通用版2018高考物理一轮复习第12章量子论初步原子核第2节课时提能练34核反应和核能
高考物理一轮复习第12章量子论初步原子核易错排查练
第12章量子论初步原子核(限时：40分钟)易错点1 天然放射现象的理解1．如图1纸面向外．已知放射源放出的射线有α、β、γ三种，下列判断正确的是( )图1A．甲是α射线，乙是γ射线，丙是β射线B．甲是β射线，乙是γ射线，丙是α射线C．甲是γ射线，乙是α射线，丙是β射线D．甲是α射线，乙是β射线，丙是γ射线B[γ射线不带电，在磁场中不发生偏转，C、D错．由左手定则可以判定甲带负电，丙带正电，由此可知．甲是β射线，丙是α射线，B对．]2．关于天然放射现象，下列说法正确的是( )A．放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间就是半衰期B．放射性物质放出的射线中，α粒子动能很大，因此贯穿物质的本领很强C．当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时，将发生β衰变D．放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出γ射线D[ 放射性元素的半衰期是原子核数有半数发生衰变所用的时间，而非原子核内核子发生衰变，故A错；放射线中γ射线贯穿物质的本领最大，α粒子电离本领最强，故B错；因β衰变是原子核内一个中子(10n)变为一个质子(11H)同时释放一个电子(0-1e)，不涉及核外电子，故C错；原子核发生衰变后生成的新核由高能级向低能级跃迁时，辐射出γ射线，故D正确．]3．(多选)美国科研人员正在研制一种新型镍铜长效电池，它是采用半衰期长达100年的放射性同位素镍63(6328Ni)和铜两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍63发生β衰变时释放电子给铜片，把镍63和铜片做电池两极给负载提供电能．下面有关该电池的说法正确的是( )A．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的B．镍63的衰变方程是6328Ni→0－1e＋6329CuC．提高温度，增大压强可以改变镍63的半衰期D．该电池内部电流方向是从镍到铜片AB[β衰变的实质10n→11H＋0-1e，则A对；镍63发生β衰变的方程为6328Ni→0-1e＋6329Cu，则B对；元素的半衰期只由元素本身决定，与外界压强、温度等无关，则C错；在电池内部电子从镍流向铜，则电流方向应是从铜流向镍，D错．]易错点2 核能的计算4.12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m1、m2、m3，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＝4m1－m2D．这个核反应中释放的核能ΔE＝(4m1－m2－2m3)c2D[由核反应过程中质量数守恒、电荷数守恒可推断出X为0＋1e，A、B错；质量亏损为Δm＝4m1－m2－2m3，释放的核能为ΔE＝Δmc2＝(4m1－m2－2m3)c2，C错，D对．] 5．一个静止的铀核232 92U(原子质量为232.037 2 u)放出一个α粒子(粒子质量为4.002 6 u)后衰变成钍核228 90Th(原子质量为228.028 7 u)．(已知原子质量单位1 u＝1.67×10－27kg,1 uc2相当于931.5 MeV的能量)(1)写出铀核的衰变反应方程．(2)算出该衰变反应中释放出的核能．(3)若释放的核能全部转化为新核的动能，则α粒子的动能为多少？【解析】(1) 232 92U→228 90Th＋42He.(2)质量亏损Δm＝m U－mα－m Th＝0.005 9 uΔE＝Δmc2＝0.005 9×931.5 MeV＝5.50 MeV.(3)系统动量守恒，钍核和α粒子的动量大小相等，即p Th＋(－pα)＝0p Th＝pαE kTh＝p2Th2m ThE kα＝p2α2mαE kTh＋E kα＝ΔE所以钍核获得的动能E kTh ＝m αm α＋m Th ·ΔE ＝44＋228×5.5 MeV ＝0.09 MeV解得E kα＝5.50 MeV －0.09 MeV ＝5.41 MeV.【答案】 (1) 232 92U→228 90Th ＋42He.(2)5.50 MeV (3)5.41 MeV易错点3 光电效应中的图象问题理学奖．某种金属逸出光电子的最大初动能E km 与入射光频率ν的关系如图2所示，其中ν0为极限频率．从图中可以确定的是( )图2A ．逸出功与ν有关B ．E km 与入射光强度成正比C ．当ν＜ν0时，会逸出光电子D ．图中直线的斜率与普朗克常量有关D [由光电效应方程E km ＝hν－W 0、W 0＝hν0，与方程式y ＝kx ＋b 相对应可知只有D 项正确．]7．(多选)美国物理学家密立根利用图3甲所示的电路研究金属的遏止电压U C 与入射光频率ν的关系，描绘出图乙中的图象，由此算出普朗克常量h .电子电量用e 表示，下列说法正确的是( )【导学号：92492411】甲 乙图3A ．入射光的频率增大，为了测遏止电压，则滑动变阻器的滑片P 应向M 端移动B ．增大入射光的强度，光电子的最大初动能也增大C ．由U C ν图象可知，这种金属的截止频率为νCD ．由U C ν图象可求普朗克常量表达式为h ＝eU C ν1－νCCD [入射光的频率增大，光电子的最大初动能增大，则遏止电压增大，测遏制电压时，应使滑动变阻器的滑片P 向N 端移动，A 错误；根据光电效应方程E km ＝hν－W 0知，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，B 错误；根据E km ＝hν－W 0＝eU C ，解得：U C ＝hν1e －hνC e，则h ＝eU C ν1－νC，当遏止电压为零时，ν＝v C ，C 、D 正确．]。
高考物理一轮复习 第12章 量子论初步 原子核 第1节 课时提能练33 光电效应 氢原子光谱
课时提能练(三十三) 光电效应氢原子光谱(限时：40分钟)A级跨越本科线1．(多选)卢瑟福和他的学生用α粒子轰击不同的金属，并同时进行观测，经过大量的实验，最终确定了原子的核式结构．如图1218为该实验的装置，其中荧光屏能随显微镜在图中的圆面内转动．当用α粒子轰击金箔时，在不同位置进行观测，如果观测的时间相同，则下列说法正确的是( )图1218A．在1处看到的闪光次数最多B．2处的闪光次数比4处多C．3和4处没有闪光D．4处有闪光但次数极少ABD[卢瑟福和他的学生做α粒子散射实验时，得到以下结论：绝大多数α粒子直接穿过金箔，少数发生偏转，极少数发生大角度的偏转，偏转的角度甚至大于90°，A、B、D 正确．]2．下列关于原子光谱的说法不正确的是( )A．原子光谱是由物质的原子从高能级向低能级跃迁时辐射光子形成的B．不同的谱线分布对应不同的元素C．不同的谱线对应不同的发光频率D．利用光谱分析不可以准确确定元素的种类D[原子光谱即线状谱，是由物质的原子从高能级向低能级跃迁时辐射光子形成的；每种原子都有自己的特征谱线，可以利用它来鉴别物质或确定物质的组成部分．故D不正确，选D.]3．(多选)光电效应的实验结论是：对于某种金属( )A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小D．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大AD [根据光电效应规律可知A 正确，B 、C 错误．根据光电效应方程12mv 2m ＝hν－W 0，频率ν越高，初动能就越大，D 正确．]4．(多选)(2017·泰州摸底)下列说法正确的是( )A ．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一B ．玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了各种原子光谱的实验规律C ．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D ．德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的猜想，而电子的衍射实验证实了他的猜想AD [普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，A 正确；玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律，B 错误；一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为这束光的频率太小，故C 错误；德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的猜想，而电子的衍射实验证实了他的猜想，D 正确．]5．(2017·湖南师大附中摸底)有关氢原子光谱的说法正确的是( ) A ．氢原子的发射光谱是连续谱B ．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光C ．氢原子光谱说明氢原子能量是连续的D ．氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能级差无关B [由于氢原子的轨道是不连续的，而氢原子在不同的轨道上的能级E n ＝1n2E 1，故氢原子的能级是不连续的，即是分立的，故C 错误；当氢原子从较高能级轨道第n 能级跃迁到较低能级轨道第m 能级时，发射的光子的能量为E ＝E n －E m ＝1n 2E 1－1m 2E 1＝m 2－n 2n 2m2E 1＝hν，显然n 、m 的取值不同，发射光子的频率就不同，故氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能级差有关，故D 错误；由于氢原子发射的光子的能量：E ＝E n －E m ＝1n 2E 1－1m 2E 1＝m 2－n 2n 2m2E 1，所以发射的光子的能量值E 是不连续的，只能是一些特殊频率的谱线，故A 错误，B 正确．]6．(2017·枣庄模拟)如图1219所示为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n ＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同颜色的光．关于这些光下列说法正确的是( )图1219A．由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光子波长最长B．由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的光子频率最小C．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光D．用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应D[根据E m－E n＝h cλ，由n＝4能级跃迁到n＝3能级产生的光，能量最小，波长最长，故A错误；由n＝4能级跃迁到n＝3能级产生的光子能量最小，频率最小，故B错误；大量的氢原子处于n＝4的激发态，可能发出光子频率的种数n＝C24＝6，故C错误；从n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子的能量E＝E2－E1＝－3.4eV－(－13.6)eV＝10.2eV＞6.34eV，而使金属发生光电效应的条件是光子的能量大于电子的逸出功，故可以发生光电效应，故D 正确．]7．(多选)如图12110所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，由图可知( )【导学号：92492402】图12110A．该金属的极限频率为4.27×1014HzB．该金属的极限频率为5.5×1014HzC．该图线的斜率表示普朗克常量D．该金属的逸出功为0.5 eVAC[由光电效应方程E km＝hν－W0知图线与横轴交点为金属的极限频率，即ν0＝4.30×1014Hz，A对，B错；该图线的斜率为普朗克常量，C对；金属的逸出功W＝hν0＝6.63×10－34×4.30×1014/1.6×10－19eV≈1.8 eV，D错．]8．某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2.21 eV，用波长为2.5×10－7 m 的紫外线照射阴极．已知真空中光速为3.0×108m/s，元电荷为1.6×10－19C，普朗克常量为 6.63×10－34J·s，求得钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大初动能应分别是( )A．5.3×1014 Hz,2.2 JB．5.3×1014Hz,4.4×10－19 JC．3.3×1033 Hz,2.2 JD ．3.3×1033 Hz,4.4×10－19JB [由W ＝hν0得极限频率ν0＝W 0h ＝2.21×1.6×10－196.63×10－34Hz ＝5.3×1014Hz 由光电效应方程hν＝W 0＋E km 得E km ＝hν－W 0＝h cλ－W 0＝⎝ ⎛⎭⎪⎫6.63×10－34×3.0×1082.5×10－7－2.21×1.6×10－19 J ＝4.4×10－19J]B 级 名校必刷题9．(多选)(2017·恩施模拟)用如图12111所示的装置演示光电效应现象．当用某种频率的光照射到光电管上时，电流表G 的读数为i .若改用更高频率的光照射，此时( )【导学号：92492403】图12111A ．将电池正的极性反转，则光电管中没有光电子产生B ．将开关S 断开，则有电流流过电流表GC ．将变阻器的触点c 向b 移动，光电子到达阳极时的速度可能变小D ．只要电源的电动势足够大，将变阻器的触点c 向a 端移动，电流表G 的读数必将变大BC [电流表有示数说明发生了光电效应，有光电子产生，光电管左侧是正极右侧是负极，电场线向右，产生的光电子受向左的电场力，逸出后做加速运动，将电池正的极性反转，光电子逸出后做减速运动，也可能到达左极板，选项A 错误；将开关S 断开，产生的光电子匀速运动到左侧，有电流流过电流表G ，选项B 正确；将变阻器的触点c 向b 移动，光电管两侧电压减小，光电子到达阳极时的速度可能变小，选项C 正确；当光强一定，光电流达到饱和时，即使再增大光电管两端的电压，光电流也不会再增加，故即使电源的电动势足够大，将变阻器的触点c 向a 端移动，电流表G 的读数不一定变大，选项D 错误；故选B 、C.]10．(2017·保定模拟)可见光光子的能量在1.61 eV ～3.10 eV 范围内．如图12112所示，氢原子从第4能级跃迁到低能级的过程中，根据氢原子能级图可判断( )图12112A ．从第4能级跃迁到第3能级将释放出紫外线B ．从第4能级跃迁到第3能级放出的光子，比从第4能级直接跃迁到第2能级放出的光子频率更高C ．从第4能级跃迁到第3能级放出的光子，比从第4能级直接跃迁到第1能级放出的光子波长更长D ．氢原子从第4能级跃迁到第3能级时，原子要吸收一定频率的光子，原子的能量增加C [从n ＝4能级跃迁到n ＝3能级时辐射的光子能量ΔE 43＝－0.85 eV －(－1.51 eV)＝0.66 eV ，不在可见光光子能量范围之内，属于红外线，故A 错误；从n ＝4能级跃迁到n ＝2能级时辐射的光子能量ΔE 42＝－0.85 eV －(－3.40 eV)＝2.55 eV ＞ΔE 43，光子的频率ν＝ΔEh，所以ν43＜ν42，故B 错误；从n ＝4能级跃迁到n ＝1能级时辐射的光子能量ΔE 41＝－0.85 eV －(－13.60 eV)＝12.75 eV ＞ΔE 43，光子的波长λ＝hcΔE ，所以λ43＞λ41，故C 正确；从第4能级跃迁到第3能级时，原子要辐射一定频率的光子，原子的能量减少，故D 错误．]11．氢原子在基态时轨道半径r 1＝0.53×10－10m ，能量E 1＝－13.6 eV.求氢原子处于基态时：(1)电子的动能； (2)原子的电势能；(3)用波长是多少的光照射可使其电离？【解析】 (1)设处于基态的氢原子核外电子速度为v 1，则：k ·e 2r 21＝mv 21r 1电子动能E k1＝12mv 21＝ke22r 1＝9×109× 1.6×10－1922×0.53×10－10×1.6×10－19eV ＝13.6 eV. (2)E 1＝E k1＋E p1E p1＝E 1－E k1＝－13.6 eV －13.6 eV ＝－27.2 eV.(3)设用波长λ的光照射可使氢原子电离：hcλ＝0－E 1 λ＝－hc E 1＝－6.63×10－34×3×108－13.6×1.6×10－19m＝0.914 1×10－7m.【答案】 (1)13.6 eV (2)－27.2 eV (3)0.914 1×10－7 m12．氢原子处于基态时，原子能量E 1＝－13.6 eV ，已知电子电量e ＝1.6×10－19C ，电子质量m ＝0.91×10－30kg ，氢的核外电子的第一条可能轨道的半径为r 1＝0.53×10－10m.(1)若要使处于n ＝2能级的氢原子电离，至少要用频率为多大的电磁波照射该氢原子？ (2)氢原子核外电子的绕核运动可等效为一环形电流，则氢原子处于n ＝2的激发态时，核外电子运动的等效电流为多大？(3)若已知钠的极限频率为6.00×1014Hz ，今用一群处于n ＝4的激发态的氢原子发射的光谱照射钠，试通过计算说明有几条谱线可使钠发生光电效应？【导学号：92492404】【解析】 (1)要使处于n ＝2能级的氢原子电离，照射光光子的能量应能使电子从n ＝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：hν＝0－E 14得ν＝8.21×1014Hz.(2)氢原子核外电子绕核做匀速圆周运动，库仑力提供向心力，有ke 2r 22＝4π2mr 2T 2其中r 2＝4r 1.根据电流强度的定义I ＝e T由以上两式得I ＝e 216πr 1k mr 1将数据代入得I ＝1.3×10－4A.(3)由于钠的极限频率为6.00×1014Hz ，则使钠发生光电效应的光子的能量至少为 E 0＝hν＝6.63×10－34×6.00×10141.6×10－19eV ＝2.486 eV 一群处于n ＝4能级的激发态的氢原子发射的光子，要使钠发生光电效应，应使跃迁时两能级的差ΔE ≥E 0，所以在6条光谱线中有E 41、E 31、E 21、E 42这4条谱线可使钠发生光电效应．【答案】(1)8.21×1014 Hz (2)1.3×10－4 A (3)4条。
2018高考物理一轮复习第12章量子论初步原子核章末专题复习
第12章 量子论初步 原子核高考热点1|半衰期的计算半衰期的计算方法(1)半衰期是指原子核有半数发生衰变所经历的时间，它是由原子核内部因素决定的，与外界环境无关，由n ＝N ⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ，m ＝M ⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ可进行有关计算．(2)半衰期是原子核有半数发生衰变，变成新核，并不是原子核的数量、质量减少一半．(3)要理解半衰期公式中各物理量的含义，在公式n ＝N ⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ，m ＝M ⎝ ⎛⎭⎪⎫12tτ中，n 、m 分别表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子核数量和质量．测得某矿石中铀、铅质量比为1.16∶1，假设开始时矿石只含有铀238，发生衰变的铀238都变成了铅206.已知铀238的半衰期是4.5×109年，求矿石的年龄．【解析】 设开始时矿石中铀238的质量为m 0，经n 个半衰期后，剩余铀的质量为m 余，则m 余＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12n ，衰变掉的铀为m 0－m 余＝m 0⎣⎢⎡⎦⎥⎤1－⎝ ⎛⎭⎪⎫12n ，一个铀核衰变成一个铅核，设生成铅的质量为m ，则m 0⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤1－⎝ ⎛⎭⎪⎫12n m ＝238206，得m ＝206238m 0⎣⎢⎡⎦⎥⎤1－⎝ ⎛⎭⎪⎫12n ，根据题意有m 余m ＝1.161，即m0⎝ ⎛⎭⎪⎫12n 206238m0⎣⎢⎡⎦⎥⎤1－⎝ ⎛⎭⎪⎫12n ＝1.161 解得n ＝1，即t ＝τ＝4.5×109年．【答案】 4.5×109年[突破训练]1．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，1 mg 3215P 随时间衰变的关系如图121所示，请估算4 mg的3215P 经多少天的衰变后还剩0.25 mg?图121【解析】 (1)由质量数守恒、电荷数守恒，可得： 3015P ―→3014Si ＋0＋1e ，所以这种粒子是正电子0＋1e.(2)由3215P 随时间衰变的关系图可得，其半衰期τ＝14天由m 剩＝⎝ ⎛⎭⎪⎫12nm 0，且⎩⎪⎨⎪⎧ m 剩＝0.25 mgm0＝4 mg得n ＝4所以t ＝n τ＝56天．【答案】0＋1e 56天高考热点2|核反应方程的理解和种类1．核反应方程应注意以下几点：(1)必须遵守电荷数守恒、质量数守恒规律，有的还要考虑能量守恒规律(如裂变和聚变方程常含能量项)(2)核反应方程中的箭头(→)表示反应进行的方向，不能把箭头写成等号． (3)写核反应方程必须要有实验依据，决不能毫无根据地编造． 2．核反应类型有：衰变、人工转变、裂变、轻核聚变用中子轰击氧原子核的核反应方程式为168O ＋10n ―→a 7N ＋0b X ，对式中X 、a 、b的判断正确的是( )A ．X 代表中子，a ＝17，b ＝1B ．X 代表正电子，a ＝17，b ＝－1C ．X 代表正电子，a ＝17，b ＝1D ．X 代表质子，a ＝17，b ＝1C [根据质量数、电荷数守恒可知a ＝17，b ＝8＋0－7＝1，因此X 可表示为0＋1e ，即正电子，故C 项正确，A 、B 、D 项错．][突破训练]2．现有三个核反应： ①2411Na→2412Mg ＋0－1e②23592U ＋10n ―→141 56Ba ＋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。
通用版2018高考物理一轮复习第12章量子论初步原子核易错排查练
第12章 量子论初步 原子核(限时：40分钟)易错点1 天然放射现象的理解1．如图1纸面向外．已知放射源放出的射线有α、β、γ三种，下列判断正确的是( )图1A ．甲是α射线，乙是γ射线，丙是β射线B ．甲是β射线，乙是γ射线，丙是α射线C ．甲是γ射线，乙是α射线，丙是β射线D ．甲是α射线，乙是β射线，丙是γ射线B [γ射线不带电，在磁场中不发生偏转，C 、D 错．由左手定则可以判定甲带负电，丙带正电，由此可知．甲是β射线，丙是α射线，B 对．]2．关于天然放射现象，下列说法正确的是( )A ．放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间就是半衰期B ．放射性物质放出的射线中，α粒子动能很大，因此贯穿物质的本领很强C ．当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时，将发生β衰变D ．放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出γ射线 D [ 放射性元素的半衰期是原子核数有半数发生衰变所用的时间，而非原子核内核子发生衰变，故A 错；放射线中γ射线贯穿物质的本领最大，α粒子电离本领最强，故B 错；因β衰变是原子核内一个中子(10n)变为一个质子(11H)同时释放一个电子(0-1e)，不涉及核外电子，故C 错；原子核发生衰变后生成的新核由高能级向低能级跃迁时，辐射出γ射线，故D 正确．]3．(多选)美国科研人员正在研制一种新型镍铜长效电池，它是采用半衰期长达100年的放射性同位素镍63(6328Ni)和铜两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍63发生β衰变时释放电子给铜片，把镍63和铜片做电池两极给负载提供电能．下面有关该电池的说法正确的是( )A．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的B．镍63的衰变方程是6328Ni→0－1e＋6329CuC．提高温度，增大压强可以改变镍63的半衰期D．该电池内部电流方向是从镍到铜片AB[β衰变的实质10n→11H＋0-1e，则A对；镍63发生β衰变的方程为6328Ni→0-1e＋6329Cu，则B对；元素的半衰期只由元素本身决定，与外界压强、温度等无关，则C错；在电池内部电子从镍流向铜，则电流方向应是从铜流向镍，D错．]易错点2 核能的计算4.12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m1、m2、m3，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＝4m1－m2D．这个核反应中释放的核能ΔE＝(4m1－m2－2m3)c2D[由核反应过程中质量数守恒、电荷数守恒可推断出X为0＋1e，A、B错；质量亏损为Δm＝4m1－m2－2m3，释放的核能为ΔE＝Δmc2＝(4m1－m2－2m3)c2，C错，D对．] 5．一个静止的铀核232 92U(原子质量为232.037 2 u)放出一个α粒子(粒子质量为4.002 6 u)后衰变成钍核228 90Th(原子质量为228.028 7 u)．(已知原子质量单位1 u＝1.67×10－27kg,1 uc2相当于931.5 MeV的能量)(1)写出铀核的衰变反应方程．(2)算出该衰变反应中释放出的核能．(3)若释放的核能全部转化为新核的动能，则α粒子的动能为多少？【解析】(1) 232 92U→228 90Th＋42He.(2)质量亏损Δm＝m U－mα－m Th＝0.005 9 uΔE＝Δmc2＝0.005 9×931.5 MeV＝5.50 MeV.(3)系统动量守恒，钍核和α粒子的动量大小相等，即p Th＋(－pα)＝0p Th＝pαE 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＋228×5.5 MeV＝0.09 MeV解得E k α＝5.50 MeV －0.09 MeV ＝5.41 MeV. 【答案】 (1) 23292U→22890Th ＋42He. (2)5.50 MeV (3)5.41 MeV 易错点3 光电效应中的图象问题理学奖．某种金属逸出光电子的最大初动能E km 与入射光频率ν的关系如图2所示，其中ν0为极限频率．从图中可以确定的是( )图2A ．逸出功与ν有关B ．E km 与入射光强度成正比C ．当ν＜ν0时，会逸出光电子D ．图中直线的斜率与普朗克常量有关D [由光电效应方程E km ＝h ν－W 0、W 0＝h ν0，与方程式y ＝kx ＋b 相对应可知只有D 项正确．]7．(多选)美国物理学家密立根利用图3甲所示的电路研究金属的遏止电压U C 与入射光频率ν的关系，描绘出图乙中的图象，由此算出普朗克常量h .电子电量用e 表示，下列说法正确的是( )【导学号：92492411】甲 乙图3A ．入射光的频率增大，为了测遏止电压，则滑动变阻器的滑片P 应向M 端移动B ．增大入射光的强度，光电子的最大初动能也增大C ．由U C ν图象可知，这种金属的截止频率为νCD ．由U C ν图象可求普朗克常量表达式为h ＝eU Cν1－νCCD [入射光的频率增大，光电子的最大初动能增大，则遏止电压增大，测遏制电压时，应使滑动变阻器的滑片P 向N 端移动，A 错误；根据光电效应方程E km ＝h ν－W 0知，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，B 错误；根据E km ＝h ν－W 0＝eU C ，解得：U C ＝h ν1e －h νCe，则h ＝eU Cν1－νC ，当遏止电压为零时，ν＝v C ，C 、D 正确．]。
2018版高考物理(全国通用)大一轮复习讲义文档：第十二章波粒二象性原子结构与原子核第2讲含答案
第2讲原子结构和原子核一、原子结构光谱和能级跃迁1．电子的发现英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子,提出了原子的“枣糕模型"．2．原子的核式结构(1)1909～1911年，英籍物理学家卢瑟福进行了α粒子散射实验，提出了核式结构模型．图1(2）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，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞了回来”，如图1所示．（3)原子的核式结构模型：原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动．3．氢原子光谱（1)光谱：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长（频率)和强度分布的记录，即光谱．(2）光谱分类（3）氢原子光谱的实验规律：巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线，其波长公式错误!＝R（错误!－错误!）(n＝3,4，5,…，R是里德伯常量，R ＝1。
10×107 m－1)．(4）光谱分析：利用每种原子都有自己的特征谱线可以用来鉴别物质和确定物质的组成成分，且灵敏度很高．在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义．4．氢原子的能级结构、能级公式(1）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：电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时，会放出能量为hν的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hν＝E m－E n.(h是普朗克常量，h＝6。
63×10－34J·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．（2)能级和半径公式：①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。
2018版高考物理总复习第12章动量守恒定律波粒二象性原子结构与原子核第2课时波粒二象性课件
不确定性 关系。 是不太可能的，这种关系叫__________ ΔxΔp ≥ (2)表达式： _______
h 。 其中以 Δx 表示粒子位置的不确定量， 4π
以 Δp 表示粒子在 x 方向上的动量的不确定量， h 是普朗克常量。
【过关演练】 1.物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处
答案
C
要点二
用图象表示光电效应方程
(1)最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线如图。
(2)由曲线可以得到的物理量：
①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc。 ②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值W0＝E。 ③普朗克常量：图线的斜率k＝h。
【例 2】 (多选 )在做光电效应的实验时，某金属被光照射时发生
即图线的横截距在数值上等于该金属的极限频率。 图线的斜率k＝h，即图线的斜率在数值上等于普朗克常量。 ν＝0时，Ek＝－W0，即图线的纵截距的绝对值等于该金属的逸
出功。
答案 ABC
[精练题组]
1.(多选)如图所示，用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线照
射锌板时，发生的现象是( )
A.有光子从锌板逸出 C.验电器指针张开一个角度
2.粒子的波动性
运动 的粒子都与一个对应的波相联系 ，这种与 (1) 每一个 _______
物质波 。 实物粒子 相联系的波称为德布罗意波，也叫做________ ___________
(2)物质波的波长、频率关系式
h ε 波长：λ＝ p ，频率：ν＝ h 。 ___ ___
3.概率波
(1)光波是一种概率波 光的波动性不是光子之间相互作用的结果而是光子自身固有的 波动规律 确定，所以， 性质，光子在空间出现的概率可以通过 _________ 概率波 。 光波是一种_______
高考物理一轮复习第12章量子论初步原子核第1节课时提能练33光电效应氢原子光谱
课时提能练(三十三) 光电效应 氢原子光谱(限时：40分钟) A 级 跨越本科线1．(多选)卢瑟福和他的学生用α粒子轰击不同的金属，并同时进行观测，经过大量的实验，最终确定了原子的核式结构．如图1218为该实验的装置，其中荧光屏能随显微镜在图中的圆面内转动．当用α粒子轰击金箔时，在不同位置进行观测，如果观测的时间相同，则下列说法正确的是( )图1218A ．在1处看到的闪光次数最多B ．2处的闪光次数比4处多C ．3和4处没有闪光D ．4处有闪光但次数极少ABD [卢瑟福和他的学生做α粒子散射实验时，得到以下结论：绝大多数α粒子直接穿过金箔，少数发生偏转，极少数发生大角度的偏转，偏转的角度甚至大于90°，A 、B 、D 正确．]2．下列关于原子光谱的说法不正确的是( )A ．原子光谱是由物质的原子从高能级向低能级跃迁时辐射光子形成的B ．不同的谱线分布对应不同的元素C ．不同的谱线对应不同的发光频率D ．利用光谱分析不可以准确确定元素的种类D [原子光谱即线状谱，是由物质的原子从高能级向低能级跃迁时辐射光子形成的；每种原子都有自己的特征谱线，可以利用它来鉴别物质或确定物质的组成部分．故D 不正确，选D.]3．(多选)光电效应的实验结论是：对于某种金属( )A ．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B ．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应C ．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小D ．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大AD [根据光电效应规律可知A 正确，B 、C 错误．根据光电效应方程12mv 2m ＝hν－W 0，频率ν越高，初动能就越大，D 正确．]4．(多选)(2017·泰州摸底)下列说法正确的是( )A ．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一B．玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了各种原子光谱的实验规律C．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D．德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的猜想，而电子的衍射实验证实了他的猜想AD[普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，A正确；玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律，B错误；一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为这束光的频率太小，故C错误；德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的猜想，而电子的衍射实验证实了他的猜想，D正确．]5．(2017·湖南师大附中摸底)有关氢原子光谱的说法正确的是( )A．氢原子的发射光谱是连续谱B．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光C．氢原子光谱说明氢原子能量是连续的D．氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能级差无关B[由于氢原子的轨道是不连续的，而氢原子在不同的轨道上的能级E n＝1n2E1，故氢原子的能级是不连续的，即是分立的，故C错误；当氢原子从较高能级轨道第n能级跃迁到较低能级轨道第m能级时，发射的光子的能量为E＝E n－E m＝1n2E1－1m2E1＝m2－n2n2m2E1＝hν，显然n、m的取值不同，发射光子的频率就不同，故氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能级差有关，故D错误；由于氢原子发射的光子的能量：E＝E n－E m＝1n2E1－1m2E1＝m2－n2n2m2E1，所以发射的光子的能量值E是不连续的，只能是一些特殊频率的谱线，故A错误，B正确．] 6．(2017·枣庄模拟)如图1219所示为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同颜色的光．关于这些光下列说法正确的是( )图1219A．由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光子波长最长B．由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的光子频率最小C．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光D．用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应D[根据E m－E n＝h cλ，由n＝4能级跃迁到n＝3能级产生的光，能量最小，波长最长，故A 错误；由n ＝4能级跃迁到n ＝3能级产生的光子能量最小，频率最小，故B 错误；大量的氢原子处于n ＝4的激发态，可能发出光子频率的种数n ＝C 24＝6，故C 错误；从n ＝2能级跃迁到n ＝1能级辐射出的光子的能量E ＝E 2－E 1＝－3.4eV －(－13.6)eV ＝10.2eV ＞6.34eV ，而使金属发生光电效应的条件是光子的能量大于电子的逸出功，故可以发生光电效应，故D 正确．]7．(多选)如图12110所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线，普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s，由图可知( )【导学号：92492402】图12110A ．该金属的极限频率为4.27×1014Hz B ．该金属的极限频率为5.5×1014Hz C ．该图线的斜率表示普朗克常量 D ．该金属的逸出功为0.5 eVAC [由光电效应方程E km ＝hν－W 0知图线与横轴交点为金属的极限频率，即ν0＝4.30×1014Hz ，A 对，B 错；该图线的斜率为普朗克常量，C 对；金属的逸出功W ＝hν0＝6.63×10－34×4.30×1014/1.6×10－19eV≈1.8 eV，D 错．]8．某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2.21 eV ，用波长为2.5×10－7m 的紫外线照射阴极．已知真空中光速为3.0×108m/s ，元电荷为1.6×10－19C ，普朗克常量为 6.63×10－34J·s，求得钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大初动能应分别是( )A ．5.3×1014 Hz,2.2 JB ．5.3×1014Hz,4.4×10－19JC ．3.3×1033 Hz,2.2 JD ．3.3×1033Hz,4.4×10－19JB [由W ＝hν0得极限频率ν0＝W 0h ＝2.21×1.6×10－196.63×10－34Hz ＝5.3×1014Hz 由光电效应方程hν＝W 0＋E km 得E km ＝hν－W 0＝h cλ－W 0＝⎝ ⎛⎭⎪⎫6.63×10－34×3.0×1082.5×10－7－2.21×1.6×10－19 J ＝4.4×10－19J]B 级 名校必刷题9．(多选)(2017·恩施模拟)用如图12111所示的装置演示光电效应现象．当用某种频率的光照射到光电管上时，电流表G 的读数为i .若改用更高频率的光照射，此时( )【导学号：92492403】图12111A ．将电池正的极性反转，则光电管中没有光电子产生B ．将开关S 断开，则有电流流过电流表GC ．将变阻器的触点c 向b 移动，光电子到达阳极时的速度可能变小D ．只要电源的电动势足够大，将变阻器的触点c 向a 端移动，电流表G 的读数必将变大BC [电流表有示数说明发生了光电效应，有光电子产生，光电管左侧是正极右侧是负极，电场线向右，产生的光电子受向左的电场力，逸出后做加速运动，将电池正的极性反转，光电子逸出后做减速运动，也可能到达左极板，选项A 错误；将开关S 断开，产生的光电子匀速运动到左侧，有电流流过电流表G ，选项B 正确；将变阻器的触点c 向b 移动，光电管两侧电压减小，光电子到达阳极时的速度可能变小，选项C 正确；当光强一定，光电流达到饱和时，即使再增大光电管两端的电压，光电流也不会再增加，故即使电源的电动势足够大，将变阻器的触点c 向a 端移动，电流表G 的读数不一定变大，选项D 错误；故选B 、C.]10．(2017·保定模拟)可见光光子的能量在1.61 eV ～3.10 eV 范围内．如图12112所示，氢原子从第4能级跃迁到低能级的过程中，根据氢原子能级图可判断( )图12112A ．从第4能级跃迁到第3能级将释放出紫外线B ．从第4能级跃迁到第3能级放出的光子，比从第4能级直接跃迁到第2能级放出的光子频率更高C ．从第4能级跃迁到第3能级放出的光子，比从第4能级直接跃迁到第1能级放出的光子波长更长D ．氢原子从第4能级跃迁到第3能级时，原子要吸收一定频率的光子，原子的能量增加C [从n ＝4能级跃迁到n ＝3能级时辐射的光子能量ΔE 43＝－0.85 eV －(－1.51 eV)＝0.66 eV ，不在可见光光子能量范围之内，属于红外线，故A 错误；从n ＝4能级跃迁到n ＝2能级时辐射的光子能量ΔE 42＝－0.85 eV －(－3.40 eV)＝2.55 eV ＞ΔE 43，光子的频率ν＝ΔEh，所以ν43＜ν42，故B 错误；从n ＝4能级跃迁到n ＝1能级时辐射的光子能量ΔE 41＝－0.85 eV －(－13.60 eV)＝12.75 eV ＞ΔE 43，光子的波长λ＝hcΔE，所以λ43＞λ41，故C 正确；从第4能级跃迁到第3能级时，原子要辐射一定频率的光子，原子的能量减少，故D 错误．]11．氢原子在基态时轨道半径r 1＝0.53×10－10m ，能量E 1＝－13.6 eV.求氢原子处于基态时：(1)电子的动能； (2)原子的电势能；(3)用波长是多少的光照射可使其电离？【解析】 (1)设处于基态的氢原子核外电子速度为v 1，则：k ·e 2r 21＝mv 21r 1电子动能E k1＝12mv 21＝ke22r 1＝9×109× 1.6×10－1922×0.53×10－10×1.6×10－19eV ＝13.6 eV. (2)E 1＝E k1＋E p1E p1＝E 1－E k1＝－13.6 eV －13.6 eV ＝－27.2 eV.(3)设用波长λ的光照射可使氢原子电离：hcλ＝0－E 1 λ＝－hc E 1＝－6.63×10－34×3×108－13.6×1.6×10－19m＝0.914 1×10－7m.【答案】 (1)13.6 eV (2)－27.2 eV (3)0.914 1×10－7 m12．氢原子处于基态时，原子能量E 1＝－13.6 eV ，已知电子电量e ＝1.6×10－19C ，电子质量m ＝0.91×10－30kg ，氢的核外电子的第一条可能轨道的半径为r 1＝0.53×10－10m.(1)若要使处于n ＝2能级的氢原子电离，至少要用频率为多大的电磁波照射该氢原子？ (2)氢原子核外电子的绕核运动可等效为一环形电流，则氢原子处于n ＝2的激发态时，核外电子运动的等效电流为多大？(3)若已知钠的极限频率为6.00×1014Hz ，今用一群处于n ＝4的激发态的氢原子发射的光谱照射钠，试通过计算说明有几条谱线可使钠发生光电效应？【导学号：92492404】【解析】 (1)要使处于n ＝2能级的氢原子电离，照射光光子的能量应能使电子从n ＝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：hν＝0－E 14得ν＝8.21×1014Hz.(2)氢原子核外电子绕核做匀速圆周运动，库仑力提供向心力，有ke 2r 22＝4π2mr 2T 2其中r 2＝4r 1.根据电流强度的定义I ＝e T由以上两式得I ＝e 216πr 1k mr 1将数据代入得I ＝1.3×10－4A.(3)由于钠的极限频率为6.00×1014Hz ，则使钠发生光电效应的光子的能量至少为 E 0＝hν＝6.63×10－34×6.00×10141.6×10－19eV ＝2.486 eV 一群处于n ＝4能级的激发态的氢原子发射的光子，要使钠发生光电效应，应使跃迁时两能级的差ΔE ≥E 0，所以在6条光谱线中有E 41、E 31、E 21、E 42这4条谱线可使钠发生光电效应．【答案】 (1)8.21×1014Hz (2)1.3×10－4A (3)4条。
2018高考物理一轮复习第12章量子论初步原子核第2节课时提能练34核反应和核能
课时提能练(三十四) 核反应和核能(限时：40分钟)A级跨越本科线1．(多选)如图1221所示，使某放射性元素发出的射线垂直进入匀强电场，按图中标号判断( )图1221A．1的穿透本领最强B．2的速度最大C．3的电离本领最大D．1是由原子放出的，2、3不是BC[本题主要考查学生对α射线、β射线、γ射线的来源、带电性及特点的了解．由图可知，射线3带正电，是α射线，其电离作用大但穿透能力弱，速度小；射线1带负电，是β射线，是接近光速的电子流；射线2不带电，是γ射线，其穿透本领最强，而电离作用最弱，速度为光速．]2．原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源．当氘等离子体被加热到适当高温时，氘核参与的几种聚变反应可能发生，放出能量．这几种反应的总效果可以表示为621H―→k42He＋d11H＋210n＋43.15 MeV由平衡条件可知( )A．k＝1，d＝4 B．k＝2，d＝2C．k＝1，d＝6 D．k＝2，d＝3B[核反应的基本规律是质量数和电荷数守恒，所以6×2＝4k＋d＋2,6×1＝2k＋d，解得k＝2，d＝2，因此B选项正确．]3．下列说法中正确的是( )A．质子与中子结合成氘核的过程中需要吸收能量B.22688Ra(镭)衰变为22286Rn(氡)要经过1次α衰变和1次β衰变C．β射线是原子核外电子挣脱原子核的束缚后而形成的电子流D．放射性元素的半衰期是指大量该元素的原子核中有半数发生衰变所需要的时间D[质子与中子结合成氘核，需放出能量，A错误．根据质量数、电荷数守恒判断，只发生一次α衰变，B 错误；β射线是原子核发生β衰变形成的，是原子核中放出的电子，C 错误；根据半衰期的概念，D 正确．]4．(多选)23290Th(钍)经过一系列α和β衰变，变成20882Pb(铅)，下列说法正确的是( ) A ．铅核比钍核少8个质子 B ．铅核比钍核少16个中子C ．共经过4次α衰变和6次β衰变D ．共经过6次α衰变和4次β衰变ABD [由于β衰变不会引起质量数的减少，故可先根据质量数的减少确定α衰变的次数为：x ＝232－2084＝6，再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定β衰变的次数，y应满足：2x －y ＝90－82＝8，所以y ＝2x －8＝4，故A 、D 正确，C 错误；铅核此钍核少的中子数为232－208－8＝16，故B 正确．]5．一个氡核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22286 Rn 衰变成21884Po 的过程放出的粒子是( )【导学号：92492407】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B [根据公式m 余＝m 原⎝ ⎛⎭⎪⎫12tτ其中m 原＝1 g ，t ＝7.6 天，τ＝3.8天，可求得m 余＝0.25g ，故衰变掉的氡的质量为0.75 g ．氡核衰变成钋核，电荷数减少2，质量数减少4，故22286Rn 衰变成21884Po 的过程放出的粒子是α粒子，综上所述，只有B 正确．]6．“超导托卡马克”(英名称：EAST ，俗称“人造太阳”)是我国自行研制的可控热核反应实验装置．设该实验反应前氘核(21H)的质量为m 1，氚核(31H)的质量为m 2，反应后氦核(42He)的质量为m 3，中子(10n)的质量为m 4，光速为c .下列说法中不正确的是( )A ．这种装置中发生的核反应方程式是21H ＋31H→42He ＋10n B ．由核反应过程质量守恒可知m 1＋m 2＝m 3＋m 4 C ．核反应放出的能量等于(m 1＋m 2－m 3－m 4)c 2D ．这种装置与我国大亚湾核电站所使用核装置的核反应原理不相同B [可控热核反应装置中发生的核反应方程式是21H ＋31H→42He ＋10n ，故A 正确；核反应过程中质量数守恒，但质量不守恒，核反应过程中存在质量亏损，因此m 1＋m 2≠m 3＋m 4，故B 错误；核反应过程中的质量亏损Δm ＝m 1＋m 2－m 3－m 4，释放的核能ΔE ＝Δmc 2＝(m 1＋m 2－m 3－m 4)c 2，故C 正确；这种装置的核反应是核聚变，我国大亚湾核电站所使用核装置是核裂变，它们的核反应原理不相同，故D 正确．]7．(多选)(2017·扬州模拟)科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量．核反应方程分别为：X ＋Y→42He ＋31H ＋4.9 MeV 和21H ＋31H→42He ＋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AD [在该核反应中，21H ＋31H→42He ＋X ＋17.6 MeV ，根据电荷数守恒、质量数守恒，则X 的电荷数为0，质量数为1，可知X 是中子，故A 正确．在X ＋Y→42He ＋31H ＋4.9 MeV 中，根据电荷数守恒、质量数守恒，Y 的电荷数为3，质量数为6，则Y 的质子数为3，中子数为3，故B 错误，两个核反应都释放能量，都有质量亏损，故C 错误．两核反应均为核聚变反应，故D 正确．]8．(2017·宜川联考)太阳和许多恒星发光是内部核聚变的结果，核反应方程11H ＋11H→ba X ＋01e ＋V e 是太阳内部的许多核反应中的一种，其中01e 为正电子，V e 为中微子(1)确定核反应方程中a 、b 的值；(2)在质子与质子达到核力作用范围完成核聚变前必须要克服强大的库仑斥力．设质子的质量为m ，电子质量相对很小可忽略，中微子质量为零，克服库仑力做功为W .若一个运动的质子与一个速度为零的质子发生上述反应，运动质子速度至少多大？【导学号：92492408】【解析】 (1)根据核反应的质量数及电荷数守恒可知a ＝1，b ＝2.(2)由动量守恒定律可知：mv 0＝2mv 由能量关系可知：－W ＝12(2m )v 2－12mv 20；解得v 0＝4Wm.【答案】 (1)a ＝1 b ＝2 (2)4WmB 级 名校必刷题9．(2017·恩施模拟)某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为11H ＋126C→137N ＋Q 1；11H ＋157N→126C ＋X ＋Q 2，方程中Q 1、Q 2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表，下列判断正确的是( )A.X是32He，Q2＞Q1B．X是42He，Q2＞Q1C．X是32He，Q2＜Q1D．X是42He，Q2＜Q1B[根据核反应方程的质量数和电荷数守恒可判断出X是哪种原子核，根据爱因斯坦质能方程可知质量亏损大的释放能量大，11H＋12 6C→137 N中质量亏损为：Δm1＝(1.007 8＋12.000 0－13.005 7) u＝0.002 1 u，根据电荷数守恒和质量数守恒可知：11H＋15 7N→12 6C＋X中X的电荷数为2、质量数为4，故X为α粒子，即42He，质量亏损为：Δm2＝(1.007 8＋15.000 1－12.000 0－4.002 6) u＝0.005 3 u．根据爱因斯坦的质能方程可知：Q1＝Δm1c2，Q2＝Δm2c2，则Q1＜Q2，故B正确，A、C、D错误；故选B.]10．一个静止的原子核a b X经α衰变放出一个α粒子并生成一个新核，α粒子的动能为E0.设衰变时产生的能量全部变成α粒子和新核的动能，则在此衰变过程中的质量亏损为( )A.E0c2B．E0a －c2C.a－E0c2D．aE0a －c2D[衰变时放出的核能ΔE＝Δmc2，ΔE＝E0＋E k，而E k＝p22m新，衰变时由动量守恒有pα＝p新，故E k＝p2α2m新＝2mαE02m新＝4a－4E0，代入得ΔE＝E0＋4a－4E0＝aa－4E0，质量亏损Δm＝ΔEc2＝aE0a －c2，D正确．]11．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个α粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片，如图1222所示，今测得两个相切圆半径之比r1∶r2＝44∶1，求：图1222(1)这个原子核原来所含的质子数是多少？(2)图中哪一个是α粒子的径迹？【导学号：92492409】【解析】(1)设衰变后新核的带电荷量为q x，α粒子的带电荷量为qα＝2e，它们的质量分别为m x和mα，衰变后的速度分别为v x和vα，所以原来原子核的带电荷量(即质子数)q ＝q x＋qα(或Z＝Z x＋Zα) ①根据轨道半径公式r＝mvqB可知，在同一磁场中q∝mvq，所以q x∶qα＝(m x v xr x)∶(mαvαrα)②又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，即m x v x＝mαvα③解②和③式，得：q x∶qα＝rα∶r xq x＝(rα∶r x)×qα＝88e，(只能是rα∶r x＝44∶1，否则q x＝e22无意义)．代入①式得：q＝90e，Z＝90.(2)由于轨道半径与粒子带电量(在本题中)成反比，所以圆轨道1是α粒子的径迹，圆轨道2是新核的径迹，两者电性相同，运动方向相反．【答案】(1)90 (2)1。
近年高考物理一轮复习 第12章 量子论初步 原子核 第2节 核反应和核能教师用书(2021年整理)
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第2节核反应和核能知识点1 原子核的组成放射性及放射性同位素1．原子核的组成（1）原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子．质子带正电,中子不带电．(2)基本关系①核电荷数＝质子数(Z)＝元素的原子序数＝核外电子数．②质量数（A)＝核子数＝质子数＋中子数．(3)X元素的原子核的符号为错误!X，其中A表示质量数，Z表示核电荷数．2．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，首先由贝可勒尔发现．天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构．（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．(3）三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是α射线、β射线、γ射线．3．放射性同位素的应用与防护（1)同位素：具有相同质子数和不同中子数的原子核．(2)放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同．(3）应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等．(4）防护:防止放射性对人体组织的伤害．知识点2 原子核的衰变、半衰期1．原子核的衰变（1）定义：原子核放出α粒子或β粒子,变成另一种原子核的变化．Y＋4，2He（2）分类:α衰变:A，Z X→A－4Z－2β衰变：A Z X→A Z＋1Y＋错误!eγ辐射：当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变,同时伴随着γ辐射．(3)两个典型的衰变方程：①α衰变：错误!U→错误!Th＋错误!He;②β衰变：错误!Th→错误!Pa＋错误!e.2．半衰期(1)定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．(2）影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系．知识点3 核反应和核能1．核反应在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程．在核反应中，质量数守恒,电荷数守恒．2．重核裂变(1）定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程．（2)特点:①裂变过程中能够放出巨大的能量；②裂变的同时能够放出2～3(或更多)个中子；③裂变的产物不是唯一的．对于铀核裂变有二分裂、三分裂和四分裂形式，但三分裂和四分裂概率比较小．（3）典型的裂变反应方程：错误!U＋错误!n―→错误!Kr＋错误!Ba＋3错误!n.（4）链式反应：由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程．（5）临界体积和临界质量：裂变物质能够发生链式反应的最小体积及其相应的质量．（6）裂变的应用：原子弹、核反应堆．（7)反应堆构造:核燃料、慢化剂、镉棒、防护层．3．轻核聚变（1）定义：两轻核结合成质量较大的核的反应过程．轻核聚变反应必须在高温下进行，因此又叫热核反应．（2)特点：①聚变过程放出大量的能量，平均每个核子放出的能量，比裂变反应中每个核子放出的能量大3至4倍．②聚变反应比裂变反应更剧烈．③对环境污染较少．④自然界中聚变反应原料丰富．（3)典型的聚变反应方程:2，H＋错误!H―→错误!He＋错误!n＋17。
2018版高考物理(全国通用)大一轮复习讲义文档：第十二章波粒二象性原子结构与原子核第1讲含答案
[高考命题解读]分析年份高考（全国卷)四年命题情况对照分析题号命题点2013年Ⅰ卷35题第(1）问填空题，考查了核反应前后质量数和电荷数守恒1。
考查方式高考对本部分内容考查形式比较固定，一般比较单一的考查某个知识点，且知识点相对比较单一，题型为选择题和Ⅱ卷35题第(1)问选择题,考查了原子核的结合能2014年Ⅰ卷35题第（1）问选择题，考查了天然放射现象和半衰期Ⅱ卷35题第(1）问选择题，考查了原子和原子核2015Ⅰ卷第（1）问填空题,考年 35题 查了光电效应 填空题．2．命题趋势 由于本部分内容涉及点较多,且已经改为必考内容，今后的命题应该向着多个考点融合的方向发展.Ⅱ卷35题 第（1)问选择题，考查了光电效应和波粒二象性2016年Ⅰ卷35题 第（1）问选择题，考查了光电效应Ⅱ卷35题 第(1）问选择题，考查了核反应方程 Ⅲ卷35题第（1)问选择题，考查了核反应与质能关系第1讲 光电效应 波粒二象性1．光电效应及其规律 (1）光电效应现象在光的照射下，金属中的电子从表面逸出的现象，发射出来的电子叫光电子．(2)光电效应的产生条件入射光的频率大于等于金属的极限频率．(3）光电效应规律①每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于等于这个极限频率才能产生光电效应．②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大．③光电效应的发生几乎是瞬时的,一般不超过10－9 s.④当入射光的频率大于极限频率时,饱和光电流的大小与入射光的强度成正比．2．爱因斯坦光电效应方程（1）光子说：在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子,光子的能量ε＝hν。
（2)逸出功W0：电子从金属中逸出所需做功的最小值．(3）最大初动能：发生光电效应时,金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值．（4)光电效应方程①表达式：hν＝E k＋W0或E k＝hν－W0。
②物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν,这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能．3．光的波粒二象性（1)波动性:光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性．（2)粒子性：光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性．(3)光既具有波动性,又具有粒子性,称为光的波粒二象性．4．物质波（1)概率波光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波．(2)物质波任何一个运动着的物体,小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长λ＝hp，p为运动物体的动量，h为普朗克常量．1．判断下列说法是否正确．(1)任何频率的光照射到金属表面都可以发生光电效应．（×）(2）光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比．( ×）(3）光的频率越高，光的粒子性越明显,但仍具有波动性．( √) (4）德国物理学家普朗克提出了量子假说，成功地解释了光电效应规律．（×）（5）美国物理学家康普顿发现了康普顿效应，证实了光的粒子性．（√)（6）法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子具有波动性．（√)2．(人教版选修3－5P30演示实验改编）（多选)如图1所示，用导线把验电器与锌板相连接,当用紫外线照射锌板时，发生的现象是（)图1A．有光子从锌板逸出B．有电子从锌板逸出C．验电器指针张开一个角度D．锌板带负电答案BC3．(人教版选修3－5P36第2题改编)（多选)在光电效应实验中,用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是（）A．增大入射光的强度，光电流增大B．减小入射光的强度，光电效应现象消失C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应D．改用频率大于ν的光照射,光电子的最大初动能变大答案AD解析增大入射光强度,单位时间内照射到单位面积上的光子数增加，则光电流将增大，故选项A正确；光电效应是否发生取决于入射光的频率，而与入射光强度无关，故选项B错误．用频率为ν的光照射光电管阴极,发生光电效应，用频率较小的光照射时，若光的频率仍大于极限频率,则仍会发生光电效应，选项C错误；根据hν－W逸＝错误!mv2可知,增大入射光频率，光电子的最大初动能也增大，故选项D正确．4．（粤教版选修3－5P40第2题）（多选）下列说法中正确的是( ) A．光的波粒二象性学说彻底推翻了麦克斯韦的光的电磁说B．在光的双缝干涉实验中，暗条纹的地方是光子永远不能到达的地方C．光的双缝干涉实验中，大量光子打在光屏上的落点是有规律的，暗纹处落下光子的概率小D．单个光子具有粒子性，大量光子具有波动性E．光的波动性是因为光子之间的相互作用的结果答案CD命题点一光电效应的实验规律光电效应的研究思路(1）两条线索：(2）两条对应关系：光强大→错误!→错误!→错误!光子频率高→错误!→错误!例1 （多选）现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生．下列说法正确的是（)A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B．入射光的频率变高，饱和光电流变大C．入射光的频率变高,光电子的最大初动能变大D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生答案AC解析在发生光电效应时，饱和光电流大小由光照强度来决定，与频率无关，光照强度越大饱和光电流越大,因此A正确，B错误;根据E km＝hν－W0可知，对于同一光电管，逸出功W0不变，当频率变高，光电子的最大初动能E km变大，因此C正确；由光电效应规律可知,当频率低于截止频率时无论光照强度多大，都不会有光电流产生，因此D错误．对光电效应的四点提醒1．能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率．2．光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光．3．逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关．4．光电子不是光子，而是电子．1．（多选)下列对光电效应的理解，正确的是( ）A．金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属B．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应C．发生光电效应时,入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大D．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应，入射光的最低频率也不同答案BD2。
近年高考物理一轮复习 第12章 量子论初步 原子核章末专题复习(2021年整理)
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第12章量子论初步原子核高考热点1｜半衰期的计算半衰期的计算方法（1)半衰期是指原子核有半数发生衰变所经历的时间，它是由原子核内部因素决定的,与外界环境无关，由n＝N错误!错误!,m＝M错误!错误!可进行有关计算．（2)半衰期是原子核有半数发生衰变，变成新核,并不是原子核的数量、质量减少一半．(3）要理解半衰期公式中各物理量的含义，在公式n＝N错误!错误!，m＝M错误!错误!中,n、m 分别表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子核数量和质量．测得某矿石中铀、铅质量比为1。
16∶1,假设开始时矿石只含有铀238，发生衰变的铀238都变成了铅206。
已知铀238的半衰期是4.5×109年，求矿石的年龄．【解析】设开始时矿石中铀238的质量为m0，经n个半衰期后，剩余铀的质量为m余，则m余＝m0错误!n，衰变掉的铀为m0－m余＝m0错误!,一个铀核衰变成一个铅核，设生成铅的质量为m，则m错误!＝错误!,得m＝错误!m0错误!，根据题意有错误!＝错误!,即错误!＝错误!解得n＝1，即t＝τ＝4.5×109年．【答案】4。
5×109年[突破训练］1．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错误!P衰变成错误!Si的同时放出另一种粒子，这种粒子是________,错误!P是错误!P 的同位素，被广泛应用于生物示踪技术，1 mg 错误!P随时间衰变的关系如图12。
晴暑市最量学校高考物理一轮复习 第12章 量子论初步 原子核 第2节 核反和核能教师用书
喷晶州喇遇市喊景学校第2节 核反应和核能知识点1 原子核的组成 放射性及放射性同位素 1．原子核的组成(1)原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子．质子带正电，中子不带电． (2)基本关系①核电荷数＝质子数(Z )＝元素的原子序数＝核外电子数． ②质量数(A )＝核子数＝质子数＋中子数．(3)X 元素的原子核的符号为AZ X ，其中A 表示质量数，Z 表示核电荷数．2．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，首先由贝可勒尔发现．天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构．(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．(3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是α射线、β射线、γ射线． 3．放射性同位素的应用与防护(1)同位素：具有相同质子数和不同中子数的原子核．(2)放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同． (3)应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等． (4)防护：防止放射性对人体组织的伤害． 知识点2 原子核的衰变、半衰期 1．原子核的衰变(1)定义：原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化． (2)分类：α衰变：AZ X→A －4Z －2Y ＋42Heβ衰变：AZ X→ AZ ＋1Y ＋ 0－1eγ辐射：当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴随着γ辐射．(3)两个典型的衰变方程： ①α衰变：23892U→23490Th ＋42He ；②β衰变：23490Th→23491Pa ＋0－1e.2．半衰期(1)定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系．知识点3 核反应和核能1．核反应在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程．在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒．2．重核裂变(1)定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程．(2)特点：①裂变过程中能够放出巨大的能量；②裂变的同时能够放出2～3(或更多)个中子；③裂变的产物不是唯一的．对于铀核裂变有二分裂、三分裂和四分裂形式，但三分裂和四分裂概率比较小．(3)典型的裂变反应方程：23592U＋10n―→8936Kr＋14456Ba＋310n.(4)链式反应：由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程．(5)临界体积和临界质量：裂变物质能够发生链式反应的最小体积及其相应的质量．(6)裂变的应用：原子弹、核反应堆．(7)反应堆构造：核燃料、慢化剂、镉棒、防护层．3．轻核聚变(1)定义：两轻核结合成质量较大的核的反应过程．轻核聚变反应必须在高温下进行，因此又叫热核反应．(2)特点：①聚变过程放出大量的能量，平均每个核子放出的能量，比裂变反应中每个核子放出的能量大3至4倍．②聚变反应比裂变反应更剧烈．③对环境污染较少．④自然界中聚变反应原料丰富．(3)典型的聚变反应方程：21H ＋31H ―→42He ＋10n ＋17.6 MeV4．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． 5．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 2.1．正误判断(1)原子核是由质子、中子、电子组成的．(×)(2)α射线、β射线、γ射线的组成是三种不同的粒子．(×) (3)半衰期与温度无关．(√)(4)重核裂变和轻核聚变都能释放核能．(√) (5)核反应中质量数守恒，故没有质量亏损．(×)2．[对放射性半衰期的考查]氡222衰变为钋218的半衰期为3.8天.20克氡222经7.6天后还剩下( )A ．10 gB ．5 gC ．2.5 gD ．1.25 gB [设发生衰变的原子的质量为m 0，经过t 时间后，剩余的质量为m ，则m ＝m 0⎝⎛⎭⎫12tτ，m ＝m 0⎝⎛⎭⎫12t τ＝20×⎝⎛⎭⎫127.63.8＝5 g ．故B 正确．]3．[对核反应方程的考查](多选)下列说法正确的是( ) A.157 N ＋11H→126 C ＋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BD [核反应类型分四种，核反应的方程特点各有不同．衰变方程的左边只有一个原子核，右边出现α或β粒子．聚变方程的左边是两个轻核，右边是中等原子核．裂变方程的左边是重核与中子，右边是中等原子核．人工核转变方程的左边是氦核与常见元素的原子核，右边也是常见元素的原子核，由此可知B 、D正确．]4．[对核能的考查]利用氦3(32He)和氘进行的聚变安全无污染，容易控制．月球上有大量的氦3，每个航天大国都将获取氦3作为开发月球的重要目标之一．“嫦娥一号”探月卫星执行的一项重要任务就是评估月壤中氦3的分布和储量．已知两个氘核聚变生成一个氦3和一个中子的核反应方程是：221H→32He＋10 n＋3.26 MeV，若有2 g氘全部发生聚变，则释放的能量是(N A为阿伏加德罗常数)( )【：92492405】A．0.5×3.26 MeV B．3.26 MeVC．0.5N A×3.26 MeV D．N A×3.26 MeVC [2 g 氘发生题述核反应所释放的能量为22×2×N A×3.26 MeV＝0.5N A×3.26 MeV.故C正确．]原子核的衰变及半衰期1.α衰变、β衰变的比较衰变类型α衰变β衰变衰变方程A Z X→A－4Z－2Y＋42HeAZ X→AZ+1Y＋0-1e衰变实质2个质子和2个中子结合成一个整体射出1个中子转化为1个质子和1个电子211H＋210n→42He10n→11H＋0-1e匀强磁场中轨迹形状衰变规律电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒2.名称构成符号电荷量质量电离能力贯穿本领α射线氦核42He＋2 e 4 u最强最弱β射线电子0－1e－e11 837u较强较强γ射线光子γ00最弱最强若A Z X→A′Z′Y＋n42He＋m0－1e则A ＝A ′＋4n ，Z ＝Z ′＋2n －m 解以上两式即可求出m 和n . 4．对半衰期的理解(1)半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对个别或少量原子核，无半衰期可言．(2)根据半衰期的概率，可总结出公式N 余＝N 原⎝⎛⎭⎫12t τ，m 余＝m 原⎝⎛⎭⎫12t 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．[题组通关]1．(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 ．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性C ．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强D ．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线BC [自然界中绝大部分元素没有放射现象，选项A 错误；放射性元素的半衰期只与原子核结构有关，与其他因素无关，选项B 正确；α、β和γ三种射线电离能力依次减弱，穿透能力依次增强，选项C 正确；原子核发生衰变时，不能同时发生α和β衰变，γ射线伴随这两种衰变产生，故选项D 错误．]2．若元素A 的半衰期为4天，元素B 的半衰期为5天，则相同质量的A 和B ，经过20天后，剩下的质量之比m A ∶m B 为( )A ．30∶31B ．31∶30C ．1∶2D ．2∶1C [由m ＝m 0⎝⎛⎭⎫12tτ有m A ＝⎝⎛⎭⎫12204m 0，m B ＝⎝⎛⎭⎫12205m 0，得m A ∶m B ＝1∶2.C 正确．] 1．一个区别：静止的原子核在磁场中发生α衰变和β衰变时的轨迹不同，分别为相外切圆和相内切圆． 2．两个结论：(1)原子核发生衰变时遵循电荷数守恒和质量数守恒．(2)每发生一次α衰变，原子核的质量数减小“4”，每发生一次β衰变，原子核的质子数增大“1”．核反应类型及核反应方程的书写1类型可控性核反应方程典例衰变α衰变自发238 92U→234 90Th＋42Heβ衰变自发234 90Th→234 91Pa＋0－1e人工转变人工控制147N＋42He→178O＋11H(卢瑟福发现质子)42He＋94Be→126C＋10n(查德威克发现中子)2713Al＋42He→3015P＋10n (约里奥·居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子)3015P→3014Si＋+1e重核裂变比较容易进行人工控制23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310n23592U＋10n→13654Xe＋9038Sr＋1010n轻核聚变很难控制21H＋31H→42He＋10n(1)熟记常见基本粒子的符号，是正确书写核反应方程的基础．如质子(11H)、中子(10n)，α粒子(42He)、β粒子(0－1e)、正电子(0+1e)、氘核(21H)、氚核(31H)等．(2)掌握核反应方程遵守的规律，是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据，由于核反应不可逆，所以书写核反应方程式时只能用“―→”表示反应方向．[题组通关]1．(多选)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有( )A.238 92U→234 90Th＋42He 是α衰变B.14 7N＋42He→17 8O＋11H 是β衰变C.21H＋31H→42He＋10n 是轻核聚变D.8234Se→8236Kr＋2 0－1e 是重核裂变AC[A为α衰变，B为原子核的人工转变，C为轻核聚变，D为β衰变，故A、C正确．]2．(2017·淮北模拟)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：23592U＋10n→a＋b ＋210n，则a＋b可能是( )A.14156Ba＋9236Kr B．14054Xe＋9438SrC.14156Ba＋9338Sr D．14054Xe＋9336KrB[核反应过程中遵循质量数守恒和电荷数都守恒，A质量数不守恒，B质量数和电荷数都守恒，C电荷数不守恒，D质量数和电荷数都不守恒，故B正确．]3．(2016·全国丙卷)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( )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105 m/s，方向与质子初速度的方向一致ABE[核反应过程中遵循质量数守恒和电荷数守恒，核反应方程为p＋2713Al→2814Si*，说法A正确．核反应过程中遵从动量守恒和能量守恒，说法B正确，说法C错误．核反应中发生质量亏损，生成物的质量小于反应物的质量之和，说法D错误．根据动量守恒定律有m p v p＝m Si v Si，碰撞后硅原子核速度的数量级为105 m/s，方向与质子初速度方向一致，说法E正确．]两点提醒1．核反应方程一定满足质量数守恒和电荷数守恒．2．在确定生成物是哪种元素时应先由电荷数守恒确定生成物的核电荷数．核能的产生和计算1.(1)方程E＝mc2的含义：物体具有的能量与它的质量之间存在简单的正比关系，物体的能量增大，质量也增大；物体的能量减少，质量也减少．(2)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其能量也要相应减少，即ΔE＝Δmc2.(3)原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Δm，吸收的能量为ΔE＝Δmc2.2．核能的计算方法(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”．(3)根据核子比结合能来计算核能：原子核的结合能＝核子比结合能×核子数． [题组通关]1．(多选)关于原子核的结合能，下列说法正确的是( ) A ．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量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(13355Cs)的结合能小于铅原子核(20882Pb)的结合能D ．比结合能越大，原子核越不稳定ABC [原子核分解成自由核子时，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．]2．钚的放射性同位素23994Pu 静止时衰变为铀核激发态235 92U *和α粒子，而铀核激发态235 92U *立即衰变为铀核23592U ，并放出能量为0.097 MeV 的γ光子．已知：23994Pu 、23592U 和α粒子的质量分别为m Pu ＝239.052 1 u 、m U ＝235.043 9 u 和m α＝4.002 6 u,1 u c 2＝931.5 MeV .(1)写出衰变方程；(2)已知衰变放出的光子的动量可忽略，求α粒子的动能.【：92492406】【解析】 (1)衰变方程为239 94Pu ―→235 92U *＋42He ，235 92U *―→23592U ＋γ.或两式合并为239 94Pu ―→23592U ＋42He ＋γ.(2)上述衰变过程的质量亏损为Δm ＝m Pu －m U －m α， 由质能方程得ΔE ＝Δmc 2由能量守恒得ΔE ＝E kU ＋E kα＋E γ设衰变后的铀核和α粒子的速度分别为v U 和v α，则由动量守恒定律得m U v U ＝m αv α 又E kU ＝12m U v 2U ，E kα＝12m αv 2α 联立解得E kα＝m Um U ＋m α[(m Pu －m U －m α)c 2－E γ]，代入题给数据得E kα＝5.034 MeV.【答案】 (1)23994Pu ―→23592U ＋42He ＋γ (2)5.034 MeV核能求解的思路方法1．应用质能方程解题的流程图：书写核反应方程→计算质量亏损Δm→利用ΔE＝Δmc2计算释放的核能2．在动量守恒方程中，各质量都可用质量数表示．3．核反应遵守动量守恒和能量守恒定律，因此我们可以结合动量守恒和能量守恒定律来计算核能．。
全程复习构想近年高考物理一轮复习 第十二章 波粒二象性 原子结构和原子核 1 波粒二象性课时作业
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波粒二象性选择题(1~８题只有一个选项符合题目要求，9~14题有多个选项符合题目要求)1．如图所示，当弧光灯发出的光经一狭缝后,在锌板上形成明暗相间的条纹,同时与锌板相连的验电器铝箔有张角，则该实验( )A．只能证明光具有波动性Ｂ．只能证明光具有粒子性Ｃ.只能证明光能够发生衍射Ｄ.证明光具有波粒二象性解析：弧光灯发出的光经一狭缝后,在锌板上形成明暗相间的条纹，这是光的衍射,证明了光具有波动性，验电器铝箔有张角,说明锌板发生了光电效应，则证明了光具有粒子性，所以该实验证明了光具有波粒二象性，Ｄ正确.答案:Ｄ２.关于光电效应的规律，下列说法中正确的是（）A.只有入射光的波长大于该金属的极限波长,光电效应才能产生Ｂ．光电子的最大初动能跟入射光强度成正比Ｃ．发生光电效应的反应时间一般都大于10-7sD.发生光电效应时,单位时间内从金属内逸出的光电子数目与入射光强度成正比解析:由ε＝hν＝h＼f(c,λ)知,当入射光波长小于极限波长时，发生光电效应,故选项A错误;由E k＝hν－W０知,最大初动能由入射光频率决定,与光强度无关，故选项Ｂ错误；发生光电效应的时间一般不超过10-9ｓ，故选项C错误.答案:Ｄ3．当具有５.0 eＶ能量的光子射到一金属表面时，从金属表面逸出的电子具有的最大初动能为１．5 eV，为了使这种金属产生光电效应,入射光子的能量必须不小于( ) A．１.５eＶB.2.5 eVC．3.5 eV D．5.0 eV解析:根据爱因斯坦光电效应方程Ｅk=ｈν－Ｗ,得逸出功W＝hν－E k＝５.0 eV－1。
高考物理一轮复习第12章量子论初步原子核第1节课时提能练33光电效应氢原子光谱
课时提能练(三十三) 光电效应氢原子光谱(限时：40分钟)A级跨越本科线1．(多选)卢瑟福和他的学生用α粒子轰击不同的金属，并同时进行观测，经过大量的实验，最终确定了原子的核式结构．如图1218为该实验的装置，其中荧光屏能随显微镜在图中的圆面内转动．当用α粒子轰击金箔时，在不同位置进行观测，如果观测的时间相同，则下列说法正确的是( )图1218A．在1处看到的闪光次数最多B．2处的闪光次数比4处多C．3和4处没有闪光D．4处有闪光但次数极少ABD[卢瑟福和他的学生做α粒子散射实验时，得到以下结论：绝大多数α粒子直接穿过金箔，少数发生偏转，极少数发生大角度的偏转，偏转的角度甚至大于90°，A、B、D 正确．]2．下列关于原子光谱的说法不正确的是( )A．原子光谱是由物质的原子从高能级向低能级跃迁时辐射光子形成的B．不同的谱线分布对应不同的元素C．不同的谱线对应不同的发光频率D．利用光谱分析不可以准确确定元素的种类D[原子光谱即线状谱，是由物质的原子从高能级向低能级跃迁时辐射光子形成的；每种原子都有自己的特征谱线，可以利用它来鉴别物质或确定物质的组成部分．故D不正确，选D.]3．(多选)光电效应的实验结论是：对于某种金属( )A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小D．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大AD [根据光电效应规律可知A 正确，B 、C 错误．根据光电效应方程12mv 2m ＝h ν－W 0，频率ν越高，初动能就越大，D 正确．]4．(多选)(2017·泰州摸底)下列说法正确的是( )A ．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一B ．玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了各种原子光谱的实验规律C ．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D ．德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的猜想，而电子的衍射实验证实了他的猜想AD [普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，A 正确；玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律，B 错误；一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为这束光的频率太小，故C 错误；德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的猜想，而电子的衍射实验证实了他的猜想，D 正确．]5．(2017·湖南师大附中摸底)有关氢原子光谱的说法正确的是( ) A ．氢原子的发射光谱是连续谱B ．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光C ．氢原子光谱说明氢原子能量是连续的D ．氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能级差无关B [由于氢原子的轨道是不连续的，而氢原子在不同的轨道上的能级E n ＝1n2E 1，故氢原子的能级是不连续的，即是分立的，故C 错误；当氢原子从较高能级轨道第n 能级跃迁到较低能级轨道第m 能级时，发射的光子的能量为E ＝E n －E m ＝1n 2E 1－1m 2E 1＝m 2－n 2n 2m2E 1＝h ν，显然n 、m 的取值不同，发射光子的频率就不同，故氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能级差有关，故D 错误；由于氢原子发射的光子的能量：E ＝E n －E m ＝1n 2E 1－1m 2E 1＝m 2－n 2n 2m2E 1，所以发射的光子的能量值E 是不连续的，只能是一些特殊频率的谱线，故A 错误，B 正确．]6．(2017·枣庄模拟)如图1219所示为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n ＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同颜色的光．关于这些光下列说法正确的是( )图1219A．由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光子波长最长B．由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的光子频率最小C．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光D．用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应D[根据E m－E n＝h cλ，由n＝4能级跃迁到n＝3能级产生的光，能量最小，波长最长，故A错误；由n＝4能级跃迁到n＝3能级产生的光子能量最小，频率最小，故B错误；大量的氢原子处于n＝4的激发态，可能发出光子频率的种数n＝C24＝6，故C错误；从n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子的能量E＝E2－E1＝－3.4eV－(－13.6)eV＝10.2eV＞6.34eV，而使金属发生光电效应的条件是光子的能量大于电子的逸出功，故可以发生光电效应，故D 正确．]7．(多选)如图12110所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，由图可知( )【导学号：92492402】图12110A．该金属的极限频率为4.27×1014HzB．该金属的极限频率为5.5×1014HzC．该图线的斜率表示普朗克常量D．该金属的逸出功为0.5 eVAC[由光电效应方程E km＝hν－W0知图线与横轴交点为金属的极限频率，即ν0＝4.30×1014Hz，A对，B错；该图线的斜率为普朗克常量，C对；金属的逸出功W＝hν0＝6.63×10－34×4.30×1014/1.6×10－19eV≈1.8 eV，D错．]8．某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2.21 eV，用波长为2.5×10－7 m 的紫外线照射阴极．已知真空中光速为3.0×108m/s，元电荷为1.6×10－19C，普朗克常量为 6.63×10－34J·s，求得钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大初动能应分别是( )A ．5.3×1014Hz,2.2 J B ．5.3×1014Hz,4.4×10－19JC ．3.3×1033 Hz,2.2 JD ．3.3×1033Hz,4.4×10－19JB [由W ＝h ν0得极限频率ν0＝W 0h ＝2.21×1.6×10－196.63×10－34Hz ＝5.3×1014Hz 由光电效应方程h ν＝W 0＋E km 得E km ＝h ν－W 0＝h cλ－W 0＝⎝ ⎛⎭⎪⎫6.63×10－34×3.0×1082.5×10－7－2.21×1.6×10－19 J＝4.4×10－19J]B 级 名校必刷题9．(多选)(2017·恩施模拟)用如图12111所示的装置演示光电效应现象．当用某种频率的光照射到光电管上时，电流表G 的读数为i .若改用更高频率的光照射，此时( )【导学号：92492403】图12111A ．将电池正的极性反转，则光电管中没有光电子产生B ．将开关S 断开，则有电流流过电流表GC ．将变阻器的触点c 向b 移动，光电子到达阳极时的速度可能变小D ．只要电源的电动势足够大，将变阻器的触点c 向a 端移动，电流表G 的读数必将变大BC [电流表有示数说明发生了光电效应，有光电子产生，光电管左侧是正极右侧是负极，电场线向右，产生的光电子受向左的电场力，逸出后做加速运动，将电池正的极性反转，光电子逸出后做减速运动，也可能到达左极板，选项A 错误；将开关S 断开，产生的光电子匀速运动到左侧，有电流流过电流表G ，选项B 正确；将变阻器的触点c 向b 移动，光电管两侧电压减小，光电子到达阳极时的速度可能变小，选项C 正确；当光强一定，光电流达到饱和时，即使再增大光电管两端的电压，光电流也不会再增加，故即使电源的电动势足够大，将变阻器的触点c 向a 端移动，电流表G 的读数不一定变大，选项D 错误；故选B 、C.]10．(2017·保定模拟)可见光光子的能量在1.61 eV ～3.10 eV 范围内．如图12112所示，氢原子从第4能级跃迁到低能级的过程中，根据氢原子能级图可判断( )图12112A ．从第4能级跃迁到第3能级将释放出紫外线B ．从第4能级跃迁到第3能级放出的光子，比从第4能级直接跃迁到第2能级放出的光子频率更高C ．从第4能级跃迁到第3能级放出的光子，比从第4能级直接跃迁到第1能级放出的光子波长更长D ．氢原子从第4能级跃迁到第3能级时，原子要吸收一定频率的光子，原子的能量增加C [从n ＝4能级跃迁到n ＝3能级时辐射的光子能量ΔE 43＝－0.85 eV －(－1.51 eV)＝0.66 eV ，不在可见光光子能量范围之内，属于红外线，故A 错误；从n ＝4能级跃迁到n ＝2能级时辐射的光子能量ΔE 42＝－0.85 eV －(－3.40 eV)＝2.55 eV ＞ΔE 43，光子的频率ν＝ΔEh，所以ν43＜ν42，故B 错误；从n ＝4能级跃迁到n ＝1能级时辐射的光子能量ΔE 41＝－0.85 eV －(－13.60 eV)＝12.75 eV ＞ΔE 43，光子的波长λ＝hcΔE，所以λ43＞λ41，故C 正确；从第4能级跃迁到第3能级时，原子要辐射一定频率的光子，原子的能量减少，故D 错误．]11．氢原子在基态时轨道半径r 1＝0.53×10－10m ，能量E 1＝－13.6 eV.求氢原子处于基态时：(1)电子的动能； (2)原子的电势能；(3)用波长是多少的光照射可使其电离？【解析】 (1)设处于基态的氢原子核外电子速度为v 1，则：k ·e 2r 21＝mv 21r 1电子动能E k1＝12mv 21＝ke22r 1＝9×109－1922×0.53×10－10×1.6×10－19eV ＝13.6 eV. (2)E 1＝E k1＋E p1E p1＝E 1－E k1＝－13.6 eV －13.6 eV ＝－27.2 eV.(3)设用波长λ的光照射可使氢原子电离：hcλ＝0－E 1λ＝－hc E 1＝－6.63×10－34×3×108－13.6×1.6×10－19m＝0.914 1×10－7m.【答案】 (1)13.6 eV (2)－27.2 eV (3)0.914 1×10－7 m12．氢原子处于基态时，原子能量E 1＝－13.6 eV ，已知电子电量e ＝1.6×10－19C ，电子质量m ＝0.91×10－30kg ，氢的核外电子的第一条可能轨道的半径为r 1＝0.53×10－10m.(1)若要使处于n ＝2能级的氢原子电离，至少要用频率为多大的电磁波照射该氢原子？ (2)氢原子核外电子的绕核运动可等效为一环形电流，则氢原子处于n ＝2的激发态时，核外电子运动的等效电流为多大？(3)若已知钠的极限频率为6.00×1014Hz ，今用一群处于n ＝4的激发态的氢原子发射的光谱照射钠，试通过计算说明有几条谱线可使钠发生光电效应？【导学号：92492404】【解析】 (1)要使处于n ＝2能级的氢原子电离，照射光光子的能量应能使电子从n ＝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.(2)氢原子核外电子绕核做匀速圆周运动，库仑力提供向心力，有ke 2r 22＝4π2mr 2T 2其中r 2＝4r 1.根据电流强度的定义I ＝e T由以上两式得I ＝e 216πr 1k mr 1将数据代入得I ＝1.3×10－4A.(3)由于钠的极限频率为6.00×1014Hz ，则使钠发生光电效应的光子的能量至少为E 0＝h ν＝6.63×10－34×6.00×10141.6×10－19eV ＝2.486 eV 一群处于n ＝4能级的激发态的氢原子发射的光子，要使钠发生光电效应，应使跃迁时两能级的差ΔE ≥E 0，所以在6条光谱线中有E 41、E 31、E 21、E 42这4条谱线可使钠发生光电效应．【答案】 (1)8.21×1014Hz (2)1.3×10－4A (3)4条。
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课时提能练(三十四) 核反应和核能
(限时：40分钟)
A级跨越本科线
1．(多选)如图1221所示，使某放射性元素发出的射线垂直进入匀强电场，按图中标号判断( )
图1221
A．1的穿透本领最强
B．2的速度最大
C．3的电离本领最大
D．1是由原子放出的，2、3不是
BC[本题主要考查学生对α射线、β射线、γ射线的来源、带电性及特点的了解．由图可知，射线3带正电，是α射线，其电离作用大但穿透能力弱，速度小；射线1带负电，是β射线，是接近光速的电子流；射线2不带电，是γ射线，其穿透本领最强，而电离作用最弱，速度为光速．]
2．原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源．当氘等离子体被加热到适当高温时，氘核参与的几种聚变反应可能发生，放出能量．这几种反应的总效果可以表示为621H―→k42He＋d11H＋210n＋43.15 MeV
由平衡条件可知( )
A．k＝1，d＝4 B．k＝2，d＝2
C．k＝1，d＝6 D．k＝2，d＝3
B[核反应的基本规律是质量数和电荷数守恒，所以6×2＝4k＋d＋2,6×1＝2k＋d，解得k＝2，d＝2，因此B选项正确．]
3．下列说法中正确的是( )
A．质子与中子结合成氘核的过程中需要吸收能量
B.22688Ra(镭)衰变为22286Rn(氡)要经过1次α衰变和1次β衰变
C．β射线是原子核外电子挣脱原子核的束缚后而形成的电子流
D．放射性元素的半衰期是指大量该元素的原子核中有半数发生衰变所需要的时间
D[质子与中子结合成氘核，需放出能量，A错误．根据质量数、电荷数守恒判断，只
发生一次α衰变，B 错误；β射线是原子核发生β衰变形成的，是原子核中放出的电子，C 错误；根据半衰期的概念，D 正确．]
4．(多选)232
90Th(钍)经过一系列α和β衰变，变成208
82Pb(铅)，下列说法正确的是( ) A ．铅核比钍核少8个质子 B ．铅核比钍核少16个中子
C ．共经过4次α衰变和6次β衰变
D ．共经过6次α衰变和4次β衰变
ABD [由于β衰变不会引起质量数的减少，故可先根据质量数的减少确定α衰变的次数为：x ＝232－2084＝6，再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定β衰变的次数，y
应满足：2x －y ＝90－82＝8，所以y ＝2x －8＝4，故A 、D 正确，C 错误；铅核此钍核少的中子数为232－208－8＝16，故B 正确．]
5．一个氡核222
86Rn 衰变成钋核218
84Po 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222
86 Rn 衰变成218
84Po 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
B [根据公式m 余＝m 原⎝ ⎛⎭
⎪⎫12t
τ
其中m 原＝1 g ，t ＝7.6 天，τ＝3.8天，可求得m 余＝0.25
g ，故衰变掉的氡的质量为0.75 g ．氡核衰变成钋核，电荷数减少2，质量数减少4，故222
86Rn 衰变成218
84Po 的过程放出的粒子是α粒子，综上所述，只有B 正确．]
A ．这种装置中发生的核反应方程式是2
1H ＋3
1H→4
2He ＋1
0n B ．由核反应过程质量守恒可知m 1＋m 2＝m 3＋m 4 C ．核反应放出的能量等于(m 1＋m 2－m 3－m 4)c 2
D ．这种装置与我国大亚湾核电站所使用核装置的核反应原理不相同
B [可控热核反应装置中发生的核反应方程式是2
1H ＋3
1H→4
2He ＋1
0n ，故A 正确；核反应过程中质量数守恒，但质量不守恒，核反应过程中存在质量亏损，因此m 1＋m 2≠m 3＋m 4，故B 错误；核反应过程中的质量亏损Δm ＝m 1＋m 2－m 3－m 4，释放的核能ΔE ＝Δmc 2
＝(m 1＋m 2－m 3－m 4)c 2
，故C 正确；这种装置的核反应是核聚变，我国大亚湾核电站所使用核装置是核裂变，它们的核反应原理不相同，故D 正确．]
7．(多选)(2017·扬州模拟)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→4
2He ＋3
1H ＋4.9 MeV 和2
1H ＋3
1H→4
2He ＋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6
C ．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
AD [在该核反应中，2
1H ＋3
1H→4
2He ＋X ＋17.6 MeV ，根据电荷数守恒、质量数守恒，则X 的电荷数为0，质量数为1，可知X 是中子，故A 正确．在X ＋Y→4
2He ＋3
1H ＋4.9 MeV 中，根据电荷数守恒、质量数守恒，Y 的电荷数为3，质量数为6，则Y 的质子数为3，中子数为3，故B 错误，两个核反应都释放能量，都有质量亏损，故C 错误．两核反应均为核聚变反应，故D 正确．]
8．(2017·宜川联考)太阳和许多恒星发光是内部核聚变的结果，核反应方程1
1H ＋1
1H→b
a X ＋0
1e ＋V e 是太阳内部的许多核反应中的一种，其中0
1e 为正电子，V e 为中微子
(1)确定核反应方程中a 、b 的值；
(2)在质子与质子达到核力作用范围完成核聚变前必须要克服强大的库仑斥力．设质子的质量为m ，电子质量相对很小可忽略，中微子质量为零，克服库仑力做功为W .若一个运动的质子与一个速度为零的质子发生上述反应，运动质子速度至少多大？
【解析】 (1)根据核反应的质量数及电荷数守恒可知
a ＝1，
b ＝2.
(2)由动量守恒定律可知：mv 0＝2mv 由能量关系可知：－W ＝12(2m )v 2
－12mv 20；
解得v 0＝
4W
m
.
【答案】 (1)a ＝1 b ＝2 (2)
4W
m
B 级 名校必刷题
9．(2017·恩施模拟)某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为1
1H ＋12
6C→13
7N ＋Q 1；1
1H ＋15
7N →12
6C ＋X ＋Q 2，方程中Q 1、Q 2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表，下列判断正确的是( )
221221C ．X 是3
2He ，Q 2＜Q 1
D ．X 是4
2He ，Q 2＜Q 1
B [根据核反应方程的质量数和电荷数守恒可判断出X 是哪种原子核，根据爱因斯坦质能方程可知质量亏损大的释放能量大，1
1H ＋12
6C→13
7 N 中质量亏损为：Δm 1＝(1.007 8＋12.000 0－13.005 7) u ＝0.002 1 u ，根据电荷数守恒和质量数守恒可知：1
1H ＋15
7N→12
6C ＋X 中X 的
电荷数为2、质量数为4，故X为α粒子，即42He，质量亏损为：Δm2＝(1.007 8＋15.000 1－12.000 0－4.002 6) u＝0.005 3 u．根据爱因斯坦的质能方程可知：Q1＝Δm1c2，Q2＝Δm2c2，则Q1＜Q2，故B正确，A、C、D错误；故选B.]
10．一个静止的原子核a b X经α衰变放出一个α粒子并生成一个新核，α粒子的动能为E0.设衰变时产生的能量全部变成α粒子和新核的动能，则在此衰变过程中的质量亏损为( )
A.E0
c2
B．
E0
a－4 c2
C. a－4 E0
c2
D．
aE0
a－4 c2
D[衰变时放出的核能ΔE＝Δmc2，ΔE＝E0＋E k，而E k＝p2
2m新
，衰变时由动量守恒有pα
＝p新，故E k＝p2α
2m新＝
2mαE0
2m新
＝
4
a－4
E0，代入得ΔE＝E0＋
4
a－4
E0＝
a
a－4
E0，质量亏损Δm＝
ΔE
c2
＝
aE0
a－4 c2
，D正确．]
11．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个α粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片，如图1222所示，今测得两个相切圆半径之比r1∶r2＝44∶1，求：
图1222
(1)这个原子核原来所含的质子数是多少？
(2)图中哪一个是α粒子的径迹？
【解析】(1)设衰变后新核的带电荷量为q x，α粒子的带电荷量为qα＝2e，它们的质量分别为m x和mα，衰变后的速度分别为v x和vα，所以原来原子核的带电荷量(即质子数)q ＝q x＋qα(或Z＝Z x＋Zα) ①
根据轨道半径公式r＝mv
qB
可知，在同一磁场中q∝
mv
q
，所以q x∶qα＝(
m x v x
r x
)∶(
mαvα
rα
)
②
又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，即m x v x＝mαvα③解②和③式，得：q x∶qα＝rα∶r x
q x＝(rα∶r x)×qα＝88e，(只能是rα∶r x＝44∶1，否则q x＝e
22
无意义)．代入①式得：q＝90e，Z＝90.
(2)由于轨道半径与粒子带电量(在本题中)成反比，所以圆轨道1是α粒子的径迹，圆轨道2是新核的径迹，两者电性相同，运动方向相反．
【答案】(1)90 (2)1。