2017届高考物理大一轮复习 第十三章 第三节 原子与原子核课后达标检测

2018届高考物理一轮复习第十三章原子和原子核物理第3讲：原子核物理（参考答案）一、知识清单1． 【答案】2． 【答案】二、例题精讲 3． 【答案】BCD 4． 【答案】D【解析】α、β、γ射线穿过窄孔沿直线前进射到荧光屏上，打出一个亮点P .在小孔附近加一张薄纸能将α射线挡住，这是因为α射线的穿透能力很弱．γ射线是能量很大穿透能力很强的电磁波，在电场和磁场中不会偏转，仍沿原方向前进，打在荧光屏上的P 点．而β射线是带负电的电子流，穿透能力也较强，能够通过薄纸，并在电场或磁场中发生偏转，根据它的受力情况可知D 图正确．5． 【答案】 B【解析】据题意，在发生衰变前原子核处于静止状态，发生衰变时由于动量守恒，两个新原子核的动量大小相等，根据 ,则mv=qBR ，由于两圆半径之比为1:16，则可知大圆为电荷数较小的新核的轨迹，且向下运动，小圆为电荷数较大的新核的轨迹，且向上运动，所以可以判断这是β衰变，则选项A 错误，B 选项正确；据反应前后电荷数守恒，可以确定原静止核原子序数为15，C 选项错误；据T=2m/qB 可知，由于两个新核的荷质比不相同，所以周期也不相同，D 选项错误。

考点：带电粒子在匀强磁场中的运动。

【名师点睛】此题考查了放射性衰变以及带电粒子在匀强磁场中的运动问题；要知道衰变前后动量守恒，衰变后的粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，应用半径和周期公式解即可知道电荷数的关系；此题是一道综合题，考查学生对物理问题的综合分析能力.6． 【答案】A【解析】一个238 92U 原子核衰变为一个206 82Pb 原子核的过程中，发生α衰变的次数为(238－206)÷4＝8次，发生β衰变的次数为2×8－(92－82)＝6次，选项A 正确。

7． 【答案】C【解析】由半衰期公式m ′＝m (12)t τ可知，m ′＝m (12)328＝116m ，故选项C 正确。

8． 【答案】A【解析】A 属于β衰变，B 属于裂变，C 是聚变，D 是原子核的人工转变，故选A 项。

第3讲原子结构原子核1．一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子()．A．放出光子，能量增加B．放出光子，能量减少C．吸收光子，能量增加D．吸收光子，能量减少解析氢原子从高能级向低能级跃迁时，放出光子，能量减少，故选项B正确，选项A、C、D错误．答案 B2．在轧制钢板时需要动态地监测钢板厚度，其检测装置由放射源、探测器等构成，如图1所示．该装置中探测器接收到的是()．图1A．X射线B．α射线C．β射线D．γ射线解析放射源发出的只有α、β、γ三种射线，故选项A错误．在α、β、γ三种射线中，只有γ射线能穿透钢板，故选项B、C错误，D正确．答案 D3．居室装修中经常用到的花岗岩都不同程度地含有放射性元素(含铀、钍等)，会释放出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道疾病．根据有关放射性知识判断下列说法中正确的是()．A．α射线是发生α衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4个B．β射线是发生β衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，质量数减少了1个C．γ射线是发生γ衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了1个D．在α、β、γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强、电离能力最弱解析α射线是发生α衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了2个，A错；β射线是发生β衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，质量数不变，中子数减少了1个，B错；γ射线是伴随着α、β衰变产生的，穿透能力最强，电离能力最弱，C错，D正确．答案 D4．氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，下列说法中正确的是()A．氢原子的能量增加B．氢原子的能量减少C．氢原子要吸收一定频率的光子D．氢原子要放出一定频率的光子解析氢原子的核外电子离原子核越远，氢原子的能量(包括动能和势能)越大．当氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，原子的能量减少，氢原子要放出一定频率的光子．显然，选项B、D正确．答案BD5．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．核反应方程式为21H＋31H→42He＋10nB．这是一个裂变反应C．核反应过程中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3D．核反应过程中释放的核能ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2解析由氘核和氚核的结合以及电荷数、质量数守恒可知选项A正确；该核反应为聚变反应，选项B错误；核反应过程中的质量亏损为Δm＝m1＋m2－m3－m4，选项C错误；由爱因斯坦质能方程可知核反应过程中释放的核能ΔE ＝Δmc2，可知选项D正确．答案AD6．在花岗岩、大理石等装饰材料中，都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性元素的说法中正确的是()．A．β射线与γ射线一样都是电磁波，但穿透本领远比γ射线弱B．氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后就一定只剩下1个氡原子核C.23892U衰变成20682Pb要经过6次β衰变和8次α衰变D．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的解析β射线是电子流，γ射线才是电磁波，选项A错；半衰期的意义只有对大量原子核才成立，选项B错；23892U衰变成20682Pb，质量数减少了32，因此发生了324＝8次α衰变，α衰变8次则核电荷数要减少16，实际核电荷数减少10，因此发生了16－10＝6次β衰变，C正确；β 衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的，D正确．答案CD7．氦3与氘的核聚变发电不产生温室气体，不产生放射性物质，是一种十分清洁、安全和环保的能源，开发月壤中蕴藏丰富的氦3资源，对人类社会今后的可持续发展具有深远意义．该核反应可表示为32He＋21H→43Li＋X(X表示某种粒子)，若32He、21H和43Li的质量分别为m1、m2、m3，则下列选项正确的是()．A．X为中子B．这种核反应在月球上可自发进行C．高速的X粒子可以用来工业探伤D．该反应释放的核能ΔE<(m1＋m2－m3)c2解析由电荷数守恒和质量数守恒可得X为10n，A正确；轻核聚变又称热核反应，必须在高温下进行，不能在月球上自发进行，B错误；能够用来工业探伤的是γ射线，并非高速中子流，C错误；由质能方程可知，该反应释放的核能ΔE＝(m1＋m2－m3－m n)c2<(m1＋m2－m3)c2，D正确．答案AD8．如图2所示，在氢原子能级图中，氢原子从各个较高能级跃迁至同一较低能级时，会发出一系列光谱线，形成谱线系，分别称为赖曼线系，巴耳末线系，帕邢线系等．在同一谱线系中，下列说法正确的是()．图2A．每一跃迁都会释放出一个电子，使原子变为粒子B．各种跃迁都会释放出不同能量的光子C．各条谱线具有相同的频率D．跃迁后原子的能级是相同的解析由hν＝E m－E n可得，各种不同能级的氢原子从高能级跃迁至低能级，会释放不同能量(不同频率)的光子，A、C错误，B正确；跃迁后原子的能级相同，D正确．答案BD9．以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中正确的是()．A．原子核发生一次β衰变，该原子外层就失去一个电子B．一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强太小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，电子的动能减少，原子的能量也减少D．天然放射现象中发出的三种射线是从原子核内放出的看不见的射线解析原子核发生一次β衰变，该原子核内质子数增加1，原子外层电子数不变，选项A错误；一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为这束光的频率太低，选项B错误；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，电子的动能减少，但原子的能量增加，选项C错误；天然放射现象中发出的三种射线是从原子核内放出的看不见的射线，选项D正确．答案 D9．如图3为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光．关于这些光，下列说法正确的是()图3A．最容易表现出衍射现象的光是由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的B．频率最小的光是由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的C．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光D．用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应解析最容易发生衍射的应是波长最长而频率最小、能量最低的光波，hν＝h cλ＝E n－E m，对应跃迁中能级差最小的应为n＝4能级到n＝3能级，故A、B错误．由C2n可知n＝4能级上的氢原子共可辐射出C24＝6种不同频率的光，故C错误．根据hν＝E2－E1及发生光电效应的条件hν≥W0可知D正确．答案 D11．(1)下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是()．(2)按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量________(选填“越大”或“越小”)．已知氢原子的基态能量为E1(E1<0)，电子质量为m，基态氢原子中的电子吸收一频率为ν的光子被电离后，电子速度大小为________(普朗克常量为h)．(3)有些核反应过程是吸收能量的．例如，在X＋147N―→17 8 O＋11H中，核反应吸收的能量Q＝[(m O＋m H)－(m x＋m N)]c2.在该核反应方程中，X表示什么粒子？X粒子以动能E k轰击静止的14 7N核，若E k＝Q，则该核反应能否发生？请简要说明理由．解析(1)根据黑体辐射的实验规律：随着温度的升高，各波长的辐射强度都增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，可知正确答案为A.(2)根据玻尔理论可知，氢原子中的电子离核越远，氢原子的能量越大，由12m v2＝hν＋E1可得v＝2(hν＋E1)m.(3)根据核反应中的质量数守恒及电荷数守恒可知X粒子为42He(α粒子)．不能发生，因为不能同时满足能量守恒和动量守恒的要求．答案(1)A(2)越大2(hν＋E1)m(3)42He不能发生因为不能同时满足能量守恒和动量守恒的要求．12．(1)产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能E k，下列说法正确的是________．A．对于同种金属，E k与照射光的强度无关B．对于同种金属，E k与照射光的波长成反比C．对于同种金属，E k与光照射的时间成正比D．对于同种金属，E k与照射光的频率成线性关系E ．对于不同种金属，若照射光频率不变，E k 与金属的逸出功成线性关系(2)一静止的238 92U 核经α衰变成为234 90Th 核，释放出的总动能为4.27 MeV.问此衰变后234 90Th 核的动能为多少MeV(保留一位有效数字)?解析 (1)由E k ＝hν－W 0知E k 与照射光的强度及照射时间无关，与ν成线性关系，故选项A 、D 正确，C 错误．由E k ＝hc λ－W 0可知E k 与λ不成反比，故选项B 错误．在hν不变的情况下，E k 与W 0成线性关系，故选项E 正确．(2)据题意知：此α衰变的衰变方程为：238 92U →234 90Th ＋42He ，根据动量守恒定律得：m αv α＝m Th v Th ， ① 式中，m α和m Th 分别为α粒子和Th 核的质量，v α和v Th 分别为α粒子和Th 核的速度的大小，由题设条件知：12m αv 2α＋12m Th v 2Th ＝E k ， ② m αm Th ＝4234， ③ 式中E k ＝4.27 MeV 是α粒子与Th 核的总动能．由①②③式得：12m Th v 2Th ＝m αm α＋m Th E k ，④代入数据得，衰变后234 90Th 核的动能：12m Th v 2Th ＝0.07 MeV .⑤ 答案 (1)ADE (2)0.07 MeV。

第2讲光电效应波粒二象性一、普朗克能量子假说黑体与黑体辐射1．黑体与黑体辐射（1)黑体:如果某种物质能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体．(2）黑体辐射：辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关．2．普朗克能量子假说当带电微粒辐射或吸收能量时,是以最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的，这个最小能量值ε叫做能量子．ε＝hν。

二、光电效应及其规律1．光电效应现象在光的照射下,金属中的电子从表面逸出的现象，发射出来的电子叫光电子．2．光电效应的产生条件入射光的频率大于等于金属的极限频率．3．光电效应规律(1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于等于这个极限频率才能产生光电效应．(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关,只随入射光频率的增大而增大．(3)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9 s.(4）当入射光的频率大于等于极限频率时,饱和光电流的大小与入射光的强度成正比．4．爱因斯坦光电效应方程(1)光子说:光的能量不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子,光子的能量ε＝hν。

(2)逸出功W0:电子从金属中逸出所需做功的最小值．(3)最大初动能：发生光电效应时,金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值．(4）光电效应方程①表达式：hν＝E k＋W0或E k＝hν－W0。

②物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν,这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0,剩下的表现为逸出后电子的最大初动能．三、光的波粒二象性物质波1．光的波粒二象性(1)波动性:光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性．(2）粒子性：光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性．(3)光既具有波动性,又具有粒子性，称为光的波粒二象性．2．物质波（1)概率波光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现,亮条纹是光子到达概率大的地方,暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波．（2)物质波任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应,其波长λ＝错误!，p为运动物体的动量，h为普朗克常量．1．判断下列说法是否正确．(1)任何频率的光照射到金属表面都可以发生光电效应．(×)(2)要使某金属发生光电效应,入射光子的能量必须大于金属的逸出功．(√）(3）光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比．（×）（4）光的频率越高，光的粒子性越明显,但仍具有波动性．（√）(5）德国物理学家普朗克提出了量子假说，成功地解释了光电效应规律．(×）（6）美国物理学家康普顿发现了康普顿效应，证实了光的粒子性．(√)(7）法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子具有波动性．(√）2．（多选）如图1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（)图1A．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．锌板带负电答案BC3．（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()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答案AD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,若光的频率仍大于等于极限频率，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增大，故选项D正确．4．有关光的本性，下列说法正确的是(）A．光既具有波动性，又具有粒子性，两种性质是不相容的B．光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点C．大量光子才具有波动性，个别光子只具有粒子性D．由于光既具有波动性，又具有粒子性,无法只用其中一种性质去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性答案D5．黑体辐射的规律如图2所示，从中可以看出，随着温度的降低，各种波长的辐射强度都________（填“增大”“减小"或“不变)，辐射强度的极大值向波长________（填“较长"或“较短”）的方向移动．图2答案减少较长解析由题图可知,随着温度的降低，相同波长的光辐射强度都会减小;同时最大辐射强度向右侧移动,即向波长较长的方向移动。

文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑•欢迎下载支持.第3节核反应和核能1.（多选）（2015 •广东高考）科学家使用核反应获取氟，再利用笊和氟的核反应获得能量,核反应方程分别为:X+Y—He+：H+4.9 MeV和:H+爼—He+X+17. 6 HeV,下列表述正确的有（）A.X是中子B.Y的质子数是3,中子数是6C.两个核反应都没有质量亏损D.笊和嵐的核反应是核聚变反应AD核反应方程遵守核电荷数守恒和质量数守恒，贝I]由:H+；H—He+X+17.6 MeV知X 为詁，由X+Y—He+；H+4.9 MeV知Y为:Li,其中Y的质子数是3,中子数也是3,选项A 正确、选项B错误；两个核反应都释放岀核能，故都有质量亏损，选项C错误；X+Y-iHe 4-iH+4. 9 MeV是原子核的人工转变，fH+：H-：He+Jn+17. 6 MeV为轻核聚变，选项D正确.2.（多选）（2017・襄阳模拟）下列说法正确的是（）【导学号:96622230]A.太阳辎射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应B.用加热、加压或改变其化学状态的方法都不能改变原子核衰变的半衰期C.一朿光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为该朿光的波长太短D.铀核（‘題）衰变为铅核CIAb）的过程中，要经过7次□衰变和4次B衰变BD太阳辐射的能量主要来自于太阳内部的核聚变，选项A错误；加热、加压或改变化学状态均不影响元素的半衰期，选项B正确：一束光照射到金属上，不能发生光电效应，是由于该光的频率小，即光的波长太长，选项C错误：根据质疑数和电荷数守恒可知电U-塔Pb +7；He+4_：e,选项D 正确.3.（2015 •福建高考）下列有关原子结构和原子核的认识，苴中正确的是（）A.丫射线是髙速运动的电子流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.常Bi的半衰期是5天，100克盗i经过10天后还剩下50克B B射线是高速电子流，而丫射线是一种电磁波，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轻核的聚变，选项C错误；10天为两个半衰期，剩余的盗i为100x（护g=100X（訴=25 g, 选项D错误.4.（2016 •全国甲卷）在下列描述核过程的方程中，属于a衰变的是___________ ,属于B衰变的是________ ，属于裂变的是_______ ，属于聚变的是________ .（填正确答案标号）文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编借•欢迎下载支持.A.%Ci7N+ZeB.初P-*：：S+_：eC.噩U YTh+SieD."7N+爼e-”80+：HE.电U+：n-習Xe+?Sr+2：nF.xH+m-*：He+on【解析】«衰变是一种元素衰变成另一种元素过程中释放出«粒子的现象，选项C 为«衰变；P衰变为衰变过程中释放出粒子的现象，选项A、B均为B衰变；重核裂变是质量较大的核变成质疑较小的核的过程，选项E是常见的一种裂变：聚变是两个较轻的核聚合成质量较大的核的过程，选项F是典型的核聚变过程.【答案】C AB E F5.某些建筑材料可产生放射性气体一一氯，轨可以发生u或B衰变，如果人长期生活在氯浓度过高的环境中，那么，氨经过人的呼吸道沉积在肺部，并放出大量的射线，从而危害人体健康.原来静止的氯核(予Rn)发生一次a衰变生成新核针(Po),并放出一个能量为氏=0.09 MeV的光子.已知放出的a粒子动能为£.=5. 55 MeV：忽略放出光子的动呈:，但考虑其能量;1 u=931.5 MeV/c5.(1)写岀衰变的核反应方程；(2)衰变过程中总的质量亏损为多少？(保留三位有效数字)【解析】⑴衰变方程为：V涵一许o+猥+丫.(2)忽略放出光子的动呈:，根据动量守恒左律，0=p”+g即新核针(Po)的动量与«粒子的动量大小相等，又E=訂,4可求出新核针(Po)的动能为"珂尹,由题意，质量亏损对应的能量以光子的能量和新核、«粒子动能形式出现，衰变时释放出的总能量为+故衰变过程中总的质呈:亏损是A zz?=O. 006 16 u・【答案】⑴专Rn-滸o+；He+Y(2)0. 006 16 u。

拾躲市安息阳光实验学校第十三章第三节原子与原子核一、选择题1．(2015·南京模拟)以下说法中正确的是( )A．汤姆孙通过实验发现了质子B．贝克勒尔通过实验发现了中子C．卢瑟福通过实验提出了原子的核式结构模型D．查德威克发现了天然放射现象，说明原子具有复杂的结构解析：选C.汤姆孙通过实验发现了电子而不是质子，A错误；贝克勒尔发现了天然放射现象，揭示了原子核的复杂性，而中子是由英国物理学家查德威克发现的，所以B、D错误；卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，C正确．2．(2014·高考新课标全国卷Ⅰ)关于天然放射性，下列说法正确的是( )A．所有元素都有可能发生衰变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E．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线解析：选BCD.自然界中绝大部分元素没有放射现象，选项A错误；放射性元素的半衰期只与原子核结构有关，与其他因素无关，选项B、C正确；α、β和γ三种射线电离能力依次减弱，穿透能力依次增强，选项D正确；原子核发生衰变时，不能同时发生α和β衰变，γ射线伴随这两种衰变产生，故选项E错误．3．(2013·高考上海卷)在一个238 92U原子核衰变为一个206 82Pb原子核的过程中，发生β衰变的次数为( )A．6次B．10次C．22次D．32次解析：选A.一个238 92U原子核衰变为一个206 82Pb原子核的过程中，发生α衰变的次数为(238－206)÷4＝8次，发生β衰变的次数为2×8－(92－82)＝6次，选项A正确．4．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解析：选D.由图知三种射线的穿透能力由弱到强是①<②<③，故①是α射线，实质是42He ，不是电磁波；②是β射线，实质是高速电子流；③是γ射线，其电离作用最弱，故只有D 项对．5．(2014·高考重庆卷)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( )A.m 4B.m8 C.m 16 D.m32解析：选C.经过32天即4个半衰期，碘131的含量变为m ′＝m 24＝m16，C项正确．6．(2015·东北三校联考)如图所示为氢原子的能级图，已知可见光的光子能量范围约为1.62～3.11 eV ，镁板的电子逸出功为5.9 eV ，以下说法正确的是( )A ．用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射镁板一定不能产生光电效应现象B ．用能量为11.0 eV 的自由电子轰击处于基态的氢原子，可使其跃迁到激发态C ．处于n ＝2能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离D ．处于n ＝4能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离解析：选BD.氢原子从高能级向基态跃迁放出的光子能量E ≥10.2 eV>5.9 eV ，故A 错；因为11.0 eV>10.2 eV ，故通过碰撞的方式可使基态氢原子跃迁，B 正确；使n ＝2能级的氢原子电离所需最小能量为3.4 eV ，但有的紫外线光子能量小于3.4 eV ，故C 错；使n ＝4能级的氢原子电离所需最小能量为0.85 eV ，紫外线光子能量大于3.11 eV ，故D 正确．7．放射性元素a b X 的衰变反应是a b X→cd Y ＋N ，其中N 是未知的射线，则下列说法正确的是( )A ．若此衰变为β衰变，则b ＝d ＋1B ．若此衰变为α衰变，则a ＝c ＋4C ．射线N 是从Y 核中放出的D ．若放射性元素ab X 经过6 h 还剩下1/8没有衰变，则它的半衰期为2 hE ．用射线N 照射锌板一定可使锌板带电解析：选BDE.核反应遵循质量数守恒与电荷数守恒，若此衰变为β衰变，则b ＝d －1，A 错误；若此衰变为α衰变，则a ＝c ＋4，B 正确；若N 为α或β射线，则其是从X 核中放出的，C 错误；ab X 经过6 h 还剩下1/8没有衰变，则它的半衰期是2 h ，D 正确；N 可能是α射线或β射线或γ射线，其中α射线与β射线是由带电粒子组成的，γ射线虽不带电，但它能使锌板发生光电效应，故E 正确．8．(2013·高考重庆卷)铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应：235 92U ＋10n→a ＋b ＋210n则a ＋b 可能是( )A.14054Xe ＋9336Kr B.14156Ba ＋9236Kr C.14156Ba ＋9338Sr D.14054Xe ＋9438Sr解析：选D.利用质量数守恒和电荷数守恒可以判断出可能的核反应方程．选项A 不满足电荷数守恒也不满足质量数守恒，选项C 不满足电荷数守恒；选项B 不满足质量数守恒；只有选项D 正确．9.6027Co 发生一次β衰变后变为Ni 核，在该衰变过程中还发出两个频率为ν的光子，如果衰变前6027Co 的质量为M Co ，衰变后产生的Ni 核质量为M Ni ，β粒子的质量为m ，则下列说法中正确的是( )A ．衰变反应方程为6027Co→6028Ni ＋0－1eB ．衰变过程的质量亏损为Δm ＝M Co －(M Ni ＋m )C ．光子能量E ＝hν＝Δmc 2D ．两个光子的总能量为E 总＝2hν＝Δmc 2解析：选AB.由核反应过程的质量数守恒和电荷数守恒可知，A 正确；质量亏损就是反应后的总质量与反应前的总质量的差值，故B 正确；根据质能方程可知，亏损的质量全部转化成能量即核反应释放的核能，但产生的核能还要提供反应后新核和β粒子的动能，故C 、D 错误．☆10.(2015·湖北八市联考)人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数有如图所示的关系．下列说法正确的是( )A ．由图可知，原子核D 和E 聚变成原子核F 时会有质量亏损，要吸收能量B ．由图可知，原子核A 裂变成原子核B 和C 时会有质量亏损，要放出核能 C ．已知原子核A 裂变成原子核B 和C 时放出的γ射线能使某金属板逸出光电子，若增加γ射线强度，则逸出的光电子的最大初动能增大 D ．在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度E ．在核反应堆的外面修建很厚的水泥层能防止放射线和放射性物质的泄漏 解析：选BDE.原子核D 和E 聚变成原子核F 时会放出能量，A 错；由E k ＝hν－W 知增加射线强度，逸出光电子的最大初动能不变，只是单位时间内逸出光电子的个数增多，C 错.二、非选择题11．(2015·福建福州模拟)宇宙射线每时每刻都在地球上引起核反应．自然界的14C 大部分是宇宙射线中的中子轰击“氮－14”产生的，核反应方程式为147N ＋10n→14 6C ＋11H.若中子的速度为v 1＝8×106m/s ，反应前“氮－14”的速度认为等于零．反应后生成的14C 粒子的速度为v 2＝2.0×105m/s ，其方向与反应前中子的运动方向相同．(1)求反应中生成的另一粒子的速度；(2)假设此反应中放出的能量为0.9 MeV ，求质量亏损．解析：(1)轰击前后系统动量守恒，选中子速度方向为正方向，m 1v 1＝m 2v 2＋m 3v 3解得氢核速度为v 3＝5.2×106m/s ，方向与中子原速度方向相同． (2)由质能方程ΔE ＝Δmc 2， 得Δm ＝1.6×10－30kg.答案：(1)5.2×106m/s ，方向与中子原速度方向相同 (2)1.6×10－30kg☆12.(2015·石家庄模拟)实验室考查氢原子跃迁时的微观效应．已知氢原子能级图如图所示，氢原子质量为m H ＝1.67×10－27kg.设原来处于静止状态的大量激发态氢原子处于n ＝5的能级状态．(1)求氢原子由高能级向低能级跃迁时，可能发射出多少种不同频率的光； (2)若跃迁后光子沿某一方向飞出，且光子的动量可以用p ＝hνc表示(h 为普朗克常量，ν为光子频率，c 为真空中光速)，求发生电子跃迁后氢原子的最大反冲速率．(保留三位有效数字)解析：(1)不同频率的光的种类为 N ＝C 25＝5×42＝10(种)．(2)由动量守恒m H v H ＝p 光子＝hνc知：当ν最大时，反冲速率v H 最大．又hν＝E 5－E 1＝－0.54 eV －(－13.6)eV ＝13.06 eV ＝2.090×10－18J.故v H ＝hνcm H ＝ 2.090×10－183.0×108×1.67×10－27m/s＝4.17 m/s.答案：(1)10种 (2)4.17 m/s。

第十三章原子和原子核第一节原子结构1．处于第四能级的氢原子跃迁基态的过程中，可能发出的不同光的种数有( )A．一种B．三种C．四种D．六种2．下列关于光谱的说法正确的是( )A．炽热固体、液体和高压气体发出的光谱是连续光谱B．各种原子的线状谱中的明线和它的吸收光谱中的暗线必定一一对应C．气体发出的光只能产生线状光谱D．甲物质发出的白光通过低温的乙物质蒸气可得到甲物质的吸收光谱3．在α 粒子散射实验中，当α 粒子最接近金原子核时，α 粒子符合下列的( )A．动能最小B．电势能最小C．α 粒子与金原子核组成的系统能量最小D．所受金原子核的斥力最大4．氢原子从能级A跃迁到能级B吸收频率为v1的光子，从能级A跃迁到能级C释放频率为v2的光子，若v2＞v1，则当它从能级B跃迁到能级C时，将( )A．放出频率为v2－v1的光子B．放出频率为v2＋v1的光子C．吸收频率为v2－v1的光子D．吸收频率为v2＋v1的光子5．欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是( )A．用10.2eV的光子照射B．用11eV的光子照射C．用14eV的光子照射D．用13eV的电子碰撞6．处于基态的氢原子在某单色光照射下，只能发出频率分别为v1、v2、v3的三种光，且v1＜v2＜v3，则该照射光的光子能量为( )A．hv1B．hv2C．hv3D．h(v1＋v2＋v3)7．光的发射和吸收过程是( )A．原子从基态跃迁到激发态要放出光子，放出的光子的能量等于原子在初、末两个能级的能量差B．原子不可能从低能级跃迁到高能级C．原子吸收光子后从低能级向高能级跃迁，放出光子后从高能级向低能级跃迁D．只要原子吸收了光子就一定是从高能级跃迁到了低能级8．氢原子从能量为E1的较高能级跃迁到能量为E2的较低能级，真空中光速为c，则( ) A．吸收的光子的波长为B．吸收的光子的波长为C．辐射的光子的波长为D．辐射的光子的波长为9．已知氦离子He＋能级E n与量子数n的关系和氢原子能级公式类似，处于基态的氦离子He＋的电离能为E＝54.4eV。

第3讲原子与原子核氢原子光谱一、选择题1.如图所示为卢瑟福做α粒子散射实验装置的示意图,荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时,下列关于观察到的现象的说法中,正确的是()A. 放在A位置时,相同时间内观察到屏上的闪光次数最多B. 放在B位置时,相同时间内观察到屏上的闪光次数和A位置时一样多C. 放在C、D位置时,屏上观察不到闪光D. 放在D位置时,屏上仍能观察到一些闪光,但次数极少2.(2016·南京、盐城一模)如图所示,某原子的三个能级的能量分别为E1、E2和E3.a、b、c 为原子跃迁所发出的三种波长的光,下列说法中正确的是()A.E1>E2>E3B.(E3-E2)>(E2-E1)C.b光的波长最长D.c光的频率最高3.放射性元素Rn经α衰变变成钋Po,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Rn的矿石,其原因是()A. 目前地壳中的Rn主要来自于其他放射性元素的衰变B. 在地球形成初期,地壳中的元素Rn的含量足够多C. 当衰变产物Po积累到一定量以后Po的增加会减慢Rn的衰变进程D. Rn主要存在于地球深处的矿石中,温度和压力改变了它的半衰期4.(2016·常州一模)下列说法中正确的是()A. 某放射性原子核经两次α衰变和一次β衰变,核内质子数减少3个B. 玻尔理论可以成功解释氢原子的光谱现象C. 氢原子的核外电子从半径较大的轨道跃迁到半径较小的轨道时,原子的能量增大D. 放射性元素发生β衰变,新核的化学性质不变5.下列说法中正确的是()A.γ射线是原子受激发后向低能级跃迁时放出的B.在稳定的重原子核中,质子数比中子数多C.核反应过程中如果核子的平均质量减小,则要吸收核能D.诊断甲状腺疾病时,注入放射性同位素碘131作为示踪原子6.(2016·扬州一模)关于原子和原子核,下列说法中正确的有()A. α粒子散射实验说明了原子的全部正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上B. 原子核外电子吸收能量脱离原子核束缚形成β射线C. 两个质子与两个中子的质量之和等于He原子核的质量D. 氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子7.关于原子核的结合能,下列说法中正确的是()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,衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能C. 比结合能越大,原子核越不稳定D. 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8.(2014·金陵中学)如图所示为氢原子能级示意图,现有大量的氢原子处于n=4的激发态,当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光.下列说法中正确的是()A. 这些氢原子总共可辐射出6种不同频率的光B. 由n=2能级跃迁到n=1能级产生的光频率最小C. 由n=4能级跃迁到n=1能级的过程中,原子的能量在增加D. 用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应二、填空题9.一个铀核U)放出一个α粒子后衰变成钍核Th),其衰变方程为;已知静止的铀核、钍核和α粒子的质量分别为m1、m2和m3,真空中的光速为c,上述衰变过程中释放出的核能为.10.(2015·泰州二模)氢原子的能级如图所示,原子从能级n=4向n=2跃迁所放出的光子正好使某种金属材料产生光电效应,该金属的逸出功是eV.从能级n=4向n=1 跃迁所放出的光子照射该金属,所产生光电子的最大初动能是eV.11.(2016·南京三模)根据玻尔理论,某种原子处于激发态的能量与轨道量子数n的关系为E n=E1(E1表示处于基态原子的能量,具体数值未知).一群处于n=4能级的原子,向低能级跃迁时发出几种光,其中只有两种频率的光能使极限波长为λ0的某种金属发生光电效应,这两种光的频率中较低的为ν.用频率为ν的光照射该金属产生的光电子的最大初动能为;该原子处于基态的原子能量E1为.已知普朗克常量为h,真空中的光速为c.12.轻核聚变比重核裂变能够释放更多的能量,若实现受控核聚变,且稳定地输出聚变能,人类将不再有“能源危机”.一个氘核H)和一个氚核H)聚变成一个新核并放出一个中子n).(1)完成上述核聚变方程HH→n.(2)已知上述核聚变中质量亏损为Δm,真空中光速为c,则该核反应中所释放的能量为.三、计算题13.(2016·苏锡常镇二模Co发生一次β衰变后变为Ni核,在该衰变过程中还发出频率为ν1和ν2的两个光子,试写出衰变方程式,并求出该核反应因释放光子而造成的质量亏损.14.某些建筑材料可产生放射性气体氡,氡可以发生α或β衰变,如果人长期生活在氡浓度过高的环境中,那么,氡经过人的呼吸道沉积在肺部,并大量放出射线,从而危害人体健康.原来静止的质量为M的氡核Rn)发生一次α衰变生成新核钋(Po).已知衰变后的α粒子的质量为m、电荷量为q、速度为v,并假设衰变过程中释放的核能全部转化为α粒子和新核的动能.(注:涉及动量问题时,亏损的质量可忽略不计)(1)写出衰变方程.(2)求出衰变过程中的质量亏损.第3讲原子与原子核氢原子光谱1. AD【解析】α粒子散射实验的结果是,绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进,少数α粒子发生了较大偏转,极少数α粒子被反弹回来.因此,荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时,在相同时间内观察到屏上的闪光次数分别为绝大多数、少数、少数、极少数,故A、D正确.2. D【解析】能级越高,能量越大,A项错误;第1、2能级间的能级差大于第2、3能级间的能级差,B项错误;根据ΔE=hν=h得出能级差越小,波长越长,C项错误;能级差越大,频率越高,D 项正确.3. A【解析】因为放射性元素Rn的半衰期比较短,目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素Rn的矿石,主要来自其他放射性元素的衰变.故A正确,B错误;半衰期的大小与温度、压力无关,由原子核内部因素决定,故C、D错误.4. AB【解析】一次α衰变,质子数减少两个,一次β衰变,质子数增加一个,A项正确;玻尔理论可以解释氢及类氢原子的光谱现象,B项正确;核外电子从高轨道向低轨道跃迁,释放光子,原子的能量变小,C项错误;衰变属于原子核内的反应,与核外电子无关,新核的化学性质不变,D项错误.5.D【解析】γ射线是原子核受激发后向低能级跃迁时放出的,A项错误;在稳定的重原子核中,中子数比质子数多,B项错误;核反应中核子的平均质量减小,说明有质量亏损,则要释放核能,C项错误.6.AD【解析】α粒子散射实验说明了核式结构模型,A项正确;原子核受激发才会产生β射线,B项错误;两个质子和两个中子结合成原子核有质量亏损,C项错误;氢原子跃迁时发出光子的能量只能是能级的差值,D项正确.7. AB【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,A正确;重原子核的核子平均质量大于轻原子核的平均质量,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,B正确;比结合能越大的原子核越稳定,C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,D错误.8. AD【解析】大量的氢原子处于n=4的激发态向低能级跃迁时能辐射出=6种不同频率的光,故A正确;由跃迁假设hν=E m-E n知n=4能级跃迁到n=3能级产生的光频率最小,故B错误;n=4能级跃迁到n=1能级过程原子能量在减少,故C错误;n=2能级跃迁到n=1能级辐射光子的能量为10.2eV,能使逸出功为6.34eV的金属铂发生光电效应,故D正确.9. UThHe(m1-m2-m3)c2【解析】根据质量数和电荷数守恒写衰变方程,注意用箭头联系反应前后.根据质能方程有ΔE=Δm·c2=(m1-m2-m3)c2,由于衰变前质量大于衰变后的质量,故不能写成(m2+m3-m1)c2.10. 2.5510.2【解析】原子从第4能级跃迁到第2能级,辐射光子的能量为E4-E2=2.55 eV,则金属的逸出功W0=2.55 eV.原子从第4能级跃迁到第1能级,辐射光子的能量为E4-E1=12.75 eV,根据光电效应方程得出光电子的最大初动能E k=hν-W0=12.75 eV-2.55 eV=10.2 eV.11.hν-h-【解析】根据光电效应方程有E k=hν-W0=hν-h;处于第4能级的原子向基态跃迁时发出4种光,其中从第4能级和第3能级的原子向基态跃迁发出光子的能量大于另外两种光子,这两种中频率较低的光是从第3能级向基态跃迁的,对应光子的能量为-E1=-=hν,得出E1=-.12.(1) He(2)Δmc2【解析】(1)根据电荷数和质量数守恒得,该原子核的电荷数为2,质量数为4,为氦核,即He.(2)根据爱因斯坦质能方程知,核反应释放的核能ΔE=Δmc2.13.衰变方程两边质量数和电荷数要守恒,有CoeNi,根据质能方程有ΔE=Δmc2,可得出Δm==.14.(1) RnPoHe(2)【解析】设新核钋的速度为v',由动量守恒定律mv=(M-m)v',得v'=v.衰变过程中释放的核能为ΔE=mv2+(M-m)v'2.由爱因斯坦质能方程,得ΔE=Δmc2,解得Δm=.。

高考物理一轮复习第十三章第3讲原子结构和原子核随堂巩固精选练习习题（附答案解析）(时间：40分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分)1．(2011·天津高考)下列能揭示原子具有核式结构的实验是()A．光电效应实验B．伦琴射线的发现C．α粒子散射实验D．氢原子光谱的发现解析：选C光电效应实验说明光具有粒子性，故A错误；伦琴射线为电磁波，故B错误；卢瑟福由α粒子散射实验建立了原子的核式结构模型，故C正确；氢原子光谱的发现说明原子光谱是不连续的，故D错误。

2．关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有()A.23892U→23490Th＋42He是α衰变B.147N＋42He→178O＋11H是β衰变C.21H＋31H→42He＋10n是轻核聚变D.8234Se→8236Kr＋20－1e是重核裂变解析：选AC A项是α衰变，正确；B项是核的人工转变，错误；C项是轻核聚变，正确；D项是β衰变，错误。

3．(2011·四川高考)氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为ν1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为ν2，已知普朗克常量为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则() A．吸收光子的能量为hν1＋hν2B．辐射光子的能量为hν1＋hν2C．吸收光子的能量为hν2－hν1D．辐射光子的能量为hν2－hν1解析：选D由题意可知：E m－E n＝hν1，E k－E n＝hν2。

因为紫光的频率大于红光的频率，所以ν2＞ν1，即k能级的能量大于m能级的能量，氢原子从能级k跃迁到能级m时向外辐射能量，其值为E k－E m＝hν2－hν1，故只有D项正确。

4．(2012·北京高考)一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子()A．放出光子，能量增加B．放出光子，能量减少C．吸收光子，能量增加D．吸收光子，能量减少解析：选B氢原子从高能级向低能级跃迁时，将以辐射光子的形式向外放出能量，故选项B正确。

新课标全国高考考前复习物理13.3 原子与原子核1．(1)卢瑟福和他的助手做α粒子轰击金箔实验，获得了重要发现：关于α粒子散射实验的结果，下列说法正确的是( )．A．证明了质子的存在B．证明了原子核是由质子和中子组成的C．证明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里D．说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动(2)英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔，发现了α粒子的散射实验．下列图中，O表示金原子核的位置，则能正确表示该实验中经过金原子核附近的α粒子的运动轨迹的是图中的( )．解析(1)α粒子散射实验发现了原子内存在一个集中了全部正电荷和几乎全部质量的核．数年后卢瑟福发现核内有质子并预测核内存在中子，所以C对，A、B错．玻尔发现了电子轨道量子化，D错．(2)α粒子散射的原因是原子核对其有库仑斥力的作用，离核越近，斥力越大，偏转越明显，当正好击中原子核时，由于α粒子质量较小而反弹．答案(1)C (2)B2．根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型．如图13－3－1所示为原子核式结构模型的α粒子散射图景．图中实线表示α粒子的运动轨迹．其中一个α粒子在从a运动到b、再运动到c的过程中(α粒子在b点时距原子核最近)，下列判断正确的是 ( )．A．α粒子的动能先增大后减小B．α粒子的电势能先增大后减小C．α粒子的加速度先变小后变大图13－3－1D．电场力对α粒子先做正功后做负功解析根据题意，α粒子运动过程中，电场力对α粒子先做负功后做正功，所以其电势能先增大后减小，而动能先减小后增大，B正确，A、D错误．根据库仑定律和牛顿第二定律可知α粒子加速度先增大后减小，C错误．答案 B3．氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为ν1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为ν2，已知普朗克常量为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则( )．A．吸收光子的能量为hν1＋hν2B．辐射光子的能量为hν1＋hν2C．吸收光子的能量为hν2－hν1D．辐射光子的能量为hν2－hν1解析氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光，说明能级m高于能级n，而从能级n跃迁到能级k时吸收紫光，说明能级k也比能级n高，而紫光的频率ν2大于红光的频率ν1，所以hν2>hν1，因此能级k比能级m高，所以若氢原子从能级k跃迁到能级m，应辐射光子，且光子能量应为hν2－hν1.故选项D正确．答案 D4．如图13－3－2为氢原子的能级图，已知处于较高能级的氢原子能自发地向较低能级跃迁，则：图13－3－2(1)一群氢原子由n＝4能级向n＝1能级跃迁时最多可辐射出________种不同频率的光．(2)要想使处在n＝2激发态的氢原子电离至少吸收________eV的能量．答案(1)6 (2)3.405．已知可见光光子的能量范围约为1.61～3.11 eV ，而氢原子的能级图如图13－3－3所示，则最低处于n ＝________能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离；大量氢原子从高能级向n ＝3的能级跃迁时，发出的光具有显著的________效应；大量处于n ＝4的氢原子向低能级跃迁时，可能发出________种不同频率的可见光．解析 可从题目中得知紫外线的能量大于3.11 eV ，而处于n ＝3能级的氢原子吸收1.51eV 以上的能量就可以使氢原子电离，故n ＝3；从大于3的能级向第3能级跃迁时，发出最大频率的光能量只有1.51 eV ，在可见光频率范围以下的红外线区域，具有显著的热效应；从第4能级向低能级跃迁时，可以发出6种可能的光子，但在可见光区域的只有2种，即从第4能级跃迁到第2能级的能量为2.55 eV 的光子和从第3能级跃迁到第2能级的能量为1.89 eV 的光子．答案 3 热 66．一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子．已知质子、中子、氘核的质量分别为m 1、m 2、m 3，普朗克常量为h ，真空中的光速为c .下列说法正确的是( )．A ．核反应方程是11H ＋10n ―→31H ＋γB ．聚变反应中的质量亏损Δm ＝m 1＋m 2－m 3C ．辐射出的γ光子的能量E ＝(m 3－m 1－m 2)cD ．γ光子的波长λ＝h m 1＋m 2－m 3c 解析 此核反应的核反应方程为11H ＋10n ―→21H ＋γ，A 错；由质能方程，γ光子的能量为E＝(m 1＋m 2－m 3)c 2，C 错；由E ＝h c λ知，波长λ＝h m 1＋m 2－m 3c，D 错；故B 正确． 答案 B7．太阳内部持续不断地发生着4个质子(11H)聚变为1个氦核(42He)的热核反应，核反应方程是411H→42He ＋2X ，这个核反应释放出大量核能．已知质子、氦核、X 的质量分别为m 1、m 2、m 3，真空中的光速为c .下列说法中正确的是( )． A ．方程中的X 表示中子(10n)B ．方程中的X 表示电子(0－1e)C ．这个核反应中质量亏损Δm ＝4m 1－m 2D ．这个核反应中释放的核能ΔE ＝(4m 1－m 2－2m 3)c 2图13－3－3解析由核反应质量数守恒、电荷数守恒可推断出X为01e，A、B错；质量亏损为Δm＝4m1－m2－2m3释放的核能为ΔE＝Δmc2＝(4m1－m2－2m3)c2，C错、D对．选D.答案 D8．我国科学家研制“两弹”所涉及的基本核反应方程有：(1)235 92U＋10n→9038Sr＋136 54Xe＋k10n(2)21H＋31H→42He＋d10n关于这两个方程的下列说法，正确的是( )．A．方程(1)属于α衰变B．方程(2)属于轻核聚变C．方程(1)中k＝10，方程(2)中d＝1D．方程(1)中k＝6，方程(2)中d＝1解析本题考查核反应方程．(1)为典型的裂变方程，故A选项错误．(2)为聚变反应，故B项正确．根据质量数守恒和电荷数守恒定律可得k＝10，d＝1，故C选项正确．答案BC9．核电站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B．铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量C．与铯137相比，碘131衰变更慢D．铯133和铯137含有相同的质子数解析β射线由高速电子流组成，选项A错误．γ射线为高频电磁波，光子能量远大于可见光光子的能量，选项B错误．碘131半衰期小，说明衰变快，选项C错误．铯133和铯137为同位素，具有相同的质子数，不同的中子数，选项D正确．答案 D10．2010年上海世博会太阳能应用技术引领了世界．太阳能屋顶、太阳能幕墙、太阳能汽车、太阳能动态景观……科学研究发现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，即在太阳内部4个氢核(11H)转化成一个氦核(42He)和两个正电子(01e)并放出能量．已知质子质量m p＝1.007 3 u，α粒子的质量mα＝4.001 5 u，电子的质量m e＝0.000 5 u，1 u的质量相当于931 MeV的能量．(1)热核反应方程为______________________；(2)一次这样的热核反应过程中释放出多少MeV的能量？(结果保留四位有效数字)解析(1)411H→42He＋201e(2)Δm＝4m p－mα－2m e＝4×1.007 3 u－4.001 5 u－2×0.000 5 u＝0.026 7 uΔE＝Δmc2＝0.026 7 u×931 MeV＝24.86 MeV答案 (1)411H→42He ＋201e (2)24.86 MeV11．(1)在核反应堆中，铀核吸收中子会发生裂变，裂变的产物是多样的，所生成的核往往还会衰变，其中一个衰变过程可表述为131 53I ―→131 54Xe ＋________＋ΔE .试问式中空格应为何种粒子？________.(2)131 53I 的半衰期为8天．开始时核废料中有N 0个131 53I 核，经过16天，还有________个131 53I 核．(3)核电站的固体废料放射性比较强，要在核电站内的专用废物库放置5年，且在放置的初始阶段要对固体废料进行冷却处理．请简述需要进行冷却处理的理由．解析 (1)由核反应过程中质量数和核电核数守恒，得该粒子质量数为0，核电荷数为－1，核反应方程为131 53I ―→131 54Xe ＋ 0－1e ＋ΔE ，空格中粒子为电子．(2)由半衰期定义得剩余131 53I 核数N ＝N 0·＝14N 0. 答案 (1) 0－1e 电子 (2)14N 0 (3)核电站的固体废料放射性比较强，能放出γ射线，放出巨大能量．且刚开始放射性比较强，释放出的能量比较大，温度升高快，必须在初始阶段对核固体废料进行冷却处理．12．太阳中含有大量的氘核，因氘核不断发生核反应释放大量的核能，以光和热的形式向外辐射．已知氘核质量为2.013 6 u ，氦核质量为3.015 0 u ，中子质量为1.008 7 u ，1 u 的质量相当于931.5 MeV 的能量则：(1)完成核反应方程：21H ＋21H→________＋10n.(2)求核反应中释放的核能．(3)在两氘核以相等的动能0.35 MeV 进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，求反应中产生的中子和氦核的动能．解析 (1)32He(2)ΔE ＝Δmc 2＝(2×2.013 6 u－3.015 0 u －1.008 7 u)×931.5 MeV＝3.26 MeV.(3)两核发生碰撞时：0＝Mv 1－mv 2由能量守恒可得：ΔE ＋2E k ＝12Mv 21＋12mv 22 由以上两式解得：E He ＝12Mv 21＝0.99 MeV ，E 中＝12mv 22＝2.97 MeV 答案 (1)32He (2)3.26 MeV (3)0.99 MeV 2.97 MeV13．(1)234 90Th 是不稳定的，能自发的发生衰变．①完成234 90Th 衰变反应方程234 90Th→234 91Pa ＋________.②234 90Th 衰变为222 86Rn ，经过________次α衰变，________次β衰变．(2)1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子．科学研究表明其核反应过程是：α粒子轰击静止的氮核后形成了不稳定的复核，复核发生衰变放出质子，变成氧核．设α粒子质量为m1，初速度为v0，氮核质量为m2，质子质量为m0，氧核的质量为m3，不考虑相对论效应．①α粒子轰击氮核形成不稳定复核的瞬间，复核的速度为多大？②求此过程中释放的核能．解析(1)①根据核电荷数守恒和质量数守恒，粒子为0－1e.②设发生n次α衰变，m次β衰变，则有234＝222＋4n，90＝86＋2n－m，解得n＝3，m＝2.(2)①设复核的速度为v，由动量守恒定律得m1v0＝(m1＋m2)v解得v＝m1v0m1＋m2.②核反应过程中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m0－m3反应过程中释放的核能ΔE＝Δm·c2＝(m1＋m2－m0－m3)c2. 答案(1)①0－1e ②3 2(2)①v＝m1v0m1＋m2②(m1＋m2－m0－m3)c2。