考点32 原子结构 原子核-【金版教程】2025年高考物理一轮总复习首选用卷课件PPT（新教材）

考点32　原子结构　原子核 目录 1 狂刷小题·夯基础 狂刷小题·夯基础 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 答案 * 题组一　基础小题 1．现代技术的发展促进了人们对原子、原子核的认识，下列说法正确的是(　　) A．电子的发现说明原子核内部有复杂结构 B．核反应过程中如果核子的平均质量减小，则要吸收能量 C．实际上，原子中的电子没有确定的轨道，所以玻尔的氢原子模型是没有实际意义的 D．卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变，核反应方程为Ｋeq \o\al(4,2)He＋eq \o\al(14,7)N→eq \o\al(17,8)O＋eq \o\al(1,1)H 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 解析 * 解析　卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，否定了J.J.汤姆孙的原子模型，A正确，B错误；电子质量太小，对α粒子的影响不大，C错误；绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原方向前进，D错误。 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 2．如图是卢瑟福的α粒子散射实验装置，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是(　　) A．该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据 B．该实验证实了J.J.汤姆孙原子模型的正确性 C．α粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转 D．绝大多数的α粒子发生大角度偏转 答案 * 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 解析 * 解析　电子的发现说明原子具有复杂的结构，故A错误；根据爱因斯坦质能方程E＝mc2知，核反应过程中如果核子的平均质量减小，则要放出能量，故B错误；实际上，原子中的电子没有确定的轨道，但在空间各处出现的概率是不一样的，而玻尔的氢原子模型作出的定态与跃迁的假设，成功解释了氢原子光谱的实验规律，有实际意义，C错误；卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变，核反应方程为eq \o\al(4,2)He＋eq \o\al(14,7)N→eq \o\al(17,8)O＋eq \o\al(1,1)H，这也是发现质子的核反应，故D正确。 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 解析　根据衰变过程及核反应中质量数守恒和电荷数守恒可知，A中的X质量数为4，电荷数为2，X为α粒子，则该方程属于α衰变，A错误；同理可知，B中的Y质量数为1，电荷数为0，Y为中子，则该方程属于轻核聚变，B错误；C中的K质量数为10，电荷数为0，K为10个中子，则该方程属于重核裂变，C正确；D中的Z质量数为1，电荷数为1，Z为质子，则该方程属于人工核转变，D错误。 答案 解析 * 3．下列说法正确的是(　　) A.eq \o\al(238, 92)U→eq \o\al(234, 90)Th＋X中X为中子，该方程属于β衰变 B.eq \o\al(2,1)H＋eq \o\al(3,1)H→eq \o\al(4,2)He＋Y中Y为中子，该方程属于人工核转变 C.eq \o\al(235, 92)U＋eq \o\al(1,0)n→eq \o\al(136, 54)Xe＋eq \o\al(90,38)Sr＋K中K为10个中子，该方程属于重核裂变 D.eq \o\al(14, 7)N＋eq \o\al(4,2)He→eq \o\al(17, 8)O＋Z中Z为氢核，该方程属于轻核聚变 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 解析　γ射线一般伴随着α射线或β射线产生，γ射线是电磁波，它的穿透能力最强，电离作用最弱，故A错误，B正确；α射线是原子核自发放射出的氦核流，它的穿透能力最弱，电离作用最强，故C错误；β射线是原子核内的中子转变为质子时产生的，它具有中等的穿透能力，故D错误。 4. 如图所示，为α、β、γ三种射线的示意图。下列说法中正确的是(　　) A．γ射线是电磁波，它的电离作用最强 B．γ射线一般伴随着α射线或β射线产生，它的穿透能力最强 C．α射线是原子核自发射出的氦核流，它的电离作用最弱 D．β射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力 答案 解析 * 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 答案 * 5．目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些材料都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性元素的说法中正确的是(　　) A．由eq \o\al(239, 94)Pu→eq \o\al(235, 92)U＋eq \o\al(4,2)He＋γ知，衰变中γ光子的能量就是eq \o\al(239, 94)Pu的结合能 B．氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后就一定只剩下1个氡原子核 C.eq \o\al(238, 92)U衰变成eq \o\al(206, 82)Pb要经过6次β衰变和8次α衰变 D．衰变时释放能量，原子核的比结合能减小 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 解析 * 解析　放射性元素原子核衰变过程中因质量亏损释放的核能，表现为新核的动能和γ光子的能量，而结合能等于把原子核拆分为核子需要的能量，两者是不同的，衰变中γ光子的能量远小于eq \o\al(239, 94)Pu的结合能，故A错误；半衰期是统计规律，只对大量的原子核适用，对少量的原子核不适用，故B错误；因为β衰变不会导致原子核质量数变化，所以eq \o\al(238, 92)U衰变成eq \o\al(206, 82)Pb经过的α衰变的次数n＝eq \f(238－206,4)＝8，在α衰变的过程中电荷数总共减少16，则β衰变的次数m＝eq \f(16－（92－82）,1)＝6，故C正确；放射性元素原子核的衰变是自发进行的，是结构不稳定的原子核向结构稳定的原子核的转变，比结合能越大原子核越稳定，所以衰变时原子核的比结合能增大，释放能量，D错误。 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 答案 解析 * 解析　eq \o\al(4,2)He核有4个核子，由比结合能图线可知，eq \o\al(4,2)He核的结合能约为28 MeV，A错误；比结合能越大，原子核越稳定，B正确；两个eq \o\al(2,1)H核结合成eq \o\al(4,2)He核时，比结合能变大，结合时要放出能量，C正确；由比结合能图线知，eq \o\al(235,　92)U核的平均结合能比eq \o\al(89,36)Kr核的小，D错误。 6．(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.eq \o\al(4,2)He核的结合能约为14 MeV B.eq \o\al(4,2)He核比eq \o\al(6,3)Li核更稳定 C．两个eq \o\al(2,1)H核结合成eq \o\al(4,2)He核时释放能量 D.eq \o\al(235,　92)U核的平均结合能比eq \o\al(89,36)Kr核的大 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 7. 如图所示为氢原子的能级图，下列说法正确的是(　　) A．处于基态的氢原子可以通过与能量为12.5 eV的电子碰 撞的方式跃迁 B．氢原子由基态跃迁到激发态后，核外电子动能增大， 原子的电势能减小 C．大量处于n＝3激发态的氢原子，向低能级跃迁时可 辐射出2种不同频率的光 D．用氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射金属铂(逸出功为6.34 eV)时不能发生光电效应 答案 * 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 解析 * 解析　用能量为12.5 eV的电子轰击处于基态的氢原子，氢原子可以吸收其中的10.2 eV或12.09 eV的能量跃迁到n＝2或n＝3的能级，故A正确；氢原子由基态跃迁到激发态后，核外电子轨道半径变大，根据keq \f(e2,r2)＝meq \f(v2,r)可知，核外电子的动能减小，而原子的总能量变大，则电势能增大，B错误；大量处于n＝3激发态的氢原子，向低能级跃迁时可辐射出Ceq \o\al(2,3)＝3种不同频率的光，C错误；氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子能量为E21＝－3.40 eV－(－13.60 eV)＝10.2 eV>6.34 eV，则用其照射金属铂(逸出功为6.34 eV)时能发生光电效应，D错误。 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 答案 解析 * 8．如图是核反应堆的示意图，对于核反应堆的认识，下列说法正确的是(　　) A．铀棒是核燃料，核心物质是铀238 B．石墨起到吸收中子的作用 C．镉棒起到使中子减速的作用 D．水泥防护层的作用是为了阻隔γ射线，避免放射性危害 解析　核反应堆采用的核燃料为铀棒，核心物质是铀235，A错误；石墨的作用是使快中子减速，B错误；镉棒的作用是吸收中子，C错误；水泥防护层的作用是为了阻隔γ射线，避免放射性危害，D正确。 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 题组二　高考小题 9．(2023·上海高考)关于α粒子散射实验正确的是(　　) A．实验要在真空中进行 B．荧光屏是为了阻挡α粒子 C．实验中显微镜必须正对放射源 D．证明了原子核中有质子存在 解析　为了避免气体分子对α粒子运动的影响，实验要在真空中进行，A正确；向各个方向散射的α粒子打在荧光屏上会有微弱的闪光产生，通过显微镜观察闪光就可以记录在某一时间内向某一方向散射的α粒子数，故B、C错误；α粒子散射实验证明了原子的核式结构模型，故D错误。 答案 解析 * 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 10.(2023·河北高考)2022年8月30日，国家航天局正式发布了“羲和号”太阳探测卫星国际上首次在轨获取的太阳Hα谱线精细结构。Hα是氢原子巴耳末系中波长最长的谱线，其对应的能级跃迁过程为(　　) A．从∞跃迁到n＝2 B．从n＝5跃迁到n＝2 C．从n＝4跃迁到n＝2 D．从n＝3跃迁到n＝2 答案 解析 * 解析　Hα是氢原子巴耳末系中波长最长的谱线，根据ν＝eq \f(c,λ)，可知Hα是氢原子巴耳末系中频率最低的谱线，根据题图，结合玻尔理论中的频率条件hν＝En－Em(m<n)，可知Hα对应的能级跃迁过程为从n＝3跃迁到n＝2，故选D。 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 11．(2023·湖北高考)2022年10月，我国自主研发的“夸父一号”太阳探测卫星成功发射。该卫星搭载的莱曼阿尔法太阳望远镜可用于探测波长为121.6 nm的氢原子谱线(对应的光子能量为10.2 eV)。根据如图所示的氢原子能级图，可知此谱线来源于太阳中氢原子(　　) A．n＝2和n＝1能级之间的跃迁 B．n＝3和n＝1能级之间的跃迁 C．n＝3和n＝2能级之间的跃迁 D．n＝4和n＝2能级之间的跃迁 解析　由图可知，氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级发射光子的能量为ΔE＝E2－E1＝－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，与题中氢原子谱线所对应的光子能量相等，故可知此谱线来源于太阳中氢原子n＝2和n＝1能级之间的跃迁。故选A。 答案 解析 * 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 答案 * 12．(2022·广东高考)目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子。氢原子第n能级的能量为En＝eq \f(E1,n2)，其中E1＝－13.6 eV。如图是按能量排列的电磁波谱，要使n＝20的氢原子吸收一个光子后，恰好失去一个电子变成氢离子，被吸收的光子是(　　) A．红外线波段的光子 B．可见光波段的光子 C．紫外线波段的光子 D．X射线波段的光子 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 解析 * 解析　要使n＝20的氢原子吸收一个光子后恰好失去一个电子变成氢离子，则需要吸收光子的能量为E＝0－eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(－13.6,202) eV))＝0.034 eV，对照题图可知，被吸收的光子是红外线波段的光子。故选A。 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 13. (2023·山东高考)“梦天号”实验舱携带世界首套可相互比 对的冷原子钟组发射升空，对提升我国导航定位、深空探测等 技术具有重要意义。如图所示为某原子钟工作的四能级体系， 原子吸收频率为ν0的光子从基态能级Ⅰ跃迁至激发态能级Ⅱ， 然后自发辐射出频率为ν1的光子，跃迁到钟跃迁的上能级2，并在一定条件下可跃迁到钟跃迁的下能级1，实现受激辐射，发出钟激光，最后辐射出频率为ν3的光子回到基态。该原子钟产生的钟激光的频率ν2为(　　) A．ν0＋ν1＋ν3 B．ν0＋ν1－ν3 C．ν0－ν1＋ν3 D．ν0－ν1－ν3 答案 * 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 解析 * 解析　原子吸收频率为ν0的光子从基态能级Ⅰ跃迁至激发态能级Ⅱ时有EⅡ－EⅠ＝hν0，从激发态能级Ⅱ向下跃迁到基态能级Ⅰ的过程有EⅡ－EⅠ＝hν1＋hν2＋hν3，联立解得ν2＝ν0－ν1－ν3，故选D。 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 14．(2023·新课标卷)铯原子基态的两个超精细能级之间跃迁发射的光子具有稳定的频率，铯原子钟利用的两能级的能量差量级为10－5 eV，跃迁发射的光子的频率量级为(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，元电荷e＝1.60×10－19 C)(　　) A．103 Hz B．106 Hz C．109 Hz D．1012 Hz 答案 解析 * 解析　由题意，设铯原子钟利用的两能级的能量差为ΔE＝1×10－5 eV＝1×10－5×1.60×10－19 J＝1.60×10－24 J，由光子能量的表达式ε＝hν及ε＝ΔE可得，跃迁发射的光子的频率为ν＝eq \f(ε,h)＝eq \f(ΔE,h)＝eq \f(1.60×10－24,6.63×10－34) Hz≈2.41×109 Hz，则跃迁发射的光子的频率量级为109 Hz，故选C。 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 答案 * 15．(2023·浙江6月选考)“玉兔二号”装有核电池，不惧漫长寒冷的月夜，核电池将eq \o\al(238, 94)Pu衰变释放的核能一部分转换成电能。eq \o\al(238, 94)Pu的衰变方程为eq \o\al(238, 94)Pu→eq \o\al( X, 92)U＋eq \o\al(4,2)He，则(　　) A．衰变方程中的X等于233 B．eq \o\al(4,2)He的穿透能力比γ射线强 C．eq \o\al(238, 94)Pu比eq \o\al( X, 92)U的比结合能小 D．月夜的寒冷导致eq \o\al(238, 94)Pu的半衰期变大 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 解析 * 解析　根据衰变过程中质量数守恒可知，238＝X＋4，可得衰变方程中的X＝234，故A错误；eq \o\al(4,2)He是α粒子，穿透能力比γ射线弱，故B错误；比结合能越大越稳定，衰变过程释放核能，则生成物比反应物稳定，即eq \o\al(234, 92)U比eq \o\al(238, 94)Pu稳定，可知eq \o\al(238, 94)Pu比eq \o\al(234, 92)U的比结合能小，故C正确；半衰期是由放射性原子核内部自身的因素决定的，与温度等外部因素无关，故D错误。 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 答案 解析 * 16．(2023·北京高考)下列核反应方程中括号内的粒子为中子的是(　　) A.eq \o\al(235, 92)U＋eq \o\al(1,0)n―→eq \o\al(144, 56)Ba＋eq \o\al(89,36)Kr＋(　　) B.eq \o\al(238, 92)U―→eq \o\al(234, 90)Th＋(　　) C.eq \o\al(14, 7)N＋eq \o\al(4,2)He―→eq \o\al(17, 8)O＋(　　) D.eq \o\al(14, 6)C―→eq \o\al(14, 7)N＋(　　) 解析　由电荷数守恒和质量数守恒知，A项中括号内是3eq \o\al(1,0)n，符合题意；B项中括号内是eq \o\al(4,2)He，不符合题意；C项中括号内是eq \o\al(1,1)H，不符合题意；D项中括号内是eq \o\al(　0,－1)e，不符合题意。 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 答案 解析 * 17．(2023·全国甲卷)在下列两个核反应方程中 X＋eq \o\al(14, 7)N―→Y＋eq \o\al(17, 8)O Y＋eq \o\al(7,3)Li―→2X X和Y代表两种不同的原子核，以Z和A分别表示X的电荷数和质量数，则(　　) A．Z＝1，A＝1 B．Z＝1，A＝2 C．Z＝2，A＝3 D．Z＝2，A＝4 解析　设Y的电荷数和质量数分别为m和n，根据核反应中电荷数守恒和质量数守恒，可知第一个核反应方程的电荷数和质量数满足Z＋7＝m＋8，A＋14＝n＋17，第二个核反应方程的电荷数和质量数满足m＋3＝2Z，n＋7＝2A，联立解得Z＝2，A＝4，故D正确。 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 解析　高温时剧烈的热运动使得原子核具有足够的动能，可以克服他们自身相互间巨大的库仑斥力，碰撞时十分接近，从而发生核聚变，故A正确；核聚变中电荷是守恒的，故B错误；太阳在不停地发生核聚变，放出大量能量，根据质能方程可知太阳质量在不断减小，故C错误；太阳核反应应是核聚变反应，而不是核裂变反应，故D错误。 答案 解析 * 18．(2023·天津高考)关于太阳上进行的核聚变，下列说法正确的是(　　) A．核聚变需要在高温下进行 B．核聚变中电荷不守恒 C．太阳质量不变 D．太阳核反应方程式：eq \o\al(235, 92)U＋eq \o\al(1,0)n→eq \o\al(144, 56)Ba＋eq \o\al(89,36)Kr＋3eq \o\al(1,0)n 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 答案 * 19．(2023·湖南高考)2023年4月13日，中国“人造太阳”反应堆中科院环流器装置(EAST)创下新纪录，实现403秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，为可控核聚变的最终实现又向前迈出了重要的一步，下列关于核反应的说法正确的是(　　) A．相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变释放的核能更多 B．氘氚核聚变的核反应方程为eq \o\al(2,1)H＋eq \o\al(3,1)H→eq \o\al(4,2)He＋eq \o\al(0,-1)ssse C．核聚变的核反应燃料主要是铀235 D．核聚变反应过程中没有质量亏损 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 解析 * 解析　轻核聚变的产能效率更高，即相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变释放的核能更多，A正确；根据质量数守恒和电荷数守恒可知，氘氚核聚变的核反应方程为eq \o\al(2,1)H＋eq \o\al(3,1)H→eq \o\al(4,2)He＋eq \o\al(1,0)n，B错误；核聚变的核反应燃料主要是氘核和氚核，C错误；核聚变反应过程中放出大量能量，有质量亏损，D错误。 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 答案 解析 * 解析　根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为1，则X为氢核eq \o\al(1,1)H，A、B错误；该反应中质量亏损为Δm＝m1＋m2－m3，则释放的能量为E＝Δmc2＝(m1＋m2－m3)c2，C错误，D正确。 20．(2022·辽宁高考)2022年1月，中国锦屏深地实验室发表了首个核天体物理研究实验成果，表明我国核天体物理研究已经跻身国际先进行列。实验中所用核反应方程为X＋eq \o\al(25,12)Mg→eq \o\al(26,13)Al，已知X、eq \o\al(25,12)Mg、eq \o\al(26,13)Al的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c，该反应中释放的能量为E。下列说法正确的是(　　) A．X为氘核eq \o\al(2,1)H B．X为氚核eq \o\al(3,1)H C．E＝(m1＋m2＋m3)c2 D．E＝(m1＋m2－m3)c2 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 21．(2023·全国乙卷)2022年10月，全球众多天文设施观测到迄今最亮伽马射线暴，其中我国的“慧眼”卫星、“极目”空间望远镜等装置在该事件观测中作出重要贡献。由观测结果推断，该伽马射线暴在1分钟内释放的能量量级为1048 J。假设释放的能量来自于物质质量的减少，则每秒钟平均减少的质量量级为(光速为3×108 m/s)(　　) A．1019 kg B．1024 kg C．1029 kg D．1034 kg 答案 解析 * 解析　根据物质能量与质量的关系，可知该伽马射线暴在1分钟内释放的能量对应的物质质量的减少量为ΔM＝eq \f(ΔE,c2)，则每秒钟平均减少的质量为Δm＝eq \f(ΔM,60)，由题知ΔE的量级为1048 J，设ΔE＝1×1048 J，代入数据解得Δm＝1.9×1029 kg，量级为1029 kg，故C正确。 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 答案 * 22.(2022·浙江1月选考)(多选)2021年12月15日秦山核电站迎来了安全发电30周年，核电站累计发电约6.9×1011 kW·h，相当于减排二氧化碳六亿多吨。为了提高能源利用率，核电站还将利用冷却水给周围居民供热。下列说法正确的是(　　) A．秦山核电站利用的是核聚变释放的能量 B．秦山核电站发电使原子核亏损的质量约为27.6 kg C．核电站反应堆中需要用镉棒控制链式反应的速度 D．反应堆中存在eq \o\al(235, 92)U＋eq \o\al(1,0)n→eq \o\al(144, 56)Ba＋eq \o\al(89,36)Kr＋3eq \o\al(1,0)n的核反应 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 解析 * 解析　秦山核电站利用的是重核裂变释放的能量，故A错误；如果不考虑核能转化为电能时的能量损耗，根据爱因斯坦质能方程E＝mc2可以推算出，原子核亏损的质量约为m＝eq \f(E,c2)＝eq \f(6.9×1011×3.6×106,9×1016) kg＝27.6 kg，但核能转化为电能的效率不可能达到100%，所以原子核质量亏损应该超过27.6 kg，故B错误；镉吸收中子的能力强，因此在核电站反应堆中需要用镉棒调节中子的数目，从而控制链式反应的速度，故C正确；反应堆利用铀235吸收一个中子后发生裂变，生成多个核和中子，从而使核裂变反应不断进行下去，由核反应中质量数守恒和电荷数守恒可知，存在eq \o\al(235, 92)U＋eq \o\al(1,0)n→eq \o\al(144, 56)Ba＋eq \o\al(89,36)Kr＋3eq \o\al(1,0)n的核反应，故D正确。 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 题组三　模拟小题 23．(2023·河北省唐山市高三下第一次模拟)在很多矿物质中，都不同程度地含有放射性元素，下列说法正确的是(　　) A．α射线、β射线和γ射线都是电磁波 B．在α、β、γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强 C．放射性原子核发生β衰变时所释放的电子是原子核外的电子 D．氡的半衰期为3.8天，矿物中氡原子核经过7.6天后全部消失 答案 * 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 解析 * 解析　α射线是高速运动的氦原子核流、β射线是高速运动的电子流，均不是电磁波，γ射线是电磁波，A错误；在α、β、γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强，B正确；放射性原子核发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时放出的电子，C错误；氡的半衰期为3.8天，矿物中氡原子核经过7.6天即两个半衰期后，还有初始时氡的eq \f(1,4)没有衰变，D错误。 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 24．(2023·广东省江门市高三下一模)图甲为氢原子能级图，图乙为氢原子的光谱，Hα、Hβ、Hγ、Hδ是可见光区的四条谱线，其中Hβ谱线是氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级辐射产生的，下列说法正确的是(　　) A．这四条谱线中，Hα谱线光子频率最大 B．氢原子的发射光谱属于连续光谱 C．用能量为3.5 eV的光子照射处于n＝2 激发态的氢原子，氢原子不发生电离 D．若Hα、Hβ、Hγ、Hδ中只有一种光能使 某金属产生光电效应，那一定是Hδ 答案 * 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 解析 * 解析　由图乙可知，Hα谱线对应的波长最大，由ν＝eq \f(c,λ)可知，Hα谱线光子频率最小，A错误；氢原子的发射光谱属于线状谱，B错误；由图乙知，处于n＝2能级的氢原子电离至少需要吸收3.4 eV的能量，即用能量为3.5 eV的光子照射，可能使其发生电离，C错误；由爱因斯坦光电效应方程知，频率越大的光子越容易使金属产生光电效应，图中Hδ谱线波长最小，频率最大，则若Hα、Hβ、Hγ、Hδ中只有一种光能使某金属产生光电效应，那一定是Hδ，D正确。 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 25.(2023·广西桂林市高三下模拟二调)氦原子被电离一个 核外电子，形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量为 E1＝－54.4 eV，氦离子能级的示意图如图所示。以下关于该基 态的氦离子说法正确的是(　　) A．该基态氦离子吸收光子跃迁后，核外电子的动能增大，电势能减小 B．用能量为18.6 eV的电子轰击该基态氦离子能使其发生跃迁 C．一个该基态氦离子吸收能量为51.0 eV的光子后，最多能辐射3种频率的光子 D．该基态氦离子吸收能量为50 eV的光子后能发生电离 答案 * 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 解析　 该基态氦离子吸收光子跃迁后，核外电子轨道半 径变大，原子核的库仑力对其做负功，核外电子的动能减小， 电势能增大，故A错误；由题图知，该基态氦离子跃迁到n＝ 2能级所需吸收能量最小，为ΔE＝－13.6 eV－(－54.4 eV)＝ 40.8 eV>18.6 eV，即用能量为18.6 eV的电子轰击该基态氦离子不能使其发生跃迁，故B错误；一个该基态氦离子吸收能量为51.0 eV的光子后，能量变为E＝－54.4 eV＋51.0 eV＝－3.4 eV，即跃迁到第4能级，则最多能辐射3种频率的光子，故C正确；该基态氦离子需要吸收至少54.4 eV的能量才能发生电离，则吸收能量为50 eV的光子后不能发生电离，故D错误。 解析 * 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 答案 * 26．(2023·浙江省台州市高三下第二次教学质量评估)(多选)一个静止的铀核eq \o\al(232,92)U经α衰变后产生一个新核X，已知eq \o\al(232,92)U、X、eq \o\al(4,2)He的原子质量分别为232.0372 u、228.0287 u、4.0026 u，1 u相当于931.5 MeV的能量，则(　　) A．新核的中子数为90 B．释放出的核能约为5.5 MeV C．反应物的结合能大于生成物的结合能之和 D．若释放的核能全部转化为动能，则新核X的动能约为0.1 MeV 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 解析 * 解析　根据衰变过程中电荷数守恒和质量数守恒，新核的质子数为92－2＝90，质量数为232－4＝228，故新核的中子数为228－90＝138，A错误；衰变过程的质量亏损Δm＝232.0372 u－228.0287 u－4.0026 u＝0.0059 u，则释放的核能ΔE＝0.0059×931.5 MeV≈5.5 MeV，B正确；由于该反应放出能量，则反应物的结合能小于生成物的结合能之和，C错误；根据衰变过程系统动量守恒，可知新核和α粒子动量大小相等，设为p，由p2＝2mEk可得eq \f(EkX,Ekα)＝eq \f(mα,mX)，若释放的核能全部转化为动能，由能量守恒定律可得EkX＋Ekα＝ΔE，所以新核X的动能为EkX＝eq \f(mα,mα＋mX)ΔE≈0.1 MeV，D正确。 　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　 R $$