1、1第十九章 原子核章 末 小 结Error!原子核一、核反应及其规律1核反应原子核的变化叫做核反应。2规律在各种核反应中，存在着一些“守恒量” ，这些“守恒量”为我们提供了解决核反应中电荷、质量、能量、动量变化问题的方法和依据。概括为：(1)五个守恒质量数守恒；质子数(电荷数)守恒；质量守恒(“亏损质量”与释放的“核能”相当)；能量守恒；动量守恒。(2)两个方程质能方程： E mc2， m 指物体的质量；核能： E mc2。(3)一个半衰期( T)剩余核数： N N0( ) ；12tT 2剩余质量： m m0( ) 。12tT 3原子核衰变规律衰变类型 衰变 衰变衰变方程 X Y HeAZ A
2、 4Z 2 42 X Y eAZ AZ 1 0 12 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衰变实质2 H2 n He1 10 42 n H e10 1 0 1衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒4核反应的四种类型类型 可控性 核反应方程典例 衰变 自发 U Th He23892 23490 42衰变 衰变 自发 Th Pa e23490 23491 0 1N He O H(卢瑟福发现质子)147 42 178 1He Be C n(查德威克发现中子)42 94 126 10Al He P n3713 42 3015 10人工转变 人工控制P Si e3015 3014 01(
3、约里奥居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子)U n Ba Kr3 n23592 10 14456 8936 10重核裂变比较容易进行人工控制 U n Xe Sr10 n23592 10 13654 9038 10轻核聚变 除氢弹外无法控制 H H He n21 31 42 10典例 1 (多选)(1)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有( AC )A U Th He 是 衰变 B N He O H 是 衰变23892 23490 42 147 42 178 1C H H He n 是轻核聚变 D Se Kr2 e 是重核裂变21 31 42 10 8234 8236 0 1(2)现有
4、四个核反应：A H H He n21 31 42 10B U n X Kr3 n23592 10 8936 10C Na Mg e2411 2412 0 1D He Be C n42 94 126 10_D_是发现中子的核反应方程，_B_是研究原子弹的基本核反应方程，_A_是研究氢弹的基本核反应方程。3求 B 中 X 的质量数和中子数。解题指导：(1)明确核反应的四种类型(2)要牢记几个重要的核反应方程(3)掌握核反应方程的书写规律解析：(1)衰变是原子核自发地放出 或 粒子的核反应，衰变方程的特点是箭头的左边只有一个原子核，箭头的右边出现 或 粒子；聚变反应的特点是箭头的左边是两个轻核，箭头
5、的右边是较大质量的原子核；裂变方程的特点是箭头的左边是重核与中子反应，箭头右边是中等质量的原子核。综上所述中，A、C 正确。(2)人工转变方程的特点是箭头的左边是氦核与常见元素的原子核。箭头的右边也是常见元素的原子核。D 是查德威克发现中子的核反应方程，B 是裂变反应，是研究原子弹的核反应方程。A 是聚变反应，是研究氢弹的核反应方程。由电荷数守恒和质量数守恒可以判定，X 质量数为 144，电荷数为 56，所以中子数为1445688。二、核反应方程及核能计算1核反应方程的书写方法(1)熟记常见基本粒子的符号是正确书写核反应方程的基础。如质子( H)、中子( n)、 粒子( He)、 粒子( e)
6、、正电子( e)、氘核( H)、氚核1 10 42 0 1 01 21( H)等。31(2)掌握核反应方程遵守的规律是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据，所以要理解并应用好质量数守恒和电荷数守恒的规律。(3)熟悉核反应的四种基本类型，可以帮助我们理清思路，很快写出正确的核反应方程。2核能计算的几种方法(1)根据 E mc2计算， m 的单位是“kg” ， c 的单位是“m/s” ， E 的单位是“J” 。(2)根据 E m931.5MeV 计算，因 1 原子质量单位(u)相当于 931.5MeV 的能量，所以计算时 m 的单位是“u” ， E 的单位是“MeV” 。(3)根据
7、平均结合能来计算核能：原子核的结合能平均结合能核子数。(4)如果在核反应中无光子辐射，核反应释放的核能全部转化为新核的动能和新粒子的动能。在这种情况下计算核能的主要依据是：核反应过程中只有内力作用，故动量守恒。反应前后总能量守恒。常见的反应类型的能量计算：反应前总动能反应过程中释放的核能反应后总动能。4典例 2 如图所示，有界匀强磁场的磁感应强度为 B，区域足够大，方向垂直于 xOy 平面， y 轴为磁场的左边界， A 为固定在 x 轴上的一个内装镭核( Ra)的放射源，放22688射源垂直于磁场方向释放一个 粒子后镭核衰变成氡(Rn)核。 粒子偏转后从 y 轴上的 N点沿 x 轴负方向飞离磁
8、场，已知 N 点到 O 点的距离为 L， OA 间的距离为 ， 粒子的质量为L2m，电荷量为 q，氡核的质量为 m0。(1)写出镭核的衰变方程。(2)如果镭核衰变时释放的能量全部转化为 粒子和氡核的动能，求一个原来静止的镭核衰变时放出的能量。解题指导：动量守恒定律结合带电粒子在匀强磁场中的运动规律求解。解析：(1)镭核的衰变方程为 Ra Rn He。22688 22286 42(2) 粒子在磁场中做匀速圆周运动，轨迹如图所示，由几何关系得( L R)2 2 R2，得(L2)R L 58由牛顿运动定律得 qvB m v2R 粒子的动能为 E1 mv2 12由以上式得 E1 。衰变过程中动量守恒，
9、设衰变后氡核速度25q2B2L2128mv0， mv m0v0，则氡核反冲的动能为 E2 m0v ，所以静止的镭核衰变时放出的能量为12 20 mE1m0E E1 E225q2B2L2m m0128mm0答案：(1) Ra Rn He (2)22688 22286 4225q2B2L2m m0128mm05从近几年的高考试题来看，本章内容是高考的热点，所考查知识有原子核的放射现象、衰变、核反应、核能等，考查形式有选择、填空、计算，以选择题为主，常以最新的科技发展为背景出题。应引起师生的高度重视。一、考题探析例题 (2018全国卷 ，14)1934 年，约里奥居里夫妇用 粒子轰击铝核Al，产生了
10、第一个人工放射性核素 X： AlnX。X 的原子序数和质量数分别为( 2713 2713B )A15 和 28 B15 和 30C16 和 30 D17 和 31解析 将核反应方程式改写成 He Al nX，由电荷数和质量数守恒知，X 应为42 2713 10X。3015二、临场练兵一、选择题(13 题为单选题，4 题为多选题)1(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： H H He n。已知 H 的质量为 2.0136u， He 的质21 21 32 10 21 32量为 3.0150u， n 的质量为 1.0087u,1u9
11、31MeV/ c2。氘核聚变反应中释放的核能约为( B )10A3.7 MeV B3.3 MeVC2.7 MeV D0.93 MeV解析：在核反应方程 H H He n 中21 21 32 10反应前物质的质量 m122.013 6 u4.027 2 u反应后物质的质量 m23.015 0 u1.008 7 u4.023 7 u质量亏损 m m1 m20.003 5 u则氘核聚变释放的核能为E9310.003 5 MeV3.3 MeV，选项 B 正确。2(2018天津卷，1)国家大科学工程中国散裂中子源(CSNS)于 2017 年 8 月 28 日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研
12、究和工业应用提供先进的研究平台。下列核反应中放出的粒子为中子的是 ( B )A N 俘获一个 粒子，产生 O 并放出一个粒子147 178B Al 俘获一个 粒子，产生 P 并放出一个粒子2713 30156C B 俘获一个质子，产生 Be 并放出一个粒子115 84D Li 俘获一个质子，产生 He 并放出一个粒子63 32解析 根据质量数守恒、电荷数守恒，各选项核反应方程如下：A 错： N He 147 42O H。B 对： Al He P n。C 错： B H Be He。D 错：178 1 2713 42 3015 10 115 1 84 42Li H He He63 1 32 423
13、(2016上海物理，10)研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示。两块平行放置的金属板 A、 B 分别与电源的两极 a、 b 连接，放射源发出的射线从其上方小孔向外射出。则( B )A a 为电源正极，到达 A 板的为 射线B a 为电源正极，到达 A 板的为 射线C a 为电源负极，到达 A 板的为 射线D a 为电源负极，到达 A 板的为 射线解析：从图可以看出，到达两极板的粒子做类平抛运动，到达 A 极板的粒子的竖直位移小于到达 B 板粒子的，粒子在竖直方向做匀速直线运动，则据公式 x v0t v0 可知，md2qu两个粒子初速度 v0相同，两极板电压 u 相同，放射源与两极板的距离
14、也相同，而电子的d2小，所以电子的竖直位移小，故到达 A 极板的是 射线， A 极板带正电， a 为电源的正极，mq故选项 B 正确。4(2018浙江卷，14)下列说法正确的是( BD )A组成原子核的核子越多，原子核越稳定B U 衰变为 Rn 经过 4 次 衰变，2 次 衰变23892 22286C在 LC 振荡电路中，当电流最大时，线圈两端电势差也最大D在电子的单缝衍射实验中，狭缝变窄，电子动量的不确定量变大解析：比结合能越大，原子核越稳定，则选项 A 错误； U 衰变为 Rn，质量数减少23892 2228616，电荷数减少 6，由于原子核经过一次 衰变，电荷数减少 2，质量数减少 4，
15、经过一次衰变，电荷数增加 1，质量数不变，所以经过了 4 次 衰变，2 次 衰变，则选项 B7正确；当线圈两端电势差最大时，电流变化率最大，此时电流为零，则选项 C 错误；在电子的单缝衍射实验中，狭缝越窄，屏上中央亮条纹越宽，即能更准确地测得电子的位置，根据不确定关系 x p ，可知电子动量的不确定量变得更大，则选项 D 正确。h4二、非选择题5(2018江苏卷，12C)已知 A 和 B 两种放射性元素的半衰期分别为 T 和 2T，则相同质量的 A 和 B 经过 2T 后，剩有的 A 和 B 质量之比为_B_。A14 B12 C21 D41解析：根据衰变规律，经过 2T 后剩有的 A 的质量m
16、A m0 m0(12)2TT 14剩有的 B 的质量 mB m0 m0(12)2TT 12所以 ，故选项 B 正确。mAmB 126(2017江苏卷，12)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_BC_。A He 核的结合能约为 14MeV42B He 核比 Li 核更稳定42 63C两个 H 核结合成 He 核时释放能量21 42D U 核中核子的平均结合能比 Kr 核中的大23592 8936解析：A 错误： He 核有 4 个核子，由比结合能图线可知， He 核的结合能约为42 4228MeV。B 正确：比结合能越大，原子核越稳定。C 正确：两个 H 核结合成 He
17、核时，核子21 42的比结合能变大，结合时要放出能量。D 错误：由比结合能图线知， U 核中核子平均结合23592能比 Kr 核中的小。8936第十九章 学业质量标准检测本卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分。满分 100 分，时间 90 分钟。第卷(选择题 共 40 分)一、选择题(共 10 小题，每小题 4 分，共 40 分，在每小题给出的四个选项中，第 168小题只有一个选项符合题目要求，第 710 小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得 4分，选不全的得 2 分，有选错或不答的得 0 分)1(河北省保定市 20162017 学年高二下学期期末)下列说法正确的是( D )A N
18、H C He 是 衰变方程157 1 126 42B H H He 是 衰变方程1 21 32C U Th He 是核裂变反应方程23892 23490 42D He Al P n 是原子核的人工转变方程42 2713 3015 10解析：A 中方程为人工转变方程，B 为核聚变方程，C 为 衰变方程，D 为原子核的人工转变方程，综上所述，故选 D。2(河北衡水中学 20152016 学年高二上学期调研)如图中曲线 a、 b、 c、 d 为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里。以下判断可能正确的是( D )A a、 b 为 粒子的径迹 B a、 b
19、为 粒子的径迹C c、 d 为 粒子的径迹 D c、 d 为 粒子的径迹解析： 射线是不带电的光子，在磁场中不偏转，选项 B 错误； 粒子为氦核带正电，由左手定则知向上偏转，选项 A、C 错误； 粒子是带负电的电子，应向下偏转，选项 D 正确。3由下图可得出结论( C )A质子和中子的质量之和小于氘核的质量B质子和中子的质量之和等于氘核的质量C氘核分解为质子和中子时要吸收能量D质子和中子结合成氘核时要吸收能量解析：该反应是吸能反应，所以两个核子质量之和大于氘核的质量。4(2017天津卷，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
20、。下列核反应方程中属于聚变反应的是( A )9A H H He n B N He O H21 31 42 10 147 42 178 1C He Al P n D U n Ba Kr3 n42 2713 3015 10 23592 10 14456 8936 10解析 A 是氢元素的两种同位素氘和氚聚变成氦元素的核反应方程，B 是用 粒子轰击氮原子核发现质子的核反应方程，C 属于原子核的人工转变，D 属于重核的裂变，因此只有 A 符合要求。5一个静止在磁场中的放射性同位素原子核 P，放出一个正电子后变成原子核3015Si，下列各图中近似反映正电子和 Si 核轨迹的图是( B )3014解析：把
21、放出的正电子和衰变生成物 Si 核看成一个系统，衰变过程中系统的动量守恒，放出的正电子的运动方向跟 Si 核的运动方向一定相反，且由于它们都带正电，在洛伦兹力作用下一定形成两个外切圆的轨迹，选项 C、D 错误；因为由洛伦兹力提供向心力，即qvB m ，所以半径 r 。衰变时，放出的正电子获得的动量大小与反冲核 Si 的动量大v2r mvqB小相等，因此在同一个磁场中正电子和 Si 核做匀速圆周运动的半径与它们的电量成反比，即 14，可见正电子运动形成的圆的半径较大。故选项 B 正确，选项 A 错误。rerSi qSiqe6某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为：H C
22、 N Q1 H N CX Q21 126 137 1 157 126方程式中 Q1、 Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：原子核 H1 He32 He42 C126 N137 N157质量/u 1.0078 3.0160 4.0026 12.0000 13.0057 15.0001以下推断正确的是( B )AX 是 He， Q2Q1 BX 是 He， Q2Q132 42CX 是 He， Q2Q1，所以 B 正确，D 错误。427(山东省滨州市 20172018 学年高二上学期期末)关于核反应方程Th Pa X E( E 为释放的核能， X 为新生成的粒子)，已知 Th 的半衰期为234
23、90 23491 23490101.2min，则下列说法正确的是( ABC )A此反应为 衰变 B Pa 核和 Th 核具有相同的质量数23491 23490C Th 衰变过程中总质量减小23490D64g Th 经过 6min 还有 1g Th 尚未衰变23490 23490解析：根据电荷数守恒、质量数守恒知， X 的电荷数为1，质量数为 0，该反应为 衰变，所以 A 选项是正确的； Pa 核和 Th 核具有相同的质量数，故 B 正确；此反应中23491 23490释放出能量，由爱因斯坦的质能方程知道，此反应过程伴随着质量亏损，则总质量减小，故C 正确；6min 经过了 5 个半衰期，则未衰
24、变的质量 m m0( )n m0( )5 642g，故 D12 12 132错误。8核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设。核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高患癌症的风险。已知钚的一种同位素 Pu 的半衰期为 24100 年，其衰变方程为23994PuX He ，下列有关说法正确的是( AD )23994 42AX 原子核中含有 92 质子B100 个 Pu 经过 24100 年后一定还剩余 50 个23994C由于衰变时释放巨大能量，根据 E mc2，衰变过程总质量增加D衰变发出的 射线是波长很短的光子，具有很强
25、的穿透能力解析：根据“电荷数”守恒，可知 A 选项正确；半衰期是对大量原子的统计规律，所以B 错误；放出能量质量减少，C 错误； 光子穿透能力很强，D 正确。9(山东济南市 20162017 学年高三模拟) 14C 发生放射性衰变成为 14N，半衰期约5700 年。已知植物存活期间，其体内 14C 与 12C 的比例不变；生命活动结束后， 14C 的比例持续减少，现通过测量得知，某古木样品中 14C 的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是( AC )A该古木的年代距今约 5700 年B 12C、 13C、 14C 具有相同的中子数C 14C 衰变为 14N 的过程中放出 射线
26、D增加样品测量环境的压强将加速 14C 的衰变解析：因古木样品中 14C 的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，则可知经过的时间为一个半衰期，即该古木的年代距今约为 5700 年，选项 A 正确； 12C、 13C、 14C 具有相同的质子数，由于质量数不同，故中子数不同，选项 B 错误；根据核反应方程可知， 14C 衰变为 14N 的过程中放出电子，即发出 射线，选项 C 正确；外界环境不影响放射性元素的半衰期，选项 D 错误。1110(浙江省宁波市 20172018 学年高二下学期期末)下列四幅图的有关说法中正确的是( BD )A甲图中，球 m1以速度 v 碰静止球 m2，若两球质量相等
27、，碰后 m2的速度一定为 vB乙图中，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大C丙图中，射线甲由电子组成，射线乙为电磁波，射线丙由 粒子组成D丁图中，链式反应属于重核的裂变解析：甲图中，两球碰撞过程动量守恒，碰撞过程机械能不增加，如果两球质量相等，则碰撞后 m2的速度不大于 v，故 A 错误；乙图中，图中光的颜色保持不变的情况下，光照越强，光电子数目越多，则饱和光电流越大，故 B 正确；丙图中，由左手定则可知，甲带正电，则甲射线由 粒子组成，乙不带电，射线乙是 射线，丙射线粒子带负电，则丙射线由电子组成，故 C 错误；图丁中链式反应属于重核裂变，故 D 正确。第卷(非选择题 共 6
28、0 分)二、填空题(共 2 小题，共 14 分。把答案直接填在横线上)11(6 分)潮汐能属于无污染能源，但能量的转化率较低，相比之下，核能是一种高效的能源。(1)在核电站中，为了防止放射性物质泄漏，核反应堆有三道防护屏障：燃料包壳、压力壳和安全壳(见图甲)。结合图乙可知，安全壳应当选用的材料是_混凝土_。(2)核反应堆中的核废料具有很强的放射性，目前常用的处理方法是将其装入特制的容器中，然后( D )A沉入海底 B放至沙漠C运到月球 D深埋地下12(3)图丙是用来监测工作人员受到辐射情况的胸章，通过照相底片被射线感光的区域，可以判断工作人员受到何种辐射。当胸章上 1mm 铝片和 3mm 铝片
29、下的照相底片被感光，而铅片下的照相底片未被感光时，结合图乙分析工作人员受到了_ _射线的辐射；当所有照相底片被感光时，工作人员受到了_ (或 和 )_射线的辐射。12(8 分)(1)在核反应 nX H He E 过程中，X 是未知核。由核反应知识可以10 31 42确定 X 核为_ Li_。若 n、X 核、 H 和 He 的静止质量分别为 m1、 mX、 m3和 m4，则 E 的63 10 31 42值为_ m1 mX( m3 m4)c2_。(2)核能、风能等新能源是近年来能源发展的重点方向之一，与煤、石油等传统能源相比较，核能具有的优点是_核裂变产生的能源比使用煤和石油更加清洁、产能更多。_
30、，缺点是_核裂变反应造成的核废料具有放射性，难处理；建造成本高。_。(3)有一座城市，经常受到大风和风沙的侵扰。为了合理使用新能源，计划建造风能发电站或太阳能发电站。请用物理学知识，指出建造_建风能发电站比较合理_类型的发电站更合适，理由是_在使用风能发电时，根据能量守恒知识，风能一方面转化为电能，另一方面可以减弱风速，减小对城市的破坏。_。解析：(1)核反应方程遵循电荷数守恒、质量数守恒，由此可判断 X 核为 Li，核反应63后的质量亏损 m m1 mX( m3 m4)所以 E mc2 m1 mX( m3 m4)c2(2)优点：核裂变产生的能源比使用煤和石油更加清洁、产能更多。缺点：核裂变反
31、应造成的核废料具有放射性，难处理；建造成本高。(3)建风能发电站比较合理理由：在使用风能发电时，根据能量守恒知识，风能一方面转化为电能，另一方面可以减弱风速，减小对城市的破坏。三、论述计算题(共 4 小题，共 46 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13(10 分)一小瓶含有放射性同位素的液体，它每分钟衰变 6000 次，若将它注射到一位病人的血管中，15h 后从该病人身上抽取 10mL 血液，测得血样每分钟衰变 2 次。已知这种同位素的半衰期为 5h，此病人全身血液总量为多少 L。答案：3.75解析：两次
32、测量的时间间隔为 15h，即 3 个半衰期。第一次测量时每分钟衰变 6000 次，3 个半衰期后，每分钟衰变次数应为 750(次)，现 10mL 血液中每分钟衰变 2 次，故血600023液总量应是 10mL3750mL3.75L。750214(11 分)一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量 mH1.007 3u，中子13质量 mn1.008 7u，氚核质量 m3.018 0u。(1)写出聚变方程；(2)释放出的核能多大？(3)平均每个核子释放的能量是多大？答案：(1) H2 n H1 10 31(2)6.24MeV (3)2.08MeV解析：(1)聚变方程 H2 n H1 10 3
33、1(2)质量亏损 m mH2 mn m(1.007 321.008 73.018 0)u0.006 7u释放的核能 E mc20.006 7931.5MeV6.24MeV(3)平均每个核子放出的能量为E MeV2.08MeV En 6.24315(12 分)(浙江温州十校联合体 20152016 学年高二下学期期末)静止在匀强磁场中的 Li 核俘获一个运动方向垂直于磁场速度大小为 7.7104m/s 的中子，若发生核反应后只63产生了两个新粒子，其中一个粒子为氦核( He)。反应前后各粒子在磁场中的运动轨迹如图42所示， 核与另一种未知新粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径之比为 403。则：(1
34、)写出此核反应的方程式；(2)求产生的未知新粒子的速度。答案：(1) Li n He H (2)110 3m/s 方向与中子速度方向相反63 10 42 31解析：(1) Li n He H63 10 42 31(2)设中子( n)、氦核( He)、氘核( H)的质量分别为 m1、 m2、 m3，速度分别为10 42 31v1、 v2、 v3，由动量守恒定律得： m1v1 m2v2 m3v3设粒子做匀速圆周运动的半径为 r，由 qvB m ，得v2rrmvqB因 ，可得： v220 v3r2r3 403由径迹图象可知 v2与 v1同向， v3与 v1反向，即m1v120 m2v3 m3v3得
35、v3110 3m/s，方向与中子速度方向相反1416(13 分)1996 年清华大学和香港大学的学生合作研制了太阳能汽车，该车是以太阳能电池将所接受的太阳光能转化为电能而提供给电动机来驱动的。已知车上太阳能电池接收太阳光能的板面面积为 8m2，正对太阳能产生 120V 的电压，并对车上的电动机提供 10A 的电流，电动机的直流电阻为 4，而太阳光照射到地面处时单位面积上的辐射功率为103W/m2。(1)太阳光的能量实际上是由质子所参与的一系列反应所产生的，即在太阳内部持续不断地进行着热核反应，4 个质子聚变为 1 个氦核( He)，写出核反应方程；42(2)该车的太阳能电池转化太阳光能的效率
36、1是多少？(3)若质子、氦核、正电子的静止质量分别为mp1.672610 27 kg、 m 6.642510 27 kg、 me0.000910 27 kg，则 m1kg 的质子发生上述热核反应所释放的能量完全转化为驱动该车的输出机械功，能够维持该车行驶的时间是多少？(4)已知太阳每秒释放的能量为 3.81026J，则太阳每秒减少的质量为多少千克？若太阳质量减少万分之三，热核反应不能继续进行，计算太阳能存在多少年？(太阳的质量为21030kg，结果保留一位有效数字)答案：(1)4 H He2 e (2)15% (3)1.310 11s (4)510 9年1 42 01解析：(1)核反应方程：4
37、 H He2 e1 42 01(2)效率是： 1 15%UIP0S(3) E(4 mp m 2 me)c24.1510 12 J而 ( UI I2R)tmNA E4M解得 t1.3010 11s(4)太阳每秒释放的能量为 3.81026J，则太阳每秒减少的质量为 m 0.410 10kg Ec2太阳的质量为 21030kg，太阳还能存在的时间为t s1.510 17s510 9年 M m 21030310 40.41010本册学业质量标准检测本卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分。满分 100 分，时间 90 分钟。第卷(选择题 共 40 分)一、选择题(共 10 小题，每小题 4 分，
38、共 40 分，在每小题给出的四个选项中，第 16小题只有一个选项符合题目要求，第 710 小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得 4分，选不全的得 2 分，有选错或不答的得 0 分)151跳远时，跳在沙坑里比跳在水泥地上安全(如图)，这是由于( D )A人跳在沙坑的动量比跳在水泥地上小B人跳在沙坑的动量变化比跳在水泥地上小C人跳在沙坑受到的冲量比跳在水泥地上小D人跳在沙坑受到的冲力比跳在水泥地上小解析：人跳远从一定高度落下，落地前的速度一定，则初动量相同，落地后静止，末动量一定，所以人下落过程的动量变化量 p 一定，因落在沙坑上作用的时间长，落在水泥地上作用时间短，根据动量定理 Ft p，
39、t 长 F 小，故 D 对。2(新疆库尔勒市第四中学 20162017 学年高二下学期期中)如图所示，甲、乙两人静止在光滑的冰面上，甲沿水平方向推了乙一下，结果两人向相反方向滑去。已知甲的质量为45kg，乙的质量为 50kg。则下列判断正确的是( C )A甲的速率与乙的速率之比为 910B甲的加速度大小与乙的加速度大小之比为 910C甲对乙的冲量大小与乙对甲的冲量大小之比为 11D甲的动能与乙的动能之比为 11解析：甲、乙系统动量守恒，根据 P mv 得速度与质量成反比，甲、乙速度之比为109，A 选项错误；甲、乙相互作用力大小相等，根据 F ma 得加速度与质量成反比，甲乙加速度之比为 10
40、9，B 选项错误；甲、乙相互作用力相等，冲量大小也相等，C 选项正确；根据 2mEk P2得动量相同时，动能与质量成反比，甲、乙动能之比为 109，D 选项错误。3下列各种说法中错误的有( B )A普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说B一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的照射时间太短C在光的单缝衍射实验中，狭缝越窄，光子动量的不确定量越大D任何一个运动物体，无论是大到太阳、地球，还是小到电子、质子，都与一种波相对应，这就是物质波，物质波是概率波解析：普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说，故 A 正确；一束光照射到16某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光
41、的频率小于极限频率，故 B 错误；光的单缝衍射实验中，狭缝越窄，光子动量的不确定量越大，故 C 正确；任何一个运动物体，都与一种波相对应，这就是物质波，物质波是概率波，故 D 正确。4(浙江省台州市 2018 届高三上学期期末)下面叙述错误的是( B )A 原子核所含核子单独存在时的总质量大于该原子核的质量B有 32 个半衰期为 2 年的铯 134 原子核，经过 4 年时间还剩下 8 个铯 134C同一光电管中发生光电效应时，增大照射光的频率就能增大光电子的最大初动能D氢原子从 n6 能级跃迁至 n2 能级时辐射出频率为 1的光子，从 n5 能级跃迁至 n2 能级时辐射出频率为 2的光子，则频
42、率为 1的光子能量较大解析：原子核所含核子单独存在时的总质量大于该原子核的质量，故 A 正确；半衰期是大量原子的统计规律，对少量原子没有意义，故 B 错误；若入射光的频率增大，根据光电效应方程 h W0 EK知，光电子最大初动能将会增大，故 C 正确；氢原子从 n6 的能级跃迁到 n2 的能级时能级差大于从 n5 的能级跃迁到 n2 的能级时的能级差，根据Em En h ，可知频率为 1的光子的能量大于频率为 2的光子的能量，故 D 正确。5若用大写字母代表原子核，E 经 衰变成为 F，再经 衰变成为 G，再经 衰变成为 H。上述系列衰变可记为下式：E F G H 另一系列衰变如下：P Q R
43、 S 已知 P 和 F 是同位素，则( B )AQ 和 G 是同位素，R 和 H 是同位素BR 和 E 是同位素，S 和 F 是同位素CR 和 E 是同位素，S 和 H 是同位素DQ 和 E 是同位素，R 和 F 是同位素解析：由于 P 和 F 是同位素，设它们的质子数为 n，则其他各原子核的质子数可分别表示如下：n2 E nF n1 G n1 H nP n1 Q n2 R nS 由此可以看出 R 和 E 是同位素，S 和 F 是同位素，Q 和 G 是同位素，B 正确。6(江苏启东中学 20152016 学年高二下学期检测)关于下列四幅图说法正确的是( C )17A玻尔原子理论的基本假设认为，
44、电子绕核运行轨道的半径是任意的B光电效应产生的条件为：光强大于临界值C电子束通过铝箔时的衍射图样证实了运动电子具有波动性D发现少数 粒子发生了较大偏转，说明金原子质量大而且很坚硬解析：根据玻尔理论知道，电子的轨道不是任意的，电子有确定的轨道，且轨道是量子化的，故 A 错误；光电效应实验产生的条件为：光的频率大于极限频率，故 B 错误；电子束通过铝箔时的衍射图样证实了电子具有波动性，故 C 正确； 粒子散射实验发现少数 粒子发生了较大偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围，故 D 错误。7(宁波诺丁汉大学附属中学 20172018 学年度高二下学期期中)如图为氢原子的能级示意图，假设氢原
45、子从 n 能级向较低的各能级跃迁的概率均为 。则对 300 个处于 n41n 1能级的氢原子，下列说法正确的是( BC )A 向低能级跃迁时，向外辐射的光子的能量可以是任意值B向低能级跃迁时，向外辐射的光子能量的最大值为 12.75eVC辐射的光子的总数为 550 个D吸收大于 1eV 的光子时不能电离解析：根据 C 6，可知这些氢原子总共可辐射出 6 种不同频率的光子，故向外辐射的24光子的能量不是任意值，而 n4 和 n1 间的能级差最大，为：E E4 E10.85(13.6)12.75eV，故 A 错误，B 正确。氢原子从 n 能级向较低的各18能级跃迁的概率均为 ，则 300 个氢原子
46、中： n43， n42 和 n41 各有 100 个；1n 1然后 n32 和 n31 各 50 个，此时 n2 能级的氢原子的个数为 150 个，所以 n21的光子也是 150 个，辐射的光子的个数共：1003502150550 个，故 C 正确。处于n4 能级的氢原子的能量为0.85eV，所以吸收大于 1eV 的光子时能电离，故 D 错误。8(新疆农业大学附中 20152016 学年高二下学期期中)下列说法中正确的是( AD )A卢瑟福通过实验发现了质子，其核反应方程为 He N O H42 147 178 1B铀核裂变的核反应是： U Ba Kr2 n23592 14156 9236 10C质子、中子、 粒子的质量分别为 m1、 m2、 m3。质子和中子结合成一个 粒子，释放的能量是：( m1 m2 m3)c2D如图，原子从 a 能级状态跃迁到 b 能级状态时发射波长为 1的光子；原子从 b 能级状态跃迁到 c 能级状态时吸收波长为 2的光子，已知 1 2。那么原子从 a 能级状态跃迁到 c 能级状态时将要吸收波长为 的光子 1 2 1 2解析：卢瑟福用 粒子轰击氮核发现了质子，故 A 正确；B 选项不是裂变反应，故 B错误；质子和中子结合成一个 粒子的核方程为：
