【物理】2020届一轮复习人教版　原子结构和原子核学案

【物理】2020届一轮复习人教版　原子结构和原子核学案

专题十六　原子结构和原子核 挖命题 ‎【考情探究】‎ 考点 考向 ‎5年考情 预测热度 考试要求 考题示例 关联考点 素养要素 原子结构 电子的发现 a ‎-‎ 科学论证 ‎★☆☆☆☆‎ 原子的核式结构模型 b ‎-‎ 模型建构 ‎★☆☆☆☆‎ 氢原子光谱 b ‎2018.04选考,15,2分 光电效应 科学推理 ‎★★★★☆‎ 玻尔的原子模型 c ‎2016.10选考,15,2分 模型建构 ‎★★☆☆☆‎ 原子核 原子核的组成 a ‎2017.04选考,14,2分 科学本质 ‎★☆☆☆☆‎ 放射性元素的衰变 c ‎2018.04选考,14,2分 ‎2016.04选考,14,2分 ‎2018.11选考,15,2分 核能 科学本质 ‎★★★☆☆‎ 探测射线的方法 a ‎-‎ 科学态度 ‎★☆☆☆☆‎ 放射性的应用与防护 a ‎-‎ 物质观念 ‎★☆☆☆☆‎ 核力与结合能 c ‎2017.11选考,14,2分 ‎2018.11选考,15,2分 能量观念 ‎★★★☆☆‎ 核裂变 c ‎2016.10选考,16,2分 科学本质 ‎★★★☆☆‎ 核聚变 c ‎2017.11选考,14,2分 科学本质 ‎★★☆☆☆‎ 粒子和宇宙 a ‎-‎ 物质观念 ‎★☆☆☆☆‎ 分析解读　纵观这几年浙江选考,今后浙江选考对本专题还会延续以往主要从基本概念的理解、辨别方面进行考查的方式,试题难度不大,但试题一般“点多面宽”“考点分散”,考查的核心内容主要包括原子跃迁、核裂变、核能等知识,常与波粒二象性等知识相关联。‎ ‎【真题典例】‎ 破考点 ‎【考点集训】‎ 考点一　原子结构 ‎1.(2019届浙江杭州学军中学11月二模,15)(多选)氢原子光谱如甲图所示,图中给出了谱线对应的波长,已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s,玻尔的氢原子能级图如乙图所示,则下列说法正确的是(　　)‎ 乙 A.Hα谱线对应光子的能量小于Hδ谱线对应光子的能量 B.甲图所示的四种光均属于可见光范畴 C.Hβ对应光子的能量约为10.2eV D.Hα谱线对应的跃迁是从n=3能级到n=2能级 答案　ABD　‎ ‎2.(2018浙江台州中学统练,15)(多选)下列说法正确的是(　　)‎ A.铀核发生α衰变时,释放出α粒子和一定的能量,目前核电站利用的就是这一自发释放的能量 B.如果利用紫光照射某种金属可以发生光电效应,改用红光一定不能发生光电效应 C.氢原子由较高能级跃迁到较低能级时,会释放出一定频率的光子 D.机械波和电磁波都具有干涉、衍射的特性 答案　CD　‎ ‎3.(2018浙江绍兴一中期中,14)(多选)关于物理学史,下列说法正确的是(　　)‎ A.J.J.汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况,断定其本质是带负电的粒子流,并最终发现了电子 B.G.P.汤姆孙利用电子束在晶体中的衍射实验,证实了电子的粒子性 C.卢瑟福依据α粒子散射实验的现象,提出了原子的核式结构模型 D.玻尔原子模型的一个重要假设是原子能量的量子化,而弗兰克-赫兹实验为其提供了实验依据 答案　ACD　‎ ‎4.(2017浙江温州模拟)(多选)下列四幅图涉及不同的物理知识,其中说法正确的是(　　)‎ A.图甲:光电效应中,光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 B.图乙:铀核裂变中放出新的中子又引起新的裂变,形成链式反应 C.图丙:氢原子能级是分立的,但原子发射光子的频率是连续的 D.图丁:卢瑟福通过α粒子散射实验,提出原子的核式结构模型,并估算出原子核的大小 答案　BD　‎ ‎5.(2017浙江稽阳联考,15)(多选)如图所示,是氢原子光谱的两条谱线,图中给出了谱线对应的波长及氢原子的能级图,已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s,则(　　)‎ A.Hα谱线对应光子的能量小于Hβ谱线对应光子的能量 B.若两种谱线对应光子都能使某种金属发生光电效应,则Hα谱线对应光子照射到该金属表面时,形成的光电流较小 C.Hα谱线对应光子的能量为1.89eV D.Hα谱线对应的光子是氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级发出的 答案　AC ‎6.(2017浙江宁波十校联考,16)(多选)氢原子的部分能级如图所示。一群氢原子处于能级数n=4的激发态,当它们向较低能级跃迁时,放出的光子的能量可能是(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.0.85eV B.2.55eV ‎ C.10.2eV D.12.09eV 答案　BCD 考点二　原子核 ‎1.(2018浙江11月选考,15,2分)(多选)一个铍原子核‎(‎‎4‎‎7‎Be)俘获一个核外电子(通常是最靠近原子核的K壳层的电子)后发生衰变,生成一个锂核‎(‎‎3‎‎7‎Li),并放出一个不带电的质量接近零的中微子νe,人们把这种衰变称为“K俘获”。静止的铍核发生了“K俘获”,其核反应方程为‎ ‎‎4‎‎7‎Be‎+‎‎-1‎‎0‎e‎→‎‎3‎‎7‎Li+νe。已知铍原子的质量为MBe=7.016929u,锂原子的质量为MLi=7.016004u,1u相当于9.31×102MeV。下列说法正确的是(　　)‎ A.中微子的质量数和电荷数均为零 B.锂核‎(‎‎3‎‎7‎Li)获得的动能约为0.86MeV C.中微子与锂核‎(‎‎3‎‎7‎Li)的动量之和等于反应前电子的动量 D.中微子与锂核‎(‎‎3‎‎7‎Li)的能量之和等于反应前电子的能量 答案　AC ‎2.(2019届浙江超级全能生9月联考,14)(多选)下列说法正确的是(　　)‎ A.光电效应揭示了光的粒子性,康普顿效应揭示了光的波动性 B.玻尔原子理论提出了定态和跃迁的概念,能解释氦原子的光谱现象 C‎.‎‎90‎‎232‎Th(钍核)经过6次α衰变和4次β衰变后变成‎ ‎‎82‎‎208‎Pb(铅核)‎ D.大量氢原子处在n=4的能级,最多可能辐射6种不同频率的光子 答案　CD　‎ ‎3.(2018浙江绍兴新昌中学选考适应性考试,14)(多选)下列说法中正确的是(　　)‎ A.无论是机械波还是光波,在不同介质中传播时波长保持不变 B.卢瑟福通过α粒子散射实验,提出原子的核式结构模型,并估算出原子核的大小 C.在LC振荡电路中,电容器刚放电时,电容器极板上的电荷量最多,回路电流最小 D.设质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3,那么质子和中子结合成一个α粒子,所释放的核能为ΔE=(m3-m1-m2)c2‎ 答案　BC　‎ ‎4.(2018浙江稽阳联谊学校联考,14)(多选)下列说法中正确的是(　　)‎ A.比结合能越大,原子核越稳定 B.一群氢原子从n=5的激发态跃迁到基态时,有可能辐射出10种不同频率的光子 C.卢瑟福通过α粒子散射实验说明了原子核内部是有结构的 D.原子核衰变时电荷和质量都守恒 答案　AB　‎ ‎5.(2017浙江温州十五校联合体期中,9)如图所示,P为放在垂直纸面向里的匀强磁场中的天然放射源,其放出的射线在磁场的作用下分成a、b、c三束,以下判断正确的是(　　)‎ A.a为α射线,b为β射线 B.a为β射线,b为γ射线 C.b为β射线,c为γ射线 D.b为γ射线,c为β射线 答案　D　‎ ‎6.(2017浙江稽阳联考,16)(多选)我国首次使用核电池随“嫦娥三号”软着陆月球,并用于“嫦娥三号”的着陆器和月球车上。核电池是通过半导体换能器,将放射性同位素衰变过程中释放出的能量转变为电能。“嫦娥三号”采用放射性同位素‎ ‎‎94‎‎239‎Pu,静止的‎ ‎‎92‎‎239‎Pu衰变为铀核‎ ‎‎92‎‎235‎U和α粒子,并放出频率为ν的γ光子。已知‎:‎‎94‎‎239‎Pu‎、‎‎92‎‎235‎U和α粒子的质量分别为mPu、mU和mα。下列说法正确的是(　　)‎ A.‎ ‎‎94‎‎239‎Pu的衰变方程为‎ ‎‎94‎‎239‎Pu‎→‎‎92‎‎235‎U‎+‎‎2‎‎4‎He+γ B.此核反应过程中的质量亏损为Δm=mPu-mU-mα C.释放出的γ光子能量为(mPu-mU-mα)c2‎ D.反应后的‎ ‎‎92‎‎235‎U和α粒子比结合能之和比‎ ‎‎94‎‎239‎Pu的比结合能大 答案　ABD　‎ 炼技法 ‎【方法集训】‎ 方法　氢原子能级图及原子跃迁问题 ‎1.(2018浙江温州选考适应性测试,16)(多选)如图所示为氢原子的能级示意图,一群氢原子处于n=3的激发态,在向较低能级跃迁的过程中向外辐射能量。下列说法正确的是(　　)‎ A.这群氢原子能发出三种频率不同的光 B.从n=3能级跃迁到n=1能级发出的光最容易发生衍射现象 C.从n=3能级跃迁到n=1能级发出的光子动量最大 D.用从n=3能级跃迁到n=1能级发出的光照射逸出功为2.49eV的金属钠,产生的光电子初动能一定为9.60eV 答案　AC ‎2.如图所示为氢原子能级示意图,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频率的光,下列说法正确的是(　　)‎ A.这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光 B.由n=2能级跃迁到n=1能级产生的光频率最小 C.由n=4能级跃迁到n=1能级产生的光最容易表现出衍射现象 D.用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应 答案　D　‎ 过专题 ‎【五年高考】‎ A组 自主命题·浙江卷题组 ‎1.(2018浙江4月选考,15,2分)(多选)氢原子的能级图如图所示,关于大量氢原子的能级跃迁,下列说法正确的是(可见光的波长范围为4.0×10-7m~7.6×10-7m,普朗克常量h=6.6×10-34J·s,真空中的光速c=3.0×108m/s)(　　)‎ A.氢原子从高能级跃迁到基态时,会辐射γ射线 B.氢原子处在n=4能级,会辐射可见光 C.氢原子从高能级向n=3能级跃迁时,辐射的光具有显著的热效应 D.氢原子从高能级向n=2能级跃迁时,辐射的光在同一介质中传播速度最小的光子能量为1.89eV 答案　BC　‎ ‎2.(2016浙江10月选考,15,2分)(多选)如图为氢原子能级图,氢原子中的电子从n=5能级跃迁到n=2能级可产生a光;从n=4能级跃迁到n=2能级可产生b光。a光和b光的波长分别为λa和λb,照射到逸出功为2.29eV的金属钠表面均可产生光电效应,遏止电压分别为Ua和Ub。则(　　)‎ A.λa>λb B.Ua>Ub C.a光的光子能量为2.86eV D.b光产生的光电子最大初动能Ek=0.26eV 答案　BCD ‎3.(2016浙江4月选考,14,2分)(多选)下列说法正确的是(　　)‎ A.波源的频率越高,波速越大 B.温度升高,放射性元素的半衰期不变 C.氢原子吸收光子从低能级跃迁到高能级 D.光发生全反射时,临界角随入射角增大而变大 答案　BC　‎ ‎4.(2015浙江10月选考,14,2分)(多选)氢原子从n=6跃迁到n=2能级时辐射出频率为ν1的光子,从n=5跃迁到n=2能级时辐射出频率为ν2的光子。下列说法正确的是(　　)‎ A.频率为ν1的光子的能量较大 B.频率为ν1的光子的动量较大 C.做双缝干涉实验时,频率为ν1的光产生的条纹间距较大 D.做光电效应实验时,频率为ν1的光产生的光电子的最大初动能较大 答案　ABD　‎ ‎5.(2018浙江4月选考,14,2分)(多选)下列说法正确的是(　　)‎ A.组成原子核的核子越多,原子核越稳定 B‎.‎‎92‎‎238‎U衰变为‎ ‎‎86‎‎222‎Rn经过4次α衰变,2次β衰变 C.在LC振荡电路中,当电流最大时,线圈两端电势差也最大 D.在电子的单缝衍射实验中,狭缝变窄,电子动量的不确定量变大 答案　BD　‎ ‎6.(2017浙江11月选考,14,2分)(多选)下列说法正确的是(　　)‎ A.核聚变反应方程可能为‎ ‎‎1‎‎2‎H‎+‎‎1‎‎3‎H‎→‎‎2‎‎4‎He+‎2‎‎0‎‎1‎n B.铀核裂变的核反应方程可能为‎ ‎‎92‎‎235‎U‎+‎‎0‎‎1‎n‎→‎‎54‎‎140‎Xe‎+‎‎38‎‎94‎Sr+‎2‎‎0‎‎1‎n C.发生β衰变时原子核放出电子,说明电子是原子核的组成部分 D.中子和质子结合成氘核,若该过程质量亏损为Δm,则氘核的结合能为Δmc2‎ 答案　BD　‎ ‎7.(2016浙江10月选考,16,2分)(多选)用中子‎(‎‎0‎‎1‎n)轰击铀核‎(‎‎92‎‎235‎U)产生裂变反应,会产生钡核‎(‎‎56‎‎144‎Ba)和氪核‎(‎‎36‎‎89‎Kr)并释放出中子‎(‎‎0‎‎1‎n),当达到某些条件时可发生链式反应。一个铀核‎(‎‎92‎‎235‎U)裂变时,释放的能量约为 ‎200MeV(1eV=1.6×10-19J)。以下说法正确的是(　　)‎ A‎.‎‎92‎‎235‎U的裂变方程为‎ ‎‎92‎‎235‎U‎→‎‎56‎‎144‎Ba‎+‎‎36‎‎89‎Kr‎+‎‎0‎‎1‎n B‎.‎‎92‎‎235‎U的裂变方程为‎ ‎‎92‎‎235‎U‎+‎‎0‎‎1‎n‎→‎‎56‎‎144‎Ba‎+‎‎36‎‎89‎Kr+‎3‎‎0‎‎1‎n C‎.‎‎92‎‎235‎U发生链式反应的条件与铀块的体积有关 D.一个‎ ‎‎92‎‎235‎U裂变时,质量亏损约为3.6×10-20kg 答案　BC　‎ ‎8.[2016浙江自选,14(1),4分]以下说法正确的是(　　)‎ A.氢原子的能量是量子化的 B.在核反应过程中,质子数守恒 C.半衰期越大,原子核衰变越快 D.如果一个系统不受外力,系统的总动量一定为零 答案　A　‎ B组 统一命题·省（区、市）卷题组 ‎1.[2016海南单科,17(1),4分](多选)下列说法正确的是(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.爱因斯坦在光的粒子性的基础上,建立了光电效应方程 B.康普顿效应表明光子只具有能量,不具有动量 C.玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律 D.卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型 E.德布罗意指出微观粒子的动量越大,其对应的波长就越长 答案　ACD　‎ ‎2.(2014天津理综,6,6分)(多选)下列说法正确的是(　　)‎ A.玻尔对氢原子光谱的研究导致原子的核式结构模型的建立 B.可利用某些物质在紫外线照射下发出荧光来设计防伪措施 C.天然放射现象中产生的射线都能在电场或磁场中发生偏转 D.观察者与波源互相远离时接收到波的频率与波源频率不同 答案　BD　‎ ‎3.(2017课标Ⅰ,17,6分)大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘核聚变反应方程是:‎ ‎‎1‎‎2‎H+‎‎1‎‎2‎H→‎ ‎‎2‎‎3‎He+‎‎0‎‎1‎n。已知‎ ‎‎1‎‎2‎H的质量为2.0136u‎,‎‎2‎‎3‎He的质量为3.0150u‎,‎‎0‎‎1‎n的质量为1.0087u,1u=931MeV/c2。氘核聚变反应中释放的核能约为(　　)‎ A.3.7MeV B.3.3MeV C.2.7MeV D.0.93MeV 答案　B ‎4.(2017上海单科,3,3分)在同位素氢、氘、氚的核内具有相同的　(　　)‎ A.核子数 B.电子数 C.中子数 D.质子数 答案　D　‎ ‎5.[2017江苏单科,12C(1)](多选)原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线,下列判断正确的有(　　)‎ A.‎ ‎‎2‎‎4‎He核的结合能约为14MeV B‎.‎‎2‎‎4‎He核比‎ ‎‎3‎‎6‎Li核更稳定 C.两个‎ ‎‎1‎‎2‎H核结合成‎ ‎‎2‎‎4‎He核时释放能量 D‎.‎‎92‎‎235‎U核中核子的平均结合能比‎ ‎‎36‎‎89‎Kr核中的大 答案　BC　‎ ‎6.(2017课标Ⅱ,15,6分)一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核,衰变方程为‎ ‎‎92‎‎238‎U‎→‎‎90‎‎234‎Th‎+‎‎2‎‎4‎He。下列说法正确的是(　　)‎ A.衰变后钍核的动能等于α粒子的动能 B.衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小 C.铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间 D.衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量 答案　B ‎7.(2017天津理综,1,6分)我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证,这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是　(　　)‎ A.‎ ‎‎1‎‎2‎H‎+‎‎1‎‎3‎H‎→‎‎2‎‎4‎He‎+‎‎0‎‎1‎n B‎.‎‎7‎‎14‎N‎+‎‎2‎‎4‎He‎→‎‎8‎‎17‎O‎+‎‎1‎‎1‎H C‎.‎‎2‎‎4‎He‎+‎‎13‎‎27‎Al‎→‎‎15‎‎30‎P‎+‎‎0‎‎1‎n D‎.‎‎92‎‎235‎U‎+‎‎0‎‎1‎n‎→‎‎56‎‎144‎Ba‎+‎‎36‎‎89‎Kr+‎3‎‎0‎‎1‎n 答案　A　‎ ‎8.[2015福建理综,30(1),6分]下列有关原子结构和原子核的认识,其中正确的是(　　)‎ A.γ射线是高速运动的电子流 B.氢原子辐射光子后,其绕核运动的电子动能增大 C.太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变 D‎.‎‎83‎‎210‎Bi的半衰期是5天,100克‎ ‎‎83‎‎210‎Bi经过10天后还剩下50克 答案　B　‎ ‎9.(2015广东理综,18,6分)(多选)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→‎ ‎‎2‎‎4‎He+‎‎1‎‎3‎H+4.9MeV和 ‎ ‎‎1‎‎2‎H‎+‎‎1‎‎3‎H‎→‎‎2‎‎4‎He+X+17.6MeV。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 答案　AD　‎ ‎10.[2016课标Ⅱ,35(1),5分]在下列描述核过程的方程中,属于α衰变的是　　　,属于β衰变的是　　　,属于裂变的是　　　,属于聚变的是　　　。(填正确答案标号) ‎ A‎.‎‎6‎‎14‎C‎→‎‎7‎‎14‎N‎+‎‎-1‎‎0‎e 　　　B‎.‎‎15‎‎32‎P‎→‎‎16‎‎32‎S‎+‎‎-1‎‎0‎e C‎.‎‎92‎‎238‎U‎→‎‎90‎‎234‎Th‎+‎‎2‎‎4‎He 　　　D‎.‎‎7‎‎14‎N‎+‎‎2‎‎4‎He‎→‎‎8‎‎17‎O‎+‎‎1‎‎1‎H E‎.‎‎92‎‎235‎U‎+‎‎0‎‎1‎n‎→‎‎54‎‎140‎Xe‎+‎‎38‎‎94‎Sr+‎2‎‎0‎‎1‎n 　　　F‎.‎‎1‎‎3‎H‎+‎‎1‎‎2‎H‎→‎‎2‎‎4‎He‎+‎‎0‎‎1‎n 答案　C　AB　E　F C组 教师专用题组 ‎1.(2016上海单科,1,2分)卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析,提出了原子内部存在(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.电子 B.中子 ‎ C.质子 D.原子核 答案　D　‎ ‎2.(2016北京理综,13,6分)处于n=3能级的大量氢原子,向低能级跃迁时,辐射光的频率有(　　)‎ A.1种 B.2种 ‎ C.3种 D.4种 答案　C　‎ ‎3.(2017上海单科,1,3分)由放射性元素放出的氦核流被称为(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.阴极射线 B.α射线 C.β射线 D.γ射线 答案　B ‎4.[2016江苏单科,12C(2)]已知光速为c,普朗克常量为h,则频率为ν的光子的动量为　　　　。用该频率的光垂直照射平面镜,光被镜面全部垂直反射回去,则光子在反射前后动量改变量的大小为　　　　。 ‎ 答案　hνc　2‎hνc ‎5.(2016上海单科,10,3分)研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示。两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极a、b连接,放射源发出的射线从其上方小孔向外射出。则(　　)‎ A.a为电源正极,到达A板的为α射线 B.a为电源正极,到达A板的为β射线 C.a为电源负极,到达A板的为α射线 D.a为电源负极,到达A板的为β射线 答案　B ‎6.(2016天津理综,6,6分)(多选)物理学家通过对实验的深入观察和研究,获得正确的科学认知,推动物理学的发展。下列说法符合事实的是(　　)‎ A.赫兹通过一系列实验,证实了麦克斯韦关于光的电磁理论 B.查德威克用α粒子轰击‎ ‎‎7‎‎14‎N获得反冲核‎ ‎‎8‎‎17‎O,发现了中子 C.贝克勒尔发现的天然放射性现象,说明原子核有复杂结构 D.卢瑟福通过对阴极射线的研究,提出了原子核式结构模型 答案　AC ‎7.[2015山东理综,39(1)](多选)14C发生放射性衰变成为14N,半衰期约5700年。已知植物存活期间,其体内14C与12C的比例不变;生命活动结束后,14C的比例持续减少。现通过测量得知,某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是(　　)‎ a.该古木的年代距今约5700年 b.12C、13C、14C具有相同的中子数 c.14C衰变为14N的过程中放出β射线 d.增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变 答案　ac　‎ ‎8.(2015北京理综,17,6分)实验观察到,静止在匀强磁场中A点的原子核发生β衰变,衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动,运动方向和轨迹示意如图。则(　　)‎ A.轨迹1是电子的,磁场方向垂直纸面向外 B.轨迹2是电子的,磁场方向垂直纸面向外 C.轨迹1是新核的,磁场方向垂直纸面向里 D.轨迹2是新核的,磁场方向垂直纸面向里 答案　D　‎ ‎9.(2017北京理综,23,18分)在磁感应强度为B的匀强磁场中,一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变。放射出的α粒子‎(‎‎2‎‎4‎He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动,其轨道半径为R。以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量。‎ ‎(1)放射性原子核用‎ ‎ZAX表示,新核的元素符号用Y表示,写出该α衰变的核反应方程。‎ ‎(2)α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流,求圆周运动的周期和环形电流大小。‎ ‎(3)设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能,新核的质量为M,求衰变过程的质量亏损Δm。‎ 答案　见解析 解析　本题考查了原子核的衰变、动量和能量守恒、带电粒子在匀强磁场中的运动、质能方程等多个考点,是一道综合题,难度中等。‎ ‎(1‎)‎ZAX‎→‎Z-2‎A-4‎Y‎+‎‎2‎‎4‎He ‎(2)设α粒子的速度大小为v,由qvB=mv‎2‎R,T=‎2πRv,得 α粒子在磁场中运动周期T=‎‎2πmqB 环形电流大小I=qT=‎q‎2‎B‎2πm ‎(3)由qvB=mv‎2‎R,得v=‎qBRm 设衰变后新核Y的速度大小为v',系统动量守恒 Mv'-mv=0‎ v'=mvM=‎qBRM 由Δmc2=‎1‎‎2‎Mv'2+‎1‎‎2‎mv2‎ 得Δm=‎‎(M+m)(qBR‎)‎‎2‎‎2mMc‎2‎ 说明:若利用M=A-4‎‎4‎m解答,亦可。‎ ‎【三年模拟】‎ 选择题(每题3分,共27分)‎ ‎1.(2019届浙江五校10月联考,16)(多选)如图为氢原子的能级图,已知可见光的光子能量范围为1.62eV~3.11eV,锌板的电子逸出功为 3.34eV,已知普朗克常量 h=6.63×10-34J·s。下列说法正确的是(　　)‎ A.用能量为 11.0eV的光子照射,可使处于基态的氢原子跃迁到激发态 B.处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线,并且使氢原子电离 C.大量处于n=3能级的氢原子向基态能级跃迁时,辐射的光子中有两种不同频率的光子可使锌板产生光电效应现象 D.大量处于n=4 能级的氢原子向n=2 能级跃迁时可以放出三种不同频率的光子,若让这三种不同频率的光子通过同一双缝干涉实验装置,在光屏上相邻亮条纹间距最大的是从n=4能级直接跃迁到n=2能级的氢原子发出的光子 答案　BC　‎ ‎2.(2019届浙江绿色评价联盟10月适应性联考,14)(多选)一静止的原子核‎ ‎‎92‎‎238‎U发生一次α衰变后变为原子核Th,同时放出光子。已知‎ ‎‎92‎‎238‎U的质量为m1,Th核的质量为m2,α粒子的质量为m3,下列说法正确的是(　　)‎ A.该衰变方程为‎ ‎‎92‎‎238‎U‎→‎‎90‎‎234‎Th‎+‎‎2‎‎4‎He B.放出的光子能量为(m1-m2-m3)c2‎ C.Th核和α粒子的速率之比为m3∶m2‎ D.将含有‎ ‎‎92‎‎238‎U的原料深埋地下,可以减缓其衰变的速度 答案　AC ‎3.(2019届浙江嘉兴选考科目测试,15)(多选)太阳内部不断进行着各种核聚变反应,其中一种为‎ ‎‎1‎‎2‎H‎+‎‎1‎‎3‎H‎→‎‎2‎‎4‎He‎+‎‎0‎‎1‎n,氘核的质量为m1,氚核的质量为m2,氦核的质量为m3,中子的质量为m4,核反应中发射一种γ光子,该γ光子照射到逸出功为W0的金属上打出的最大初动能的光电子速度为v,已知光电子的质量为m,光速为c,普朗克常量为h,则(　　)‎ A.聚变反应释放的核能为(m1+m2-m3-m4)c B.γ光子来源于原子核外电子的能级跃迁 C.光电子的德布罗意波长为hmv D.γ光子的频率为mv‎2‎+2‎W‎0‎‎2h 答案　CD　‎ ‎4.(2018浙江新高考选考终极适应性考试,16)(多选)云室能显示射线的径迹,把云室放在磁场中,从带电粒子运动轨迹的弯曲方向和半径大小就能判断粒子的属性。放射性元素A的原子核静止放在磁感应强度B=2.5T的匀强磁场中发生衰变,放射出粒子并变成新原子核B,放射出的粒子与新核运动轨迹如图所示,测得两圆的半径之比R1∶R2=42∶1,且R1=0.2m。已知α粒子质量mα=6.64×10-27kg,β粒子质量mβ=9.1×10-31kg,普朗克常量取h=6.6×10-34J·s,下列说法正确的是(　　)‎ A.新原子核B的核电荷数为84‎ B.放射性元素A的原子核发生的是β衰变 C.衰变放射出的粒子的速度大小为2.4×107m/s D.如果A原子核衰变时释放出一种频率为1.2×1015Hz的光子,那么这种光子能使逸出功为4.54eV的金属钨发生光电效应 答案　ACD　‎ ‎5.(2018浙江嘉兴一中期末,16)(多选)如图是氢原子能级图,大量处在激发态n=5能级的氢原子向低能级跃迁,a是从n=4能级跃迁到n=2能级产生的光,b是从n=5能级跃迁到n=3能级产生的光。已知某金属的极限频率ν=5.53×1014Hz,普朗克常量h=6.6×10-34J·s,电子电荷量e=1.6×10-19C,则(　　)‎ A.在相同的双缝干涉实验装置中,a光产生的干涉条纹比b光更宽 B.a光和b光的光子动量之比为255∶97‎ C.用a光照射该金属时,能产生最大初动能为0.27eV的光电子 D.在同样的玻璃中,a光的传播速度大于b光的传播速度 答案　BC　‎ ‎6.(2018浙江台州期末,14)(多选)下面叙述正确的是(　　)‎ A.原子核所含核子单独存在时的总质量大于该原子核的质量 B.有32个半衰期为2年的铯134原子核,经过4年时间还剩下8个铯134‎ C.同一光电管中发生光电效应时,增大照射光的频率就能增大光电子的最大初动能 D.氢原子从n=6能级跃迁至n=2能级时辐射出频率为ν1的光子,从n=5能级跃迁至n=2能级时辐射出频率为ν2的光子,则频率为ν1的光子能量较大 答案　ACD　‎ ‎7.(2018浙江“超级全能生”联考,16)(多选)“核反应堆”是通过可控的链式反应实现核能的释放(如图所示),核燃料是铀棒,在铀棒周围要放“慢化剂”,快中子和慢化剂中的碳原子核碰撞后,中子能量减少变为慢中子。碳核的质量是中子的12倍,假设中子与碳核是弹性正碰,而且认为碰撞前中子动能是E0,碳核都是静止的,则(　　)‎ A.链式反应是指由裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程 B.镉棒的作用是与铀棒发生化学反应,消耗多余的铀原子核,从而达到控制核反应速度的目的 C.经过一次碰撞,中子失去的动能为‎48‎‎169‎E0‎ D.在反应堆的外面修建很厚的水泥防护层是用来屏蔽裂变产物放出的各种射线 答案　ACD　‎ ‎8.(2018浙江名校新高考研究联盟联考,16)(多选)关于轻核聚变和重核裂变,下列说法正确的是(　　)‎ A.聚变反应的条件是聚变物质的体积达到临界体积 B.发生聚变反应时的原子核必须有足够大的动能 C.我国已建成的秦山和大亚湾核电站,前者是利用核聚变释放核能,后者是利用核裂变释放核能 D.一个质子和两个中子聚变成一个氚核,已知质子质量为1.0073u,中子质量为1.0087u,氚核质量为3.0180u,则该反应中释放的核能约为6.24MeV 答案　BD　‎ ‎9.(2017浙江嘉兴基础测试,16)(多选)下列四幅图涉及不同的物理知识,其中说法正确的是(　　)‎ A.图甲的远距离输电,可以降低输电电压来降低输电线路上的能量损耗 B.图乙的霓虹灯,各种气体原子的能级不同但跃迁时发射能量相同的光子 C.图丙的14C测年技术,根据植物体内的放射性强度变化推算其死亡时间 D.图丁的核反应堆,通过镉棒插入的深浅调节中子数目以控制反应速度 答案　CD　‎