第二節(jié)原子結(jié)構(gòu)與原子核

雙基0回顧落實(shí)

一、原子結(jié)構(gòu)

I.原子的核式結(jié)陶

(1)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)：a粒了?散射實(shí)驗(yàn)。

(2)實(shí)瞼結(jié)果：絕大多數(shù)a粒子穿過金箔后，基木上仍沿原來的方向前進(jìn)，

但有少鷺a粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于9()。，也就是說它們

兒乎被“撞了回來”。

(3)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)。

2.氫原子光譜

(1)光譜：按照光的說氐(頻率)和強(qiáng)度分布的記錄，即光譜。

(2)光譜分析：每種原子都有自己的特征譜線,可以用來鑒別物質(zhì)和確定物

質(zhì)的組成成分。

3.玻爾理論

(1)定態(tài)：原子處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中。

(2)躍遷：電子從能量較高的定態(tài)軌道(其能量記為七)躍遷到能量較低的定態(tài)

軌道(能量記為〃7<〃)時(shí)，會(huì)放出能量為力u的光子，即/iv—Ei-E”。

(3)軌道：原子的定態(tài)是不連續(xù)的,因此電子的可能軌道也是丕連續(xù)的。

【基礎(chǔ)練1](2022?北京順義區(qū)第二次統(tǒng)練)氫原子能級(jí)如圖所示，大量處

于〃=4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出不同頻率的光，其中a光是從拉=3

能級(jí)向〃=1能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的，〃光的頻率大于〃光的頻率,則b光可能是()

nE/eV

00....................0

4-------------------0.85

3------------------1.51

2-------------------3.40

1--------------------13.6

A.從〃=4能級(jí)向〃=3能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的

B.從〃=4能級(jí)向〃=2能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的

C.從〃=4能級(jí)向〃=1能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的

D.從〃=3能級(jí)向n=2能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的

解析：選C。氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷E寸輻射的光子能量等于能級(jí)差，

a光的能量等于hy°=E3-Ei,b光的頻率大于a光的頻率，即h光的能量大于

后一臼，對(duì)照選項(xiàng)中的能級(jí)差，能夠大于后一日的只有選項(xiàng)C的國一日。

二、天然放射現(xiàn)象和原子核

1.天然放射現(xiàn)象

放射性元素包發(fā)地發(fā)出射線的現(xiàn)象。

2.放射性同位素的應(yīng)用與防護(hù)

(1)放射性同位素：有天然放射性同位素和紅放射性同位素兩類，放射性

同位素的化學(xué)性質(zhì)相同。

(2)應(yīng)用：消除靜電、工業(yè)探傷、做示蹤原子等。

(3)防護(hù)：防止放射性對(duì)人體組織的傷害。

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0

(2)基本關(guān)系

①電荷數(shù)(Z)=質(zhì)子數(shù)=元素的原子序數(shù)=原子的核外電子數(shù)。

②質(zhì)量數(shù)(A)=核子數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)。

4.原子核的衰變

(1)原子核自發(fā)地放出a粒子或B粒子，變成另一種原子核的變化稱為原子

核的衰變。

(2)原子核衰變的分類

a衰變：fX->?Y+4He

B衰變：3*-*74丫+才2。

(3)原子核衰變時(shí)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒。

5.半衰期

(I)定義：放射性元素的原子核有生數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間。

(2)影響因素：由核內(nèi)部自身的因素決定,跟原子所處的化主狀態(tài)和外部條

件沒有關(guān)系。

第2頁，共19頁

⑶公式：N余卜機(jī)余=團(tuán)原(辦。

6.核力和核能

(1)原子核內(nèi)部，核工間所特有的相互作用力。

(2)核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損△"?,其對(duì)應(yīng)的能量△E=△"2C2。

(3)原子核分解成核子時(shí)要吸收一定的能量，吸收的能量為△E=L〃2C2。

7.重核裂變

(1)定義：質(zhì)量數(shù)較大的原子核分裂成幾個(gè)質(zhì)量數(shù)較小的原子核的過程。

(2)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：重核裂變產(chǎn)生的生壬使裂變反應(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：核裂變物質(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。

8.輕核聚變

(1)定義：兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的反應(yīng)過程，又叫熱核反應(yīng)。

(2)聚變反應(yīng)方程

?H+lH^lHe+An+17.6MeV。

【基礎(chǔ)練2](2022?北京西城區(qū)5月統(tǒng)測(cè))以下核反應(yīng)方程中屬于8衰變的

是()

A.社Naf初Mg+0-ie

B.贊U+An->WXe+“Sr+2品

C.?H+lH^lHe+An

D.,47N+iHe^,78O+lH

解析：選A。itNa-T^Mg+0一代是4衰變，故A正確；贊U+Anf找Xe+黑

Sr+2命是核裂變反應(yīng)，故B錯(cuò)誤；泡+加一拍e+而是核聚變反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；

WN+擠e-780+lH是人工核轉(zhuǎn)變，故D錯(cuò)誤。

考點(diǎn)=深度研究

?能力考點(diǎn)

考點(diǎn)一玻爾理論和能級(jí)躍遷

I.對(duì)氫原子能級(jí)圖的理解

第3頁，共19頁

n￡/eVnE/eV

00....................000....................0

4------------------3.404------------------0.85

3------------------6.043------------------1.51

2-----------------13.62-----------------3.40

1-------------------54.41-------------------13.6

氮離子能級(jí)圖氫原子能級(jí)圖

A.最多有3種頻率的光子

B.能使金屬鋁發(fā)生光電效應(yīng)的有3種頻率的光子

C.能夠使處于基態(tài)的氫原子電離的有3種頻率的光子

D.能夠使處于基態(tài)的氫原子躍遷的有4種頻率的光子

［解析］一群氨離子從〃=4能級(jí)向低能級(jí)躍迂時(shí)可以輻射出6種頻率的光

子，A錯(cuò)誤；其中只有從〃=4能級(jí)向〃=3能級(jí)躍迂時(shí)所輻射出的光子能量小于

4.54eV,不能使金屬雞發(fā)生光電效應(yīng)，故共有5種頻率的光能使金屬銘發(fā)生光

電效應(yīng)，故B錯(cuò)誤；因?yàn)橐固幱诨鶓B(tài)的氫原子發(fā)生電離，所需要的光子能量

只要達(dá)到13.6eV就可以，根據(jù)輻射光子能量等于氮離子能級(jí)躍遷前后兩能級(jí)的

能量差可得，有3種頻率的光子都能使處于基態(tài)的氫原子電離，故C正確；通

過計(jì)算氮離子從〃=4向〃=2躍遷時(shí)釋放的能量為10.2eV,恰好滿足氫原子從

n=1向〃=2能級(jí)躍遷，故D錯(cuò)誤。

［答案］C

【跟蹤訓(xùn)練1】（2022?廣東省高考模擬）氫原子的能級(jí)圖如圖所示，當(dāng)氫原

子從n=2能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，輻射的光子恰好能使金屬P發(fā)生光電效應(yīng)，下

列說法正確的是（）

nE/eV

00................0

5........-0.54

4----------0.85

3-----------1.51

2----------3.4

1-----------13.6

A.大量的氫原子從〃=5能級(jí)向低能級(jí)躍遷輻射出的光子中有6種頻率的

光子能使金屬P發(fā)生光電效應(yīng)

B.金屬P的逸出功Wo有可能大于10.2eV

C.靜止的電子經(jīng)電場(chǎng)加速后，撞擊氫原子使其由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，

第5頁，共19頁

電子的加速電壓至少為12.09V

D.若用氫原子從〃=4能級(jí)躍遷到最低能級(jí)時(shí)輻射的光子照射金屬P,則此

時(shí)的遏止電壓為2.55V

解析：選D。從〃=2能級(jí)躍遷到〃=1能級(jí)時(shí)釋放出光子的能量為△￡=一

3.4eV-(-13.6eV)=10.2eV,根據(jù)題意知該金屬的逸出功Wo等于10.2eV,大

量的氫原子從〃=5能級(jí)向低能級(jí)躍迂可以輻射10種頻率不同的光子，但能級(jí)差

大于或等于10.2eV的只有4種，即有4種頻率的光子能使金屬P發(fā)生光電效應(yīng)，

A、B錯(cuò)誤；使處于〃=1能級(jí)的氫原子躍遷到〃=2能級(jí)，所需要的能量最小，

即eU=-3.4eV一(一13.6eV)=10.2eV,則電子的加速電壓至少為U=10.2V,

C錯(cuò)誤；當(dāng)用氫原子從〃=4能級(jí)躍遷到最低能級(jí)時(shí)輻射的光子照射金屬P,輻

射光子的能量為-0.85eV-(-13.6eV)=12.75eV,光電子最大初動(dòng)能為12.75

eV-10.2eV=2.55eV,此時(shí)的遏止電壓為2.55V,D正確。

【跟蹤訓(xùn)練2】(2022?濟(jì)南二模)處于基態(tài)的一群氫原子被一束單色光照射

后，最多能發(fā)出6種撅率的光，氫原子的能級(jí)圖如圖所示，如果用這束光照射某

一金屬，測(cè)得從該金屬中射出電子的最大初動(dòng)能為10.54eV,則該金屬的逸出功

是()

nE/eV

8.....................0

5二-0.54

4--------------------0.85

3-----------------1.51

2--------------------3.40

?--------------------n.6

A.12.75eVB.12.1eV

C.2.21eVD.1.56eV

解析：選C。因受到激發(fā)后的氫原子能輻射出6種不同頻率的光子，故氫原

子是從〃=4能級(jí)躍遷，而從金屬表面逸出的電子具有最大的初動(dòng)能是10.54cV,

光子從〃=4能級(jí)躍遷到n=\能級(jí)輻射出的能量￡=-0.85eV-(-13.6eV)=

12.75eV,用此種光子照射該金屬，可得逸出功Wo=￡—Ekm=2.21eV,故C正

確。

◎高考熱點(diǎn)

考點(diǎn)二原子核的衰變半衰期

第6頁，共19頁

1.衰變規(guī)律及實(shí)質(zhì)

(l)a衰變、B衰變的比較

衰斐類型a衰變B衰變

衰變方程9XT二2Y+?He2XfzdiY+—%

2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成1個(gè)中子轉(zhuǎn)化為1個(gè)質(zhì)

衰變實(shí)質(zhì)一個(gè)整體射出子和1個(gè)電子

2舊+2向一？He6n-*lH+-?e

勻強(qiáng)磁場(chǎng)

◎

中軌跡oQ

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)y射線：丫射線經(jīng)常是伴隨著a衰變或B衰變產(chǎn)生的。其實(shí)質(zhì)是放射性原

子核在發(fā)生a衰變或B衰變的過程中，產(chǎn)生的新核由于具有過多的能量(原子核

處于激發(fā)態(tài))而輻射出光子。

2.三種射線的成分和性質(zhì)

電離貫穿

名稱構(gòu)成符號(hào)電荷量質(zhì)量

能力本領(lǐng)

a射線氫核?He+2e4u最強(qiáng)最弱

]

B射線電子-?e~e1837u較強(qiáng)較強(qiáng)

丫射線光子Y00最弱最強(qiáng)

3.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)衰變規(guī)律：N=/Vo(:步、機(jī)=6周「。

⑶影響因素：由原子核內(nèi)部因素決定，跟原子所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)。

例?加，(2021?高考山東卷，T1)在測(cè)定年代較近的湖泊沉積物形成年

份時(shí)，常利用沉積物中半衰期較短的2電Pb,其衰變方程為2媯Pb-2媯Bi+X,以

下說法正確的是()

第7頁，共19頁

A.衰變方程中的X是電子

B.升高溫度可以加快2電Pb的衰變

C.2電Pb與2媯Bi的質(zhì)量差等于衰變的質(zhì)量虧損

D.方程中的X來自2電Pb內(nèi)質(zhì)子向中子的轉(zhuǎn)化

［解析］根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，X是電子，A正確；半衰期非

常穩(wěn)定，不受溫度、壓強(qiáng)，以及該物質(zhì)是單質(zhì)還是化合物的影響，B錯(cuò)誤；2媯Pb

與2媯Bi和電子X的質(zhì)量差等于衰變的質(zhì)量虧損，C錯(cuò)誤；方程中的X來自明Pb

內(nèi)中子向質(zhì)子的轉(zhuǎn)化，D錯(cuò)誤。

［答案］A

例引真題例證I（2021?高考河北卷，T1）銀河系中存在大量的鋁同位素26.3,

26Al核B+衰變的衰變方程為語A1-的Mg+Ye,測(cè)得26Al核的半衰期為72萬年，

下列說法正確的是（）

A.26Al核的質(zhì)量等于26Mg核的質(zhì)量

B.26Al核的中子數(shù)大于26Mg核的中子數(shù)

C.將鋁同位素26Al放置在低溫低壓的環(huán)境中，其半衰期不變

D.銀河系中現(xiàn)有的鋁同位素26Al將在144萬年后全部衰變?yōu)?6Mg

［解析］26Al發(fā)生衰變的過程中釋放正電子的同時(shí)還有核能釋放，發(fā)生質(zhì)量

虧損，所以26Al核的質(zhì)量大于26Mg核的質(zhì)量，故A錯(cuò)誤；26Al核的中子數(shù)m

=26-13=13,而26Mg核的中子數(shù)〃2=26—12=14,所以26Al核的中子數(shù)小于

26Mg核的中子數(shù)，故B錯(cuò)誤；半衰期是原子核的固有屬性，與物理環(huán)境和化學(xué)

狀態(tài)無關(guān)，故C正確；鋁同位素26Al的半衰期為72萬年，所以經(jīng)過144萬年也

就是兩個(gè)半衰期后還剩下:沒有衰變，故D錯(cuò)誤。

［答案］C

急雷圖時(shí)

原子核的相關(guān)知識(shí)是高考命題必考點(diǎn)。考查的主要內(nèi)容有：原子核的衰變及

半衰期、核反應(yīng)方程式的配平、核能的分析和計(jì)算、粒子在電場(chǎng)或者磁場(chǎng)中的運(yùn)

動(dòng)以及衰變過程中的動(dòng)量和能量問題。題目一般較簡(jiǎn)單，復(fù)習(xí)中要注意牢記基本

知識(shí)，對(duì)于粒子在磁場(chǎng)內(nèi)衰變或者碰撞的問題，要注意應(yīng)用粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的

相關(guān)知識(shí)，結(jié)合動(dòng)量和能量觀點(diǎn)來分析。

第8頁，共19頁

【跟蹤訓(xùn)練3】（2021?高考湖南卷，T1）核廢料具有很強(qiáng)的放射性，需要妥

善處理。下列說法正確的是（）

A.放射性元素經(jīng)過兩個(gè)完整的半衰期后，將完全衰變殆盡

B.原子核衰變時(shí)電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)不守恒

C.改變壓力、溫度或濃度，將改變放射性元素的半衰期

D.過量放射性輻射對(duì)人體組織有破壞作用，但輻射強(qiáng)度在安全劑量?jī)?nèi)則沒

有傷害

解析：選D。根據(jù)半衰期的定義可知，放射性元素經(jīng)過兩個(gè)完整的半衰期后，

還剩原來的;未衰變，A錯(cuò)誤；原子核衰變時(shí)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒，B錯(cuò)誤；

放射性元素的半衰期由原子核內(nèi)部自身的因素決定，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外

部條件沒有關(guān)系，因此改變壓力、溫度或濃度，放射性元素的半衰期不變，C錯(cuò)

誤；過量放射性輻射對(duì)人體組織有破壞作用，若粕射強(qiáng)度在安全劑量?jī)?nèi)則不會(huì)對(duì)

人體組織造成傷害，D正確。

【跟蹤訓(xùn)練4】（2021?后考廣東卷，T1）科學(xué)家發(fā)現(xiàn)銀河系中存在大量的放

射性同位素鋁26,鋁26的半衰期為72萬年，其衰變方程為玲A1-蚤Mg+Y,下

列說法正確的是（）

A.Y是家核

B.Y是質(zhì)子

C.再經(jīng)過72萬年，現(xiàn)有的鋁26衰變一半

D.再經(jīng)過144萬年，現(xiàn)有的鋁26全部衰變

解析：選Co根據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，該核反應(yīng)是軟Alf§Mg

+?e,即Y是正電子，A、B錯(cuò)誤：因72萬年是一個(gè)半衰期，可知過72萬年，

現(xiàn)有的鋁26衰變一半：過144萬年，即兩個(gè)半衰期，現(xiàn)有的鋁26衰變四分之三，

C正確，D錯(cuò)誤。

高考熱點(diǎn)

考點(diǎn)三核反應(yīng)類型與核反應(yīng)方程

類型可控性核反應(yīng)方程典例

衰變a衰變自發(fā)

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B衰變自發(fā)鐳Th-*鉀Pa+—Ye

苧N+?He-YO+lH

(盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子)

拍e+?Be-爍C+4n

(查德威克發(fā)現(xiàn)中子)

人工轉(zhuǎn)變?nèi)?：控制

召A1+夕He

一四P+加(約里奧—居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射

徨P-＞酉Si性同位素，同時(shí)發(fā)現(xiàn)正電子)

++?e

較易進(jìn)行贊U+Jn-?%Ba+§?Kr+3加

重核裂變

人.1：控制覺U+布一彈Xe+妝Sr+lOAn

輕核聚變很難控制+lllc+in

廁41：真題例證(多選)(2021?6月浙江選考，T14)對(duì)四個(gè)核反應(yīng)方程(1)贊Uf

銅Th+?He；(2)掰Th-卻Pa+Q?(3)苧N+?He-YO+lH；(4)?H+?H-^He+in

+17.6MeVo下列說法正確的是()

A.(1)(2)式核反應(yīng)沒有釋放能量

B.(1)(2)(3)式均是原子核衰變方程

C.(3)式是人類第一次實(shí)現(xiàn)原子核轉(zhuǎn)變的方程

D.利用激光引發(fā)可控的⑷式核聚變是正在嘗試的技術(shù)之一

［解析］(1)是a衰變，(2)是B衰變，均有能量放出，故A錯(cuò)誤；(3)是人工

核轉(zhuǎn)變，故B錯(cuò)誤；(3)式是人類第一次實(shí)現(xiàn)原子核轉(zhuǎn)變的方程，故C正確；利

用激光引發(fā)可控的(4)式核聚變是正在嘗試的技術(shù)之一，故D正確。

［答案］CD

【跟蹤訓(xùn)練5】(2022?泰安二輪檢測(cè))2021年1月30日，華龍一號(hào)全球首

堆中核集團(tuán)福建福清核電5號(hào)機(jī)組投入商業(yè)運(yùn)行，這標(biāo)志著我國在三代核電技術(shù)

領(lǐng)域躋身世界前列。目前核能發(fā)電都是利用核裂變反應(yīng)，下列表示重核裂變的是

()

A.熨U+M］f密Ba+招Kr+3dn

B.鉗Thf鉀Pa+Oie

第10頁，共19頁

C?He+汩e-苗+gC

D彳H+lHTHe+on

解析：選A。該反應(yīng)是重核裂變，A正確；該反應(yīng)是衰變方程，B錯(cuò)誤；該

反應(yīng)為原子核的人工轉(zhuǎn)變方程，C錯(cuò)誤；該反應(yīng)是輕核聚變反應(yīng)，D錯(cuò)誤。

（跟蹤訓(xùn)練6］（多選）（2022?廣東省學(xué)業(yè)水平選擇考模擬）能源是社會(huì)發(fā)展

的基礎(chǔ)，發(fā)展核能是解決能源問題的途徑之一，下列關(guān)于核反應(yīng)方程的說法正確

的是（）

A.衰變方程贊Uf掰Th+X中X是電子

B.衰變方程鉗Th-鉀Pa+Y中Y是電子

C.核聚變反應(yīng)方程地+泊f?He+加n中。=2

D.核裂變反應(yīng)方程贊U+4一盤Ba+相Kr+從n中〃=3

解析：選BD。根據(jù)電荷數(shù)與質(zhì)量數(shù)守恒可知，X是氫核，故A錯(cuò)誤；Y是

電子，故B正確；。=1,故C錯(cuò)誤；b=3,故D正確。

0能力考點(diǎn)

考點(diǎn)四核能的計(jì)算

1.解題流程

書寫核反計(jì)算質(zhì)累利用AE=Ame2

應(yīng)方程與損Am計(jì)算釋放的核能

J

⑴根據(jù)計(jì)算,計(jì)算時(shí)△切的單位是“kg”,。的單位是“m/s”，△￡

的單位是“J”。

（2）根據(jù)AE=A/nX93L5MeV計(jì)算。一原子質(zhì)量單位（u）相當(dāng)于931.5MeV

的能量，所以計(jì)算時(shí)A〃，的單位是“u”，AE的單位是“MeV”。

2.根據(jù)核子比結(jié)合能來計(jì)算核能：原子核的結(jié)合能=核子的比結(jié)合能X核

子數(shù)。

。特別提醒利用質(zhì)能方程計(jì)算核能時(shí)，不能用質(zhì)量數(shù)代替質(zhì)量進(jìn)行計(jì)算。

例匡］（多選）（2022?東北三省三校4月第二次聯(lián)合考試）如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)

磁感應(yīng)強(qiáng)度為氏一靜止的23892U核在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中發(fā)生a衰變，a粒子與新核運(yùn)

動(dòng)軌跡為兩個(gè)圓周。已知小圓和大圓半徑分別為Ri和&。電子所帶電荷量為6,

a粒子與新核的核子平均質(zhì)量為機(jī)o,衰變過程中釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。

第11頁，共19頁

下列說法正確的是（）

A.小圓為a粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡

B.衰變過程中釋放的核能為喘鬻

C./？2=45/?I

92

D.a粒子和反沖核的運(yùn)動(dòng)周期之比為帶

1廣H1V

［解析］根據(jù)牛頓第二定律得仍3=〃不，解得廠=耳，衰變時(shí)動(dòng)量守恒，而

，v/U

a粒子電荷量較小，所以運(yùn)動(dòng)枕跡,半徑較大，A錯(cuò)誤；根據(jù)動(dòng)量守恒定律得4/〃ou

=（238—4）〃zo/,衰變過程中釋放的核能為X4wov2+1（238-4）/wov，2,結(jié)合

234"〃"4///0V4/770v

半徑公式得凡=萬獷=麗,聯(lián)立解得&=45&，

nia

B、C正確；根據(jù)周期公式T=黑得字=當(dāng)=擊空=鵠，D錯(cuò)誤。

C/<_JJLIIIJ11/

q

［答案IBC

【跟蹤訓(xùn)練7】（2022?濰坊二模）2020年12月4日，我國新一代“人造太

陽”—中國環(huán)流器二號(hào)M裝置在成都建成并實(shí)現(xiàn)發(fā)電，標(biāo)志著我國在核聚變

反應(yīng)堆建設(shè)中處于世界前列。中國環(huán)流器二號(hào)M裝置內(nèi)的主要核反應(yīng)是加+泊

THe+X,已知笊核的比結(jié)合能是1.09MeV、知:核的比結(jié)合能是2.78MeV、氨

核的比結(jié)合能是7.03MeV,該聚變反應(yīng)中（）

A.X為質(zhì)子

B.X為電子

C.一次反應(yīng)釋放的核能為3.16MeV

D.一次反應(yīng)釋放的核能為17.6MeV

第12頁，共19頁

解析：選D。根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒可知，X為中子，故A、B錯(cuò)誤；

信核的比結(jié)合能是1.()9MeV、氤核的比結(jié)合能是2.78MeV、鼠核的比結(jié)合能是

7.03MeV,一次反應(yīng)釋放的核能為(7.03X4—3X2.78-2X1.09)MeV=17.6

MeV,故D正確，C錯(cuò)誤。

《圉綴n知能提升用

(建議用時(shí)：25分鐘)

［基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)］

1.(2()22?南平第二次質(zhì)檢)關(guān)于物理知識(shí)在科技和生活中的應(yīng)用，下列各圖

對(duì)應(yīng)的說法正確的是()

A.圖甲中行李安檢儀采用a射線來透視安檢物品

B.圖乙中肥皂泡上不同的顏色是光的衍射造成的

C.圖丙中測(cè)溫儀利用紅外線來感應(yīng)物體表面溫度

D.圖丁中紫外線驗(yàn)鈔機(jī)利用了紫外線的化學(xué)作用

解析：選Co題圖甲中行李安檢儀采用X射線來透視安檢物品，A錯(cuò)誤；

題圖乙中肥皂泡上不同的顏色是光的干涉造成的，B錯(cuò)誤；題圖丙中測(cè)溫儀利用

了紅外線來感應(yīng)物體表面溫度，C正確；題圖丁中紫外線驗(yàn)鈔機(jī)利用了紫外線的

熒光作用，D錯(cuò)誤。

2.(2022?天滓學(xué)業(yè)水平等級(jí)性考試模擬)實(shí)現(xiàn)核能電池的小型化、安全可控

化一直是人們的目標(biāo)?，F(xiàn)在有一種“僦電池”，它的體積比一元硬幣還要小，就

是利用了僦核B衰變產(chǎn)生的能量，有的心臟起搏器就是使用“僦電池”供電，使

用壽命長(zhǎng)達(dá)2()年。該反應(yīng)除了會(huì)放出B射線外，還會(huì)放出不帶電、質(zhì)量基本為

零的反中微子。氤核的半衰期為12.5年，下列說法正確的是()

A.僦核8衰變后，新核平均核子質(zhì)量會(huì)增加

B.僦核衰變放出的8射線是電子流，來源于核外電子

C.僦核B衰變后還會(huì)放出yHe

D.經(jīng)過12.5年后，反應(yīng)后剩余物的質(zhì)量變?yōu)槌跏假|(zhì)量的一半

解析：選C。氤核B衰變后放出能量，則新核平均核子質(zhì)量會(huì)減小，A

第13頁，共19頁

錯(cuò)誤；氤核衰變放出的B射線是電子流，來源于核內(nèi)中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)放出

的電子，B錯(cuò)誤；根據(jù)反應(yīng)方程iHf3He+_i°e,即氤核B衰變后還會(huì)放出汨e,

C正確；經(jīng)過12.5年后，反應(yīng)后剩余的沒有衰變的氤核的質(zhì)量為初始質(zhì)量的一

半，D錯(cuò)誤。

3.（2022?衡陽畢業(yè)聯(lián)考）核泄漏中的杯（Pu）是一種具有放射性的元素，它可

破壞細(xì)胞基因，增加患癌的風(fēng)險(xiǎn)。己知釬的一種同位素卻Pu的半衰期為2.41萬

年，其衰變方程為貴Pu-黃U+X+丫，則下列說法中正確的是（）

A.贊Pu發(fā)生的衰變?yōu)閍衰變

B.衰變發(fā)出的Y射線是波長(zhǎng)很短的光子，電離能力很強(qiáng)

C.衰變過程中總質(zhì)量不變

D.10個(gè)鑼Pu經(jīng)過2.41萬年后一定還剩余5個(gè)

解析：選A。由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，費(fèi)Pu發(fā)生的袤變?yōu)閍衰變，

故A正確；衰變發(fā)出的Y射線是波長(zhǎng)很短的光子，不帶電，其穿透能力很強(qiáng)，

電離作用最小，故B錯(cuò)誤；衰變過程中，釋放能量，由質(zhì)能方程可知，總質(zhì)量

減少，故C錯(cuò)誤；半衰期具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)大量原子核適用，對(duì)10個(gè)原子核不

適用，故D錯(cuò)誤。

4.（2022?常州第一次模擬）關(guān)于核反應(yīng)方程贄U-*薪Th+X,下列說法正確的

是（）

A.此核反應(yīng)一定會(huì)釋放能量

B.通過降低溫度的方法，一定能縮短避U的半衰期

C.此核反應(yīng)方程中的X代表的粒子為氫原子核

D.鈾核的比結(jié)合能大于鉆核的比結(jié)合能

解析：選A。此核反應(yīng)是a衰變方程，一定會(huì)釋放能量，A正確；半衰期是

原子核的固有屬性，外部條件不能改變鑼U的半麥期，B錯(cuò)誤：此核反應(yīng)方程中

的X質(zhì)量數(shù)為4,電荷數(shù)為2,則X為a粒子，代表的粒子為氯原子核，C錯(cuò)誤;

因反應(yīng)釋放能量，則鈾核的比結(jié)合能小于包核的比結(jié)合能，D錯(cuò)誤。

5.（2022?天津南開區(qū)第二次模擬）如圖所示的是氫原子能級(jí)的示意圖，現(xiàn)有

大量的氫原子處于〃=4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出若干不同頻率的光。

關(guān)于這些光下列說法正確的是（）

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nE/eV

8...................0

4------------------0.85

3------------------1.51

2------------------3.4

1-----------------13.6

A.由〃=4能級(jí)躍遷到〃=1能級(jí)產(chǎn)生的光子波長(zhǎng)最長(zhǎng)

B.氫原子由〃=2能級(jí)躍遷到〃=1能級(jí)后，其電勢(shì)能減小，核外電子的動(dòng)

能增大，原子總能量不變

C.這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光

D.用〃=2能級(jí)躍遷到〃=1能級(jí)輻射出的光照射逸出功為6.34eV的金屬

伯能發(fā)生光電效應(yīng)

解析：選D。由〃=4能級(jí)躍迂到〃=1能級(jí)產(chǎn)生的光子波長(zhǎng)最短，其釋放的

能量最大，所以A錯(cuò)誤；氫原子由〃=2能級(jí)躍遷到〃=1能級(jí)后，其電勢(shì)能減

小，核外電子的動(dòng)能增大，原子總能量減小，所以B錯(cuò)誤；這些氫原子總共可

以輻射出6種不同頻率的光，所以C錯(cuò)誤；根據(jù)△￡=及一￡|=一3.4eV-(-13.6)

eV=10.2eV,則用〃=2能級(jí)躍遷到〃=1能級(jí)輻射出的光照射逸出功為6.34eV

的金屬鈉能發(fā)生光電效應(yīng)，所以D正確。

6.(2022?河北“五4^一名校聯(lián)盟"二模)氫原子能級(jí)圖如圖所示，大量處于

〃=4能級(jí)上的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)會(huì)發(fā)出不同頻率的光。下列說法正確的是

()

nE?

CO..................0

4---------------0.85eV

3----------------1.51eV

2-----------------3.4eV

1------------------13.6eV

A.這些光中波長(zhǎng)最長(zhǎng)的光對(duì)應(yīng)的光子能量為10.2eV

B.這些光中頻率最高的光對(duì)應(yīng)的光子能量為12.75eV

C.用這些光照射逸出功為3.20eV的鈣金屬表面，能照射出光電子的光最

多有4種

D.用這些光照射逸出功為3.20eV的鈣金屬表面，射出光電子初動(dòng)能的最

大值為8.19eV

第15頁，共19頁

解析：選B。這些光中波長(zhǎng)最長(zhǎng)的光，頻率最小，能量最小，對(duì)應(yīng)的光子能

量為().66eV,故A錯(cuò)誤；這些光中頻率最高的光對(duì)應(yīng)的光子能量為13.6eV-().85

eV=12.75eV,故B正確；用這些光照射逸出功為3.2()eV的鈣金屬表面，能照

射出光電子的光最多有3種，故C錯(cuò)誤；用這些光照射逸出功為3.20eV的鈣金

屬表面，射出光電子初動(dòng)能的最大值為Ek=/w-W)=12.75eV-3.20eV=9.55

eV,故D錯(cuò)誤。

7.(多選)(2022?南平第二次質(zhì)檢)原子能電池是利用放射性同位素衰變過程釋

放的熱能轉(zhuǎn)換成電能，具有尺寸小、重量輕、性能穩(wěn)定可靠、工作壽命長(zhǎng)、環(huán)境

耐受性好等特點(diǎn)，能為空間及各種特殊惡劣環(huán)境條件下的自動(dòng)觀察站或信號(hào)站等

提供能源。其中即Sr是原子能電池的放射源之一，會(huì)發(fā)生B衰變，半衰期為28.5

年。世Sr主要來源于道U的裂變，其核反應(yīng)方程為%1)+而一即Sr+咫Xe+2加。

下列說法中正確的是()

A?集U的平均結(jié)合能比裂變產(chǎn)物由Xc的平均結(jié)合能小

B.?8Sr的B衰變方程為相Sr-＞招Y+0-ie

C.?8Sr衰變產(chǎn)生的P射線是其核外電子吸收能量后躍遷產(chǎn)生的

D.密閉容器中裝有1g取Sr,經(jīng)過28.5年容器中剩余物質(zhì)質(zhì)量為().5g

解析：選AB。該裂變反應(yīng)放出能量，則2^u的平均結(jié)合能比裂變產(chǎn)物限Xe

的平均結(jié)合能小，A正確；根據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，戮Sr的。衰

變方程為裁Sr-%Y+0-ie,B正確；毀Sr衰變產(chǎn)生的B射線是其核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)

化為質(zhì)子時(shí)放出的電子，C錯(cuò)誤；密閉容器中裝有1g世Sr,經(jīng)過28.5年容器中

沒有衰變的取Sr的質(zhì)量為0.5g,因衰變后變?yōu)閯e的物質(zhì)，則剩余物質(zhì)質(zhì)量大于

0.5g,D錯(cuò)誤。

［綜合提升］

8.(2022?鹽城濱海中學(xué)一模)出:驗(yàn)觀察到靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中A點(diǎn)的原子核卷U

發(fā)生a衰變，衰變方程為贊U一鋪Th+?He,兩個(gè)新核的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示。則

下列說法正確的是()

第16頁，共19頁

(D

4

A.鉆核與a粒子半徑之比是1:45

B.社核與a粒子半徑之比是45：1

C.鉆核與a粒子半徑之比是1:46

D.兩原子核的運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)是兩圓內(nèi)切

解析：選A。上述核反應(yīng)滿足動(dòng)量守恒，即pi=〃2=p,由半徑公式/?=石=

%可知處核與a粒子半徑之比等于其電荷量的倒數(shù)比，即Ri:&=2：90=

qB

1：45,同種電荷軌跡為外切，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。

9.（2022.湖北方考模擬）已知四個(gè)氫核可聚變成一個(gè)氮核，同時(shí)放出兩個(gè)正

電子，若未來核電站能使氫完全聚變，則一座100萬千瓦的核電站每年

3.15XIO,s）大約需要消耗的氫的質(zhì)量為（氫核的質(zhì)量為1.0078u,氮核的質(zhì)量為

4.0026u,1u為1.66X10-27kg,NA=6.02X1023mo「）（）

A.20kgB.5（）kg

C.150kgD.200kg

解析：選Bo四個(gè)氫核聚變成一個(gè)氨核虧損的質(zhì)量約為△〃?=4X1.0078u

-4.0026u=0.0286u,釋放的能量約為△E=?/=4.27X10-12j,ik