1、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UnBaKr3n。下列说法正确的有()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AC2(多选)氘核、氚核、中子、氦核的质量分别是m1、m2、m3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
2、()A核反应方程式为HHHenB这是一个裂变反应C核反应过程中的质量亏损mm1m2m3D核反应过程中释放的核能E(m1m2m3m4)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mm1m2m3m4，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Emc2，可知选项D正确。答案AD3(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.解析由半衰期公式mm()可知，mm()m，故选项C正确。答案C4.如图1所示为氢原子能
3、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1A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
4、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D5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；Unab2n则ab可能是()A.XeKr B.BaKrC.BaSr D.XeSr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D6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mn
5、u，u为原子质量单位，且由爱因斯坦质能方程Emc2可知：1u对应于931.5 MeV的能量，若取光速c3108 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(mpmn)MHe931.5 MeVB2(mpmnme)MHe931.5 MeVC2(mpmnme)MHec2 JD2(mpmn)MHec2 J解析核反应方程为2H2nHe，质量亏损m2(mpmn)(MHe2me)2(mpmnme)MHe，所以释放的能量为Em931.5 MeV2(mpmnme)MHe931.5 MeV，选项B正确。答案B72014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
6、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RnPo_。已知Rn的半衰期约为3.8天， 则约经过_天，16 g的Rn衰变后还剩1 g。解析根据质量数、电荷数守恒得衰变方程为RaPoHe。根据衰变规律mm0()，代入数值解得t15.2天。答案He15.28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子(n)。(1)完成上述核聚变方程HH_n。(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
7、守恒可知，核聚变方程是HHHen。(2)根据爱因斯坦质能方程可得该核反应中所释放的能量为Emc2。答案(1)He(2)mc2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He7NOHB铀核裂变的核反应方程为UBaKr2nC设质子、中子、粒子的质量分别为m1、m2、m3，两个质子和两个中子聚合成一个粒子，释放的能量是(m1m2m3)c2D原子在a、b两个能级的能量分别为Ea、Eb，且EaEb，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)解析卢瑟福通过实验发现质子的核反应方程为He7NOH，选项A正确；铀核裂变的核反应方程为U
8、nBaKr3n，方程式两边的中子不能约去，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(2m12m2m3)c2，选项C错误；根据EaEbh，可得辐射的光子的波长为，选项D正确。答案AD10.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EE3E1(1.51 eV)(13
9、.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EE3E2(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EE2E1(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EkmhW012.09 eV2.49 eV9.60 eV。答案(1)32(2)9.6011(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
10、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He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)HX2He(或HLi2He)该核反应释放出的核能为E2EkhEk0由爱因斯坦质能方程Emc2得质量亏损m。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
11、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3A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e1.601019 C，普朗克常量h6.631034 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
12、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6.21014 Hz。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EkhW(2.552.25) eV0.30 eV。答案(1)C(2)6.210140.3013(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.C. D.
13、(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 u1.671027kg，1 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mv0mv1Amv，据动能守恒，有mvmvAmv2。解以上两式得v1v0。若只考虑速度大小，则中子的速率为v1v0，故中子前、后速率之比为，故选项A正确。(2)UThHe。该核衰变反应的质量亏损m0.005 9 u释放的核能E0.005 9931 MeV5.49 MeV。系统动量守恒，钍核和粒子的动量大小相等，即pThp动量和动能的关系：p2mThEkTh，p2mEk并且，EkThEkE所以钍核获得的动能：EkThE0.09 MeV。答案(1)A(2)UThHe5.49 MeV0.09 MeV