（浙江選考）2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十三章 波粒二象性 原子結(jié)構(gòu) 原子核 第2講 原子核學(xué)案

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1、第2講　原子核 [考試標(biāo)準(zhǔn)] 知識(shí)內(nèi)容 考試要求 說(shuō)明 原子核的組成 a 1.不要求識(shí)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(jì)數(shù)器的技術(shù)細(xì)節(jié). 4.不要求了解比結(jié)合能概念以及比結(jié)合能曲線. 5.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(wèn)題. 7.不要求識(shí)記新粒子以及各種夸克的名稱. 8.不要求識(shí)記宇宙與恒星演化的細(xì)節(jié). 放射性元素的衰變 c 探測(cè)射線的方法 a 放射性的應(yīng)用與防護(hù) a 核力與結(jié)合能 c 核裂變 c 核聚變 c 粒子和宇宙 a

2、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 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). (2)三種射線 名稱 構(gòu)成 符號(hào) 電離能力 貫穿本領(lǐng) α射線 氦核 He 最強(qiáng) 最弱 β射線 電子 　e 較弱 較強(qiáng) γ射線 光子 γ 最弱 最強(qiáng) 2.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)稱為核子.質(zhì)子帶正電，中子不帶電. (2)基本關(guān)系 ①核電荷數(shù)(Z)＝質(zhì)子數(shù)＝元素的原子序數(shù)＝核外電子數(shù). ②質(zhì)量數(shù)(A)＝核子數(shù)

3、＝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). (4)同位素：具有相同質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同的原子核，在元素周期表中處于同一位置，它們互稱為同位素. 自測(cè)1　與原子核內(nèi)部變化有關(guān)的現(xiàn)象是(　　) A.α粒子散射現(xiàn)象 B.光電效應(yīng)現(xiàn)象 C.電離現(xiàn)象 D.天然放射現(xiàn)象 答案　D 二、放射性元素的衰變 1.原子核的衰變 (1)原子核放出α粒子或β粒子，變成另一種原子核的變化稱為原子核的衰變. (2)分類 α衰變：X→Y＋He β衰變：X→　Y＋e 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α衰變，有的發(fā)生β衰變，同時(shí)伴隨著γ輻射.

4、 (3)兩個(gè)典型的衰變方程 α衰變：U→Th＋He β衰變：Th→Pa＋e. 2.半衰期 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. 自測(cè)2　表示放射性元素碘131(I)β衰變的方程是(　　) A.I→Sb＋He B.I→Xe＋e C.I→I＋n D.I→Te＋H 答案　B 三、探測(cè)射線的方法 威爾遜云室、氣泡室、蓋革—米勒計(jì)數(shù)器. 四、放射性的應(yīng)用與防護(hù) 1.應(yīng)用射線：工業(yè)上可以使用射線來(lái)測(cè)厚度、醫(yī)療方面可以放射治療、利用γ射線照射種子來(lái)培育優(yōu)良品種等. 2.示蹤原子：有關(guān)生物大分子的結(jié)構(gòu)及其功能的研究，幾乎都要借助于示

5、蹤原子. 3.輻射與安全：人類一直生活在放射性的環(huán)境中，過(guò)量的射線對(duì)人體組織有破壞作用.要防止放射性物質(zhì)對(duì)水源、空氣、用具等的污染. 自測(cè)3　醫(yī)學(xué)界通過(guò)14C標(biāo)記的C60發(fā)現(xiàn)了一種C60的羧酸衍生物，在特定條件下可以通過(guò)斷裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，則14C的用途是(　　) A.示蹤原子 B.電離作用 C.催化作用 D.貫穿作用 答案　A 五、核裂變 1.典型的裂變反應(yīng)方程： U＋n→Kr＋Ba＋3n. 2.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. 3.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. 4.裂變的應(yīng)用：原子

6、彈、核反應(yīng)堆. 六、核聚變 1.典型的聚變反應(yīng)方程： H＋H→He＋n＋17.6MeV 2.人工轉(zhuǎn)變： (1)盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子：N＋He→O＋H. (2)查德威克發(fā)現(xiàn)中子：Be＋He→C＋n. 自測(cè)4　(多選)下列說(shuō)法正確的是(　　) A.重核裂變時(shí)放出能量，而輕核聚變時(shí)吸收能量 B.輕核聚變必須在很高的溫度下才能進(jìn)行 C.太陽(yáng)輻射的能量主要來(lái)自太陽(yáng)內(nèi)部的核聚變反應(yīng) D.人類制成了原子彈，從而實(shí)現(xiàn)了用人工方法控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度，和平利用核能 答案　BC 命題點(diǎn)一　原子核的衰變及半衰期 1.衰變規(guī)律及實(shí)質(zhì) (1)α衰變、β衰變的比較 衰變類型 α衰變 β衰變

7、 衰變過(guò)程 X→Y＋He X→Y＋e 衰變實(shí)質(zhì) 2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)整體射出 1個(gè)中子轉(zhuǎn)化為1個(gè)質(zhì)子和1個(gè)電子 2H＋2n→He n→H＋e 勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 軌跡形狀 衰變規(guī)律 電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒、動(dòng)量守恒 (2)γ射線：γ射線經(jīng)常伴隨著α衰變或β衰變同時(shí)產(chǎn)生.其實(shí)質(zhì)是放射性原子核在發(fā)生α衰變或β衰變的過(guò)程中，產(chǎn)生的新核由于具有過(guò)多的能量(原子核處于激發(fā)態(tài))而輻射出光子. 2.確定衰變次數(shù)的方法 因?yàn)棣滤プ儗?duì)質(zhì)量數(shù)無(wú)影響，所以先由質(zhì)量數(shù)的改變確定α衰變的次數(shù)，然后再根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰變的次數(shù). 3.半衰期 (1)公式：N余＝N原()，m余

8、＝m原(). (2)影響因素：放射性元素衰變的快慢是由原子核內(nèi)部自身因素決定的，跟原子所處的物理狀態(tài)(如溫度、壓強(qiáng))或化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)無(wú)關(guān). 例1　一靜止的鈾核放出一個(gè)α粒子衰變成釷核，衰變方程為，下列說(shuō)法正確的是(　　) A.衰變后釷核的動(dòng)能等于α粒子的動(dòng)能 B.衰變后釷核的動(dòng)量大小等于α粒子的動(dòng)量大小 C.鈾核的半衰期等于其放出一個(gè)α粒子所經(jīng)歷的時(shí)間 D.衰變后α粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量 答案　B 解析　靜止的鈾核在α衰變過(guò)程中，滿足動(dòng)量守恒的條件，根據(jù)動(dòng)量守恒定律得pTh＋pα＝0，即釷核的動(dòng)量和α粒子的動(dòng)量大小相等，方向相反，選項(xiàng)B正確；根據(jù)E

9、k＝可知，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；半衰期的定義是統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)于一個(gè)α粒子不適用，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；鈾核在衰變過(guò)程中，伴隨著一定的能量放出，即衰變過(guò)程中有一定的質(zhì)量虧損，故衰變后α粒子與釷核的質(zhì)量之和小于衰變前鈾核的質(zhì)量，選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 變式1　(多選)(2018·臺(tái)州市3月選考)關(guān)于天然放射現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是(　　) A.U經(jīng)過(guò)7次α衰變和4次β衰變后得到Pb B.將放射性元素?fù)诫s到其他穩(wěn)定元素中，其半衰期不變 C.β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的質(zhì)子轉(zhuǎn)變成中子時(shí)產(chǎn)生的 D.在α、β、γ這三種射線中，α射線的電離能力最強(qiáng)，γ射線的穿透能力最強(qiáng) 答案　ABD 變式2　放射性元素A經(jīng)過(guò)2次α衰變和1次

10、β衰變后生成一新元素B，則元素B在元素周期表中的位置較元素A的位置向前移動(dòng)了(　　) A.1位B.2位C.3位D.4位 答案　C 解析　原子核經(jīng)過(guò)一次α衰變，電荷數(shù)減小2，所以經(jīng)過(guò)2次α衰變后電荷數(shù)減小4；同時(shí)，經(jīng)過(guò)一次β衰變，電荷數(shù)增加1；所以元素A經(jīng)過(guò)2次α衰變和1次β衰變后電荷數(shù)減小3，則生成的新元素在元素周期表中的位置向前移3位，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤. 變式3　在很多裝飾材料中，都不同程度地含有放射性元素.下列說(shuō)法正確的是(　　) A.α射線、β射線和γ射線都是電磁波 B.在α、β、γ三種射線中，γ射線的電離能力最強(qiáng) C.氡的半衰期為3.8天，4個(gè)氡原子核經(jīng)過(guò)7.6天

11、后一定只剩下1個(gè)氡原子核 D.放射性元素發(fā)生β衰變時(shí)所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的 答案　D 解析　α射線是高速He核流，β射線是高速電子流，γ射線是能量很高的電磁波，A項(xiàng)錯(cuò)誤.在α、β、γ三種射線中，α射線的電離能力最強(qiáng)，γ射線的電離能力最弱，B項(xiàng)錯(cuò)誤.半衰期是對(duì)大量原子核的衰變行為作出的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)于少數(shù)原子核無(wú)意義，C項(xiàng)錯(cuò)誤. 命題點(diǎn)二　核反應(yīng)及核反應(yīng)類型 1.核反應(yīng)的四種類型 類型 可控性 核反應(yīng)方程典例 衰變 α衰變 自發(fā) U→Th＋He β衰變 自發(fā) Th→Pa＋e 人工轉(zhuǎn)變 人工控制 N＋He→O＋H(盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子) He＋

12、Be→C＋n(查德威克發(fā)現(xiàn)中子) Al＋He→P＋n 約里奧－居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素，同時(shí)發(fā)現(xiàn)正電子 P→Si＋e 重核裂變 容易控制 U＋n→Ba＋Kr＋3n U＋n→Xe＋Sr＋10n 輕核聚變 很難控制 H＋H→He＋n 2.核反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě) (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)、α粒子 (He)、β粒子(e)、正電子(e)、氘核(H)、氚核(H)等. (2)掌握核反應(yīng)方程遵守的規(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.

13、 (3)核反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒. 例2　(多選)(2017·浙江11月選考·14)下列說(shuō)法正確的是(　　) A.核聚變反應(yīng)方程可能為H＋H→He＋2n B.鈾核裂變的核反應(yīng)方程可能為U＋n→Xe＋Sr＋2n C.發(fā)生β衰變時(shí)原子核放出電子，說(shuō)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(guò)程質(zhì)量虧損為Δm，則氘核的結(jié)合能為Δmc2 答案　BD 解析　選項(xiàng)A的核反應(yīng)方程為H＋H→He＋n，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)重核裂變的核反應(yīng)方程配平方式可知，選項(xiàng)B正確；β衰變時(shí)原子核內(nèi)部中子衰變?yōu)橘|(zhì)子時(shí)釋放出高速電子，電子并不是原子核的組成部分，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)ΔE＝Δmc2可知

14、，選項(xiàng)D正確. 變式4　(多選)關(guān)于核衰變和核反應(yīng)的類型，下列表述正確的有(　　) A.U→Th＋He是α衰變 B.N＋He→O＋H是β衰變 C.H＋H→He＋n是輕核聚變 D.Se→Kr＋2e是重核裂變 答案　AC 解析　A為α衰變，B為原子核的人工轉(zhuǎn)變，C為輕核聚變，D為β衰變，故A、C正確. 變式5　(多選)一靜止的鋁原子核Al俘獲一速度為1.0×107m/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p＋Al→Si* 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

15、等于反應(yīng)物的質(zhì)量之和 答案　AB 解析　根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得，核反應(yīng)方程為p＋Al→Si*，A正確；核反應(yīng)過(guò)程中釋放的核力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力，故系統(tǒng)動(dòng)量守恒，B正確，C錯(cuò)誤；由于反應(yīng)過(guò)程中，要釋放大量的能量，伴隨著質(zhì)量虧損，所以生成物的質(zhì)量小于反應(yīng)物的質(zhì)量之和，D錯(cuò)誤. 變式6　(多選)現(xiàn)有如下兩個(gè)核反應(yīng)方程分別為： X＋Y→He＋H＋4.9MeV H＋H→He＋X＋17.6MeV 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3 C.兩個(gè)核反應(yīng)都沒(méi)有質(zhì)量虧損 D.氘和氚的核反應(yīng)是核聚變反應(yīng) 答案　BD 解析　根據(jù)核反應(yīng)方程：H＋H→He＋X＋17

16、.6MeV，X的質(zhì)量數(shù)：A1＝2＋3－4＝1，核電荷數(shù)：Z1＝1＋1－2＝0，所以X是中子，故A錯(cuò)誤；根據(jù)核反應(yīng)方程：X＋Y→He＋H＋4.9MeV，X是中子，所以Y的質(zhì)量數(shù)：A2＝4＋3－1＝6，核電荷數(shù)：Z2＝2＋1－0＝3，所以Y的質(zhì)子數(shù)是3，中子數(shù)是3，故B正確；根據(jù)兩個(gè)核反應(yīng)方程可知，都有大量的能量釋放出來(lái)，所以一定都有質(zhì)量虧損，故C錯(cuò)誤；氘和氚的核反應(yīng)過(guò)程中是質(zhì)量比較小的核生成質(zhì)量比較大的新核，所以是核聚變反應(yīng)，故D正確. 命題點(diǎn)三　質(zhì)量虧損及核能的計(jì)算 1.根據(jù)核反應(yīng)方程，計(jì)算出核反應(yīng)前與核反應(yīng)后的質(zhì)量虧損Δm. 2.根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2計(jì)算核能. 質(zhì)能方程

17、ΔE＝Δmc2中Δm的單位用“kg”，c的單位用“m/s”，則ΔE的單位為“J”. 3.ΔE＝Δmc2中，若Δm的單位用“u”，則可直接利用ΔE＝Δm×931.5MeV計(jì)算ΔE，此時(shí)ΔE的單位為“MeV”，即1u＝1.6606×10－27kg，對(duì)應(yīng)的能量為931.5MeV，這個(gè)結(jié)論可在計(jì)算中直接應(yīng)用. 例3　(多選)(2018·溫州市期中)我國(guó)首次使用核電池隨“嫦娥三號(hào)”軟著陸月球，并用于“嫦娥三號(hào)”的著陸器和月球車(chē)上，核電池是通過(guò)半導(dǎo)體換能器，將放射性同位素衰變過(guò)程中釋放出的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?“嫦娥三號(hào)”采用放射性同位素Pu，靜止的Pu衰變?yōu)殁櫤薝和α粒子，并放出頻率為ν的γ光子，已知Pu

18、、U和α粒子的質(zhì)量分別為mPu、mU、mα.下列說(shuō)法正確的是(　　) A.Pu的衰變方程為Pu→U＋He＋γ B.此核反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量虧損為Δm＝mPu－mU－mα C.釋放出的γ光子的能量為(mPu－mU－mα)c2 D.反應(yīng)后U和α粒子結(jié)合能之和比Pu的結(jié)合能大 答案　ABD 解析　根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒與電荷數(shù)守恒可知，Pu的衰變方程為Pu→U＋He＋γ，故A正確；此核反應(yīng)過(guò)程中的質(zhì)量虧損等于反應(yīng)前后質(zhì)量的差，為Δm＝mPu－mU－mα，故B正確；核反應(yīng)的過(guò)程中釋放的能量：E＝(mPu－mU－mα)c2，由于核反應(yīng)的過(guò)程中釋放的核能轉(zhuǎn)化為新核與α粒子的動(dòng)能以及光子的能量，所以光子的能量

19、小于(mPu－mU－mα)c2，故C錯(cuò)誤；Pu衰變成U和α粒子后，釋放核能，將原子核分解為單個(gè)的核子需要的能量更大，原子變得更穩(wěn)定，所以反應(yīng)后U和α粒子結(jié)合能之和比Pu的結(jié)合能大，故D正確. 變式7　(多選)(2018·七彩陽(yáng)光聯(lián)盟期中)裂變反應(yīng)是目前核能利用中常用的反應(yīng)，以原子核U為燃料的反應(yīng)堆中，當(dāng)U俘獲一個(gè)慢中子后發(fā)生的裂變反應(yīng)可以有多種方式，其中一種可表示為(　　) 　U　?。　　→　　Xe　　＋　Sr＋X 235.0439　　1.0087　　138.9178　　93.9154 反應(yīng)方程下方的數(shù)字是中子及有關(guān)原子核的靜止質(zhì)量(以原子質(zhì)量單位u為單位)，已知1u的質(zhì)量對(duì)應(yīng)的能

20、量為9.3×102MeV，則(　　) A.此反應(yīng)方程式中的X是2n B.此反應(yīng)釋放出的能量約為1.8×102MeV C.此反應(yīng)前后能量守恒 D.此反應(yīng)前后動(dòng)量不守恒 答案　BC 變式8　(多選)目前核電站都是利用鈾核裂變釋放大量核能進(jìn)行發(fā)電，其發(fā)生的核反應(yīng)方程是U＋n→Ba＋Kr＋Xn，一座發(fā)電功率為P＝1.00×106kW的核電站，核能轉(zhuǎn)化為電能的效率η＝50%，每次核反應(yīng)過(guò)程中放出的核能ΔE＝2.78×10－11J，鈾核的質(zhì)量mU＝390×10－27kg，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A.X＝3 B.每年核電站消耗U的能量約為6.3×1016J C.每年消耗U的數(shù)目約為2.

21、27×1024個(gè) D.每年消耗U的質(zhì)量約為885kg 答案　ABD 解析　根據(jù)核反應(yīng)方程遵循質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒知，X＝3，A正確；因核電站發(fā)電效率為50%，則核電站每年消耗U的能量為W＝P′t＝×365×24×3 600J≈6.3×1016J，B正確；產(chǎn)生這些能量消耗的鈾核的數(shù)目：n＝＝≈2.27×1027(個(gè))，C錯(cuò)誤；每年消耗U的質(zhì)量為M＝nmU＝2.27×1027×390×10－27kg≈885kg，D正確. 1.(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60治療腫瘤等疾病 B.γ射線探傷 C.利用含有放射性碘131的油檢測(cè)地下輸油管的漏油

22、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　CD 2.(多選)下列說(shuō)法正確的是(　　) A.天然放射現(xiàn)象說(shuō)明原子核內(nèi)部具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu) B.α粒子散射實(shí)驗(yàn)說(shuō)明原子核內(nèi)部具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu) C.原子核發(fā)生β衰變生成的新核原子序數(shù)增加 D.氫原子從能級(jí)3躍遷到能級(jí)2輻射出的光子的波長(zhǎng)小于從能級(jí)2躍遷到基態(tài)輻射出的光子的波長(zhǎng)(氫原子的能級(jí)公式En＝E1，n＝1,2,3，…) 答案　AC 解析　天然放射現(xiàn)象說(shuō)明原子核內(nèi)部具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，A正確.α粒子散射實(shí)驗(yàn)說(shuō)明原子具有核式結(jié)構(gòu)，B錯(cuò)誤.根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒知，β衰變放出了一個(gè)電子，新核的核電荷數(shù)增加

23、1，即原子序數(shù)增加，C正確.氫原子從能級(jí)3躍遷到能級(jí)2輻射出的光子的頻率小于從能級(jí)2躍遷到基態(tài)輻射出的光子的頻率，故從能級(jí)3躍遷到能級(jí)2輻射出的光子的波長(zhǎng)大于從能級(jí)2躍遷到基態(tài)輻射出的光子的波長(zhǎng)，D錯(cuò)誤. 3.(多選)(2018·溫州市3月選考)下列說(shuō)法正確的是(　　) A.全息照片的拍攝利用了光的干涉原理 B.觀看立體電影的3D眼鏡，利用了光的偏振原理 C.原子核發(fā)生一次β衰變，該原子外層就失去一個(gè)電子 D.在核反應(yīng)堆中，為了使快中子的速度減慢，可用普通水作為慢化劑 答案　ABD 4.(多選)(2019屆書(shū)生中學(xué)月考)鈾核裂變是核電站核能的重要來(lái)源，下列說(shuō)法正確的是(　　)

24、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?zhǔn)椒磻?yīng)可人工控制 D.鈾塊體積對(duì)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的發(fā)生無(wú)影響 答案　BC 解析　核電站的主要燃料是鈾235，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；重核裂變時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一些中子，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)屬于可控裂變反應(yīng)，選項(xiàng)B、C正確；要發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)除了有中子外，還需要鈾塊體積達(dá)到臨界體積，選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 5.(多選)(2018·臺(tái)州中學(xué)統(tǒng)練)下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(　　) A.鈾核發(fā)生α衰變時(shí)，釋放出α粒子和一定的能量，目前核電站利用的就是這一自發(fā)釋放的能量 B.如果利用紫光照射某種金屬可以發(fā)生光電效應(yīng)，改用紅光一定不能發(fā)生光電效應(yīng) C.氫原子由較高能級(jí)躍遷到較

25、低能級(jí)時(shí)，會(huì)釋放出一定頻率的光子 D.機(jī)械波和電磁波都具有干涉、衍射的特性 答案　CD 解析　核電站利用的是鈾核的裂變反應(yīng)釋放的能量，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；紫光的頻率大于紅光，如果利用紫光照射某種金屬可以發(fā)生光電效應(yīng)，則改用紅光不一定能發(fā)生光電效應(yīng)，有可能發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；氫原子由較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)時(shí)，會(huì)釋放出一定頻率的光子，選項(xiàng)C正確；機(jī)械波和電磁波都具有干涉、衍射的特性，選項(xiàng)D正確. 6.(多選)下列說(shuō)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(shí)光電子的最大初動(dòng)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

26、期 C.以mD、mp、mn分別表示氘核、質(zhì)子、中子的質(zhì)量，則mD＝mp＋mn D.天然放射現(xiàn)象中的γ射線是原子核受激發(fā)產(chǎn)生的 答案　BD 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：Ek＝hν－W0，則用頻率比較大的X射線照射時(shí)光電子的最大初動(dòng)能較大，故A錯(cuò)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(wú)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mD＜mp＋mn，故C錯(cuò)誤；天然放射現(xiàn)象中的γ射線是原子核受激發(fā)產(chǎn)生的，故D正確. 7.(多選)(2018·紹興市選考診斷)人類對(duì)微觀世界進(jìn)行探索的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(　　) A.G.P

27、.湯姆孫從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了電子衍射現(xiàn)象，說(shuō)明實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性 B.查德威克用α粒子轟擊鈹核發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)為H＋Be→n＋C C.有些元素的半衰期會(huì)隨外界溫度和壓強(qiáng)的改變而略微改變 D.一般化學(xué)反應(yīng)只是核外電子的改變，而核反應(yīng)則是原子核的改變.所以一般化學(xué)反應(yīng)能量改變比核反應(yīng)小 答案　AD 8.(多選)下列關(guān)于近代物理學(xué)的敘述中，說(shuō)法正確的是(　　) A.盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型 B.已知鈾238的半衰期為4.5×109年，則100個(gè)鈾238原子經(jīng)過(guò)9×109年后未發(fā)生衰變的有25個(gè) C.β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(ài)因斯坦的光子說(shuō)以及光電

28、效應(yīng)方程，說(shuō)明光子具有波動(dòng)性 答案　AC 解析　盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，選項(xiàng)A正確；半衰期是對(duì)大量原子核的衰變行為作出的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)少量原子不成立，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；β衰變釋放的電子流，來(lái)自于原子核內(nèi)部，選項(xiàng)C正確；愛(ài)因斯坦的光子說(shuō)以及光電效應(yīng)說(shuō)明光子具有粒子性，選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 9.(多選)下列說(shuō)法正確的是(　　) A.德布羅意指出微觀粒子的動(dòng)量越大，其對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)就越短 B.γ射線是頻率極高的電磁波，其在云室中穿過(guò)會(huì)留下清晰的徑跡 C.根據(jù)玻爾原子模型，氫原子輻射光子后，其繞核運(yùn)動(dòng)的電子動(dòng)能將增大 D.太陽(yáng)輻射能量的主要來(lái)源與核電站發(fā)生的核反應(yīng)一樣，都是重核裂

29、變 答案　AC 解析　依據(jù)德布羅意波長(zhǎng)公式λ＝可知，微觀粒子的動(dòng)量越大，其對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)就越短，故A正確；γ射線是頻率極高的電磁波，但其電離本領(lǐng)最弱，在云室中穿過(guò)不會(huì)留下清晰的徑跡，故B錯(cuò)誤；根據(jù)玻爾原子模型，氫原子輻射光子后，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，電子繞核運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能增大，故C正確；太陽(yáng)輻射能量的主要來(lái)源是輕核聚變，故D錯(cuò)誤. 10.(多選)14C發(fā)生放射性衰變成為14N，半衰期約為5700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(dòng)結(jié)束后，14C的比例持續(xù)減少，現(xiàn)通過(guò)測(cè)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(shuō)法正

30、確的是(　　) A.該古木的年代距今約5700年 B.12C、14C具有相同的中子數(shù) C.14C衰變?yōu)?4N的過(guò)程中放出β射線 D.增加樣品測(cè)量環(huán)境的壓強(qiáng)將加速14C的衰變 答案　AC 解析　放射性元素經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期剩下的原子核的質(zhì)量是原來(lái)的一半，故該古木的年代距今約為5700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(cuò)誤；14C衰變?yōu)?4N，電荷數(shù)增加1，說(shuō)明放出了電子，發(fā)生了β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(cuò)誤. 11.如圖1所示，我國(guó)自主研發(fā)制造的國(guó)際熱核聚變核心部件在國(guó)際上率先通過(guò)權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證，這是我國(guó)對(duì)國(guó)際熱核聚變

31、項(xiàng)目的重大貢獻(xiàn).下列核反應(yīng)方程中屬于聚變反應(yīng)的是(　　) 圖1 A.H＋H→He＋n B.N＋He→O＋H C.He＋Al→P＋n D.U＋n→Ba＋Kr＋3n 答案　A 解析　H＋H→He＋n是一個(gè)氘核與一個(gè)氚核結(jié)合成一個(gè)氦核，同時(shí)放出一個(gè)中子，屬于聚變反應(yīng)，故A正確；N＋He→O＋H是盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程，是人類第一次實(shí)現(xiàn)原子核的人工轉(zhuǎn)變，屬于人工核反應(yīng)，故B錯(cuò)誤；He＋Al→P＋n屬于原子核的人工轉(zhuǎn)變，故C錯(cuò)誤；U＋n→Ba＋Kr＋3n是一種典型的鈾核裂變，屬于裂變反應(yīng)，故D錯(cuò)誤. 12.(多選)(2018·浙江4月選考·14)下列說(shuō)法正確的是(　　) A.組

32、成原子核的核子越多，原子核越穩(wěn)定 B.U衰變?yōu)镽n經(jīng)過(guò)4次α衰變，2次β衰變 C.在LC振蕩電路中，當(dāng)電流最大時(shí)，線圈兩端電勢(shì)差也最大 D.在電子的單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，狹縫變窄，電子動(dòng)量的不確定量變大 答案　BD 解析　原子核中核子結(jié)合得越牢靠，原子核越穩(wěn)定，故A錯(cuò)誤；U衰變?yōu)镽n，質(zhì)量數(shù)減少16，電荷數(shù)減少6，由于原子核經(jīng)過(guò)一次α衰變，質(zhì)子數(shù)減少2，質(zhì)量數(shù)減少4，經(jīng)過(guò)一次β衰變，質(zhì)子數(shù)增加1，質(zhì)量數(shù)不變.所以有：α衰變次數(shù)m＝＝4；β衰變次數(shù)n＝＝2，故B正確；當(dāng)線圈兩端電勢(shì)差最大時(shí)，電流變化率最大，此時(shí)電流為0，故C錯(cuò)誤；在電子的單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，狹縫越窄，屏上中央亮條紋越寬，即能更準(zhǔn)

33、確地測(cè)得電子的位置.根據(jù)不確定性關(guān)系ΔxΔp≥，電子動(dòng)量的不確定量變得更大，故D正確. 13.(多選)(2018·新高考研究聯(lián)盟聯(lián)考)如圖2所示的幾幅圖的有關(guān)說(shuō)法中正確的是(　　) 圖2 A.甲圖中少數(shù)α粒子發(fā)生了較大角度偏轉(zhuǎn)，是由于原子的全部正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上 B.乙圖中射線丙由α粒子組成，每個(gè)粒子帶兩個(gè)單位正電荷，射線乙不帶電，一定是高速運(yùn)動(dòng)的中子流 C.丙圖中強(qiáng)黃光和弱黃光曲線交于U軸同一點(diǎn)，說(shuō)明對(duì)于同種顏色的光發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)最大初動(dòng)能與光的強(qiáng)度無(wú)關(guān) D.丁圖為粒子通過(guò)氣泡室時(shí)的照片，通過(guò)照片可以分析粒子的動(dòng)量、能量及帶電情況 答案　ACD

34、 解析　題圖甲中少數(shù)α粒子發(fā)生了較大角度偏轉(zhuǎn)，是由于原子的全部正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上，選項(xiàng)A正確；題圖乙中射線丙向右偏轉(zhuǎn)，由左手定則可知，它由α粒子組成，每個(gè)粒子帶兩個(gè)單位正電荷，射線乙不偏轉(zhuǎn)，故不帶電，是γ射線，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)eUc＝Ek＝hν－W0，強(qiáng)黃光和弱黃光曲線交于U軸同一點(diǎn)，說(shuō)明對(duì)于同種顏色的光發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)最大初動(dòng)能與光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，選項(xiàng)C正確；根據(jù)粒子通過(guò)氣泡室時(shí)的照片可以分析粒子的動(dòng)量、能量及帶電情況，選項(xiàng)D正確. 14.(多選)“核反應(yīng)堆”是通過(guò)可控的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)實(shí)現(xiàn)核能的釋放(如圖3所示)，核燃料是鈾棒，在鈾棒周?chē)拧奥瘎?，快中子和慢化劑中的碳原?/p>

35、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(rèn)為碰撞前中子動(dòng)能是E0，碳核都是靜止的，則(　　) 圖3 A.鏈?zhǔn)椒磻?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(guò)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(dá)到控制核反應(yīng)速度的目的 C.經(jīng)過(guò)一次碰撞，中子失去的動(dòng)能為E0 D.在反應(yīng)堆的外面修建很厚的水泥防護(hù)層是用來(lái)屏蔽裂變產(chǎn)物放出的各種射線 答案　ACD 解析　鏈?zhǔn)椒磻?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(guò)程，選項(xiàng)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(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)動(dòng)量

36、守恒有mv0＝mv1＋12mv2，依據(jù)能量守恒有mv02＝mv12＋×12mv22，聯(lián)立可得v1＝－v0，所以中子損失的動(dòng)能為E0，選項(xiàng)C正確；水泥防護(hù)層的作用是屏蔽裂變產(chǎn)物放出的射線，選項(xiàng)D正確. 15.(多選)下列說(shuō)法中正確的是(　　) A.盧瑟福通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程為：He＋N→O＋H B.鈾核裂變的核反應(yīng)是U→Ba＋Kr＋2n C.質(zhì)子、中子、α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(gè)α粒子，所釋放的核能為ΔE＝(m1＋m2－m3)c2 D.原子從a能級(jí)躍遷到b能級(jí)時(shí)發(fā)射波長(zhǎng)為λ1的光子；原子從b能級(jí)躍遷到c能級(jí)時(shí)吸收波長(zhǎng)為λ2的光子，已知λ1>λ2

37、，那么原子從a能級(jí)躍遷到c能級(jí)時(shí)將要吸收波長(zhǎng)為的光子 答案　AD 解析　盧瑟福用α粒子轟擊氮核發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，A正確；鈾核要用中子轟擊才會(huì)引發(fā)裂變，裂變方程不能把轟擊的中子與裂變后放出的中子合并抵消，所以鈾核裂變的核反應(yīng)方程為U＋n→Ba＋Kr＋3n，B錯(cuò)誤；兩個(gè)質(zhì)子與兩個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)α粒子，所釋放的核能為ΔE＝(2m1＋2m2－m3)c2，C錯(cuò)誤；光的波速與波長(zhǎng)、頻率關(guān)系為c＝λν，光子的能量為E＝hν＝，原子從a能級(jí)躍遷到b能級(jí)放出的光子能量E1＝，原子從b能級(jí)躍遷到c能級(jí)時(shí)，吸收的光子能量E2＝，設(shè)原子從a能級(jí)躍遷到c能級(jí)時(shí)吸收的光的波長(zhǎng)為λ3，則＝－，解得λ3＝，D正確. 16.(

38、多選)用中子(n)轟擊鈾核(U)產(chǎn)生裂變反應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生鋇核(Ba)和氪核(Kr)并釋放出中子(n)，當(dāng)達(dá)到某些條件時(shí)可發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng).一個(gè)鈾核(U)裂變時(shí)，釋放的能量約為200MeV(1eV＝1.6×10－19J).以下說(shuō)法正確的是(　　) A.U的裂變方程為U→Ba＋Kr＋2n B.U的裂變方程為U＋n→Ba＋Kr＋3n C.U發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件與鈾塊的體積有關(guān) D.一個(gè)U裂變時(shí)，質(zhì)量虧損約為3.6×10－29kg 答案　BC 解析　鈾核在裂變過(guò)程中需要中子的轟擊，產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確.而鏈?zhǔn)椒磻?yīng)在進(jìn)行過(guò)程中，還需要鈾塊達(dá)到臨界體積才能維持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)持續(xù)不斷進(jìn)行下去，選項(xiàng)C

39、正確.根據(jù)釋放出來(lái)的核能，結(jié)合質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2可知，反應(yīng)過(guò)程中，虧損質(zhì)量為Δm＝kg≈3.6×10－28kg，選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 17.(多選)2017年11月6日“華龍一號(hào)”核電項(xiàng)目首臺(tái)發(fā)電機(jī)已通過(guò)了“型式試驗(yàn)”，全部指標(biāo)達(dá)到和優(yōu)于設(shè)計(jì)要求，標(biāo)志著我國(guó)“華龍一號(hào)”首臺(tái)發(fā)電機(jī)自主研制成功.“華龍一號(hào)”是利用原子核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)放出的巨大能量進(jìn)行發(fā)電的，U是核電站常用的核燃料.U受一個(gè)中子轟擊后裂變成Ba和Kr兩部分，并產(chǎn)生3個(gè)中子.要使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生，裂變物質(zhì)的體積要大于等于它的臨界體積.已知U、Ba、Kr和中子n的質(zhì)量分別是235.0439u、140.9139u、91.8973u和1.0087u.

40、已知1u相當(dāng)于931.5MeV的能量，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A.該核反應(yīng)方程為：U→Ba＋Kr＋2n B.該核反應(yīng)方程為：U＋n→Ba＋Kr＋3n C.因?yàn)榱炎冡尫拍芰?，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以裂變后的總質(zhì)量數(shù)減少 D.一個(gè)U裂變時(shí)放出的能量約為200.55MeV 答案　BD 解析　U受一個(gè)中子轟擊后裂變成Ba和Kr兩部分，并產(chǎn)生3個(gè)中子，根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒，則有：U＋n→Ba＋Kr＋3n，故A錯(cuò)誤，B正確；該核反應(yīng)過(guò)程中發(fā)生質(zhì)量虧損，釋放能量，但是反應(yīng)前后總質(zhì)量數(shù)保持不變，故C錯(cuò)誤；由質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2，1u相當(dāng)于931.5MeV的能量，代入數(shù)據(jù)，解得放出的能量約為200.55MeV，故D正確. 16