2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第13章 近代物理初步 第60講 原子與原子核學(xué)案（含解析）.doc

第60講原子與原子核考點(diǎn)一原子的核式結(jié)構(gòu)和氫原子光譜1電子的發(fā)現(xiàn)：英國(guó)物理學(xué)家湯姆孫在研究陰極射線時(shí)發(fā)現(xiàn)了電子，提出了原子的“棗糕模型”。2原子的核式結(jié)構(gòu)(1)19091911年，英籍物理學(xué)家盧瑟福進(jìn)行了粒子散射實(shí)驗(yàn)，提出了核式結(jié)構(gòu)模型。(2)粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果：絕大多數(shù)粒子穿過(guò)金箔后，基本上仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)，但有少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90，也就是說(shuō)它們幾乎被“撞了回來(lái)”。(3)原子的核式結(jié)構(gòu)模型：原子中帶正電部分的體積很小，但幾乎占有全部質(zhì)量，電子在正電體的外面運(yùn)動(dòng)。3氫原子光譜(1)光譜：用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按波長(zhǎng)展開(kāi)，獲得光的波長(zhǎng)(頻率)和強(qiáng)度分布的記錄，即光譜。(2)光譜分類(3)氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：巴耳末系是氫原子光譜在可見(jiàn)光區(qū)的譜線，其波長(zhǎng)公式R(n3,4,5，R是里德伯常量，R1.10107 m1)。(4)光譜分析：利用每種原子都有自己的特征譜線可以用來(lái)鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分，且靈敏度很高。在發(fā)現(xiàn)和鑒別化學(xué)元素上有著重大的意義。4經(jīng)典理論的困難：原子的核式結(jié)構(gòu)模型很好地解釋了粒子散射實(shí)驗(yàn)。但是，經(jīng)典物理學(xué)既無(wú)法解釋原子的穩(wěn)定性，又無(wú)法解釋原子光譜的分立特征。1教材母題(人教版選修35 P53T3)盧瑟福提出的原子結(jié)構(gòu)的模型是怎樣的？他提出這種模型的依據(jù)是什么？變式子題(多選)關(guān)于原子核式結(jié)構(gòu)理論說(shuō)法正確的是()A是通過(guò)發(fā)現(xiàn)電子現(xiàn)象得出來(lái)的B原子的中心有個(gè)核，叫做原子核C原子的正電荷均勻分布在整個(gè)原子中D原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外旋轉(zhuǎn)答案BD解析原子的核式結(jié)構(gòu)模型是在粒子的散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上提出的，A錯(cuò)誤。原子中絕大部分是空的，帶正電的部分集中在原子中心一個(gè)很小的范圍，稱為原子核，B正確，C錯(cuò)誤。原子核集中了原子全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量，帶負(fù)電的電子在核外旋轉(zhuǎn)，D正確。2如圖所示為粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置，粒子打到熒光屏上都會(huì)引起閃爍，若將帶有熒光屏的顯微鏡分別放在圖中a、b、c、d四個(gè)位置。則這四個(gè)位置在相等時(shí)間內(nèi)統(tǒng)計(jì)的閃爍次數(shù)符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)的是()A1305、25、7、1 B202、405、625、825C1202、1010、723、203 D1202、1305、723、203答案A解析由于絕大多數(shù)粒子運(yùn)動(dòng)方向基本不變，所以a位置閃爍次數(shù)最多，少數(shù)粒子發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)。符合該規(guī)律的數(shù)據(jù)只有A項(xiàng)。3如圖甲所示是a、b、c、d四種元素的線狀譜，圖乙是某礦物的線狀譜，通過(guò)光譜分析可以了解該礦物中缺乏的是_元素。答案b、d解析將a、b、c、d四種元素的線狀譜與乙圖對(duì)照，可知礦物中缺少b、d元素?？键c(diǎn)二玻爾理論1玻爾理論(1)定態(tài)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些能量狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量。(2)躍遷：當(dāng)電子從能量較高的定態(tài)軌道躍遷到能量較低的定態(tài)軌道時(shí)，會(huì)放出能量為h的光子，這個(gè)光子的能量由前后兩個(gè)能級(jí)的能量差決定，即hEmEn。(h是普朗克常量，h6.631034 Js)(3)軌道：原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)。原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的。2幾個(gè)概念(1)能級(jí)：在玻爾理論中，原子的能量是量子化的，這些量子化的能量值，叫做能級(jí)。(2)基態(tài)：原子能量最低的狀態(tài)。(3)激發(fā)態(tài)：在原子能量狀態(tài)中除基態(tài)之外的其他狀態(tài)。(4)量子數(shù)：原子的狀態(tài)是不連續(xù)的，用于表示原子狀態(tài)的正整數(shù)叫做量子數(shù)。3氫原子的能級(jí)公式EnE1(n1,2,3)，其中E1為基態(tài)能量，其數(shù)值為E113.6 eV。能級(jí)圖如圖所示：4兩類能級(jí)躍遷(1)自發(fā)躍遷：高能級(jí)低能級(jí)，釋放能量，發(fā)出光子。光子的頻率。(2)受激躍遷：低能級(jí)高能級(jí)，吸收能量。條件有：光照(吸收光子)：光子的能量必須恰等于能級(jí)差，即hE。實(shí)物粒子碰撞、加熱等：只要入射的實(shí)物粒子能量大于或等于能級(jí)差即可，E外E。大于等于電離能(E1)的光子被吸收，將原子從基態(tài)電離；或大于等于En能量的光子被吸收，將原子從n能級(jí)電離。5譜線條數(shù)的確定方法(1)一個(gè)處于n能級(jí)的氫原子躍遷可能發(fā)出的光譜線條數(shù)最多為(n1)。(2)一群處于n能級(jí)的氫原子躍遷可能發(fā)出的光譜線條數(shù)的兩種求解方法：用數(shù)學(xué)中的組合知識(shí)求解：NC。利用能級(jí)圖求解：在氫原子能級(jí)圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一畫(huà)出，然后相加。1教材母題(人教版選修35 P63T3)如果大量氫原子處在n3的能級(jí)，會(huì)輻射出幾種頻率的光？其中波長(zhǎng)最短的光是在哪兩個(gè)能級(jí)之間躍遷時(shí)發(fā)出的？變式子題(2016北京高考)處于n3能級(jí)的大量氫原子，向低能級(jí)躍遷時(shí)，輻射光的頻率有()A1種 B2種 C3種 D4種答案C解析處于能級(jí)為n的大量氫原子向低能級(jí)躍遷能輻射光的種類為C，所以處于n3能級(jí)的大量氫原子向低能級(jí)躍遷，輻射光的頻率有C3種，故C項(xiàng)正確。2用頻率為0的光照射大量處于基態(tài)的氫原子，在所發(fā)射的光譜中僅能觀測(cè)到頻率分別為1、2、3的三條譜線，且3>2>1，則()A0<1 B321C0123 D.答案B解析大量氫原子躍遷時(shí)只發(fā)射三個(gè)頻率的光譜線，這說(shuō)明是從n3能級(jí)向低能級(jí)躍遷。由于3>2>1，則：n3能級(jí)向n1能級(jí)躍遷時(shí)，h3E3E1n2能級(jí)向n1能級(jí)躍遷時(shí)，h2E2E1n3能級(jí)向n2能級(jí)躍遷時(shí)，h1E3E2將以上三式變形可得，h3h2h1解得321，故B正確，D錯(cuò)誤，再根據(jù)氫原子理論可知，入射光頻率03，故A、C錯(cuò)誤。3按照玻爾原子理論，氫原子中的電子從離原子核較近的軌道躍遷到離原子核較遠(yuǎn)的軌道，要_(填“釋放”或“吸收”)能量。已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為E1(E1<0)，電子的質(zhì)量為m，則基態(tài)氫原子的電離能為_(kāi)，基態(tài)氫原子中的電子吸收一頻率為的光子后被電離，電離后電子的速度大小為_(kāi)(已知普朗克常量為h)。答案吸收E1 解析氫原子中的電子從離原子核較近的軌道躍遷到離原子核較遠(yuǎn)的軌道，原子能量增大，則需要吸收能量。氫原子的基態(tài)能量為E1(E1<0)，則基態(tài)氫原子的電離能為E1。根據(jù)能量守恒得：hE1mv2，解得電離后電子的速度大小為：v ?？键c(diǎn)三原子核及其衰變一、原子核的組成1天然放射現(xiàn)象(1)天然放射現(xiàn)象元素自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象，首先由貝可勒爾發(fā)現(xiàn)。天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說(shuō)明原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。共有射線、射線、射線3種。(2)放射性同位素的應(yīng)用與防護(hù)放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素兩類，放射性同位素的化學(xué)性質(zhì)相同。應(yīng)用：工業(yè)測(cè)厚、放射治療、做示蹤原子等。防護(hù)：防止放射性物質(zhì)對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)人體組織的傷害。2三種射線的比較3原子核的組成(1)原子核由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子。質(zhì)子帶正電，中子不帶電。(2)基本關(guān)系核電荷數(shù)(Z)質(zhì)子數(shù)元素的原子序數(shù)中性原子的核外電子數(shù)。質(zhì)量數(shù)(A)核子數(shù)質(zhì)子數(shù)中子數(shù)。(3)X元素的原子核的符號(hào)為X，其中A表示質(zhì)量數(shù)，Z表示核電荷數(shù)。二、放射性元素的衰變1原子核的衰變(1)原子核放出粒子或，變成另一種原子核的變化稱為原子核的衰變，原子核衰變時(shí)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒。(2)分類衰變：XYHe；衰變：XYe；輻射：當(dāng)放射性物質(zhì)連續(xù)發(fā)生衰變時(shí)，原子核中有的發(fā)生衰變，有的發(fā)生衰變，同時(shí)伴隨著輻射。(3)實(shí)質(zhì)衰變：2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子能緊密地結(jié)合在一起作為一個(gè)整體從原子核中拋出來(lái)，即2H2nHe。衰變：核內(nèi)的1個(gè)中子轉(zhuǎn)化成1個(gè)質(zhì)子和1個(gè)電子，電子發(fā)射到核外，即nHe。輻射：衰變、衰變產(chǎn)生的新核處于較高能級(jí)，不穩(wěn)定，向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出光子。(4)兩個(gè)典型的衰變方程衰變：UThHe。衰變：ThPae。(5)確定衰變次數(shù)的方法因?yàn)樗プ儗?duì)質(zhì)量數(shù)無(wú)影響，所以先由質(zhì)量數(shù)的改變確定衰變的次數(shù)，然后再根據(jù)衰變規(guī)律確定衰變的次數(shù)。2半衰期(1)定義：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間。(2)影響因素：放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部自身的因素決定的，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒(méi)有關(guān)系。(3)公式：N余N0，m余m0。1如圖所示，放射性元素鐳衰變過(guò)程中釋放出、三種射線，分別進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，下列說(shuō)法正確的是()A表示射線，表示射線B表示射線，表示射線C表示射線，表示射線D表示射線，表示射線答案C解析射線為電磁波，不帶電，在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中均不偏轉(zhuǎn)，故和表示射線，A、B、D錯(cuò)誤。射線中的粒子為氦的原子核，帶正電，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，沿電場(chǎng)方向偏轉(zhuǎn)，故表示射線，由左手定則可知在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中射線向左偏，故表示射線；射線帶負(fù)電，同理可以分析和表示射線，C正確。2(多選)在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一原來(lái)靜止的原子核，該核衰變后，放出的帶電粒子和反沖核的運(yùn)動(dòng)軌跡分別如圖所示，由圖可以判定()A該核發(fā)生的是衰變B該核發(fā)生的是衰變C磁場(chǎng)方向一定垂直紙面向里D磁場(chǎng)方向向里還是向外不能判定答案BD解析原來(lái)靜止的核，放出粒子后，總動(dòng)量守恒，所以粒子和反沖核的速度方向一定相反，根據(jù)圖示，它們?cè)谕淮艌?chǎng)中是向同一側(cè)偏轉(zhuǎn)的，由左手定則可知它們必帶異種電荷，故應(yīng)為衰變；由于不知它們的旋轉(zhuǎn)方向，因而無(wú)法判定磁場(chǎng)是向里還是向外，即都有可能，故B、D正確。3教材母題(人教版選修35 P73T4)U(鈾核)衰變?yōu)镽n(氡核)要經(jīng)過(guò)幾次衰變，幾次衰變？變式子題下列說(shuō)法正確的是()A根據(jù)天然放射現(xiàn)象，盧瑟福提出了原子核式結(jié)構(gòu)B一個(gè)氫原子從n3能級(jí)躍遷到n2能級(jí)，該氫原子吸收光子，能量增加C鈾(U)經(jīng)過(guò)多次、衰變形成穩(wěn)定的鉛(Pb)的過(guò)程中，有6個(gè)中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子D機(jī)場(chǎng)、車站等地進(jìn)行安全檢查時(shí)，能輕而易舉地窺見(jiàn)箱內(nèi)物品，利用了射線較強(qiáng)的穿透能力答案C解析盧瑟福提出原子的核式結(jié)構(gòu)的依據(jù)是粒子散射實(shí)驗(yàn)，A錯(cuò)誤；氫原子從n3能級(jí)躍遷到n2能級(jí)要放出光子，能量減小，B錯(cuò)誤；分析可得鈾經(jīng)過(guò)8次衰變和6次衰變形成了穩(wěn)定的鉛，而衰變的本質(zhì)就是中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子時(shí)釋放出電子的過(guò)程，故C正確；機(jī)場(chǎng)、車站等地進(jìn)行安全檢查，利用的是X射線的穿透本領(lǐng)，D錯(cuò)誤。4(多選)地球的年齡到底有多大，科學(xué)家利用天然放射性元素的衰變規(guī)律，通過(guò)對(duì)目前發(fā)現(xiàn)的最古老的巖石中鈾和鉛含量的測(cè)定，推算出該巖石中含有的鈾是巖石形成初期時(shí)(巖石形成初期時(shí)不含鉛)的一半。鈾238衰變后形成鉛206，鈾238的相對(duì)含量隨時(shí)間變化規(guī)律如圖所示，圖中N為鈾238的原子數(shù)，N0為鈾和鉛的原子總數(shù)，由此可以判斷出()A鈾238的半衰期為90億年B地球的年齡大致為45億年C被測(cè)定的古老巖石樣品在90億年時(shí)的鈾、鉛原子數(shù)之比約為14D被測(cè)定的古老巖石樣品在90億年時(shí)的鈾、鉛原子數(shù)之比約為13答案BD解析由題意、半衰期的含義及鈾238的相對(duì)含量隨時(shí)間的變化規(guī)律圖象可知：鈾238的半衰期和地球的年齡均大致為45億年，被測(cè)定的古老巖石樣品在90億年時(shí)鈾原子數(shù)的相對(duì)值為0.25，即占總原子數(shù)的，由此可推得其中鉛占原子數(shù)的，鈾、鉛原子數(shù)之比約為13。B、D正確?？键c(diǎn)四核能和核反應(yīng)一、核力和核能1核力(1)定義：原子核內(nèi)部核子間特有的相互作用力。(2)核力的特點(diǎn)是強(qiáng)相互作用的一種表現(xiàn)；是短程力，作用范圍在1.51015 m之內(nèi)；每個(gè)核子只跟相鄰的核子發(fā)生核力作用。2結(jié)合能原子核是核子憑借核力結(jié)合在一起構(gòu)成的，因此，要將它們分開(kāi)，需要吸收能量，這叫做原子核的結(jié)合能。3比結(jié)合能(1)定義：原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比，稱作比結(jié)合能，也叫平均結(jié)合能。(2)特點(diǎn)：不同原子核的比結(jié)合能不同，原子核的比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定。4質(zhì)能方程、質(zhì)量虧損愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程是Emc2。原子核的質(zhì)量必然比組成它的核子的質(zhì)量和要小m，這就是質(zhì)量虧損。由質(zhì)量虧損可求出核反應(yīng)中釋放的核能Emc2。二、重核裂變和輕核聚變1重核裂變(1)定義：質(zhì)量數(shù)較大的原子核受到高能粒子的轟擊而分裂成幾個(gè)質(zhì)量數(shù)較小的原子核的過(guò)程。(2)特點(diǎn)裂變過(guò)程中釋放出巨大能量。裂變的同時(shí)能夠釋放出23(或更多)個(gè)中子。裂變的產(chǎn)物不是唯一的。對(duì)于鈾核裂變有二分裂、三分裂和四分裂形式，但三分裂和四分裂概率比較小。(3)典型的裂變反應(yīng)方程UnKrBa3n。(4)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：由重核裂變產(chǎn)生的中子使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過(guò)程。(5)臨界體積和臨界質(zhì)量：裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積及其相應(yīng)的質(zhì)量。(6)裂變的應(yīng)用：原子彈、核反應(yīng)堆。(7)反應(yīng)堆構(gòu)造：核燃料、減速劑、鎘棒、防護(hù)層。2輕核聚變(1)定義：兩輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的反應(yīng)過(guò)程。輕核聚變反應(yīng)必須在高溫下進(jìn)行，因此又叫熱核反應(yīng)。(2)特點(diǎn)聚變過(guò)程放出大量的能量，平均每個(gè)核子放出的能量，比裂變反應(yīng)中平均每個(gè)核子放出的能量大3至4倍。聚變反應(yīng)比裂變反應(yīng)更劇烈。對(duì)環(huán)境污染較少。自然界中聚變反應(yīng)原料豐富。(3)典型的聚變反應(yīng)方程HHHen17.6 MeV。三、核反應(yīng)1核反應(yīng)的四種類型2核反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)規(guī)范(1)熟記常見(jiàn)基本粒子的符號(hào)，是正確書(shū)寫(xiě)核反應(yīng)方程的基礎(chǔ)。如質(zhì)子(H)、中子(n)、粒子(He)、粒子(e)、正電子(e)、氘核(H)、氚核(H)等。(2)掌握核反應(yīng)遵守的規(guī)律，是正確書(shū)寫(xiě)核反應(yīng)方程或判斷某個(gè)核反應(yīng)方程是否正確的依據(jù)。由于核反應(yīng)不可逆，所以書(shū)寫(xiě)核反應(yīng)方程式時(shí)只能用“”表示反應(yīng)方向。(3)核反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒。注意：質(zhì)量數(shù)守恒不是質(zhì)量守恒，核反應(yīng)過(guò)程中伴隨著能量的釋放，反應(yīng)前后質(zhì)量會(huì)變化，一般質(zhì)量會(huì)虧損。1(2018天津高考)國(guó)家大科學(xué)工程中國(guó)散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，獲得中子束流，可以為諸多領(lǐng)域的研究和工業(yè)應(yīng)用提供先進(jìn)的研究平臺(tái)，下列核反應(yīng)中放出的粒子為中子的是()A.N俘獲一個(gè)粒子，產(chǎn)生O并放出一個(gè)粒子B.Al俘獲一個(gè)粒子，產(chǎn)生P并放出一個(gè)粒子C.B俘獲一個(gè)質(zhì)子，產(chǎn)生Be并放出一個(gè)粒子D.Li俘獲一個(gè)質(zhì)子，產(chǎn)生He并放出一個(gè)粒子答案B解析根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知四個(gè)核反應(yīng)方程分別為 HeOH、AlHePn、BHBeHe、LiHHeHe，故只有B項(xiàng)符合題意。2(2018江南十校3月檢測(cè))我國(guó)正在自主研發(fā)新型聚變裂變混合反應(yīng)堆項(xiàng)目。如果此項(xiàng)目得以研究開(kāi)發(fā)并付諸實(shí)現(xiàn)，有可能使核資源壽命延長(zhǎng)數(shù)倍。關(guān)于聚變和裂變，下列看法正確的是()A.HHHen是裂變反應(yīng)B聚變和裂變反應(yīng)中都存在質(zhì)量虧損C裂變反應(yīng)以釋放核能為主，聚變反應(yīng)以吸收核能為主D核越重，比結(jié)合能越大答案B解析HHHen是輕核聚變反應(yīng)，所以A錯(cuò)誤；聚變和裂變反應(yīng)都釋放能量，所以都存在質(zhì)量虧損，故B正確，C錯(cuò)誤；組成原子核的核子越多，它的結(jié)合能就越高，結(jié)合能與核子數(shù)之比，稱做比結(jié)合能，中等大小的原子核比結(jié)合能較大，故D錯(cuò)誤。3教材母題(人教版選修35 P82T3)碳原子質(zhì)量的叫做原子質(zhì)量單位，用u表示。請(qǐng)根據(jù)Emc2證明：1 u相當(dāng)于931 MeV。變式子題(2017全國(guó)卷)大科學(xué)工程“人造太陽(yáng)”主要是將氘核聚變反應(yīng)釋放的能量用來(lái)發(fā)電。氘核聚變反應(yīng)方程是：HHHen。已知H的質(zhì)量為2.0136 u，He的質(zhì)量為3.0150 u，n的質(zhì)量為1.0087 u,1 u931 MeV/c2。氘核聚變反應(yīng)中釋放的核能約為()A3.7 MeV B3.3 MeVC2.7 MeV D0.93 MeV答案B解析在核反應(yīng)方程HHHen中，反應(yīng)前物質(zhì)的質(zhì)量m122.0136 u4.0272 u，反應(yīng)后物質(zhì)的質(zhì)量m23.0150 u1.0087 u4.0237 u，質(zhì)量虧損mm1m20.0035 u。則氘核聚變釋放的核能為E9310.0035 MeV3.3 MeV，選項(xiàng)B正確。4(2016全國(guó)卷)在下列描述核過(guò)程的方程中，屬于衰變的是_，屬于衰變的是_，屬于裂變的是_，屬于聚變的是_。(填正確答案標(biāo)號(hào))A.CNeB.PSeC.UThHeD.NHeOHE.UnXeSr2nF.HHHen答案CABEF解析放射性元素自發(fā)地放出粒子(即氦核He)的衰變屬于衰變，C符合；放射性元素自發(fā)地放出粒子的衰變屬于衰變，A、B符合；重核在中子轟擊下分裂成幾個(gè)中等質(zhì)量原子核的現(xiàn)象為核裂變，E符合；輕原子核聚合成較重原子核的反應(yīng)為核聚變，F(xiàn)符合；其中D為原子核的人工轉(zhuǎn)變。課后作業(yè) 鞏固強(qiáng)化練1在盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)中，有少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，其原因是()A原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上B正電荷在原子中是均勻分布的C原子中存在著帶負(fù)電的電子D原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中答案A解析粒子和電子之間有相互作用力，它們接近時(shí)就有庫(kù)侖引力作用，但由于電子的質(zhì)量只有粒子質(zhì)量的，粒子與電子碰撞就像一顆子彈與一個(gè)灰塵碰撞一樣，粒子質(zhì)量大，其運(yùn)動(dòng)方向幾乎不改變，粒子散射實(shí)驗(yàn)中，有少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)說(shuō)明三點(diǎn)：一是原子內(nèi)有一質(zhì)量很大的粒子存在；二是這一粒子帶有較大的正電荷；三是這一粒子的體積很小，故A正確。2(多選)氫原子的核外電子由離原子核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離原子核較近的軌道上，下列說(shuō)法正確的是()A核外電子受力變小B原子的能量減少C氫原子要吸收一定頻率的光子D氫原子要放出一定頻率的光子答案BD解析根據(jù)Fk得，軌道半徑減小，則核外電子受力變大，故A錯(cuò)誤；由較遠(yuǎn)軌道躍遷到較近軌道，原子能量減小，故B正確；因?yàn)樵幽芰繙p小，所以氫原子放出一定頻率的光子，故C錯(cuò)誤，D正確。3.已知?dú)湓拥哪芗?jí)如圖所示，現(xiàn)用光子能量介于1012.9 eV范圍內(nèi)的光去照射一群處于基態(tài)的氫原子，則下列說(shuō)法中正確的是()A在照射光中可能被吸收的光子能量有無(wú)數(shù)種 B在照射光中可能被吸收的光子能量只有3種 C照射后可能觀測(cè)到氫原子發(fā)射不同波長(zhǎng)的光有10種 D照射后可能觀測(cè)到氫原子發(fā)射不同波長(zhǎng)的光有3種答案B解析因?yàn)?3.6 eV10 eV3.6 eV，13.6 eV12.9 eV0.7 eV，能量介于3.60.7 eV的能級(jí)有n2、3、4三種，可知照射光中有三種頻率的光子被吸收，故A錯(cuò)誤，B正確；氫原子躍遷的最高能級(jí)為n4能級(jí)，根據(jù)C6知，氫原子發(fā)射出六種不同波長(zhǎng)的光，故C、D錯(cuò)誤。4下列說(shuō)法正確的是()A衰變現(xiàn)象說(shuō)明電子是原子核的組成部分B粒子散射實(shí)驗(yàn)揭示了原子具有棗糕式結(jié)構(gòu)C氫原子核外電子軌道半徑越大，其能量越低D原子從a能級(jí)狀態(tài)躍遷到b能級(jí)狀態(tài)時(shí)發(fā)射波長(zhǎng)為1的光子；原子從b能級(jí)狀態(tài)躍遷到c能級(jí)狀態(tài)時(shí)吸收波長(zhǎng)為2的光子，已知1>2，那么原子從a能級(jí)躍遷到c能級(jí)狀態(tài)時(shí)將要吸收波長(zhǎng)為的光子答案D解析衰變是原子核中的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子同時(shí)產(chǎn)生電子的過(guò)程，但電子不是原子核的組成部分，故A錯(cuò)誤；粒子散射實(shí)驗(yàn)揭示了原子具有核式結(jié)構(gòu)，B錯(cuò)誤；氫原子核外電子軌道半徑越大，其能量越高，C錯(cuò)誤；原子從a能級(jí)狀態(tài)躍遷到b能級(jí)狀態(tài)時(shí)發(fā)射波長(zhǎng)為1的光子，原子從b能級(jí)狀態(tài)躍遷到c能級(jí)狀態(tài)時(shí)吸收波長(zhǎng)為2的光子，已知1>2，根據(jù)玻爾理論得ab：EaEbh，bc：EcEbh，ac：EcEah，聯(lián)立以上三式得，D正確。5(多選)以下是有關(guān)近代物理內(nèi)容的若干敘述，其中不正確的是()A原子核發(fā)生一次衰變，該原子外層就失去一個(gè)電子B按照玻爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時(shí)，電子的動(dòng)能減小，但原子的能量增大C核衰變中，光子是衰變后轉(zhuǎn)變的新核輻射的D比結(jié)合能小的原子核結(jié)合成或分解成比結(jié)合能大的原子核時(shí)一定吸收核能答案AD解析衰變的實(shí)質(zhì)是原子核內(nèi)的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，電子釋放出來(lái)，不是來(lái)自核外電子，故A錯(cuò)誤；按照玻爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時(shí)，電子的動(dòng)能減小，但原子的能量增大，B正確；核衰變中，衰變后轉(zhuǎn)變的新核不穩(wěn)定，放出能量才能變得穩(wěn)定，能量以光子的形式放出，C正確；比結(jié)合能小的原子核結(jié)合成或分解成比結(jié)合能大的原子核時(shí)會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量虧損，根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程得知，一定釋放核能，故D錯(cuò)誤。6核能作為一種新能源在現(xiàn)代社會(huì)中已不可缺少，我國(guó)在完善核電安全基礎(chǔ)上將加大核電站建設(shè)規(guī)模，核泄漏中的钚(Pu)是一種具有放射性的超鈾元素，它可破壞細(xì)胞基因，提高罹患癌癥的風(fēng)險(xiǎn)。已知钚的一種同位素Pu的半衰期為24100年，其衰變方程為PuXHe，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()AX原子核中含有92個(gè)中子B100個(gè)Pu經(jīng)過(guò)24100年后一定還剩余50個(gè)C由于衰變時(shí)釋放巨大能量，根據(jù)Emc2，衰變過(guò)程總質(zhì)量增加D衰變發(fā)出的射線是波長(zhǎng)很短的光子，具有很強(qiáng)的穿透能力答案D解析根據(jù)核反應(yīng)方程遵循的規(guī)律，X原子核中含有92個(gè)質(zhì)子，235個(gè)核子，143個(gè)中子，A錯(cuò)誤。半衰期是對(duì)大量原子核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，100個(gè)Pu經(jīng)過(guò)24100年后不一定還剩余50個(gè)，B錯(cuò)誤。由于衰變時(shí)釋放巨大能量，衰變過(guò)程總質(zhì)量減少，放出粒子的質(zhì)量與生成新核的質(zhì)量之和小于衰變前核的質(zhì)量，C錯(cuò)誤。衰變發(fā)出的射線是波長(zhǎng)很短的光子，具有很強(qiáng)的穿透能力，D正確。7“超導(dǎo)托卡馬克”(英名稱：EAST，俗稱“人造太陽(yáng)”)是我國(guó)自行研制的可控?zé)岷朔磻?yīng)實(shí)驗(yàn)裝置。設(shè)該實(shí)驗(yàn)反應(yīng)前氘核(H)的質(zhì)量為m1，氚核(H)的質(zhì)量為m2，反應(yīng)后氦核(He)的質(zhì)量為m3，中子(n)的質(zhì)量為m4，光速為c。下列說(shuō)法中不正確的是()A這種裝置中發(fā)生的核反應(yīng)方程式是HHHenB由核反應(yīng)過(guò)程質(zhì)量守恒可知m1m2m3m4C核反應(yīng)放出的能量等于(m1m2m3m4)c2D這種裝置與我國(guó)大亞灣核電站所使用核裝置的核反應(yīng)原理不相同答案B解析可控?zé)岷朔磻?yīng)裝置中發(fā)生的核反應(yīng)方程式是HHHen，故A正確；核反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量數(shù)守恒，但質(zhì)量不守恒，核反應(yīng)過(guò)程中存在質(zhì)量虧損，因此m1m2m3m4，故B錯(cuò)誤；核反應(yīng)過(guò)程中的質(zhì)量虧損mm1m2m3m4，釋放的核能Emc2(m1m2m3m4)c2，故C正確；這種裝置的核反應(yīng)是核聚變，我國(guó)大亞灣核電站所使用核裝置的核反應(yīng)是核裂變，它們的核反應(yīng)原理不相同，故D正確。8用速度大小為v的中子轟擊靜止的鋰核Li，發(fā)生核反應(yīng)后生成氚核和粒子，生成的氚核速度方向與中子的速度方向相反，氚核與粒子的速度之比為78，中子的質(zhì)量為m，質(zhì)子的質(zhì)量可近似看作m，光速為c。(1)寫(xiě)出核反應(yīng)方程；(2)求氚核和粒子的速度大小；(3)若核反應(yīng)過(guò)程中放出的核能全部轉(zhuǎn)化為粒子和氚核的動(dòng)能，求出質(zhì)量虧損。答案(1)nLiHHe(2)(3)解析(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒與電荷數(shù)守恒，則核反應(yīng)方程為：nLiHHe。(2)由動(dòng)量守恒定律得：mnvmHv1mHev2由題意得：v1v278，又mnm，mH3m，mHe4m解得v1，v2。(3)氚核和粒子的動(dòng)能之和為：Ek3mv4mvmv2釋放的核能為：EEkEknmv2mv2mv2由愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程Emc2得，質(zhì)量虧損為m。真題模擬練9(2018全國(guó)卷)1934年，約里奧居里夫婦用粒子轟擊鋁核Al，產(chǎn)生了第一個(gè)人工放射性元素X：AlnX。X的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別為()A15和28 B15和30C16和30 D17和31答案B解析根據(jù)核反應(yīng)遵循的質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，X的電荷數(shù)為21315，質(zhì)量數(shù)為427130，根據(jù)原子核的電荷數(shù)等于原子序數(shù)，可知X的原子序數(shù)為15，質(zhì)量數(shù)為30，B正確。10(2018北京高考)在核反應(yīng)方程HeNOX中，X表示的是()A質(zhì)子 B中子 C電子 D粒子答案A解析設(shè)X為X，根據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)守恒：41417A，則A1，電荷數(shù)守恒：278Z，則Z1，即X為H，為質(zhì)子，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。11(2018天津高考)氫原子光譜在可見(jiàn)光區(qū)域內(nèi)有四條譜線H、H、H和H，都是氫原子中電子從量子數(shù)n>2的能級(jí)躍遷到n2的能級(jí)時(shí)發(fā)出的光，它們?cè)谡婵罩械牟ㄩL(zhǎng)由長(zhǎng)到短，可以判定()AH對(duì)應(yīng)的前后能級(jí)之差最小B同一介質(zhì)對(duì)H的折射率最大C同一介質(zhì)中H的傳播速度最大D用H照射某一金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，則H也一定能答案A解析波長(zhǎng)越大，頻率越小，故H頻率最小，根據(jù)Eh可知H對(duì)應(yīng)的能量最小，根據(jù)hEmEn可知H對(duì)應(yīng)的前后能級(jí)之差最小，A正確；H的頻率最小，同一介質(zhì)對(duì)應(yīng)的折射率最小，根據(jù)v可知H的傳播速度最大，B、C錯(cuò)誤；H的波長(zhǎng)小于H的波長(zhǎng)，故H的頻率大于H的頻率，若用H照射某一金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，則H不一定能，D錯(cuò)誤。12(2018江蘇高考)已知A和B兩種放射性元素的半衰期分別為T和2T，則相同質(zhì)量的A和B經(jīng)過(guò)2T后，剩有的A和B質(zhì)量之比為()A14 B12 C21 D41答案B解析根據(jù)半衰期公式mm0，經(jīng)過(guò)2T，A剩余的質(zhì)量為mAm0m0，B剩余的質(zhì)量為mBm0m0，故mAmB12，B正確。13(2016全國(guó)卷)(多選)一靜止的鋁原子核Al俘獲一速度為1.0107 m/s的質(zhì)子p后，變?yōu)樘幱诩ぐl(fā)態(tài)的硅原子核Si*。下列說(shuō)法正確的是()A核反應(yīng)方程為pAlSi*B核反應(yīng)過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒C核反應(yīng)過(guò)程中系統(tǒng)能量不守恒D核反應(yīng)前后核子數(shù)相等，所以生成物的質(zhì)量等于反應(yīng)物的質(zhì)量之和E硅原子核速度的數(shù)量級(jí)為105 m/s，方向與質(zhì)子初速度的方向一致答案ABE解析質(zhì)子p即H，核反應(yīng)方程為pAlSi*，A正確；核反應(yīng)過(guò)程遵循動(dòng)量守恒定律，B正確；核反應(yīng)過(guò)程中系統(tǒng)能量守恒，C錯(cuò)誤；在核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)守恒，但會(huì)發(fā)生質(zhì)量虧損，所以D錯(cuò)誤；設(shè)質(zhì)子的質(zhì)量為m，則Si*的質(zhì)量約為28m，由動(dòng)量守恒定律有mv028mv，得v m/s3.6105 m/s，方向與質(zhì)子的初速度方向相同，故E項(xiàng)正確。14(2019山西呂梁高三期末)(多選)下列說(shuō)法正確的是()A原子的特征譜線是原子具有核式結(jié)構(gòu)的有力證據(jù)B考古專家測(cè)出某具骸骨1 g碳樣品中6C的含量為活著的生物體1 g碳樣品中C含量的，已知6C的半衰期為5730年，則該生物死亡時(shí)距今約11460年C核泄漏事故污染物能夠產(chǎn)生對(duì)人體有害的輻射，其核反應(yīng)方程式為CsBaX，可以判斷X為射線D核反應(yīng)堆利用石墨吸收中子控制核反應(yīng)速度答案BC解析原子的特征譜線說(shuō)明原子只能處于不連續(xù)的、分立的能級(jí)上，是原子具有分立能級(jí)的有力證據(jù)，故A錯(cuò)誤；考古專家發(fā)現(xiàn)某一骸骨中6C的含量為活著的生物體中6C的，可知經(jīng)歷了2個(gè)半衰期，6C的半衰期為5730年，則確定該生物死亡時(shí)距今約11460年，故B正確；根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒知，X的電荷數(shù)為1，質(zhì)量數(shù)為0，可知X為電子，故C正確；鎘吸收中子的能力很強(qiáng)，所以用來(lái)吸收核裂變產(chǎn)生的中子，故D錯(cuò)誤。