2019版高考物理总复习 第十二章 波粒二象性 原子结构和原子核 基础课2 原子结构 原子核学案

基础课2原子结构原子核知识排查原子结构1.电子的发现：英国物理学家汤姆孙发现了电子。2.原子的核式结构(1)粒子散射实验：19091911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，但有少数粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90，也就是说它们几乎被“撞”了回来。(如图1所示)图1(2)原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。氢原子光谱1.光谱：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱。2.光谱分类3.氢原子光谱的实验规律：巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线，其波长公式R，(n3，4，5，R是里德伯常量，R1.10107 m1)。4.光谱分析：利用每种原子都有自己的特征谱线可以用来鉴别物质和确定物质的组成成分，且灵敏度很高。在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义。氢原子的能级、能级公式1.理尔理论(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hEmEn。(h是普朗克常量，h6.631034 Js)(3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应。原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的。2.氢原子的能级、能级公式(1)氢原子的能级能级图如图2所示图2(2)氢原子的能级和轨道半径氢原子的能级公式：EnE1 (n1，2，3，)，其中E1为基态能量，其数值为E113.6 eV。氢原子的半径公式：rnn2r1 (n1，2，3，)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r10.531010 m。原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期、放射性同位素1.原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数。2.天然放射现象元素自发地放出射线的现象，首先由贝克勒尔发现。天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构。3.放射性同位素的应用与防护(1)放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同。(2)应用：消除静电、工业探伤、做示踪原子等。(3)防护：防止放射性对人体组织的伤害。4.原子核的衰变(1)衰变：原子核放出粒子或粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变。(2)分类衰变：XYHe如：UThHe；衰变：XYe如：ThPae；(3)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关。核力和核能1.核力原子核内部，核子间所特有的相互作用力。2.核能(1)核子在结合成原子核时出现质量亏损m，其对应的能量Emc2。(2)原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加m，吸收的能量为Emc2。裂变反应和聚变反应、裂变反应堆 核反应方程1.重核裂变(1)定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程。(2)典型的裂变反应方程：UnKrBa3n。(3)链式反应：重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程。(4)临界体积和临界质量：裂变物质能够发生链式反应的最小体积及其相应的质量。(5)裂变的应用：原子弹、核反应堆。(6)反应堆构造：核燃料、减速剂、镉棒、防护层。2.轻核聚变(1)定义：两个轻核结合成质量较大的核的反应过程。轻核聚变反应必须在高温下进行，因此又叫热核反应。(2)典型的聚变反应方程：HHHen17.6 MeV小题速练1.(多选)从粒子散射实验结果出发推出的结论，其中正确的是()A.金原子内部大部分都是空的B.金原子是一个球体C.汤姆孙的原子模型不符合原子结构的实际情况D.原子核的半径的数量级是1015 m解析粒子散射实验结果表明，绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但有少数粒子发生了较大角度的偏转，并有极少数粒子的偏转角度超过90，有的甚至几乎被反弹回来，则从粒子散射实验结果出发推出的结论有金原子内部大部分都是空的，汤姆孙的原子模型不符合原子结构的实际情况，原子核的半径的数量级是1015 m，不能说明金原子是球体，选项A、C、D正确。答案ACD2.(2018湖南衡阳模拟)下列有关氢原子光谱的说法正确的是()A.氢原子的发射光谱是连续谱B.氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光C.氢原子光谱说明氢原子能量是连续的D.氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关解析由于氢原子发射的光子的能量EEnEmE1E1E1，所以发射的光子的能量值E是不连续的，只能是一些特定频率的谱线，故选项A错误，B正确；由于氢原子的轨道是不连续的，根据玻尔原子理论知氢原子的能级也是不连续的，即是分立的，故选项C错误；当氢原子从较高轨道第n能级跃迁到较低轨道第m能级时，发射的光子的能量为EEnEmh，显然n、m的取值不同，发射光子的频率就不同，故氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差有关，选项D错误。答案B3.(2017上海单科)由放射性元素放出的氦核流被称为()A.阴极射线B.射线C.射线 D.射线解析本题考查天然放射现象。在天然放射现象中，放出、三种射线，其中射线属于氦核流，选项B正确。答案B4.(2017上海单科)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.质子数解析本题考查对同位素的认识。同位素是指在原子核中的质子数相同而中子数不同的元素，故氢、氘、氚的核内具有相同的质子数，选项D正确。答案D5.(多选)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的是()A.UThHe是衰变B.NHeOH是衰变C.HHHen是轻核聚变D.SeKr2e是重核裂变答案AC6.(2018高考领航冲刺卷)已知真空中的光速c3.0108 m/s，下列说法正确的是()A.铋210的半衰期是5天，经过10天，32个铋210衰变后还剩下8个B.用中子轰击铀核的核反应方程为UnBaKr3n，属于原子核的衰变C.若核反应nHH释放出2.2 MeV能量，该过程质量亏损为3.91030 kgD.某原子核X吸收一个中子后，放出一个电子，最后分裂为两个粒子，则A7，Z2解析半衰期是针对大量原子核的衰变行为的统计规律，少数原子核不适用此规律，选项A错误；UnBaKr3n是原子核的裂变，选项B错误；根据Emc2，可得m3.91030 kg，选项C正确；根据质量数和电荷数守恒可知A18，Z14，则A7，Z3，选项D错误。答案C7.根据所给图片结合课本相关知识，下列说法正确的是()图3A.图3甲是电子束穿过铝箔后的衍射图样，证明电子具有粒子性B.图乙是利用不同气体制成的五颜六色的霓虹灯，原因是各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量不同，光子的频率不同C.图丙是工业上使用的用射线检测金属板厚度的装置，在、三种射线中，最有可能使用的射线是射线D.图丁是原子核的比结合能与质量数A的关系图象，由图可知中等大小的核的比结合能最大，即(核反应中)平均每个核子的质量亏损最小解析题图甲是电子束穿过铝箔后的衍射图样，证明电子具有波动性，选项A错误；题图乙是利用不同气体制成的五颜六色的霓虹灯，原因是各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量不同，光子的频率不同，选项B正确；题图丙是工业上使用的用射线检测金属板厚度的装置，在、三种射线中，由于射线穿透能力最强，最有可能使用的射线是射线，选项C错误；题图丁是原子核的比结合能与质量数A的关系图象，可知中等大小的核的比结合能最大，即在核子结合成原子核时平均每个核子释放的能量最大，平均每个核子的质量亏损最大，选项D错误。答案B原子的核式结构玻尔理论1.定态间的跃迁满足能级差(1)从低能级(n小)高能级(n大)吸收能量。hEn大En小(2)从高能级(n大)低能级(n小)放出能量。hEn大En小2电离电离态：n，E0基态电离态：E吸0(13.6 eV)13.6 eV电离能。n2电离态：E吸0E23.4 eV如吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还携带动能。1.一个氢原子从n3能级跃迁到n2能级，该氢原子 ()A.放出光子，能量增加 B.放出光子，能量减少C.吸收光子，能量增加 D.吸收光子，能量减少解析 氢原子从高能级向低能级跃迁时，放出光子，能量减少，故选项B正确，A、C、D错误。答案B2.如图4所示为氢原子的能级图，图中a、b、c、d对应氢原子的四次跃迁，已知可见光光子的能量范围为1.613.10 eV，关于四次跃迁，下列说法正确的是()图4A.经历a跃迁，氢原子吸收的光子能量为0.66 eVB.经历b跃迁，氢原子的轨道半径增大，原子核外电子的动能增大C.经历c跃迁，氢原子放出的光子是可见光光子D.经历d跃迁后，再用可见光照射跃迁后的氢原子，可使氢原子发生电离解析经历a跃迁，氢原子从高能级向低能级跃迁时辐射出的光子的能量为0.66 eV，选项A错误；经历b跃迁，氢原子吸收能量，轨道半径增大，但核外电子的动能会减小，选项B错误；经历c跃迁，氢原子辐射出的光子的能量为0.97 eV，则该光子不是可见光光子，选项C错误；经历d跃迁后，跃迁后的氢原子的电离能为1.51 eV，因此用可见光光子照射可使其电离，选项D正确。答案D3.(2018北京东城区一模)如图5是氢原子的能级图。一个氢原子从n4的能级向低能级跃迁，则以下判断正确的是()图5A.该氢原子最多可辐射出6种不同频率的光子B.该氢原子跃迁到基态时需要吸收12.75 eV的能量C.该氢原子只有吸收0.85 eV的光子时才能电离D.该氢原子向低能级跃迁时，向外辐射的光子的能量是特定值解析本题研究的是单个氢原子，单个处于n能级的氢原子向低能级跃迁时最多可辐射出n1条不同频率的光子，故该氢原子向低能级跃迁时最多可辐射出3种不同频率的光子，选项A错误；该氢原子跃迁到基态时需要释放0.85 eV(13.6 eV)12.75 eV的能量，选项B错误；只要吸收的光子的能量大于0.85 eV，该氢原子就能电离，选项C错误；氢原子向低能级跃迁时，向外辐射的光子的能量等于两能级的能量差，此能量差为一特定值，选项D正确。答案D解答氢原子能级图与原子跃迁问题应注意(1)能级之间发生跃迁时放出(吸收)光子的频率由hEmEn求得。若求波长可由公式c求得。(2)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n1)。(3)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法。用数学中的组合知识求解：NC。利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加。原子核的衰变、半衰期1.衰变规律及实质(1)衰变和衰变的比较衰变类型衰变衰变衰变方程XYHeXYe衰变实质2个质子和2个中子结合成一个整体射出中子转化为质子和电子2H2nHenHe匀强磁场中轨迹形状衰变规律电荷数守恒、质量数守恒(2)射线：射线经常是伴随着衰变或衰变同时产生的。2.三种射线的成分和性质名称构成符号电荷量质量电离能力贯穿本领射线氦核He2e4 u最强最弱射线电子ee u较强较强射线光子00最弱最强3.半衰期的理解半衰期的公式：N余N原，m余m原。式中N原、m原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N余、m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，t表示衰变时间，表示半衰期。1.(多选)关于天然放射性，下列说法正确的是()A.所有元素都可能发生衰变B.放射性元素的半衰期与外界的温度无关C.放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D.、和三种射线中，射线的穿透能力最强解析原子序号大于等于83的元素都能发生衰变，原子序数小于83的有的也能发生衰变，选项A错误；半衰期由原子核内部的结构决定，与外界温度无关，选项B正确；放射性来自于原子核内部，与其形成的化合物无关，选项C正确；、三种射线中，射线能量最高，穿透能力最强，选项D正确。答案BCD2.(2017全国卷，15)一静止的铀核放出一个粒子衰变成钍核，衰变方程为UThHe，下列说法正确的是()A.衰变后钍核的动能等于粒子的动能B.衰变后钍核的动量大小等于粒子的动量大小C.铀核的半衰期等于其放出一个粒子所经历的时间D.衰变后粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量解析静止的铀核在衰变过程中，满足动量守恒的条件，根据动量守恒定律得pThp0，即钍核的动量和粒 子的动量大小相等，方向相反，选项B正确；根据Ek可知，选项A错误；半衰期的定义是统计规律，对于一个粒子不适用，选项C错误；铀核在衰变过程中，伴随着一定的能量放出，即衰变过程中有一定的质量亏损，故衰变后粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量，选项D错误。答案B3.某核电站遭受严重破坏，产生了严重的核泄漏，从核电站周围一定范围内的空气中和核电站排出的废水中分别检测出了放射性物质碘131和钚239，严重危及了人们的生命安全。已知该核电站采用的是重水反应堆，用U(铀)吸收中子后生成Pu(钚)，碘131的半衰期为8天，下列说法正确的是()A.排出的废水中的钚239是铀核裂变的生成物B.若U吸收中子后变成U，U很不稳定，则经过2次衰变后变成PuC.核电站的核废料可直接堆放在露天垃圾场D.碘131的半衰期只有8天，因此16天后会全部消失解析裂变是重核生成几个中等质量原子核的过程，铀238的质量数比钚239的小，因此钚不是铀核裂变的生成物，选项A错误；发生衰变时质量数不发生改变，根据电荷数守恒可知U发生2次衰变后变成Pu，选项B正确；核电站的核废料中具有很多的放射性物质，不可以直接堆在露天垃圾场，选项C错误；碘131的半衰期是8天，它是一个统计规律，大量的碘131在8天后会剩一半，16天后会剩四分之一，因此选项D错误。答案B4.(2018湖北省襄阳市调研)(多选)静止在匀强磁场中的U核发生衰变，产生一个未知粒子X，它们在磁场中的运动径迹如图6所示，下列说法正确的是()图6A.该核反应方程为UXHeB.粒子和粒子X在磁场中做圆周运动时转动方向相同C.轨迹1、2分别是粒子、X粒子的运动径迹D.粒子、X粒子运动径迹半径之比为451解析显然选项A中核反应方程正确，A正确；U核静止，根据动量守恒可知粒子和X新核速度方向相反，又都带正电，则转动方向相同，选项B正确；根据动量守恒可知粒子和X新核的动量大小p相等，由带电粒子在磁场中运动半径公式R可知轨道半径R与其所带电荷量成反比，半径之比为451，选项C错误，D正确。答案ABD核反应方程与核能的计算1.核反应的四种类型类型可控性核反应方程典例衰变衰变自发UThHe衰变自发ThPae人工转变人工控制NHeOH(卢瑟福发现质子)HeBeCn(查德威克发现中子)AlHePn约里奥居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子PSie重核裂变比较容易进行人工控制UnBaKr3nUnXeSr10n轻核聚变很难控制HHHen2.核能的计算方法(1)根据Emc2计算时，m的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，E的单位是“J”。(2)根据Em931.5 MeV计算时，m的单位是“u”，E的单位是“MeV”。(3)根据核子比结合能来计算核能：原子核的结合能核子比结合能核子数。1.(2018山西省重点中学联考)四个核反应方程分别为：UnSrXe10n；UThHe；LinHeH4.9 MeV；HHHen17.6 MeV。下列说法正确的是()A.都是重核铀的同位素的核反应，故都是重核的裂变反应B.反应前都有一个中子，故都是原子核的人工转变C.生成物中都有氦核，故都是衰变反应D.比放出的能量少，说明比质量亏损得少解析是重核的裂变反应，是衰变反应，选项A错误；是原子核的人工转变，是轻核的聚变反应，选项B、C错误；比放出的能量少，根据爱因斯坦质能方程可知，比质量亏损得少，故选项D正确。答案D2.2017江苏单科，12C(1)(多选)原子核的比结合能曲线如图7所示。根据该曲线，下列判断正确的有()图7A.He核的结合能约为14 MeVB.He核比Li核更稳定C.两个H核结合成He核时释放能量D.92U核中核子的平均结合能比Kr核中的大解析由图象可知He核的结合能约为28 MeV，选项A错误；He核比Li核的比结合能大，故He核比Li核稳定，选项B正确；两个H核结合成He核时比结合能增大，释放能量，选项C正确； U的平均结合能比Kr核中的小，选项D错误。答案BC3.(2017全国卷，17)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：HHHen。已知H的质量为2.013 6 u，He的质量为3.015 0 u，n的质量为1.008 7 u，1 u931 MeV/c2。氘核聚变反应中释放的核能约为()A.3.7 MeV B.3.3 MeVC.2.7 MeV D.0.93 MeV解析根据质能方程，释放的核能Emc2，m2mHmHemn0.003 5 u，则E0.003 5931 MeV3.258 5 MeV3.3 MeV，故选项B正确，A、C、D错误。答案B4.现有两动能均为E00.35 MeV的H在一条直线上相向运动，两个H发生对撞后能发生核反应，得到He和新粒子，且在核反应过程中释放的能量完全转化为He和新粒子的动能。已知H的质量为2.014 1 u，He的质量为3.016 0 u，新粒子的质量为1.008 7 u，核反应时质量亏损1 u释放的核能约为931 MeV(如果涉及计算，结果保留整数)。则下列说法正确的是()A.核反应方程为HHHeHB.核反应前后不满足能量守恒定律C.新粒子的动能约为3 MeVD.He的动能约为4 MeV解析由核反应过程中的质量数和电荷数守恒可知HHHen，则新粒子为中子n，所以A错误；核反应过程中质量亏损，释放能量，亏损的质量转变为能量，仍然满足能量守恒定律，B错误；由题意可知E(2.014 1 u23.016 0 u1.008 7 u)931 MeV/u3.3 MeV，根据核反应中系统的能量守恒有EkHeEkn2E0E，根据核反应中系统的动量守恒有pHepn0，由Ek，可知，解得EkHe(2E0E)1 MeV，Ekn(2E0E)3 MeV，所以C正确，D错误。答案C活页作业(时间：30分钟)A级：保分练1.(2017天津理综，1)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()图1A.HHHenB.NHeOHC.HeAlPnD.UnBaKr3n解析HHHen是一个氘核与一个氚核结合成一个氦核，同时放出一个中子，属于聚变反应，故A正确；7NHe8OH是卢瑟福发现质子的核反应方程，是人类第一次实现的原子核的人工转变，属于人工核反应，故B错误；HeAlPn是约里奥居里夫妇用粒子轰击铝片时发现了放射性磷(磷30)，同时发现中子的核反应方程，属于人工核反应，故C错误；92Un56BaKr3n是一种典型的铀核裂变，属于裂变反应，故D错误。答案A2.(2016江苏单科)贝克勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用。下列属于放射性衰变的是()A.CNeB.UnIY2nC.HHHenD.HeAlPn解析A属于衰变，B属于裂变，C是聚变，D是原子核的人工转变，故选项A正确。答案A3.(多选)下图中有四幅图片，涉及有关物理学发展历史的四个重大发现，则下列有关说法正确的是()A.甲图片与居里夫人有关B.乙图片所反映的现象是贝克勒尔最先发现的C.丙图片是法拉第研究阴极射线并发现电子的装置D.丁图片与爱因斯坦的质能方程有关解析结合教材史料，应用物理规律。甲图片为伦琴发现X射线后，照射的伦琴夫人手的照片，与居里夫人无关，故选项A错误；乙图片中反映的天然放射性现象是贝克勒尔最先发现的，故选项B正确；丙图片的现象是法拉第研究电磁感应规律时的装置，与阴极射线及电子的发现无关，故选项C错误；原子弹的能量来源于核能，与爱因斯坦的质能方程Emc2有关，故选项D正确。答案BD4.(2018河北省两校模拟)下列说法正确的是()A.用能量等于氘核结合能的光子照射静止的氘核，可使氘核分解为一个质子和一个中子B.质子和中子结合成原子核时不一定有质量亏损，但一定释放出能量C.原子核的结合能越大，原子核越稳定D.重核裂变前后质量数守恒，但质量一定减小解析质子和中子结合成氘核前，需要有很大的动能，才能使它们的距离达到能够结合的程度，所以要使静止的氘核分解为质子和中子，除了要给它补充由于质量亏损释放的能量外，还需要给它们分离时所需的动能，选项A错误；质子和中子结合成原子核时一定有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程知，有能量放出，选项B错误；原子核的比结合能越大，原子核越稳定，选项C错误；重核裂变过程遵循质量数和电荷数守恒，但裂变过程会释放出巨大的能量，由爱因斯坦质能方程可知，一定有质量亏损，选项D正确。答案D5.(2017贵州贵阳模拟)如图2所示为氢原子的能级图，现让一束单色光照射到一群处于基态的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为()图2A.13.6 eV B.3.4 eVC.12.75 eV D.14.45 eV解析由题意有6，得n4，即能发出6种频率的光的氢原子一定是从基态跃迁到n4能级的激发态，则照射氢原子的单色光的光子能量为E0.85 eV(13.6 eV)12.75 eV，故选项C正确。答案C6. (多选)氢原子能级如图3，当氢原子从n3跃迁到n2的能级时，辐射光的波长为656 nm。以下判断正确的是()图3A.氢原子从n2跃迁到n1的能级时，辐射光的波长大于656 nmB.用波长为325 nm的光照射，可使氢原子从n1跃迁到n2的能级C.一群处于n3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线D.用波长为633 nm的光照射，不能使氢原子从n2跃迁到n3的能级解析根据氢原子的能级图和能级跃迁规律，当氢原子从n2能级跃迁到n1能级时，辐射光的波长一定小于656 nm，因此选项A错误；根据发生跃迁只能吸收和辐射一定频率的光子，可知选项B错误，D正确；一群处于n3能级上的氢原子向低能级跃迁时可以产生3种频率的光子，所以选项C正确。答案CD7.在匀强磁场中，有一个原来静止的C原子核，它放出的粒子与反冲核的径迹是两个相内切的圆，圆的直径之比为71，那么碳14的衰变方程为()A.CeB B.CHeBeC.CHB D.CeN解析由动量守恒定律可知，放出的粒子与反冲核动量大小相等、方向相反，由在磁场中两圆径迹内切可知，反冲核带正电，放出的粒子带负电，由两圆直径之比为71和R可知，反冲核的电量是粒子的7倍，故只有选项D正确。答案D8.(2018青海省西宁市四校联考)如图4所示为查德威克发现中子的实验示意图，利用钋(Po)衰变放出的粒子轰击铍(Be)，产生的粒子P能将石蜡中的质子打出来。下列说法正确的是()图4A.粒子是氦原子B.粒子Q的穿透能力比粒子P的强C.钋的衰变方程为PoPbHeD.粒子轰击铍的核反应方程为HeBeCn解析粒子是氦原子核，选项A错误；粒子P是中子，粒子Q是质子，由于质子带正电，当质子射入物质时，受到的库仑力作用会阻碍质子的运动，而中子不带电，不受库仑力作用，所以选项B错误；在钋衰变中，根据质量数守恒知产生的是Pb，并非Pb，选项C错误；HeBeCn是查德威克发现中子的核反应方程，选项D正确。答案D9.(2018江苏南京模拟)Th钍具有放射性，它能放出一个新的粒子而变为Pa镤，同时伴随有射线产生，其方程为ThPax，钍的半衰期为24天。则下列说法正确的是()A.x为质子B.x是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的C.Th的比结合能比Pa的比结合能大D.1 g钍Th经过120天后还剩0.2 gTh解析根据电荷数和质量数守恒知钍核衰变过程中放出了一个电子，即x为电子，故选项A错误；衰变的实质是衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子时产生的，故选项B正确；钍的比结合能比镤的比结合能小，故选项C错误；钍的半衰期为24天，1 gTh 经过120天后，发生5次衰变，最后还剩0.031 25 g Th，故选项D错误。答案B10.(2018四川成都七中诊测)下列实验室中，深入地揭示了光的粒子性一面的有()解析X射线被石墨散射后部分波长变大，这是康普顿效应，说明光具有粒子性，故选项A正确；衍射图样说明光具有波动性，故选项B错误；粒子散射实验，说明原子具有核式结构，故选项C错误；氢原子发射的光经三棱镜分光后，呈现线状光谱，与光的粒子性无关，故选项D错误。答案AB级：拔高练11.(多选)太阳的能量来源是轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，核聚变反应可以看作是4个氢核(H)结合成1个氦核同时放出2个正电子。下表中列出了部分粒子的质量(取1 u1026 kg)粒子名称质子(p)粒子正电子(e)中子(n)质量/u1.007 34.001 50.000 551.008 7以下说法正确的是()A.核反应方程为4HHe2eB.4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为0.026 6 kgC.4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为4.431029 kgD.聚变反应过程中释放的能量约为4.01012 J解析由核反应的质量数守恒及电荷数守恒得4HHe2e，故选项A正确；反应中的质量亏损为m4mpm2me(41.007 34.001 520.000 55) u0.026 6 u4.431029 kg，故选项C正确，B错误；由质能方程得Emc24.431029(3108)2 J41012 J，故选项D正确。答案ACD12.如图5所示为氢原子的能级图，当一群氢原子从n3能级向低能级跃迁时，共辐射出三种不同频率的光子，光子的频率分别为1、2、3，且123，则下列说法正确的是()图5A.B.123C.从n3能级跃迁到n2能级，辐射出的光子频率为1D.辐射出频率为1的光子后的氢原子的电势能比辐射出频率为2的光子后的氢原子的电势能大解析由题意及玻尔理论可知，E3E1h1，E2E1h2，E3E2h3，因此有h1h2h3，即123，选项A错误，B正确；从n3能级跃迁到n2能级，辐射出的光子频率为3，选项C错误；辐射出的频率为1的光子后的氢原子处于基态，辐射出频率为2的光子后氢原子也处于基态，因此氢原子的电势能相同，选项D错误。答案B13.如图6所示为氢原子能级图，氢原子中的电子从n4能级跃迁到n1能级可产生a光；从n3能级跃迁到n1能级可产生b光，a光和b光的波长分别为a和b，a、b两光照射逸出功为4.5 eV的金属钨表面均可产生光电效应，遏止电压分别为Ua和Ub，则()图6A.abB.UaUbC.a光的光子能量为12.55 eVD.b光照射金属钨产生的光电子的最大初动能Ekb7.59 eV解析氢原子中的电子从n4能级跃迁到n1能级产生a光，a光的光子能量haEaE4E112.75 eV，氢原子中的电子从n3能级跃迁到n1能级产生b光，b光的光子能量hbEbE3E112.09 eV，a光的光子能量高，则a光的频率大，波长小，即aUb，选项B错误；EkbhbW07.59 eV，选项D正确。答案D14.(多选)一个静止的放射性原子核处于匀强磁场中，由于发生了衰变而在磁场中形成如图7所示的两个圆形径迹，两圆半径之比为116，下列判断正确的是()图7A.该原子核发生了衰变B.反冲原子核在小圆上逆时针运动C.原来静止的核，其原子序数为15D.放射性的粒子与反冲核运动周期相同解析衰变后产生的新核即反冲核及放射的带电粒子在匀强磁场中均做匀速圆周运动，轨道半径r，因反冲核与放射的粒子动量守恒，而反冲核电荷量较大，所以其半径较小，并且反冲核带正电荷，由左手定则可以判定反冲核在小圆上做逆时针运动，在大圆上运动的放射粒子在衰变处由动量守恒可知其向上运动，选项B正确；且顺时针旋转，由左手定则可以判定一定带负电荷。因此，这个衰变为衰变，放出的粒子为电子，衰变方程为ABe，选项A错误；由两圆的半径之比为116可知，B核的核电荷数为16。原来的放射性原子核的核电荷数为15，其原子序数为15。即A为P(磷)核，B为S(硫)核，选项C正确；由周期公式T可知，因电子与反冲核的比荷不同，它们在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期不相同，反冲核的周期较大，选项D错误。答案BC21