《创新设计》2016年高考物理一轮复习word版训练x3-5-3.doc

第 3 课时 原子结构 原子核 基本技能练 1(多选) 铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应式是 U n Ba Kr3 n。下列说法正确的有23592 10 14456 8936 10 ( ) A上述裂变反应中伴随着中子放出 B铀块体积对链式反应的发生无影响 C铀核的链式反应可人工控制 D铀核的半衰期会受到环境温度的影响 解析 n 表示中子，所以裂变反应中伴随着中子放出，A 项正确；当铀块体积小于临10 界体积时链式反应不会发生，B 项错误；通过控制慢中子数可以控制链式反应，C 项正 确；铀核的半衰期与所处的物理、化学状态无关，因此不受环境温度影响，D 项错误。 答案 AC 2(多选) 氘核、氚核、中子、氦核的质量分别是 m1、m 2、m 3 和 m4，如果氘核和氚核结合 生成氦核，则下列说法中正确的是 ( ) A核反应方程式为 H H He n21 31 42 10 B这是一个裂变反应 C核反应过程中的质量亏损 mm 1m 2m 3 D核反应过程中释放的核能 E( m1m 2m 3m 4)c2 解析 由氘核和氚核的结合以及电荷数、质量数守恒可知选项 A 正确；该核反应为聚 变反应，选项 B 错误；核反应过程中的质量亏损为 mm 1m 2m 3m 4，选项 C 错 误；由爱因斯坦质能方程可知核反应过程中释放的核能 Emc 2，可知选项 D 正确。 答案 AD 3(2014重庆卷，1)碘 131 的半衰期约为 8 天，若某药物含有质量为 m 的碘 131，经过 32 天后，该药物中碘 131 的含量大约还有 ( ) A. B. C. D. m4 m8 m16 m32 解析 由半衰期公式 mm( ) 可知，mm ( ) m，故选项 C 正确。 12t 12328 116 答案 C 4.如图 1 所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于 n4 的激发态，当向低能级跃 迁时辐射出若干种不同频率的光，下列说法正确的是 ( ) 图 1 A这些氢原子总共可辐射出 3 种不同频率的光 B由 n2 能级跃迁到 n1 能级产生的光频率最小 C由 n4 能级跃迁到 n1 能级产生的光最容易发生衍射现象 D用 n2 能级跃迁到 n1 能级辐射出的光照射逸出功为 6.34 eV 的金属铂能发生光 电效应 解析 由原子跃迁、光电效应的规律分析。这些氢原子向低能级跃迁时可辐射出 6 种 光子，A 错误；由 n4 能级跃迁到 n3 能级产生的光子能量最小，光频率最小，B 错误；由 n4 能级跃迁到 n1 能级产生的光子能量最大，光频率最大，光波长最小， 最不容易发生衍射现象，C 错误；由 n2 能级跃迁到 n1 能级辐射出的光子能量为 10.20 eV6.34 eV，所以能使金属铂发生光电效应， D 正确。 答案 D 5铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应； U n ab223592 10 n 则 ab 可能是10 ( ) A. Xe Kr B. Ba Kr1405 9336 14156 9336 C. Ba Sr D. Xe Sr14156 9338 1405 9438 解析 根据核反应中的质量数守恒可知，ab 的质量数应为 23512234，质子数 应为 92，A 项中的质量数为 14093233，B 项中质量数是 14192233，C 项中质 量数为 14193234，质子数为 563894，D 项中质量数为 14094234，质子数 为 543892，综上可知，答案为 D。 答案 D 6已知氦原子的质量为 MHeu，电子的质量为 meu，质子的质量为 mpu，中子的质量为 mnu，u 为原子质量单位，且由爱因斯坦质能方程 Emc 2 可知：1u 对应于 931.5 MeV 的能量，若取光速 c310 8 m/s，则两个质子和两个中子聚变成一个氦核，释放的能量 为 ( ) A2(m pm n)M He931.5 MeV B2(m pm nm e)M He931.5 MeV C2(m pm nm e)M Hec2 J D2(m pm n)M Hec2 J 解析 核反应方程为 2 H2 n He，质量亏损 m2(m pm n)(M He2m e)1 10 42 2(m pm nm e)M He，所以释放的能量为 E m931.5 MeV2(m pm nm e) M He931.5 MeV，选项 B 正确。 答案 B 72014江苏卷，12C(2) 氡 222 是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造 成辐射损伤。它是世界卫生组织公布 的主要环境致癌物质之一。其衰变方程是 Rn Po_。已知 Rn 的半衰期约为 3.8 天， 则约经过_天，22286 21884 22286 16 g 的 Rn 衰变后还剩 1 g。22286 解析 根据质量数、电荷数守恒得衰变方程为 Ra Po He。根据衰变规律22286 21884 42 mm 0( ) ，代入数值解得 t15.2 天。 12 答案 He 15.242 8轻核聚变比重核裂变能够释放更多的能量，若实现受控核聚变，且稳定地输出聚变能， 人类将不再有“能源危机” 。一个氘核 ( H)和一个氚核( H)聚变成一个新核并放出一个中21 31 子( n)。10 (1)完成上述核聚变方程 H H_ n。21 31 10 (2)已知上述核聚变中质量亏损为 m，真空中光速为 c，则该核反应中所释放的能量为 _。 解析 (1)根据质量数守恒和电荷数守恒可知，核聚变方程是 H H He n。(2) 根21 31 42 10 据爱因斯坦质能方程可得该核反应中所释放的能量为 Emc 2。 答案 (1) He (2)mc 242 能力提高练 9(多选) 下列说法正确的是 ( ) A卢瑟福通过实验发现质子的核反应方程为 He 7N O H42 14 178 1 B铀核裂变的核反应方程为 U Ba Kr2 n23592 14156 9236 10 C设质子、中子、 粒子的质量分别为 m1、m 2、m 3，两个质子和两个中子聚合成一 个 粒子，释放的能量是(m 1m 2m 3)c2 D原子在 a、b 两个能级的能量分别为 Ea、E b，且 EaE b，当原子从 a 能级跃迁到 b 能级时，发射光子的波长 (其中 c 为真空中的光速， h 为普朗克常量) hcEa Eb 解析 卢瑟福通过实验发现质子的核反应方程为 He 7N O H，选项 A 正确；42 14 178 1 铀核裂变的核反应方程为 U n Ba Kr3 n，方程式两边的中子不能约去，23592 10 14156 9236 10 选项 B 错误；两个质子和两个中子聚合成一个 粒子，根据爱因斯坦质能方程得 E(2 m12m 2m 3)c2，选项 C 错误；根据 EaE bh ，可得辐射的光子的波长为 c ，选项 D 正确。 hcEa Eb 答案 AD 10.如图 2 所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于 n3 的激发态，在向较低能级跃 迁的过程中向外发出光子，并用这些光照射逸出功为 2.49 eV 的金属钠。 图 2 (1)这群氢原子能发出_种不同频率的光，其中有_ 种频率的光能使金属 钠发生光电效应。 (2)金属钠发出的光电子的最大初动能为_ eV。 解析 (1)有 3 种跃迁方式，如图所示 第 3 激发态第 1 激发态，放出光子的能量为 EE 3E 1( 1.51 eV) (13.6 eV)12.09 eV2.49 eV 第 3 激发态第 2 激发态，放出光子的能量为 EE 3E 2( 1.51 eV) (3.4 eV)1.89 eV2.49 eV 第 2 激发态第 1 激发态，放出光子的能量为 EE 2E 1( 3.4 eV) ( 13.6 eV)10.2 eV2.49 eV 光子能量大于逸出功的会发生光电效应，故有 2 种频率的光能使金属钠发生光电效应。 (2)根据爱因斯坦光电效应方程，有 Ekm hW012.09 eV2.49 eV9.60 eV。 答案 (1)3 2 (2)9.60 11(1)用光照射某金属，使它发生光电效应现象，若增加该入射光的强度，则单位时间内 从该金属表面逸出的光电子数_，从表面逸出的光电子的最大动量大小 _。( 选填“增大”、 “减小 ”或“不变”) (2)用加速后动能为 Ek0 的质子 H 轰击静止的原子核 X，生成两个动能均为 Ek 的 He1 42 核，并释放出一个频率为 的 光子。写出上述该反应方程并计算核反应中的质量亏 损。(光在真空中的传播速度为 c) 解析 (1)光电流的强度与入射光的强度成正比，则增加入射光的强度时单位时间内从 该金属表面逸出的光电子数增加。逸出光电子的最大动量与光的频率有关而与光的强 度无关。 (2) H X2 He(或 H Li2 He)1 73 42 1 73 42 该核反应释放出的核能为 E2E khE k0 由爱因斯坦质能方程 Emc 2 得 质量亏损 m 。 2Ek h Ek0c2 答案 (1)增大 不变 (2) 见解析 12(2014浙江自选模块，14)(1)如图 3 所示，甲木块的质量为 m1，以 v 的速度沿光滑水平 地面向前运动，正前方有一静止的、质量为 m2 的乙木块，乙上连有一轻质弹簧。甲木 块与弹簧接触后 ( ) 图 3 A甲木块的动量守恒 B乙木块的动量守恒 C甲、乙两木块所组成系统的动量守恒 D甲、乙两木块所组成系统的动能守恒 (2)玻尔氢原子模型成功解释了氢原子光谱的实验规律，氢原子能级图如图 4 所示。当 氢原子从 n4 的能级跃迁到 n2 的能级时，辐射出频率为_Hz 的光子。用该 频率的光照射逸出功为 2.25 eV 的钾表面，产生的光电子的最大初动能为 _eV。(电子电量 e1.6010 19 C，普朗克常量 h6.6310 34 Js) 图 4 解析 (1)两木块在光滑水平地面上相碰，且中间有弹簧，则碰撞过程系统的动量守恒， 机械能也守恒，故选项 A、B 错误，选项 C 正确。甲、乙两木块碰撞前、后动能总量 不变，但碰撞过程中有弹性势能，故动能不守恒，只是机械能守恒，选项 D 错误。 (2)氢原子从 n4 的能级跃迁到 n2 的能级时，释放出光子的能量为 E0.85 eV( 3.40 eV)2.55 eV ，由 hE 解得光子的频率 6.210 14 Hz。 Eh 用此光照射逸出功为 2.25 eV 的钾时，由光电效应方程知，产生光电子的最大初动能为 Ekh W(2.552.25) eV0.30 eV。 答案 (1)C (2)6.210 14 0.30 13(1)一中子与一质量数为 A(A1)的原子核发生弹性正碰。若碰前原子核静止，则碰撞前 与碰撞后中子的速率之比为 ( ) A. B. A 1A 1 A 1A 1 C. D. 4AA 12 A 12A 12 (2)一个静止的铀核 U(原子质量为 232.037 2 u)放出一个 粒子( 原子质量为 4.002 6 u)后2329 衰变成钍核 Th(原子质量为 228.028 7 u)。已知原子质量单位 1 u1.6710 27 kg，1 22890 u 相当于 931 MeV。 写出核衰变反应方程； 求该核衰变反应中释放出的核能； 假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和 粒子的动能，则钍核获得的动能有多 大？ 解析 (1)设中子的质量为 m，则被碰原子核的质量为 Am，两者发生弹性碰撞，据动量 守恒，有 mv0mv 1Amv ，据动能守恒，有 mv mv Amv2。解以上两式得 v1 12 20 12 21 12 v0。若只考虑速度大小，则中子的速率为 v1 v0，故中子前、后速率之比为 1 A1 A A 1A 1 ，故选项