通用版2020版高考物理大一轮复习 考点规范练39 原子核及核反应 新人教版.docx
2020届高考物理(人教版)一轮复习课后同步练习题卷：原子结构原子核
原子结构原子核1．(多选)物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展．下列说法符合事实的是( AC )A．赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论B．查德威克用α粒子轰击14 7N获得反冲核17 8O，发现了中子C．贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构D．卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型2.232 90Th经过一系列α衰变和β衰变后变成208 82Pb，则208 82Pb比232 90Th少( A )A．16个中子，8个质子 B．8个中子，16个质子C．24个中子，8个质子 D．8个中子，24个质子3．铀核可以发生衰变和裂变，铀核的( C )A．衰变和裂变都能自发发生B．衰变和裂变都不能自发发生C．衰变能自发发生而裂变不能自发发生D．衰变不能自发发生而裂变能自发发生4．下列说法正确的是( A )A．光子像其他粒子一样，不但具有能量，也具有动量B．比结合能越大，原子核越不稳定C．将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，会改变放射性元素的半衰期D．原子核的质量大于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损5．下列核反应方程中，属于α衰变的是( B )A.14 7N＋42He→17 8O＋11HB.238 92U→234 90Th＋42HeC.21H＋31H→42He＋10nD.234 90Th→234 91Pa＋0－1e6．根据氢原子的能级图，现让一束单色光照射到大量处于基态(量子数n＝1)的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为( A )A．12.75 eV B．13.06 eVC．13.6 eV D．0.85 eV7．贝可勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用．下列属于放射性衰变的是( A )A.146C→147N ＋0－1eB.23592U ＋10n→13953I ＋9539Y ＋210n C.21H ＋31H→42He ＋10n D.42He ＋2713Al→3015P ＋10n8．(多选)14C 发生放射性衰变为14N ，半衰期约为5 700年．已知植物存活期间，其体内14C 与12C 的比例不变；生命活动结束后，14C 的比例持续减少．现通过测量得知，某古木样品中14C 的比例正好是现代植物所制样品的二分之一．下列说法正确的是( AC )A ．该古木的年代距今约为5 700年B ．12C 、13C 、14C 具有相同的中子数 C ．14C 衰变为14N 的过程中放出β射线 D ．增加样品测量环境的压强将加速14C 的衰变9．(多选)科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚核反应获得能量，核反应方程分别为：X ＋Y→42He ＋31H ＋4.9 MeV 和21H ＋31H→42He ＋X ＋17.6 MeV ，下列表述正确的有( AD )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 10．不同色光的光子能量如下表所示：色分别为( A )A ．红、蓝—靛B ．红、紫C ．橙、绿D ．蓝—靛、紫11．根据玻尔理论，氢原子的能级公式为E n ＝A n2(n 为能级，A 为基态能量)，一个氢原子中的电子从n ＝4的能级直接跃迁到基态，在此过程中( B )A ．氢原子辐射一个能量为15A16的光子B ．氢原子辐射一个能量为－15A16的光子C ．氢原子辐射一系列频率的光子，其中频率最大的光子能量为15A16D ．氢原子辐射一系列频率的光子，其中频率最大的光子能量为－15A1612．静止在匀强电场中的碳14原子核，某时刻放射的某种粒子与反冲核的初速度方向均与电场方向垂直，且经过相等的时间后形成的轨迹如图所示(a 、b 表示长度)．那么碳14的核反应方程可能是( A )A.14 6C→42He ＋10 4Be B.14 6C→01e ＋14 5B C.146C→0－1e ＋147N D.146C→21H ＋125B13．在下列描述核过程的方程中，属于α衰变的是C ，属于β衰变的是AB ，属于裂变的是E ，属于聚变的是F.(填正确答案标号)A.146C→147N ＋0－1e B.3215P→3216S ＋0－1e C.23892U→23490Th ＋42He D.147N ＋42He→178O ＋11H E.23592U ＋10n→14054Xe ＋9438Sr ＋210n F.31H ＋21H→42He ＋10n14．(多选)一静止的铝原子核2713Al 俘获一速度为1.0×107m/s 的质子p 后，变为处于激发态的硅原子核2814Si *.下列说法正确的是( ABE )A ．核反应方程为p ＋2713Al→2814Si * B ．核反应过程中系统动量守恒 C ．核反应过程中系统能量不守恒D ．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和E ．硅原子核速度的数量级为105m/s ，方向与质子初速度的方向一致15．在磁感应强度为B 的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变．放射出的α粒子(42He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R .以m 、q 分别表示α粒子的质量和电荷量．(1)放射性原子核用AZ X 表示，新核的元素符号用Y 表示，写出该α衰变的核反应方程． (2)α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小．(3)设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，新核的质量为M ，求衰变过程的质量亏损Δm .答案：(1)A ZX ―→A －4Z －2Y ＋42He (2)2πm qB q 2B2πm(3)M ＋mqBR22mMc2。
2020届高考化学一轮复习人教版原子核及核反应课时作业Word版含答案
2020届一轮复习人教版原子核及核反应课时作业一、选择题(本题共7小题,每小题8分,共56分。
在每小题给出的选项中,第1~4题只有一项符合题目要求,第5~7题有多项符合题目要求。
全部选对的得8分,选对但不全的得4分,有选错的得0分)1.(2017·陕西西安未央区期末)对于物质的波粒二象性,下列说法不正确的是()A.不仅光子具有波粒二象性,一切运动的微粒都具有波粒二象性B.运动的微观粒子与光子一样,当它们通过一个小孔时,都没有特定的运动轨道C.波动性和粒子性,在宏观现象中是矛盾的、对立的,但在微观高速运动的现象中是统一的D.实物的运动有特定的轨道,所以实物不具有波粒二象性,大量光子运动的规律表现出光的波动性,而单个光子的运动表现出光的粒子性。
光的波长越长,波动性越明显,光的频率越高,粒子性越明显,而宏观物体的德布罗意波的波长太小,实际很难观察到波动性,不是不具有波粒二象性。
2.(2017·北京卷)2017年年初,我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置,发出了波长在100 nm(1 nm=10-9m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。
大连光源因其光子的能量大、密度高,可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。
一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子,但又不会把分子打碎。
据此判断,能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h=6.6×10-34J·s,真空光速c=3×108 m/s)()A.10-21 JB.10-18JC.10-15 JD.10-12J离能等于一个处于极紫外波段的光子能量E=hν=h=6.6×10-34×J≈1.98×10-18 J,故选B。
3.(2017·全国卷Ⅱ)一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核,衰变方程为Th He。
下列说法正确的是()A.衰变后钍核的动能等于α粒子的动能B.衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小C.铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间D.衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量,衰变过程中动量守恒,所以衰变后α粒子的动量和钍核的动量大小相等、方向相反,故选项B正确;由于m钍>mα,根据E k=可知,钍核的动能小于α粒子的动能,故选项A错误;半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间,并不是放出一个α粒子所经历的时间,故选项C错误;铀核发生α衰变过程中有质量亏损,衰变后α粒子与钍核的质量和小于衰变前铀核的质量,故选项D错误。
2020届高考物理人教版第一轮原子与原子核专题复习强化练(15页)
2020届高考物理人教版第一轮原子与原子核专题复习强化练一、选择题1、下列说法正确的( )A.原子核的结合能是组成原子核的所有核子的能量总和B.在所有核反应中,都遵从质量数守恒和电荷数守恒的规律C.在天然放射现象中放出的β射线是电子流,该电子是原子的内层电子受激后辐射出来的D.镭226衰变为氡222的半衰期为1 620年,也就是说,100个镭226核经过1 620年后一定还剩下50个镭226核没有发生衰变答案：B解析:原子核的结合能是组成原子核的所有核子结合成原子核时释放出来的能量,选项A错误;在所有核反应中,都遵从质量数守恒和电荷数守恒的规律,选项B 正确;在天然放射现象中放出的β射线就是电子流,该电子是原子核内的中子转化成质子和电子,从原子核中辐射出来的,选项C错误;半衰期是对大量原子核衰变的统计规律,少量原子核衰变不能运用半衰期的统计规律,所以选项D错误.2、如图，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是 ( )A．①表示γ射线，③表示α射线B．②表示β射线，③表示α射线C．④表示α射线，⑤表示γ射线D．⑤表示β射线，⑥表示α射线答案：C解析:γ射线为电磁波，在电场、磁场中均不偏转，故②和⑤表示γ射线，A、B、D项错误；α射线中的α粒子为氦的原子核，带正电，在匀强电场中，沿电场方向偏转，故③表示α射线，由左手定则可知在匀强磁场中α射线向左偏，故④表示α射线，C项正确．3、下列说法不正确的是( )A.β衰变时,β射线是原子的核外电子释放出来的B.α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转,这是卢瑟福猜想原子核式结构模型的依据之一C.如果用紫光照射某种金属发生光电效应,改用绿光照射这种金属不一定发生光电效应D.比结合能越大,原子中核子结合得越牢固,原子核越稳定答案：A解析:β衰变中产生的β射线实际上是原子核中的中子转化而来的,不是原子内部核外电子释放出来的,A错误;卢瑟福用α粒子散射实验现象,提出原子核式结构模型,B正确;紫光照射某种金属发生光电效应,改用绿光,因绿光的频率小于紫光,则照射这种金属不一定发生光电效应,C正确;比结合能越大,将核子分解需要的能量越大,原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定,D正确.4、天然放射现象中可产生α,β,γ三种射线.下列说法正确的是( )A.β射线是高速的质子流B U经过一次α衰变,变为ThC.α射线的穿透能力比γ射线的穿透能力强D.放射性元素的半衰期随温度升高而减小答案：B解析:β射线的实质是衰变中产生的高速电子流,故A错误;α衰变过程中,一个原子核释放一个α粒子(由两个中子和两个质子形成的氦原子核),并且转变成一个质量数减小4,电荷数减少2的新原子核,所以U经过一次α衰变,变为Th,故B正确;α,β,γ三种射线分别是氦核、电子、电磁波,三种射线的穿透能力逐渐增强,所以α射线的穿透能力比γ射线穿透能力弱,故C错误;半衰期是由原子核内部因素决定的,与温度无关,故D错误.5、处于基态的氢原子在某单色光束照射下,只能发出频率为ν1,ν2,ν3的三种光,且ν1<ν2<ν3,则该照射光的光子能量为( )A.hν1B.hν2C.hν3D.h(ν1+ν2+ν3)答案：C解析:由于处于基态的氢原子在某单色光束照射下,能发出频率为ν1,ν2,ν3的三种光,其中ν3最大,所以一定是处于基态的氢原子在某单色光束照射下从基态跃迁到了n=3的能量状态,所以吸收光子的能量为hν3,选项C正确.6.一静止原子核A多次衰变为两个静止原子核B和6个电子,并释放热量E.其中原子核A的比结合能为E1,B的比结合能为E2,释放时一个电子的初动能为E3,则下列说法正确的是( )A.放出的B粒子质量数和电荷数分别为,B.E2-E1=E3+EC.比结合能E1小于比结合能E2D.该反应过程质量一定增加答案：C解析:解析A衰变为2个静止原子核B和6个电子,则B的质量数为m′=,B的电荷数为n′=+3,故A错误;A的结合能为mE1,B的结合能为m′E2,根据能量守恒定律可得m′E2-mE1=E+6E3,故B错误;核反应的过程中释放热量,可知比结合能E1小于比结合能E2,故C正确;该反应的过程中释放热量,由质能方程可知,一定有质量亏损,故D错误.7.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.下列关于原子结构和核反应的说法正确的是( )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,则逸出光电子的最大初动能增大D.卢瑟福提出的原子核式结构模型,可以解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征答案：B解析:解析:由图像可知,D和E核子的平均质量大于F核子的平均质量,原子核D 和E聚变成原子核F时,核子总质量减小,存在质量亏损,根据爱因斯坦质能方程E=mc2可知要释放出核能,A错误;由图像可知,A的核子平均质量大于B与C核子的平均质量,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,B正确;根据光电效应方程E k=hν-W0,则知光电子的最大初动能是由入射光的频率决定的,与入射光的强度无关,增加γ射线强度,逸出的光电子的最大初动能不变,C 错误;玻尔提出的原子模型,可以解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征,D错误.8、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答案：C解析: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．9.关于光电效应,下列说法正确的是A.极限频率越大的金属材料逸出功越大B.只要光照射的时间足够长,任何金属都能产生光电效应C.从金属表面逸出来的光电子的最大初动能与入射光的频率成正比D.若发生了光电效应且入射光的频率一定时,光强越强,单位时间内逸出的光电子数就越多答案：AD解析:由逸出功W0=hνc知,极限频率越大,逸出功越大,故A正确;光电效应与入射光的频率有关,与入射光的强度和光的照射时间无关,故B错误;根据光电效应方程E k=hν-W0得,最大初动能与入射光的频率成一次函数关系,不是正比关系,故C错误;在发生光电效应的情况下,入射光的强度越强,单位时间内逸出光电子的数目越多,故D正确.10.关于原子核的结合能,下列说法正确的是( )A.原子核的结合能越大,原子核越稳定B.原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量C.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D.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答案：BD解析:原子核的比结合能越大,原子核越稳定,故A错误;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,故B正确;自由核子组成原子核时,其质量亏损对应的能量等于该原子核的结合能,故C错误;一重原子核衰变成α粒子和另一原子核,要释放能量,衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能,故D正确.11.如图为氢原子的能级示意图,锌的逸出功是3.34 eV,那么对氢原子在能量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答案：BC解析:氢原子从高能级向基态跃迁时发出的光子的最小能量为10.2 eV,照射锌板一定能产生光电效应现象,故A错误;一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时,根据=3可知,能放出3种不同频率的光,故B正确;氢原子从n=3能级向基态跃迁时发出的光子的能量为E=-1.51 eV+13.6 eV=12.09 eV,因锌的逸出功是3.34 eV,锌板表面所发出的光电子的最大初动能为E km=12.09 eV-3.34 eV=8.75 eV,故C正确;用能量为10.3 eV的光子照射,因10.3 eV不等于任何两个能级的能级差,则不能被氢原子吸收,不能跃迁,故D错误.12.三种不同的入射光A,B,C分别射在三种不同的金属a,b,c表面,均恰能使金属中逸出光电子,若三种入射光的波长λA>λB>λC,则( )A.用入射光A照射金属b和c,金属b和c均可发生光电效应现象B.用入射光A和B照射金属c,均可使金属c发生光电效应现象C.用入射光C照射金属a和b,金属a,b均可发生光电效应现象D.用入射光B和C照射金属a,均可使金属a发生光电效应现象答案：CD解析:恰能使金属逸出光电子,说明入射光的频率恰好等于金属的截止频率,由题意知入射光的频率νA<νB<νC,A的频率最小,用入射光A照射金属b和c,金属b和c均不能发生光电效应,A错误;A,B光的频率都小于C的频率,用入射光A和B照射金属c,金属c不能发生光电效应,B错误;C的频率比A,B的频率都大,所以用入射光C照射金属a和b,金属a,b均可发生光电效应,C正确;A的频率小于B,C的频率,所以用入射光B,C照射金属a,均可使金属a发生光电效应,D正确.13.氘核和氚核的核反应方程为H H He n,已知H的比结合能是2.78 MeV H的比结合能是 1.09 MeV He的比结合能是7.03 MeV,下列有关核力、核能和结合能的说法正确的是( )A.氦原子核由两个质子和两个中子组成,其中两个质子之间三种作用力从大到小的排列顺序为核力、库仑力、万有引力B.聚变反应后生成的氦核的结合能为14.06 MeVC.该核反应过程释放出的能量为17.6 MeVD.原子核的比结合能大小可反映原子核的稳定程度,该值随质量数的增加而增大答案：AC解析:核力是强相互作用的一种表现,作用力最强,其次是库仑力,最小的是万有引力,故A正确;反应后生成的氦核的结合能E1=4×7.03 MeV=28.12 MeV,故B错误;由核反应方程可知,该反应是核聚变反应,反应中会释放能量,放出的能量ΔE=E1-E=28.12 MeV-(2.78×3+ 1.09×2) MeV=17.6 MeV,故C正确;比结合能越大,原子核越稳定,但该值并不随质量数的增加而增大,故D错误.二、非选择题(52分)14.已知质子的质量为m1,中子的质量为m2,碳核C)的质量为m3,则碳核C)的比结合能为 ,碳14是碳的一种具有放射性的同位素.研究发现外来的宇宙射线与大气作用产生宇宙射线中子,宇宙射线中子和大气中氮核N)起核反应产生碳14,请写出核反应方程 .解析:碳核由6个质子和6个中子组成,此核反应方程为H+n C,故碳核C)的结合能为ΔE=Δmc2=(6m1+6m2-m3)c2,因核子数为12,则比结合能为= (6m1+6m2-m3)c2;根据电荷数守恒、质量数守恒,得核反应方程为n N→C H. 答案:(1)(2n N C H15、用如图(甲)所示的装置研究光电效应现象,当用光子能量为5 eV的光照射到光电管上时,测得电流计上的示数随电压变化的图像如图(乙)所示.则光电子的最大初动能为 J,金属的逸出功为 J.解析:由题图(乙)可知,光电子的遏止电压为U c=2 V,由动能定理可知光电子的最大初动能为E km=eU c=2×1.6×10-19 J=3.2×10-19 J;金属的逸出功为W0=hν-E km=3 eV=4.8×10-19 J.答案:3.2×10-19 4.8×10-1916、氡222是一种天然放射性气体,被吸入后,会对人的呼吸系统造成辐射损伤.它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一.其衰变方程是RnPo+ .已知Rn的半衰期约为3.8天,则约经过天16 g的Rn衰变后还剩1 g.解析:衰变过程中质量数、电荷数守恒,有Rn Po He;由半衰期定义,1 g=16 g×(),解得t=15.2天.答案He 15.217、用速度大小为v的中子轰击静止的锂核Li),发生核反应后生成氚核和α粒子.生成的氚核速度方向与中子的速度方向相反,氚核与α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α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α粒子和氚核的动能,求出质量亏损.解析:(1)根据质量数和电荷数守恒,有n Li H He.(2)由动量守恒定律得m n v=-m H v1+m He v2.由题意得v1∶v2=7∶8,解得v1=,v2=.(2分)(3)氚核和α粒子的动能之和为E k=·3m+·4m=mv2.释放的核能为ΔE=E k-E kn=mv2-mv2=mv2.由爱因斯坦质能方程得,质量亏损为Δm==.答案:(1n Li H He(2)(3)18、如图所示,一光电管的阴极用极限波长λ0=5 000 Å的钠制成.用波长λ=3 000 Å的紫外线照射阴极,光电管阳极A和阴极K之间的电势差U=2.1 V,饱和电流的值(当阴极K发射的电子全部到达阳极A时,电路中的电流达到最大值,称为饱和电流)I=0.56 μA.(1)求每秒钟内由K极发射的光电子数目;(2)求电子到达A极时的最大动能;(3)如果电势差U不变,而照射光的强度增到原来的三倍,此时电子到达A极时最大动能是多大?(普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,1 Å= 10-10 m)解析:因为饱和电流的值I与每秒阴极发射的电子数的关系是q=ne=It.电子从阴极K飞出的最大初动能E km=hν-W0.电子从阴极K飞向阳极A时,还会被电场加速,使其动能进一步增大.(1)设每秒内发射的电子数为n,则n===3.5×1012(个).(2)由光电效应方程可知E km=hν-W0=h-h=hc(-),在AK间加电压U时,电子到达阳极时的动能为E k,则E k=E km+eU=hc(-)+eU代入数值解得E k=6.01×10-19 J.(3)根据光电效应规律,光电子的最大初动能与入射光的强度无关.如果电压U不变,则电子到达A极的最大动能不会变,即为6.01× 10-19 J.答案:(1)3.5×1012个(2)6.01×10-19 J(3)6.01×10-19 J19、1909年～1911年,英国物理学家卢瑟福与其合作者做了用α粒子轰击固定金箔的实验,发现绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进,少数α粒子却发生了较大的偏转,并且还有极少数α粒子偏转角度超过了90°,有的甚至被弹回,偏转角几乎达到180°,这就是α粒子散射实验.为了解释这个结果,卢瑟福在1911年提出了原子的核式结构学说:在原子的中心有一个很小的核,叫做原子核,原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核上,带负电的电子在核外空间绕着核旋转.设某一次实验,有一初速度为v0的α粒子正对着金箔中某一金原子核Q运动,结果被反向弹回.已知在点电荷Q的电场中,α粒子在距离Q为r的点的电势能 W=,k=9.0×109 N·m2/C2,金的原子序数为79,α粒子质量mα=6.64×10-27 kg,α粒子初速度v0=1.6×107 m/s,电子电荷量e=1.6×10-19 C.(1)若该α粒子距离这个金核r1时,其速度为v1,加速度为a1,则在距离这个金核r2时,其速度v2,加速度a2各为多少?(2)请估算出金原子核的直径d.解析:(1)由牛顿第二定律得a∝F,由库仑定律知F∝,故有=,解得a2=()2a1,忽略金原子内电子产生的电场的影响,由能量守恒定律得+mα=+ mα(1分)解得v2==(2)设α粒子从零势能位置以速度v0对准金原子核运动,能到达离核最近的距离为s,由能量守恒定律得mα=,解得s== m≈4.3×10-14 m.金原子核的直径d=2s=2×4.3×10-14 m=8.6×10-14 m.答案:(1)()2a1(2)8.6×10-14 m20、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＝6.63×10－34J·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W0＝________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W0＝hνc＝6.63×10－34×5.15×1014J≈3.41×10－19 J.(3)当入射光的频率为ν＝7.00×1014Hz时，由E k＝hν－hνc得，光电子的最大初动能为E k＝6.63×10－34×(7.00－5.15)×1014J≈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]。
高考物理一轮复习 原子结构和原子核全章训练(含解析)新人教版
原子结构和原子核李仕才考纲要求：原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期；放射性同位素；核力、核反应方程；结合能、质量亏损；裂变反应和聚变反应、裂变反应堆；放射性的防护；氢原子光谱；氢原子的能级结构、能级公式；（全部要求为Ⅰ级）。
一、原子的核式结构模型1.汤姆生的“枣糕”模型（1）1897年汤姆生发现了电子，使人们认识到原子．．有复杂结构，揭开了研究原子的序幕．(2)“枣糕”模型：原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，电子像枣糕里的枣子一样镶嵌在原子里．2.卢瑟福的核式结构模型（1）α粒子散射实验的结果：α粒子通过金箔时，绝大多数不发生偏转，仍沿原来的方向前进，但有少数发生大角度偏转，偏转的角度甚至大于900，有的几乎达到1800．（2）核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转．原子核所带的单位正电荷数等于核外的电子数，所以整个原子是呈电中性的．电子绕着核旋转所需的向心力就是核对它的库伦引力．（3）从α粒子散射实验的数据估算出原子核核半径的数量级为10－15 m，而原子半径的数量级为 10—10 m。
【例1】在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，其原因是（）A.原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上B.正电荷在原子中是均匀分布的C.原子中存在着带负电的电子D.原子只能处于一系列不连续的能量状态中解析：α粒子散射实验中，有少数α粒子发生了较大偏转．这说明了这些α粒子受到很大的库伦力，施力物体应是体积甚小的带电实体。
根据碰撞知识，我们知道只有质量非常小的轻球与质量非常大的物体发生碰撞时，较小的球才被弹回去，这说明被反弹回去的α粒子碰上了质量比它大得多的物质实体，即集中了全部质量和正电荷的原子核．答案：A【练习1】关于α粒子散射实验，下列说法中正确的是（）A．绝大多数α粒子经过重金属箔后，发生了角度不太大的偏转B．α粒子在接近原子核的过程中，动能减少，电势能减少C．α粒子离开原子核的过程中，动能增大，电势能增大D．对α粒子散射实验的数据进行分析，可以估算出原子核的大小解析：“由于原子核很小，α粒子十分接近它的机会很少，所以绝大多数α粒子基本上仍按直线方向前进，只有极少数发生大角度的偏转”。
人教版高中物理一轮总复习课后习题 考点规范练39 电磁感应中的电路与图像问题
考点规范练39 电磁感应中的电路与图像问题一、单项选择题1.如图所示,平行导轨间有一矩形匀强磁场区域,细金属棒PQ沿导轨从MN 处匀速运动到M'N'的过程中,其感应电动势E随时间t变化的图像可能是( )2.有一个匀强磁场边界是EF,在EF右侧无磁场,左侧是匀强磁场区域,如图甲所示。
现有一个闭合的金属线框以恒定速度从EF右侧水平进入匀强磁场区域。
线框中的电流随时间变化的i-t图像如图乙所示,则可能的线框是下列四个选项中的( )3.如图甲所示,固定的正方形闭合线圈abcd处于方向垂直纸面向外的匀强磁场中,磁场的磁感应强度大小B随时间t变化的图像如图乙所示,下列说法正确的是( )A.t=2 s时,ab边受到匀强磁场的安培力最大B.t=4 s时,ab边受到匀强磁场的安培力为0C.0~2 s内线圈中有逆时针方向的感应电流D.2~4 s内线圈中的感应电流逐渐减小4.如图甲所示,电路中螺线管匝数n=1 500,横截面积S=20 cm2,螺线管导线电阻r=1 Ω,电阻R=4 Ω,磁感应强度B随时间变化的B-t图像如图乙所示(以向右为正方向),下列说法正确的是( )A.电阻R的电流方向是从A到CB.感应电流的大小逐渐增大C.电阻R两端的电压为6 VD.C点的电势为4.8 V5.用一根横截面积为S、电阻率为ρ的硬质导线做成一个半径为r的圆环,ab为圆环的一条直径。
如图所示,在ab的左侧存在一个匀强磁场,磁场垂直于圆环所在平面,方向如图所示,磁感应强度大小随时间的变化率B=k(k<0)。
则( ) tA.圆环中产生逆时针方向的感应电流B.圆环具有扩张且向右运动的趋势C.圆环中感应电流的大小为krS2ρkπr2D.图中a、b两点间的电势差U=146.如图所示,两根足够长且平行的金属导轨置于磁感应强度为B=√3T的匀强磁场中,磁场的方向垂直于导轨平面,两导轨间距l=0.1 m,导轨左端连接一个电阻R=0.5 Ω,其余电阻不计,导轨右端连一个电容器C=2.5×1010pF。
2020届高三物理一轮复习：课时规范练39 原子核及核反应(含解析)
课时规范练39原子核及核反应课时规范练第75页基础巩固组1.(原子核的衰变)(2017·河南安阳殷都区期末)(多选)关于天然放射性,下列说法正确的是()A.所有元素都可能发生衰变B.放射性元素的半衰期与外界的温度无关C.放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D.α、β和γ三种射线中,γ射线的穿透能力最强答案BCD解析只有原子序数超过83的元素才能发生衰变,选项A错误;半衰期由原子核内部的结构决定,与外界温度无关,与其所处的化学状态无关,选项B、C正确;α、β、γ三种射线中,γ射线能量最高,穿透能力最强,选项D正确。
2.(原子核的衰变)放射性同位素钍Th)经x次α衰变和y次β衰变会生成氡Rn),则()A.x=1,y=3B.x=2,y=3C.x=3,y=1D.x=3,y=2答案D解析根据衰变方程左右两边的质量数和电荷数守恒,可列方程解得x=3,y=2,故选项D正确。
3.(多选)(核反应方程及核反应类型)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→H+4.9 MeV和He+X+17.6 MeV,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答案AD解析核反应方程遵守核电荷数守恒和质量数守恒,则由给出的核反应方程知X的电荷数为0,质量数为1,是中子;Y的质子数是3,中子数也是3,即Y是Li,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Li+H+4.9 MeV是原子核的人工转变H→He n+17.6 MeV为轻核聚变,选项D正确。
4.(多选)(核力与核能)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开成自由核子所需的最小能量B.一重原子核衰变成α粒子和另一原子核,衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能C.铯原子核Cs)的结合能小于铅原子核Pb)的结合能D.比结合能越大,原子核越不稳定答案ABC解析原子核分开成自由核子时,需要的最小能量就是原子核的结合能,选项A正确;重核衰变时释放能量,衰变产物更稳定,即衰变产物的比结合能更大,衰变前后核子数不变,所以衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能,选项B正确;铯核的核子数比铅核的核子数少,其结合能也小,选项C正确;比结合能越大,原子核越稳定,选项D错误。
通用版2025版高考物理大一轮复习考点规范练39原子核及核反应新人教版
考点规范练39 原子核及核反应一、单项选择题1.下列与α粒子相关的说法正确的是( )A.自然放射现象中产生的α射线速度与光速度相当,穿透实力很强B.铀238(92238U)核放出一个α粒子后就变为钍234(90234Th)C.高速α粒子轰击氮核可从氮核中打出中子,核反应方程为 24He +714N→816O +01nD.丹麦物理学家玻尔进行了α粒子散射试验并首先提出了原子的核式结构模型射线是速度为0.1c 的氦核流,穿透实力最弱,A 错误;由核反应过程中质量数、核电荷数守恒可知B 正确;C 项中核反应前后核电荷数和质量数都不守恒,C 错误;D 项中进行α粒子散射试验的物理学家是卢瑟福,所以D 错误。
2.下列有关原子结构和原子核的相识,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,其绕核运动的电子的动能增大C.太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变 D .83210Bi 的半衰期是5天,100 g 83210Bi 经过10天后还剩下50 g射线是高速电子流,而γ射线是一种电磁波,选项A 错误;氢原子辐射光子后,绕核运动的电子距核更近,动能增大,选项B 正确;太阳辐射能量的主要来源是太阳内部氢核的聚变,选项C 错误;10天为两个半衰期,剩余的83210Bi 的质量为100×(12)tt g =100×(12)2g =25g,选项D 错误。
3.关于质量亏损和原子核的结合能,以下说法正确的是( ) A.原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子释放的能量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肯定大于原来重核的结合能C.核子结合成原子核时会出现质量亏损,亏损的质量转化为释放的能量D.原子核的比结合能越大,则原子核中核子的平均质量就越小,在核子结合成原子核时平均每个核子的质量亏损就越小,也等于将原子核分解成自由核子所需的最小能量,故选项A 错误;重核的比结合能比中等核小,因此重核衰变时释放能量,衰变产物的结合能之和大于原来重核的结合能,故选项B 正确;质量亏损只是表明白亏损的质量与释放的能量的关系,而不是将亏损质量转化为释放的能量,故选项C 错误;结合能与核子数之比称作比结合能,也叫平均结合能。
2020版高考物理一轮复习分层规范快练38原子结构原子核新人教版
分层规范快练(三十八) 原子结构原子核[双基过关练]．[·上海单科，]由放射性元素放出的氦核流被称为( )．阴极射线．α射线．β射线．γ射线解析：在天然放射现象中，放出α、β、γ三种射线，其中α射线属于氦核流，选项正确．答案：．[·上海单科，]在同位素氢、氘、氚的核内具有相同的( )．核子数．电子数．中子数．质子数解析：本题考查对同位素的认识．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，项正确．答案：．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；)＋→＋＋则＋可能是( ))＋ )＋)＋ )＋解析：根据核反应中的质量数守恒可知，＋的质量数应为＋－＝，质子数应为，项中的质量数为＋＝，项中的质量数是＋＝，项中质量数为＋＝，质子数为＋＝，项中质量数为＋＝，质子数为＋＝，综上可知，答案为.答案：．(多选)年是居里夫妇发现了放射性元素钋())周年．若元素钋发生某种衰变，其半衰期是天，衰变方程为)→)＋＋γ，则下列说法正确的是( )．该元素发生的是β衰变．原子核含有个核子．γ射线是衰变形成的铅核释放的．的经天，已发生衰变的质量为解析：根据原子核衰变时质量数守恒和电荷数守恒，可知的电荷数为，质量数为，则核子数为，是，该元素发生的是α衰变，而γ射线是伴随着α衰变产生的，错误，正确；γ射线是衰变形成的铅核处于高能级时释放的，正确；根据＝知，的经天，还剩余，故已发生衰变的质量为，正确．答案：.氢原子的能级示意图如图所示，现有大量的氢原子处于＝的激发态，当这群氢原子向低能级跃迁时，会辐射出若干种不同频率的光，若用这些光照射逸出功为的钨时，下列说法正确的是( )．氢原子能辐射出种不同频率的光子．氢原子辐射的光子都能使钨发生光电效应．氢原子辐射一个光子后，氢原子的核外电子的速率增大．氢原子辐射一个光子后，氢原子的核外电子的速率减小解析：当大量处于＝的激发态的氢原子向低能级跃迁时，会辐射出＝种不同频率的光子，选项错误；当辐射光子的能量超过时，才能使钨发生光电效应，因此只有氢原子从高能级跃迁到基态时，辐射的光子才能使钨发生光电效应，选项错误；氢原子辐射一个光子后，跃迁到低能级，电子动能增大，核外电子的速率增大，选项正确，错误．答案：．(多选)下列有关核反应的说法正确的是( )．目前核潜艇是利用重核裂变提供动力．重核裂变反应前后一定有质量亏损)＋→)＋＋，式中＝．铀核裂变后的新核比铀核的比结合能小解析：目前核潜艇是利用重核裂变提供动力的，选项正确；重核裂变要释放核能，即反应前后一定有质量亏损，选项正确；根据质量数守恒和电荷数守恒可知，该核反应中的＝，选项错误；铀核不如裂变后生成的新核稳定，可知铀核的比结合能比裂变后生成的新核的比结合能小，选项错误．答案：．已知一核反应方程为)＋→)＋＋Δ，)的质量为，的质量为，)的质量为，的质量为，光在真空中的速度为.则下列判断正确的是( )．是，Δ＝(＋－－)．是，Δ＝(＋－－)．是，Δ＝(＋－－)．是，Δ＝(＋－－)。
【物理】2020届一轮复习人教版 原子结构与原子核作业
2020届一轮复习人教版原子结构与原子核作业选择题(1～7题为单项选择题，8～14题为多项选择题)1．(2018·天津卷·1)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.14 7N俘获一个α粒子，产生17 8O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.11 5B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：根据质量数守恒、电荷数守恒，各选项核反应方程如下：A错：14 7N＋42He→17 8O＋11HB对：2713Al＋42He→3015P＋10nC错：11 5B＋11H→84Be＋42HeD错：63Li＋11H→32He＋42He答案： B2．下列说法正确的是()A.226 88Ra衰变为222 86Rn要经过1次α衰变和1次β衰变B.235 92U＋10n→141 56Ba＋9236Kr＋310n此方程是核裂变方程C.42He＋94Be→12 6C＋X此方程中X是质子D.21H＋31H→10n＋Y此方程中Y是质子解析：设经过x次α衰变、y次β衰变，则由226－222＝4x,88－2x＋y＝86，解得x ＝1，y＝0，故A错误；裂变是质量较重的核裂变为质量中等的核，则235 92U＋10n→141 56Ba＋9236Kr ＋310n是核裂变方程，故B正确；根据质量数和电荷数守恒知：X为10n，即为中子，故C错误；根据质量数和电荷数守恒知：Y为42He，即为氦核，故D错误。
答案： B3．(2018·湖北黄冈二模)关于光的波粒二象性的说法中，正确的是()A．一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子B．光子与光电子是同样的一种粒子，光波与机械波是同样的一种波C．光的波长越短，其波动性越显著；波长越长，其粒子性越显著D．光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性解析：光既有波动性，又有粒于性，个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性，不能说有的光是波，有的光是粒子，故A错误；光子是电磁波，而光电子的本质是电子，它们不是同样的一种粒子，光波与机械波也不是同样的一种波，故B错误；光的波长越长，光的波动性越显著，波长越短，光的粒子性越显著，故C 错误；干涉与衍射是波特有的现象，所以光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，而光电效应说明光具有粒子性，故D正确。
【物理】2020届一轮复习人教版 原子结构与原子核 作业
原子结构与原子核一、选择题1．(2019年华南师大附中模拟)下列说法正确的是()A．汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，并提出了原子的核式结构模型B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应C．光电效应中光电子的最大初动能与入射光的频率成正比D.15 7N＋11H→12 6C＋42He是α衰变方程解析：汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，并提出了原子的“枣糕模型”，选项A错误；太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应，选项B正确；光电效应中光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系，不成正比，选项C错误；15 7N＋11H→12 6C＋42He是人工转变，不是α衰变方程，选项D错误．答案：B2．放射性元素氡(222 86Rn)经α衰变成为钋218 84Po，半衰期为3.8天；但勘测表明，经过漫长的地质年代后，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素222 86Rn的矿石，其原因是()A．目前地壳中的222 86Rn主要来自于其他放射元素的衰变B．在地球形成的初期，地壳中元素222 86Rn的含量足够高C．当衰变产物218 84Po积累到一定量以后，218 84Po的增加会减慢222 86Rn 的衰变进程D.222 86Rn主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力会改变它的半衰期解析：由于222 86Rn的半衰期很短，衰变很快，如果没有新的222 86Rn 生成，含量不可能高，所以A对，B错．半衰期是不会随着物质的物理、化学性质改变的，故C、D错．答案：A图51－13．如图51－1所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图象，下列说法正确的是()A．若D、E结合成F，结合过程一定要释放能量B．若D、E结合成F，结合过程一定要吸收能量C．若C、B结合成A，结合过程一定要释放能量D．若F、C结合成B，结合过程一定要释放能量解析：由图可知F原子核的核子平均质量较小，则原子序数较小的核D、E结合成原子序数较大的核F时，因F的核子的平均质量小于D、E核子的平均质量，故出现质量亏损，根据质能方程知，该过程一定放出核能，选项A正确，选项B错误；因C、B的核子的平均质量小于A核子的平均质量，故C、B结合成A核时要吸收能量，选项C错误；因C核子的平均质量介于F、B核之间，结合过程能量的吸收释放不能确定，故选项D错误．答案：A图51－24．如图51－2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：这些氢原子向低能级跃迁时可辐射出C24＝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：D图51－35．(2019年东北师大附中高三质检)如图51－3所示，氢原子在不同能级间发生a 、b 、c 三种跃迁时，释放光子的波长分别是λa 、λb 、λc ，则下列说法正确的是( )A ．从n ＝3能级跃迁到n ＝1能级时，释放光子的波长可表示为λb ＝λa λc λa ＋λcB ．从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级时，电子的势能减小，氢原子的能量增加C ．若用波长为λc 的光照射某金属时恰好能发生光电效应，则用波长为λa 的光照射该金属时也一定能发生光电效应D ．用12.09 eV 的光子照射大量处于基态的氢原子时，一个氢原子可以辐射出三种频率的光解析：从n ＝3能级跃迁到n ＝1能级，有h cλb ＝h c λa ＋h c λc ，解得λb ＝λa λc λa ＋λc，选项A 正确；从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级，放出光子，原子能量减小，选项B 错误；从n ＝2能级跃迁到n ＝1能级的能量比从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级放出的能量大，可知波长为λc 的光的频率比波长为λa 的光的频率大，根据光电效应发生的条件可知，选项C 错误；根据跃迁的条件，可知用12.09 eV 的光子照射处于基态的氢原子，氢原子可以跃迁到n ＝3的能级，可以辐射出三种不同频率的光，但一个氢原子最多只能辐射两种频率的光，选项D错误．答案：A6．(2019年湖南永州二模)如图51－4所示，图甲为氢原子的能级图，图乙为氢原子的光谱．已知谱线a是氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2能级时的辐射光，谱线b可能是氢原子在下列哪种跃迁情形时的辐射光()图51－4A．从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级B．从n＝5的能级跃迁到n＝2的能级C．从n＝4的能级跃迁到n＝3的能级D．从n＝5的能级跃迁到n＝3的能级解析：由题图乙可知，谱线a的波长大于谱线b的波长，所以a 光的光子频率小于b光的光子频率，则b光的光子能量大于n＝4和n ＝2间的能级差，分析可知A、C、D错误，B正确．答案：B7．(多选)关于α粒子散射实验的说法中正确的是()A．在实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来方向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过90°，有的甚至接近180°B．使α粒子发生明显偏转的力来自带负电的核外电子，当α粒子接近电子时，是电子的吸引力使之发生明显偏转C．实验表明原子中心有一个核，它占有原子体积的极小部分D．实验表明原子中心的核带有原子的全部正电荷及全部质量解析：A项是对该实验现象的描述，正确；使α粒子偏转的力是原子核对它的静电排斥力，而不是电子对它的吸引力，故B错误；C 项是对实验结论之一的正确分析；原子核集中了全部正电荷和几乎全部质量，因核外还有电子，故原子中心的核并没有包括原子的全部质量，故D错误．答案：AC8．(2019年河南安阳一模)(多选)根据图片51－5及课本中有关历史事实，结合有关物理知识，判断下列说法正确的是()图51－5A．图甲是研究光电效应的示意图，发生光电效应的条件是入射光的波长大于金属的“极限波长”B．图乙是链式反应的示意图，发生链式反应的条件之一是裂变物质的体积大于或等于临界体积C．图丙是氢原子的能级图，一个处于n＝4能级的氢原子，跃迁时可以产生6种光子D．图丁是衰变规律的示意图，原子序数大于83的元素都具有放射性，小于83的个别元素，也具有放射性解析：根据光电效应方程E k＝h cλ－hcλ0，入射光的波长必须小于金属的极限波长才能发生光电效应，故A错误；当裂变物质的体积小于临界体积时，不会发生链式反应，有利于裂变物质的贮存，当大于或等于临界体积时，则可发生链式反应，故B正确；处于n＝4能级的氢原子向较低能级跃迁，最终跃迁到基态，跃迁情况可能是4→1，释放1种频率的光子，4→3→1，4→2→1，释放2种频率的光子，4→3→2→1，释放3种频率的光子，故C错误；原子序数大于83的元素都具有放射性，小于83的个别元素，也具有放射性，故D正确．答案：BD9．(2019年广东清远高二期末)(多选)2011年3月由9.0级地震引发的海啸摧毁了日本福岛第一核电站的冷却系统，导致大量131 53I泄露在大气中，131 53I是一种放射性物质，会发生β衰变而变成Xe元素．下列说法中正确的是()A．福岛第一核电站是利用原子核衰变时释放的核能来发电B.131 53I发生β衰变的方程式为131 53I→131 54Xe＋0－1eC.131 53I原子核内有53个质子，78个中子D．如果将碘131的温度降低到0度以下，可以延缓其衰变速度解析：核电站是利用核裂变来发电的，选项A错；根据原子核的结构和方程式书写规则可知选项B、C正确；衰变与物质所处的物理、化学状态无关，选项D错．答案：BC图51－610．(多选)氢原子的能级如图51－6所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62 eV～3.11 eV.下列说法正确的是()A．处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离B．大量氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应C．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光D．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的光解析：大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，由N＝C2n可知，共可发出6种频率的光，故D错误，C正确；n＝3能级的能量为－1.51 eV，因紫外线能量大于1.51 eV，故紫外线可使处于n＝3能级的氢原子电离，故A正确；从高能级跃迁到n＝3能级释放能量最多为1.51 eV＜1.62 eV，此光为红外线具有显著热效应，故B正确．答案：ABC图51－711．(多选)静止在匀强磁场中的238 92U核发生α衰变，产生一个α粒子和一个未知的粒子X，它们在磁场中的运动轨迹如图51－7所示，下列说法正确的是()A．该核反应方程为238U→234 90X＋42He92B．α粒子和X粒子在磁场中做圆周运动时转动方向相同C．轨迹1、2分别是α粒子、X粒子的运动轨迹D．α粒子、X粒子运动轨迹半径之比为45∶1解析：显然选项A中核反应方程正确，选项A正确；238 92U核静止，根据动量守恒可知α粒子和X粒子速度方向相反，又都带正电，故转动方向相同，选项B正确；根据动量守恒可知α粒子和X粒子的动量大小p相等，由带电粒子在磁场中运动半径公式R＝pqB可知轨道半径R与其所带电荷量成反比，故α粒子、X粒子运动轨迹半径之比为45∶1，选项C错误，D正确．答案：ABD12．(2019年湖北省武汉市四月调研)(多选)一种典型的铀核裂变是生成钡核和氪核，同时放出3个中子，核反应方程是235 92U＋X→144 56Ba ＋8936Kr＋310n，已知部分原子核的比结合能与核子数的关系如图51－8所示，则下列说法正确的是()图51－8A．在核反应方程中，X粒子是中子B．在核反应方程中，X粒子是质子C.235 92U、144 56Ba和8936Kr相比，144 56Ba的比结合能最大，它最稳定D.235 92U、144 56Ba和8936Kr相比，235 92U的核子数最多，它的结合能最大解析：由质量数和电荷数守恒可得X为10n，即中子，选项A正确，B错误；从图中可知中等质量的原子核的比结合能最大，故8936Kr的比结合能最大，它最稳定，选项C错误；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，则235 92U 、144 56Ba 和8936Kr 相比，235 92U 的核子数最多，它的结合能最大，选项D 正确．答案：AD二、非选择题13．(2019年石家庄模拟)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51－9所示，氢原子质量为m H ＝1.67×10－27 kg.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 ＝h νc 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)图51－9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＝h νc 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＝2.090×10－18 J故v H ＝h νcm 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/s14．(2017年高考·北京卷)在磁感应强度为B 的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变．放射出的α粒子(42He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R .以m 、q 分别表示α粒子的质量和电荷量．(1)放射性原子核用A Z X 表示，新核的元素符号用Y 表示，写出该α衰变的核反应方程．(2)α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小．(3)设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，新核的质量为M ，求衰变过程的质量亏损Δm .解析：(1)A Z X ―→A －4Z －2Y ＋42He(2)设α粒子的速度大小为v ，由q v B ＝m v 2R ，T ＝2πR v ，得α粒子在磁场中运动周期T ＝2πm qB环形电流大小I ＝q T ＝q 2B 2πm(3)由q v B ＝m v 2R ，得v ＝qBR m设衰变后新核Y 的速度大小为v ′，系统动量守恒 M v ′－m v ＝0v ′＝m v M ＝qBR M由Δmc 2＝12M v ′2＋12m v 2 得Δm ＝（M ＋m ）（qBR ）22mMc 2说明：若利用M ＝A －44m 解答，亦可．答案：(1)A Z X ―→A －4Z －2Y ＋42He (2)2πm q B q 2B 2πm(3)（M ＋m ）（qBR ）22mMc 2。
2020版高考物理(课标版)大一轮复习课时规范练39原子核及核反应 含解析
课时规范练39原子核及核反应基础对点练1.(原子核的衰变、半衰期)(2018·湖南株洲二模)一种高温扩散云室探测射线的原理是:在上盖透明的密封容器内,放射源镅Am衰变成镎Np的过程中,放射线穿过干净空气并使其电离,沿射线径迹产生一连串的凝结核,容器内就出现“云雾”,这样就可以看到射线的径迹。
已知Am的半衰期为432.6年,则下列说法正确的是()A.放射线是核外电子电离形成的B.通过该云室看到的是α射线的径迹C.0.4 g的Am经过865年大约衰变了0.1 gD.若云室的温度升高Am的半衰期会变短Am Np He,则放射线是原子核的衰变放出的α粒子,通过该云室看到的是α射线的径迹,选项A错误,B正确;0.4 g的Am经过865年大约经过了两个半衰期,则还剩下0.1 g,选项C错误;半衰期与外界环境无关,选项D错误;故选B。
2.(核反应方程及核反应类型)(2018·天津卷,1)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.N俘获一个α粒子,产生O并放出一个粒子B Al俘获一个α粒子,产生P并放出一个粒子C B俘获一个质子,产生Be并放出一个粒子D Li俘获一个质子,产生He并放出一个粒子,根据质量数和核电荷数守恒可快速选出答案。
根据质量数和核电荷数守恒可得He→H,选项A错误Al He→n,选项B正确B+He,选项C错误Li He He,选项D错误。
3.(多选)(核反应方程及核反应类型)(2018·江苏扬州期末)关于核反应方程,下列说法正确的是()A.He n是核聚变反应B.铀核裂变的核反应为Ba Kr+nC.在衰变方程Pu→X+He+γ中,X原子核的质量数是234D.卢瑟福发现了质子的核反应方程为N→HHe n是轻核变成质量较大的原子核,是核聚变反应,故A正确;B.铀核裂变是铀核俘获一个中子后裂变成两个中等质量的原子核,故B错误;C.核反应中质量数守恒,电荷数守恒,He原子核的质量数为4,γ是电磁波,所以X原子核的质量数是235,故C错误;D.卢瑟福发现了质子的核反应方程为H,故D正确。
高三物理一轮复习 原子 原子核测试 大纲人教版
高三物理一轮复习 原子 原子核测试 大纲人教版1.下列关于原子和原子核的说法正确的是( ) A.β衰变现象说明电子是原子核的组成部分 B.玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化 C.放射性元素的半衰期随温度的升高而变短D.比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固解析:本题考查原子和原子核的基础知识.β衰变中原子核内部的一个电子在转变为一个质子时,同时释放出一个电子,但不能说电子是原子核的组成部分,选项A 错误;玻尔的原子理论包括轨道的量子化､能量的量子化和跃迁量子化假设,选项B 正确;半衰期的大小由原子核内部结构决定,与原子核所处物理状态和化学状态无关,选项C 错误;比结合能越大,表示原子核中核子结合的越牢固,原子核越稳定,选项D 错误. 答案:B2.放射性同位素钍232经α､β衰变会生成氡,其衰变方程为2322209086Th →Rn+xα+xβ,其中( )A.x=1,y=3B.x=2,y=3C.x=3,y=1D.x=3,y=2 解析:由质量数和电荷数守恒可得:422023228690x x y +=⎧⎨-+=⎩解得:x=3,y=2. 答案:D3.一个氡核22286Rn 衰变成钋核21884Po 并放出一个粒子,其半衰期为3.8天.1 g 氡经过7.6天衰变掉氡的质量,以及22286Rn 衰变成21884Po 的过程放出的粒子是( )A.0.25 g,α粒子B.0.75 g,α粒子C.0.25 g,β粒子D.0.75 g,β粒子解析:氡核半衰期为3.8天,7.6天为2个半衰期,所以1 g 氡7.6天衰变掉的质量为1 g× +(1 g× )× =0.75 g.由2222184222218868428684Rn Po He Rn Po →+知衰变成的过程中放出的粒子是^4_2He 即α粒子,所以B正确. 答案:B4.印度第一艘自主研发的核潜艇于2009年7月26日正式下水,成为世界第六个拥有核潜艇的国家.核动力潜艇是潜艇中的一种类型,指以核反应堆为动力来源设计的潜艇.在核反应中有一种是一个23592U 原子核在中子的轰击下发生的一种可能的裂变反应,其裂变方程为235194192038010,U n X Sr n +→++则下列叙述正确的是( )A.X原子核中含有54个质子B. X原子核中含有53个中子C.裂变时释放能量是因为亏损的质量变成了能量D.裂变时释放能量,出现质量亏损,质量数不守恒解析:由核反应方程的质量数守恒和电荷数守恒可知:X原子核中含有54个质子,78个中子,故A正确,BD错,释放能量不是质量变成了能量,而是亏损的质量以能量的形式释放,C错.答案:A5.铝箔被α粒子轰击后发生了以下核反应:27411320.Al He X n+→+下列判断正确的是( )A.10n是质子 B.1n是中子C.X是2314Si的同位素 D.X是3115P的同位素解析:10n的质量数为1应为中子,则A错误,B正确.从反应方程知X为3015X,其电荷数为15,质量数为30,是3115P的同位素.所以C错误,而D正确.答案:BD6.中子和质子结合成氘核时,质量亏损为Δm,相应的能量ΔE=Δmc2=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. 答案:AD7.一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112101H n H γ→++B.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=2123()hm m m c +-解析:由112101H n H +→+γ知A 错;质量亏损Δm=m 1+m 2-m 3,B 正确;由ΔE=Δmc 2结合质量亏损知C 错误;Δm c 2=hν=h,cλ所以γ光子的波长λ123,()hm m m c=+- ,因此,D 错误.答案:B8.(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. 答案:AC9.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T 1和T 2,经过t=T 1·T 2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m A m B =__________.解析:由半衰期公式m=m 01()2tT结合题意可得m A ·1211()2T T T =m B ·1221(),2T TT 所以212.2T AT B m m =答案:γ2T22T110.一个运动的α粒子撞击一个静止的14N 核,它们暂时形成一个复合核,随即复合核迅速转化成一个质子和另一个原子核.已知复合核发生转化需要能量1.19 MeV.那么要想发生上述核反应,入射的α粒子的动能至少要多大?解析:α粒子撞击147N 核形成复合核,应遵循动量守恒,即m 1v 0=(m 1+m 2)v由能量守恒可知,系统损失的动能变成复合核发生转化所需的能量,即2101122m v - (m 1+m 2)v 2=1.19 MeV联立两式解得入射α粒子的动能21012m v =1.53 MeV. 答案:1.53 MeV11.如图所示,有界的匀强磁场磁感应强度为B=0.05 T,磁场方向垂直于纸面向里,MN 是磁场的左边界.在磁场中A 处放一个放射源,内装2268888226,Ra Ra ^放出某种射线后衰变成22286,Rn 试写出衰变方程.若A 距磁场边界MN 的距离OA=1.0 m 时,放在MN 左侧的粒子接收器收到垂直于边界MN 方向射出的质量较小的粒子,此时接收器距过OA 的直线1.0 m.据此可推算出一个静止镭核22688()Ra 衰变过程中释放的核能有多少?(取1 u=1.6×10-27kg,e=1.6×10-19C,结果保留三位有效数字)解析:衰变方程为222488862226Ra Rn He +→^.放出的粒子为α粒子.垂直MN 穿出磁场的α粒子在磁场中运动的行迹应如图所示,即其轨迹半径R=OA=1.0 m.由qv αB=m 2v Rα得v α=19273.2100.05 1.0/1.6104qBR m s m --⨯⨯⨯=⨯⨯=2.5×106 m/s E kα= m αv α2= ×6.4×10-27×(2.5×106)2J=2.0×10-14 J,又22688Ra 衰变过程中动量守恒,即m αv α=m Rn v Rn所以2212,12Rn RnRn kRnRn k Rn m v v m E mv m m m m v αααααα=== 所以E kRn =Rnm m αE kα 由能的转化和守恒定律得,释放的核能为 E=E kα+E kRn =(1+Rnm m α)E kα =(1+4)226×2.0×10-14 J=2.04×10-14 J. 答案:2.04×10-14J12.一个静止的氮核147N 俘获一个速度为2.3×107m/s 的中子生成一个复核A,A 又衰变成B ､C两个新核.设B ､C 的速度方向与中子速度方向相同,B 的质量是中子的11倍,速度是106m/s,B ､C 在同一匀强磁场中做圆周运动的半径比为R B R C =1130.求: (1)C 核的速度大小;(2)根据计算判断C 核是什么核; (3)写出核反应方程.解析:(1)设中子的质量为m,则氮核的质量为14m,B 核的质量为11m,C 核的质量为4m,根据动量守恒可得:mv 0=11mv B +4mv C ,代入数值解得v C =3×106m/s.(2)根据带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径公式:R=mvqB可得:1130B B C B C C C B m v q R R m v q ==所以25C B q q =;又q C +q B =7e 解得:q C =2e,q B =5e,所以C 核为^4_2He.(3)核反应方程147 N+10n→115B+42He.答案:(1)3×106 m/s (2)^4_2He (3)147 N+10n→115B+42He[BW(S(S0,,)G29mm]。
2020版新一线高考物理(人教版)一轮复习课后限时集训33 核反应和核能 含解析
课后限时集训(三十三)(建议用时：40分钟)[基础对点练]题组一：原子核的组成放射性同位素1．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，如图所示。
该装置中探测器接收到的是()A．X射线B．α射线C．β射线D．γ射线D[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。
]2．(多选)(2019·常州检测)放射性同位素被广泛应用，下列说法正确的是()A．放射性同位素的半衰期都比较短，对环境的危害较小B．放射性同位素能够消除静电是因为其发出的γ射线C．用放射性同位素参与化学反应可以起到示踪的作用D．放射性同位素可以作为核燃料进行发电AC[放射性同位素的半衰期都比较短，衰变得快，对环境的危害较小，A正确。
α射线能使空气分子电离成导体，所以能够消除静电。
γ射线的电离本领较小，B错误。
根据放射性同位素的应用可知，用放射性同位素参与化学反应可以起到示踪的作用，C正确。
放射性同位素大多是人工合成的同位素，成本高，存在量较少，不能作为核燃料进行发电，D错误。
]题组二：原子核的衰变、半衰期3．放射性元素A经过2次α衰变和1次β衰变后生成一新元素B，则元素B在元素周期表中的位置较元素A的位置向前移动了()A．1位B．2位C．3位D．4位C[原子核经过一次α衰变，电荷数减小2，质量数减小4；经过一次β衰变，电荷数增加1，质量数不变。
所以经过2次α衰变和1次β衰变，A元素电荷数减少2×2－1×1＝3，则生成的新元素B 在元素周期表中的位置向前移3位，C 正确。
]4．(多选)(2019·莆田检测)14C 发生放射性衰变成为14N ，半衰期约5 700年。
已知植物存活期间，其体内14C 与12C 的比例不变；生命活动结束后，14C 的比例持续减少。
现通过测量得知，某古木样品中14C 的比例正好是现代植物所制样品的12。
2020版高考物理一轮复习分层规范快练38原子结构原子核新人教版.doc
分层规范快练(三十八)原子结构原子核[双基过关练]1．[2017·上海单科，1]由放射性元素放出的氦核流被称为()A．阴极射线B．α射线C．β射线D．γ射线解析：在天然放射现象中，放出α、β、γ三种射线，其中α射线属于氦核流，选项B正确．答案：B2．[2017·上海单科，3]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：本题考查对同位素的认识．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．答案：D3．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；U＋n→a＋b＋2n则a＋b可能是()A.Xe＋KrB.Ba＋KrC.Ba＋SrD.Xe＋Sr解析：根据核反应中的质量数守恒可知，a＋b的质量数应为235＋1－2＝234，质子数应为92，A项中的质量数为140＋93＝233，B项中的质量数是141＋92＝233，C项中质量数为141＋93＝234，质子数为56＋38＝94，D 项中质量数为140＋94＝234，质子数为54＋38＝92，综上可知，答案为D.答案：D4．(多选)2018年是居里夫妇发现了放射性元素钋(Po)120周年．若元素钋发生某种衰变，其半衰期是138天，衰变方程为Po→Pb＋Y＋γ，则下列说法正确的是()A．该元素发生的是β衰变B．Y原子核含有4个核子C．γ射线是衰变形成的铅核释放的D．200 g的Po经276天，已发生衰变的质量为150 g解析：根据原子核衰变时质量数守恒和电荷数守恒，可知Y的电荷数为2，质量数为4，则核子数为4，Y是He，该元素发生的是α衰变，而γ射线是伴随着α衰变产生的，A错误，B正确；γ射线是衰变形成的铅核处于高能级时释放的，C正确；根据m＝m0知，200 g的Po经276天，还剩余50 g，故已发生衰变的质量为150 g，D正确．答案：BCD5.氢原子的能级示意图如图所示，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当这群氢原子向低能级跃迁时，会辐射出若干种不同频率的光，若用这些光照射逸出功为4.54 eV的钨时，下列说法正确的是()A．氢原子能辐射出4种不同频率的光子B．氢原子辐射的光子都能使钨发生光电效应C．氢原子辐射一个光子后，氢原子的核外电子的速率增大D．氢原子辐射一个光子后，氢原子的核外电子的速率减小解析：当大量处于n＝4的激发态的氢原子向低能级跃迁时，会辐射出C＝6种不同频率的光子，选项A错误；当辐射光子的能量超过4.54 eV时，才能使钨发生光电效应，因此只有氢原子从高能级跃迁到基态时，辐射的光子才能使钨发生光电效应，选项B错误；氢原子辐射一个光子后，跃迁到低能级，电子动能增大，核外电子的速率增大，选项C正确，D错误．答案：C6．(多选)下列有关核反应的说法正确的是()A．目前核潜艇是利用重核裂变提供动力B．重核裂变反应前后一定有质量亏损C.U＋n→Xe＋Sr＋d n，式中d＝1D．铀核裂变后的新核比铀核的比结合能小解析：目前核潜艇是利用重核裂变提供动力的，选项A正确；重核裂变要释放核能，即反应前后一定有质量亏损，选项B正确；根据质量数守恒和电荷数守恒可知，该核反应中的d＝3，选项C错误；铀核不如裂变后生成的新核稳定，可知铀核的比结合能比裂变后生成的新核的比结合能小，选项D错误．答案：AB7．已知一核反应方程为N＋H→C＋X＋ΔE，N的质量为m1，H的质量为m2，C的质量为m3，X的质量为m4，光在真空中的速度为c.则下列判断正确的是()A．X是He，ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2B．X是He，ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2C．X是He，ΔE＝(m3＋m4－m1－m2)c2D．X是He，ΔE＝(m3＋m4－m1－m2)c2解析：根据核反应方程中质量数守恒和电荷数守恒可知，X的质量数A＝15＋1－12＝4，核电荷数Z＝7＋1－6＝2，所以X为氦核(He)，该核反应过程中质量亏损为Δm＝m1＋m2－m3－m4，所以释放的核能为ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2，B正确．答案：B8．[2019·泰安模拟]根据氢原子的能级图，现让一束单色光照射到大量处于基态(量子数n＝1)的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为()A．12.75 eV B．13.06 eVC．13.6 eV D．0.85 eV解析：由题意应该有6＝，得n＝4.即能发出6种频率光的一定是n＝4能级，则照射氢原子的单色光的光子能量为：－0.85 eV－(－13.6 eV)＝12.75 eV，故A项正确，B、C、D项错误．答案：A9．[2019·宝鸡模拟]如图，是氢原子四个能级的示意图．当氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝3的能级时，辐射出a光．当氢原子从n＝3的能级跃迁到n ＝2的能级时，辐射出b光．则以下判断正确的是()A．a光光子的能量大于b光光子的能量B．a光的波长大于b光的波长C．a光的频率大于b光的频率D．在真空中a光的传播速度大于b光的传播速度解析：氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝3的能级的能级差小于从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级时的能级差，根据hν＝E m－E n，知，光子a的能量小于光子b的能量．所以a光的频率小于b光的频率，则光子a的能量小于光子b的能量，故A、C项错误；光子a的频率小于光子b的频率，所以b的频率大，波长小，则a光的波长大于b光的波长，故B项正确；在真空中光子a的传播速度等于光子b的传播速度，故D项错误．答案：B[技能提升练]10．(多选)有媒体报道，美国核动力航母中将要装备激光武器了，根据玻尔理论，激光是大量处于同一激发状态n1的原子同时跃迁到某一能级n2，而释放出的单色光，其能量大，破坏力强，下列针对上述原子跃迁过程的说法正确的是()A．原子处于n1能级时的能量大于处于n2能级时的能量B．电子在n1能级时的半径小于在n2能级时的半径C．电子在n1能级时的动能小于在n2能级时的动能D．红外线、紫外线、γ射线都是处于激发状态的原子辐射出的解析：同一激发态n1的原子同时跃迁到某一能级n2而释放出能量，可知原子处于n1能级时的能量大于处于n2能级时的能量，故A项正确；根据玻尔理论可知，原子的能级越高，同一个电子的轨道半径越大，所以电子在n1能级时的半径大于在n2能级时的半径，故B项错误；电子绕原子核运动的过程中库仑力提供向心力，则：＝，所以电子运动的半径越大，动能越小．所以电子在n1能级时的动能小于在n2能级时的动能，故C项正确；红外线、紫外线都是处于激发态的原子辐射出的，γ射线是处于激发态的原子核受到激发时产生的，故D项错误．答案：AC11.静止在匀强电场中的碳14原子核，某时刻放射的某种粒子与反冲核的初速度方向均与电场方向垂直，且经过相等的时间后形成的轨迹如图中虚线所示(b、c表示长度)．那么碳14的核反应方程可能是()A.C→He＋BeB.C→e＋BC.C→e＋ND.C→H＋B解析：由题意可知＝2，＝4，而a＝，故有：＝：2，又因为动量守恒，有m1v1＝m2v2，可知q1：q2＝：2，故只有A正确．答案：A12．下列说法正确的是()A．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等B．铀核裂变的一种核反应方程是U→Ba＋Kr＋2nC．设质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，两个质子和两个中子结合成一个α粒子，释放的能量是(m1＋m2－m3)c2D．原子在a、b两个能级的能量分别为E a、E b，且E a>E b，当原子从a能级跃迁到b能级时，辐射出光子的波长λ＝(其中c为真空中的光速，h为普朗克常量)解析：动量相等的质子和电子，因质子质量比电子质量大得多，依据动能E k＝可知质子和电子动量不相等，再根据德布罗意波长公式λ＝，可知动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长不相等，故A错误；铀核需要俘获一个慢中子才能发生裂变，其中的一种核反应方程是U＋n→Ba＋Kr＋3n，故B错误；根据爱因斯坦质能方程可知，两个质子和两个中子结合成一个α粒子，释放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2，故C错误；原子在a、b两个能级的能量为E a、E b，则E a>E b，当原子从a能级跃迁到b能级时，辐射出光子的能量为E ＝＝E a－E b，所以光子的波长λ＝，故D正确．答案：D13．(多选)现有两动能均为E0＝0.35 MeV的H在一条直线上相向运动，两个H发生对撞后能发生核反应，得到He和新粒子，且在核反应过程中释放的能量完全转化为He和新粒子的动能．已知H的质量为2.014 1 u，He的质量为3.016 0 u，新粒子的质量为1.008 7 u，核反应时质量亏损1 u释放的核能约为931 MeV(如果涉及计算，结果保留整数)．则下列说法正确的是() A．核反应方程为H＋H→He＋nB．核反应前后不满足能量守恒定律C．新粒子的动能约为3 MeVD.He的动能约为4 MeV解析：由核反应过程中的质量数和电荷数守恒可知H＋H→He＋n，则新粒子为中子n，所以A正确．核反应过程中质量亏损，释放能量，亏损的质量转变为能量，仍然满足能量守恒定律，B错误；由题意可知ΔE＝(2.014 1 u×2－3.016 0 u－1.008 7 u)×931 MeV/u＝3.3 MeV，根据核反应中系统的能量守恒有E kHe＋E kn＝2E0＋ΔE，根据核反应中系统的动量守恒有p He－p n＝0，由E k如图所示，空间存在垂直纸面向外的匀强磁场(图中未画出上方，放射性物质为U，发生到AB的距离为d，在纸面内向各个方向发射速率均根据质量数守恒和电荷数守恒可知，核反应方程为粒子打到的区域长度为CD，由几何关系可求得α粒子打到的区域长度是(1＋。
2020版高考物理一轮复习分层规范快练38原子结构原子核新人教版.doc
分层规范快练(三十八)原子结构原子核[双基过关练]1．[2017·上海单科，1]由放射性元素放出的氦核流被称为()A．阴极射线B．α射线C．β射线D．γ射线解析：在天然放射现象中，放出α、β、γ三种射线，其中α射线属于氦核流，选项B正确．答案：B2．[2017·上海单科，3]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：本题考查对同位素的认识．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．答案：D3．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；U＋n→a＋b＋2n则a＋b可能是()A.Xe＋KrB.Ba＋KrC.Ba＋SrD.Xe＋Sr解析：根据核反应中的质量数守恒可知，a＋b的质量数应为235＋1－2＝234，质子数应为92，A项中的质量数为140＋93＝233，B项中的质量数是141＋92＝233，C项中质量数为141＋93＝234，质子数为56＋38＝94，D 项中质量数为140＋94＝234，质子数为54＋38＝92，综上可知，答案为D.答案：D4．(多选)2018年是居里夫妇发现了放射性元素钋(Po)120周年．若元素钋发生某种衰变，其半衰期是138天，衰变方程为Po→Pb＋Y＋γ，则下列说法正确的是()A．该元素发生的是β衰变B．Y原子核含有4个核子C．γ射线是衰变形成的铅核释放的D．200 g的Po经276天，已发生衰变的质量为150 g解析：根据原子核衰变时质量数守恒和电荷数守恒，可知Y的电荷数为2，质量数为4，则核子数为4，Y是He，该元素发生的是α衰变，而γ射线是伴随着α衰变产生的，A错误，B正确；γ射线是衰变形成的铅核处于高能级时释放的，C正确；根据m＝m0知，200 g的Po经276天，还剩余50 g，故已发生衰变的质量为150 g，D正确．答案：BCD5.氢原子的能级示意图如图所示，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当这群氢原子向低能级跃迁时，会辐射出若干种不同频率的光，若用这些光照射逸出功为4.54 eV的钨时，下列说法正确的是()A．氢原子能辐射出4种不同频率的光子B．氢原子辐射的光子都能使钨发生光电效应C．氢原子辐射一个光子后，氢原子的核外电子的速率增大D．氢原子辐射一个光子后，氢原子的核外电子的速率减小解析：当大量处于n＝4的激发态的氢原子向低能级跃迁时，会辐射出C＝6种不同频率的光子，选项A错误；当辐射光子的能量超过4.54 eV时，才能使钨发生光电效应，因此只有氢原子从高能级跃迁到基态时，辐射的光子才能使钨发生光电效应，选项B错误；氢原子辐射一个光子后，跃迁到低能级，电子动能增大，核外电子的速率增大，选项C正确，D错误．答案：C6．(多选)下列有关核反应的说法正确的是()A．目前核潜艇是利用重核裂变提供动力B．重核裂变反应前后一定有质量亏损C.U＋n→Xe＋Sr＋d n，式中d＝1D．铀核裂变后的新核比铀核的比结合能小解析：目前核潜艇是利用重核裂变提供动力的，选项A正确；重核裂变要释放核能，即反应前后一定有质量亏损，选项B正确；根据质量数守恒和电荷数守恒可知，该核反应中的d＝3，选项C错误；铀核不如裂变后生成的新核稳定，可知铀核的比结合能比裂变后生成的新核的比结合能小，选项D错误．答案：AB7．已知一核反应方程为N＋H→C＋X＋ΔE，N的质量为m1，H的质量为m2，C的质量为m3，X的质量为m4，光在真空中的速度为c.则下列判断正确的是()A．X是He，ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2B．X是He，ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2C．X是He，ΔE＝(m3＋m4－m1－m2)c2D．X是He，ΔE＝(m3＋m4－m1－m2)c2解析：根据核反应方程中质量数守恒和电荷数守恒可知，X的质量数A＝15＋1－12＝4，核电荷数Z＝7＋1－6＝2，所以X为氦核(He)，该核反应过程中质量亏损为Δm＝m1＋m2－m3－m4，所以释放的核能为ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2，B正确．答案：B8．[2019·泰安模拟]根据氢原子的能级图，现让一束单色光照射到大量处于基态(量子数n＝1)的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为()A．12.75 eV B．13.06 eVC．13.6 eV D．0.85 eV解析：由题意应该有6＝，得n＝4.即能发出6种频率光的一定是n＝4能级，则照射氢原子的单色光的光子能量为：－0.85 eV－(－13.6 eV)＝12.75 eV，故A项正确，B、C、D项错误．答案：A9．[2019·宝鸡模拟]如图，是氢原子四个能级的示意图．当氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝3的能级时，辐射出a光．当氢原子从n＝3的能级跃迁到n ＝2的能级时，辐射出b光．则以下判断正确的是()A．a光光子的能量大于b光光子的能量B．a光的波长大于b光的波长C．a光的频率大于b光的频率D．在真空中a光的传播速度大于b光的传播速度解析：氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝3的能级的能级差小于从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级时的能级差，根据hν＝E m－E n，知，光子a的能量小于光子b的能量．所以a光的频率小于b光的频率，则光子a的能量小于光子b的能量，故A、C项错误；光子a的频率小于光子b的频率，所以b的频率大，波长小，则a光的波长大于b光的波长，故B项正确；在真空中光子a的传播速度等于光子b的传播速度，故D项错误．答案：B[技能提升练]10．(多选)有媒体报道，美国核动力航母中将要装备激光武器了，根据玻尔理论，激光是大量处于同一激发状态n1的原子同时跃迁到某一能级n2，而释放出的单色光，其能量大，破坏力强，下列针对上述原子跃迁过程的说法正确的是()A．原子处于n1能级时的能量大于处于n2能级时的能量B．电子在n1能级时的半径小于在n2能级时的半径C．电子在n1能级时的动能小于在n2能级时的动能D．红外线、紫外线、γ射线都是处于激发状态的原子辐射出的解析：同一激发态n1的原子同时跃迁到某一能级n2而释放出能量，可知原子处于n1能级时的能量大于处于n2能级时的能量，故A项正确；根据玻尔理论可知，原子的能级越高，同一个电子的轨道半径越大，所以电子在n1能级时的半径大于在n2能级时的半径，故B项错误；电子绕原子核运动的过程中库仑力提供向心力，则：＝，所以电子运动的半径越大，动能越小．所以电子在n1能级时的动能小于在n2能级时的动能，故C项正确；红外线、紫外线都是处于激发态的原子辐射出的，γ射线是处于激发态的原子核受到激发时产生的，故D项错误．答案：AC11.静止在匀强电场中的碳14原子核，某时刻放射的某种粒子与反冲核的初速度方向均与电场方向垂直，且经过相等的时间后形成的轨迹如图中虚线所示(b、c表示长度)．那么碳14的核反应方程可能是()A.C→He＋BeB.C→e＋BC.C→e＋ND.C→H＋B解析：由题意可知＝2，＝4，而a＝，故有：＝：2，又因为动量守恒，有m1v1＝m2v2，可知q1：q2＝：2，故只有A正确．答案：A12．下列说法正确的是()A．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等B．铀核裂变的一种核反应方程是U→Ba＋Kr＋2nC．设质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，两个质子和两个中子结合成一个α粒子，释放的能量是(m1＋m2－m3)c2D．原子在a、b两个能级的能量分别为E a、E b，且E a>E b，当原子从a能级跃迁到b能级时，辐射出光子的波长λ＝(其中c为真空中的光速，h为普朗克常量)解析：动量相等的质子和电子，因质子质量比电子质量大得多，依据动能E k＝可知质子和电子动量不相等，再根据德布罗意波长公式λ＝，可知动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长不相等，故A错误；铀核需要俘获一个慢中子才能发生裂变，其中的一种核反应方程是U＋n→Ba＋Kr＋3n，故B错误；根据爱因斯坦质能方程可知，两个质子和两个中子结合成一个α粒子，释放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2，故C错误；原子在a、b两个能级的能量为E a、E b，则E a>E b，当原子从a能级跃迁到b能级时，辐射出光子的能量为E ＝＝E a－E b，所以光子的波长λ＝，故D正确．答案：D13．(多选)现有两动能均为E0＝0.35 MeV的H在一条直线上相向运动，两个H发生对撞后能发生核反应，得到He和新粒子，且在核反应过程中释放的能量完全转化为He和新粒子的动能．已知H的质量为2.014 1 u，He的质量为3.016 0 u，新粒子的质量为1.008 7 u，核反应时质量亏损1 u释放的核能约为931 MeV(如果涉及计算，结果保留整数)．则下列说法正确的是() A．核反应方程为H＋H→He＋nB．核反应前后不满足能量守恒定律C．新粒子的动能约为3 MeVD.He的动能约为4 MeV解析：由核反应过程中的质量数和电荷数守恒可知H＋H→He＋n，则新粒子为中子n，所以A正确．核反应过程中质量亏损，释放能量，亏损的质量转变为能量，仍然满足能量守恒定律，B错误；由题意可知ΔE＝(2.014 1 u×2－3.016 0 u－1.008 7 u)×931 MeV/u＝3.3 MeV，根据核反应中系统的能量守恒有E kHe＋E kn＝2E0＋ΔE，根据核反应中系统的动量守恒有p He－p n＝0，由E k如图所示，空间存在垂直纸面向外的匀强磁场(图中未画出上方，放射性物质为U，发生到AB的距离为d，在纸面内向各个方向发射速率均根据质量数守恒和电荷数守恒可知，核反应方程为粒子打到的区域长度为CD，由几何关系可求得α粒子打到的区域长度是(1＋。
新教材高考物理一轮复习课时练44原子核及核反应含解析新人教版
原子核及核反应1.(衰变、结合能、半衰期、玻尔理论)(2020湖北荆门高三元月调考)下列说法正确的是( ) A.β衰变所释放的电子来源于原子的最内层电子 B.结合能越大,原子中核子结合得越牢固,原子核越稳定 C.放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件无关D.根据玻尔理论,氢原子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子,同时电子的动能减小,电势能增大2.(核反应方程)2019年是世界上首次实现元素人工转变100周年。
1919年,卢瑟福用氦核轰击氮原子核,发现产生了另一种元素,该核反应方程可写为:24He +714N→8m X +m 1Y 。
以下判断正确的是( ) A.m=16,n=1B.m=17,n=1C.m=16,n=0D.m=17,n=03.(多选)(聚变反应)(2020河南洛阳高三一模)“东方超环”是我国自主设计建造的世界上第一个非圆截面全超导托卡马克核聚变实验装置。
2018年11月,有“人造太阳”之称的东方超环实现1亿摄氏度等离子体运行等多项重大突破,获得的实验参数接近未来聚变堆稳态运行模式所需要的物理条件,朝着未来聚变堆实验运行迈出了关键一步,已知“人造太阳”核聚变的反应方程为 12H +13H→24He +m m X +17.6 MeV,关于此核聚变,以下说法正确的是( )A.要使轻核发生聚变,就要利用粒子加速器,使轻核拥有很大的动能B.Z=0,M=1C.1 mol 氘核和1 mol 氚核发生核聚变,可以放出17.6 MeV 的能量D.聚变比裂变更安全、清洁4.(衰变)(2020山东德州一模)2019年1月3日,“玉兔二号”月球车与“嫦娥四号”着陆器分离,实现月球背面着陆。
“玉兔二号”搭载了一块核电池,利用 94238Pu衰变为92234U释放能量,可在月夜期间提供一定的电能。
已知 94238Pu的质量为m Pu ,92234U 的质量为m U ,真空中的光速为c ,下列说法正确的是( ) A .94238Pu 发生β衰变后产生的新核为 92234UB .94238Pu 衰变为92234U,中子数减少2238Pu的衰变会加快C.温度升高时,94D.94238Pu衰变为92234U释放的能量为(m Pu-m U)c2素养综合练5.(2020湖南永州高三三模)烟雾探测器使用了一种半衰期为432年的放射性元素镅95241Am来探测烟雾。
2020高考物理一轮复习第十二章近代物理课时规范练39原子核及核反应新人教版
【2019最新】精选高考物理一轮复习第十二章近代物理课时规范练39原子核及核反应新人教版基础巩固组1.(原子核的衰变)(2017·河南安阳××区期末)(多选)关于天然放射性,下列说法正确的是( )A.所有元素都可能发生衰变B.放射性元素的半衰期与外界的温度无关C.放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D.α、β和γ三种射线中,γ射线的穿透能力最强2.(原子核的衰变)放射性同位素钍Th)经x次α衰变和y次β衰变会生成氡Rn),则( )A.x=1,y=3B.x=2,y=3C.x=3,y=1D.x=3,y=23.(多选)(核反应方程及核反应类型)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→H+4.9 MeV和He+X+17.6 MeV,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4.(多选)(核力与核能)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开成自由核子所需的最小能量B.一重原子核衰变成α粒子和另一原子核,衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能C.铯原子核Cs)的结合能小于铅原子核Pb)的结合能D.比结合能越大,原子核越不稳定5.(多选)(半衰期)14C发生放射性衰变成为14N,半衰期约5 700年。
已知植物存活期间,其体内14C与12C的比例不变;生命活动结束后,14C的比例持续减少。
现通过测量得知,某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。
下列说法正确的是( )A.该古木的年代距今约5 700年B.12C、13C、14C具有相同的中子数C.14C衰变为14N的过程中放出β射线D.增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变6.(多选)(原子核的衰变半衰期)烟雾探测器使用了一种半衰期为432年的放射性元素镅Am来探测烟雾。
高考物理人教版第一轮专题复习强化练：原子结构 原子核(含解析)
2020届高考物理人教版第一轮专题复习强化练原子结构原子核一、选择题1、下列关于核反应方程及描述正确的是( )A.31H＋21H→42He＋10n是α衰变方程B.235 92U＋10n→140 54Xe＋9438Sr＋210n是核聚变方程C.42He＋2713Al→3015P＋10n是居里夫妇发现人工放射性同位素的核反应方程D.14 7N＋42He→17 8O＋11H是α衰变方程答案：C解析：A项是轻核聚变反应，故A错误；B项是核裂变方程，故B错误；D项是卢瑟福发现质子的核反应方程，故D错误；故本题选C.2、一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，衰变方程为238 92 U→234 90Th＋42He.下列说法正确的是( )A．衰变后钍核的动能等于α粒子的动能B．衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小C．铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间D．衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量解析：衰变过程满足动量守恒定律，所以衰变后钍核的动量与α粒子的动量等大反向，B 正确；由动能和动量的关系式可知E k ＝12mv2＝p 22m，由于钍核的质量大于α粒子的质量，所以钍核的动能小于α粒子的动能，A 错误；半衰期的定义是大量放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，并不是其放出一个α粒子所经历的时间，C 错误；由于该反应放出能量，所以一定会发生质量亏损，衰变后α粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量，D 错误．3．如图为氢原子能级示意图，则氢原子( )A ．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解析：光子能量E ＝hν＝hcλ，而E 4－3<E 3－2，故λ4－3>λ3－2，A 项正确．不同频率的电磁波在真空中传播时速度均相等，故B 错误．电子在核外不同能级出现的概率是不同的，故C 错误．能级跃迁是核外电子在不同轨道间的跃迁，与原子核是否放出能量无关，故D 错误．4.如图是卢瑟福的α粒子散射实验装置，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点．下列说法正确的是( )A ．该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据B ．该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性C ．α粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转D ．绝大多数的α粒子发生大角度偏转 答案：A解析：卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，A 项正确，B 项错误；电子质量太小，对α粒子的影响不大，C 项错误；绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原方向前进，D 项错误．5．氡222经过α衰变变成钋218，t ＝0时氡的质量为m 0，任意时刻氡的质量为m ，下列四幅图中正确的是( )答案：B解析：每经过一个半衰期有一半质量发生衰变，则剩余质量m ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12n ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12t T，解得m m 0＝⎝ ⎛⎭⎪⎫12t T ，T 为半衰期，可知mm 0与t 成指数函数关系，故B 项正确，A 、C 、D 项错误．6．如图所示为氢原子的能级图，当一群氢原子从n ＝3能级向低能级跃迁时，共辐射出三种不同频率的光子，光子的频率分别为ν1、ν2、ν3，且ν1>ν2>ν3，则下列说法正确的是( )A.1ν1＋1ν2＝1ν3 B ．ν1＝ν2＋ν3C ．从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级，辐射出的光子频率为ν1D ．辐射出频率为ν1的光子后的氢原子的电势能比辐射出频率为ν2的光子后的氢原子的电势能大答案：B解析：由题意及玻尔理论可知，E 3－E 1＝hν1，E 2－E 1＝hν2，E 3－E 2＝hν3，因此有hν1＝hν2＋hν3，即ν1＝ν2＋ν3，选项A 错误，B 正确；从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级，辐射出的光子频率为ν3，选项C 错误；辐射出的频率为ν1的光子后的氢原子处于基态，辐射出频率为ν2的光子后氢原子也处于基态，因此氢原子的电势能相同，选项D 错误．7.(多选)氢原子能级如图所示，已知可见光光子的能量在1.61～3.10 eV 范围内，则下列说法正确的是( )A ．氢原子能量状态由n ＝2能级跃迁到n ＝1能级，放出的光子为可见光B．大量氢原子处于n＝4能级时，向低能级跃迁能发出6种不同频率的光子C．处于基态的氢原子电离需要释放13.6eV的能量D．氢原子处于n＝2能级时，可吸收2.86 eV能量的光子跃迁到高能级答案：BD解析：由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的光子能量为E＝－3.4 eV－(－13.6) eV＝10.2 eV，不在可见光的能量范围内，故放出的光子不是可见光，故A错误；大量处于n＝4能级的激发态氢原子向低能级跃迁时，能产生C24＝6种不同频率的光子，故B正确；处于基态的氢原子电离需要吸收13.6eV的能量，故C错误；氢原子处于n＝2能级吸收能量为2.86 eV的光子，能量变为－0.54 eV，即将跃迁到n＝5能级，故D正确．8.近几年中国等许多国家积极发展“月球探测计划”，该计划中的科研任务之一是探测月球上氦3的含量．氦3是一种清洁、安全和高效的核发电燃料，可以采用在高温高压下用氘和氦3进行核聚变反应发电．若已知氘核的质量为2.0136u，氦3的质量为3.0150u，氦核的质量为4.00151u，质子质量为1.00783 u，中子质量为1.008 665u,1 u相当于931.5 MeV.则下列说法正确的是( )A．一个氘和一个氦3的核聚变反应释放的核能约为17.9 MeV B．氘和氦3的核聚变反应方程式：21H＋32He→42He＋X，其中X是中子C．因为聚变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少D．目前我国的泰山、大亚湾等核电站广泛使用氦3进行核聚变反应发电答案：A解析：氘和氦3的核聚变反应方程式：21H＋32He→42He＋11H，可知X 为质子，B项错误．释放的核能ΔE＝Δmc2＝(2.0136＋3.0150－4.00151－1.00783)×931.5 MeV≈17.9 MeV，所以A项正确．因为聚变时释放能量，出现质量亏损，则反应后的总质量小于反应前的总质量，但是在核反应中质量数守恒，故C项错误．现在的核电站均使用核裂变反应发电，故D项错误．9.如图所示为氢原子的能级图，一群氢原子处于n＝4的激发态，在向低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光子照射逸出功为1.90eV的金属铯，下列说法正确的是( )A．这群氢原子能发出6种频率不同的光，其中从n＝4能级跃迁到n＝3能级所发出的光波长最短B．这群氢原子能发出3种频率不同的光，其中从n＝4能级跃迁到n＝1能级所发出的光频率最高C．金属铯表面所逸出的光电子的初动能最大值为12.75 eVD．金属铯表面所逸出的光电子的初动能最大值为10.85 eV答案：D解析：这群氢原子能发出C24＝6种频率的光子，从n＝4能级跃迁到n＝3能级所发出的光的频率最小，波长最长，从n＝4能级跃迁到n＝1能级所发出的光的频率最高，波长最短，选项A、B错误；光电子的初动能最大值对应入射光子的频率最高，ΔE＝E4－E1＝－0.85 eV－(－13.6 eV)＝12.75 eV，由光电效应方程知E k＝ΔE－W0＝10.85 eV，选项C错误，D正确．10.2017年，量子通信卫星“墨子号”首席科学家潘建伟获得“物质科学奖”．对于有关粒子的研究，下列说法正确的是( ) A．在铀核的裂变中，当铀块的体积小于“临界体积”时，不能发生链式反应B．当温度发生变化时，铀元素的半衰期也发生变化C．轻核聚变的过程质量增大，重核裂变的过程有质量亏损D．比结合能小的原子核结合成(或分裂成)比结合能大的原子核时一定吸收能量答案：A解析：在铀核的裂变中，当铀块的体积小于“临界体积”时，不能发生链式反应，故A正确；半衰期由原子核内部因素决定，与温度等环境因素无关，故B错误；裂变和聚变都有质量亏损，故C错误；比结合能小的原子核结合成(或分裂成)比结合能大的原子核时有质量亏损，释放能量，故D错误．11、2018年8月23日,国家重大科技基础设施中国散裂中子源项目在东莞顺利通过国家验收,正式投入运行.对于有关中子的研究,下面说法正确的是( )A.中子和其他微观粒子,都具有波粒二象性B.一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氦核和中子是裂变反应C.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.核反应方程Po X He中的y=206,X的中子个数为128答案：A解析:所有粒子都具有波粒二象性,A正确;裂变是较重的原子核分裂成较轻原子核的反应,而B项中的核反应是较轻的原子核的聚变反应,B错误;卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果,提出了原子的核式结构模型,查德威克通过α粒子轰击铍核Be)获得碳核C)的实验发现了中子,C错误;y=210-4=206,X的中子个数为206-82=124,D错误.12、原子核的比结合能曲线如图所示．根据该曲线，下列判断正确的有 ( )A.42He核的结合能约为14 MeVB.42He核比63Li核更稳定C．两个21H核结合成42He核时释放能量D. 235 92U核中核子的平均结合能比8936Kr核中的大答案：BC解析由题图可知，42He的比结合能为7MeV，因此它的结合能为7 MeV×4＝28 MeV，选项A错误；比结合能越大，表明原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，结合题图可知，选项B正确；两个比结合能小的21H核结合成比结合能大的42He时，会释放能量，选项C正确；由题图可知，235 92U的比结合能(即平均结合能)比8936Kr的小，选项D错误．二、非选择题13、太阳中含有大量的氘核，氘核不断发生核反应放出核能，以光和热的形式向外辐射．已知两个氘核发生核反应可以产生一个新核，并放出一个中子．该新核质量为3.0150u，氘核质量为2.0136u，中子质量为1.0087u,1u的质量相当于931.5 MeV的能量．(1)写出该核反应方程式；(2)求核反应中释放的核能；(结果保留三位有效数字)(3)若两氘核以相等的动能0.35 MeV进行对心碰撞，假设核能全部转化为机械能，求反应后新核的动能．(结果保留两位有效数字) 解析 (1)由质量数和核电荷数守恒，写出核反应方程为21H＋21H→32 He＋10n.(2)反应过程中质量减少了Δm＝2×2.013 6u－1.008 7u－3.015 0u＝0.003 5u，反应过程中释放的核能ΔE＝0.003 5×931.5MeV＝3.26MeV.(3)设10n核和32He的动量分别为p1和p2，由动量守恒定律得0＝p1＋p2，由此得p1和p2大小相等，由动能和动量关系E＝p22m及32He核和10n质量关系得，中子的动能E1是32He核动能E2的3倍，即E1∶E2＝3∶1，由能量守恒定律得E1＋E2＝ΔE＋2×0.35，由以上可以算出E2＝0.99 MeV.答案 (1)21H＋21H→32He＋10n(2)3.26 MeV(3)0.99 MeV14．在某些恒星内部，3个α粒子可以结合成一个12 6C核，已知12 6C 核的质量为m1＝1.993 02×10－26 kg，α粒子的质量为m2＝6.646 72×10－27 kg，真空中光速c＝3×108 m/s，求：(1)写出这个核反应方程．(2)这个核反应中释放的核能(保留一位有效数字)．试比较α粒子的比结合能与12 6C的比结合能哪个大？解析：(1)3个α粒子可以结合成一个12 6C核，这个核反应方程是342He→12 6C.(2)由爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，有：ΔE＝Δmc2＝(3×6.646 72×10－27－1.993 02×10－26)×(3×108)2 J＝9×10－13 J结合能与核子数的比值即为比结合能，因此可知，α粒子的比结合能小于12 6C的比结合能．答案：(1)342He→12 6C(2)9×10－13 J 12 6C的比结合能大15．在磁感应强度为B 的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变．放射出的α粒子(42He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R.以m 、q 分别表示α粒子的质量和电荷量．(1)放射性原子核用A Z X 表示，新核的元素符号用Y 表示，写出该α衰变的核反应方程；(2)α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流的大小；(3)设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，新核的质量为M ，求衰变过程的质量亏损Δm.解析：(1)A Z X→A －4Z －2Y ＋42He(2)洛伦兹力提供向心力，有qvB ＝m v 2R所以v ＝qBR m ，T ＝2πR v ＝2πmqB等效电流I ＝q T ＝q 2B2πm.(3)衰变过程动量守恒，有0＝p Y ＋p α 所以p Y ＝－p α，“－”表示方向相反． 因为p ＝mv ，E k ＝12mv 2 所以E k ＝p 22m即E kY E kα＝由能量守恒Δmc 2＝E kY ＋E kαΔm＝E kαc 2⎝ ⎛⎭⎪⎫M ＋m M ，其中E kα＝12mv 2＝q 2B 2R 22m ，所以Δm＝q 2B 2R 2M ＋m 2Mmc 2.答案：(1)A Z X→A －4Z －2Y ＋42He(2)2πm qB q 2B 2πm(3)q 2B 2R 2M ＋m 2Mmc 216、一个静止的铀核23292U(原子质量为232.037 2u)放出一个α粒子(原子质量为 4.002 6u)后衰变成钍核228 90Th(原子质量为228.028 7u)．已知：原子质量单位1u ＝1.67×10－27kg,1u 相当于931 MeV(计算结果均保留两位小数)．(1)写出核衰变反应方程并计算该核反应释放出的核能； (2)假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和α粒子的动能，请计算钍核的动能大小．解析 (1)232 92U→228 90Th ＋42He ，质量亏损Δm＝0.005 9u ，由爱因斯坦质能方程得ΔE＝Δmc 2，ΔE ≈ 5.50 MeV.(2)系统动量守恒，钍核和α粒子的动量大小相等，即p Th ＝p α， 由E kTh ＝p 2Th 2m Th ，E kα＝p 2α2m α，得E kTh ＋E kα＝ΔE，所以钍核获得的动能E kTh ＝m αm α＋m Th ΔE＝4ΔE4＋228≈0.09 MeV.答案 (1)5.50 MeV (2)0.09 MeV17、在磁感应强度为B 的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变．放射出的α粒子(42He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R.以m 、q 分别表示α粒子的质量和电荷量．(1)放射性原子核用A Z X 表示，新核的元素符号用Y 表示，写出该α衰变的核反应方程；(2)α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小；(3)设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，新核的质量为M ，求衰变过程的质量亏损Δm.解析 (1)A Z X→A －4Z －2Y ＋42He.(2)设α粒子的速度大小为v ，由qvB ＝m v 2R ，T ＝2πRv，得α粒子在磁场中运动周期T ＝2πmqB ，环形电流大小I ＝q T ＝q 2B2πm .(3)由qvB ＝m v 2R ，得v ＝qBRm，设衰变后新核Y 的速度大小为v′，系统动量守恒 Mv′－mv ＝0， 解得v′＝mv M ＝qBRM ，由Δmc 2＝12Mv′2＋12mv 2，得Δm＝＋22mMc 2.(若利用M ＝A －44m 解答，亦可) 答案 (1)A Z X→A －4Z －2Y ＋42He(2)2πm qB q 2B 2πm(3)＋22mMc 2。
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考点规范练39 原子核及核反应一、单项选择题1.下列与α粒子相关的说法正确的是( )A.天然放射现象中产生的α射线速度与光速度相当,穿透能力很强B.铀238(92238U)核放出一个α粒子后就变为钍234(90234Th)C.高速α粒子轰击氮核可从氮核中打出中子,核反应方程为 24He +714N→816O +01nD.丹麦物理学家玻尔进行了α粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型射线是速度为0.1c 的氦核流,穿透能力最弱,A 错误;由核反应过程中质量数、核电荷数守恒可知B 正确;C 项中核反应前后核电荷数和质量数都不守恒,C 错误;D 项中进行α粒子散射实验的物理学家是卢瑟福,所以D 错误。
2.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,其绕核运动的电子的动能增大C.太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变 D .83210Bi 的半衰期是5天,100 g 83210Bi 经过10天后还剩下50 g射线是高速电子流,而γ射线是一种电磁波,选项A 错误;氢原子辐射光子后,绕核运动的电子距核更近,动能增大,选项B 正确;太阳辐射能量的主要来源是太阳内部氢核的聚变,选项C 错误;10天为两个半衰期,剩余的83210Bi 的质量为100×(12)tt g =100×(12)2g =25g,选项D 错误。
3.关于质量亏损和原子核的结合能,以下说法正确的是( ) A.原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子释放的能量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.核子结合成原子核时会出现质量亏损,亏损的质量转化为释放的能量D.原子核的比结合能越大,则原子核中核子的平均质量就越小,在核子结合成原子核时平均每个核子的质量亏损就越小,也等于将原子核分解成自由核子所需的最小能量,故选项A 错误;重核的比结合能比中等核小,因此重核衰变时释放能量,衰变产物的结合能之和大于原来重核的结合能,故选项B 正确;质量亏损只是表明了亏损的质量与释放的能量的关系,而不是将亏损质量转化为释放的能量,故选项C 错误;结合能与核子数之比称作比结合能,也叫平均结合能。
比结合能越大,表示原子核中单个核子分离所需能量越多,原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定,原子核中核子结合时平均每个核子的质量亏损越多,原子核中核子的平均质量越小,故选项D 错误。
4.某核电站遭受严重破坏,产生了严重的核泄漏,从核电站周围一定范围内的空气中和核电站排出的废水中分别检测出了放射性物质碘131和钚239,严重危及了人们的生命安全。
已知该核电站采用的是重水反应堆,用 92238U(铀)吸收中子后生成 94239Pu(钚),碘131的半衰期为8天,下列说法正确的是( ) A.排出的废水中的钚239是铀核裂变的生成物 B .92238U 吸收中子后变成92239U,92239U很不稳定,则经过2次β衰变后变成94239PuC.核电站的核废料可直接堆放在露天垃圾场D.碘131的半衰期只有8天,因此16天后会全部消失,铀238的质量数比钚239的小,因此钚不是铀核裂变的生成物,A 错误;发生β衰变时质量数不发生改变,核电荷数加1,根据电荷数守恒可知92239U发生2次β衰变后变成94239Pu,B正确;核电站的核废料中具有很多的放射性物质,不可以直接堆放在露天垃圾场,C 错误;碘131的半衰期是8天,它是一个统计规律,大量的碘131在8天后会剩一半,16天后会剩四分之一,D 错误。
二、多项选择题5.质子数与中子数互换的核互为“镜像核”,例如 23He 是 13H 的“镜像核”,同样 13H 也是23He 的“镜像核”,则下列说法正确的是( )A.715N和816O互为“镜像核”B .713N 和 613C互为“镜像核”C.β衰变的本质是一个中子转变为一个质子,同时放出一个电子D.核反应 12H +13H→24He +01n 的生成物中有α粒子,该反应是α衰变“镜像核”的定义, 713N 和 613C 互为“镜像核”,选项A 错误,B 正确;β衰变的本质是一个中子转变为一个质子,同时放出一个电子,选项C 正确;核反应 12H +13H→24He +01n的生成物中虽有α粒子,但该反应是聚变反应,选项D 错误。
6.由于放射性元素93237Np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 93237Np经过一系列α衰变和β衰变后变成83209Bi 。
下列判断正确的是( ) A .83209Bi 的原子核比 93237Np 的原子核少28个中子 B .83209Bi 的原子核比93237Np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83209Bi的中子数为209-83=126,93237Np 的中子数为237-93=144, 83209Bi 的原子核比93237Np 的原子核少18个中子,A 错,B 对;衰变过程共发生α衰变的次数为237-2094=7,β衰变的次数是2×7-(93-83)=4,C 对,D 错。
7.烟雾探测器使用了一种半衰期为432年的放射性元素镅 95241Am来探测烟雾。
当正常空气分子穿过探测器时,镅95241Am会释放出射线将它们电离,从而产生电流。
烟尘一旦进入探测腔内,烟尘中的微粒会吸附部分射线,导致电流减小,从而触发警报。
则下列说法不正确的是( ) A.镅 95241Am 发出的是α射线 B.镅 95241Am 发出的是β射线 C.镅95241Am发出的是γ射线D.0.2 mg 的镅 95241Am经864年将衰变掉0.15 mg95241Am会释放出射线将空气电离,从而使电路中产生电流,则镅95241Am发出的是α射线,选项A 正确,B 、C 不正确;0.2mg 的镅 95241Am经864年(2个半衰期)将衰变掉0.15mg,选项D 正确。
8.原来静止的原子核tt X,质量为m 1,处在区域足够大的匀强磁场中,经α衰变成为质量为m 2的原子核Y,α粒子的质量为m 3。
已测得α粒子的速度垂直于磁场B ,且动能为E 0。
假定原子核X 衰变时释放的核能全部转化为动能,则下列四个结论正确的是( ) A.核Y 与α粒子在磁场中运动的周期之比为2t -2 B.核Y 与α粒子在磁场中运动的半径之比为2t -2 C.此衰变过程中的质量亏损为m 1-m 2-m 3 D.此衰变过程中释放的核能为tt0t -4α衰变时核子质量数减少4,而核电荷数减少2。
由题意知X 核原先静止,则衰变后α粒子和反冲核Y 的动量大小相等,由R=tttt 知,R Y ∶R α=q α∶q Y =2∶(Z-2),B 正确;由T=2πt tt 知,周期之比T Y ∶T α=t Y t Y·t αt α=t -42(t -2),A 错误;该过程质量亏损Δm=m 1-(m 2+m 3),C 正确;由E k =t 22t 知,Y核的动能E kY =4tt -4,则释放的核能ΔE=E kα+E kY =tt0t -4,D 正确。
三、计算题9.用速度大小为v 的中子轰击静止的锂核(36Li),发生核反应后生成氚核和α粒子,生成的氚核速度方向与中子的初速度方向相反,氚核与α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作m ,光速为c 。
(1)写出核反应方程;(2)求氚核和α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α粒子和氚核的动能,求出质量亏损。
)01n +36Li →13H +24He(2)711v811v (3)141tt 2121t 2由题意可得,核反应方程为01n +36Li →13H +24He 。
(2)由动量守恒定律得mv=-3mv 1+4mv 2 由题意得v 1∶v 2=7∶8 解得v 1=711v ,v 2=811v 。
(3)氚核和α粒子的动能之和为 E k =12×3m t 12+12×4m t 22=403242mv 2 释放的核能为ΔE=E k -E kn =403242mv 2-12mv 2=141121mv 2 由爱因斯坦质能方程得,质量亏损为 Δm=Δtt 2=141tt 2121t 2。
10.室内装修污染四大有害气体是苯系物、甲醛、氨气和氡。
氡存在于建筑水泥、矿渣砖、装饰石材及土壤中,氡看不到,嗅不到,即使在氡浓度很高的环境里,人们对它也毫无感觉,氡进入人的呼吸系统能诱发肺癌,是除吸烟外导致肺癌的第二大因素,静止的氡核86222Rn放出一个粒子X 后变成钋核84218Po,钋核的动能为E k1,若衰变放出的能量全部变成钋核和粒子X 的动能。
试回答以下问题:(1)写出上述衰变的核反应方程(请用物理学上规定的符号表示粒子X); (2)求粒子X 的动能E k2。
)86222Rn →84218Po +24He (2)109t k12氡核86222Rn放出某种粒子X 后变成钋核84218Po,根据核反应前后质量数和电荷数守恒,可以判断发生的是α衰变,衰变方程为86222Rn →84218Po +24He 。
(2)设钋核的质量为m 1、速度为v 1,粒子X 的质量为m 2、速度为v 2,根据动量守恒定律,有0=m 1v 1-m 2v 2粒子X 的动能: E k2=(t 2t 2)22t 2=t 1t 122×t1t 2=109t k12。