高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十三章 波粒二象性 原子結(jié)構(gòu) 原子核 第2講 原子核課件

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1、第2講原子核第十三章波粒二象性原子結(jié)構(gòu)原子核考試標(biāo)準知識內(nèi)容必考要求 加試要求說明原子核的組成a1.不要求識記反映三種放射線穿透能力的數(shù)據(jù).2.不要求知道威爾遜云室、氣泡室的工作原理.3.不要求知道蓋革米勒計數(shù)器的技術(shù)細節(jié).4.不要求了解比結(jié)合能概念以及比結(jié)合能曲線.放射性元素的衰變c探測射線的方法a放射性的應(yīng)用與防護a核力與結(jié)合能c5.不要求了解核電站的工作流程.6.不要求知道受控核聚變中的技術(shù)問題.7.不要求識記新粒子以及各種夸克的名稱.8.不要求識記宇宙與恒星演化的細節(jié).核裂變c核聚變c粒子和宇宙a內(nèi)容索引過好雙基關(guān)回扣基礎(chǔ)知識 訓(xùn)練基礎(chǔ)題目研透命題點細研考綱和真題 分析突破命題點課時作

2、業(yè)限時訓(xùn)練 練規(guī)范 練速度過好雙基關(guān)名稱構(gòu)成符號電離能力貫穿本領(lǐng)射線氦核He最強最弱射線電子e較強較強射線光子最弱最強一、原子核的組成一、原子核的組成1.天然放射現(xiàn)象天然放射現(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 發(fā)現(xiàn).天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說明原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu).(2)三種射線貝可勒爾2.原子核的組成原子核的組成(1)原子核由質(zhì)子( H)和中子( n)組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為 .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) .質(zhì)量數(shù)(A) 質(zhì)子數(shù)中子數(shù).(3)X元素的原子核的符號為 X，其中A表示 ，Z表示核電荷數(shù).(4)同位素：具有相同 而中子數(shù)不

3、同的原子核，在元素周期表中處于同一位置，它們互稱為同位素.核子核外電子數(shù)質(zhì)子數(shù)核子數(shù)質(zhì)量數(shù)A.它們的質(zhì)子數(shù)相等 B.它們的核外電子數(shù)相等C.它們的核子數(shù)相等 D.它們的化學(xué)性質(zhì)相同答案二、放射性元素的衰變二、放射性元素的衰變1.原子核的衰變原子核的衰變(1)原子核放出粒子或粒子，變成另一種 的變化稱為原子核的衰變.(2)分類原子核當(dāng)放射性物質(zhì)連續(xù)發(fā)生衰變時，原子核中有的發(fā)生衰變，有的發(fā)生衰變，同時伴隨著輻射.2.半衰期半衰期放射性元素衰變的快慢是由核 自身的因素決定的，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒有關(guān)系.(3)兩個典型的衰變方程內(nèi)部A.m4 B.m16C.n4 D.n2答案三、探測射線的方

4、法三、探測射線的方法威爾遜云室、氣泡室、蓋革米勒計數(shù)器.四、放射性的應(yīng)用與防護四、放射性的應(yīng)用與防護1.應(yīng)用射線：應(yīng)用射線：工業(yè)上可以使用射線來測厚度、醫(yī)療方面可以 、利用射線照射種子來培育優(yōu)良品種等.2.示蹤原子：示蹤原子：有關(guān)生物大分子的結(jié)構(gòu)及其功能的研究，幾乎都要借助于 .3.輻射與安全：輻射與安全：人類一直生活在放射性的環(huán)境中，過量的射線對人體組織有破壞作用.要防止 對水源、空氣、用具等的污染.放射治療示蹤原子放射性物質(zhì)答案2.鏈式反應(yīng)：鏈式反應(yīng)：由重核裂變產(chǎn)生的 使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程.3.臨界體積和臨界質(zhì)量：臨界體積和臨界質(zhì)量：裂變物質(zhì)能夠發(fā)生 的最小體積及其相應(yīng)的質(zhì)量

5、.4.裂變的應(yīng)用：裂變的應(yīng)用：原子彈、核反應(yīng)堆.五、核裂變五、核裂變1.典型的裂變反應(yīng)方程：典型的裂變反應(yīng)方程：中子鏈式反應(yīng)六、核聚變六、核聚變1.典型的聚變反應(yīng)方程：典型的聚變反應(yīng)方程：自測自測4(多選)下列說法正確的是A.重核裂變時放出能量，而輕核聚變時吸收能量B.輕核聚變必須在很高的溫度下才能進行C.太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的核聚變反應(yīng)D.人類制成了原子彈，從而實現(xiàn)了用人工方法控制鏈式反應(yīng)的速度，和 平利用核能答案研透命題點命題點一原子核及核反應(yīng)1.核反應(yīng)過程一般都是不可逆的，所以核反應(yīng)方程只能用單向箭頭“”連接并表示反應(yīng)方向，不能用等號連接.2.核反應(yīng)的生成物一定要以實驗為基礎(chǔ)，

6、不能憑空只依據(jù)兩個守恒規(guī)律杜撰出生成物來寫核反應(yīng)方程.3.核反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，核反應(yīng)過程中反應(yīng)前后的總質(zhì)量一般會發(fā)生變化.4.核反應(yīng)遵循電荷數(shù)守恒.答案解析解析解析鈾核在裂變過程中需要中子的轟擊，產(chǎn)生鏈式反應(yīng)，選項A錯誤，選項B正確.而鏈式反應(yīng)在進行過程中，還需要鈾塊達到臨界體積才能維持鏈式反應(yīng)持續(xù)不斷進行下去，選項C正確.根據(jù)釋放出來的核能，結(jié)合質(zhì)能方程Emc2可知，反應(yīng)過程中，虧損質(zhì)量為m kg3.61028 kg，選項D錯誤.答案變式變式1(多選)(2017“金華十?！甭?lián)考)關(guān)于天然放射現(xiàn)象，以下敘述正確的是A.在、這三種射線中，射線的穿透能力最強，射線的電離能力 最強B

7、.衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子時產(chǎn)生的C.射線會使種子的遺傳基因發(fā)生變異，從而培育出新的優(yōu)良品種D.鈾核( U)衰變?yōu)殂U核( Pb)的過程中，要經(jīng)過8次衰變和10次衰變答案變式變式2(多選)14C發(fā)生放射性衰變成為14N，半衰期約為5 700年，已知植物存活期間，其體內(nèi)14C與12C的比例不變；生命活動結(jié)束后，14C的比例持續(xù)減少，現(xiàn)通過測量得知，某古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一.下列說法正確的是A.該古木的年代距今約5 700年B.12C、14C具有相同的中子數(shù)C.14C衰變?yōu)?4N的過程中放出射線D.增加樣品測量環(huán)境的壓強將加速14C的衰變解析解析解析

8、放射性元素經(jīng)過一個半衰期剩下的原子核的質(zhì)量是原來的一半，故該古木的年代距今約為5 700年，A正確；12C和14C互為同位素，具有相同的質(zhì)子數(shù)、不同的中子數(shù)，B錯誤；14C衰變?yōu)?4N，電荷數(shù)增加1，說明放出了電子，發(fā)生了衰變，C正確；半衰期由原子核本身決定，與外界因素?zé)o關(guān)，D錯誤.變式變式3(多選)下列有關(guān)原子結(jié)構(gòu)和原子核的認識，其中正確的是A.射線是高速運動的電子流B.氫原子輻射光子后，其繞核運動的電子動能增大C.太陽輻射能量的主要來源是太陽中發(fā)生的輕核聚變D. 的半衰期是5天，100克 經(jīng)過10天后還剩下50克解析解析射線是高速電子流，而射線是一種電磁波，選項A錯誤.氫原子輻射光子后，繞

9、核運動的電子距核更近，動能增大，選項B正確.太陽輻射能量的主要來源是太陽內(nèi)部氫核的聚變，選項C正確.1( )2t答案解析A.是裂變，是衰變B.是聚變，是裂變C.是衰變，是裂變D.是裂變，是衰變答案變式變式4(多選)(2017湖州市高三上學(xué)期期末)對以下的幾個核反應(yīng)方程，判斷正確的是解析下列表述正確的是A.X是質(zhì)子B.Y的質(zhì)子數(shù)是3，中子數(shù)是3C.兩個核反應(yīng)都沒有質(zhì)量虧損D.氘和氚的核反應(yīng)是核聚變反應(yīng)答案變式變式5(多選)(2017浙江“七彩陽光”聯(lián)考)現(xiàn)有如下兩個核反應(yīng)方程分別為：解析根據(jù)兩個核反應(yīng)方程可知，都有大量的能量釋放出來，所以一定都有質(zhì)量虧損，故C錯誤；氘和氚的核反應(yīng)過程中是質(zhì)量比較

10、小的核生成質(zhì)量比較大的新核，所以是核聚變反應(yīng)，故D正確.命題點二核能的計算核能的計算方法1.根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程列式計算：即Emc2(m的單位：kg).2.根據(jù)1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5 MeV能量，則Em931.5 MeV(m的單位：u).3.核反應(yīng)遵守動量守恒定律和能量守恒定律，因此可以結(jié)合動量守恒定律和能量守恒定律來計算核能.答案(1)核反應(yīng)方程中的X是_.(2)該反應(yīng)放出的能量是_J.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)解析2.981011解析解析該核反應(yīng)質(zhì)量虧損為：m0.2 u，能量虧損為：E0.2931.5 MeV2.981011 J.答案B.由核反應(yīng)過程質(zhì)量守恒可知m1m2m3m4

11、C.核反應(yīng)放出的能量等于(m1m2m3m4)c2D.這種裝置的核反應(yīng)原理是核聚變解析核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒，但質(zhì)量不守恒，存在質(zhì)量虧損，因此m1m2m3m4，故B錯誤；核反應(yīng)過程中的質(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)原理是核聚變，故D正確.答案解析解析解析原子序數(shù)大于83的元素都具有放射性，A錯誤；由電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可以判斷X為粒子，B正確；經(jīng)過2T時間，核反應(yīng)釋放的核能為 N0E，C正確，D錯誤.答案17.6解析課時作業(yè)1.(多選)(2017金華十校聯(lián)考)下列物理現(xiàn)象正確的是A.電子的衍射現(xiàn)象說明實物粒子也具有波動性B.鏈式反

12、應(yīng)屬于重核的聚變C.能量越大的光子波長越長D.核力是強相互作用答案123456789101112131415162.(多選)在物理學(xué)的發(fā)展過程中，許多物理學(xué)家的科學(xué)發(fā)現(xiàn)推動了人類歷史的進步.下列表述符合物理學(xué)史實的是A.普朗克為了解釋黑體輻射現(xiàn)象，第一次提出了能量量子化理論B.愛因斯坦為了解釋光電效應(yīng)的規(guī)律，提出了光子說C.盧瑟福通過對粒子散射實驗的研究，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型D.貝可勒爾通過對天然放射性的研究，發(fā)現(xiàn)原子核是由質(zhì)子和中子組成的答案123456789101112131415163.(多選)(2017杭州市期末教學(xué)質(zhì)檢)下列關(guān)于近代物理學(xué)的敘述中，說法正確的是A.盧瑟福提出了原子

13、的核式結(jié)構(gòu)模型B.已知鈾238的半衰期為4.5109年，則100個鈾238原子經(jīng)過9109年后 未發(fā)生衰變的有25個C.衰變釋放出的是電子流，且這些電子不是原子核外的電子D.愛因斯坦的光子說以及光電效應(yīng)方程，說明光子具有波動性答案12345678910111213141516解析解析解析盧瑟福根據(jù)粒子散射實驗，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，選項A正確；半衰期對少量原子不成立，選項B錯誤；衰變的電子流，來自于原子核內(nèi)部，選項C正確；愛因斯坦的光子說以及光電效應(yīng)說明光子具有粒子性，選項D錯誤.123456789101112131415164.(多選)下列應(yīng)用是把放射性同位素作為示蹤原子的是A.利用鈷6

14、0治療腫瘤等疾病B.射線探傷C.利用含有放射性碘131的油檢測地下輸油管的漏油情況D.把含有放射性元素的肥料施給農(nóng)作物用以研究農(nóng)作物吸收養(yǎng)分的規(guī)律答案123456789101112131415165.(多選)下列說法正確的是A.天然放射現(xiàn)象說明原子核內(nèi)部具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)B.粒子散射實驗說明原子核內(nèi)部具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)C.原子核發(fā)生衰變生成的新核原子序數(shù)增加D.氫原子從能級3躍遷到能級2輻射出的光子的波長小于從能級2躍遷到基 態(tài)輻射出的光子的波長答案解析12345678910111213141516解析解析天然放射現(xiàn)象說明原子核內(nèi)部具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，A正確.粒子散射實驗說明原子具有核式結(jié)構(gòu)，B錯誤.根據(jù)

15、電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒知，衰變放出了一個電子，新核的核電荷數(shù)增加1，即原子序數(shù)增加，C正確.氫原子從能級3躍遷到能級2輻射出的光子的頻率小于從能級2躍遷到基態(tài)輻射出的光子的頻率，故從能級3躍遷到能級2輻射出的光子的波長大于從能級2躍遷到基態(tài)輻射出的光子的波長，D錯誤.123456789101112131415166.(多選)(2017湖州市期末考試)鈾核裂變是核電站核能的重要來源，下列說法正確的是A.鈾238是核電站的燃料B.鈾核裂變反應(yīng)中有中子放出C.鈾核的鏈式反應(yīng)可人工控制D.鈾塊體積對鏈式反應(yīng)的發(fā)生無影響答案解析12345678910111213141516解析解析核電站的主要燃料是鈾2

16、35，選項A錯誤；重核裂變時也會產(chǎn)生一些中子，鏈式反應(yīng)屬于可控裂變反應(yīng)，選項B、C正確；要發(fā)生鏈式反應(yīng)除了有中子外，還需要鈾塊體積達到臨界體積，選項D錯誤.7.(多選)(2017溫州市十校期末聯(lián)考)下列說法正確的是A.方程式 是重核裂變反應(yīng)方程B.衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子時所產(chǎn)生的C.核力是短程力，與核子間的距離有關(guān)，有時表現(xiàn)為引力，有時表現(xiàn)為 斥力D.原子核所含核子單獨存在時的總質(zhì)量等于該原子核的質(zhì)量答案解析12345678910111213141516核力是短程力，與核子間的距離有關(guān)，有時表現(xiàn)為引力，有時表現(xiàn)為斥力，選項C正確；原子核所含核子單獨存在時的總質(zhì)量大于該原子核

17、的質(zhì)量，選項D錯誤.12345678910111213141516C.發(fā)生衰變時原子核放出電子，說明電子是原子核的組成部分D.中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核,若該過程質(zhì)量虧損為m,則氘核的結(jié)合能為mc2根據(jù)重核裂變的核反應(yīng)方程配平方式可知，選項B正確；衰變時原子核內(nèi)部中子衰變?yōu)橘|(zhì)子時釋放出高速電子，電子并不是原子核的組成部分，選項C錯誤；根據(jù)質(zhì)能方程可知，選項D正確.答案解析123456789101112131415169.(多選)(2017諸暨中學(xué)期中考試)科學(xué)家通過對月壤樣品進行實驗分析，估計月壤中氦3的資源總量可達100500萬噸，若能實現(xiàn)商業(yè)化運用，月壤中的氦3可供地球能源需求達數(shù)萬年.利用氦3

18、的核反應(yīng)方程為： .則下列說法中正確的是A.上式中X應(yīng)為質(zhì)子B.目前地球上的核電站正是利用氦3作為核燃料，因此迫切需要開發(fā)月 壤的氦3答案123456789101112131415解析16目前的核電站主要采用了鈾235的核裂變，而核聚變?nèi)蕴幱趯嶒炿A段，選項B錯誤；1234567891011121314151610.(多選)下列說法正確的是A.分別用X射線和綠光照射同一金屬表面都能發(fā)生光電效應(yīng)，則用X射線 照射時光電子的最大初動能較小B.用升溫、加壓或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的方法不能改變放射性元素的半衰期C.以mD、mp、mn分別表示氘核、質(zhì)子、中子的質(zhì)量，則mDmpmnD.天然放射現(xiàn)象中的射線是原子核受

19、激發(fā)產(chǎn)生的答案123456789101112131415解析16解析解析分別用X射線和綠光照射同一金屬表面都能發(fā)生光電效應(yīng)；由光電效應(yīng)方程：EkhW0，則用頻率比較大的X射線照射時光電子的最大初動能較大，故A錯誤；放射性元素的半衰期與原子核所處的物理環(huán)境和化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，故B正確；質(zhì)子和中子結(jié)合成氘核，有質(zhì)量虧損，可知mDmpmn，故C錯誤；天然放射現(xiàn)象中的射線是原子核受激發(fā)產(chǎn)生的，故D正確.12345678910111213141516C.質(zhì)子、中子、粒子的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，那么質(zhì)子和中子結(jié)合 成一個粒子，所釋放的核能為E(m1m2m3)c2D.原子從a能級躍遷到b能級時發(fā)射波長為1

20、的光子；原子從b能級躍遷到、c能級時吸收波長為2的光子，已知12，那么原子從a能級躍遷到c能 級時將要吸收波長為 的光子11.(多選)(2017杭州二中選考仿真考試)下列說法中正確的是答案解析12345678910111213141516解析解析盧瑟福用粒子轟擊氮核發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，A正確；12345678910111213141516兩個質(zhì)子與兩個中子結(jié)合成一個粒子，所釋放的核能為E(2m12m2m3)c2，C錯誤；1234567891011121314151612.(多選)(2017浙江教育綠色評價聯(lián)盟適應(yīng)性考試)一靜止在某勻強磁場中的原子核 X發(fā)生衰變后變成原子核Y，已知原子核X、原子核Y和粒

21、子的質(zhì)量分別為mX、mY和m，光速為c(不考慮質(zhì)量與速度有關(guān)的相對論效應(yīng)，釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為兩個粒子的動能)，則A.原子核Y的中子數(shù)比原子核X的中子數(shù)少2B.此反應(yīng)前后質(zhì)量虧損mmXmYmC.原子核Y和粒子在同一勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑比為D.粒子的動能為Ek答案解析12345678910111213141516解析解析衰變放出氦原子核，所以原子核Y的中子數(shù)比原子核X的中子數(shù)少2，選項A正確；此反應(yīng)前后質(zhì)量虧損mmXmYm，選項B正確；1234567891011121314151613.(多選)(2017杭州市高三上期末)在家居裝飾中常用到花崗巖、大理石等天然石材，這些巖石都含有不同程

22、度的放射性元素.下列說法中正確的是B.衰變中，粒子獲得的能量越大，其德布羅意波長越短C.衰變中產(chǎn)生的電子來源于原子核的內(nèi)部，故半衰期會受元素化學(xué)狀態(tài) 的影響D.若某一原子核衰變輻射出一個頻率為 的 光子，該過程質(zhì)量虧損為 m，則hmc2答案解析12345678910111213141516衰變中產(chǎn)生的電子來源于原子核的內(nèi)部，但是半衰期不會受元素化學(xué)狀態(tài)的影響，故C錯誤；原子核衰變后，質(zhì)量虧損產(chǎn)生的能量為mc2hEk，可知hmc2，故D錯誤.1234567891011121314151614.(多選)據(jù)報道，2014年3月4日英國蘭開夏郡的一名13歲學(xué)生杰米愛德華茲在學(xué)校實驗室里成功完成了一項核

23、試驗，成為世界上實現(xiàn)核聚變的最年輕的人，引起人們對氫元素、氫的同位素、核反應(yīng)的熱議.下列說法正確的是A.氫原子光譜是線狀譜答案解析12345678910111213141516解析解析因為氫原子釋放的能量是不連續(xù)的，所以氫原子的光譜是線狀譜，選項A正確；原子序數(shù)較大的原子核才可能發(fā)生衰變，選項B錯誤；12345678910111213141516核聚變并非都是可控的，選項D錯誤.15.(多選)(2017溫州市九校高三上學(xué)期期末)圖1中四幅圖涉及不同的物理知識，其中說法正確的是圖112345678910111213141516A.圖甲：用紫外線照射金屬鋅板表面時會發(fā)生光電效應(yīng)，當(dāng)增大紫外線的 照

24、射強度時，從鋅板表面逸出的光電子的最大初動能也隨之增大B.圖乙：盧瑟福通過分析粒子散射實驗結(jié)果，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型C.圖丙：氫原子由較高能級躍遷到較低能級時，會釋放出一定頻率的光子D.圖丁：原有10個氡222，經(jīng)過一個半衰期的時間，一定還剩余5個123456789101112131415解析答案16解析解析根據(jù)EkhW0，光電子的最大初動能與入射光的強度無關(guān)，故A錯誤；盧瑟福通過分析粒子散射實驗結(jié)果，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，故B正確；氫原子由較高能級躍遷到較低能級時，能量減小，向外輻射光子，故C正確；半衰期具有統(tǒng)計規(guī)律，對大量的原子核適用，對少數(shù)的原子核不適用，故D錯誤.1234567

25、891011121314151616.(多選)(2017“超級全能生”8月聯(lián)考)“核反應(yīng)堆”是通過可控的鏈式反應(yīng)實現(xiàn)核能的釋放(如圖2所示)，核燃料是鈾棒，在鈾棒周圍要放“慢化劑”，快中子和慢化劑中的碳原子核碰撞后，中子能量減少變?yōu)槁凶?碳核的質(zhì)量是中子的12倍，假設(shè)中子與碳核是彈性正碰，而且認為碰撞前中子動能是E0，碳核都是靜止的，則A.鏈式反應(yīng)是指由裂變產(chǎn)生的中子使裂變反應(yīng)一代接 一代繼續(xù)下去的過程B.鎘棒的作用是與鈾棒發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，消耗多余的鈾 原子核，從而達到控制核反應(yīng)速度的目的C.經(jīng)過一次碰撞，中子失去的動能為 E0D.在反應(yīng)堆的外面修建很厚的水泥防護層是用來屏蔽 裂變產(chǎn)物放出的各種射線 解析12345678910111213141516圖2答案解析解析鏈式反應(yīng)是指由裂變產(chǎn)生的中子使裂變反應(yīng)一代又一代持續(xù)下去的過程，選項A正確；核反應(yīng)堆中，鎘棒的作用是吸收中子，以控制反應(yīng)速度，選項B錯誤；12345678910111213141516水泥防護層的作用是屏蔽裂變產(chǎn)物放出的射線，選項D正確.