高考物理系統(tǒng)性復(fù)習(xí) (要點(diǎn)歸納+夯實(shí)基礎(chǔ)練) 第二節(jié) 原子結(jié)構(gòu)和原子核（附解析）

第二節(jié)原子結(jié)構(gòu)和原子核【要點(diǎn)歸納】一、電子的發(fā)現(xiàn)1．實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：英國物理學(xué)家湯姆孫使用氣體放電管對(duì)陰極射線進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)研究．(1)讓陰極射線分別通過電場(chǎng)和磁場(chǎng)，根據(jù)偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象，證明它是帶負(fù)電的粒子流并求出其比荷．(2)換用不同材料的陰極做實(shí)驗(yàn)，所得比荷的數(shù)值都相同，是氫離子比荷的近兩千倍．證明這種粒子是構(gòu)成各種物質(zhì)的共有成分．(3)組成陰極射線的粒子稱為電子．二、電子電荷量的測(cè)定1．電子的電荷量：1910年美國物理學(xué)家密立根通過著名的“油滴實(shí)驗(yàn)”簡練精確地測(cè)定了電子的電量。電子電荷的現(xiàn)代值為e＝1.602×10－19C。2．電子電荷量的測(cè)定(1)密立根實(shí)驗(yàn)的原理a．如圖所示，兩塊平行放置的水平金屬板A、B與電源相連接，使A板帶正電，B板帶負(fù)電。從噴霧器噴嘴噴出的小油滴經(jīng)上面的金屬板中間的小孔，落到兩板之間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中。b．小油滴由于摩擦而帶負(fù)電，調(diào)節(jié)A、B兩板間的電壓，可以使小油滴靜止在兩板之間，此時(shí)電場(chǎng)力和重力平衡即mg＝Eq，則電荷的電量q＝eq\f(mg,E)。他測(cè)定了數(shù)千個(gè)帶電油滴的電量，發(fā)現(xiàn)這些電量都是某個(gè)最小電量的整數(shù)部，這個(gè)最小的電量就是電子的電量。三、湯姆孫的原子模型湯姆孫于1898年提出了原子模型，他認(rèn)為原子是一個(gè)球體、正電荷彌漫性地均勻分布在整個(gè)球體內(nèi)，電子鑲嵌在球中．湯姆孫的原子模型被稱為西瓜模型或棗糕模型，該模型能解釋一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，但后來被α粒子散射實(shí)驗(yàn)否定了．四、α粒子散射實(shí)驗(yàn)1．實(shí)驗(yàn)裝置(1)整個(gè)實(shí)驗(yàn)必須在真空中進(jìn)行．(2)金箔很薄，α粒子(eq\o\al(4,2)He)很容易穿過．2．實(shí)驗(yàn)結(jié)果絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后基本上仍沿原來的方向前進(jìn)，但是有少數(shù)α粒子發(fā)生了較大角度的偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90°.3．實(shí)驗(yàn)解釋?duì)亮Ｗ由⑸鋵?shí)驗(yàn)令盧瑟福萬分驚奇，按照湯姆孫的棗糕模型：帶正電的物質(zhì)均勻分布，帶負(fù)電的電子質(zhì)量比α粒子的質(zhì)量小得多，α粒子碰到電子就像子彈碰到一粒塵埃一樣，其運(yùn)動(dòng)方向不會(huì)發(fā)生什么改變．但實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)了像一枚炮彈碰到一層薄薄的紙被反彈回來這一不可思議的現(xiàn)象．盧瑟福通過分析，否定了湯姆孫的原子結(jié)構(gòu)模型，提出了核式結(jié)構(gòu)模型．五、盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)模型1．內(nèi)容：原子的內(nèi)部有一個(gè)很小的核，叫原子核，原子的全部正電荷以及幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核內(nèi)；帶負(fù)電的電子繞核運(yùn)動(dòng)．原子的核式結(jié)構(gòu)模型又被稱為行星模型．2．核式結(jié)構(gòu)對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的解釋原子核很小，原子內(nèi)部空間很大．α粒子穿過金箔時(shí)離核較遠(yuǎn)，受核的斥力很小，它們的運(yùn)動(dòng)幾乎不受影響；當(dāng)α粒子離核較近時(shí)，才會(huì)受核的較大斥力而發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)；正對(duì)原子核的a粒子，會(huì)發(fā)生反彈．因原子核很小，大多數(shù)α粒子接近它的機(jī)會(huì)很少，基本上仍沿原方向運(yùn)動(dòng)；發(fā)生偏轉(zhuǎn)的α粒子中，大多數(shù)偏角也不大，只有極少數(shù)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，個(gè)別的正對(duì)原子核運(yùn)動(dòng)的粒子會(huì)反彈．六、光譜和光譜分析1．光譜分類eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(發(fā)射光譜\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(連續(xù)光譜,線狀譜)),吸收光譜))(1)連續(xù)光譜①產(chǎn)生：熾熱的固體、液體和高壓氣體的發(fā)射光譜是連續(xù)光譜，如電燈絲發(fā)出的光、熾熱的鋼水發(fā)出的光都形成連續(xù)光譜．②特點(diǎn)：其光譜是連在一起的光帶．(2)線狀譜：只含有一些不連續(xù)的亮線的光譜．①產(chǎn)生：由游離狀態(tài)的原子發(fā)射的，因此也叫原子光譜，稀薄氣體或金屬的蒸氣的發(fā)射光譜是線狀譜．實(shí)驗(yàn)證明，每種元素的原子都有一定特征的線狀譜，可以使用光譜管觀察稀薄氣體發(fā)光時(shí)的線狀譜．②特點(diǎn)：不同元素的原子產(chǎn)生的線狀譜是不同的，但同種元素原子產(chǎn)生的線狀譜是相同的，這意味著，某種物質(zhì)的原子可用其線狀譜加以鑒別，因此稱某種元素原子的線狀譜為這種元素原子的特征譜線．(3)吸收光譜①定義：高溫物體發(fā)出的白光通過某物質(zhì)后，某些波長的光被該物質(zhì)吸收后產(chǎn)生的光譜．②產(chǎn)生：由高壓氣體或熾熱物體發(fā)出的白光通過溫度較低的氣體后產(chǎn)生的．③特點(diǎn)：在連續(xù)譜的背景上有若干條暗線．實(shí)驗(yàn)表明，各種原子的吸收光譜中的每一條暗線都跟該原子的線狀譜中的一條亮線相對(duì)應(yīng)．即某種原子發(fā)出的光與吸收的光的頻率是特定的，因此吸收光譜中的暗線也是該元素原子的特征譜線．例如：太陽光譜就是太陽內(nèi)部發(fā)出的強(qiáng)光經(jīng)溫度較低的太陽大氣層時(shí)產(chǎn)生的吸收光譜．2．光譜分析(1)定義：每種原子都有自己的特征譜線，可以利用光譜來鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分．(2)優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，分析物質(zhì)的最低量達(dá)10－10g.(3)應(yīng)用：①應(yīng)用光譜分析發(fā)現(xiàn)新元素；②鑒別物體的物質(zhì)成分，研究太陽光譜時(shí)發(fā)現(xiàn)了太陽中存在鈉、鎂、銅、鋅、鎳等金屬元素；③應(yīng)用光譜分析鑒定食品優(yōu)劣；④天文學(xué)上光譜紅移表明恒星遠(yuǎn)離等．七、氫光譜的規(guī)律1．氫原子光譜實(shí)驗(yàn)：在充有稀薄氫氣的放電管兩極間加上2kV～3kV的高壓，使氫氣放電，氫原子在電場(chǎng)的激發(fā)下發(fā)光，通過分光鏡觀察氫原子的光譜。(實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示)2．實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：在可見光區(qū)內(nèi)，觀察到波長分別為656.47nm、486.27nm、434.17nm、410.29nm。的四條譜線，分別用符號(hào)Hα、Hβ、Hγ、Hδ表示，(見下圖)3．巴耳末公式：從氫氣放電管可以得到氫原子光譜，在可見光區(qū)的氫光譜符合巴耳末公式，用波長的倒數(shù)寫出的公式為eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))(n＝3，4，5，…)．式中的R為里德伯常量，實(shí)驗(yàn)值為R＝1.10×107m－1.可以看出，n只能取正整數(shù)，不能連續(xù)取值，波長也只能是分立的值．①巴耳末線系的4條譜線都處于可見光區(qū)。②在巴耳末線系中n值越大，對(duì)應(yīng)的波長λ越短，即n＝3時(shí)，對(duì)應(yīng)的波長最長；n＝6時(shí)，對(duì)應(yīng)的波長最短。③除了巴耳末線系，氫原子光譜在紅外和紫外光區(qū)的其他譜線，也都滿足與巴耳末公式類似的關(guān)系式。八、玻爾理論的基本假設(shè)1．定態(tài)假設(shè)：當(dāng)電子在不同軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，原子處于不同的狀態(tài)中，具有不同能量，即原子的能量是量子化的，這些量子化的能量值叫作能級(jí)．原子中這些具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)，稱為定態(tài)．能量最低的狀態(tài)叫作基態(tài)，其他的能量狀態(tài)叫作激發(fā)態(tài)．2．躍遷假設(shè)：當(dāng)電子從能量較高的定態(tài)軌道(其能量記為Em)躍遷到能量較低的定態(tài)軌道(能量記為En，m>n)時(shí)，會(huì)放出能量為hν的光子，該光子的能量hν＝Em－En，該式稱為頻率條件，又稱輻射條件．3．軌道假設(shè)：玻爾認(rèn)為，電子繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)，服從經(jīng)典力學(xué)的規(guī)律，但軌道不能是任意的，只有半徑在符合一定條件時(shí)，這樣的軌道才是可能的，也就是說：電子的軌道是量子化的．電子在這些軌道上繞核的轉(zhuǎn)動(dòng)是穩(wěn)定的，不產(chǎn)生電磁輻射．九、氫原子的能級(jí)和躍遷1．氫原子的能級(jí)圖．2．能級(jí)圖的理解．(1)能級(jí)圖中，n稱為量子數(shù)，E1代表氫原子的基態(tài)能量，即量子數(shù)n＝1時(shí)對(duì)應(yīng)的能量，其值為－13.6eV.En代表電子在第n個(gè)軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量．(2)作能級(jí)圖時(shí)，能級(jí)橫線間的距離和相應(yīng)的能級(jí)差相對(duì)應(yīng)，能級(jí)差越大，間隔越寬，所以量子數(shù)越大，能級(jí)越密，豎直線的箭頭表示原子躍遷方向，長度表示輻射光子能量的大小，n＝1是原子的基態(tài)，n→∞是原子電離時(shí)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)．3．能級(jí)躍遷：處于激發(fā)態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，它會(huì)自發(fā)地向較低能級(jí)躍遷，經(jīng)過一次或幾次躍遷到達(dá)基態(tài)．所以一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時(shí)，可能輻射出的光譜線條數(shù)為：N＝eq\f(n（n－1）,2)＝Ceq\o\al(2,n).十、天然放射現(xiàn)象及三種射線1．1896年，法國物理學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)某些物質(zhì)具有放射性．2．物質(zhì)發(fā)射射線的性質(zhì)稱為放射性，具有放射性的元素稱為放射性元素，放射性元素自發(fā)地發(fā)出射線的現(xiàn)象叫作天然放射現(xiàn)象．3．原子序數(shù)大于或等于83的元素，都能自發(fā)地發(fā)出射線，原子序數(shù)小于83的元素，有的也能放出射線．4．瑪麗·居里和她的丈夫皮埃爾·居里發(fā)現(xiàn)了兩種放射性更強(qiáng)的新元素，命名為釙Po和鐳Pa．5．三種射線：(1)α射線：實(shí)際上就是氦原子核，速度可達(dá)到光速的eq\f(1,10)，其電離能力強(qiáng)，穿透能力較差，在空氣中只能前進(jìn)幾厘米，用一張紙就能把它擋住．(2)β射線：是高速電子流，它速度很大，可達(dá)光速的99%，它的穿透能力較強(qiáng)，電離能量較弱，很容易穿透黑紙，也能穿透幾毫米厚的鋁板．(3)γ射線：呈電中性，是能量很高的電磁波，波長很短，在10－10m以下，它的電離作用更小，但穿透能力很強(qiáng)，甚至能穿透幾厘米厚的鉛板或幾十厘米厚的混凝土．(4)放射線來自原子核，說明原子核內(nèi)部是有結(jié)構(gòu)的．十一、原子核的組成1．原子核的組成.(1)核子：質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子.(2)原子核的組成：由核子組成，即由質(zhì)子和中子組成.eq\a\vs4\al(原子核)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(大?。汉苄。霃綖?0－15～10－14m,\a\vs4\al(組成)\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(質(zhì)子：電荷量e＝＋1.6×10－19C,質(zhì)量mp＝1.6726231×10－27kg,中子：電荷量e＝0,質(zhì)量mn＝1.6749286×10－27kg))))(3)原子核的符號(hào)：eq\o\al(A,Z)X.X為元素符號(hào)，A表示質(zhì)量數(shù)，Z表示電荷數(shù)(即原子序數(shù)).(4)基本關(guān)系.核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)(Z)＝元素的原子序數(shù)＝核外電子數(shù)質(zhì)量數(shù)(A)＝核子數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù)2．同位素.原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)決定了元素的化學(xué)性質(zhì)，同種元素的原子質(zhì)子數(shù)相同，核外電子數(shù)也相同，所以有相同的化學(xué)性質(zhì)，但它們的中子數(shù)可以不同.例如氫的三種同位素：氕(eq\o\al(1,1)H)、氘(eq\o\al(2,1)H)、氚(eq\o\al(3,1)H).十二、原子核的衰變規(guī)律及衰變方程1．衰變種類．(1)α衰變：放射性元素放出α粒子的衰變叫作α衰變．(2)β衰變：放射性元素放出β粒子的衰變叫作β衰變．2．(1)衰變規(guī)律：原子核衰變時(shí)，衰變前后的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒．(2)衰變方程：α衰變：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)He；β衰變：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A,Z＋1)Y＋eq\o\al(0,－1)e.3．確定原子核衰變次數(shù)的方法與技巧．(1)方法：設(shè)放射性元素eq\o\al(A,Z)X經(jīng)過n次α衰變和m次β衰變后，變成穩(wěn)定的新元素eq\o\al(A′,Z′)Y，則衰變方程為：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A′,Z′)Y＋neq\o\al(4,2)He＋meq\o\al(0,－1)e.根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可列方程，得A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m.聯(lián)立以上兩式，解得：n＝eq\f(A－A′,4)，m＝eq\f(A－A′,2)＋Z′－Z.由此可見，確定衰變次數(shù)可歸結(jié)為解一個(gè)二元一次方程組．(2)技巧：為了確定衰變次數(shù)，一般先由質(zhì)量數(shù)的改變確定α衰變的次數(shù)(這是因?yàn)棣滤プ兊拇螖?shù)多少對(duì)質(zhì)量數(shù)沒有影響)，然后根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰變的次數(shù)．十三、半衰期的理解及應(yīng)用1．意義：描述放射性元素衰變的快慢．2．公式：N余＝N原eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(t,T))，m余＝m原eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(t,T)).式中N原、m原表示衰變前的放射性元素的原子數(shù)或質(zhì)量，N余、m余表示衰變后尚未發(fā)生衰變的放射性元素的原子數(shù)或質(zhì)量，t表示衰變時(shí)間，T表示半衰期．十四、原子核的人工轉(zhuǎn)變及核反應(yīng)方程1．原子核的人工轉(zhuǎn)變．(1)條件：用α粒子、質(zhì)子、中子，甚至用γ光子轟擊原子核使原子核發(fā)生轉(zhuǎn)變．(2)實(shí)質(zhì)：用粒子轟擊原子核并不是粒子與原子核碰撞將原子核打開，而是粒子打入原子核內(nèi)部使原子核發(fā)生了轉(zhuǎn)變．2．三個(gè)重要的原子核的人工轉(zhuǎn)變方程．(1)盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子：eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H.(2)查德威克發(fā)現(xiàn)中子：eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n.(3)約里奧－居里夫婦發(fā)現(xiàn)人工放射性同位素：eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n，eq\o\al(30,15)P具有放射性，eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,1)e.十五、對(duì)結(jié)合能和比結(jié)合能的理解1．結(jié)合能：原子核是核子憑借核力結(jié)合在一起構(gòu)成的，要把它們分開，也需要能量，這就是原子核的結(jié)合能，它等于核子結(jié)合為原子核時(shí)放出的能量．2．比結(jié)合能：原子核的結(jié)合能與其核子數(shù)之比，稱作比結(jié)合能．它反映了原子核的穩(wěn)定程度．3．比結(jié)合能曲線：不同原子核的比結(jié)合能隨質(zhì)量數(shù)變化的圖線如圖所示．從圖中可看出，中等質(zhì)量原子核的比結(jié)合能最大，輕核和重核的比結(jié)合能都比中等質(zhì)量的原子核要?。?．比結(jié)合能與原子核穩(wěn)定的關(guān)系．(1)比結(jié)合能的大小能夠反映原子核的穩(wěn)定程度，比結(jié)合能越大，原子核就越難拆開，表示該原子核就越穩(wěn)定．(2)核子數(shù)較小的輕核與核子數(shù)較大的重核，比結(jié)合能都比較小，表示原子核不太穩(wěn)定；中等核子數(shù)的原子核，比結(jié)合能較大，表示原子核較穩(wěn)定．(3)當(dāng)比結(jié)合能較小的原子核轉(zhuǎn)化成比結(jié)合能較大的原子核時(shí)，就可能釋放核能．例如，一個(gè)核子數(shù)較大的重核分裂成兩個(gè)核子數(shù)小一些的核，或者兩個(gè)核子數(shù)很小的輕核結(jié)合成一個(gè)核子數(shù)大一些的核，都能釋放出巨大的核能．十六、核能計(jì)算的五種類型(1)根據(jù)質(zhì)量虧損公式ΔE＝Δmc2計(jì)算。(2)利用原子質(zhì)量單位u和電子伏特間的關(guān)系計(jì)算ΔE＝Δm·931.5MeV/u。(3)利用平均結(jié)合能來計(jì)算核能原子核的結(jié)合能＝核子的平均結(jié)合能×核子數(shù)。核反應(yīng)前系統(tǒng)內(nèi)所有原子核的總結(jié)合能與反應(yīng)后生成的所有新核的總結(jié)合能之差，就是該次核反應(yīng)所釋放(或吸收)的核能。(4)根據(jù)能量守恒和動(dòng)量守恒來計(jì)算核能參與核反應(yīng)的粒子所組成的系統(tǒng)，在核反應(yīng)過程中的動(dòng)量和能量是守恒的，因此，在題給條件中沒有涉及質(zhì)量虧損，或者核反應(yīng)所釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為生成的新粒子的動(dòng)能而無光子輻射的情況下，從動(dòng)量和能量守恒可以計(jì)算出釋放的核能。(5)應(yīng)用阿伏加德羅常數(shù)計(jì)算核能若要計(jì)算具有宏觀質(zhì)量的物質(zhì)中所有原子核都發(fā)生核反應(yīng)所放出的總能量，應(yīng)用阿伏加德羅常數(shù)計(jì)算核能較為簡便。①根據(jù)物體的質(zhì)量m和摩爾質(zhì)量M由n＝eq\f(m,M)求出物質(zhì)的量，并求出原子核的個(gè)數(shù)：N＝NAn＝NAeq\f(m,M)。②由題設(shè)條件求出一個(gè)原子核與另一個(gè)原子核反應(yīng)放出或吸收的能量E0(或直接從題目中找出E0)。③再根據(jù)E＝NE0求出總能量。十七、重核裂變及鏈?zhǔn)椒磻?yīng)1．裂變：重核被中子轟擊后分裂成兩塊質(zhì)量差不多的新原子核，釋放出核能的反應(yīng)．2．鈾核裂變：用中子轟擊鈾核，鈾核發(fā)生裂變，鈾核裂變的產(chǎn)物是多樣的，其中最典型的反應(yīng)是生成鋇和氪，同時(shí)放出三個(gè)中子．核反應(yīng)方程式為：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.3．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：當(dāng)一個(gè)中子引發(fā)一個(gè)鈾核裂變后，反應(yīng)釋放出的中子又轟擊其他原子核產(chǎn)生裂變……，這樣的反應(yīng)一代接一代進(jìn)行下去的過程，叫作裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)．4．臨界體積和臨界質(zhì)量：通常把裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積叫作它的臨界體積，相應(yīng)的質(zhì)量叫作臨界質(zhì)量．5．發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件：裂變物質(zhì)的體積必須大于或等于臨界體積，或裂變物質(zhì)的質(zhì)量必須大于或等于臨界質(zhì)量．6．常見的裂變方程：①eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(139,54)Xe＋eq\o\al(95,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)n.②eq\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.十八、核電站1．核電站的核心設(shè)施是核反應(yīng)堆，核反應(yīng)堆主要由以下幾部分組成：(1)燃料：濃縮鈾235；(2)減速劑：鈾235容易捕獲慢中子發(fā)生反應(yīng)，采用石墨、重水或普通水做減速劑；(3)控制棒：為了控制能量釋放的速度，就要想辦法減少中子的數(shù)目，采用在反應(yīng)堆中插入鎘棒的方法，利用鎘吸收中子能力很強(qiáng)的特性，就可以容易地控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度．2．核電站的工作原理．在核電站中，核反應(yīng)堆是熱源，如圖為簡化的核反應(yīng)堆的示意圖．鈾棒是燃料，由天然鈾或濃縮鈾(鈾235的含量占2%～4%)制成．石墨(或重水)為減速劑，使反應(yīng)生成的快速中子變?yōu)槁凶?，便于?35吸收，發(fā)生裂變，減速劑附在鈾棒周圍．鎘棒的作用是吸收中子，控制反應(yīng)速度，所以也叫控制棒．控制棒插入深些，吸收中子多，反應(yīng)速度變慢；插淺一些，吸收中子少，反應(yīng)速度加快．采用電子儀器自動(dòng)地調(diào)節(jié)控制棒的升降，就能使反應(yīng)堆安全正常地工作．核反應(yīng)釋放的能量大部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這時(shí)通過水或液態(tài)鈉做冷卻劑，在反應(yīng)堆內(nèi)外循環(huán)流動(dòng)，把內(nèi)能傳輸出去，用于推動(dòng)蒸汽機(jī)，使發(fā)電機(jī)發(fā)電．發(fā)生裂變反應(yīng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一些有危險(xiǎn)的放射性物質(zhì)，很厚的混凝土防護(hù)層可以防止輻射線射到外面．十九、核聚變1．核聚變的特點(diǎn)．(1)在消耗相同質(zhì)量的核燃料時(shí)，輕核聚變比重核裂變釋放更多的能量．(2)熱核反應(yīng)一旦發(fā)生，就不再需要外界給它能量，靠自身產(chǎn)生的熱就可以使反應(yīng)進(jìn)行下去．(3)普遍性：熱核反應(yīng)在宇宙中時(shí)時(shí)刻刻地進(jìn)行著，太陽就是一個(gè)巨大的熱核反應(yīng)堆．2．核聚變的應(yīng)用．(1)核武器——?dú)鋸棧阂环N不需要人工控制的輕核聚變反應(yīng)裝置．它利用彈體內(nèi)的原子彈爆炸產(chǎn)生的高溫高壓引發(fā)熱核聚變爆炸．(2)可控?zé)岷朔磻?yīng)：目前處于探索階段．二十、粒子和宇宙1．“基本粒子”不基本．(1)直到19世紀(jì)末，人們都認(rèn)為光子、電子、質(zhì)子和中子是基本粒子．(2)隨著科學(xué)的發(fā)展，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了很多的新粒子并不是由以上基本粒子組成的，并發(fā)現(xiàn)質(zhì)子、中子等本身也有復(fù)雜結(jié)構(gòu)．2．發(fā)現(xiàn)新粒子．(1)新粒子：1932年發(fā)現(xiàn)了正電子，1937年發(fā)現(xiàn)了μ子，1947年發(fā)現(xiàn)了K介子和π介子及以后的超子等．(2)粒子的分類：按照粒子與各種相互作用的關(guān)系，可將粒子分為三大類：強(qiáng)子、輕子和媒介子．3.夸克模型．(1)夸克的提出：1964年美國物理學(xué)家蓋爾曼提出了強(qiáng)子的夸克模型，認(rèn)為強(qiáng)子是由夸克構(gòu)成的．(2)夸克的種類：上夸克(u)、下夸克(d)、奇異夸克(s)、粲夸克(c)、底夸克(b)和頂夸克(t)．(3)夸克所帶電荷：夸克所帶的電荷量是分?jǐn)?shù)電荷量，即其電荷量為元電荷的－eq\f(1,3)或＋eq\f(2,3).例如，上夸克帶的電荷量為＋eq\f(2e,3)，下夸克帶的電荷量為－eq\f(e,3).(4)意義：電子電荷不再是電荷的最小單位，即存在分?jǐn)?shù)電荷．【夯實(shí)基礎(chǔ)練】1．(2022?高考湖南卷)關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和微觀粒子波粒二象性，下列說法正確的是()A．盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型解釋了原子光譜的分立特征B．玻爾的原子理論完全揭示了微觀粒子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律C．光電效應(yīng)揭示了光的粒子性D．電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣揭示了電子的粒子性【解析】A．波爾的量子化模型很好地解釋了原子光譜的分立特征，A錯(cuò)誤；B．玻爾的原子理論成功的解釋了氫原子的分立光譜，但不足之處，是它保留了經(jīng)典理論中的一些觀點(diǎn)，如電子軌道的概念，還不成完全揭示微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，B錯(cuò)誤；C．光電效應(yīng)揭示了光的粒子性，C正確；D．電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣，證實(shí)了電子的波動(dòng)性，質(zhì)子、中子及原子、分子均具有波動(dòng)性，D錯(cuò)誤。故選C。【答案】C2．(2022?高考廣東卷)目前科學(xué)家已經(jīng)能夠制備出能量量子數(shù)n較大的氫原子。氫原子第n能級(jí)的能量為，其中。圖是按能量排列的電磁波譜，要使的氫原子吸收一個(gè)光子后，恰好失去一個(gè)電子變成氫離子，被吸收的光子是()A．紅外線波段的光子 B．可見光波段的光子C．紫外線波段的光子 D．X射線波段的光子【解析】要使處于n=20的氫原子吸收一個(gè)光子后恰好失去一個(gè)電子變成氫離子，則需要吸收光子的能量為，則被吸收的光子是紅外線波段的光子。故選A?！敬鸢浮緼3．(2022?重慶市第八中學(xué)高三(下)沖刺四)紅外測(cè)溫儀通過檢測(cè)物體發(fā)出的紅外線來測(cè)量溫度。圖為氫原子能級(jí)示意圖，已知紅外線光子能量的范圍是：，當(dāng)大量處于第4能級(jí)的氫原子向較低能級(jí)躍遷時(shí)，所輻射出的光子中能被紅外測(cè)溫儀捕捉到的光子頻率種類有()A．1種 B．2種 C．3種 D．4種【解析】大量處于第4能級(jí)的氫原子向較低能級(jí)躍遷時(shí)，輻射出的光子能量有可知所輻射出的光子中能被紅外測(cè)溫儀捕捉到的光子頻率種類有種，A正確，BCD錯(cuò)誤；故選A?！敬鸢浮緼4．(2022?東北育才學(xué)校七模)如圖是氫原子從、4、5、6能級(jí)躍遷到能級(jí)時(shí)輻射的四條光譜線中，頻率從大到小列第三位的是()A． B． C． D．【解析】由圖可知，從能級(jí)躍遷到能級(jí)時(shí)輻射的譜線能量第三大，因此頻率列第三位，即，ACD錯(cuò)誤，B正確。故選B?！敬鸢浮緽5．(2022?湖南師范大學(xué)附屬中學(xué)二模)2020年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予了三名科學(xué)家：英國科學(xué)家羅杰·彭羅斯因證明黑洞是愛因斯坦廣義相對(duì)論的直接結(jié)果而獲獎(jiǎng)；德國科學(xué)家賴因哈德·根策爾和美國科學(xué)家安德烈婭·蓋茲因在銀河系中央發(fā)現(xiàn)超大質(zhì)量天體而獲獎(jiǎng)。下列有關(guān)物理學(xué)史的說法正確的是()A．湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子并提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型B．法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，并得出了法拉第電磁感應(yīng)定律C．普朗克把能量子引人物理學(xué)，破除了“能量連續(xù)變化”的觀念D．玻爾原子理論的成功之處是它保留了經(jīng)典粒子的概念【解析】A．盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，故A錯(cuò)誤；B．法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，紐曼和韋伯在對(duì)理論和實(shí)驗(yàn)資料進(jìn)行嚴(yán)格分析后得出法拉第電磁感應(yīng)定律，故B錯(cuò)誤；C．普朗克把能量子引入物理學(xué)，說明能量是不連續(xù)的，故C正確；D．玻爾的原子理論成功解釋了氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，但不足之處是保留了經(jīng)典粒子的概念，故D錯(cuò)誤。故選C?！敬鸢浮緾6．(2022?遼寧省高三(下)高考聯(lián)合模擬考試)2021年5月，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)宣布開發(fā)出超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)“祖沖之號(hào)”，使得計(jì)算機(jī)的信息處理能力得到進(jìn)一步提升。量子計(jì)算領(lǐng)域的發(fā)展離不開近代物理的成果，下列關(guān)于近代物理知識(shí)的說法正確的是()A．黑體是可以吸收一切電磁波的理想化模型，所以黑體是不能發(fā)光的黑色物體B．由玻爾理論可知，氫原子的核外電子由較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)時(shí)，要釋放一定頻率的光子，同時(shí)電子的動(dòng)能減少，電勢(shì)能增大C．光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)都可以說明光具有粒子性D．光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)和金屬材料的逸出功無關(guān)【解析】A．黑體是可以吸收一切電磁波的理想化模型，黑體自身也在向外輻射電磁波，故A錯(cuò)誤；B．由玻爾理論可知，氫原子的核外電子由較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)時(shí)，要釋放一定頻率的光子，根據(jù)，可知電子速度增大，電子動(dòng)能增大，庫侖力做正功，電勢(shì)能減小，故B錯(cuò)誤；C．光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)都可以說明光具有粒子性，故C正確；D．根據(jù)愛因斯坦光電方程，以及動(dòng)能定理，聯(lián)立可得，可知光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中遏止電壓與入射光的頻率和金屬材料的逸出功均有關(guān)，故D錯(cuò)誤。故選C【答案】C7．(2022?湖南省長沙市第一中學(xué)高三第九次月考)下列關(guān)于物理學(xué)史的說法正確的是()A．玻爾提出的原子理論解釋了所有元素的原子具有不同特征譜線B．伽利略直接通過上百次自由落體運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了自由落體運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)C．愛因斯坦以精湛的技術(shù)測(cè)量出光電效應(yīng)中金屬的遏止電壓與入射光的頻率，由此算出普朗克常量，在誤差允許的范圍內(nèi)與普朗克根據(jù)黑體輻射得出的一致，證明了愛因斯坦光電效應(yīng)方程的正確性D．著名的月地檢驗(yàn)表明地面物體所受地球的引力與月球所受地球的引力遵從相同的規(guī)律【解析】A．玻爾原子理論第一次將量子觀念引入原子領(lǐng)域，提出了定態(tài)和躍遷的概念，成功地解釋了氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，但不是成功地解釋了所有原子光譜現(xiàn)象，A錯(cuò)誤；B．伽利略在研究自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)運(yùn)用了實(shí)驗(yàn)和邏輯推理相結(jié)合的方法，B錯(cuò)誤；C．密立根以精湛的技術(shù)測(cè)量出光電效應(yīng)中金屬的遏止電壓與入射光的頻率，由此算出普朗克常量，在誤差允許的范圍內(nèi)與普朗克根據(jù)黑體幅射得出的一致，證明了愛因斯坦光電效應(yīng)方程的正確性，C錯(cuò)誤；D．牛頓的“月—地檢驗(yàn)”表明地面物體所受地球的引力、月球所受地球的引力遵從相同規(guī)律，選項(xiàng)D正確；故選D?！敬鸢浮緿8．(2022?上海師范大學(xué)附屬中學(xué)高三(下)第二次月考)2021年央視春晚首次采用5G信號(hào)“云”傳播方式。與4G信號(hào)相比，5G信號(hào)使用頻率更高的電磁波，每秒傳送的數(shù)據(jù)量是4G的倍，5G信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的高性能很好的實(shí)現(xiàn)了觀眾的良好體驗(yàn)。相比4G信號(hào)，5G信號(hào)()A．波長更長 B．衍射更明顯 C．傳播速度更大 D．光子能量更大【解析】C．任何頻率的電磁波在真空中的傳播速度都相同，等于光的傳播速度，故C錯(cuò)誤；A．根據(jù)公式可知，電磁波的頻率越大，波長越短，5G信號(hào)使用頻率更高的電磁波，則5G信號(hào)波長更短，故A錯(cuò)誤；B．發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是障礙物的大小與波長相差不多，或比波長還小，因5G信號(hào)波長更短，故5G信號(hào)不容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，故B錯(cuò)誤；D．根據(jù)公式可知，5G信號(hào)是使用頻率更高的電磁波，則5G信號(hào)光子能量更大，故D正確。故選D?！敬鸢浮緿9．(2022?上海師范大學(xué)附屬中學(xué)高三(下)第二次月考)在盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)中，使極少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的力是()A．彈力 B．核力 C．分子力 D．電場(chǎng)力【解析】原子核帶正電且質(zhì)量很大，阿爾法粒子也帶正電，由于同種電荷相互排斥，電場(chǎng)力使阿爾法粒子被質(zhì)量較大的原子核彈回。故ABC錯(cuò)誤，D正確。故選D?！敬鸢浮緿10．(2022?陜西省西安中學(xué)高三(下)三模)下列四幅圖涉及不同的物理知識(shí)，其中說法不正確的是()A．圖甲：普朗克通過研究黑體輻射提出能量子的概念，成為量子力學(xué)的奠基人之一B．圖乙：玻爾理論指出氫原子能級(jí)是分立的，所以原子發(fā)射光子的頻率也是不連續(xù)的C．圖丙：盧瑟福通過分析α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子和中子D．圖?。焊鶕?jù)電子束通過鋁箔后的衍射圖樣，可以說明電子具有波動(dòng)性【解析】A．普朗克通過研究黑體輻射提出能量子的概念，成為量子力學(xué)的奠基人之一，故A正確；B．玻爾理論指出氫原子能級(jí)是分立的，所以原子發(fā)射光子的頻率也是不連續(xù)的，故B正確；C．盧瑟福通過分析α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，但沒有發(fā)現(xiàn)質(zhì)子和中子，故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)電子束通過鋁箔后的衍射圖樣，說明電子具有波動(dòng)性，故D正確。本題選不正確的，故選C。【答案】C11．(2022?陜西省西安中學(xué)第二次模擬考試)2020年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予了三名科學(xué)家：英國科學(xué)家羅杰·彭羅斯因證明黑洞是愛因斯坦廣義相對(duì)論的直接結(jié)果而獲獎(jiǎng)；德國科學(xué)家賴因哈德·根策爾和美國科學(xué)家安德烈婭·蓋茲因在銀河系中央發(fā)現(xiàn)超大質(zhì)量天體而獲獎(jiǎng)。下列有關(guān)物理學(xué)史的說法正確的是()A．湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子并提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型B．法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，并得出了法拉第電磁感應(yīng)定律C．普朗克把能量子引人物理學(xué)，破除了“能量連續(xù)變化”的觀念D．玻爾原子理論的成功之處是它保留了經(jīng)典粒子的概念【解析】A．盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，故A錯(cuò)誤；B．法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，紐曼和韋伯在對(duì)理論和實(shí)驗(yàn)資料進(jìn)行嚴(yán)格分析后得出法拉第電磁感應(yīng)定律，故B錯(cuò)誤；C．普朗克把能量子引入物理學(xué)，說明能量是不連續(xù)的，故C正確；D．玻爾的原子理論成功解釋了氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，但不足之處是保留了經(jīng)典粒子的概念，故D錯(cuò)誤。故選C?！敬鸢浮緾12．(2022?遼寧省名校聯(lián)盟高三(下)3月聯(lián)合考試)氫原子能級(jí)圖如圖所示。用光子能量為的單色光去照射處于基態(tài)的一群氫原子，受激發(fā)后的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)可以放出幾種頻率的光子()A．1種 B．3種 C．5種 D．6種【解析】基態(tài)的氫原子吸收的光子后會(huì)躍遷到能級(jí)，大量處于能級(jí)的氫原子最多輻射，即6種頻率的光子，故選D?！敬鸢浮緿13．(2022?鶴崗市第一中學(xué)高三(上)期末)如圖為氫原子的能級(jí)示意圖，鋅的逸出功是3.34eV，那么對(duì)氫原子在能級(jí)躍遷過程中發(fā)射或吸收光子的特征認(rèn)識(shí)正確的是()A．用氫原子從高能級(jí)向基態(tài)躍遷時(shí)發(fā)射的光照射鋅板一定不能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象B．一個(gè)處于能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，能放出種不同頻率的光C．一群處于能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，發(fā)出的光照射鋅板，鋅板表面所發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能為D．用能量為14.0eV的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子電離【解析】A．氫原子從高能級(jí)直接向基態(tài)躍遷時(shí)發(fā)射的光子能量都大于鋅的逸出功，都可以使鋅板發(fā)生光電效應(yīng)，故A錯(cuò)誤；B．一個(gè)處于能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，能放出2種不同頻率的光，故B錯(cuò)誤；C．一群處于能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，放出光子的最大能量為，用此光照射鋅板，鋅板表面所發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能為，故C錯(cuò)誤；D．基態(tài)氫原子的電離能為13.6eV，用能量為14.0eV的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子電離，故D正確。故選D?！敬鸢浮緿14．(2022?福建師范大學(xué)附屬中學(xué)高三(下)開學(xué)考試)圖中畫出了氫原子的4個(gè)能級(jí)，并注明了相應(yīng)的能量E。處在n=4能級(jí)的一群氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，能夠發(fā)出若干種不同頻率的光波。已知金屬鉀的逸出功為2.22eV。在這些光波中，能夠從金屬鉀的表面打出光電子的總共有()A．兩種 B．三種 C．四種 D．五種【解析】根據(jù)玻爾的躍遷假設(shè)，有，可知，這群氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，能夠發(fā)出6種不同頻率的光波，其光子能量分別為，根據(jù)光電效應(yīng)的理論解釋可知，入射光的光子能量大于等于金屬鉀的逸出功，才能使金屬鉀發(fā)生光電效應(yīng)。上面所求6種光子，能量大于2.22的有4種。故選C?！敬鸢浮緾15．(2022?北京市中央民族大學(xué)附屬中學(xué)高三(下)2月檢測(cè))氫原子能級(jí)示意如圖?，F(xiàn)有大量氫原子處于能級(jí)上，下列說法正確的是()A．這些原子躍遷過程中最多可輻射出2種頻率的光子B．從能級(jí)躍遷到能級(jí)比躍遷到能級(jí)輻射的光子頻率低C．從能級(jí)躍遷到能級(jí)需吸收的能量D．能級(jí)的氫原子電離至少需要吸收的能量【解析】A．大量氫原子處于能級(jí)躍遷到最多可輻射出種不同頻率的光子，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)能級(jí)圖可知從能級(jí)躍遷到能級(jí)輻射的光子能量為，從能級(jí)躍遷到能級(jí)輻射的光子能量為，比較可知從能級(jí)躍遷到能級(jí)比躍遷到能級(jí)輻射的光子頻率高，故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)能級(jí)圖可知從能級(jí)躍遷到能級(jí)，需要吸收的能量為，故C正確；D．根據(jù)能級(jí)圖可知?dú)湓犹幱谀芗?jí)的能量為-1.51eV，故要使其電離至少需要吸收1.51eV的能量，故D錯(cuò)誤；故選C?！敬鸢浮緾16．(2022?高考湖北卷)上世紀(jì)四十年代初，我國科學(xué)家王淦昌先生首先提出證明中微子存在的實(shí)驗(yàn)方案：如果靜止原子核俘獲核外K層電子e，可生成一個(gè)新原子核X，并放出中微子νe，即+→X+。根據(jù)核反應(yīng)后原子核X的動(dòng)能和動(dòng)量，可以間接測(cè)量中微子的能量和動(dòng)量，進(jìn)而確定中微子的存在。下列說法正確的是()A．原子核X是 B．核反應(yīng)前后的總質(zhì)子數(shù)不變C．核反應(yīng)前后總質(zhì)量數(shù)不同 D．中微子的電荷量與電子的相同【解析】AC．根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒有，X的質(zhì)量數(shù)為7，電荷數(shù)為3，可知原子核X是，A正確、C錯(cuò)誤；B．由選項(xiàng)A可知，原子核X是，則核反應(yīng)方程為+→+，則反應(yīng)前的總質(zhì)子數(shù)為4，反應(yīng)后的總質(zhì)子數(shù)為3，B錯(cuò)誤；D．中微子不帶電，則中微子的電荷量與電子的不相同，D錯(cuò)誤。故選A?！敬鸢浮緼17．(2022?高考山東卷)碘125衰變時(shí)產(chǎn)生射線，醫(yī)學(xué)上利用此特性可治療某些疾病。碘125的半衰期為60天，若將一定質(zhì)量的碘125植入患者病灶組織，經(jīng)過180天剩余碘125的質(zhì)量為剛植入時(shí)的()A． B． C． D．【解析】設(shè)剛植入時(shí)碘的質(zhì)量為，經(jīng)過180天后的質(zhì)量為m，根據(jù)，代入數(shù)據(jù)解得，故選B?！敬鸢浮緽18．(2022?遼寧省沈陽市第二中學(xué)高三(下)四模)某一放射性元素放出的射線通過電場(chǎng)后分成三束，如圖所示?下列說法正確的是()A．射線1的電離作用在三種射線中最強(qiáng)B．射線2貫穿本領(lǐng)最弱，用一張白紙就可以將它擋住C．一個(gè)原子核放出一個(gè)射線1的粒子后，形成的新核比原來的核電荷數(shù)多1D．一個(gè)原子核放出一個(gè)射線3的粒子后，質(zhì)子數(shù)比原來多4個(gè)【解析】A．下極板帶負(fù)電，由圖可知射線3向下極板偏轉(zhuǎn)，所受電場(chǎng)力向下，帶正電為粒子，電離作用在三種射線中最強(qiáng)，故A錯(cuò)誤；B．射線2在電場(chǎng)中未偏轉(zhuǎn)，不帶電為γ射線，其貫穿本領(lǐng)最強(qiáng)，故B錯(cuò)誤；C．同理，射線1是粒子放出一個(gè)射線1的粒子后，形成的新核比原來的電荷數(shù)多1個(gè)，故C正確；D．射線3為粒子，一個(gè)原子核放出一個(gè)射線3的粒子后，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)都比原來少2個(gè)，故D錯(cuò)誤。故選C。【答案】C19．(2022?遼寧省遼陽市高三(下)二模)下列說法正確的是()A．氫原子的發(fā)射光譜是連續(xù)譜B．太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的核裂變C．目前核電站利用的核反應(yīng)是核聚變，核燃料為氘D．一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng)，是因?yàn)樵摴獾念l率小于金屬的截止頻率【解析】A．由波爾做出的氫原子光譜可知，氫原子光譜的能量是量子化的，不連續(xù)，A錯(cuò)誤；B．太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的核聚變反應(yīng)，B錯(cuò)誤；C．目前核電站利用的核反應(yīng)是核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，C錯(cuò)誤；D．一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng)，根據(jù)能量公式，該能量沒有超過逸出功，是因?yàn)樵摴獾念l率小于金屬的截止頻率，D正確；故選D。【答案】D20．(2022?西南大學(xué)附屬中學(xué)校高三(下)全真二)科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)閃電能夠引發(fā)大氣核反應(yīng)，其中一種典型的核反應(yīng)如圖所示，閃電產(chǎn)生的高能射線把原子核A的中子移除，產(chǎn)生不穩(wěn)定的原子核，該不穩(wěn)定的原子核再衰變成中微子(質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)均為零)、正電子和原子核，則原子核A為()A． B． C． D．【解析】不穩(wěn)定的原子核衰變成中微子(質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)均為零)、正電子和原子核，不穩(wěn)定的原子核為，高能射線把原子核A的中子移除，產(chǎn)生不穩(wěn)定的原子核，原子核A為。故選A?！敬鸢浮緼21．(2022?上海交通大學(xué)附屬中學(xué)高三(下)期中)硼(B)中子俘獲治療是目前最先進(jìn)的癌癥治療手段之一、治療時(shí)先給病人注射一種含硼的藥物，隨后用中子照射，硼俘獲中子后，產(chǎn)生高殺傷力的α粒子和鋰(Li)離子。這個(gè)核反應(yīng)的方程是()A． B．C． D．【解析】由題知，硼俘獲中子后，產(chǎn)生高殺傷力的α粒子和鋰(Li)離子，而α粒子為氦原子核，則這個(gè)核反應(yīng)方程為，故選A?！敬鸢浮緼22．(2022?上海師范大學(xué)附屬中學(xué)高三(下)第二次月考)關(guān)于放射性元素、衰變和半衰期，以下正確的是()A．衰變成要經(jīng)過8次衰變和6次衰變B．放射性元素的半衰期不僅與核內(nèi)部本身因素有關(guān)，還與質(zhì)量有關(guān)C．一個(gè)放射性原子核，發(fā)生一次衰變，則它質(zhì)子數(shù)減少一個(gè)，中子數(shù)增加一個(gè)D．一塊純凈的放射性礦石，經(jīng)過兩個(gè)半衰期，它的總質(zhì)量僅剩下原來的四分之一【解析】A．設(shè)衰變成要經(jīng)過次衰變和次衰變，根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得，，聯(lián)立解得，，可知衰變成要經(jīng)過8次衰變和6次衰變，A正確；B．放射性元素的半衰期僅由原子核內(nèi)部因素決定，與其他條件無關(guān)，B錯(cuò)誤；C．衰變實(shí)質(zhì)上是原子核內(nèi)的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化為一個(gè)質(zhì)子，同時(shí)釋放出一個(gè)電子的過程，因此發(fā)生一次衰變，質(zhì)子數(shù)增加一個(gè)，中子數(shù)減少一個(gè)，C錯(cuò)誤；D．一塊純凈的放射性礦石經(jīng)過兩個(gè)半衰期后，它未發(fā)生衰敗的放射性元素的質(zhì)量僅剩下原來的四分之一，而不是礦石的總質(zhì)量僅剩下原來的四分之一，D錯(cuò)誤。故選A?！敬鸢浮緼23．(2022?云南省昆明市第一中學(xué)高三(下)第八次適應(yīng)性訓(xùn)練)關(guān)于下列四幅圖的說法正確的是()A．圖甲中氫原子的電子云示意圖體現(xiàn)出波爾能級(jí)理論中的電子運(yùn)動(dòng)軌道是一個(gè)概率問題B．根據(jù)乙圖中原子核的比結(jié)合能示意圖可知，Li原子核中的平均核子質(zhì)量比O的要小C．丙圖中的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)就是太陽內(nèi)部每時(shí)每刻發(fā)生的核反應(yīng)D．根據(jù)丁圖中氡的衰變可知10個(gè)氡核經(jīng)過3.8天后還剩5個(gè)【解析】A．圖甲中氫原子的電子云示意圖體現(xiàn)出波爾能級(jí)理論中的電子運(yùn)動(dòng)軌道是一個(gè)概率問題，選項(xiàng)A正確；B．比結(jié)合能大的原子核越穩(wěn)定，平均核子的質(zhì)量越??；根據(jù)乙圖中原子核的比結(jié)合能示意圖可知，Li原子核比結(jié)合能比O的要小，則O更穩(wěn)定，則O原子核中的平均核子質(zhì)量比Li的要小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．太陽內(nèi)部每時(shí)每刻發(fā)生的核反應(yīng)是聚變反應(yīng)，不是丙圖中的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)少數(shù)原子核的衰變不適用，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選A?！敬鸢浮緼24．(2022?四川省成都市第七中學(xué)高三(下)第七次測(cè)試)下列說法正確的是A．若某種材料的逸出功是W，則其極限頻率B．當(dāng)氫原子從的狀態(tài)躍遷到的狀態(tài)時(shí)，發(fā)射出光子C．衰變?yōu)橐?jīng)過4次衰變和6次衰變D．中子與質(zhì)子結(jié)合成氘核時(shí)吸收能量【解析】A、結(jié)合光子能量計(jì)算公式E＝hυ，某種材料的逸出功是W，則它的極限頻率為γ0，故A正確；B、氫原子從n=2的狀態(tài)躍遷到n=6的狀態(tài)，從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷，要吸收能量．C、Th衰變?yōu)镻b根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒計(jì)算可知，要經(jīng)過6次α衰變和13次β衰變D、中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核時(shí)有質(zhì)量虧損，放出能量．【答案】A25．(2022?重慶外國語學(xué)校一模)與的核反應(yīng)能釋放巨大的能量，對(duì)人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義，該核反應(yīng)可表示為：，下列說法正確的是()A．該核反應(yīng)是目前核電站利用核能的主要方式B．該核反應(yīng)存在質(zhì)量虧損C．X為質(zhì)子，是原子核的組成部分D．該核反應(yīng)為核裂變【解析】C．根據(jù)質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)守恒，該反應(yīng)為，X為中子，C錯(cuò)誤；B．核反應(yīng)過程中要釋放能量，存在質(zhì)量虧損，B正確；AD．該核反應(yīng)為核聚變變，目前核電站利用鈾原子核裂變時(shí)放出的核能來發(fā)電的，AD錯(cuò)誤。故選B?！敬鸢浮緽26．(2022?重慶市育才中學(xué)校高三(下)二模)下列說法中正確的是()A．天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，揭示了原子核是由質(zhì)子和中子組成的B．玻爾的原子結(jié)構(gòu)理論是在盧瑟福核式結(jié)構(gòu)學(xué)說上引進(jìn)了量子原理C．γ射線是波長很短的電磁波，它的貫穿能力很弱D．盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)揭示了原子核有復(fù)雜結(jié)構(gòu)【解析】A．天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了原子核有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，故A錯(cuò)誤；B．玻爾的原子結(jié)構(gòu)理論是在盧瑟福核式結(jié)構(gòu)學(xué)說的基礎(chǔ)上引人了量子理論，故B正確；C．γ射線是波長極短的電磁波，它的貫穿能力很強(qiáng)，故C錯(cuò)誤；D．盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)揭示了原子核式結(jié)構(gòu)的模型，故D錯(cuò)誤；【答案】B27．(2022?西南大學(xué)附屬中學(xué)校第六次月考)對(duì)一塊由含有元素的礦物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)內(nèi)有個(gè)原子核發(fā)生了衰變，經(jīng)過時(shí)間后，再次對(duì)該礦物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)內(nèi)有個(gè)原子核發(fā)生了衰變，則原子核的半衰期為()A． B． C． D．【解析】原子核的半衰期為，衰變前后原子核的個(gè)數(shù)分別為和，衰變比率為，原子核的衰變比率恒定，即，解得，根據(jù)半衰期可知，解得，故選C?！敬鸢浮緾28．(2022?重慶市第八中學(xué)第六次月考)1897年英國物理學(xué)家約瑟夫·約翰·湯姆孫在研究陰極射線時(shí)發(fā)現(xiàn)了電子，這是人類最早發(fā)現(xiàn)的基本粒子。下列有關(guān)電子的說法，正確的是()A．電子的發(fā)現(xiàn)說明原子核是有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的B．根據(jù)玻爾理論，原子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷時(shí)，核外電子動(dòng)能增大C．光電效應(yīng)中，入射光頻率一定時(shí)，逸出光電子的最大初動(dòng)能與入射光強(qiáng)度無關(guān)D．β射線是原子核外電子電離形成的電子流【解析】A．電子的發(fā)現(xiàn)說明原子是有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)玻爾理論，原子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷時(shí)，電子的軌道半徑增加，動(dòng)能減小，故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)愛因斯坦對(duì)光電效應(yīng)的解釋可知，逸出光電子的最大初動(dòng)能由入射光頻率和逸出功決定，當(dāng)頻率一定時(shí)，最大初動(dòng)能與入射光強(qiáng)度無關(guān)，故C正確；D．β射線是原子核內(nèi)中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子的過程中釋放出的，故D錯(cuò)誤。故選C?！敬鸢浮緾29．(2022?云南省巴蜀中學(xué)第八次月考)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(chǎng)，運(yùn)動(dòng)情況如圖所示。關(guān)于三種射線，下列說法正確的是()A．A射線電離能力最強(qiáng)B．B射線穿透能力最弱C．C粒子是原子核的組成部分D．在水平勻強(qiáng)電場(chǎng)中無法區(qū)分三種射線【解析】A．通過三束射線在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)情況，得知A帶正電為α射線，電離能力最強(qiáng)，A正確；B．B不帶電為γ射線，穿透能力最強(qiáng)，B錯(cuò)誤；C．C帶負(fù)電為β射線電子流，電子不是原子核的組成部分，C錯(cuò)誤；D．在水平勻強(qiáng)電場(chǎng)中可以根據(jù)偏轉(zhuǎn)情況區(qū)分三種射線，D錯(cuò)誤；故選A?！敬鸢浮緼30．(多選)(2022?云南省昆明市第一中學(xué)第七次仿真模擬)下列說法中正確的是()A．若使放射性物質(zhì)的溫度升高，其半衰期可能變小B．氫原子從第一激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷只能輻射特定頻率的光子C．太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的熱核反應(yīng)D．Th核發(fā)生一次衰變時(shí)，新核與原來的原子核相比，中子數(shù)減少了4【解析】A．半衰期的長短是由原子核內(nèi)部本身的因素決定，與溫度等外界因素?zé)o關(guān)，A錯(cuò)誤；B．根據(jù)玻爾理論可知，氫原子從第一激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷只能輻射特定頻率的光子，B正確；C．太陽的核反應(yīng)是氫核的聚變，屬于熱核反應(yīng)，C正確；D．發(fā)生一次α衰變時(shí)，新核與原來的原子核相比，質(zhì)量數(shù)減少4，中子數(shù)減少了2，D錯(cuò)誤。故選BC?！敬鸢浮緽C31．(2022?成都石室中學(xué)高三(下)專家聯(lián)測(cè)卷(四))在醫(yī)學(xué)上鈷-60的放射性常用于癌癥的放射治療。一個(gè)鈷-60原子核()放出一個(gè)β粒子后衰變成一個(gè)鎳核()，并伴隨產(chǎn)生了γ射線。下列說法正確的是()A．γ射線的電離本領(lǐng)比β射線強(qiáng)B．氫原子的能級(jí)躍遷中不可能放出γ射線C．γ射線與光電效應(yīng)中的光電子是同一種物質(zhì)D．鈷的體積必須大于臨界體積，其衰變反應(yīng)才能順利進(jìn)行【解析】A．射線不帶電，其電離本領(lǐng)比射線弱，A錯(cuò)誤；B．氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)最大能量值為13.6eV，屬于紫外線，不可能放出射線，B正確；C．射線是光子，與光電子不是同一種物質(zhì)，C錯(cuò)誤；D．鉆的衰變不需要到達(dá)臨界體積，只有當(dāng)重核裂變到達(dá)臨界體積時(shí)才能發(fā)生，D錯(cuò)誤。故選B。【答案】B32．(2022?上海市南洋模范中學(xué)高三(下)4月適應(yīng)練習(xí))與原子核內(nèi)部變化有關(guān)的現(xiàn)象是()A．電離現(xiàn)象 B．光電效應(yīng)現(xiàn)象C．天然放射現(xiàn)象 D．α粒子散射現(xiàn)象【解析】A．電離現(xiàn)象是原子核外的電子脫離原子核的束縛，與原子核內(nèi)部無關(guān)，故A不對(duì)；B．光電效應(yīng)說明光的粒子性同樣也與原子核內(nèi)部無關(guān)，故B不對(duì)；C．天然放射現(xiàn)象是從原子核內(nèi)部放出、、三種射線，說明原子核內(nèi)部的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，放出、后原子核就變成了新的原子核，故C正確；D．α粒子散射現(xiàn)象說明原子有核式結(jié)構(gòu)模型，與原子核內(nèi)部變化無關(guān)，故D不對(duì)【答案】C33．(2022?山東省高三(下)開年摸底聯(lián)考)钚的放射性同位素衰變?yōu)殁櫤撕蚗粒子。已知：、和X粒子的質(zhì)量分別為、和，。則下列說法正確的是()A．X粒子是粒子，該核反應(yīng)釋放的核能約為5.22MeVB．X粒子是粒子，該核反應(yīng)釋放的核能約為5.22MeVC．X粒子是粒子，該核反應(yīng)釋放的核能約為3.75MeVD．X粒子是粒子，該核反應(yīng)釋放的核能約為3.75MeV【解析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，該核反應(yīng)方程為，可知X為粒子，即，質(zhì)量虧損為，放出的能量為，故A正確，BCD錯(cuò)誤。【答案】A34．(2022?江蘇省揚(yáng)州中學(xué)高三(下)開學(xué)考試)下列關(guān)于核力與核能的說法正確的是()A．核力是強(qiáng)相互作用的一種表現(xiàn)，任意兩個(gè)核子之間都存在核力作用B．原子核的比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定C．核力是引起原子核β衰變的原因D．原子核中所有核子單獨(dú)存在時(shí)的質(zhì)量總和等于該原子核的總質(zhì)量【解析】A．核力是強(qiáng)相互作用的一種表現(xiàn)，但是力的作用范圍很小，只對(duì)相鄰的原子核有作用。A錯(cuò)誤；B．原子核的穩(wěn)定程度由比結(jié)合能決定，比結(jié)合能越大，越穩(wěn)定。B正確；C．引起原子核β衰變的原因是弱相互作用，而核力是強(qiáng)相互作用。C錯(cuò)誤；D．原子核中所有核子單獨(dú)存在時(shí)的質(zhì)量總和大于該原子核的總質(zhì)量，因?yàn)樽杂珊俗有纬稍雍藭r(shí)要釋放能量，根據(jù)質(zhì)能方程，質(zhì)量要發(fā)生虧損。D錯(cuò)誤。故選B。【答案】B35．(多選)(2022?湖南省雅禮中學(xué)高三(下)第七次月考)下列說法正確的是()A．β衰變現(xiàn)象說明電子是原子核的組成部分B．U在中子轟擊下生成Ba和Kr過程中，原子核中的平均核子質(zhì)量變小C．太陽輻射能量主要來自于太陽內(nèi)部的輕核聚變反應(yīng)D．根據(jù)玻爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時(shí)，電子的動(dòng)能減小，原子總能量增大【解析】A．β衰變放出的電子是由中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子而產(chǎn)生的，不是原子核內(nèi)的，A錯(cuò)誤；B．此過程是裂變反應(yīng)，原子核中的平均核子質(zhì)量變小，有質(zhì)量虧損，以能量的形式釋放出來，B正確；C．太陽輻射能量主要來自太陽內(nèi)部的輕核的聚變反應(yīng)，C正確；D．根據(jù)玻爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時(shí)，電子的動(dòng)能減小，克服庫侖力做功因此電勢(shì)能增大，且原子總能量增大，D正確。故選BCD?！敬鸢浮緽CD36．(2022?湖南省長郡中學(xué)第六次月考)2021年國慶期間播放的電視劇《功勛》中,介紹了我國核潛艇之父黃旭華隱姓埋名30年,埋下頭甘心做沉默的砥柱,如深海中的潛艇,無聲但有無窮的力量。核潛艇以核反應(yīng)堆作動(dòng)力源,其中一種核反應(yīng)方程是，、生成物X的比結(jié)合能分別為8.4MeV、8.7MeV,下列說法正確的是()A．X比更穩(wěn)定 B．X的結(jié)合能比的結(jié)合能大C．X的質(zhì)子數(shù)比中子數(shù)多 D．該反應(yīng)是核聚變反應(yīng)【解析】A．X比的比結(jié)合能大，因此X比更穩(wěn)定，A項(xiàng)正確；B．X的核子數(shù)明顯比小，因此X的結(jié)合能比的結(jié)合能小，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C．根據(jù)質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒得到X的質(zhì)子數(shù)為54，中子數(shù)為78，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D．該反應(yīng)是重核的裂變反應(yīng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。故選A?！敬鸢浮緼37．(2022?湖北省圓創(chuàng)聯(lián)考高三(下)第二次聯(lián)合測(cè)評(píng))在核電站發(fā)生核事故后，附近可檢測(cè)出放射性元素銫137，銫137的半衰期約為30年。假設(shè)一條海魚在15年前體內(nèi)有2.0×10-8g的銫137，若銫137在這期間未被代謝出體外，則現(xiàn)在殘留在其體內(nèi)的銫137有()A．0.5×10-8g B．1.0×10-8g C．1.4×10-8g D．1.5×10-8g【解析】銫137的半衰期約為30年，經(jīng)過的衰變，即經(jīng)過了個(gè)半衰期的時(shí)間衰變，有，根據(jù)半衰期公式有，故選C?！敬鸢浮緾38．(2022?雙鴨山市第一中學(xué)高三(上)期末)我們仰望星空，處處閃爍著智慧的光芒。伽利略、牛頓、麥克斯韋、愛因斯坦、波爾等物理大師的名字銘記在心。學(xué)習(xí)自然科學(xué)，不僅需要方法論，還需要一些世界觀；不僅僅需要數(shù)學(xué)，還需要一些哲學(xué)。正如王安石在《讀史》中所寫的那樣：“糟粕所傳非粹美，丹青難寫是精神”。下列關(guān)于物理學(xué)發(fā)展說法不正確的是()A．伽利略通過邏輯推理，首先指出亞里士多德對(duì)落體認(rèn)識(shí)的問題，然后得出重物與輕物應(yīng)該下落得同樣快的結(jié)論，他在研究中所體現(xiàn)的批判精神是創(chuàng)新所必須的。B．JJ·湯姆遜發(fā)現(xiàn)電子，是物理學(xué)史上的重要事件，人們由此認(rèn)識(shí)到原子不是組成物質(zhì)的最小微粒，原子本身也有結(jié)構(gòu)。C．切爾諾貝利核電站的核子反應(yīng)堆事故正是人類核電發(fā)展中利用輕核聚變的巨大失敗。D．法拉第提出了電場(chǎng)線的概念，正是“以無形造有形，以有形載無形”哲學(xué)思想的體現(xiàn)。【解析】A．伽利略通過邏輯推理，首先指出亞里士多德對(duì)落體認(rèn)識(shí)的問題，然后得出重物與輕物應(yīng)該下落得同樣快的結(jié)論，他在研究中所體現(xiàn)的批判精神是創(chuàng)新所必須的，故A正確，不符合題意；B．JJ·湯姆遜發(fā)現(xiàn)電子，是物理學(xué)史上的重要事件，人們由此認(rèn)識(shí)到原子不是組成物質(zhì)的最小微粒，原子本身也有結(jié)構(gòu)，故B正確，不符合題意；C．切爾諾貝利核電