高中物理 第十九章原子核

原子核的组成时间：45分钟一、选择题(1～6题为单选，7～9题为多选)1．关于γ射线，下列说法不正确的是( B )A．它是处于激发态的原子核放射的B．它是原子内层电子受到激发时产生的C．它是一种不带电的光子流D．它是波长极短的电磁波解析：γ射线是处于激发态的原子核发出的波长极短的电磁波，是一种光子．2．如图为查德威克实验示意图，由天然放射性元素钋(Po)放射的α射线轰击铍时会产生粒子流A，用粒子流A轰击石蜡时，会打出粒子流B，经研究知道( A )A．A为中子，B为质子B．A为质子，B为中子C．A为γ射线，B为中子D．A为中子，B为γ射线解析：用放射源钋的α射线轰击铍时，能发射出一种穿透力极强的中性射线，这就是所谓铍“辐射”，即中子流，中子轰击石蜡，将氢中的质子打出，即形成质子流，所以A 为中子，B为质子，所以A正确．3.32He可以作为核聚变材料(核聚变是利用轻核聚合为较重核释放出巨大能量为人类提供能源)，下列关于32He的叙述正确的是( C )A.32He与31H互为同位素B.32He原子核内中子数为2C.32He原子核外电子数为2D.32He代表原子核内有2个质子和3个中子的氦原子解析：32He核内质子数为2，31H核内质子数为1.两者质子数不等，不是同位素，A错误.32 He核内中子数为1，B错误，C正确.32He代表原子核内有2个质子和1个中子的氦原子，D错误．4.放射性元素放出的射线，在电场中分成A、B、C三束，如图所示，其中( C )A．C为氦原子核组成的粒子流B．B为比X射线波长更长的光子流C．B为比X射线波长更短的光子流D．A为高速电子组成的电子流解析：根据射线在电场中的偏转情况，可以判断，A射线向电场线方向偏转，应为带正电的粒子组成的射线，所以是α射线；B射线在电场中不偏转，所以是γ射线；C射线在电场中受到与电场方向相反的作用力，应为带负电的粒子，所以是β射线．5.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粒子不带电，不会发生偏转，故B错．由左手定则可判定，a、b粒子带正电，c、d粒子带负电，又知α粒子带正电，β粒子带负电，故A、C均错，D正确．6．若用x代表一个中性原子的核外电子数，y代表此原子的原子核内的质子数，z代表此原子的原子核内的中子数，则对234 90Th的原子来说( B )A．x＝90，y＝90，z＝234B．x＝90，y＝90，z＝144C．x＝144，y＝144，z＝90D．x＝234，y＝234，z＝324解析：在234 90Th中，左下标为质子数，左上标为质量数，则y＝90；中性原子的核外电子数等于质子数，所以x＝90；中子数等于质量数减去质子数，z＝234－90＝144.所以B项正确．7.在贝可勒尔发现天然放射现象后，人们对放射线的性质进行了深入研究，发现在天然放射现象中共放出了三种射线，图为这三种射线贯穿物体情况的示意图，①②③各代表一种射线，以下说法正确的是( ADE )A．三种射线均来源于原子核B．射线①的电离能力最弱C．射线②为高速的质子流D．射线③可以用来检查金属内部有无砂眼和裂纹E．射线③是一种高能的电磁波解析：α、β、γ三种射线均来源于原子核，其中γ射线是原子核从较高能级向较低能级跃迁时发出的，故A正确；射线①用纸可以挡住，说明穿透能力最弱，是α射线，α射线电离能力最强，B错误；射线②是高速电子流，故C错误；射线③是γ射线，γ射线是能量很高的电磁波，穿透能力最强，可以用来检查金属内部有无砂眼和裂纹，故D、E正确．8.228 88Ra是镭226 88Ra的一种同位素，对于这两种镭的原子而言，下列说法中正确的是( AC )A．它们具有相同的质子数和不同的质量数B．它们具有相同的中子数和不同的原子序数C．它们具有相同的核电荷数和不同的中子数D．它们具有相同的核外电子数和不同的化学性质解析：原子核的原子序数与核内质子数、核电荷数、核外电子数都是相等的，且原子核的质量数(核子数)等于核内质子数与中子数之和．由此知这两种镭的同位素，核内的质子数均为88，核子数分别为228和226，中子数分别为140和138；原子的化学性质由核外电子数决定，因它们的核外电子数相同，故它们的化学性质也相同．故正确选项为A 、C.9.质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具，如图所示为某种质谱仪的原理图，现利用这种质谱仪对氢元素进行测量．氢元素的三种同位素从容器A 下方的小孔无初速度飘入电势差为U 的加速电场，加速后垂直进入磁感应强度为B 的匀强磁场中，最后打在照相底片D 上，形成a 、b 、c 三条光谱线．关于三种同位素进入磁场时速度大小的排列顺序和三条光谱的排列顺序，下列判断正确的是( BD )A ．进入磁场时速度从大到小的排列顺序是氚、氘、氕B ．进入磁场时速度从大到小的排列顺序是氕、氘、氚C ．a 、b 、c 三条光谱线依次排列的顺序是氕、氘、氚D ．a 、b 、c 三条光谱线依次排列的顺序是氚、氘、氕 解析：加速过程中由动能定理得qU ＝12mv 2，则有v ＝2qUm，三种同位素电荷量q 相同，速度的大小取决于质量的倒数，所以速度从大到小的排列顺序是氕、氘、氚，选项A错误，B 正确；进入磁场后粒子做匀速圆周运动，由qvB ＝m v 2r ，并把v 代入，得r ＝1B2mUq，由于它们的电荷量均相同，则氚核的偏转半径最大，所以a 、b 、c 三条光谱线依次排列的顺序是氚、氘、氕，故选项C 错误，D 正确．二、非选择题10．有J 、K 、L 三种原子核，已知J 、K 的核子数相同，K 、L 的质子数相同，试完成下列表格.原子核 原子序数质量数 质子数 中子数 J91899K ZA10 8 L1019109解析：原子核的质量数是质子和中子的总和．11.质谱仪是一种测定带电粒子的质量及分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示，离子源S 产生的各种不同正离子束(速度可看成零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P 上，设离子在P 上的位置到入口处S 1的距离为x .(1)若离子质量为m 、电荷量为q 、加速电压为U 、磁感应强度大小为B ，求x 的大小． (2)氢的三种同位素11H 、21H 、31H 从离子源S 出发，到达照相底片 的位置距入口处S 1的距离之比x H ∶x D ∶x T 为多少？答案：(1)2B2mUq(2)1∶2∶ 3解析：(1)离子被加速时，由动能定理得qU ＝12mv 2，进入磁场时洛伦兹力提供向心力qvB＝mv 2r ，又x ＝2r ，由以上三式得x ＝2B2mUq.(2)氢的三种同位素的质量数分别为1、2、3.由(1)结果知x H ∶x D ∶x T ＝m H ∶m D ∶m T ＝1∶2∶ 3.。

第1节原子核的组成1.物质发射射线的性质称为放射性。

放射性元素自发地发出射线的现象，叫做天然放射现象。

2．α射线是高速氦核流，β射线是高速电子流，γ射线是光子流。

3．原子核由质子和中子组成。

1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核获得了质子，1932年查德威克证实了中子的存在。

4．1896年，法国物理学家贝可勒尔发现天然放射现象，揭开了人们研究原子核结构的序幕。

一、天然放射现象1．1896年，法国物理学家贝可勒尔发现某些物质具有放射性。

2．物质发射射线的性质称为放射性，具有放射性的元素称为放射性元素，放射性元素自发地发出射线的现象叫做天然放射现象。

3．原子序数大于或等于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于83的元素，有的也能放出射线。

4．玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发现了两种放射性更强的新元素，命名为钋(Po)和镭(Ra)。

二、三种射线1．α射线：实际上就是氦原子核，速度可达到光速的110，其电离能力强，穿透能力较差，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住。

2．β射线：是高速电子流，它速度很大，可达光速的99%，它的穿透能力较强，电离能力较弱，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板。

3．γ射线：呈电中性，是能量很高的电磁波，波长很短，在10－10 m以下，它的电离作用更小，但穿透能力更强，甚至能穿透几厘米厚的铅板或几十厘米厚的混凝土。

三、原子核的组成1．质子的发现卢瑟福用α粒子轰击氮原子核获得了质子。

2．中子的发现(1)卢瑟福预言：原子核内可能还存在另一种粒子，它的质量与质子相同，但是不带电，他把这种粒子叫做中子。

(2)查德威克用α粒子轰击铍(49Be)原子核获得了中子。

3．原子核的组成原子核由质子、中子组成，它们统称为核子。

4．原子核的电荷数(Z)等于原子核的质子数，等于原子序数。

5．原子核的质量数(A)等于质子数与中子数的总和。

6．原子核的符号表示A X，其中X为元素符号，A为原子核的质量数，Z为原子核的电荷数。

第十九章原子核新課標要求1．內容標準（1）知道原子核的組成。

知道放射性和原子核的衰變。

會用半衰期描述衰變速度，知道半衰期的統計意義。

（2）瞭解放射性同位素的應用。

知道射線的危害和防護。

例1 瞭解放射性在醫學和農業中的應用。

例2 調查房屋裝修材料和首飾材料中具有的放射性，瞭解相關的國家標準。

（3）知道核力的性質。

能簡單解釋輕核與重核內中子數、質子數具有不同比例的原因。

會根據質量數守恆和電荷守恆寫出核反應方程。

（4）認識原子核的結合能。

知道裂變反應和聚變反應。

關注受控聚變反應研究的進展。

（5）知道鏈式反應的發生條件。

瞭解裂變反應堆的工作原理。

瞭解常用裂變反應堆的類型。

知道核電站的工作模式。

（6）通過核能的利用，思考科學技術與社會的關係。

例3 思考核能開發帶來的社會問題。

（7）初步瞭解恒星的演化。

初步瞭解粒子物理學的基礎知識。

例4 瞭解加速器在核子物理、粒子物理研究中的作用。

2．活動建議：（1）通過查閱資料，瞭解常用的射線檢測方法。

（2）觀看有關核能利用的錄影片。

（3）舉辦有關核能利用的科普講座。

新課程學習19．7 核聚變★新課標要求（一）知識與技能1．瞭解聚變反應的特點及其條件.2．瞭解可控熱核反應及其研究和發展.3．知道輕核的聚變能夠釋放出很多的能量,如果能加以控制將為人類提供廣闊的能源前景。

（二）過程與方法通過讓學生自己閱讀課本，培養他們歸納與概括知識的能力和提出問題的能力（三）情感、態度與價值觀1．通過學習，使學生進一步認識導科學技術的重要性，更加熱愛科學、勇於獻身科學。

2．認識核能的和平利用能為人類造福，但若用於戰爭目的將給人類帶來災難，希望同學們努力學習，為人類早日和平利用核聚變能而作出自己的努力。

★教學重點聚變核反應的特點。

★教學難點聚變反應的條件。

★教學方法教師啟發、引導，學生討論、交流。

★教學用具：多媒體教學設備一套：可供實物投影、放像、課件播放等。

★課時安排1 課時★教學過程（一）引入新課教師：1967年6月17日，我國第一顆氫彈爆炸成功。

高中物理人教版选修3-5 第十九章原子核 1.原子核的组成选择题人类认识原子核的复杂结构并进行研究从(? )A．发现电子开始的B．发现质子开始的C．进行α粒子散射实验开始的D．发现天然放射现象开始的【答案】D【解析】自从贝可勒尔发现天然放射现象，科学家对放射性元素及射线的组成、产生的原因等进行了大量研究，逐步认识到原子核的复杂结构，故D正确，A、B、C错误。

选择题关于质子与中子，下列说法错误的是(? )A．原子核由质子和中子构成B．质子和中子统称为核子C．卢瑟福发现了质子，并预言了中子的存在D．卢瑟福发现了中子，并预言了质子的存在【答案】D【解析】原子核内存在质子和中子，中子和质子统称为核子，卢瑟福只发现了质子，以后又预言了中子的存在。

选择题如图，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是(? )A．①表示γ射线，③表示α射线B．②表示β射线，③表示α射线C．④表示α射线，⑤表示γ射线D．⑤表示β射线，⑥表示α射线【答案】C【解析】α带正电，β带负电，γ不带电，γ射线在磁场中一定不偏转，②⑤为γ射线；如左图所示的电场中，α射线向右偏，β射线向左偏，①为β射线，③为α射线；在如右图所示磁场中，由左手定则判断，α射线向左偏，β射线向右偏，即④为α射线，⑥为β射线，故正确选项是C。

选择题原子核中能放出α、β、γ射线，关于原子核的组成，以下说法中正确的是(? )A．原子核中，有质子、中子，还有α粒子B．原子核中，有质子、中子，还有β粒子C．原子核中，有质子、中子，还有γ粒子D．原子核中，只有质子和中子【答案】D【解析】在放射性元素的原子核中，2个质子和2个中子结合得较紧密，有时作为一个整体放出，这就是α粒子的来源．说到底它仍是由质子和中子组成的，不能据此认为它是原子核的组成部分．原子核里是没有电子的，但中子可以转化成质子，并向核外释放一个电子，这就是β粒子．原子核发生衰变后处于高能级，在回到低能级时多余的能量以γ粒子的形式辐射出来，形成γ射线．故原子核里也没有γ粒子．选择题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(? )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【答案】D【解析】衰变的射线均来自于核内，A错；从图中可看出，一张纸能挡住①射线，则①射线一定是α射线，其贯穿本领最差，电离能力最强，但不是电磁波，而是高速粒子流，B错；铝板能挡住②，而不能挡住③，说明③一定是γ射线，其电离能力最弱，贯穿本领最强，是一种电磁波，属于原子核内以能量形式释放出来的以光速运行的高能光子，D对．选择题一个原来静止的原子核，辐射出α粒子，它的两个产物在垂直于它们速度方向的匀强磁场中运动，它们的轨迹和运动方向(图中用箭头表示)可能是下图中哪一个(下图中半径大小没有按比例画)(? )【答案】D【解析】由于发生的是α衰变，产生物是两个带正电的粒子，根据动量守恒Mv1＋mvα＝0知这两个新核的运动方向相反，受到的洛伦兹力方向相反，即轨迹应该是外切圆，再利用左手定则，判断洛伦兹力方向，可知选项D是正确的．选择题如图所示，某种元素的不同同位素的原子核内的中子数N与原子核质量数A的关系是(? )【答案】C【解析】元素的不同同位素的原子核内质子数是一定的，只是中子数不同，设质子数为Q，则N＋Q＝A，故N＝AQ，Q是定值，故选C.选择题一个原子核为，关于这个原子核，下列说法中正确的是(? ) A．核外有83个电子，核内有127个质子B．核外有83个电子，核内有83个质子C．核内有83个质子，127个中子D．核内有210个核子【答案】CD【解析】根据原子核的表示方法得质子数为83，质量数为210，故中子数为21083＝127个，而质子和中子统称核子，故核子数为210个，因此C、D项正确．由于不知道原子的电性，就不能判断核外电子数，故A、B项不正确．填空题一置于铅盒中的放射源发射出的α、β和γ射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔，铝箔后的空间有一匀强电场．进入电场后，射线变为a、b两束，射线a沿原来方向行进，射线b发生了偏转，如图所示，则图中的射线a为________射线，射线b为________射线．【答案】γβ【解析】在三种射线中，α射线带正电，穿透能力最弱，γ射线不带电，穿透能力最强；β射线带负电，穿透能力一般，综上所述，结合题意可知，a射线应为γ射线，b射线应为β射线．填空题现在，科学家正在设法探寻“反物质”。

7 核聚变8 粒子和宇宙疱丁巧解牛知识·巧学一、核聚变1.定义:轻核结合成质量较大的原子核的反应叫聚变。

例如H21+H31→He42+n12。

聚变发生的条件(1)要使轻核聚变,就必须使轻核接近核力发生作用的距离10—15m，但是原子核是带正电的，要使它们接近10-15m就必须克服电荷间很大的斥力作用，这就要求原子核具有足够的动能.要使原子核具有足够大的动能，就要给核加热，使物质达到几百万摄氏度的高温.（2）在高温下,原子已完全电离，形成物质第四态——等离子态，等离子体的密度及维持时间达到一定值时，才能实现聚变.3。

轻核必须在很高的温度下相遇才能发生聚合放出更大的能量，由于温度较高，所以聚变也称为热核反应.联想发散原子弹爆炸时，能产生这样的高温，然后引起轻核的聚变，氢弹就是根据这一原理制成的.太阳等许多恒星内部都进行着剧烈的核聚变，温度高达107K以上，向外释放大量的能量，地球只接收了其中的二十亿分之一左右。

4。

聚变与裂变的比较（1)能用于热核反应的原料极其丰富，裂变的原料比较稀缺.（2)同样情况下聚变放出的能量比裂变大.(3)热核反应后的遗留物对环境污染小，这一点裂变无法相比。

二、受控热核反应1.热核反应的优点(与裂变相比）（1)产生的能量大；(2）反应后生成的放射性物质易处理；(3)热核反应的燃料在地球上储量丰富.2。

实现核聚变的难点地球上没有任何容器能够经受如此高的温度，为解决这个难题，目前有3种方法对等离子体进行约束，即引力约束、磁约束和惯性约束。

3。

热核反应的两种方式爆炸式热核反应；受控式热核反应,目前正处于探索、试验阶段。

三、“基本粒子”不基本1。

19世纪末,许多人认为光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本粒子.2.从20世纪起科学家陆续发现了400多种同种类的新粒子，它们不是由质子、中子、电子组成。

3。

科学家进一步发现质子、中子等本身也是复合粒子，且还有着复杂的结构。

核聚变粒子和宇宙1．核聚变(1)定义：两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫做聚变。

聚变后比结合能增加，因此反应中会释放能量。

(2)发生条件：轻核聚变必须在温度达到几百万开尔文时，才可以发生，因此又叫热核反应。

聚变一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就会使反应继续下去。

(3)实例：①热核反应主要应用在核武器上，如氢弹；②热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳就是一个巨大的热核反射堆；③典型的核聚变：一个氘核和一个氚核的聚变，21H＋31H→42He＋10n＋17.6 MeV，该反应平均每个核子放出的能量比裂变反应平均每个核子放出的能量大3～4倍。

2．受控热核反应(1)聚变与裂变相比有很多优点：①轻核聚变产能效率高；②地球上聚变燃料的储量丰富；③轻核聚变更为安全、清洁。

(2)实现核聚变的方法：①难点：地球上没有任何容器能够经受几百万开尔文的高温；②方案：科学家设想了两种方案，即磁约束和惯性约束，环流器是目前性能最好的一种磁约束装置。

[辨是非](对的划“√”，错的划“×”)1．我国一些核电站已经开始大规模利用轻核聚变发电。

(×)2．轻核聚变须达到几百万开尔文以上的高温，自然界不存在轻核聚变。

(×)[释疑难·对点练]1．从比结合能的图线看，轻核聚变后比结合能增加，因此聚变反应是一个放能反应。

例如：21H＋31H→10n＋42He＋17.6 MeV。

2．聚变发生的条件：要使轻核聚变，必须使轻核间距达到核力发生作用的距离10－15 m，这要克服电荷间强大的斥力作用，要求使轻核具有足够大的动能。

要使原子核具有足够大的动能，就要给它们加热，使物质达到几百万开尔文的高温。

3．特点(1)在消耗相同质量的核燃料时，轻核聚变比重核裂变释放更多的能量。

(2)热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就可以使反应进行下去。

4．应用(1)核武器——氢弹。

19.7核聚变一、选择题1、原子核Z A X与氘核12H反应生成一个α粒子和一个质子．由此可知（)A、A=2，Z=1B、A=2，Z=2C、A=3，Z=3D、A=3，Z=22、太阳辐射能量主要来自太阳内部的（)A、化学反应B、放射性衰变C、裂变反应D、热核反应3、秦山核电站是我国第一座自主研究、设计和建造的核电站,它为中国核电事业的发展奠定了基础．秦山核电站的能量来自于（）A、天然放射性元素衰变放出的能量B、人工放射性同位素衰变放出的能量C、重核裂变放出的能量D、轻核聚变放出的能量4、关于原子物理的相关知识，下列说法正确的是（）A、太阳辐射能量主要来自太阳内部的核聚变反应B、一束单色光照射到某种金属表面不能发生光电效应，是因为该光的波长太短C、发生光电效应时，入射光的频率越高,逸出的光电子的最大初动能就越小D、大量的氢原子从n=3能级向低能级跃迁时，只能辐射两种不同频率的光5、太阳辐射能量主要来自太阳内部的（）A、裂变反应B、热核反应C、化学反应D、放射性衰变6、下列说法不正确的是（）A、太阳辐射的能量主要来自于太阳内部的热核反应B、波尔根据氢原子光谱分立的特性提出电子轨道和原子能量是量子化的C、核力是强相互作用的一种表现，在原子核内核力比库仑大得多D、光电效应和α粒子散射实验都证明了原子核式结构模型7、原子能资源的综合利用已成为世界各国的发展方向，我国在综合利用原子能方面进展较快，目前我国核电站已建成9座、正在建设的3座、即将开建的有4座．届时将较好地改变我国能源结构．对有关原子核的下列说法中正确的是(）A、太阳辐射的能量主要来源于重核裂变B、β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的C、X射线是处于激发态的原子核辐射出来的D、核力是强相互作用的一种表现，在原子核内核力与库仑力差不多大8、以下物理过程中原子核发生变化而产生新核的有()A、光电效应现象B、卢瑟福的α粒子散射实验C、X射线的产生过程D、太阳内部发生的剧烈反应9、核反应堆是人工控制链式反应速度、并获得核能的装置．它是由以下几个主要部件构成：(1）铀棒；（2）控制棒；（3）减速剂;（4)冷却剂．关于控制棒的主要作用，下面说法正确的是（）A、使快中子减速，维持链式反应的进行B、吸收中子，控制链式反应的速度C、冷却降温，控制核反应堆的温度不要持续升高D、控制铀的体积不要超过临界体积10、链式反应中，重核聚变时放出的可使裂变不断进行下去的粒子是(）A、质子B、中子C、β粒子D、α粒子11、下列说法正确的是（）A、原子核发生α衰变时，新核与α粒子的总质量等于原来的原子核的质量B、在原子核中，比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固C、按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，电势能增大,原子的总能量不变D、太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应．12、以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中正确的有（）A、每个核子跟所有的核子发生核力作用B、太阳内部发生的核反应是热核反应C、紫外线照射到金属锌板表面时能产生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时,从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大D、卢瑟福提出的原子核式结构模型，可以解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征13、发生轻核聚变的方法是（)A、用中子轰击B、保持室温环境，增大压强C、用γ光子照射D、把参与反应的物质加热到几百万度以上的高温14、下列说法不正确的是（)A、太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应B、天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构C、一束单色光照射到某种金属表面不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短D、发生光电效应时,入射光的光强一定，频率越高，逸出的光电子的最大初动能就越大15、下列说法正确的是（）A、汤姆生发现电子,表明原子具有核式结构B、接收无线电波时需要对电磁波进行调制C、核聚变又称热核反应，可见核聚变时要吸收能量D、真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的二、填空题16、核能是一种高效的能源：①在核电站中，为了防止放射性物质泄漏，核反应堆有三道防护屏障：燃料包壳，压力壳和安全壳（见图甲）．结合图乙可知，安全壳应当选用的材料是________．②图丙是用来监测工作人员受到辐射情况的胸章，通过照相底片被射线感光的区域，可以判断工作人员受到何种辐射．当胸章上1mm 铝片和3mm铝片下的照相底片被感光，而铅片下的照相底片未被感光时,分析工作人员受到了________射线的辐射；当所有照相底片被感光时,工作人员受到了________射线的辐射．17、核电站是人类和平利用核能的一个实例．目前核电站是利用________释放的核能来发电的．（选填“核裂变”或“核聚变”）18、太阳内部不停地进行着热核反应（氢聚变为氦），同时释放出巨大的能量．太阳能的特点之一是不________环境,太阳能电池是根据在半导体中发生的________效应制成的．19、人类利用的大部分能量都是直接或间接来自于太阳能．在太阳内部，氢原子核在超高温下发生________，释放出巨大的________．今天我们开采化石燃料来获取能量，实际上是在开采上亿年前地球所接收的________．20、2006年11月21日,中国、欧盟、美国、日本、韩国、俄罗斯和印度七方在法国总统府正式签署一个能源方面的联合实施协定及相关文件,该协定中的能源是指________能源．三、解答题21、一个氘核和一个氚核发生聚变，放出一个中子和17.6MeV的能量．计算2克氘和3克氚聚变放出的能量，并写出核反应方程．22、核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源．近年来,受控核聚变的科学可行性已得到验证，目前正在突破关键技术,最终将建成商用核聚变电站．一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘（又叫重氢）和氚(又叫超重氢）聚合成氦,并释放一个中子．若已知氘原子的质量为m1，氚原子的质量为m2，氦原子的质量为m3，中子的质量为m4，真空中光速为C(1）写出氘和氚聚变的核反应方程；（2）试计算这个核反应释放出来的能量．23、科学家初步估计月球土壤中至少有100万吨“氦3"（即23He），它是热核聚变的重要原料如果月球开发成功,将为地球带来取之不尽的能源．已知氨3核与氘核发生聚变反应有质子流产生（1）写出核反应方程，（2）若该反应中质量亏损为9.0×l0﹣30kg,且释放的能量全部转化为生成物的总动能．试计算生成物的总动能(聚变前粒子的动能可忽略不计）．24、物理学家们普遍相信太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应．根据这一理论，在太阳内部4个氢核(11H）转化成一个氦核（24He）相两个正电子10e)并放出能量．已知质子质量m P=1。

19.3探测射线的方法一、选择题1、如图所示的阴极射线管的玻璃管内已经抽成真空，当左右两个电极连接到高压电源时,阴极会发射电子，电子在电场的加速下飞向阳极，挡板上有一个扁平的狭缝,电子飞过挡板后形成一个扁平的电子束，长条形的荧光板在阳极端稍稍倾向轴线,电子束掠射到荧光板上，显示出电子束的径迹，现在用该装置研究磁场对运动电荷的作用的实验，下列对该实验的说法正确的是（）A、没有施加磁场时，电子束的径迹是一条抛物线B、若图中左侧是阴极射线管的阴极,加上图示的磁场，电子束会向上偏转C、施加磁场后，根据电子束在磁场中运动径迹和磁场方向，可由相关知识判断出阴极射线管两个电极的极性D、施加磁场后，结合阴极射线管的两个电极的极性和电子束在磁场中运动的径迹，可以判断出磁场的方向，但无法判断出磁场的强弱2、从阴极射线管发射出的一束电子，通过图示的磁场，以下四幅图中能正确描绘电子偏转情况的是(）A、B、C、D、3、关于阴极射线的本质，下列说法正确的是（）A、阴极射线本质是氢原子B、阴极射线本质是电磁波C、阴极射线本质是电子D、阴极射线本质是X射线4、如图所示，甲、乙是分别用“阴极射线管”和“洛伦兹力演示仪”实验时的两幅图片，忽略地磁场的影响，下列说法正确的是（)A、甲图中的电子束径迹是抛物线B、乙图中的电子束径迹是圆形C、甲图中的电子只受电场力作用D、乙图中的电子受到的洛伦兹力是恒力5、如图所示的阴极射线管，无偏转电场时，电子束加速后打到荧屏中央形成亮斑．如果只逐渐增大M1M2之间的电势差，则（）A、在荧屏上的亮斑向上移动B、在荧屏上的亮斑向下移动C、偏转电场对电子做的功不变D、偏转电场的电场强度减小6、下列说法正确的是（）A、阴极射线和β射线本质上都是电子流,都来自于原子的核外电子B、温度越高,黑体辐射强度的极大值向频率较小的方向移动C、天然放射现象的发现，让人们不知道原子核不是组成物质的最小微粒D、公安机关对2014年5月初南京丢失铱﹣192放射源的4名责任人采取强制措施是因为该放射源放出大剂量的射线会污染环境和危害生命．7、如图所示,阴极射线示波管的聚集电场是由电极A1、A2形成，实线为电场线，虚线为等势线,z轴为该电场的中心轴线，P、Q、R为一个从左侧进入聚焦电场的电子运动轨迹上的三点，则下列说法不正确的是（）A、电极A1的电势低于电极A2的电势B、电子在P点处的动能大于在Q点处的动能C、电场中Q点的电场强度大于R点的电场强度D、电子从P至R的运动过程中，电场力对它一直做正功8、如图为电视机显像管中电子束偏转的示意图．磁环上的偏转线圈通以图示方向的电流时,沿轴线向纸内射入的电子束的偏转方向（）A、向上B、向左C、向下D、向右9、如图所示，阴极射线管接通电源后,电子束由阴极沿X轴正方向射出,在荧光板上会看到一条亮线．要使荧光板上的亮线向z轴负方向偏转，可采用的方法是（)A、加一沿y轴负方向的磁场B、加一沿z轴正方向的磁场C、加一沿y轴正方向的电场D、加一沿z轴负方向的电场10、阴极射线示波管的聚焦电场是由电极A1、A2形成的，其中虚线为等势线,相邻等势线间电势差相等，z轴为该电场的中心轴线（管轴）．电子束从左侧进入聚焦电场后，在电场力的作用下会聚到z 轴上,沿管轴从右侧射出，图中PQR是一个从左侧进入聚焦电场的电子运动轨迹上的三点,则可以确定（)A、电极A1的电势高于电极A2的电势B、电场中Q点的电场强度大于R点的电场强度C、电子在R点处的动能大于在P点处的动能D、若将一束带正电的粒子从左侧射入聚焦电场也一定被会聚焦11、在阴极射线管中电子流方向由左向右,其上方有一根通有如图所示电流的直导线，导线与阴极射线管平行，则阴极射线将（）A、向上偏转B、向下偏转C、向纸里偏转D、向纸外偏转12、如图所示,无磁场时，电视显像管中的水平向右运动的电子束打在荧光屏正中的O点，要使电子束在竖直方向向上偏转打在P点，则管颈处偏转线圈所提供的磁场方向应该是（）A、垂直纸面向外B、水平向右C、垂直纸面向里D、竖直向上13、如图所示是显像管原理俯视图，接通电源后，电子从电子枪射出,没有磁场时打在O ，为使电子偏转，在管颈安装了偏转线圈产生偏转磁场,如果要使电子束在水平方向偏离中心,打在荧光屏的A 点，偏转磁场应该（）A、竖直向下B、竖直向上C、水平向左D、水平向右14、如图所示是用阴极射线管演示电子在磁场中受洛伦兹力的实验装置，图中虚线是电子的运动轨迹，那么下列关于此装置的说法正确的是（）A、A端接的是高压直流电源的正极B、C端是蹄形磁铁的N极C、C端是蹄形磁铁的S极D、以上说法均不对15、阴极射线是()A、光子流B、电子流C、质子流D、中子流二、填空题16、如图所示，电子射线管（A为其阴极)，放在蹄形磁铁的N、S 两极间（图中C为N极），射线管的A、B两极分别接在直流高压电源的负极和正极．此时，荧光屏上的电子束运动径迹________偏转（填“向上”“向下”或“不"）．17、如图是阴极射线管的示意图．接通电源后，会有电子从阴极K 射向阳极A,并在荧光屏上形成一条亮线．要使荧光屏上的亮线向下偏转,则可以加一个方向平行纸面________（填“向上”或“向下”）的电场，或者加一个方向垂直纸面________(填“向里”或“向外”）的磁场．18、电视机显像管是应用了________原理．19、电视机的显象管中电子束每秒进行50场扫描________．20、如图是X射线管，A．K之间的虚线表示________，从A指向左下方的线表示________，高压电源右边是电源的________极．三、解答题21、汤姆孙测定阴极射线粒子比荷的实验原理如图所示，阴极发出的电子束沿直线射到荧光屏上的O点时，出现一个光斑．在垂直于纸面的方向上加一个磁感应强度为3.0×10﹣4T的匀强磁场后,电子束发生偏转，沿半径为7.2cm的圆弧运动，打在荧光屏上的P点．然后在磁场区域加一个竖直向下的匀强电场,电场强度的大小为1.14×103V/m时,光斑P又回到O点,求电子的比荷．22、1897年汤姆生通过对阴极射线的研究，发现了电子，从而使人们认识到原子是可分的．汤姆生当年用来测定电子比荷(电荷量e与质量m之比）的实验装置如图所示,真空玻璃管内C、D为平行板电容器的两极,圆形阴影区域内可由管外电磁铁产生一垂直纸面的匀强磁场，圆形区域的圆心位于C、D中心线的中点，直径与C、D 的长度相等．已知极板C、D的长度为L1，C、D间的距离为d , 极板右端到荧光屏的距离为L2．由K发出的电子，经A与K之间的高电压加速后，形成一束很细的电子流,电子流沿C、D中心线进入板间区域．若C、D间无电压,则电子将打在荧光屏上的O点；若在C、D间加上电压U ，则电子将打在荧光屏上的P点,P点到O点的距离为H；若再在圆形区域内加一方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场，则电子又打在荧光屏上的O点．不计重力影响．(1）求电子打在荧光屏O点时速度的大小．（2)推导出电子比荷的表达式．(3)利用这个装置,还可以采取什么方法测量电子的比荷？23、汤姆生用如图所示的装置（阴极射线管）发现了电子．电子由阴极C射出，在CA间电场加速，A′上有一小孔,所以只有一细束的电子可以通过P与P′两平行板间的区域，电子通过这两极板区域后打到管的末端，使末端S处的荧光屏发光（荧光屏可以近似看成平面）．水平放置的平行板相距为d ，长度为L ，它的右端与荧光屏的距离为D ．当平行板间不加电场和磁场时，电子水平打到荧光屏的O点;当两平行板间电压为U时，在荧光屏上S点出现一亮点，测出OS=H；当偏转板中又加一磁感应强度为B垂直纸面向里的匀强磁场时,发现电子又打到荧光屏的O点．若不考虑电子的重力，求(1)CA间的加速电压U′；(2)电子的比荷．24、在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场，设其初速度为零,经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束．已知电子的电量为e、质量为m ，求在刚射出加速电场时，一小段长为△L的电子束内电子个数是多少?25、在电脑显示器的真空示波管内，控制电子束扫描的偏转场是匀强磁场，磁场区域是宽度为3.0cm的矩形，右边界距荧光屏20。

第7节、第8节 核聚变 粒子和宇宙A 组：合格性水平训练1．(核聚变)发生轻核聚变的方法是() A ．用中子轰击B ．保持室温环境，增大压强C ．用γ光子照射D ．把参与反响的物质加热到几百万摄氏度以上的高温 答案 D解析 用中子轰击是核裂变反响发生的条件，故A 项错误。

根据轻核聚变发生的条件可知，发生轻核聚变的方法是把参与反响的物质加热到几百万摄氏度以上的高温，故B 、C 两项错误，D 项正确。

2．(核聚变)科学家发现在月球上含有丰富的32He(氦3)，它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反响的方程式为32He ＋32He →211H ＋42He 。

如下关于32He 聚变的表述正确的答案是()A ．聚变反响不会释放能量B ．聚变反响产生了新的原子核C ．聚变反响没有质量亏损D ．目前核电站都采用32He 聚变反响发电 答案 B解析 聚变反响是轻核变为较大质量核的反响，发生质量亏损，释放能量；目前核电站采用重核裂变反响，D 错误；选项B 正确，A 、C 错误。

3．(受控热核反响)我国自行研制了可控热核反响实验装置“超导托卡马克〞。

设可控热核实验反响前氘核(21H)的质量为m 1，氚核(31H)的质量为m 2，反响后氦核(42He)的质量为m 3，中子(10n)的质量为m 4。

光速为c 。

如下说法中不正确的答案是()A ．这种装置中发生的核反响方程式是21H ＋31H →42He ＋10nB ．由核反响过程质量守恒可知m 1＋m 2＝m 3＋m 4C ．核反响放出的能量等于(m 1＋m 2－m 3－m 4)c 2D ．这种装置与我国大亚湾核电站所使用核装置的核反响原理不一样 答案 B解析 可控热核反响实验装置属于轻核聚变，所以D 正确。

核反响方程为21H ＋31H →42He ＋10n ，A 正确。

在这个过程中满足爱因斯坦质能方程，即核反响放出的能量等于(m 1＋m 2－m 3－m 4)c 2，所以C 正确。

高中物理人教版选修3-5 第十九章原子核 6.核裂变选择题裂变反应中释放出的能量来自于(? )A．核子消失转化为能量B．原子中电子与原子核的电势能减小C．入射的中子消失转化为能量D．原子核的平均结合能变大，释放出能量【答案】D【解析】发生核反应过程中，核子数保持守恒，中子未消失，故A、C错误，能量来自于原子核内部，因重核在分裂为中等质量的原子核时，平均结合能增加而释放出能量，D正确．选择题铀核裂变时，对于产生链式反应的重要因素，下列说法中正确的是(? )A．铀块的质量是重要因素，与体积无关B．为了使铀235裂变的链式反应容易发生，最好直接利用裂变时产生的快中子C．若铀235的体积超过它的临界体积，裂变的链式反应就能够发生D．裂变能否发生链式反应与铀块的质量无关【答案】C【解析】要发生链式反应必须使铀块体积(或质量)大于临界体积或临界质量，故A、D错，C对。

铀235俘获慢中子发生裂变的概率大，快中子使铀235发生裂变的几率小，故B错。

选择题链式反应中，重核裂变时放出的可以使裂变不断进行下去的粒子是(? )A.质子B.中子C.β粒子D.α粒子【答案】B【解析】重核裂变时放出中子，中子再轰击其他重核发生新的重核裂变，形成链式反应，B项正确。

选择题贫铀炸弹是一种杀伤力很强的武器，贫铀是提炼铀235以后的副产品，其主要成分为铀238，贫铀炸弹不仅有很强的穿甲能力，而且铀238具有放射性，残留物可长期对环境起破坏作用而造成污染．人长期生活在该环境中会受到核辐射而患上皮肤癌和白血病．下列叙述错误的是(? )A．铀238的衰变方程式为：→＋B.和互为同位素C．人患皮肤癌和白血病是因为核辐射导致了基因突变D．贫铀弹的穿甲能力很强，也是因为它的放射性【答案】D【解析】铀238具有放射性，放出一个α粒子，变成钍234，A 项正确；铀238和铀235质子数相同，互为同位素，B项正确；核辐射能导致基因突变，是皮肤癌和白血病的诱因之一，C项正确；贫铀弹的穿甲能力很强，是因为它的弹芯是由高密度、高强度、高韧性的铀合金组成，袭击目标时产生高温化学反应，所以其爆炸力、穿透力远远超过一般炸弹，D项错．选择题利用重核裂变释放核能时选用铀235，主要因为(? )A．它比较容易发生链式反应B．能自动裂变，与体积无关C．铀核比较容易分裂成为三部分或四部分，因而放出更多的核能D．铀235价格比较便宜，而且它裂变时放出的核能比其他重核裂变时放出的核能要多【答案】A【解析】核电站利用核能发电，它的核心设施是核反应堆．反应堆中的核反应主要是铀235吸收慢中子后发生的裂变，反应堆利用浓缩铀制成铀棒，作为核燃料，选项A正确．选择题一个核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为＋―→＋＋2，则下列叙述正确的是(? )A．X原子核中含有86个中子B．X原子核中含有141个核子C．因为裂变时释放能量，根据E＝mc2，所以裂变后的总质量数增加D．因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少【答案】A【解析】X原子核中的核子数为(235＋1)－(94＋2)＝140，B错误；中子数为140－(92－38)＝86，故A正确；裂变时释放能量，出现质量亏损，但是其总质量数是不变的，故C、D错误．选择题如图所示，镉棒在核反应堆中的作用是(? )A．使快中子变慢中子B．使慢中子变快中子C．使反应速度加快D．控制反应速度，调节反应速度的快慢【答案】D【解析】在核反应堆中石墨起变快中子为慢中子的作用，镉棒起吸收中子、控制反应速度、调节功率大小的作用．选择题下面是铀核裂变反应中的一个：＋―→＋＋10已知铀235的质量为235.043 9u，中子质量为1.008 7u，锶90的质量为89.907 7 u，氙136的质量为135.907 2u，则此核反应中(? ) A．质量亏损为Δm＝235.043 9u＋1.008 7u－89.907 7 u－135.907 2uB．质量亏损为Δm＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.0087)uC．释放的总能量为ΔE＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.0087)×(3×108)2JD．释放的总能量为ΔE＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.0087)×931.5MeV【答案】BD【解析】计算亏损质量时要用反应前的总质量减去反应后的总质量，二者之差可用“u”或“kg”作单位，故A错，B对；质量单位为“u”时，可直接用“1u的亏损放出能量931.5MeV”计算总能量，故D对，当质量单位为“kg”时直接乘以(3.0×108)2，总能量单位才是焦耳，故C错。

放射性元素的衰变知识清单
1．定义：原子核放出α粒子或β粒子，由于核电荷数变了，它在周期表中的位置就变了，变成另一种原子核，我们把这种变化称为原子核的衰变．原子核衰变时电荷数和质量数都守恒．
2．衰变类型(1)α衰变：原子核放出α粒子的衰变，进行α衰变时，质量数减少4，电荷数减少2，238 92U的α衰变方程：238 92U→234 90Th＋42He.
(2)β衰变：原子核放出β粒子的衰变，进行β衰变时，质量数不变，电荷数增加1，234 90Th的β衰变方程：234 90Th→234 91Pa＋0－1e
3．衰变规律：电荷数守恒，质量数守恒．
4．放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，叫做该元素的半衰期．
5．放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系．
6．半衰期是一个统计概念，半衰期只适用于大量的原子核．。

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5核力与结合能一、选择题1、氦原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则3种力从大到小的排列顺序是（)A、核力、万有引力、库仑力B、万有引力、库仑力、核力C、库仑力、核力、万有引力D、核力、库仑力、万有引力2、下列说法不正确的是（)A、天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构B、氢原子从n=3的能级向低能级跃迁时只会辐射出两种不同频率的光C、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D、放射性元素每经过一个半衰期,其质量减少一半3、随着科技的发展，大量的科学实验促进了人们对微观领域的认识，下列说法正确的是(）A、德布罗意首先提出了物质波的猜想，而电子衍射实验证实了他的猜想B、比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固C、β衰变中产生的β射线是原子核外电子挣脱原子核束缚后形成的D、一个处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时可能只放出三种不同频率的光子4、关于原子核的结合能，下列说法不正确的是（)A、自由核子与自由核子结合成原子核时核力作正功，将放出能量,这能量就是原子核的结合能B、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C、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D、结合能是由于核子结合成原子核而具有的能量5、严重雾霾天气要求我们尽快开发利用清洁能源，2014年，一大批核电项目立项并开始实施．核能利用与原子核的结合能和质量亏损关系密切，下列说法不正确的是（）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，衰变产物的质量之和一定小于原来重核的质量C、核电站的核能来源于聚变反应D、比结合能越大，原子核越稳定6、以下说法正确的是（）A、汤姆生发现电子并提出了原子核式结构模型B、放射性元素放出的α粒子就是质子C、放射性元素放出的β粒子就是原子的核外电子D、比结合能（平均结合能）越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定7、下列说法正确的是（）A、核子结合为原子核时总质量将增加B、天然放射现象说明原子具有核式结构C、发生核反应时遵守电荷守恒和质量守恒D、原子核发生一次β衰变核内增加一个质子8、下列说法正确的是（）A、用紫外线照射锌板时，逸出的光电子的动能可能不同B、从某种金属表面飞出的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功就越大C、比结合能越大，原子核越不稳定D、原子核所含核子单独存在时的总质量大于该原子核的质量9、氘核、氚核、中子、氦核的质量分别是m1、m2、m3和m4，如果氘核和氚核结合生成氦核，则下列说法中正确的是(）A、核反应方程为21H+31H→52HE+10nB、这是一个裂变反应C、核反应过程中的质量亏损△m=m1+m2﹣m3D、核反应过程中释放的核能△E=（m1+m2﹣m3﹣m4）c210、已知氘核的比结合能是1。