課后限時(shí)集訓(xùn)43原子結(jié)構(gòu)和原子核建議用時(shí)：45分鐘1(2018·北京高考)在核反應(yīng)方程HeNOX中，X表示的是()A質(zhì)子 B中子 C電子 D粒子A核反應(yīng)方程中，電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒，X為H。2(多選)(2019·福建省泉州第一中學(xué)高三期末)科幻大片流浪地球影片中的行星發(fā)動機(jī)為“聚變發(fā)動機(jī)”，通過燃燒石頭獲得能量，其燃燒石頭指的是石頭里的Si原子核聚變生成Fe原子核。原子核的比結(jié)合能(即平均結(jié)合能)曲線如圖所示，根據(jù)該曲線，下列判斷正確的是()A.H核比He核更穩(wěn)定B.He核的結(jié)合能約為28 MeVC.Si核的比結(jié)合能比Fe核大D.Si核聚變生成Fe核的過程要釋放能量BD比結(jié)合能越大，核越穩(wěn)定，He核比H核的比結(jié)合能大，所以He核更穩(wěn)定，故A錯(cuò)誤；根據(jù)圖象知He核的比結(jié)合能約為7 MeV，所以結(jié)合能E7×4 MeV28 MeV，故B正確；根據(jù)圖象得，F(xiàn)e核比Si核的比結(jié)合能大，故C錯(cuò)誤；輕核聚變成重核會放出能量，所以Si核聚變生成Fe核要釋放出能量，故D正確。3.某一放射性物質(zhì)發(fā)生衰變時(shí)放出、三種射線，讓這三種射線進(jìn)入磁場，運(yùn)動情況如圖所示。下列說法正確的是()A該放射性物質(zhì)的半衰期隨溫度的升高會增大BC粒子是原子核的重要組成部分CA粒子一定帶正電DB粒子的穿透性最弱C半衰期由原子核本身決定，與外界因素?zé)o關(guān)，故A錯(cuò)誤；由題圖可知C粒子為電子，而原子核帶正電，故B錯(cuò)誤；由左手定則可知，A粒子一定帶正電，故C正確；B粒子為射線，穿透性最強(qiáng)，故D錯(cuò)誤。4(2019·貴州凱里一中模擬)居里夫婦和貝克勒爾由于對放射性的研究而一起獲得1903年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，下列關(guān)于放射性的敘述，正確的是()A自然界中只有原子序數(shù)大于83的元素才具有放射性B三種天然放射線中，電離能力和穿透能力最強(qiáng)的是射線C衰變UXHe的產(chǎn)物X由90個(gè)質(zhì)子和144個(gè)中子組成D放射性元素的半衰期與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件有關(guān)C原子序數(shù)大于83的元素都具有放射性，小于83的個(gè)別元素也具有放射性，故A錯(cuò)誤；射線的穿透能力最弱，電離能力最強(qiáng)，射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力最弱，故B錯(cuò)誤；根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒得，產(chǎn)物X為X，則質(zhì)子為90個(gè)，中子數(shù)為23490144個(gè)，故C正確；放射性元素的半衰期與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān)，故D錯(cuò)誤。5(2019·重慶一中高三開學(xué)考試)下列說法中不正確的是()A湯姆孫通過陰極射線在電場和磁場中的運(yùn)動得出了陰極射線是帶負(fù)電的粒子的結(jié)論，并求出了陰極射線的比荷B盧瑟福粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明電子是原子的組成部分，原子不可再分的觀念被打破C氫原子從高能級躍遷到低能級，能量減小，動能增大D氫原子光譜表明氫原子的能量是不連續(xù)的B湯姆孫通過陰極射線在電場和磁場中的運(yùn)動得出了陰極射線是帶負(fù)電的粒子的結(jié)論，并求出了陰極射線的比荷，故選項(xiàng)A不符合題意；湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子的結(jié)果表明電子是原子的組成部分，原子不可再分的觀念被打破，故選項(xiàng)B符合題意；根據(jù)玻爾理論，當(dāng)氫原子從高能級躍遷到低能級時(shí)，軌道半徑減小，能量減小，動能增大，故選項(xiàng)C不符合題意；氫原子光譜是一條一條的不連續(xù)的光譜線，它表明氫原子的能量是不連續(xù)的，故選項(xiàng)D不符合題意。6.根據(jù)氫原子的能級圖，現(xiàn)讓一束單色光照射到大量處于基態(tài)(量子數(shù)n1)的氫原子上，受激的氫原子能自發(fā)地發(fā)出6種不同頻率的光，則照射氫原子的單色光的光子能量為()A12.75 eV B13.06 eVC13.6 eV D0.85 eVA受激的氫原子能自發(fā)地發(fā)出6種不同頻率的光，知躍遷到第4能級，則吸收的光子能量為E0.85 eV(13.6 eV)12.75 eV，A正確，B、C、D錯(cuò)誤。7.自然界存在的放射性元素的原子核并非只發(fā)生一次衰變就達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，而是要發(fā)生一系列連續(xù)的衰變，最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。某些原子核的衰變情況如圖所示(N表示中子數(shù)，Z表示質(zhì)子數(shù))，則下列說法正確的是()A由Ra到Ac的衰變是衰變B已知Ra的半衰期是T，則8個(gè)Ra原子核經(jīng)過2T時(shí)間后還剩2個(gè)C從Th到Pb共發(fā)生5次衰變和2次衰變D圖中原子核發(fā)生的衰變和衰變分別只能產(chǎn)生射線和射線CRa衰變?yōu)锳c的過程中，放出負(fù)電子，則該衰變是衰變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對少數(shù)原子核的衰變不適用，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；Th衰變?yōu)镻b的過程中，質(zhì)量數(shù)減少20，由原子核衰變時(shí)質(zhì)量數(shù)守恒可知，該過程中共發(fā)生了5次衰變，又由原子核衰變時(shí)電荷數(shù)守恒有5×2x8，和x2，則該過程中共發(fā)生了2次衰變，選項(xiàng)C正確；發(fā)生衰變和衰變時(shí)，往往伴隨射線產(chǎn)生，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。8.(2017·天津高考)我國自主研究制造的國際熱核聚變核心部件在國際上率先通過權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證，這是我國對國際熱核聚變項(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()A.HHHenB.7NHe8OHC.HeAlPnD.92Un56BaKr3nAA對：兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的原子核。B錯(cuò)：原子核的人工轉(zhuǎn)變。C錯(cuò)：原子核的人工轉(zhuǎn)變。D錯(cuò)：重核裂變。9(2019·山西省長治、運(yùn)城、大同、朔州、陽泉五地市聯(lián)考)氘核和氚核可發(fā)生熱核聚變而釋放巨大的能量，該反應(yīng)方程為：HHHeX，式中X是某種粒子。已知：H、H、He和粒子X的質(zhì)量分別為2.014 1 u、3.016 1 u、4.002 6 u和1.008 7 u；1 u931.5 MeV/c2，c是真空中的光速。由上述反應(yīng)方程和數(shù)據(jù)可知()A粒子X是HB該反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為0.028 9 uC該反應(yīng)釋放出的能量約為17.6 MeVD該反應(yīng)中釋放的全部能量轉(zhuǎn)化為粒子X的動能C根據(jù)核反應(yīng)前、后質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可判斷X為中子，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；該反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為m2.014 1 u3.016 1 u4.002 6 u1.008 7 u0.018 9 u，故B錯(cuò)誤；由愛因斯坦質(zhì)能方程可知釋放出的能量為E0.018 9×931.5 MeV17.6 MeV，選項(xiàng)C正確；該反應(yīng)中釋放的能量一部分轉(zhuǎn)化為粒子X的動能，一部分轉(zhuǎn)化為He的動能，故D錯(cuò)誤。10.(2019·河北高三月考)如圖所示為氫原子能級示意圖的一部分，根據(jù)玻爾理論，下列說法中正確的是()A從n4能級躍遷到n3能級比從n3能級躍遷到n2能級輻射出電磁波的波長長B大量處于n4能級的電子向低能級躍遷時(shí)可放出4種頻率的光子C從n4能級躍遷到n3能級，電子的電勢能增大D從n3能級躍遷到n2能級時(shí)輻射的光子可以使逸出功為2.5 eV的金屬發(fā)生光電效應(yīng)A由圖可知，從n4能級躍遷到n3能級比從n4能級躍遷到n2能級輻射出光子能量小，則輻射的光子頻率小，所以輻射的電磁波的波長長，故A正確；大量處于n4能級的電子向低能級躍遷時(shí)可放出6種頻率的光子，故B錯(cuò)誤；從n4能級躍遷到n3能級，氫原子向外發(fā)射光子，總能量減小，根據(jù)：可知，電子運(yùn)動的半徑減小，則電子的動能增大，所以電子的電勢能減小，故C錯(cuò)誤；從n3能級躍遷到n2能級時(shí)輻射的光子的能量：E32E3E21.51(3.4)eV1.89 eV<2.5 eV，可知不能使逸出功為2.5 eV的金屬發(fā)生光電效應(yīng)，故D錯(cuò)誤。11(2019·吉林白城一中高三期末)下列四幅圖分別對應(yīng)著四種說法，其中正確的是()A氫原子能極圖 B、穿透能力C氡的衰變 D原子彈的爆炸A氫原子輻射出一個(gè)光子后，電勢能增大，動能減小B重核的裂變反應(yīng)方程可以有UBaKr2nC根據(jù)、射線的特點(diǎn)可知，射線1是射線，射線2是射線，射線3是射線D天然放射性元素的半衰期由原子核內(nèi)部自身的因素決定，跟所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件有關(guān)C一個(gè)氫原子放出光子，原子能量減小，根據(jù)，得：mv2，電子的動能增大，電勢能減小，故A錯(cuò)誤；重核的裂變是重核俘獲一個(gè)慢中子后才能發(fā)生的，所以核反應(yīng)方程有：UnBaKr3n，故B錯(cuò)誤；三種射線的穿透本領(lǐng)不同，根據(jù)、射線的特點(diǎn)可知，射線1的穿透本領(lǐng)最弱，是射線，射線3的穿透本領(lǐng)最強(qiáng)，是射線，射線2是射線，故C正確；天然放射性元素的半衰期由原子核內(nèi)部自身的因素決定，跟所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān)，故D錯(cuò)誤。12.(多選)(2017·江蘇高考)原子核的比結(jié)合能曲線如圖所示。根據(jù)該曲線，下列判斷正確的有()A.He核的結(jié)合能約為14 MeVB.He核比Li核更穩(wěn)定C兩個(gè)H核結(jié)合成He核時(shí)釋放能量D.92U核中核子的平均結(jié)合能比Kr核中的大BCA錯(cuò)：He核有4個(gè)核子，由比結(jié)合能圖線可知，He核的結(jié)合能約為28 MeV。B對：比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定。C對：兩個(gè)H核結(jié)合成He核時(shí)，核子的比結(jié)合能變大，結(jié)合時(shí)要放出能量。D錯(cuò)：由比結(jié)合能圖線知，92U核中核子平均結(jié)合能比Kr核中的小。13(2019·廣東高三期末)由于放射性元素镎Np的半衰期很短，在自然界很難被發(fā)現(xiàn)，只有通過人工的方法制造，已知镎Np經(jīng)過一系列衰變和衰變后變成鉍Bi，下列說法正確的是()A镎Np原子核比鉍Bi原子核多28個(gè)質(zhì)子B發(fā)生了7次衰變和6次衰變C一定量的放射性核元素，隨著存放時(shí)間的推移，放射線的穿透力越來越弱D镎Np原子核的平均結(jié)合能小于衰變后生成的原子核的平均結(jié)合能DBi的原子核比Np少10個(gè)質(zhì)子，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)總共少28，故A項(xiàng)與題意不相符；設(shè)Np變?yōu)锽i需要經(jīng)過x次衰變和y次衰變，根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒則有：932xy83,4x237209，所以解得：x7，y4，故B項(xiàng)與題意不相符；衰變的種類不變，則釋放出的射線不變，其穿透性也不變，故C項(xiàng)與題意不相符；由于衰變的過程中會釋放一部分的能量，所以镎Np原子核的平均結(jié)合能小于衰變后生成的原子核的平均結(jié)合能，故D項(xiàng)與題意相符。14海水中含有豐富的氘，完全可充當(dāng)未來的主要能源。兩個(gè)氘核的核反應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)He核和一個(gè)粒子，其中氘核的質(zhì)量為2.013 0 u，氦核的質(zhì)量為3.015 0 u，中子的質(zhì)量為1.008 7 u。(1 u931.5 MeV)，求：(1)寫出核反應(yīng)方程；(2)核反應(yīng)中釋放的核能；(3)在兩個(gè)氘核以相等的動能0.35 MeV進(jìn)行對心碰撞，并且核能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的情況下，反應(yīng)中產(chǎn)生的粒子和氦核的動能。解析(1)核反應(yīng)方程為：HHHen。(2)核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為m2mHmHemn由Emc2可知釋放的核能：E(2mHmHemn)×931.5 MeV2.14 MeV。(3)把兩個(gè)氘核作為一個(gè)系統(tǒng)，碰撞過程系統(tǒng)的動量守恒，由于碰撞前兩氘核的動能相等，其動量等大反向，因此反應(yīng)前后系統(tǒng)的總動量為零，即mHevHemnvn0；反應(yīng)前后系統(tǒng)的總能量守恒，即mHevmnvE2EkH，又因?yàn)閙Hemn31，所以vHevn13，由以上各式代入已知數(shù)據(jù)得：EkHe0.71 MeV，Ekn2.13 MeV。答案(1)HHHen (2)2.14 MeV(3)2.13 MeV0.71 MeV15(2019·河北高三月考)在方向垂直紙面的勻強(qiáng)磁場中，靜止的Po核沿與磁場垂直的方向放出He核后變成Pb的同位素粒子。已知Po原子核質(zhì)量為209.982 87 u，Pb的同位素粒子的質(zhì)量為205.974 6 u，He原子核的質(zhì)量為4.002 60 u,1 u相當(dāng)于931.5 MeV。求：(普朗克常量h6.63×1034 J·s,1 eV1.6×1019 J，真空中光速c3×108 m/s，計(jì)算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)(1)請寫出核反應(yīng)方程并計(jì)算該核反應(yīng)釋放的核能；(2)若釋放的核能以電磁波的形式釋放，求電磁波的波長；(3)若釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，求Pb的同位素粒子和He核在磁場中運(yùn)動的半徑之比。解析(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)守恒可知該核反應(yīng)方程為PoPbHe該核反應(yīng)的質(zhì)量虧損為mmPomPbmHe0.005 67 u根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程得釋放的能量為Em×931.5 MeV5.28 MeV。(2)若釋放的核能以電磁波的形式釋放，光子能量為Ehh代入數(shù)據(jù)得：2.35×1013 m。(3)該衰變過程遵循動量守恒定律mHevHemPbvPb0洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律得qvBmPb的同位素粒子和He核在磁場中運(yùn)動的半徑之比為。答案(1)PoPbHe，E5.28 MeV(2)2.35×1013 m(3)8