专题十二 原子与原子核2013-2017高考题组

第2讲 原子结构与原子核一、非选择题1．在用铀235作燃料的核反应堆中，铀235核吸收一个慢中子后，可发生裂变反应，放出能量和快中子，而快中子不利于铀235的裂变。

为了能使裂变反应继续下去，需要将反应中放出的快中子减速。

有一种减速的方法是使用石墨(碳12)作减速剂，让铀核裂变所产生的快中子通过和碳核不断碰撞而被减速。

假设中子与碳核的碰撞是完全弹性碰撞，并在碰撞前碳核是静止的，碰撞后中子和碳核的速度都跟碰撞前中子的速度沿同一直线。

已知碳核的质量近似为中子质量的12倍，中子原来的能量为E 0。

(1)铀235的裂变方程为235 92U ＋10n →139 54Xe ＋9438Sr ＋x 10n ，则x 值为多少？若反应过程中放出的能量为ΔE ，则反应前后的质量差Δm 为多少？(2)经过一次碰撞后，中子的能量为多少？(3)若经过n 次碰撞后，一个动能为E 0的快中子能减速成为能量为E n 的慢中子，请写出E n 与E 0和n 的关系式。

[答案] (1)3 ΔE c 2 (2)E 1＝⎝⎛⎭⎫11132E 0 (3)E n ＝⎝⎛⎭⎫11132n E 0 [解析] (1)根据核反应方程满足质量数守恒，有235＋1＝139＋94＋x ，解得x ＝3，根据爱因斯坦的质能方程，有ΔE ＝Δmc 2，可得亏损质量为Δm ＝ΔE c 2。

(2)设中子的质量为m ，碳核的质量为12m ，中子与碳核碰撞过程中动量守恒和机械能守恒m v 0＝m v 1＋12m v 2，12m v 20＝12m v 21＋12×12m v 22，解得v 1＝－1113v 0，v 2＝213v 0， 由于E 0＝12m v 20，E 1＝12m ⎝⎛⎭⎫－1113v 02，所以E 1＝⎝⎛⎭⎫11132E 0。

(3)第1次碰撞后E 1＝⎝⎛⎭⎫11132E 0，第2次碰撞后E 2＝⎝⎛⎭⎫11134E 0， 第3次碰撞后E 3＝⎝⎛⎭⎫11136E 0，……第n 次碰撞后E n ＝⎝⎛⎭⎫11132n E 0。

第2讲原子和原子核时间：45分钟总分为：100分一、选择题(此题共14小题，每一小题6分，共84分。

其中1～11题为单项选择，12～14题为多项选择)1．(2019·广东揭阳一模)如下列图，x为未知的放射源，L为薄铝片，假设在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，如此x可能是()A．α射线和β射线的混合放射源B．纯α射线放射源C．纯γ射线放射源D．α射线和γ射线的混合放射源答案 D解析在放射源和计数器之间加薄铝片L后，发现计数器的计数率大幅度减小，说明射线中含有穿透能力弱的α射线，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，说明没有射线或剩下的射线不带电，即为γ射线，因此放射源x可能是α射线或它和γ射线的混合放射源，故A、B、C错误，D正确。

2．(2019·江西高三九校3月联考)如下说法中正确的答案是()A．天然放射现象的发现，揭示了原子核是由质子和中子组成的B．玻尔的原子结构理论是在卢瑟福核式结构学说上引进了量子理论C．天然放射现象中出现的α射线、β射线、γ射线都是高能量的电磁波D．卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子核有复杂结构答案 B解析天然放射现象的发现，揭示了原子核有复杂的结构，故A错误；玻尔的原子结构理论是在卢瑟福核式结构学说的根底上引入了量子理论，故B正确；天然放射现象中出现的α射线、β射线、γ射线，其中α射线是氦原子核，β射线是电子流，只有γ射线是高能量的电磁波，故C错误；卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子有复杂结构，在此根底上，他建立了原子的核式结构模型，故D错误。

3．(2020·安徽省A10联盟高三摸底)据报道，香烟会释放一种危险的放射性元素“钋(210 84 Po)〞，如果每天抽1.5包香烟，一年后累积的辐射相当于300次胸透的辐射。

210 84Po发生一次α衰变和一次β衰变后产生了新核，新核的中子数比质子数多()A．38个B．40个C．42个D．44个答案 B解析210 84Po发生一次α衰变和一次β衰变产生的新核为206 83X，其中子数为206－83＝123，中子数比质子数多123－83＝40，B正确。

高考物理近代物理知识点之原子核分类汇编含答案解析(2)一、选择题1．下列说法正确的是( )A ．某种放射性元素的半衰期为T,则这种元素的12个原子核在经过2T 时间后，这些原子核一定还有3个没有发生衰变B ．根据爱因斯坦的光电效应方程E K =hv 一W ，若频率分别为1γ和2γ (1γ<2γ)的光均能使某种金属发生光电效应，则频率为1γ的光照射该金属时产生的光电子的初动 能一定比频率为2γ的光照射该金属时产生的光电子的初动能更大C ．氢原子由高能级向低能级跃迁时，从n=4能级跃迁到n=2能级所放出的光子恰能使某种金属发生光电效应，则处在n=4能级的一大群氢原子跃迁时所放出的光子中有4种光子能使该金属发生光电效应D ．放射性元素发生β衰变时，放射性元素的原子放出核外电子，形成高速电子流β 射线。

2．一个氘核（）与一个氚核（）发生聚变，产生一个中子和一个新核，并出现质量亏损，则聚变过程中 A ．吸收能量，生成的新核为 B ．吸收能量，生成的新核为 C ．放出能量，生成的新核为D ．放出能量，生成的新核为3．在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。

下列说法符合历史事实的是（ ）A ．卢瑟福在原子核人工转变的实验中发现了中子B ．爱因斯坦为了解释光电效应的实验规律提出了光子说C ．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核D ．查德威克利用α射线轰击氮原子核获得了质子 4．下列关于α粒子的说法，正确的是 A ．α粒子是氦原子核，对外不显电性B ．卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子“枣糕模型”C ．天然放射现象中， α粒子形成的射线速度很快，穿透能力很强D ．核反应2382349290U TH X →+中，X 代表α粒子，则是α衰变5．关于近代物理，下列说法正确的是（ ） A ．射线是高速运动的氦原子B ．核聚变反应方程，表示质子C ．从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比D ．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氦原子光谱的特征 6．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有关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射线的穿透能力最弱 7．下列说法正确的是（ ）A ．a 粒子散射实验可以估算原子核的半径的大小B ．玻尔理论可以解释原子的稳定，也能完美解释所有原子光谱规律C ．γ射线是穿透能力极强的电磁波，可以穿透几厘米的铅板D ．结合能越大的原子核越稳定8．太阳内部有多种热核反应，其中的一个反应方程是：234112H+H He+x →，若已知21H 的质量为1m ，31H 的质量为2m ，42He 的质量为3m ，x 的质量为4m ，则下列说法中正确的是A ．x 是质子B ．x 是电子C ．这个反应释放的核能为()21234E m m m m c ∆=+--D ．21H 和31H 在常温下就能够发生聚变9．为提出原子核式结构模型提供依据的实验或现象是 A ．α粒子散射实验 B ．电子的发现 C ．质子的发现 D ．天然放射现象10．下列四幅图是教材中的几个实验装置图，科学家提出原子核式结构的实验装置是（ ）A ．B ．C ．D ．11．23290Th 具有放射性，经以下连续衰变过程：2322282282282089088899082Th Ra Ac Th Pb →→→→→，最后生成稳定的20882Pb ，下列说法中正确的是 A ．23290Th 和22890Th 中子数相同，质子数不同B ．整个衰变过程共发生6次α衰变和4次β衰变C ．22888Ra 发生β衰变后变为22889Ac ，说明22888Ra 原子核内有β粒子D ．22888Ra 的半衰期为6.7年，取40个该种原子核，经过13.4年剩下10个该种原子核12．下列核反应方程中，属于β衰变的是( ) A ．23490Th→23491Pa+ 01-eB ．23892U→23490Th+42HeC．147N+42He→178O+11HD．21H+31H→42He+1n13．在核反应堆中，为了使快中子的速度减慢，可选用作为中子减速剂的物质是（）A．氢B．镉C．氧D．水14．下列说法正确的是（）A．不确定关系告诉我们，不能准确测量物体的位置或动量的值B．天然放射现象揭示了原子具有核式结构C．原子核衰变的半衰期不受温度压强影响，但与元素的状态有关D．氢弹的原理是核聚变，同等情况释放的能量大于原子弹15．下列说法正确的是( )A．卢瑟福的原子核式结构模型很好的解释了α粒子散射实验B．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，从而揭示了原子核是有复杂结构的C．β射线是原子核外电子挣脱原子核束缚后形成的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16．同位素是指（）A．核子数相同而质子数不同的原子B．核子数相同而中子数不同的原子C．质子数相同而核子数不同的原子D．中子数相同而核子数不同的原子17．一个23491Pa原子核内的质子数、中子数、核子数分别为()A．91 个 91 个 234 个B．143 个 91 个 234 个C．91 个 143 个 234 个D．234 个 91 个 143 个18．核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设。

《原子和原子核》典型题1．(多选)下列说法正确的是( )A.天然放射性现象说明原子核内部具有复杂的结构B.a粒子散射实验说明原子核内部具有复杂的结构C.原子核发生p衰变生成的新核原子序数增加D.氢原子从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的波长小于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的波长2.(多选)下列说法中正确的是( )A. p衰变现象说明电子是原子核的组成部分B.目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变C.一个氢原子从n = 3的激发态跃迁到基态时，能辐射3种不同频率的光子D.卢瑟福依据极少数a粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型3.(多选)下列说法正确的是( )A.发现中子的核反应方程是4Be+2He f国+0nB.汤姆孙发现了电子，说明原子核有复杂的结构C.卢瑟福在a粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型D.要使金属发生光电效应，照射光的频率必须超过某一数值4.(多选)下列说法中正确的是( )A.放射性元素的半衰期是针对大量原子核的统计规律B.a、P、Y射线比较，a射线的电离作用最弱C.光的波长越短，光子的能量越大，光的粒子性越明显D.原子的全部正电荷和全部质量都集中在原子核里5.(多选)以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中正确的是( )A.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B.每个核子只跟邻近的核子发生核力作用C.原子核式结构模型是由汤姆孙在a粒子散射实验基础上提出的D.太阳内部发生的核反应是热核反应6.（多选）下列说法正确的是（）A.方程式赞U-204Th+2He是重核裂变反应方程B.铯原子核（甯Cs）的结合能小于铅原子核您Pb）的结合能C.P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D.核力是短程力，与核子间的距离有关，有时表现为引力，有时表现为斥力7.（多选）关于原子核的结合能，下列说法正确的是（）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8.一重原子核衰变成a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（甯Cs）的结合能小于铅原子核您Pb）的结合能D.比结合能越大，原子核越不稳定8.自然界里一些放射性重元素往往会发生一系列连续的衰变，形成放射系.如图所示为锕系图的一部分，纵坐标N表示中子数，则图中U衰变成Po, 经历了次a衰变，次P衰变.9. （1）（多选）卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变，其核反应方程为：2He+174N f gO+l H,下列说法正确的是（）A.卢瑟福通过该实验提出了原子的核式结构模型B.实验中是用a粒子轰击氮核的C.卢瑟福通过该实验发现了质子D.原子核在人工转变的过程中，电荷数一定守恒（2）为确定爱因斯坦的质能方程A E=A mc2的正确性，设计了如下实验：用动能为E 1 = 0.60 MeV的质子轰击静止的锂核7U,生成两个a粒子，测得两个a粒子的动能之和为E2=19.9 MeV,已知质子、a粒子、锂粒子的质量分别取m =1.007 3 u、m a=4.001 5 u、m Li=7.016 0 u,求：①写出该反应方程；②通过计算说明A E=A mc2正确.(1 u= 1.660 6义10f kg)10．(1)(多选)关于天然放射现象，下列叙述正确的是( )A.若使放射性物质所在处的压强升高，其半衰期将减小B.当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时，将发生P衰变C.在a、|3、Y这三种射线中，Y射线的穿透能力最强，a射线的电离能力最强D.铀核(燹U)衰变为铅核(/Pb)的过程中，要经过8次a衰变和6次P衰变(2)用速度大小为v的中子轰击静止的锂核(6Li),发生核反应后生成氚核和a 粒子.生成的氚核速度方向与中子的速度方向相反，氚核与a粒子的速度之比为7：8,中子的质量为m，质子的质量可近似看成m，光速为c.①写出核反应方程；②求氚核和a粒子的速度大小；③若核反应过程中放出的核能全部转化为a粒子和氚核的动能，求出质量亏损.11.(1)下列说法正确的是()A. P射线的穿透能力比Y射线强B.电子的衍射图样表明实物粒子也具有波动性C.雷Bi的半衰期是1小时，质量为m的超Bi经过3小时后还有6m没有衰变D.对黑体辐射的研究表明，温度越高，辐射强度极大值所对应的电磁波的频率不变(2)氢原子的能级如图所示.氢原子从n = 3能级向n =1能级跃迁所放出的光子，恰能使某种金属产生光电效应，则该金属的逸出功为eV;用一群处n=4能级的氢原子向低能级跃迁时所发出的光照射该金属，产生的光电子最大初动能为eV.n.㈤足V«--- ------ 04----------------- 0.853----------------- -L5I2------------------- 3A1----------------- 13,6(3)—静止的铀核(燹U)发生a衰变转变成钍核(Th),已知放出的a粒子的质量为m,速度为v0,假设铀核发生衰变时，释放的能量全部转化为a粒子和钍核的动能.①试写出铀核衰变的核反应方程；②求出铀核发生衰变时的质量亏损.(已知光在真空中的速度为如不考虑相对论效应)《原子和原子核》典型题参考答案1．解析：选AC.天然放射性现象说明原子核内部具有复杂的结构，选项A正确；a粒子散射实验说明原子具有核式结构，选项B错误；根据电荷数守恒和质量数守恒知，B衰变放出一个电子，新核的电荷数增加1，即原子序数增加，故C正确；氢原子从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的能量小于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的能量，故从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的波长大于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的波长，选项D错误.2．解析：选BD.P衰变现象不能说明电子是原子核的组成部分，A选项是错误的；目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变，故B选项正确；一群氢原子从n= 3的激发态跃迁到基态时，能辐射03 = 3种不同频率的光子，而一个氢原子从n = 3的激发态跃迁到基态时，只能是三种可能频率中的一种或两种，故C 选项错误；卢瑟福依据极少数a粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型，D选项正确.3．解析：选ACD.发现中子的核反应方程是4Be + 4He - i62C + 0n，选项A正确；汤姆孙发现了电子，说明原子有复杂的结构，选项B错误；卢瑟福在a粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型，选项C正确；要使金属发生光电效应，照射光的频率必须超过某一数值，即超过这种金属的极限频率，选项D 正确．4．解析：选AC.放射性元素的半衰期是针对大量原子核的统计规律，A正确；a、区Y三种射线电离本领依次减弱，贯穿本领依次增强，B错误；根据公式c 二人可得光的波长越短，频率越大，根据公式E=hv可得频率越大，光子的能量越大，光的粒子性越明显，C正确；原子的正电荷都集中在原子核里，绝大部分质量在原子核里，不是全部质量，D错误.5．解析：选BD.根据爱因斯坦光电效应方程E k= hv - %可知，最大初动能与光的照射强度无关，与光的频率有关，选项A错误；核子之间的核力是短程力，每个核子只跟邻近的核子发生核力作用，选项B正确；原子核式结构模型是由卢瑟福在a粒子散射实验基础上提出的，选项C错误；太阳内部发生的核反应是聚变反应，属于热核反应，选项D正确.6．解析：选BCD.方程式赞U-204Th+ g He的反应物只有一个，生成物有g He , 属于a衰变，选项A错误；由原子核的平均结合能的曲线可知，铯原子核的比结合能与铅原子核的比结合能差不多，而铯原子核的核子数少得多，所以铯原子核的结合能小于铅原子核的结合能，选项B正确；B衰变所释放的电子不是来源于原子核外面的电子，而是原子核内的中子转化成质子时所产生的（0n-]H+ 01 e）,选项C正确；相邻的质子与质子、中子与质子、中子与中子既不会融合在一起（斥力），又相距一定距离组成原子核（引力），选项D正确.7．解析：选ABC.原子核的结合能等于核子结合成原子核所释放的能量，也等于将原子核完全分解成核子所需要的最小能量，A正确；重核衰变时释放能量，从能量守恒的角度可以理解，要把衰变产物分解成单个核子需要更多的能量，所以衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，B正确；原子核的结合能是该原子核的比结合能与核子数的乘积，铯原子核（甯Cs）的比结合能与铅原子核（208Pb）的比结合能差不多，但铯原子核。

2012年高考物理试卷“原子结构与原子核”部分试题解析A.考纲要求不同考区对“原子结构与原子核”这部分内容的考纲要求略有差异，但是总体情况对这部分内容的考察要求主要为“认识”与“理解”，即对所列知识要知道其内容及含义，并能在有关问题中识别和直接使用。

下表是2012年上海地区的高考物理大纲中对“原子结构与原子核”这块内容的考察范围以及能力要求。

物质固体的微观结构A1只要求初步了解，不作深入讨论。

液体的微观结构A原子的核式结构A物质的放射性A原子核的组成A重核裂变链式反应A放射性元素的衰变B2只要求写出简单的核反应方程不涉及衰变规律原子核的人工转变B核能的应用核电站A我国核工业发展A宇宙的基本结构A天体的演化A1: (A)“知道”是指对知识有初步的认识，要求能够识别和记忆学习内容，说出要点、大意，或在有关现象中能够辨别它们.2: (B)“理解”是指对知识有进一步的认识。

要求能初步把握知识内容的由来、意义和主要特征，并能用来分析、解释简单的物理现象或进行简单的计算。

B.2012年高考中该部分知识点考题解析1.(2012年江苏卷，12分)(a)如图所示是某原子的能级图,a、b、c 为原子跃迁所发出的三种波长的光. 在下列该原子光谱的各选项中,谱线从左向右的波长依次增大,则正确的是_________(b)一个中子与某原子核发生核反应,生成一个氘核,其核反应方程式为_________________. 该反应放出的能量为Q,则氘核的比结合能为_____________________(c) A 、B 两种光子的能量之比为2∶ 1,它们都能使某种金属发生光电效应,且所产生的光电子最大初动能分别为E A 、E B . 求A 、B 两种光子的动量之比和该金属的逸出功.[解析]：(a) : C(b): 1120112;Q n H H +→(c): c 000=h ,=,==,p :p =2:1=-.=-=-2h A B c A A B B A Bp A W E W W E E λλεεννεε光子能量动量p 且得则照射时，光电子的最大初动能为E 同理，解得：[点评]：该题考察了能级跃迁、核反应方程、结合能和光电效应等基础知识点，考察的原子核物理的知识比较全面。

第14讲动量守恒定律、原子结构和原子核中常考的3个问题1．(2012·福建卷，29)(1)关于近代物理，下列说法正确的是________(填选项前的字母)．A．α射线是高速运动的氦原子B．核聚变反应方程21H＋31H―→41He＋10n中，10n表示质子C．从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比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(2)如图14－7所示，质量为M的小船在静止水面上以速率v0向右匀速行驶，一质量为m的救生员站在船尾，相对小船静止．若救生员以相对水面速率v水平向左跃入水中，则救生员跃出后小船的速率为________(填选项前的字母)．图14－7A．v0＋mMv B．v0－mMvC．v0＋mM(v0＋v) D．v0＋mM(v0－v)2．(1)(多选)在下列核反应方程中，X代表质子的方程是()．A.2713Al＋42He―→3015P＋XB.14 7N＋42He―→17 8O＋XC.21H＋γ―→10n＋XD.31H＋X―→42He＋10n(2)当具有5.0 eV能量的光子照射到某金属表面后，从金属表面逸出的光电子的最大初动能是1.5 eV.为了使该金属产生光电效应，入射光子的最低能量为()．A．1.5 eV B．3.5 eVC．5.0 eV D．6.5 eV(3)一台激光器发光功率为P0，发出的激光在真空中波长为λ，真空中的光速为c，普朗克常量为h，则每一个光子的动量为________；该激光器在t秒内辐射的光子数为________．3．(1)目前，日本的“核危机”引起了全世界的瞩目，核辐射放出的三种射线超过了一定的剂量会对人体产生伤害，三种射线穿透物质的本领由弱到强的排列是()．A．α射线，β射线，γ射线B．β射线，α射线，γ射线C．γ射线，α射线，β射线D．γ射线，β射线，α射线(2)太阳能量来源于太阳内部氢核的聚变，设每次聚变反应可以看做是4个氢核(11H)结合成1个氦核(42He)，同时释放出正电子(0＋1e)．已知氢核的质量为m p，氦核的质量为mα，正电子的质量为m e，真空中光速为c.计算每次核反应中的质量亏损及氦核的比结合能．(3)在同一平直钢轨上有A、B、C三节车厢，质量分别为m、2m、3m，速率分别为v、v、2v，其速度方向如图14－8所示．若B、C车厢碰撞后，粘合在一起，然后与A车厢再次发生碰撞，碰后三节车厢粘合在一起，摩擦阻力不计，求最终三节车厢粘合在一起的共同速度．图14－84．(1)用频率为ν的光照射某金属材料表面时，发射的光电子的最大初动能为E，若改用频率为2ν的光照射该材料表面时，发射的光电子的最大初动能为________；要使该金属发生光电效应，照射光的频率不得低于________．(用题中物理量及普朗克常量h的表达式回答)(2)质量为M的箱子静止于光滑的水平面上，箱子中间有一质量为m的小物块．初始时小物块停在箱子正中间，如图14－9所示．现给小物块一水平向右的初速度v，小物块与箱壁多次碰撞后停在箱子中．求系统损失的机械能．图14－95．(1)(多选)图14－10中四幅图涉及到不同的物理知识，下列说法正确的是()．图14－10A．图甲：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一B．图乙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的C．图丙：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子D．图丁：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性(2)一点光源以功率P向外发出波长为λ的单色光，已知普朗克恒量为h，光速为c，则此光源每秒钟发出的光子数为________个，若某种金属逸出功为W，用此光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能为________．(3)在光滑的水平面上有甲、乙两个物体发生正碰，已知甲的质量为1 kg，乙的质量为3 kg，碰前碰后的位移－时间图象如图14－11所示，碰后乙的图象没画，则求碰后乙的速度，并在图上补上碰后乙的图象．图14－11参考答案1．(1)D[α射线是高速氦核流，故A项错误；10n表示中子，故B项错误；根据光电效应方程E k＝hν－W0可知，光电子的最大初动能与照射光的频率ν是一次函数关系，故C项错误；根据近代物理学史知，D项正确．](2)C[小船和救生员组成的系统满足动量守恒：(M＋m)v0＝m·(－v)＋M v′解得v′＝v0＋mM(v0＋v)故C项正确、A、B、D三项均错．]2．(1)BC(2)B(3)hλpλthc3．解析(3)由动量守恒定律，得m v＋2m v－3m(－2v)＝(m＋2m＋3m)v′.解得v′＝12v，方向向左．答案(1)A(2)Δm＝4m p－mα－2m e (4m p－mα－2m e)c24(3)12v方向向左4．解析(1)由光电效应方程有hν＝W＋E,2hν＝W＋E′，hν0＝W，解得E′＝E＋hν，ν0＝ν－E h.(2)设小物块停在箱子中时两者的共同速度为v′，对两者从小物块开始运动到相对静止过程由动量守恒定律有m v＝(M＋m)v′系统损失的机械能为ΔE＝12m v2－12(M＋m)v′2解得ΔE＝Mm v2 2(M＋m)答案(1)E＋hνν－Eh(2)Mm v22(M＋m)5.解析(3)由图v甲＝0，v甲′＝0.3 m/s，v乙＝0.2 m/s，由动量守恒定律m甲v甲＋m乙v乙＝m甲v甲′＋m乙v乙′解得v乙′＝0.1 m/s.答案(1)AB(2)Pλhchcλ－W(3)0.1 m/s乙的图象如上图所示。

2013年【2013广东17】铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应n Kr Ba n U 1089361445610235923++→+，下列说法正确的有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答案：AC解析：从裂变反应方程式可以看出裂变反应中伴随着中子放出，A 对；铀块体积对链式反应的发生有影响，B 错；铀核的链式反应可人工控制，C 对；铀核的半衰期不会受到环境温度的影响，D 错。

【2013新课标35(1)】(6分)一质子束入射到能止靶核上，产生如下核反应:P+→X+n 式中P 代表质子，n 代表中子，x 代表核反应产生的新核.由反应式可知，新核X 的质子数为，中子数为。

答案：1413解析：根据核反应过程电荷数守恒和质量数守恒，新核X 的质子数为1+13-0=14，质量数为1+27-1=27，所以中子数=27-14=13。

【2013海南卷17（1）】原子核23290Th 具有天然放射性，它经过若干次α衰变和β衰变后会变成新的原子核。

下列原子核中，有三种是23290Th 衰变过程中可以产生的，它们是（填正确答案标号。

选对1个得2分，选对2个得3分.选对3个得4分;每选错I 个扣2分，最低得分为0分）A ．20482PbB ．20382PbC ．21084PoD ．22488RaE ．22688Ra【答案】ACD【解析】255409021y x Th A n He m e -→++根据方程,由质量数守恒、电荷数守恒,n 、m 取整数，代入验证，可得A 符号代表的元素原子核.【2013上海7】在一个23892U 原子核衰变为一个20682Pb 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次答案：A解析：一个23892U 原子核衰变为一个20682Pb 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。

(建议用时：40分钟)一、单项选择题1．(2017·高考上海卷)在同位素氢、氘、氚的核内具有相同的()A．核子数B．电子数C．中子数D．质子数解析：选D.同位素是指在原子核中的质子数相同而中子数不同的元素，故氢、氘、氚的核内具有相同的质子数，D项正确．2．(2017·高考全国卷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 MeV/c2.氘核聚变反应中释放的核能约为()A．3.7 MeVB．3.3 MeVC．2.7 MeVD．0.93 MeV解析：选B.氘核聚变反应的质量亏损为Δm＝2×2.013 6 u－(3.015 0 u＋1.008 7 u)＝0.003 5 u，释放的核能为ΔE＝Δmc2＝0.003 5×931 MeV/c2×c2≈3.3 MeV，选项B正确．3. (2018·高考天津卷)国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台．下列核反应中放出的粒子为中子的是()A.147N俘获一个α粒子，产生178O并放出一个粒子B.2713Al俘获一个α粒子，产生3015P并放出一个粒子C.115B俘获一个质子，产生84Be并放出一个粒子D.63Li俘获一个质子，产生32He并放出一个粒子解析：选B.根据核反应过程中质量数守恒及电荷数守恒可知，147N＋42He→178O＋11H，A项错误；2713Al＋42He→3015P＋10n，B项正确；115B＋11H→84Be＋42He，C项错误；63Li＋11H→32He＋42He，D项错误．4．(2019·上海理工大附中期中)如图所示为卢瑟福α粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察α粒子在各个角度的散射情况．下列说法正确的是()A．在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多B．在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光C．卢瑟福选用不同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似D．α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金原子后产生的反弹解析：选C.放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数应最多，说明大多数射线基本不偏折，可知金箔原子内部很空旷，故A错误；放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数较少，说明较少射线发生偏折，可知原子内部带正电的体积小，故B错误；选用不同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似，故C正确；α粒子发生散射的主要原因是α粒子受到金原子库仑力作用，且金原子质量较大，从而出现的反弹，故D错误．5．(2018·高考北京卷)在核反应方程42He＋147N→178O＋X中，X表示的是()A．质子B．中子C．电子D．α粒子解析：选A.由核反应方程中，电荷数守恒和质量数守恒可知，X为11H，选项A正确．6．(2016·高考上海卷)研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示．两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极a、b连接，放射源发出的射线从其上方小孔向外射出．则()A．a为电源正极，到达A板的为α射线B．a为电源正极，到达A板的为β射线C．a为电源负极，到达A板的为α射线D．a为电源负极，到达A板的为β射线解析：选B.从题图可以看出，到达两极板的粒子做类平抛运动，到达A极板的粒子在初速度方向的位移小于到达B板的粒子在初速度方向的位移，粒子在初速度方向做匀速直线运动，则根据公式x＝v0t＝v0md2qU，两个粒子初速度v0相差不大，两极板间电压U相同，放射源与两极板的距离d2也相同，而电子的mq小得多，所以电子在初速度方向的位移小，故达到A极板的是β射线，A极板带正电，a为电源的正极，故选项B正确．7．质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3.当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c表示真空中的光速)()A．(m1＋m2－m3)c B．(m1－m2－m3)cC．(m1＋m2－m3)c2D．(m1－m2－m3)c2解析：选C.由质能方程ΔE＝Δmc2，其中Δm＝m1＋m2－m3，可得ΔE＝(m1＋m2－m3)c2，选项C正确，A、B、D错误．8．(2019·江苏清江中学高三模拟)如图所示为氢原子的能级图，当氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级时，辐射出光子a；当氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级时，辐射出光子b，则下列说法中正确的是()A．光子a的能量大于光子b的能量B．光子a的波长小于光子b的波长C．b光比a光更容易发生衍射现象D．在同种介质中，a光子的传播速度大于b光子的传播速度解析：选D.氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级的能级差小于从n＝3的能级跃迁到n＝1的能级时的能级差，根据E m－E n＝hν，知光子a的能量小于光子b的能量，故A错误；光子a的频率小于光子b的频率，所以b的频率大，波长小，所以a光更容易发生衍射，故B、C错误；光子a的频率小，则折射率小，根据v＝cn知，光子a在介质中的传播速度大于光子b在介质中的传播速度，故D正确．二、多项选择题9．科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：X＋Y→42He＋31H＋4.9 Me V和21H＋31H→42He＋X＋17.6 Me V，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．氘和氚的核反应是核聚变反应解析：选AD.核反应方程遵守核电荷数守恒和质量数守恒，则由21H＋31H→42He＋X＋17.6 Me V知X为10n，由X＋Y→42He＋31H＋4.9 Me V知Y为63Li，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；两个核反应都释放出核能，故都有质量亏损，选项C 错误；X＋Y→42He＋31H＋4.9 Me V是原子核的人工转变，21H＋31H→42He＋10n＋17.6 Me V为轻核聚变，选项D正确．10．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()A.31H＋21H→42He＋10n是核聚变反应B.31H＋21H→42He＋10n是β衰变C.235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n是核裂变反应D.235 92U＋10n→140 54Xe＋9438Sr＋210n是α衰变解析：选AC.β衰变时释放出电子(0－1e)，α衰变时释放出氦原子核(42He)，可知选项B、D错误；选项A中一个氚核和一个氘核结合成一个氦核并释放出一个中子是典型的核聚变反应；选项C中一个U235原子核吸收一个中子，生成一个Ba原子核和一个Kr原子核并释放出三个中子是典型的核裂变反应，故选项A、C正确．11．(2016·高考全国卷Ⅲ改编)一静止的铝原子核2713Al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2814Si，下列说法正确的是()A．核反应方程为p＋2713Al―→2814SiB．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解析：选AB.核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，A项正确；微观粒子相互作用过程中，满足动量守恒定律，B项正确；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，C项错误；核反应过程中的机械能有损失，故存在质量亏损现象，D项错误．12.氢原子能级如图，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()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：选CD.根据氢原子的能级图和能级跃迁规律，当氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1的能级时，辐射光的波长一定小于656 nm，因此A选项错误；根据发生跃迁只能吸收和辐射一定频率的光子，由ΔE＝hν＝h cλ得，从n＝1跃迁到n＝2能级需要光子的波长为121.6 nm，可知B选项错误，D选项正确；一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时可以产生3种频率的光子，所以C选项正确．13．如图为氢原子的能级示意图，则下列对氢原子跃迁的理解正确的是()A．由高能级向低能级跃迁时辐射出来的光子一定不能使逸出功为3.34 e V的金属发生光电效应B．大量处于n＝4能级的氢原子向n＝1能级跃迁时，向外辐射6种不同频率的光子C．大量处于n＝3能级的氢原子向n＝1能级跃迁时，用发出的光照射逸出功为3.34 e V 的金属，从金属表面逸出的光电子的最大初动能为8.75 e VD．如果用光子能量为10.3 e V的光照射处于n＝1能级的氢原子，则该能级的氢原子能够跃迁到较高能级解析：选BC.氢原子从高能级向低能级跃迁时放出的光子的能量等于前后两个能级之差，当氢原子从高能级跃迁到基态时放出的光子的能量最小值为－3.4 e V－(－13.6 e V)＝10.2 e V，大于3.34 e V，所以一定能使逸出功为3.34 e V的金属发生光电效应，A错误；大量处于n＝4能级的氢原子向基态跃迁时，辐射光子的种类为C24＝4×32＝6，B正确；大量处于n＝3能级的氢原子向n＝1能级跃迁时，辐射出的光子能量最大为－1.51 e V－(－13.6 e V)＝12.09 e V，用此光子照射逸出功为3.34 e V的金属，由爱因斯坦光电效应方程可得该金属的最大初动能为12.09 e V－3.34 e V＝8.75 e V，C正确；当氢原子由低能级向高能级跃迁时，氢原子吸收的光子能量一定等于两能级之间的能量差，而由氢原子的能级图可知任何两能级间的能量差都不等于10.3 e V，因此不能使n＝1能级的氢原子跃迁到较高的能级，D错误．三、非选择题14．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E 1(E 1<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 )．解析：电子离原子核越远电势能越大，原子能量也就越大；根据动能定理有，hν＋E 1＝12m v 2，所以电离后电子速度为 2（hν＋E 1）m. 答案：越大 2（hν＋E 1）m 15．小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示．已知普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s.(1)图甲中电极A 为光电管的________(选填“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νc ＝________Hz ，逸出功W 0＝________J ；(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014Hz ，则产生的光电子的最大初动能E k ＝________J.解析：(1)在光电效应中，电子向A 极运动，故电极A 为光电管的阳极．(2)由题图可知，铷的截止频率νc 为5.15×1014 Hz ，逸出功W 0＝hνc ＝6.63×10－34×5.15×1014 J≈3.41×10－19 J.(3)当入射光的频率为ν＝7.00×1014Hz 时，由E k ＝hν－h νc 得，光电子的最大初动能为 E k ＝6.63×10－34×(7.00－5.15)×1014 J≈1.23×10－19 J.答案：(1)阳极(2)5.15×1014[(5.12～5.18)×1014均视为正确] 3.41×10－19[(3.39～3.43)×10－19均视为正确](3)1.23×10－19[(1.21～1.25)×10－19均视为正确]。

高考物理原子核专题训练（附解析）高考物理原子核专题训练（附解析）1、下列说法正确的是__________。

（填正确答案标号。

选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分。

每错选1个扣3分，最低得分为0分）A．氢原子从第一激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子B．若使放射性物质的温度升高，其半衰期可能变小C．Th核发生一次α衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了4D．α粒子散射实验能揭示原子具有核式结构E．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应答案ADE2、下列说法正确的是__________（选对一个给3分，选对两个给4分，选对三个给5分。

选错一个扣3分，最低得分为0分）A．卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型B．宏观物体的物质波波长非常小，极易观察到它的波动性C．β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的D．爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说E．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应F．根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能增大，核外电子的运动加速度增大答案ACE。

由α粒子散射实验可知是卢瑟福通过该实验建立了原子核结构模型，A正确；B答案是很难观察到它的波动性，易看到粒子性，B错误；根据衰变中产生的β射线产生的机理可知C正确；受普朗克量子论的启发，爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说。

D错误；根据光电效应规律可知入射光的频率高于该材料的极限频率（入射光的波长必须小于这个波长）才能发生光电效应，E正确；根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能将减小，核外电子的加速度增大，F错误；故本题选择ACE。

3、以下关于天然放射现象，叙述正确的是（）A．若使某放射性物质的温度升高，其半衰期将变短B．衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的C．铀核衰变为铅核的过程中，要经过8次衰变和6次衰变D．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，原子的总能量不变答案C解析：A、半衰期的长度与元素的物理状态无关，若使某放射性物质的温度升高，其半衰期将不变，故A错误；B、β衰变所释放的电子是从原子核内释放出的电子，故B错误；C、铀核（23892U）衰变为铅核（20682Pb）的过程中，每经一次α衰变质子数少2，质量数少4；而每经一次β衰变质子数增1，中子数不变；由质量数和核电荷数守恒，要经过8次α衰变和6次β衰变，故C 正确；D、库仑力对电子做负功，所以动能变小，电势能变大（动能转为电势能）而因为吸收了光子，总能量变大，D错误；4、已知氘核的比结合能是1．09MeV，氚核的比结合能是2．78MeV，氦核的比结合能是7．03MeV。

高三物理原子核试题答案及解析1. 假设两个氘核在一直线上相碰发生聚变反应生成氦的同位素和中子，已知氘核的质量是2.013 6 u ，中子的质量是1.008 7 u ，氦核同位素的质量是3.015 0 u.(1)聚变的核反应方程式是________，在聚变核反应中释放出的能量为______ MeV.(保留两位有效数字)(2)若氚核和氦核发生聚变生成锂核，反应方程式为H ＋He→Li ，已知各核子比结合能分别为E H ＝1.112 MeV 、E He ＝7.075 MeV 、E Li ＝5.603 MeV ，求此核反应过程中释放的核能 ． 【答案】(1) H ＋H→He ＋n 3.3 (2)7.585 MeV 【解析】(1)在核反应前后质量数和核电荷数守恒，由爱因斯坦的质能方程可知在聚变核反应中释放出的能量为（2.013 6 u+2.013 6 u-1.008 7 u-3.015 0 u ）×931.5MeV="3.3"MeV(2)比结合能为平均每个核子的能量，所以释放的能量为1.112 MeV×3+7.075 MeV×4-5.603 MeV×7="7.585" MeV2. 中子和质子结合成氘核时,质量亏损为Δm,相应的能量ΔE=Δmc 2="2.2" MeV 是氘核的结合能.下列说法正确的是( )A ．用能量小于2.2 MeV 的光子照射静止氘核时,氘核不能分解为一个质子和一个中子B ．用能量等于2.2 MeV 的光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和为零C ．用能量大于2.2 MeV 的光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和为零D ．用能量大于2.2 MeV 的光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和不为零【答案】AD【解析】用能量小于等于结合能的光子照射氘核时,氘核一定不能分解,所以A 正确,B 错误.用能量大于结合能的光子照射氘核时,氘核可能分解,只要分解,分解出的质子和中子动能之和一定不为零(若动能之和为零就分不开了),所以C 错误,D 正确.3. (山东临沂一模)如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z 的关系图象.下列说法中正确的是( )A ．若D ､E 能结合成F,结合过程一定要释放能量B ．若D ､E 能结合成F,结合过程一定要吸收能量C ．若A 能分裂成B ､C,分裂过程一定要释放能量D ．若A 能分裂成B ､C,分裂过程一定要吸收能量【答案】AC【解析】核反应过程中,核子数守恒,反应后比反应前核子平均质量减小,则反应过程一定要放出能量,反之,反应后核子平均质量增大,则反应过程中一定要吸收能量,由图象易知A ､C 正确.实际上在这里A 项为轻核的聚变反应,C 项为重核的裂变反应.4. 放射性元素的原子核在α衰变或β衰变生成新原子核时,往往会同时伴随__________辐射.已知A､B两种放射性元素的半衰期分别为T1和T2,经过t=T1·T2时间后测得这两种放射性元素的质量相等,那么它们原来的质量之比mA mB=__________.【答案】γ 2T22T1【解析】由半衰期公式m=m0结合题意可得mA·mB·所以5.太阳内部持续不断地发生着4个质子聚变为一个氦核的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源．(1)写出这个核反应方程．(2)这一核反应能释放出多少能量？(3)已知太阳每秒释放能量为3.8×1026 J，则太阳每秒减少的质量为多少kg?(4)若太阳质量减小万分之三，热核反应不能继续进行，计算太阳还能存在多少年？(mp＝1.0073u，mα＝4.0015 u，me＝0.00055 u，太阳的质量为2×1030 kg)【答案】(1)4H―→He＋2e(2)24.78 MeV (3)4.2×109 kg(4)4.5×109年【解析】(1)核反应方程是4H―→He＋2 e.(2)这一核反应的质量亏损是Δm＝4mp －mα－2me＝0.0266 uΔE＝Δmc2＝0.0266×931.5 MeV≈24.78 MeV.(3)由ΔE＝Δmc2得每秒太阳质量减少Δm＝＝ kg≈4.2×109 kg.(4)太阳的质量为2×1030 kg，太阳还能存在的时间为t＝＝s≈1.4×1017 s即为4.5×109年．6.太阳的能量来源是轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，核聚变反应可以看做是4个氢核结合成1个氦核同时放出2个正电子．试写出核反应方程，并由表中数据计算出该聚变反应过程中释放的能量(取1 u＝×10－26 kg)．粒子名称质子pα粒子电子e中子n质量/u 1.0073 4.00150.00055 1.0087【答案】：见解析【解析】核反应方程为4H―→He＋2e,4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损为Δm＝(1.0073×4－4.0015－2×0.00055)u＝0.0266 u＝4.43×10－29 kg由爱因斯坦质能方程得，聚变反应过程中释放的能量为ΔE＝Δmc2＝4.43×10－29×(3×108)2 J＝4.0×10－12 J.7.（2010·北京·15）太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少。