高考物理一轮复习 第14章 第3单元 原子核课时跟踪检测(选修35)
2016年高考物理一轮复习第14章第3单元原子核课时跟踪检测(选修3_5)
课时跟踪检测(四十二) 原子核高考常考题型：选择题＋填空题＋计算题一、单项选择题1．(2014·北京高考)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)c22．关于天然放射现象，下列说法正确的是( )A．α射线是由氦原子核衰变产生B．β射线是由原子核外电子电离产生C．γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生D．通过化学反应不能改变物质的放射性3．(2015·丽水模拟)如图1所示，由天然放射性元素钋(Po)放出的射线x1，轰击铍(94Be)时会产生粒子流x2，用粒子流x2轰击石蜡时会打出粒子流x3，经研究知道( )图1A．x1为α粒子，x2为质子B．x1为α粒子，x3为质子C．x2为质子，x3为中子D．x2为质子，x3为光子4．(2015·广东省高三第一次六校联考)恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应。
核反应方程为42He＋42He→84Be＋γ。
以下说法正确的是( )A．该核反应为裂变反应B．热核反应中有质量亏损，会放出巨大能量C．由于核反应中质量数守恒，所以质量也是守恒的D．任意原子核内的质子数和中子数总是相等的5．(2013·吉林二模)目前，在居家装修中，经常用到花岗岩、大理石等装修材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如有些含有铀、钍的花岗岩等岩石都会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是( ) A．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时产生并发射出来的B．β射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力C．已知氡的半衰期为3.8天，若取1 g氡放在天平左盘上，砝码放于右盘，左右两边恰好平衡，则7.6天后，需取走0.75 g砝码天平才能再次平衡D．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4二、多项选择题6．(2012·广东高考)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。
2014《步步高》物理大一轮复习讲义 第13章 第3课时 原子与原子核 氢原子光谱
第3课时原子与原子核氢原子光谱考纲解读 1.知道两种原子结构模型，会用玻尔理论解释氢原子光谱.2.掌握氢原子的能级公式并能结合能级图求解原子的跃迁问题.3.掌握原子核的衰变、半衰期等知识.4.会书写核反应方程，并能根据质能方程求解核能问题．1．[原子核式结构模型的理解]下列说法正确的是() A．汤姆孙首先发现了电子，并测定了电子电荷量，且提出了“枣糕”式原子模型B．卢瑟福做α粒子散射实验时发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，只有少数α粒子发生大角度偏转C．α粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上D．卢瑟福提出了原子“核式结构”模型，并解释了α粒子发生大角度偏转的原因答案BCD2．[光谱与光谱分析]对于原子光谱，下列说法正确的是() A．原子光谱是不连续的B．由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的原子光谱是相同的C．各种原子的原子结构不同，所以各种原子的原子光谱也不相同D．分析物质发光的光谱，可以鉴别物质中含哪些元素答案ACD解析原子光谱为线状谱，选项A正确；各种原子都有自己的特征谱线，故选项B错误，选项C正确；根据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质的组成，选项D 正确．3．[玻尔原子结构模型的理解]根据玻尔理论，下列说法正确的是() A．电子绕核运动有加速度，就要向外辐射电磁波B．处于定态的原子，其电子绕核运动，但它并不向外辐射能量C．原子内电子的可能轨道是不连续的D．原子能级跃迁时，辐射或吸收光子的能量取决于两个轨道的能量差答案BCD解析根据玻尔理论，电子绕核运动有加速度，但并不向外辐射能量，也不会向外辐射电磁波，故A错误，B正确．玻尔理论中的第二条假设，就是电子绕核运动可能的轨道半径是量子化的，不连续的，C正确．原子在发生能级跃迁时，要放出或吸收一定频率的光子，光子能量取决于两个能级之差，故D正确．4．[原子核衰变的理解]下列说法正确的是()A．原子核在衰变时能够放出α射线或β射线B.23290Th经过一系列α和β衰变，成为20882Pb，铅核比钍核少12个中子C．原子核的半衰期与物质的质量有关，质量大，半衰期长D．对物质加热或加压可以缩短原子核的半衰期答案 A考点梳理一、原子的核式结构1. α粒子散射实验的结果绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子的偏转超过了90°，有的甚至被撞了回来，如图1所示．图12．卢瑟福的原子核式结构模型在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核旋转．3．原子核的尺度：原子核直径的数量级为10－15 m，原子直径的数量级约为10－10 m. 二、玻尔理论1．定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量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．2．跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝E m－E n.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s) 3．轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的．4．氢原子的能级、能级公式(1)氢原子的能级图(如图2所示)图2(2)氢原子的能级和轨道半径①氢原子的能级公式：E n＝1n2E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6 eV.②氢原子的半径公式：r n＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10 m.三、天然放射现象、原子核的组成1．天然放射现象(1)天然放射现象元素自发地放出射线的现象，首先由贝克勒尔发现．天然放射现象的发现，说明原子核还具有复杂的结构．(2)放射性和放射性元素物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性．具有放射性的元素叫放射性元素．2．原子核(1)原子核的组成①原子核由中子和质子组成，质子和中子统称为核子．②原子核的核电荷数＝质子数，原子核的质量数＝中子数＋质子数．③X元素原子核的符号为A Z X，其中A表示质量数，Z表示核电荷数．(2)同位素：具有相同质子数、不同中子数的原子，因为在元素周期表中的位置相同，同位素具有相同的化学性质．3．三种射线的比较1． 原子核的衰变(1)原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变． (2)分类α衰变：A Z X →A －4Z －2Y ＋42Heβ衰变：A Z X →A Z ＋1Y ＋0－1e2． 半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．半衰期由核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理或化学状态无关．5． [核能的计算方法]已知226 88Ra ，222 86Rn ，42He 的原子质量分别是226.025 4 u ，222.017 5 u ，4.002 6 u ．求出226 88Ra 在α衰变226 88Ra →222 86Rn ＋42He 中放出的能量(以电子伏特为单位)．答案 4.937 0×106 eV解析 衰变后的质量亏损为Δm ＝(226.025 4－222.017 5－4.002 6) u ＝0.005 3 u ．因为1 u 相当于931.5 MeV ，因此释放的能量为ΔE ＝0.005 3×931.5 MeV ≈4.937 0 MeV ＝4.937 0×106 eV .6． [核能的计算方法]铀核裂变的许多可能的核反应中的一个是235 92U ＋10n →141 56Ba ＋9236Kr ＋310n.试计算一个铀235原子核裂变后释放的能量．(235 92U ，141 56Ba ，9236Kr ，10n 的质量分别为235.0439 u ，140.913 9 u,91.897 3 u,1.008 7 u ．) 答案 200.6 MeV解析 裂变反应的质量亏损为Δm ＝(235.043 9＋1.008 7－140.913 9－91.897 3－3×1.008 7) u ＝0.215 3 u. 一个铀235原子核裂变后释放的能量为 ΔE ＝Δmc 2＝0.215 3×931.5 MeV ＝200.6 MeV . 方法提炼1． 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． 2． 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Δm ，这就是质量亏损．由质量亏损可求出释放的核能ΔE ＝Δmc 2.考点一 氢原子能级及能级跃迁对原子跃迁条件的理解(1)原子从低能级向高能级跃迁，吸收一定能量的光子．只有当一个光子的能量满足hν＝E 末－E 初时，才能被某一个原子吸收，使原子从低能级E 初向高能级E 末跃迁，而当光子能量hν大于或小于E 末－E 初时都不能被原子吸收．(2)原子从高能级向低能级跃迁，以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差．特别提醒 原子的总能量E n ＝E k n ＋E p n ，由ke 2r 2n ＝m v 2r n 得E k n ＝12ke 2r n ，因此，E k n 随r 的增大而减小，又E n 随n 的增大而增大，故E p n 随n 的增大而增大，电势能的变化也可以从电场力做功的角度进行判断，当r 减小时，电场力做正功，电势能减小，反之，电势能增大．例1 如图3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，下列说法正确的是( )A ．这些氢原子总共可辐射出3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能级产生的光最容易表现出衍射现象图3D ．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 这些氢原子向低能级跃迁时可辐射出C 24＝4×32＝6种光子，选项A 错误；由n ＝4能级跃迁到n ＝3能级产生的光子能量最小，所以频率最小，选项B 错误；由n ＝4能级跃迁到n ＝1能级产生的光子能量最大，频率最大，波长最小，最不容易表现出衍射现象，选项C 错误；从n ＝2能级跃迁到n ＝1能级辐射出的光子能量为10.20 eV>6.34 eV ，所以能使金属铂发生光电效应，选项D 正确． 答案 D1.一个原子和一群原子的区别：一个氢原子只有一个电子，在某个时刻电子只能在某一个可能的轨道上，当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道上时，可能情况有多种C2n＝n(n－1)2，但产生的跃迁只有一种．而如果是大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会出现所有的可能情况．2．入射光子和入射电子的区别：若是在光子的激发下引起原子跃迁，则要求光子的能量必须等于原子的某两个能级差；若是在电子的碰撞下引起的跃迁，则要求电子的能量必须大于或等于原子的某两个能级差．两种情况有所区别．突破训练1某光电管的阴极为金属钾制成的，它的逸出功为2.21 eV，如图4是氢原子的能级图，一群处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射的光照射到该光电管的阴极上，这束光中能使金属钾发生光电效应的光谱线条数是()A．2条B．4条C．5条D．6条答案 B考点二原子核和原子核的衰变图41．衰变规律及实质(1)两种衰变的比较发生α衰变或β衰变的过程中，产生的新核由于具有过多的能量(核处于激发态)而辐射出光子．2．原子核的人工转变用高能粒子轰击靶核，产生另一种新核的反应过程．典型核反应：(1)卢瑟福发现质子的核反应方程为：147N＋42He→178O＋11H.(2)查德威克发现中子的核反应方程为：94Be ＋42He →12 6C ＋10n.(3)居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程为：2713Al ＋42He →3015P ＋10n. 3015P →3014Si ＋0＋1e.3． 确定衰变次数的方法(1)设放射性元素A Z 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A Z X →A ′Z ′Y ＋n 42He ＋m 0－1e根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程 A ＝A ′＋4n ，Z ＝Z ′＋2n －m(2)确定衰变次数，因为β衰变对质量数无影响，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． 4． 半衰期(1)公式：N 余＝N 原(12)t /τ，m 余＝m 原(12)t /τ式中N 原、m 原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N 余、m 余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，t 表示衰变时间，τ表示半衰期．(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，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 (2011·海南·19(1))2011年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站严重的核泄漏事故．在泄漏的污染物中含有131I 和137Cs 两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射．在下列四个式子中，有两个能分别反映131I 和137Cs 的衰变过程，它们分别是________和________(填入正确选项前的字母).131I 和137Cs 原子核中的中子数分别是________和________． A ．X 1―→137 56Ba ＋10nB ．X 2―→131 54Xe ＋0－1eC ．X 3―→137 56Ba ＋0－1eD ．X 4―→131 54Xe ＋11p解析 根据核反应方程的质量数、电荷数守恒知，131I 的衰变为选项B,137Cs 的衰变为选项C,131I 的中子数为131－53＝78,137Cs 的中子数为137－55＝82. 答案 B C 78 82例3 关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的有( )A ．是原子核质量减少一半所需的时间B ．是原子核有半数发生衰变所需的时间C ．把放射性元素放在密封的容器中，可以减小放射性元素的半衰期D ．可以用来测定地质年代、生物年代等解析原子核衰变后变成新核，新核与未衰变的核在一起，故半衰期并不是原子核的数量、质量减少一半，A错，B对；衰变快慢由原子核内部因素决定，与原子所处的物理状态或化学状态无关，常用其测定地质年代、生物年代等，故C错，D对．答案BD突破训练2由于放射性元素23793Np的半衰期很短，所以在自然界一直未被发现，只是在使用人工的方法制造后才被发现．已知23793Np经过一系列α衰变和β衰变后变成20983Bi，下列判断中正确的是()A.20983Bi的原子核比23793Np的原子核少28个中子B.20983Bi的原子核比23793Np的原子核少18个中子C．衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变D．衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变答案BC解析20983Bi的中子数为209－83＝126，23793Np的中子数为237－93＝144，20983Bi的原子核比23793Np的原子核少18个中子，A错，B对；衰变过程中共发生了α衰变的次数为237－2094＝7次，β衰变的次数是2×7－(93－83)＝4次，C对，D错．考点三核反应类型及核反应方程的书写例4①2411Na→2412Mg＋0－1e；②23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310n；③21H＋31H→42He＋10n.下列说法正确的是() A．①是裂变，②是β衰变，③是聚变B．①是聚变，②是裂变，③是β衰变C．①是β衰变，②是裂变，③是聚变D．①是β衰变，②是聚变，③是裂变(2)现有四个核反应：A.21H＋31H→42He＋10nB.23592U＋10n→X＋8936Kr＋310nC.2411Na→2412Mg＋0－1eD.42He＋94Be→126C＋10n①________是发现中子的核反应方程，________是研究原子弹的基本核反应方程，________是研究氢弹的基本核反应方程．②求B中X的质量数和中子数．解析(1)2411Na→2412Mg＋0－1e中Na核释放出β粒子，为β衰变，23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310n为铀核在被中子轰击后，分裂成两个中等质量的核，为裂变．而21H＋31H→42He＋10n 为聚变，故C正确．(2)①人工转变核反应方程的特点：箭头的左边是氦核与常见元素的原子核，箭头的右边也是常见元素的原子核．D是查德威克发现中子的核反应方程，B是裂变反应，是研究原子弹的基本核反应方程，A是聚变反应，是研究氢弹的基本核反应方程．②由电荷数守恒和质量数守恒可以判定，X质量数为144，电荷数为56，所以中子数为144－56＝88.答案(1)C(2)①D B A②14488突破训练3三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个氦核(42He)，则下面说法正确的是() A．X核比Z核多一个质子B．X核比Z核少一个中子C．X核的质量数比Z核的质量数大3D．X核与Z核的总电荷数是Y核电荷数的2倍答案CD解析设原子核X的符号为a b X，则原子核Y为a b－1Y，a b X→0＋1e＋a b－1Y，11H＋a b－1Y→42He＋a－3b－2Z，故原子核Z为a－3b－2Z.考点四关于核能的计算1.应用质能方程解题的流程图（1）根据ΔE＝Δmc2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”．2. 利用质能方程计算核能时，不能用质量数代替质量进行计算．例5裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核23592U为燃料的反应堆中，当235 92U俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为：23592U ＋1n→13954Xe ＋9438Sr＋310n235．043 9 1.008 7 138.917 8 93.915 4反应方程下方的数字是中子及有关原子核的静止质量(以原子质量单位u为单位)．已知1 u的质量对应的能量为9.3×102 MeV，此裂变反应释放出的能量是______ MeV.解析裂变前后的质量亏损是Δm＝(235.043 9＋1.008 7－138.917 8－93.915 4－3×1.008 7) u＝0.193 3 u.亏损质量转化为能量ΔE＝Δmc2＝0.193 3×9.3×102 MeV＝1.8×102 MeV.答案 1.8×102突破训练4已知氦原子的质量为M He u，电子的质量为m e u，质子的质量为m p u，中子的质量为m n u，u为原子质量单位，且由爱因斯坦质能方程E＝mc2可知：1 u对应于931.5 MeV的能量，若取光速c＝3×108 m/s，则两个质子和两个中子聚变成一个氦核，释放的能量为() A．[2(m p＋m n)－M He]×931.5 MeVB．[2(m p＋m n＋m e)－M He]×931.5 MeVC．[2(m p＋m n＋m e)－M He]·c2 JD．[2(m p＋m n)－M He]·c2 J答案 B解析核反应方程为211H＋210n→42He，质量亏损Δm＝2(m p＋m n)－(M He－2m e)＝2(m p＋m n＋m e)－M He，所以释放的能量为ΔE＝Δm×931.5 MeV＝[2(m p＋m n＋m e)－M He]×931.5 MeV，选项B正确.高考题组1．(2012·重庆理综·19)以下是物理学史上3个著名的核反应方程x＋73Li→2y y＋147N→x＋178Oy＋94Be→z＋126Cx、y和z是3种不同的粒子，其中z是() A．α粒子B．质子C．中子D．电子答案 C解析第二、三个核反应分别是发现质子和中子的核反应方程，根据核反应方程的质量数和电荷数守恒可得，x、y、z分别是11H、42He、10n，C正确．2．(2012·广东理综·18)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.23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n是核裂变反应D.23592U＋10n→14054Xe＋9438Sr＋210n是α衰变答案AC解析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，A 正确；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，C正确．3．(2012·四川理综·17)如图5所示为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子()图5A．从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出电磁波的波长长B．从n＝5能级跃迁到n＝1能级比从n＝5能级跃迁到n＝4能级辐射出电磁波的速度大C．处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的D．从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量答案 A解析因为E4－E3＝0.66 eV<E3－E2＝1.89 eV，根据c＝λν和hν＝E m－E n得，从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出电磁波的波长长，选项A正确；电磁波在真空中的传播速度都相等，与光子的频率无关，选项B错误；氢原子的核外电子处于不同能级时在各处出现的概率是不同的，能级越低，在靠近原子核较近的地方出现概率越大，选项C错误；氢原子从高能级跃迁到低能级时，是氢原子核外的电子从高能级跃迁到低能级时向外放出的能量，选项D错误．模拟题组4. 23892U是一种放射性元素，其能发生一系列放射性衰变，衰变过程如图6所示．请写出①、②两过程的衰变方程：①________________________________________________________；图6②________________________________________________________________________.答案①21083Bi→21084Po＋0－1e②21083Bi→20681Tl＋42He5．下列核反应方程及其表述完全正确的是()A.32He＋21H→42He＋11H是聚变反应B.23892U→23490Th＋42He是人工转变C.23592U＋10n→9236Kr＋14156Ba＋310n是裂变反应D.2411Na→2412Mg＋0－1e是裂变反应答案AC解析在核反应过程中，反应前后核电荷数和质量数分别守恒，选项B中的核反应是α衰变；选项D中的核反应是人工转变，选项B、D错误，选项A、C正确．6．已知金属钙的逸出功为2.7 eV，氢原子的能级图如图7所示，一群氢原子处于量子数n ＝4能级状态，则()图7A．氢原子可能辐射6种频率的光子B．氢原子可能辐射5种频率的光子C．有3种频率的辐射光子能使钙发生光电效应D．有4种频率的辐射光子能使钙发生光电效应答案AC解析从n＝4能级跃迁可能产生的光子为6种，选项A正确．若产生光电效应，则光子的能量需要大于2.7 eV，此时只有第4能级跃迁到第1能级、第3能级跃迁到第1能级、第2能级跃迁到第1能级3种频率的光子，选项C正确．(限时：30分钟)►题组1原子的核式结构模型1. 如图1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，下述对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只比图1 A位置时稍少些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，但次数极少答案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．卢瑟福通过α粒子散射实验，判断出原子中心有一个很小的核，并由此提出了原子的核式结构模型．如图2所示的平面示意图中①、③两条线表示α粒子运动的轨迹，则沿②所示方向射向原子核的α粒子可能的运动轨迹是()A．轨迹a B．轨迹b C．轨迹c D．轨迹d 图2答案 A解析α粒子带正电，因此α粒子靠近核时，与核间有斥力，沿方向②的α粒子比沿方向①的α粒子离核近，与核的作用强，因此α粒子沿方向②进入后与核作用向外侧散射的偏转角应该比沿①的大，故A正确．►题组2玻尔理论与氢原子跃迁3．下列说法中正确的是() A．氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，电子动能增加，原子势能减少B．原子核的衰变是原子核在其他粒子的轰击下而发生的C．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子而产生的D．放射性元素的半衰期随温度和压强的变化而变化解析原子核的衰变是自发进行的，选项B错误；半衰期是放射性元素的固有特性，不会随外部因素而改变，选项D错误．4．可见光光子的能量在1.61 eV～3.10 eV范围内．若氢原子从高能级跃迁到低能级，根据氢原子能级图(如图3所示)可判断()图3A．从n＝4能级跃迁到n＝3能级时发出可见光B．从n＝3能级跃迁到n＝2能级时发出可见光C．从n＝2能级跃迁到n＝1能级时发出可见光D．从n＝4能级跃迁到n＝1能级时发出可见光答案 B解析四个选项中，只有B选项的能级差在1.61 eV～3.10 eV范围内，故B选项正确．5．(2010·重庆理综·19)氢原子部分能级的示意图如图4所示．不同色光的光子能量如下表所示.图4处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为() A．红、蓝－靛B．黄、绿C．红、紫D．蓝－靛、紫解析 原子发光时放出的光子的能量等于原子能级差，先分别计算各相邻的能级差，再由小到大排序．结合可见光的光子能量表可知，有两个能量分别为1.89 eV 和2.55 eV 的光子属于可见光，分别属于红光和蓝－靛光的范围，故答案为A. ►题组3 原子核的衰变、人工核反应6． 在下列4个核反应方程中，X 表示α粒子的是( )A.3015P →3014Si ＋XB.238 92U →234 90Th ＋XC.2713Al ＋X →2712Mg ＋11HD.2713Al ＋X →3015P ＋10n答案 BD解析 根据质量数守恒和电荷数守恒可知，四个选项中的X 分别代表：01e 、42He 、10n 、42He ，选项B 、D 正确．7． 如图5甲是α、β、γ三种射线穿透能力的示意图，图乙是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部伤痕的示意图，请问图乙中的检查利用的是( )图5A ．α射线B ．β射线C ．γ射线D ．三种射线都可以 答案 C解析 由题意可知，工业上需用射线检查金属内部的伤痕，由题图甲可知，三种射线中γ射线穿透力最强，而α射线、β射线都不能穿透金属，所以答案为C.8． 一块含铀的矿石质量为M ，其中铀元素的质量为m ，铀发生一系列衰变，最终生成物为铅．已知铀的半衰期为T ，那么下列说法中正确的是( )A ．经过2个半衰期后，这块矿石中基本不再含有铀B ．经过2个半衰期后，原来所含的铀元素的原子核有m4发生了衰变C ．经过3个半衰期后，其中铀元素的质量还剩m8D ．经过1个半衰期后该矿石的质量剩下M2答案 C解析 经过2个半衰期后矿石中剩余的铀元素应该有m4，经过3个半衰期后矿石中剩余的铀元素还有m8.因为衰变产物大部分仍然留在矿石中，所以矿石质量没有太大的改变．9． (2012·大纲全国·15)235 92U 经过m 次α衰变和n 次β衰变，变成20782Pb ，则( )A ．m ＝7，n ＝3B ．m ＝7，n ＝4C ．m ＝14，n ＝9D ．m ＝14，n ＝18答案 B解析 衰变过程满足质量数守恒和电荷数守恒．先写出核反应方程：235 92U →207 82Pb ＋m 42He＋n0－1e根据质量数守恒和电荷数守恒列出方程 235＝207＋4m 92＝82＋2m －n解得m ＝7，n ＝4，故选项B 正确，选项A 、C 、D 错误． ►题组4 关于核能的计算问题10．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 答案 D解析 由质量数守恒、电荷数守恒可推断出X 为01e ，A 、B 错；质量亏损为Δm ＝4m 1－m 2－2m 3，释放的核能为ΔE ＝Δmc 2＝(4m 1－m 2－2m 3)c 2，C 错，D 对．11．2010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m α＝4.001 5 u ，电子的质量m e ＝0.000 5 u ，1 u 的质量相当于931.5 MeV 的能量． (1)写出该热核反应方程；(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)答案 (1)411H →42He ＋201e (2)24.87 MeV 解析 (1)411H →42He ＋201e(2)Δm ＝4m p －m α－2m e ＝4×1.007 3 u －4.001 5 u －2×0.000 5 u ＝0.026 7 uΔE＝Δmc2＝0.026 7×931.5 MeV＝24.87 MeV.。
高考物理一轮复习 习题：第十四章 碰撞与动量守恒定律 第3课时 原子结构 氢原子光谱【含解析】
一、原子的核式结构1．α粒子散射实验的结果．绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子的偏转超过了90°，有的甚至被撞了回来，如图所示．2．卢瑟福的原子核式结构模型．在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核旋转．3．原子核的尺度：原子核直径的数量级为10－15 m，原子直径的数量级约为10－10m.二、玻尔理论1．定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量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．2．跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝E m－E n(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s)．3．轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的．4．氢原子的能级、能级公式．(1)氢原子的能级图(如图所示)．(2)氢原子的能级和轨道半径．①氢原子的能级公式：E n＝1n2E1(n＝1，2，3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6_e V.②氢原子的半径公式：r n＝n2r1(n＝1，2，3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10_m.1．α粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上．(√) 2．阴极射线来源于原子核．(×)3．原子的核式结构模型是由英国物理学家卢瑟福提出的．(√)4．原子光谱是不连续的，是由若干频率的光组成的．(√)5．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hν＝E n. (×) 6．电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率．(×)7．氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁．(×)8．原子的能量量子化现象是指原子的能量状态是不连续的．(√)1．(2015·开封模拟)在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是()解析：金箔中的原子核与α粒子都带正电，α粒子接近原子核过程中受到斥力而不是引力作用，选项A、D错误；由原子核对α粒子的斥力作用及物体做曲线运动的条件，知曲线轨迹的凹侧应指向受力一方，选项B错误，C正确．答案：C2．(多选)(2016·芜湖模拟)按照玻尔原子理论，下列表述正确的是()A．核外电子运行轨道半径可取任意值B．氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量越大C．原子跃迁时，辐射或吸收光子的能量由能级的能量差决定，即hν＝|E m－E n|D．氢原子从激发态向基态跃迁的过程，可能辐射能量，也可能吸收能量解析：由玻尔理论知核外电子轨道是不连续的，不可以取任意值，故选项A错误；电子离原子核越远，能级越高，故原子的能量越大，选项B正确；原子发生跃迁时，若从低能级向高能级跃迁，吸收能量，从高能级向低能级跃迁，释放能量，且吸收和放出的光子的能量，由能级的能量差决定，故选项C 正确，D 错误．答案：BC3．(2015·西安模拟)用频率为ν0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3条谱线，且ν3＞ν2＞ν1，则( )A ．ν0＜ν1B ．ν3＝ν2＋ν1C ．ν0＝ν1＋ν2＋ν3D.1ν1＝1ν2＋1ν3解析：大量氢原子跃迁时，只有3个频率的光谱，这说明是从n ＝3能级向低能级跃迁，根据能量守恒有h ν3＝h ν2＋h ν1，解得ν3＝ν2＋ν1，B 正确．答案：B4．(2016·株洲模拟)根据玻尔原子结构理论，氦离子(He ＋)的能级图如图所示．电子处在n ＝3轨道上比处在n ＝5轨道上离氦核的距离________(填“近”或“远”)．当大量He ＋处在n ＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有______条．解析：根据玻尔原子理论，量子数n 越小，轨道越靠近原子核，所以n ＝3比n ＝5的轨道离原子核近，大量处于n ＝4 激发态的原子跃迁一共有6种情形，即产生6条谱线．答案：近 6一、单项选择题1．(2014·上海卷)不能用卢瑟福原子核式结构模型得出的结论是()A．原子中心有一个很小的原子核B．原子核是由质子和中子组成的C．原子质量几乎全部集中在原子核内D．原子的正电荷全部集中在原子核内解析：为了解释α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子核式结构模型：在原子的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质量都集中在原子核里，但不能得到原子核内的组成，故选项B不能用卢瑟福原子核式结构模型得出，A、C、D可以．答案：B2．(2015·安阳模拟)已知处于某一能级n上的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出10种不同频率的光，下列能表示辐射光波长最长的那种跃迁的示意图是()解析：由图示可知，在A 所示能级间跃迁中释放光子的能量最小，辐射光波的波长最长．选项A 正确．答案：A3．(2016·大同模拟)氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中( )A ．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量增大B ．原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量也减小C ．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小，原子的能量增大D ．原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大，原子的能量增大解析：根据玻尔理论，氢原子核外电子在离核越远的轨道上运动时，其能量越大，由能量公式E n ＝E 1n 2(E 1＝－13.6 eV)，可知电子从低轨道(量子数n 小)向高轨道(n 值较大)跃迁时，要吸收一定能量的光子，选项B 可排除；氢原子核外电子绕核做圆周运动，其向心力由原子核对电子的库仑引力提供，即ke 2r 2＝mv 2r ，电子运动的动能E k ＝12mv 2＝ke 22r，由此可知电子离核越远，r 越大时，则电子的动能就越小，选项A 、C 均可排除；由于原子核带正电荷，电子带负电荷，事实上异种电荷远离过程中需克服库仑引力做功，即库仑力对电子做负功，则原子系统的电势能将增大，系统的总能量增大，选项D 正确．答案：D4．(2016·宝鸡模拟)氢原子的部分能级如图所示，氢原子吸收以下能量时，可以从基态跃迁到n ＝2能级的是( )A ．10.2 eVB ．3.4 eVC．1.89 eV D．1.51 eV解析：氢原子基态能量为－13.6 eV，n＝2能级的能量为－3.4 eV，两者的差值为10.2 eV，即所需要吸收的能量，故选项A正确．答案：A5．(2015·东营模拟)仔细观察氢原子的光谱，发现它只有几条分立的不连续的亮线，其原因是()A．氢原子只有几个能级B．氢原子只能发出平行光C．氢原子有时发光，有时不发光D．氢原子辐射的光子的能量是不连续的，所以对应的光的频率也是不连续的解析：光谱中的亮线对应不同频率的光，“分立的不连续的亮线”对应着不同频率的光，选项B、C错误；氢原子在不同的能级之间跃迁时，辐射不同能量的光子，并且满足E＝h ν，能量不同，相应光子频率不同，体现在光谱上是一些不连续的亮线，选项A错误，D 正确．答案：D6．(2015·秦皇岛模拟)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种不同频率的光，下列说法正确的是()A．这些氢原子总共可辐射出3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能级产生的光最容易发生衍射现象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：由原子跃迁、光电效应的规律分析．这些氢原子向低能级跃迁时可辐射出6种光子，选项A错误；由n＝4能级跃迁到n＝3能级产生的光子能量最小，光频率最小，选项B错误；由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光子能量最大，光频率最大，光波长最小，最不容易发生衍射现象，选项C错误；由n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子能量为10.20 eV>6.34 eV，所以能使金属铂发生光电效应，选项D正确．答案：D二、多项选择题7．如图所示为卢瑟福和他的同事们做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，观察到以下现象，其中正确的是()A．放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最少B．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置时稍少些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，但次数极少解析：根据α粒子散射现象，绝大多数α粒子沿原方向前进，少数α粒子发生较大偏转，放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多．答案：BD8．(2016·大连模拟)如图所示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()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＞13.6 eV，因此可以使处于基态的氢原子电离，选项E正确．答案：BCE9．(2016·烟台模拟)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()A．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．照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有6种D．照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有3种解析：n＝1→n＝5，hν＝E5－E1＝13.06 eV，故能量在10～12.9 eV范围内的光子，仅吸收符合n＝1→n＝2，n＝1→n＝3，n＝1→n＝4的能级差的三种光子，选项A错误，B 正确；照射后处于最高能级的原子的量子数n＝4，故向低能级跃迁能辐射的光谱条数N＝n（n－1）－12＝6，选项C正确，D错误．答案：BC三、非选择题10．玻尔氢原子模型成功解释了氢原子光谱的实验规律，氢原子能级图如图所示．当氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时，辐射出频率为____Hz的光子，用该频率的光照射逸出功为 2.25 eV的钾表面，产生的光电子的最大初动能为____eV(电子电荷量e＝1.60×10－19C，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s)．解析：氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时，释放出光子的能量为E＝－0.85 eV －(－3.40eV)＝2.55 eV，由hν＝E解得光子的频率ν＝6.2×1014Hz.用此光照射逸出功为2.25 eV的钾时，由光电效应方程知，产生光电子的最大初动能为E k＝hν－W＝(2.55－2.25) eV＝0.30 eV.答案：6.2×10140.3011．氢原子基态能量E1＝－13.6 eV，电子绕核做圆周运动的半径r1＝0.53×10－10m.求氢原子处于n＝4激发态时：(1)原子系统具有的能量；(2)电子在n＝4轨道上运动的动能(已知能量关系E n＝1n2E1，半径关系r n＝n2r1，k＝9.0×109N ·m 2/C 2，e ＝1.6×10－19C)；(3)若要使处于n ＝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h ＝6.63×10－34 J ·s)?解析：(1)由E n ＝1n 2E 1得 E 4＝E 142＝－0.85 eV . (2)因为r n ＝n 2r 1，所以r 4＝42r 1，由圆周运动知识得k e 2r 24＝m v 2r 4， 所以E k4＝12mv 2＝ke 232r 1＝9.0×109×（1.6×10－19）232×0.53×10－10J ≈0.85eV(3)要使处于n ＝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 ν＝0－E 14， 得ν≈8.21×1014Hz.答案：(1)－0.85 eV (2)0.85 eV (3)8.21×1014 Hz。
【高考调研】2014届高考物理一轮复习 14-3原子核课件
4．质量亏损
21 (1)组成原子核的⑳________总质量与○ ________质量之
差，叫质量亏损．
22 (2)爱因斯坦质能方程为○________，若核反应中的质量亏 23 损为 Δm，释放的核能 ΔE＝○________.
六、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：
例 2
(1)关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的有 ( )
A．是原子核质量减少一半所需的时间 B．是原子核有半数发生衰变所需的时间 C．把放射性元素放在密封的容器中，可以减慢放射性元 素的半衰期 D．可以用于测定地质年代、生物年代等
(2)某考古队发现一古生物骸骨．考古专家根据骸骨中14C 6 的含量推断出了该生物死亡的年代，已知此骸骨中14C 的含量 6
【答案】 87.5 g 125∶798
三、核能的计算 规律方法 1．核反应包括四种类型：衰变、核反应(人工转变)、裂变、 聚变．都会发生质量亏损而释放出核能，核能可由 ΔE＝Δmc2 计算． 2．质量亏损 Δm 是反应物(包括参与反应的原子核及轰击 粒子)的总质量减去反应后生成物(包括产生的新核及放出的粒 子)的总质量．
跟踪训练 2 设镭 226 的半衰期为 1.6×103 年， 质量为 100 g 的镭 226 经过 4.8×103 年后，有多少克镭发生衰变？若衰变 后的镭变为铅 206，则此时镭、铅质量之比为多少？
诱思启导 (1)经 4.8×103 年是多少个半衰期？ (2)镭、铅质量之比跟质量数之比有什么关系？
1 ④人工转变(核反应)：原子核被某种粒子(如1H、1n、 4He 0 2
等)轰击，变成一种新核．类似裂变的事件，但裂变要产生 2～ 3 个中等质量的核．
跟踪训练 1 (2012· 广东深圳一模)下列核反应方程及其表 述完全正确的是
人教版高考物理一轮总复习课后习题 第14单元 波粒二象性和原子物理 作业36原子结构 原子核
作业36原子结构原子核A组基础达标微练一原子的核式结构1.(多选)关于卢瑟福的原子核式结构,下列叙述正确的是( )A.原子是一个质量分布均匀的球体B.原子的质量几乎全部集中在原子核内C.原子的正电荷和负电荷全部集中在一个很小的核内D.原子直径的数量级大约是10-10 m,原子核直径的数量级是10-15 m2.物理学家卢瑟福和他的学生用α粒子轰击金箔,研究α粒子被散射的情况,其实验装置如图所示。
关于α粒子散射实验,下列说法正确的是( )α粒子散射的实验装置(俯视)A.该实验是卢瑟福建立原子“枣糕”模型的重要依据B.α粒子大角度散射是由于它跟电子发生了碰撞C.实验结果说明原子中有一个带正电且占有原子几乎全部质量的核D.通过α粒子散射实验还可以估算出原子半径的数量级是10-15 m微练二氢原子光谱玻尔理论与能级跃迁3.氢原子能级图如图所示,用某单色光照射大量处于基态的氢原子后,氢原子辐射的光对应谱线只有两根谱线属于巴耳末系,则该单色光的光子能量为( )A.14.14 eVB.12.75 eVC.12.09 eVD.10.20 eV4.(浙江嘉兴一模)目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子,已知氢原子第n能级的能量为E n=-13.6eV,金属钨的逸出功为4.54 eV,n2如图是按能量排列的电磁波谱,则( )A.紫外线波段的光子均不能使基态氢原子电离B.氢原子跃迁时可能会辐射X射线波段的光子C.足够长时间的红外线照射能使金属钨发生光电效应D.可见光能使n=20的氢原子失去一个电子变成氢离子微练三原子核的衰变及射线5.磷32是磷的一种放射性同位素,在农业研究中常用作示踪原子。
将含磷31的材料置于反应堆中辐射,反应产生的磷32会混于稳定的磷31中。
如果将该材料取出,研究发现磷31和磷32的含量相等,28天后磷32的含量占磷元素总量的20%,则磷32的半衰期为( )A.28天B.14天C.7天D.3.5天6.(浙江杭州二模)在医学上,放射性同位素锶90(3890Sr)制成的表面敷贴器,可贴于体表治疗神经性皮炎等疾病。
高三物理一轮复习第十三章动量近代物理初步第3节原子结构与原子核课时跟踪检测(选修35)
原子结构与原子核对点训练：原子核式结构与物理学史1．(2016·福建师大附中模拟)如图1所示为α粒子散射实验装置，α粒子打到荧光屏上都会引起闪烁，若将带有荧光屏的显微镜分别放在图中A、B、C、D四处位置。
则这四处位置在相等时间内统计的闪烁次数可能符合事实的是( )图1A．1 305、25、7、1B．202、405、625、825C．1 202、1 010、723、203D．1 202、1 305、723、203解析：选A 根据α粒子散射实验的统计结果，大多数粒子能按原来方向前进，少数粒子方向发生了偏移，极少数粒子偏转超过90°，甚至有的被反向弹回。
所以在相等时间内A处闪烁次数最多，其次是B、C、D三处，所以选项A正确。
2．(2015·天津高考)物理学重视逻辑，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上。
下列说法正确的是( )A．天然放射现象说明原子核内部是有结构的B．电子的发现使人们认识到原子具有核式结构C．α粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的D．密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的解析：选A 天然放射现象说明原子核内部是有结构的，人们认识原子核的复杂结构是从天然放射现象开始的，选项A正确。
电子的发现说明了原子是可以分割的，是由更小的微粒组成的，选项B错误。
由α粒子散射实验建立了原子的核式结构模型，选项C错误。
密立根油滴实验说明物质所带电荷量是量子化的，选项D错误。
对点训练：原子核的衰变规律3．(多选)(2016·江门模拟)放射性元素234 90Th的衰变方程为234 90Th→234 91Pa＋X，下列表述正确的是( )A．X是由Th原子释放的核外电子B．该衰变是β衰变C．加压或加温不能改变其衰变的快慢D ．Th 发生衰变时原子核要吸收能量解析：选BC 根据电荷数守恒、质量数守恒知，X 的电荷数为－1，质量数为0，则X 为电子，该衰变为β衰变。
2021高考物理大一轮复习第4讲原子核核能课时作业(选修35)
2021高考物理大一轮复习第4讲原子核核能课时作业（选修35）一、选择题(在题后给的选项中，第1～4题只有一项符合题目要求，第5～9题有多项符合题目要求．)1．(2020年潮州二模)下列说法正确的是( )A ．在玻尔模型中，电子的轨道半径可连续变化B ．光子的能量和光子的频率成正比C ．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短D ．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分【答案】B【解析】在玻尔模型中，电子的轨道半径是不连续变化的，选项A 错误；依照E ＝hν，光子的能量和光子的频率成正比，选项B 正确；放射性元素的半衰期与温度无关，选项C 错误；β衰变来源于原子核内部，与核外电子无关，选项D 错误．2．(2020年宝鸡质检)质量亏损、原子核的结合能是核能研究中的重要概念，若已知碳原子的质量为m 1，碳原子核的质量为m 2，氢原子的质量为m 3，氢原子核的质量为m 4，中子的质量为m 5，光在真空中传播的速度为c ，则下列判定错误的是( )A ．核子结合成碳原子核时开释的能量为(6m 4＋6m 5－m 2)c 2B ．核子结合成碳原子核时开释的能量为(6m 3＋6m 5－m 1)c 2C ．碳原子核被分解成核子时吸取的能量至少为(6m 4＋6m 5－m 2)c 2D ．碳原子核被分解成核子时吸取的能量至少为(m 1－m 2)c 2【答案】D【解析】依照已知条件和核反应方程ΔE ＝Δmc 2能够判定选项D 错误，需要注意原子里面还有电子，而原子核没有．3．一个电子(质量为m ，电量为－e )和一个正电子(质量为m ，电量为e )，以相等的初动能E k 相向运动，并撞到了一起，发生“湮灭”，产生两个频率相同的光子，设产生光子的频率为ν；若这两个光子的能量差不多上hν，动量分别为p 和p ′，下列关系中正确的是( )A ．hν＝mc 2B ．hν＝12mc 2，p ＝p ′ C ．hν＝mc 2＋E k ，p ＝－p ′D ．hν＝12(mc 2＋E k )，p ＝－p ′【答案】C【解析】由能量守恒知2mc2＋2E k＝2hν，故hν＝mc2＋E k，由动量守恒知0＝p＋p′，故p＝－p′，故选项C正确，选项A、B、D错误．4．(2020年丽水模拟)如图K13－4－1所示，由天然放射性元素钋(Po)放出的射线x1，轰击铍(94Be)时会产生粒子流x2，用粒子流x2轰击石蜡时会打出粒子流x3，经研究明白( )图K13－4－1A．x1为α粒子，x2为质子B．x1为α粒子，x3为质子C．x2为质子，x3为中子D．x2为质子，x3为光子【答案】B【解析】用从钋发出的α射线轰击铍时，会产生一种不受电场和磁场阻碍、穿透力专门强的粒子流．假如用这种粒子流轰击石蜡，能从石蜡中打出质子．查德威克通过研究，发觉这种粒子正是卢瑟福猜想的中子．由以上可知x1为α粒子，x2为中子，x3为质子，B正确，A、C、D错误．5．(2020年清远检测)钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素．已知钚的一种同位素23994 Pu 的半衰期为 24 100 年，其衰变方程为23994Pu→X＋42He＋γ，下列有关说法正确的是( ) A．X原子核中含有143个中子B．80个23994Pu通过 24 100 年后一定还剩余40个C．衰变发出的γ放射线是频率专门大的电磁波，具有专门强的穿透能力D．由于衰变时开释庞大能量，依照E＝mc2，衰变过程总质量增加【答案】AC【解析】由电荷数守恒，质量数守恒，X的质量数为239—4＝235，X的核电荷数为94—2＝92，X的中子数为235—92＝143，选项A正确；半衰期是对大量粒子发生衰变的结果，是具有统计意义的概念，对少量粒子不一定成立，选项B错误；衰变过程中放出的γ射线，是高频电磁波，具有专门强的穿透能力，选项C正确；衰变时开释庞大能量，会有质量亏损，选项D错误．6．(2020年广东七校联考)关于核反应，下列说法正确的是( )A．氡的半衰期为天，若有四个氡原子核，通过天就只剩下一个B．任何核反应，只要相伴能量的产生，则反应前后各物质的质量和一定不相等C．太阳内部高温高压条件下的热核聚变核反应方程是23592 U＋10n→13654 Xe＋9038Sr＋1010nD ．β衰变的实质是原子核内部的一个中子转变成质子时开释出来的【答案】BD【解析】半衰期是对大量放射性元素的统计规律，关于少数是不成立的，故A 错误；依照质能方程E ＝Δmc 2可知，质量亏损相伴着能量的产生，故B 正确；核反应方程235 92U ＋10n→135 54Xe ＋9038Sr ＋1010n 是裂变反应，而太阳内部进行的是聚变反应，故C 错误；β衰变的实质是原子核内部的一个中子转变成质子时开释出一个电子，故D 正确．故选B 、D.7．(2020年高要二模)日本福岛第一核电站在地震后，数秒内就将操纵棒插入核反应堆芯，终止了铀的裂变链式反应．但海啸摧残了机组的冷却系统，因裂变遗留的产物铯、钡等连续衰变不断开释能量，核燃料棒温度不断上升．则下列说法正确的是( )A ．操纵棒通过吸取中子来实现对核反应的操纵B ．衰变开释的射线中，α射线的穿透力最强C ．铯、钡等衰变时开释能量，故会发生质量亏损D ．核裂变遗留物铯、钡等原子的质量可能比铀原子质量更大【答案】AC【解析】操纵棒通过吸取种子来操纵核反应速度，选项A 正确，α射线的穿透力最弱，故选项B 错误；开释能量的核反应确信有质量亏损，故选项C 正确；重核裂变生成两个中等质量的遗留物铯、钡，其原子质量比铀原子质量要小，故选项D 错误．8．(2020年广东卷)能源是社会进展的基础，进展核能是解决能源问题的途径之一．下列开释核能的反应方程，表述正确的有( )H ＋21H→42He ＋10n 是核聚变反应H ＋21H→42He ＋10n 是β衰变92)U ＋10n →144 56Ba ＋8936Kr ＋310n 是核裂变反应92)U ＋10n→140 54Xe ＋9438Sr ＋210n 是α衰变 【答案】AC【解析】21H ＋31H→42He ＋10n 是核聚变反应，而不是β衰变；D 选项中是核裂变反应，D 错误．9．(2020年广东卷)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( )A ．上述裂变反应中相伴着中子放出B ．铀块体积对链式反应的发生无阻碍C ．铀核的链式反应可人工操纵D ．铀核的半衰期会受到环境温度的阻碍【答案】AC【解析】本题考查裂变反应的特点及条件、原子核半衰期的特点，意在考查考生对原子核不同变化形式的区别的把握．从铀核裂变方程能够看出，反应中相伴着中子放出，A项正确；铀块的体积必须大于临界体积才能发生链式反应，B项错误；通过操纵中子数能够操纵链式反应，C项正确；铀核的半衰期与物理、化学状态无关，因此不受环境阻碍，D项错误．。
高考物理大一轮复习配套检测：第十四章 选修3-5 第3讲 原子与原子核 氢原子光谱 Word版含答案
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=.。
高考物理一轮总复习 课时跟踪训练44 动量 近代物理初步 第3讲 原子结构 原子核(选修35)
第3讲原子结构原子核一、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]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．[答案] C2．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]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．[答案] D3．(2015·重庆联考)仔细观察氢原子的光谱，发现它只有几条分离的不连续的亮线，其原因是( )A．氢原子只有几个能级B．氢原子只能发出平行光C．氢原子有时发光，有时不发光D．氢原子辐射的光子的能量是不连续的，所以对应的光的频率也是不连续的[解析]根据玻尔理论可知，氢原子的能量是不连续的，辐射的光子的能量是不连续的，辐射的光子频率满足hν＝E m－E n，所以辐射的光子频率不连续．故D正确，A、B、C错误．[答案] D4．(2015·天津六校联考)氢原子能级的示意图如右图所示，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 ．氢原子在n ＝2的能级时可吸收能量为3.6 eV 的光子而发生电离B ．氢原子从n ＝4的能级向n ＝3的能级跃迁时辐射出光子的能量可以小于0.66 eVC ．b 光比a 光的波长短D ．氢原子从n ＝4的能级可辐射出5种频率的光子[解析] 从n ＝2电离所需的最小能量等于：E －E 2＝0－(－3.4)＝3.4 eV ，光子能量3.6 eV 高于此值故能引起电离，故A 正确．氢原子从n ＝4的能级向n ＝3的能级跃迁时辐射出光子的能量为：－0.85－(－1.51)＝0.66 eV ，故B 错误．根据跃迁规律可知从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 ，又根据光子能量E ＝hν可得a 光子的频率大于b 光子的频率，故a 光比b 光的波长短，故C 错误．氢原子从n ＝4的能级跃迁时，能发出C 24＝6种频率的光子，故D 错误．[答案] A5．(2015·北京卷)实验观察到，静止在匀强磁场中A 点的原子核发生β衰变，衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意如图．则( )A ．轨迹1是电子的，磁场方向垂直纸面向外B ．轨迹2是电子的，磁场方向垂直纸面向外C ．轨迹1是新核的，磁场方向垂直纸面向里D ．轨迹2是新核的，磁场方向垂直纸面向里[解析] 发生β衰变时遵循动量守恒，所以衰变后新核和电子的动量大小相等．再根据带电粒子在磁场中运动半径r ＝mvqB可知，q 越大，半径r 越小，因此电子的半径大，所以轨迹1是电子的，轨迹2是新核的．再根据左手定则可判断磁场方向垂直纸面向里，选项D 正确．[答案] D6．(2015·福建卷)下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是( ) 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] γ射线是不带电的电磁波，选项A 错误；氢原子辐射光子后，绕核运动的电子的轨道半径变小，由库仑引力提供向心力得，kQe r 2＝m v 2r ，可得，12mv 2＝kQe2r，所以r 变小后电子的动能增大，选项B 正确；太阳辐射能量主要来源于太阳中发生的氢核聚变，选项C 错误；由m ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12tτ可知，经过两个半衰期后应该剩下14，即25克，选项D 错误．[答案] B7．(2015·宝鸡检测)红宝石激光器的工作物质红宝石含有铬离子的三氧化二铝晶体，利用其中的铬离子产生激光．铬离子的能级如右图所示，E 1是基态，E 2是亚稳态，E 3是激发态，若以脉冲氙灯发出波长为λ1的绿光照射晶体，处于基态的铬离子受激发跃迁到E 3，然后自发跃迁到E 2，释放波长为λ2的光子，处于亚稳态E 2的离子跃迁到基态时辐射出的光就是激光，这种激光的波长λ为( )A.λ1λ2λ2－λ1B.λ1λ2λ1－λ2C.λ1－λ2λ1λ2D.λ2－λ1λ1λ2[解析] 由hc λ1＝hc λ2＋hc λ，解得λ＝λ1λ2λ2－λ1，选项A 正确． [答案] A8．(多选)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a b 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]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；a b 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．[答案]BDE9．(多选)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＝Δmc2D．两个光子的总能量为E总＝2hν＝Δmc2[解析]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．[答案]AB10．(多选)(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] 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．[答案] BDE 二、非选择题11．(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/s12．(2015·天津六校高三联考)一个静止的铀核23292U(原子质量为232.0372 u)放出一个α粒子(原子质量为4.0026 u)后衰变成钍核228 90Th(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 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 ＝0.0059 uΔE ＝Δmc 2＝0.0059×931 MeV＝5.49 MeV(3)系统动量守恒，钍核和α粒子的动量大小相等，⎭⎪⎬⎪⎫p Th ＋－p α＝0p Th ＝p α⎭⎪⎬⎪⎫E kTh ＝p 2Th2m ThE k α＝p 2α2m αE 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 ＝0.09 MeV[答案] (1)23292U→22890Th ＋42He (2)5.49 MeV (3)0.09 MeV。
高中物理 第3章 原子核 4 原子核的结合能自我小测 教科版选修3-5(2021年最新整理)
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原子核的结合能1下列跟核反应有关的认识中,正确的是（)A．在核反应中质量数与电荷数都守恒B．所有的核反应发生过程中质量都会减少C．所有的核反应都一定是放能反应D．有质量亏损的核反应一定是放能反应2关于原子核的结合能与平均结合能，下列说法中正确的是（）A．原子核的结合能等于核子与核子之间结合成原子核时核力做的功B．原子核的结合能等于核子从原子核中分离时，外力克服核力做的功C．平均结合能是核子与核子结合成原子核时平均每个核子放出的能量D．不同原子核的平均结合能不同，重核的平均结合能比轻核的平均结合能大3关于质能方程，下列说法正确的是( ）A．质量减少，能量就会增加，在一定条件下质量转化为能量B．物体获得一定的能量，它的质量也相应地增加一定值C．物体一定有质量，但不一定有能量，所以质能方程仅是某种特殊条件下的数量关系D．某一定量的质量总是与一定量的能量相联系的4为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”．对于爱因斯坦提出的质能方程E＝mc2，下列说法中不正确的是（）A．E＝mc2表明物体具有的能量与其质量成正比B．根据ΔE＝Δmc2可以计算核反应中释放的能量C．一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出核能，表明此过程中出现了能量亏损D．E＝mc2中的E表示发生核反应中释放的核能5为了直接验证爱因斯坦狭义相对论中著名的质能方程E＝mc2,科学家用中子轰击硫原子,分别测出原子捕获中子前后质量的变化以及核反应过程中放出的能量，然后进行比较,精确验证了质能方程的正确性．设捕获中子前的原子质量为m1，捕获中子后的原子质量为m2,被捕获的中子质量为m3，核反应过程放出的能量为ΔE，则这一实验需验证的关系式是（）A．ΔE＝(m1―m2―m3)c2B．ΔE＝（m1＋m3―m2)c2C．ΔE＝(m2―m1―m3)c2D．ΔE＝（m2―m1＋m3）c26下面关于结合能和平均结合能的说法中，正确的有（)A．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能B．平均结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大C．重核与中等质量原子核相比较，前者的结合能和平均结合能都大于后者的D．中等质量原子核的结合能和平均结合能均比轻核的要大7原子核质量单位为u,1 u相当于931.5 MeV的能量,真空中光速为c,当质量分别为m1（kg)和m2(kg）的核子结合成质量为M（kg)的原子核时释放出的能量是（)A．（M－m1－m2) u·c2 JB．(m1＋m2―M）u×931。
【名师一号】高三物理一轮复习 选修35 动量 原子结构 原子核综合检测课时检测 新人教版
一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的或不答的得0分)1．下列说法正确的是( )A.157N＋11H→126C＋42He是α衰变方程B.11H＋21H→32He＋γ是核聚变反应方程C.23892U→23490Th＋42He是核裂变反应方程D.42He＋2713Al→3015P＋10n是原子核的人工转变方程解析A项为原子核的人工转变方程；B项为核聚变反应方程；C项为α衰变方程；D 项为原子核的人工转变方程．答案BD2．下列现象中，与原子核内部变化有关的是( )A．α粒子散射现象B．天然放射现象C．光电效应现象D．原子发光现象解析α粒子散射现象是用α粒子轰击重金属核过程中产生的现象，与核内部的变化无关，A错误；天然放射现象是指放射性元素的原子核放出α、β、γ等射线后产生新核的过程，与原子核内部变化有关，B正确；光电效应是核外电子吸引光子能量后变成光电子的过程，与核内变化无关，C错误；原子发光是核外电子从高能级跃迁到低能级的过程中产生的，与核内变化无关，D错误．答案 B3．下列说法正确的是( )A．α粒子大角度散射表明α粒子很难进入原子内部B．氢原子跃迁发出的光从空气射入水时可能发生全反射C．裂变反应有质量亏损，质量数不守恒D．γ射线是一种波长很短的电磁波解析本题考查内容涉及α粒子散射实验、氢原子跃迁、光的全反射、核反应中的质量亏损和质量数守恒及γ射线的本质．α粒子散射实验中只有极少数α粒子发生大角度散射，大多数α粒子并没有改变原有的方向，说明α粒子进入原子内部并不困难，选项A 错，要发生全反射必须是光从光密介质进入光疏介质，选项B错；核裂变虽有质量亏损，但质量数守恒，选项C错；γ射线本质是波长很短的电磁波，选项D对．答案 D4．一质量为2m的小物块A，沿x轴的正方向运动，与静止在x轴上的质量为m的小物块B发生碰撞，碰撞前物块A的速度为v0.已知碰撞后，两物块都沿x轴的正方向运动，则碰撞后，小物块B可能获得的速度为( )A．v0B．2v0C.23v0 D.12v0答案AC5．欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是( )A．用10.2 eV的光子照射B．用11 eV的光子照射C．用14 eV的光子照射D．用10 eV的电子碰撞解析由氢原子能级图算出，只有10.2 eV为第2能级与基态之间的能级差，故选项A 正确；而能量E≥13.6 eV的光子可使氢原子电离，故C亦正确．答案AC6．硅光电池是利用光电效应原理制成的器件，下列表述正确的是( )A．硅光电池是把光能转变为电能的一种装置B．硅光电池中吸收了光子能量的电子都能逸出C．逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率无关D．任意频率的光照射到硅光电池上都能产生光电效应解析硅光电池是把光能转变为电能的一种装置，A正确；硅光电池是利用光电效应原理制成的器件，依据光电效应方程E k＝hν－W＝hν－hν0，可见只有当入射光子的频率大于极限频率时才能发生光电效应，B、C、D错误．答案 A7．如图，若x轴表示时间，y轴表示位置，则该图像反映了某质点做匀速直线运动时，位置与时间的关系．若令x轴和y轴分别表示其他的物理量，则该图像又可以反映在某种情况下，相应的物理量之间的关系．下列说法中正确的是( )A．若x轴表示时间，y轴表示动能，则该图像可以反映物体受恒定合外力作用做直线运动过程中，物体动能与时间的关系B ．若x 轴表示频率，y 轴表示动能，则该图像可以反映光电效应中，光电子最大初动能与入射光频率之间的关系C ．若x 轴表示时间，y 轴表示动量，则该图像可以反映某物体在沿运动方向的恒定合外力作用下，物体动量与时间的关系D ．若x 轴表示时间，y 轴表示感应电动势，则该图像可以反映静置于磁场中的某闭合回路，当磁感应强度随时间均匀增大时，闭合回路的感应电动势与时间的关系解析 若x 轴表示时间，y 轴表示动能，则受恒定合外力作用下做直线运动的物体动能与时间的关系式为E k ＝12mv 2＝12m (v 0＋at )2＝12mv 20＋mv 0at ＋12ma 2t 2，其中a 为加速度，是定值，故E k 与t 是二次函数关系，图线为抛物线，A 选项错误；若x 轴表示频率，y 轴表示光电子最大初动能，两者关系是最大初动能12mv 2＝hν－W 逸，故B 项错误；若x 轴表示时间，y 轴表示动量，则在沿运动方向上的恒定合外力作用下，物体动量与时间的关系为p ＝F 合t ＋mv 0，图线为与纵轴截距为mv 0的直线，故C 项正确；若x 轴表示时间，y 轴表示感应电动势，则磁感应强度均匀增大时闭合回路的感应电动势E ＝N ΔΦΔt ＝N ΔBΔt·S ，E 为定值，其图线为一条水平直线，故D 项错误．答案 C8．目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放射出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病．根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是( )A ．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下一个原子核了B ．β衰变所释放的电子是原子核内的中子衰变成质子所产生的C ．γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱D ．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4解析 由于半衰期是统计规律，A 项错误；发生α衰变时，中子数减少2，D 项错误，正确答案B 、C.答案 BC9．据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置(又称“人造太阳”)已完成了首次工程调试．下列关于“人造太阳”的说法中正确的是( )A ．“人造太阳”的核反应方程是21H ＋31H ―→42He ＋10nB ．“人造太阳”的核反应方程是23592U ＋10n ―→14156Ba ＋9236Kr ＋310nC ．根据公式ΔE ＝Δmc 2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量比裂变反应大得多D ．根据公式E ＝mc 2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量与裂变反应释放的能量相同解析 “人造太阳”是核聚变装置，故A 正确，B 错误；由于聚变的燃料是轻核，裂变的燃料是重核，根据相对原子质量知同等质量的聚变燃料比裂变燃料包含的原子核数目多，故能产生更多能量，C 正确．选A 、C.答案 AC10．一个静止的天然放射性元素的原子核在匀强磁场中发生衰变，所产生的新核和所放出的粒子的运动方向均垂直于磁场方向，如图所示，能正确反映其轨道的可能是( )解析 由r ＝mv qB知发生α、β衰变产生的新核与对应的α或β粒子具有等大、反向的动量，故r ∝1q，大圆为α或β粒子，小圆为新核的径迹，由左手定则可判断出A 、D 正确．α、β衰变过程中系统的动量守恒，若原子核是静止的，则有mv max ＝m 新·v 新． 由带电粒子在磁场中运动的轨道半径及旋转方向可判断α或β粒子的半径大，新核的半径小，两圆内切为β衰变，两圆外切为α衰变；由两圆半径关系可推知新核及原核的核电荷数．α、β衰变在匀强磁场中的轨迹如图所示．答案AD二、本题共6小题，共60分．按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．11．(6分)某学生用“验证动量守恒定律”的器材(如图所示)来验证钢球沿斜槽滚下过程中机械能守恒，他的实验步骤如下：A．把斜槽固定在实验台边缘，调整斜槽出口使出口处切线水平；B．出口末端拴上重垂线，使出口末端投影落于水平地面O点，地面上铺复写纸、白纸；C．从斜槽某高处同一点A由静止开始释放球多次，找出平均落地点P.问：(1)应测量哪些数据？______________________________________________________.(2)根据(1)中测量数据字母，求钢球在斜槽上滚下过程中：ΔE p＝________，ΔE k＝________.答案(1)A点距台面高度为H，斜槽出口距地面高度为h，OP间距离为s(2)mgH mgs2 4h12.(6分)约里奥—居里夫妇因发现人工放射性而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素3015P衰变成3014Si的同时放出另一种粒子，这种粒子是________，3215P是3015P的同位素，被广泛应用于生物示踪技术，1mg3215P随时间衰变的关系如图所示，请估算4mg的3215P 经多少天的衰变后还剩0.25mg.解析3015P衰变的方程3015P→3014Si＋01e，即这种粒子为正电子．题图中纵坐标表示剩余3215P的质量，经过t天4mg的3215P还剩0.25mg，也就是1mg中还剩0.254mg＝0.0625mg，由题图估读出此时对应天数为56天．答案正电子56天(54～58天都算对)13．(10分)如下图为氢原子能级示意图，现有动能是E(eV)的某个粒子与处在基态的一个氢原子在同一直线上相向运动，并发生碰撞．已知碰撞前粒子的动量和氢原子的动量大小相等．碰撞后氢原子受激发跃迁到n＝4的能级．(粒子的质量m x与氢原子的质量m H之比为k)求：(1)碰前氢原子的动能；(2)若有一群氢原子处在n＝4的能级，会辐射出几种频率的光？其中频率最高的光，光子能量多大？解析 (1)设v 和v H 分别表示粒子和氢原子的速率，由题意可知m x v －m H v H ＝0 E H ＝12m H v 2H ＝kE .(2)会辐射出6种不同频率的光ΔE ＝E 4－E 1＝－0.85 eV －(－13.60) eV ＝12.75 eV.答案 (1)kE (2)6种 12.75 eV14．(12分)光滑水平面上有一质量为M 的滑块，滑块的左侧是一光滑的14圆弧，圆弧半径为R ＝1m ．一质量为m 的小球以速度v 0向右运动冲上滑块．已知M ＝4m ，g 取10m/s 2，若小球刚好没跃出14圆弧的上端，求：(1)小球的初速度v 0是多少？ (2)滑块获得的最大速度是多少？解析 (1)当小球上升到滑块上端时，小球与滑块水平方向速度相同，设为v 1，根据水平方向动量守恒有mv 0＝(m ＋M )v 1 ①因系统机械能守恒，所以根据机械能守恒定律有 12mv 20＝12(m ＋M )v 21＋mgR ② 联立①②式解得v 0＝5m/s. ③(2)小球到达最高点以后又滑回，滑块又做加速运动，当小球离开滑块后滑块速度最大．研究小球开始冲上滑块一直到离开滑块的过程，根据动量守恒和能量守恒有mv 0＝mv 2＋Mv 3 ④12mv 20＝12mv 22＋12Mv 23 ⑤ 联立③④⑤式解得v 3＝2m/s. 答案 (1)5m/s(2)2m/s15．(12分)若235 92U俘获一个中子裂变成9038Sr及136 54Xe两种新核，且三种原子核的质量分别为235.0439u、89.9077u和135.9072u，中子质量为1.0087u(1u＝1.6606×10－27 kg,1 uc2相当于931.50meV)(1)写出轴核裂变的核反应过程；(2)求9.2 kg纯铀235完全裂变所释放的能量是多少？(取两位有效数字)解析(1)235 92U＋10n→9038Sr＋136 54Xe＋1010n.(2)因为一个铀核裂变的质量亏损Δm＝(235.0439 u＋1.0087 u)－(89.9077 u＋135.9072 u＋10×1.0087 u)＝0.1507 u，故9.2 kg的铀裂变后总的质量亏损为ΔM＝6.02×1023×0.1507×9.2×103235u＝3.55×1024u，所以ΔE＝ΔMc2＝3.55×1024×931.50meV＝3.3×1027MeV.答案(1)235 92U＋10n→9038Sr＋136 54Xe＋1010n(2)3.3×1027MeV16．(14分)雨滴在穿过云层的过程中，不断与漂浮在云层中的小水珠相遇并结合为一体，其质量逐渐增大．现将上述过程简化为沿竖直方向的一系列碰撞．已知雨滴的初始质量为m0，初速度为v0，下降距离l后与静止的小水珠碰撞且合并，质量变为m1.此后每经过同样的距离l后，雨滴均与静止的小水珠碰撞且合并，质量依次变为m2、m3……m n……(设各质量为已知量)．不计空气阻力．(1)若不计重力，求第n次碰撞后雨滴的速度v′n；(2)若考虑重力的影响，a．求第1次碰撞前、后雨滴的速度v1和v′1；b．求第n次碰撞后雨滴的动能12m n v′2n.解析(1)不计重力，全过程中动量守恒，m0v0＝m n v′n得v′n＝m0m nv0.(2)若考虑重力的影响，雨滴下降过程中做加速度为g的匀加速运动，碰撞瞬间动量守恒a．第1次碰撞前v21＝v20＋2gl，v1＝v20＋2gl第1次碰撞后m0v1＝m1v′1v ′1＝m 0m 1v 1＝m 0m 1v 20＋2gl . ①b ．第2次碰撞前v 22＝⎝ ⎛⎭⎪⎫m 0m 12v 20＋⎝ ⎛⎭⎪⎫m 20＋m 21m 212gl ②第2次碰撞后，利用②式得v ′22＝⎝ ⎛⎭⎪⎫m 1m 22v 22＝⎝ ⎛⎭⎪⎫m 0m 22v 20＋⎝ ⎛⎭⎪⎫m 20＋m 21m 222gl同理，第3次碰撞后v ′23＝⎝ ⎛⎭⎪⎫m 0m 32v 20＋⎝ ⎛⎭⎪⎫m 20＋m 21＋m 22m 232gl 第n 次碰撞后v ′2n ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫m 0mn 2v 20＋动能12m n v ′2n ＝12m n(m 20v 20＋2gl ∑i ＝0n-1m 2i )．答案 (1)v ′n ＝m 0m nv 0 (2)a.v 1＝v 20＋2gl v ′1＝m 0m 1v 20＋2gl b.12m n v ′2n ＝12m n(m 20v 20＋2gl ∑i ＝0n-1m 2i )。
高考物理一轮复习 课时跟踪检测53 原子结构 原子核-人教版高三全册物理试题
课时跟踪检测五十三原子结构原子核【根底过关】1．(2016届海淀重点中学月考)238 92U经3次α衰变和2次β衰变后变为一个新核．这个新核的质子数为( )A．88 B．84C．138 D．226解题思路：α衰变生成氦原子核，β衰变生成负电子，质子数增加1个，是因为一个中子转化成质子而释放出的电子．解析：α衰变生成氦原子核，质子数减少2个，β衰变生成负电子，质子数增加1个，α衰变改变核子数，β衰变不改变核子数，当发生3次α衰变和2次β衰变时，衰变后新核的核子数为92－6＋2＝88，故A正确，B、C、D错误．答案：A2．(多项选择)(2016届徐州高三期末)如下说法正确的答案是( )A．电子的衍射图样明确电子具有波动性B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反响C．氢原子从某激发态跃迁至基态要吸收特定频率的光子D．结合能越大，原子核中核子结合得越结实，原子核越稳定解析：衍射是波特有的特性，电子的衍射图样明确电子具有波动性，选项A正确；太阳内部发生的是聚变反响，所以太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反响，选项B正确；氢原子从某激发态跃迁至基态要放出特定频率的光子，选项C错误；比结合能越大，原子核中核子结合得越结实，原子核越稳定，选项D错误．答案：AB3．(多项选择)(2017届某某柳铁一中月考)如下说法中正确的答案是( )A．铀235一种可能的裂变方式为235 92U＋10n―→187 55Cs＋2227Rb＋1010nB．原子的核式结构学说是汤姆生根据α粒子散射实验提出来的C．由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子D．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反响E．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太长解析：铀235的裂变方式为235 92U＋10n―→141 56Ba＋9236Kr＋310n，或235 92U＋10n→9538Sr＋139 54Xe＋210n，选项中的方程式中质量数不守恒，选项A错误；原子的核式结构学说是卢瑟福根据α粒子散射实验提出来的，选项B错误；由玻尔理论知道氢原子从激发态(能级较高的状态)跃迁到基态(能级较低的状态)会放出光子，选项C正确；太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反响，选项D正确；一束光照射到某种金属上能不能发生光电效应，取决于光的频率的大小，如果不能发生光电效应，说明该光的频率太小，或者说波长太长，选项E正确．答案：CDE4．(2016届安徽江南十校模拟)如下说法中不正确的答案是( )A．有核能释放的核反响一定有质量亏损B．α粒子散射实验中少数粒子发生了较大偏转，这是卢瑟福猜测原子核式结构模型的主要依据之一C．由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光D．原子核发生α衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了4解析：由质能方程可知有核能释放的核反响一定有质量亏损，故A正确；α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转，这是卢瑟福猜测原子核式结构模型的主要依据之一，B 正确；由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光，故C正确；原子核发生α衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了2，D 错误．答案：D5．如下说法正确的答案是( )A．从高空对地面进展遥感摄影是利用紫外线有良好的穿透能力B．玻尔对氢原子光谱的研究导致原子的核式结构模型的建立C．α衰变的实质是一个中子转化为一个质子和一个电子D．目前核电站利用的是核裂变释放的核能解析：从高空对地面进展遥感摄影是利用红外线有良好的穿透能力，选项A错误；卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，选项B错误；β衰变的实质是一个中子转化为一个质子和一个电子，选项C错误；目前核电站利用的是核裂变释放的核能，选项D正确．答案：D【提升过关】一、单项选择题1．2006年美国和俄罗斯的科学家利用盘旋加速器，通过4820Ca(钙48)轰击249 98Cf(锎249)发生核反响，成功合成了质量数为297的第118号元素，这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素，实验明确，该元素的原子核先放出3个一样的粒子x，再连续经过3次α衰变后，变成质量数为282的第112号元素的原子核，如此上述过程中粒子x是( ) A．质子B．中子C.电子D．α粒子解析：根据核反响方程的质量数守恒和电荷数守恒的原如此可知297＝3m＋3×4＋282，解得m＝1；118＝3n＋3×2＋112，解得n＝0；故此粒子是中子，应当选B.答案：B2.图中画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量E.处在n＝4的能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出假设干种不同频率的光波．金属钾的逸出功为2.22 eV.在这些光波中，能够从金属钾的外表打出光电子的总共有( )A．二种B．三种C．四种D．五种解析：处在n＝4的能级的一群氢原子向低能级跃迁时能发出不同光电子的数目为C24＝6种，n＝4跃迁到n＝3辐射的光子能量为0.66 eV，n＝3跃迁到n＝2辐射的光子能量为1.89 eV，均小于2.22 eV，不能使金属钾发生光电效应，其它四种光子能量都大于2.22 eV，故C正确，A、B、D错误．答案：C二、多项选择题3．(2016届广东东莞实验中学高三期末)关于近代物理学，如下说法正确的答案是( )A．α射线、β射线和γ射线是三种波长不同的电磁波B．一群处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时能辐射出6种不同频率的光C．重核裂变过程生成中等质量的核，反响前后质量数守恒，但质量一定减少D．10个放射性元素的原子核在经一个半衰期后，一定有5个原子核发生衰变E．在光电效应实验中，用同种频率的光照射不同的金属外表，从金属外表逸出的光电子的最大初动能E k越大，如此这种金属的逸出功W0越小解题思路：α射线、β射线不是电磁波；根据数学组合C2n，即可确定辐射种类；重核裂变生成中等质量的原子核时伴随巨大能量产生，半衰期是个统计规律；根据光电效应方程即可求解判定金属的逸出功的大小．解析：γ射线是电磁波，而α射线、β射线不是电磁波，故A 错误；根据数学组合知C 2n ＝C 24＝6，故B 正确；重核裂变生成中等质量的原子核时一定有质量亏损，释放出能量，故C 正确；半衰期是大量原子核显现出来的统计规律，对少量的原子核没有意义，故D 错误．据光电效应方程可知，用同种频率的光照射不同的金属外表，从金属外表逸出的光电子的最大初动能越大，如此这种金属的逸出功越小，故E 正确．答案：BCE4．(2017届贵州遵义航天中学模拟)如下说法正确的答案是( )A ．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究提出了原子的核式结构模型B ．原子光谱是别离的，说明原子内部存在能级C ．某些原子核能够放射出β粒子，说明原子核内有β粒子D ．某种元素的半衰期为5天，如此经过10天该元素全部衰变完毕E ．目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变解析：卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究提出了原子的核式结构模型，A 正确；玻尔理论指出氢原子能级是别离的，原子光谱是线状光谱，B 正确；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，因而C 错误；由半衰期与质量变化的规律有m ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12t T ＝m 0×⎝ ⎛⎭⎪⎫12105＝m 04，D 错误；目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变，E 正确． 答案：ABE5．(2016届广东湛江四校联考)如下关于原子和原子核的说法正确的答案是( )A ．β衰变现象说明电子是原子核的组成局部B ．某放射性元素经过11.4天有78的原子核发生了衰变，如此该元素的半衰期为3.8天 C ．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短D ．平均结合能越大表示原子核中的核子结合得越结实E ．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强 解析：β衰变时，原子核中的一个中子转化为一个质子和一个电子，释放出来的电子就是β粒子，可知β衰变现象不是说明电子是原子核的组成局部，故A 错误；放射性元素经过11.4天有78的原子核发生了衰变，根据半衰期定义可知，发生三次衰变，如此该元素的半衰期为3.8天，故B 正确；放射性元素的半衰期与其所处的物理环境与化学状态无关，由原子核内部因素决定，故C错误；平均结合能越小表示原子核中的核子结合得越不结实，故D正确；在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强，故E正确．答案：BDE6. (2017届福建厦门模拟)氢原子能级如下列图，一群原处于n＝4能级的氢原子跃迁到n＝1能级的过程中( )A．能释放六种频率不同的光子B．由n＝2能级跃迁到n＝1能级释放的光子频率最小C．释放的光子的最大能量为12.75 eV，最小能量为0.66 eVD．由n＝4能级跃迁到n＝1能级释放的光子波长最长解题思路：根据氢原子的能级跃迁，由C2n知释放几种频率的光子，由能级差公式E m－E n ＝hν判断频率、波长、能量．解析：由题意，是因为一群原来处于n＝4能级的氢原子跃迁到n＝1能级的过程，根据C24＝6知，辐射的光子频率为6种，选项A正确；由能级差公式E m－E n＝hν得，能级差越大，辐射光子的频率越大，因而由n＝4能级跃迁到n＝3能级释放的光子频率最小，选项B错误；由n＝4向n＝1能级跃迁时辐射的光子能量最大，数值为13.6 eV－0.85 eV＝12.75 eV，由n＝4向n＝3能级跃迁辐射的光子能量最小，数值为－0.85 eV＋1.51 eV＝0.66 eV，选项C正确；根据能级差公式E m－E n＝hν得，能级差越大，辐射光子的频率越大，知从n＝4直接跃迁到n＝1时能级差最大，辐射光子频率最大，光子波长最小，选项D错误．答案：AC7．如下说法正确的答案是( )A．卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型B．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，电子的动能增大，原子总能量减少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之后形成的电子束D．将放射性元素掺杂到其他稳定元素中，该元素的半衰期将增大E．原子核的比结合能越大，原子核中核子结合得越结实，原子核越稳定解析：卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型，选项A正确；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，电子的动能增大，电势能减小，原子总能量减少，选项B正确；β衰变中产生的β射线是原子核内的中子转化为质子时放出的电子，选项C错误；将放射性元素掺杂到其他稳定元素中，该元素的半衰期将不变，选项D错误；原子核的比结合能越大，原子核中核子结合得越结实，原子核越稳定，选项E正确．答案：ABE8．以下是有关近代物理内容的假设干表示，其中不正确的答案是( )A．原子核发生一次β衰变，该原子外层就失去一个电子B．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，但原子的能量增大C．核衰变中，γ光子是衰变后转变的新核辐射的D．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E．比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时一定吸收核能解析：β衰变的实质是原子核内的一个中子转为一个质子和一个电子，电子释放出来，不是来自核外电子，故A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时，电子的动能减小，但原子的能量增大，选项B正确；核衰变中，衰变后转变的新核不稳定，放出能量才能变得稳定，能量以γ光子的形式放出，C正确；光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为入射光频率小于金属的极限频率，D错误；比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时会出现质量亏损，根据爱因斯坦质能方程得知，一定释放核能，故E错误．答案：ADE三、计算题9．在某些恒星内部，3个氦核(42He)结合成1个碳核(12 6C)．1个氦核的质量为m1、1个碳核的质量为m2,1个质子的质量为m p,1个中子的质量为m n，真空中的光速为c.求：(1)核反响方程；(2)核反响的质量亏损；(3)碳核的比结合能．解析： (1)依题意，核反响方程式为342He―→12 6C.(2)核反响的质量亏损为3m1－m2.(3)由碳核的组成可知，碳核是由6个质子与6个中子组成，根据爱因斯坦质能方程：ΔE＝Δmc2可知，核反响释放的能量，ΔE＝(6m p＋6m n－m2)c2.所以碳核的比结合能为ΔE/12＝(6m p＋6m n－m2)c2/12. 答案：(1)342He―→12 6C (2)3m1－m2(3)6m p＋6m n－m2c21210．2015年诺贝尔物理学奖授予一名日本科学家和一名加拿大科学家，以表彰他们发现并证明了中微子(Ve)振荡现象，揭示出中微子无论多小都具有质量，这是粒子物理学历史性的发现．中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反响方程式为Ve＋3717Cl―→3718Ar＋B.上述核反响中B粒子为什么粒子？3717Cl核的质量为36.956 58 u，3718Ar核的质量为36.956 91 u，B粒子的质量为0.000 55 u，1 u质量对应的能量为931.5 MeV.根据以上数据，可以判断参与上述反响的中微子的最小能量为多少MeV？(结果保存两位有效数字)．解析：根据质量数与质子数守恒，核反响方程式为Ve＋3717Cl―→3718Ar＋0－1e，式中B为0－1 e；反响过程需要的能量为ΔE＝mc2＝(36.956 91 u＋0.000 55 u－36.956 58 u)c2，根据1 u质量对应的能量为931.5 MeV，得ΔE≈0.82 MeV，所以中微子的能量最小为0.82 MeV.答案：电子或0－1e 0.82。
高中物理课时跟踪检测(七)原子核结构(含解析)鲁科版选修3_5
1．卢瑟福发现质子后，预料到原子核中还有中子的存在，其判断依照与以下事实符合的是()A．原子核外电子数与质子数相等B．原子核的质量大概是质子质量的整数倍C．原子核的核电荷数不过质量数的一半或少一些D．质子和中子的质量几乎相等分析：选 C卢瑟福发现原子核的核电荷数与原子核的质量数不相等，大概是原子核质量数的一半或少一些，所以预料到在原子核内还存在有质量而不带电的中性粒子，即中子，故切合事实的是C。
A2．某种元素的原子核用Z X表示，以下说法正确的选项是()A．原子核的质子数为Z，中子数为 AB．原子核的质子数为，中子数为－Z A ZC．原子核的质子数为A，中子数为 ZD．原子核的质子数为A－Z，中子数为 Z分析：选 B A A 为质量数，Z 为质子数；中子数应为－。
X 中，Z3．人类探测月球时发现，在月球的土壤中含有较丰富的质量数为 3 的氦的同位素，它能够作为将来核聚变的重要原料之一。
氦的该种同位素应表示为( )A. 34HeB. 23He4 3 HeC. HeD.2 3分析：选 B 氦的核电荷数 Z＝2，又依据题意知该种同位素的质量数A＝3，故B正确。
4．如下图为查德威克研究原子核内部构造的实验表示图，由天然放射性元素钋(Po)放出α 射线轰击铍时会产生粒子流a，用粒子流 a 轰击白腊后会打出粒子流b，以下说法正确的是()A．a为质子，C．a为中子，b 为中子b 为γ射线B．a为γ射线，b为中子D．a为中子，b为质子分析：选 D不行见粒子轰击白腊时打出的应是质子，由于质子就是氢原子核，而白腊中含有大批氢原子，轰击白腊的不行见粒子应当是中子，故 D 正确。
5． [ 多项选择 ] 对于质子与中子，以下说法正确的选项是()A．原子核 ( 除氢核外 ) 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，并预知了中子的存在D ．卢瑟福发现了中子，并预知了质子的存在分析：选 ABC 原子核 ( 除氢核外 ) 由质子和中子构成，质子和中子统称为核子，卢瑟福发现了质子，并预知了中子的存在，查德威克用 α 粒子轰击铍发现了中子，故A 、B 、C 正确， D 错误。
高考物理第一轮复习 课时跟踪检测(四十五)原子结构和与原子核-人教版高三全册物理试题
课时跟踪检测(四十五) 原子结构和与原子核对点训练：原子核式结构与物理学史1.(2015·福建师大附中模拟)如图1所示为α粒子散射实验装置，α粒子打到荧光屏上都会引起闪烁，假设将带有荧光屏的显微镜分别放在图中A、B、C、D四处位置。
如此这四处位置在相等时间内统计的闪烁次数可能符合事实的是( )图1A．1305、25、7、1B．202、405、625、825C．1202、1010、723、203D．1202、1305、723、2032．(2014·某某高考)不能用卢瑟福原子核式结构模型得出的结论是( )A．原子中心有一个很小的原子核B．原子核是由质子和中子组成的C．原子质量几乎全部集中在原子核内D．原子的正电荷全部集中在原子核内3．(多项选择)(2014·全国卷Ⅱ)在人类对微观世界进展探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。
如下说法符合历史事实的是( )A．密立根通过油滴实验测出了根本电荷的数值B．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C．居里夫妇从沥青铀矿中别离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素D．卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子E．汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷对点训练：原子核的衰变规律4．(2015·某某市静安区二模)如图2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。
假设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( )图2A．β射线和γ射线B．α射线和β射线C．β射线和X射线 D．α射线和γ射线5．(2014·重庆高考)碘131的半衰期约为8天。
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课时跟踪检测(四十二) 原子核高考常考题型：选择题＋填空题＋计算题一、单项选择题1．(2014·北京高考)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)c22．关于天然放射现象，下列说法正确的是( )A．α射线是由氦原子核衰变产生B．β射线是由原子核外电子电离产生C．γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生D．通过化学反应不能改变物质的放射性3．(2015·丽水模拟)如图1所示，由天然放射性元素钋(Po)放出的射线x1，轰击铍(94Be)时会产生粒子流x2，用粒子流x2轰击石蜡时会打出粒子流x3，经研究知道( )图1A．x1为α粒子，x2为质子B．x1为α粒子，x3为质子C．x2为质子，x3为中子D．x2为质子，x3为光子4．(2015·广东省高三第一次六校联考)恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应。
核反应方程为42He＋42He→84Be＋γ。
以下说法正确的是( )A．该核反应为裂变反应B．热核反应中有质量亏损，会放出巨大能量C．由于核反应中质量数守恒，所以质量也是守恒的D．任意原子核内的质子数和中子数总是相等的5．(2013·吉林二模)目前，在居家装修中，经常用到花岗岩、大理石等装修材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如有些含有铀、钍的花岗岩等岩石都会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是( ) A．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时产生并发射出来的B．β射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力C．已知氡的半衰期为3.8天，若取1 g氡放在天平左盘上，砝码放于右盘，左右两边恰好平衡，则7.6天后，需取走0.75 g砝码天平才能再次平衡D．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4二、多项选择题6．(2012·广东高考)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7．由于放射性元素237 93Np的半衰期很短，所以在自然界一直未被发现，只是在使用人工的方法制造后才被发现。
已知237 93Np经过一系列α衰变和β衰变后变成209 83Bi，下列判断中正确的是( )A.209 83Bi的原子核比237 93Np的原子核少28个中子B.209 83Bi的原子核比237 93Np的原子核少18个中子C．衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变D．衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变8．(2013·广东高考)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＋10 n→144 56Ba＋8936Kr＋310n。
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三、填空、计算题9．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31H＋42He―→73Li，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，试求此核反应过程中释放的核能。
10．太阳现正处于主序星演化阶段。
它主要是由电子和11H、42He等原子核组成。
维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是20－1e＋411H→42He＋释放的核能，这些核能最后转化为辐射能。
根据目前关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而使太阳中的11H核数目从现有数减少10%，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段。
为了简化，假定目前太阳全部由电子和11H核组成。
(1)为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量M。
已知地球半径R＝6.4×106 m，地球质量m＝6.0×1024 kg，日地中心的距离r＝1.5×1011 m，地球表面处的重力加速度g＝10 m/s2，1年约为3.2×107秒，试估算目前太阳的质量M。
(2)已知质子质量m p＝1.672 6×10－27kg，42He质量mα＝6.645 8×10－27kg，电子质量m e ＝0.9×10－30 kg，光速c＝3×108 m/s。
求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能。
(3)又知地球上与太阳垂直的每平方米截面上，每秒通过的太阳辐射能w＝1.35×103 W/m2。
试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命。
(估算结果只要求一位有效数字。
)答案1．选C 一个质子和一个中子结合成氘核时，质量亏损Δm＝m1＋m2－m3，根据质能方程，释放的能量ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3)c2，选项C正确，A、B、D错误。
2．选D α射线是原子核同时放出两个质子和两个中子产生的，选项A 错；β射线是原子核内中子转化为质子和电子而放出的，选项 B 错；γ射线是原子核受激发产生的，选项C 错；放射性是原子核的固有属性，选项D 正确。
3．选B 用从钋发出的α射线轰击铍时，会产生一种不受电场和磁场影响、穿透力很强的粒子流。
如果用这种粒子流轰击石蜡，能从石蜡中打出质子。
查德威克经过研究，发现这种粒子正是卢瑟福猜想的中子。
由以上可知x 1为α粒子，x 2为中子，x 3为质子，B 正确，A 、C 、D 错误。
4．选B5．选A β衰变是原子核内的中子转化成质子同时释放一个电子，A 正确，B 错误。
半衰期是指原子核有半数发生衰变所需的时间，而不是原子核的质量减少一半，C 错误。
α粒子为氦原子核，根据质量数守恒和电荷数守恒可知，发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了2，D 错误。
6．选AC 21H ＋31H→42He ＋10n 是核聚变反应，而不是β衰变；D 选项中是核裂变反应，D 错。
7．选BC209 83Bi 的中子数为209－83＝126，237 93Np 的中子数为237－93＝144，20983Bi 的原子核比23793Np 的原子核少18个中子，A 错、B 对；衰变过程中共发生了α衰变的次数为237－2094＝7次，β衰变的次数是2×7－(93－83)＝4次，C 对、D 错。
8．选AC 本题考查裂变反应的特点及条件、原子核半衰期的特点，意在考查考生对原子核不同变化形式的区别的掌握。
从铀核裂变方程可以看出，反应中伴随着中子放出，A 项正确；铀块的体积必须大于临界体积才能发生链式反应，B 项错误；通过控制中子数可以控制链式反应，C 项正确；铀核的半衰期与物理、化学状态无关，因此不受环境影响，D 项错误。
9．解析：(1)根据题中条件，可知核反应方程式为21H ＋21H ―→32He ＋10n 。
核反应过程中的质量亏损：Δm ＝2m H －(m He ＋m n )＝2×2.013 6 u－(3.015 0＋1.008 7)u ＝3.5×10－3u 。
由于1 u 的质量与931.5 MeV 的能量相对应，所以氘核聚变时放出的能量： ΔE ＝3.5×10－3×931.5 MeV≈3.3 MeV。
(2)31H 和42He 分解成7个核子所需的能量为E 1＝3×1.112 MeV＋4×7.075 MeV＝31.636 MeV 7个核子结合成73Li ，释放的能量为E 2＝7×5.603 MeV＝39.221 MeV 所以此核反应过程中释放的核能为ΔE ＝E 2－E 1＝39.221 MeV －31.636 MeV ＝7.585 MeV 。
答案：(1)21H ＋21H ―→32He ＋10n 3.3 (2)7.585 MeV10．解析：(1)要估算太阳的质量M ，研究绕太阳运动的任一颗行星的公转均可，现取地球为研究对象。
设T 为地球绕日心运动的周期，则由万有引力定律和牛顿定律可知G mM r 2＝m ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2r 地球表面处的重力加速度g ＝G mR2得M ＝m ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2r3R 2g以题给数值代入，得M ＝2×1030kg 。
(2)根据质量亏损和质能公式，该核反应每发生一次释放的核能为 ΔE ＝(4m p ＋2m e －m α)c 2代入数值，得 ΔE ＝4.2×10－12J(3)根据题给假设，在太阳继续保持在主序星阶段的时间内，发生题中所述的核聚变反应的次数为N ＝M4m p×10%因此，太阳总共辐射出的能量为E ＝N ·ΔE设太阳辐射是各向同性的，则每秒内太阳向外放出的辐射能为ε＝4πr 2w 所以太阳继续保持在主星序的时间为t ＝Eε由以上各式解得t ＝0.1M 4m p ＋2m e －m αc24m p ×4πr 2w以题给数据代入，并以年为单位，可得t ＝1×1010年＝1百亿年。
答案：见解析。