料不同，逸出功不同，所以遏止电压U c不同B．光电子的最大初动能不同C．两个光电管的U c—ν图象的斜率不同D．两个光电管的饱和光电流一定相同4．(2017·福建南平3月质检)用如图2甲所示的装置研究光电效应现象．闭合电键S，用频率为ν的光照射光电管时发生了光电效应．图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能E k与入射光频率ν的关系图象，图线与横轴的交点坐标为(a,0)，与纵轴的交点坐标为(0，－b)，下列说法中正确的是( )图2A ．普朗克常量为h ＝a bB ．断开电键S 后，电流表G 的示数不为零C ．仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大D ．保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表G 的示数保持不变5．(多选)(2017·山东临沂一模)如图3所示，N 为金属板，M 为金属网，它们分别与电池的两极相连，各电池的电动势和极性如图所示，己知金属板的逸出功为4.8 eV.现分别用不同频率的光照射金属板(各光子的能量已在图上标出)，则下列说法正确的是( )图3A ．A 图中无光电子射出B ．B 图中光电子到达金属网时的动能大小为1.5 eVC ．C 图中的光电子能到达金属网D ．D 图中光电子到达金属网时的最大动能为3.5 eV6．(2017·山东泰安一模)如图4所示是光电管的原理图，已知当有波长为λ0的光照到阴极K 上时，电路中有光电流，则( )图4A ．若增加电路中电源电压，电路中光电流一定增大B ．若将电源极性反接，电路中一定没有光电流产生C ．若换用波长为λ1(λ1>λ0)的光照射阴极K 时，电路中一定没有光电流D ．若换用波长为λ2(λ2<λ0)的光照射阴极K 时，电路中一定有光电流7．(多选) (2017·河北衡水中学七调)用甲、乙两种单色光照射同一金属做光电效应实验，发现光电流与电压的关系如图5所示．已知普朗克常量为h ，被照射金属的逸出功为W 0，遏止电压为U c ，电子的电荷量为e ，则下列说法正确的是( )图5A ．甲光的强度大于乙光的强度B ．甲光的频率大于乙光的频率C ．甲光照射时产生的光电子初动能均为eU cD ．乙光的频率为W 0＋eU c h8．(多选)氢原子能级的示意图如图6所示，大量氢原子从n ＝4的能级向n ＝2的能级跃迁时辐射出可见光a ，从n ＝3的能级向n ＝2的能级跃迁时辐射出可见光b ，则( )图6A ．a 光的光子能量大于b 光的光子能量B ．氢原子从n ＝4的能级向n ＝3的能级跃迁时会辐射出紫外线C ．处于能级n ＝4的电子的动能小于处于能级n ＝2的电子的动能D ．在真空中传播时，b 光的波长较短E ．处在n ＝1能级时核外电子离原子核最近9.(多选)(2017·福建龙岩3月质检)氢原子的能级图如图7所示，可见光的光子能量范围约为1.62 eV ～3.11 eV ，金属钠的逸出功为2.29 eV ，下列说法中正确的是( )图7A ．大量处于n ＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，可发出1种频率的可见光B ．大量处于n ＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，可发出2种频率的可见光C ．大量处于n ＝3能级的氢原子向低能级跃迁时发出的光当中有1种频率的光能使钠产生光电效应D ．大量处于n ＝3能级的氢原子向低能级跃迁时发出的光当中有2种频率的光能使钠产生光电效应10．(2017·湖北省部新大纲调研)根据玻尔理论，氢原子的能级公式为E n ＝A n 2(n 为能级，A 为基态能量)，一个氢原子中的电子从n ＝4的能级直接跃迁到基态，在此过程中( )A ．氢原子辐射一个能量为15A 16的光子 B ．氢原子辐射一个能量为－15A 16的光子 C ．氢原子辐射一系列频率的光子，其中频率最大的光子能量为15A 16D ．氢原子辐射一系列频率的光子，其中频率最大的光子能量为－15A 1611．(2017·重庆第二外国语学校二检)氢原子处于基态时的能量为E 0，激发态与基态之间的能量关系为E n ＝E 0n 2(n ＝1,2,3…)，处于基态的大量氢原子由于吸收某种单色光后，最多能产生3种不同频率的光，已知普朗克常量为h ，则产生的3种不同频率的光中，最小的频率为( )A.5E 036h B ．－5E 036h C.8E 09h D ．－8E 09h12．(多选)(2017·贵州凯里模拟)核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137.碘131的半衰期约为8天，会释放β射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射γ射线，下列说法正确的是( )A ．碘131释放的β射线由氦核组成，β衰变的方程是131 53I→131 54Xe ＋0－1eB．碘131释放的β射线是电子流，β衰变的方程是13153I→13154Xe＋0－1eC．与铯137相比，碘131衰变更慢，且铯133和铯137含有相同的质子数D．铯137衰变时辐射出的γ光子能量大于可见光光子能量13．(多选)(2017·福建厦门3月质检)静止的211 83Bi原子核在磁场中发生衰变后运动轨迹如图8所示，大小圆半径分别为R1、R2；则下列关于此核衰变方程和两圆轨迹半径比值判断正确的是( )图8A．211833Bi→20781Tl＋42HeB．21183Bi→21184Po＋0－1eC．R1∶R2＝84∶1D．R1∶R2＝207∶414．(2017·贵州贵阳2月模拟)下列说法正确的是( )A．光电效应表明光子具有波动性B．在核反应过程中，系统的动量守恒，能量不守恒C．在147N＋42He→178O＋X核反应中，X是质子，这个反应过程叫衰变D．处于n＝3能级上的一群氢原子向低能级跃迁，最多能够产生3条谱线15．(2017·陕西宝鸡一模)放射性同位素钍23290Th经一系列α、β衰变后生成氡22086Rn，以下说法正确的是( )A．每经过一次α衰变原子核的质量数会减少2个B．每经过一次β衰变原子核的质子数会增加1个C．放射性元素钍23290Th的原子核比氡22086Rn原子核的中子数少4个D．钍23290Th衰变成氡22086Rn一共经过2次α衰变和3次β衰变答案精析1．C [大如太阳、地球等这些宏观的运动物体也具有波动性，这种波是物质波，故A 正确；光子与物质微粒发生相互作用时，不仅遵循能量守恒，还遵循动量守恒，故B 正确；光子是光的组成部分，而光电子是电子，故二者不相同，故C 错误；根据核力的特点可知，核力是一种强相互作用力，热核反应中库仑力做功与核力做功相比能忽略，故D 正确；本题选错误的，故选C.]2．C [若能发生光电效应，发生光电效应的时间与光的强度无关，故A 错误；入射光照射到某金属表面上发生光电效应．若入射光的强度减弱，频率保持不变，可知仍然可以发生光电效应，根据光电效应方程E k ＝h ν－W 0知，光电子的最大初动能不变，故B 、D 错误；入射光的强度减弱，则入射光的光子的数目减少，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少，故C 正确．]3．AB 4.B 5.AB 6.D7．AD [根据光的强度越强，则光电子数目越多，对应的饱和电流越大，即可判定甲光的强度较大，选项A 正确；由光电效应方程E k ＝h ν－W 0，E k ＝eU c ，由图可知，甲、乙的遏止电压相同，故甲、乙的频率相同，选项B 错误；甲光照射时产生的光电子的最大初动能为eU c ，选项C 错误；根据E k ＝h ν－W 0＝eU c ，可得ν＝eU c ＋W 0h，选项D 正确．] 8．ACE [根据跃迁规律可知高能级向低能级跃迁时辐射光子的能量等于这两个能级的能量差．由公式：h ν＝E m －E n ，可知从n ＝4向n ＝2跃迁时辐射光子的能量大于从n ＝3向n ＝2跃迁时辐射光子的能量，则可见光a 的光子能量大于b 光的光子能量，又根据光子能量E ＝h ν可得a 光的光子的频率较大，由λ＝c ν，则a 光的波长较短，故A 正确，D 错误；从n ＝4的能级向n ＝3的能级跃迁时辐射出的光子能量小于a 光的光子能量，因为紫外线的能量大于可见光，所以不可能为紫外线，故B 错误．根据库仑力提供向心力k e 2r 2＝m v 2r，可知越靠近原子核，电子的速度越大，动能越大，那么处于能级n ＝4的电子的动能小于处于能级n ＝2的电子的动能，故C 正确；n ＝1能级是最贴近原子核的能级，所以在n ＝1能级时核外电子离原子核最近，故E 正确．]9．AD 10.B11．B [处于基态的氢原子能量为E 0，n ＝2能级的原子能量为E 04，n ＝3能级的原子能量为E 09，从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级，能量变化最小，则对应的频率最小，因此从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级有E 09－E 04＝h ν，解得ν＝－5E 036h，故选B.]12．BD [β射线实际是电子流，故A错误，B正确；半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需的时间，碘131的半衰期约为8天，铯137的半衰期约为30年，碘131衰变更快；同位素是具有相同的质子数和不同的中子数的元素，故铯133和铯137含有相同的质子数，故C错误；γ射线是高频电磁波，其光子能量大于可见光的光子能量，故D正确．] 13．BC 14.D15．B [每经过一次α衰变，电荷数减少2，质量数减少4，故A错误．每经过一次β衰变，电荷数增加1，质量数不变，质子数等于电荷数，则质子数增加1个，故B正确．元素钍23290Th的原子核的质量数为232，质子数为90，则中子数为142，氡22086Rn原子核的质量数为220，质子数为86，则中子数为134，可知放射性元素钍23290Th的原子核比氡22086Rn原子核的中子数多8个，故C错误．钍23290Th衰变成氡22086Rn，可知质量数减少12，电荷数减少4，因为经过一次α衰变，电荷数减少2，质量数减少4，经过一次β衰变，电荷数增加1，质量数不变，可知经过了3次α衰变，2次β衰变，故D错误．]。

（全国通用版）2019版高考物理一轮复习第十二章波粒二象性原子结构原子核高效演练12.3 放射性元素的衰变核能高效演练·创新预测1.多选关于天然放射性,下列说法正确的是 A.所有元素都可能发生衰变 B.放射性元素的半衰期与外界的温度无关 C.放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性 D.α、β和γ三种射线中,γ射线的穿透能力最强【解析】选B、C、D。

有些原子核不稳定,可以自发地衰变,但不是所有元素都可能发生衰变,故A项错误;放射性元素的半衰期由原子核自身内部因素决定,与外界的温度无关,故B项正确;放射性元素的放射性与核外电子无关,故放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性,故C项正确;α、β和γ三种射线中,γ射线的穿透能力最强,故D项正确。

2.放射性同位素钍Th经一系列α、β衰变后生成氡Rn,以下说法正确的是 A.每经过一次α衰变原子核的质量数会减少2个 B.每经过一次β衰变原子核的质子数会增加1个C.放射性元素钍Th的原子核比氡Rn原子核的中子数少4个D.钍Th衰变成氡Rn一共经过2次α衰变和3次β衰变【解析】选B。

经过一次α衰变,电荷数少2,质量数少4,故A项错误;经过一次β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,故B项正确;元素钍Th的原子核的质量数为232,质子数为90,则中子数为142,氡Rn原子核的质量数为220,质子数为86,则中子数为134,可知放射性元素钍Th的原子核比氡Rn原子核的中子数多8个,故C项错误;钍Th衰变成氡Rn,可知质量数少12,电荷数少4,因为经过一次α衰变,电荷数少2,质量数少4,经过一次β衰变,电荷数多1,质量数不变,可知经过3次α衰变,2次β衰变,故D项错误。

3.氡222经过α衰变变成钋218,t0时氡的质量为m0,任意时刻氡的质量为m,下列四幅图中正确的是【解析】选B。

每经过一个半衰期有一半质量发生衰变,则剩余质量mm0 m0,解得,T为半衰期,可知与t成指数函数关系,故B项正确,A、C、D项错误。

（全国通用版）2019版高考物理一轮复习第十二章波粒二象性原子结构原子核课时分层作业三十五12.3 放射性元素的衰变核能编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（（全国通用版）2019版高考物理一轮复习第十二章波粒二象性原子结构原子核课时分层作业三十五12.3 放射性元素的衰变核能）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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课时分层作业三十五放射性元素的衰变核能(45分钟100分)选择题(本题共16小题，共100分。

1～10题为单选题，11～16题为多选题,1～12题每小题6分,13～16题每小题7分）1。

关于原子核，下列说法中错误的是（）A.原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子时所吸收的能量B。

所有核子之间都有核力C。

核子结合成原子核时会出现质量亏损,质量亏损所对应的能量即为核反应释放的核能D.比结合能越大原子核越稳定【解析】选B。

原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需吸收的能量,故A项正确;核力是短程力,只有相邻核子之间才有核力,故B项错误;自由核子组成原子核时,其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，故C项正确;比结合能越大,原子核越稳定,故D项正确。

2。

(2018·洛阳模拟）如图所示为研究某未知元素放射性的实验装置，实验开始时在薄铝片和荧光屏之间有图示方向的匀强电场E,通过显微镜可以观察到，在荧光屏的某一位置上每分钟闪烁的亮点数。

若撤去电场后继续观察,发现每分钟闪烁的亮点数没有变化；如果再将薄铝片移开，观察到每分钟闪烁的亮点数大大增加，由此可以判断,放射源发出的射线可能为 ( ）A。

（全国通用版）2019版高考物理大一轮复习第十二章波粒二象性原子结构与原子核第33讲原子结构与原子核实战演练编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（（全国通用版）2019版高考物理大一轮复习第十二章波粒二象性原子结构与原子核第33讲原子结构与原子核实战演练）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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第十二章第33讲原子结构与原子核1．(多选）一静止的铝原子核错误!Al俘获一速度为1。

0×107 m/s的质子p后,变为处于激发态的硅原子核错误!Si。

下列说法正确的是（ABE）A．核反应方程为p＋错误!Al→错误!SiB．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E．硅原子核速度的数量级为105 m/s，方向与质子初速度的方向一致解析核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，选项A正确；微观粒子相互作用过程中，满足动量守恒定律,选项B正确；题述核反应过程属于“二合一”形式的完全非弹性碰撞,机械能有损失，但对于封闭的系统，能量仍然守恒，选项C错误;核反应过程中的机械能有损失,故存在质量亏损现象,选项D错误；硅原子质量约是质子质量的28倍，由动量守恒定律知，m0v0＝28m0v，所以硅原子核速度数量级为105 m/s，方向与质子初速度的方向一致，选项E正确．2．图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里．以下判断可能正确的是（D）A．a、b为β粒子的径迹B．a、b为γ粒子的径迹C．c、d为α粒子的径迹D．c、d为β粒子的径迹解析γ粒子是不带电的光子，在磁场中不偏转，选项B错误；α粒子为氦核带正电，由左手定则知向上偏转，选项A、C错误；β粒子是带负电的电子，应向下偏转，选项D正确．3．碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为m的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有（C)A．错误!B．错误!C．错误!D．错误!解析经过n个半衰期剩余碘131的含量m′＝m（错误!)n。

课后分级演练（三十三）电流电阻电功和电功率【A级一一基础练】1.（2017 •茂名一模）用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属发生光电效应的措施是（）A.改用频率更小的紫外线照射B.改用X射线照射C.改用强度更大的原紫外线照射D.延长原紫外线的照射时间解析：B某种金属能否发生光电效应取决于入射光的频率，与入射光的强度和照射时问无关，不能发生光电效应，说明入射光的频率小于金属的极限频率，所以要使金属发生光电效应，应增大入射光的频率，X射线的频率比紫外线频率高，所以本题答案为B.2.关于光电效应的规律，下列说法中正确的是（）A.发生光电效应时，不改变入射光的频率，增大入射光强度，则单位时间内从金属内逸出的光电子数目增多B.光电子的最大初动能跟入射光强度成正比C.发生光电效应的反应时间一-般都大于10~7 sD.只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能发生解析：A发生光电效应时，不改变入射光的频率，增大入射光强度，则单位时间内打到金属上的光子个数增加，则从金属内逸出的光电子数目增多，选项A正确；光电子的最大初动能跟入射光强度无关，随入射光的频率增大而增大，选项B错误；发生光电效应的反应时间一般都不超过10一9$,选项C错误；只有入射光的频率大于该金屈的极限频率时，即入射光的波长小于该金属的极限波长时，光电效应才能发生，选项D错误.3.（多选）（2017 •汕头模拟）如图所示，用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线灯照射锌板时，发生的现象是（）A.有光子从锌板逸出B.有电子从锌板逸出C.验电器指针张开一个角度D.锌板带负电解析：BC用紫外线灯照射锌板是能够发生光电效应的，锌板上的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出，称之为光电子，故A错误、B正确；锌板与验电器相连，带有相同电性的电荷，锌板失去电子应该带正电，且失去电子越多，带正电的电荷量越多，验电器指针张角越大，故C 正确、D错误.4.（多选）用如图所示的光电管研究光电效应的实验屮，用某种频率的单色光曰照射光电管阴极《，电流计G的指针发生偏转.而用另一频率的单色光力照射光电管阴极《时，电流计G的指针不发生偏转，那么（）G)一cA.曰光的频率一定大于力光的频率B.只增加日光的强度可使通过电流计G的电流增大C.增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转D.用臼光照射光电管阴极斤时通过电流计G的电流是由d到c解析：AB由于用单色光臼照射光电管阴极电流计G的指针发生偏转，说明发生了光电效应，而用另一频率的单色光方照射光电管阴极4时，电流讣G的指针不发生偏转，说明方光不能发生光电效应，即臼光的频率一定大于方光的频率；增加自光的强度可使单位时间内选出光电子的数量增加，则通过电流计G的电流增大；因为方光不能发生光电效应，所以即使增加力光的强度也不可能使电流计G的指针发生偏转；用日光照射光电管阴极K时通过电流计G的电子的方向是由〃到c,所以电流方向是由u到〃•选项A、B正确.5.（多选）如图甲所示为实验小组利用100多个电子通过双缝后的干涉图样，可以看出每一个电子都是一个点；如图乙所示为该小组利用70 000多个电子通过双缝后的干涉图样, 为明暗相间的条纹.则对本实验的理解正确的是（）甲乙A.图甲体现了电子的粒子性B.图乙体现了电子的粒子性C.单个电子运动轨道是确定的D.图乙中暗条纹处仍有电子到达，只不过到达的概率小解析：AD题图甲中的每一个电子都是一个点，说明少数粒子体现粒子性，到达的位置不同，说明单个电子的运动轨道不确定，A正确，C错误；题图乙中明暗相间的条纹说明大量的粒子表现为波动性，B错误；题图乙中暗条纹处仍有电子到达，只不过到达的概率小，D正确.6.某光源发出的光由不同波长的光组成，不同波长的光的强度如图所示.表中给出了-些材料的极限波长，用该光源发岀的光照射表中材料（）解析：D 当光的波长小于金属的极限波长时，被照射金属发生光电效应.又光源发出 的光的波长约在50 nm 到450 nm 之间，故可使三种金属均发生光电效应，D 项正确.7. （多选）（2017 •渭南质检）分别用波长为久和2久的光照射同一种金属，产生的速度 最快的光电子速度之比为2 ： 1,普朗克常量和真空中光速分别用力和c 表示，那么下列说 法正确的有（）A. 该种金属的逸出功为打B. 该种金属的逸岀功为丁C. 波长超过2久的光都不能使该金属发生光电效应D. 波长超过4久的光都不能使该金属发生光电效应解析：AD 由h y = Hi+Ei 知巧■=〃$+#/〃说，/寸亍=%+*〃说,又旳=2胞，得酬=7^, A 正确，B 错误.光的波长小于或等于3人时都能发生光电效应，C 错误，D 正确.8. 如图甲所示，合上开关，用光子能量为2. 5 eV 的一束光照射阴极K,发现电流表读 数不为零.调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V 时，电流表计数仍不为零，当 电压表读数大于或等于0.60 V 吋，电流表读数为零.把电路改为图乙，当电压表读数为2 V 吋，则逸11!功及电子到达阳极吋的最大动能为（ A. 1. 5 eV 0. 6 eVB C. 1. 9 eV 2. 6 eV D解析：C 光子能量力卜=2.5訓的光照射阴极，电流表读数不为零，则能发生光电效 应，当电压表读数大于或等于0.6 V 时，电流表读数为零，则电子不能到达阳极，由动能定 理 必=詠知，最大初动能 民=e 〃=0.6eV,由光电效应方程 办 =&…+%知屁=1. 9 eV,材料钠 铜钳 极限波长（nm ） 541 268 196仅钠、铜能产生光电子A.仅钠能产生光电子C.仅铜、钳能产生光电子D.都能产生光电子 1.7 eV 1.9 eV3. 1 eV4. 5 eV)―I 1—T~1 乙对图乙，当电压表读数为2 V 时，电子到达阳极的最大动能乩/ =民+站 =0.6eV + 2oV = 2.6 eV.故C 正确.9. （多选）（2017 •黄冈中学模拟）如图所示为研究光电效应规律的 实验电路，电源的两个电极分别与接线柱c 、〃连接.用一定频率的单色光臼照射光电管时，灵敏电流计G 的指针会发生偏转，而用另一频 率的单色光方照射该光电管吋，灵敏电流计G 的指针不偏转.下列说 法正确的是（）A. □光的频率一定大于0光的频率B. 电源正极可能与c 接线柱连接C. 用b 光照射光电管时，一定没有发生光电效应D. 若灵敏电流计的指针发生偏转，则电流方向一定是由e-G-f解析：ABD 由于电源的接法不知道，所以有两种情况：（l ）c ＞接负极，〃接正极：用某 种频率的单色光臼照射光电管阴极K,电流讣G 的指针发生偏转，知白光频率大于金属的极 限频率.用另一频率的单色光〃照射光电管阴极K 时，电流计G 的指针不发生偏转，知方 光的频率小于金属的极限频率，所以日光的频率一定大于“光的频率.（2）c 接正极，〃接负 极：用某种频率的单色光日照射光电管阴极K,电流计G 的指针发生偏转，知日光产生的光 电子能到达负极〃端.用另一频率的单色光b 照射光电管阴极K 时，电流计G 的指针不发生 偏转，知方光产生的光电子不能到达负极〃端，所以臼光产生的光电子的最大初动能大，所 以臼光的频率一定大于〃光的频率，故A 、B 正确；由以上的分析可知，不能判断出用方光 照射光电管时，一定没有发生光电效应，故C 错误；电流的方向与负电荷定向移动的方向相 反，若灵敏电流计的指针发生偏转，则电流方向一定是由故D 正确.10. 下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图屮（如图），符合黑体辐射实验规 律的是（）解析：A黑体辐射的强度随着温度的升高, 一方而各种波长的辐射强度都增加，另一辐射强度 0 ------------------- AC 辐射强度D方面辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动，所以A正确.【B 级一一提升练】11. 用不同频率的紫外线分别照射钩和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子的最大 初动能2随入射光频率#变化的B.- v 图象，己知钩旳逸出功是3. 28 eV,锌的逸出功是3. 34 eV,若将二者的图线画在同一个念一a 坐标系中，下图中用实线表示钩，虚线表示锌, 则正确反映这一过程的是（）解析：A 依据光电效应方程E=办一恥可知，R- v 图线的斜率代表普朗克常量力， 因此钩和锌的@一 #图线应该平行.图线的横截距代表极限频率几，而因此钩的 叫小些，A 正确.12. （多选）如图所示，/V 为钩板，対为金属网，它们分别与电池的两极相连，各电池的 电动势和极性分別在图屮标出，已知金属钩的逸出功为4. 5 eV.现分别用不同能量的光子照 射钩板（各光子的能量已在图屮标出），那么下列图屮，光电子可能到达金属网的是（）解析：BD 光子的能量大于或等于4. 5 eV 时才能发生光电效应，故A 错.B 项中光电 子可加速到达金属网，B 对.D 项中光子的能量大于6 eV,可以使光电子到达金属网，故D 对.C 选项中产生的光电子的初动能不够光电子到达金属网时克服电场力所做的功，故C 错.13. （多选）用同一光电管研究自、方两种单色光产生的光电效应，得到光电流/与光电管两极间所加电压厂的关系如图所示.则这两种光A. 照射该光电管时，已光使其逸出的光电子最大初动能大B. 从同种玻璃射入空气发生全反射时，日光的临界角大C. 通过同一装置发生双缝干涉，日光的相邻条纹间距大D. 通过同一玻璃三棱镜吋，臼光的偏折程度大解析:BC 从方的反向遏止电压更高可知b 光频率更高，使逸出的光电子最大初动能大, A 错误.日光频率低，则折射率小，临界角大，B 正确.臼光频率低，则波长长，干涉时相邻 条纹间距大，C 正确.$光频率低，折射率小，通过同一玻璃三棱镜时，日光的偏折程度小, D 错误.eV \|3.8 evrJ B14._ 如图甲所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为5 eV的光照射到光电管上时，测得电流计上的示数随电压变化的图象如图乙所示.则光电子的最大初动能为J，金属的逸出功为J.解析：由图乙可知，当该装置所加的电压为反向电压等于一2 V吋，电流表示数为0, 知道光电子的最大初动能为:2 eV=3.2X10-19 J.根据光电效应方程乩=力卩一鳳，％=3 eV=4.8X10-19 J.答案：3.2X10'19 4.8X10"1915.如图甲所示是研究光电效应规律的光电管.用波长人=0.50 的绿光照射阴极K,实验测得流过G表的电流/与AK之间的电势差弘满足如图乙所示规律，取力=6. 63X10 〜J・s.结合图象，求：(结果保留两位有效数字)⑴每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大动能.(2)该阴极材料的极限波长.解析：(1)光电流达到饱和时，阴极发射的光电子全部到达阳极A阴极每秒钟发射的光电子的个数人0. 64X10-6/人、，门“2/人、n=—―(卜)=4. 0X 10 ( | )e 1.6X10光电子的最大初动能为：皿=0弘=1.6X10一叱X0.6 V=9.6X1O-20 J(2)设阴极材料的极限波长为仏，根据爱因斯坦光电效应方程：&n=/r^—/r^-,代入数据得人o=O. 66 u m答案：(l)4.0X10'2 个9.6X10—2。

物理高考大一轮复习第12章波粒二象性原子结构与原子核第34讲原子结构与原子核练习含解析[解密考纲]综合考查氢原子能级的跃迁、放射性元素的衰变、半衰期、核反应，以及质能方程、核反应方程的有关计算．1．(2019·黄山质检)关于下列四幅图的说法正确的是( )A．图甲中A处能观察到大量的闪光点，B处能看到较多的闪光点，C处观察不到闪光点B．图乙中1为α射线，它的电离作用很强可消除静电C．图丙中处于基态的氢原子能吸收能量为10.4 eV的光子而发生跃迁D．图丁中用弧光灯照射原来就带电的锌板时，发现验电器的张角变大，说明锌板原来带负电B 解析图甲中A处能观察到大量的闪光点，B处能看到较多的闪光点，在C处也可以观察到很少的闪光点，选项A错误；根据左手定则可知，1带正电，为α射线，α射线的电离作用很强，可消除静电，选项B正确；吸收光子能量发生跃迁，吸收的光子能量需等于两能级间的能级差，从基态氢原子发生跃迁到n＝2能级，需要吸收的能量最小，吸收的能量为－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，即受10.2 eV光子照射，可以从基态氢原子发生跃迁到n＝2能级，10.4 eV的光子不能被吸收，不能发生跃迁，选项C错误；图中用弧光灯照射锌板，锌板上的电子逸出，锌板带上正电，发现验电器的张角变大，说明原来就带正电，选项D错误．2．(2019·河南天一大联考高三期末)(多选)根据国家科技部2017年3月6日报道，迄今为止，科学家已经成功检测定位了纳米晶体结构中的氢原子，按玻尔氢原子理论，氢原子的能级如图所示，下列判断正确的是( )A ．用光子能量为13.01 eV 的光照射一群处于基态的氢原子，可观测到多种不同频率的光B ．大量处于n ＝4激发态的氢原子向基态跃迁时，可能发出6条光谱线C ．氢原子从第4激发态跃迁到第2激发态需要吸收光子D ．氢原子的核外电子由高能级跃迁到低能级时，氢原子的电势能减小，电子的动能增大BD 解析 氢原子发生能级跃迁吸收或放出的光子能量等于两能级的能量差，选项A 错误；大量处于在n ＝4激发态的氢原子向基态跃迁时可发出的光谱线条数为n n －12＝6条，选项B 正确；第4激发态是n ＝5的能级态，第2激发态为n ＝3的能级态，氢原子由高能级态向低能级态跃迁时辐射光子，选项C 错误；氢原子的核外电子由高能级跃迁到低能级时，轨道半径减小，因电场力做正功，故氢原子电势能减小，电子的动能增大，选项D 正确．3．(2019·烟台一模)下列说法正确的是 ( )A ．玻尔通过对氢原子光谱的研究建立了原子的核式结构模型B ．某些原子核发生衰变时能够放出β粒子，说明原子核内有β粒子C ．原子核反应中的质量亏损现象违反了能量守恒定律D ．某种单色光照射某种金属发生光电效应，若增大光照强度，则单位时间内发射的光电子数增加D 解析 卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型，玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征，故选项A 错误；β衰变中产生的β射线实际上是原子核中的中子转变成质子，而放出电子，故选项B 错误；核反应中的质量亏损现象遵循能量守恒定律，故选项C 错误；发生光电效应时，单位时间内发射的光电子数随入射光强度的增加而增加，故选项D 正确．4．(2019·南平高三一模)下列说法正确的是 ( )A ．—束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的光照强度太弱B ．氢原子核外电子从半径较大的轨道跃迁到半径较小的轨道，电子的动能增大，但原子的能量减小C ．原子核发生一次β衰变，该原子外层就失去一个电子D ．铀核裂变产物多样，其中一种核反应方程为235 92U ＋10n→141 56Ba ＋9236Kr ＋210nB 解析 能不能发生光电效应，和入射光的频率有关，和入射光的强度无关，选项A错误；按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较大的轨道跃迁到半径较小的轨道时，释放光子，原子的能量减小，电子受到的库仑力提供向心力，则kQq r 2＝mv 2r ⇒E k ＝12mv 2＝kQq 2r，r 越小，动能越大，选项B 正确；β衰变的实质是原子核内一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，不是来自核外电子，选项C 错误；235 92U ＋10n→141 56Ba ＋9236Kr ＋310n ，选项D 错误．5．(2019·聊城一模)下列说法正确的是( )A ．铀核裂变的某种核反应方程是235 92U→141 56Ba ＋9236Kr ＋310nB ．已知质子、中子、α粒子的质量分别为m 1、m 2、m 3，那么2个质子和2个中子结合成一个α粒子，释放的能量是(2m 1＋2m 2－m 3)c 2C ．卢瑟福通过α粒子散射实验验证了在原子核内部存在质子D ．一群处于n ＝4能级态的氢原子，自发向低能级跃迁的过程中能辐射12种不同频率的电磁波B 解析 铀核裂变的核反应是235 92U ＋10n→141 56Ba ＋9236Kr ＋310n ，选项A 错误；已知质子、中子、α粒子的质量分别为m 1、m 2、m 3，那么2个质子和2个中子结合成一个α粒子，根据质能方程可得释放的能量是(2m 1＋2m 2－m 3)c 2，选项B 正确；卢瑟福通过α粒子散射实验验证了原子核式结构模型，选项C 错误；一群处于n ＝4能级态的氢原子，自发向低能级跃迁的过程中能辐射C 24＝6 种不同频率的电磁波，选项D 错误．6．(2019·苏北四市高三调研)(多选)下列说法正确的有 ( )A ．比结合能大的原子核分解成比结合能小的原子核时要吸收能量B ．用紫光照射某金属表面时发生光电效应，改用红光照射时也一定能发生光电效应C ．黑体辐射的强度随温度的升高而变大，且最大值向波长较短的方向移动D ．改变压强、温度可改变放射性元素的半衰期AC 解析 比结合能大的原子核分解为比结合能小的原子核时，核子的总结合能减小，一定要吸收核能才能完成，选项A 正确；用紫光照射某种金属可以发生光电效应，可知紫光的频率大于金属的极限频率，红光的频率小于紫光的频率，用红光照射不一定能产生光电效应，选项B 错误；随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，选项C 正确；半衰期由原子核本身决定，与外界因素无关，选项D 错误．7. (多选)原子核的比结合能曲线如图所示．根据该曲线，下列判断正确的有 ( )A.42He 核的结合能约为14 MeVB.42He 核比63Li 核更稳定C ．两个21H 核结合成42He 核时释放能量D. 235 92U 核中核子的平均结合能比8936Kr 核中的大BC 解析 由题图可知，42He 的比结合能为7 MeV ，因此它的结合能为7 MeV×4＝28 MeV ，选项A 错误；比结合能越大，表明原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，结合题图可知，选项B 正确；两个比结合能小的21H 核结合成比结合能大的42He 时，会释放能量，选项C 正确；由题图可知，235 92U 的比结合能(即平均结合能)比8936Kr 的小，选项D 错误．8．(2019·南昌重点中学模拟)下列说法正确的是 ( )A ．光子像其他粒子一样，不但具有能量，也具有动量B ．比结合能越大，原子核越不稳定C ．将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，会改变放射性元素的半衰期D ．原子核的质量大于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损A 解析 光子像其他粒子一样，不但具有粒子性，而且也有波动性，则不但具有能量，也具有动量，选项A 正确；比结合能越大的原子核越稳定，选项B 错误；放射性元素的半衰期与外界因素没有任何关系，只和本身性质有关，选项C 错误；原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损，选项D 错误．9．(2019·承德期末)(多选)一个氘核(21H)与氚核(31H)反应生成一个新核同时放出一个中子，并释放能量．下列说法正确的是( )A ．该核反应为裂变反应B ．该新核的中子数为2C ．氘核(21H)与氚核(31H)是两种不同元素的原子核D ．若该核反应释放的核能为ΔE ，真空中光速为c ，则反应过程中的质量亏损为ΔEc 2 BD 解析 一个氘核和一个氚核经过核反应后生成一个氦核和一个中子，是质量数小的原子核聚变生成质量数大的原子核的过程，属于轻核聚变，选项A 错误；当一个氘核和一个氚核经过核反应后生成一个氦核和一个中子时，由质量数守恒和电荷数守恒可知，核反应方程是21H ＋31H→42He ＋10n ，新核的中子数为2，选项B 正确；氘核(21H)与氚核(31H)是同种元素，不同中子数的原子核，是同位素，选项C 错误；根据爱因斯坦质能方程ΔE ＝Δmc 2，因此核反应过程中的质量亏损为ΔE c 2，选项D 正确． 10．(2019·丹东高三一模)下列说法错误的是( )A ．核反应方程 94Be ＋42He→126C ＋X 中的“X”为中子B ．在光电效应中，饱和电流的大小与入射光的频率有关，与入射光的强度无关C ．释放核能时必伴随质量亏损，因为质量和能量有对应关系D ．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征B 解析根据质量数和电荷数守恒，知该核反应方程中的X电荷数为零，质量数为1，是中子，选项A正确；发生光电效应后，增加照射光电管的入射光的强度，电路中的光电流就一定增加，则饱和光电流的大小取决于入射光的强度，选项B错误；根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，可知释放核能的核反应必伴随着质量亏损，选项C正确；玻尔将量子观念引入原子领域，能够很好解释氢原子光谱，但不能解释氦原子光谱特征，这就是玻尔理论的局限性，选项D正确．11．(2019·石家庄高三二模)如图所示为氢原子的部分能级图，则下列说法正确的是( )A．氢原子由基态跃迁到激发态后，核外电子动能增大，原子的电势能减小B．大量处于n＝3激发态的氢原子，向低能级跃迁时可辐射出2种不同频率的光C．处于基态的氢原子可吸收能量为12.09 eV的光子发生跃迁D．用氢原子n＝2跃迁到n＝1能级辐射出的光照射金属铂(逸出功为6.34 eV)时不能发生光电效应C 解析氢原子从基态跃迁到激发态时，总能量变大，电子的轨道半径变大，电子的速度减小，动能减小，电势能增大，选项A错误；大量的氢原子处于n＝3的激发态，向低能级跃迁时可辐射出n＝C23＝3种不同频率的光，选项B错误；大量处于基态的氢原子吸收了能量为12.09 eV的光子后，氢原子能量为－1.51 eV，跃迁到第3能级，选项C正确；用氢原子n＝2跃迁到n＝1能级，辐射出的光(10.20 eV)照射金属铂(逸出功为6.34 eV)时能发生光电效应，选项D错误．12．(2019·北京师大附中期末)太阳中含有大量的氘核，氘核不断发生核反应放出核能，以光和热的形式向外辐射．已知两个氘核发生核反应可以产生一个新核，并放出一个中子．该新核质量为3.0150u，氘核质量为2.0136u，中子质量为1.0087u,1u的质量相当于931.5 MeV 的能量．(1)写出该核反应方程式；(2)求核反应中释放的核能；(结果保留三位有效数字)(3)若两氘核以相等的动能0.35 MeV进行对心碰撞，假设核能全部转化为机械能，求反应后新核的动能．(结果保留两位有效数字)解析(1)由质量数和核电荷数守恒，写出核反应方程为21H＋21H→32He＋10n.(2)反应过程中质量减少了Δm ＝2×2.013 6u－1.008 7u －3.015 0u ＝0.003 5u ，反应过程中释放的核能ΔE ＝0.003 5×931.5MeV＝3.26MeV.(3)设10n 核和32He 的动量分别为p 1和p 2，由动量守恒定律得0＝p 1＋p 2，由此得p 1和p 2大小相等， 由动能和动量关系E ＝p 22m及32He 核和10n 质量关系得，中子的动能E 1是32He 核动能E 2的3倍，即E 1∶E 2＝3∶1，由能量守恒定律得E 1＋E 2＝ΔE ＋2×0.35，由以上可以算出E 2＝0.99 MeV.答案 (1)21H ＋21H→32He ＋10n (2)3.26 MeV (3)0.99 MeV13．(2019·衡水中学期末)一个静止的铀核232 92U(原子质量为232.037 2u)放出一个α粒子(原子质量为4.002 6u)后衰变成钍核228 90Th(原子质量为228.028 7u)．已知：原子质量单位1u ＝1.67×10－27kg,1u 相当于931 MeV(计算结果均保留两位小数)．(1)写出核衰变反应方程并计算该核反应释放出的核能；(2)假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和α粒子的动能，请计算钍核的动能大小．解析 (1)232 92U→228 90Th ＋42He ，质量亏损Δm ＝0.005 9u ，由爱因斯坦质能方程得ΔE ＝Δmc 2，ΔE ≈ 5.50 MeV.(2)系统动量守恒，钍核和α粒子的动量大小相等，即p Th ＝p α， 由E kTh ＝p 2Th 2m Th ，E kα＝p 2α2m α，得E kTh ＋E kα＝ΔE ， 所以钍核获得的动能E kTh ＝m αm α＋m Th ΔE ＝4ΔE 4＋228≈0.09 MeV. 答案 (1)5.50 MeV (2)0.09 MeV14．在磁感应强度为B 的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变．放射出的α粒子(42He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R .以m 、q 分别表示α粒子的质量和电荷量．(1)放射性原子核用A Z X 表示，新核的元素符号用Y 表示，写出该α衰变的核反应方程；(2)α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小；(3)设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，新核的质量为M ，求衰变过程的质量亏损Δm .解析 (1)A Z X→A －4Z －2Y ＋42He.(2)设α粒子的速度大小为v ， 由qvB ＝m v 2R ，T ＝2πR v，得 α粒子在磁场中运动周期T ＝2πm qB， 环形电流大小I ＝q T ＝q 2B 2πm. (3)由qvB ＝m v 2R ，得v ＝qBR m， 设衰变后新核Y 的速度大小为v ′，系统动量守恒 Mv ′－mv ＝0，解得v ′＝mv M ＝qBR M， 由Δmc 2＝12Mv ′2＋12mv 2， 得Δm ＝M ＋mqBR 22mMc2. (若利用M ＝A －44m 解答，亦可) 答案 (1)AZ X→A －4Z －2Y ＋42He (2)2πm qB q 2B 2πm (3)M ＋m qBR 22mMc 2。