2024届高考物理一轮总复习第十五章原子物理第2讲原子结构原子核学案.docx

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1、第2讲原子结构原子核一、原子的核式结构模型1电子的发现：英国物理学家汤姆孙发现了电子。2粒子散射实验(1)装置：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，实验装置如图所示。(2)现象：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。(如图所示)3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，带负电荷的电子在核外空间绕核旋转。二、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

2、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。三、玻尔的原子模型1玻尔原子模型的三条假设定态假设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跃迁假设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hEnEm。(mn，h是普朗克常量，h6.631034 Js

3、)轨道假设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氢原子的能量和能级跃迁(1)氢原子的能级图：如图所示。(2)能级和半径公式：能级公式：EnE1(n1,2,3，)，其中E1为基态能量，其数值为E113.6 eV。 半径公式：rnn2r1(n1,2,3，)，其中r1为基态轨道半径，其数值为r10.531010 m。四、天然放射现象和原子核1天然放射现象(1)发现：由贝克勒尔发现。(2)概念：元素自发地发出射线的现象。(3)意义：天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构。2原子核的组成(1)原子核由质子和中子组成，质子和中子

4、统称为核子。质子带正电，中子不带电。(2)原子核的符号：X，其中A表示质量数，Z表示核电荷数。(3)基本关系核电荷数(Z)质子数元素的原子序数原子的核外电子数。质量数(A)核子数质子数中子数。3原子核的衰变、半衰期(1)原子核的衰变概念：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。分类：衰变：XYHe；衰变：XYe。注意射线是伴随原子核发生衰变或衰变而产生的。规律：a.质量数守恒；b.电荷数守恒。(2)半衰期定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。影响因素：放射性元素的半衰期是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。(3)公式：N余N原，m

5、余m原。4放射性同位素(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：射线测厚仪、放射治疗、培优保鲜、示踪原子等。(3)防护：防止放射性对人体组织的伤害。5核力和核能(1)核力概念：原子核内部，核子间所特有的相互作用力。特点：核力是强相互作用力、短程力，只发生在相邻的核子间。(2)核能质能关系：Emc2核能的释放：核子在结合成原子核时出现质量亏损m，其释放的能量Emc2。核能的吸收：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。6裂变反应和聚变反应(1)重核裂变定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成

6、几个质量数较小的原子核的过程。典型的裂变反应方程：UnBaKr3n。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。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。裂变的应用：原子弹、核反应堆。反应堆构造：核燃料、减速剂、镉棒、防护层。(2)轻核聚变定义：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。典型的聚变反应方程：HHHen17.6 MeV。微点判断(1)原子中绝大部分是空的，原子核很小。()(2)按照玻尔理论，核外电子均匀分布在各个不连续的轨道上。()(3)如果某放射性元素的原子核有100个，经过一个半衰期后

7、还剩50个。()(4)质能方程表明在一定条件下，质量可以转化为能量。()(5)核式结构学说是卢瑟福在粒子散射实验的基础上提出的。()(6)人们认识原子核具有复杂结构是从卢瑟福发现质子开始的。()(7)人们认识原子具有复杂结构是从英国物理学家汤姆孙研究阴极射线发现电子开始的。()(一) 原子的核式结构 题点全练通1粒子散射实验现象如图是卢瑟福的粒子散射实验装置，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该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性C

8、粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转D绝大多数的粒子发生大角度偏转解析：选A卢瑟福根据粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，A正确；卢瑟福提出了原子核式结构模型的假设，从而否定了汤姆孙原子模型的正确性，B错误；电子质量太小，对粒子的影响不大，C错误；绝大多数粒子穿过金箔后，几乎仍沿原方向前进，D错误。2卢瑟福的原子核式结构模型卢瑟福通过对粒子散射实验结果的分析，提出了原子内部存在( )A电子 B中子 C质子 D原子核解析：选D卢瑟福在粒子散射实验中观察到绝大多数粒子穿过金箔后几乎不改变运动方向，只有极少数的粒子发生了大角度的偏转，说明在原子的中央存在一个体积很小的带正电荷的物质，将其称为原子

9、核，D正确。3粒子散射实验分析1909年，英国物理学家卢瑟福和他的学生盖革、马斯顿一起进行了著名的“粒子散射实验”，实验中大量的粒子穿过金箔前后的运动模型如图所示。卢瑟福通过对实验结果的分析和研究，于1911年建立了他自己的原子结构模型。下列关于“粒子穿过金箔后”的描述中，正确的是( )A绝大多数粒子穿过金箔后，都发生了大角度偏转B少数粒子穿过金箔后，基本上沿原来方向前进C通过粒子散射实验，确定了原子核半径的数量级为1015 mD通过粒子散射实验，确定了原子半径的数量级为1015 m解析：选C绝大多数粒子穿过金箔后，基本上沿原来方向前进。少数粒子穿过金箔后，发生大角度偏转，A、B错误；通过“粒

10、子散射实验”卢瑟福确定了原子核半径的数量级为1015 m，C正确；原子半径的数量级为1010 m，不是通过粒子散射实验确定的，D错误。要点自悟明分析原子的核式结构模型所用的规律(1)库仑定律：Fk，可以用来确定电子和原子核、粒子和原子核间的相互作用力。(2)牛顿运动定律和圆周运动规律：可以用来分析电子绕原子核做匀速圆周运动的问题。(3)功能关系及能量守恒定律：可以分析由于库仑力做功引起的带电粒子在原子核周围运动时动能、电势能之间的转化问题。(二) 氢原子能级及能级跃迁研清微点1氢原子的能级跃迁问题1.(2022广东湛江模拟)氢原子的能级图如图所示，当氢原子从n3的能级跃迁到n1的能级时，能够辐

11、射出a、b、c三种频率的光子，设a、b、c三种频率光子的频率和能量分别是a、b、c和Ea、Eb、Ec，下列说法正确的是( )AEbE1E3BEaEbEcCabc Dacb解析：选B由玻尔理论可知，EbE3E1，EaE2E1，EcE3E2，则EaEbEc，故A错误，B正确；由Eh可知，hahbhc，可得abc，故C、D错误。一点一过定态间的跃迁满足能级差(1)(2)研清微点2谱线条数的确定2(多选)氢原子各个能级的能量如图所示，氢原子由n1能级跃迁到n4能级，在它回到n1能级过程中，下列说法中正确的是( )A可能激发出频率不同的光子只有6种B可能激发出频率不同的光子只有3种C可能激发出的光子的最

12、大能量为12.75 eVD可能激发出的光子的最大能量为0.66 eV解析：选AC氢原子由n4能级跃迁到n1能级，可能发出的谱线条数为C，即6种频率或能量不同的光子，A正确，B错误；能激发出的光子的最大能量为从n4能级跃迁到n1能级所对应的，为(0.85 eV)(13.6 eV)12.75 eV，C正确，D错误。一点一过谱线条数的确定方法(1)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n1)。(2)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。研清微点3受激跃迁与电离3氦原子被电离一个

13、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E154.4 eV，氦离子的能级示意图如图所示。在具有下列能量的光子或者电子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是( )A42.8 eV(光子)B43.2 eV(电子)C41.0 eV(电子) D54.4 eV(光子)解析：选A入射光子使原子跃迁时，其能量应正好等于原子的两能级间的能量差，而电子使原子跃迁时，其能量大于等于原子两能级间的能量差即可，发生电离而使原子跃迁时入射光子的能量要大于等于54.4 eV，故选A。一点一过1受激跃迁：低能级高能级，吸收能量(1)光照(吸收光子)：光子的能量必须恰等于能级差，hE。(2)碰撞、加热等：只要入

14、射粒子能量大于或等于能级差即可，E外E。2电离：由基态或低能级电离态(1)基态电离态：E吸0(13.6 eV)13.6 eV电离能。(2)n2能级电离态：E吸0E23.4 eV(3)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。(三) 原子核的衰变及半衰期研清微点1三种射线的性质和特点1如图所示，某放射性元素衰变过程中释放出、三种射线，分别进入匀强磁场和匀强电场中，关于三种射线，下列说法正确的是( )A表示射线，其速度最慢、电离能力最弱B表示射线，其穿透能力和电离能力都很强C表示射线，是原子核内释放出的高频电磁波D表示射线，是高速电子流，可以穿透几毫米厚的铝板解析：选C射线是高速粒

15、子流，粒子带正电，射线为高速电子流，带负电，射线为高频电磁波，结合题图及左手定则可知：为射线，为射线，为射线。射线的速度最小但电离能力最强，射线是由原子核内释放出的高频电磁波，其穿透能力很强，但电离能力很弱，故C正确，A、B、D错误。一点一过三种射线的成分和性质名称构成符号电荷量质量电离作用穿透能力射线氦核He2e4 u最强最弱射线电子ee u较强较强射线光子00最弱最强研清微点2、衰变及衰变次数的确定2(多选)由于放射性元素Np的半衰期很短，所以在自然界一直未被发现，只是在使用人工的方法制造后才被发现。已知Np经过一系列衰变和衰变后变成Bi，下列论断中正确的是( )A.Bi的原子核比Np的原

16、子核少28个中子B.Bi的原子核比Np的原子核少18个中子C衰变过程中共发生了7次衰变和4次衰变D衰变过程中共发生了4次衰变和7次衰变解析：选BCBi的中子数为20983126，Np的中子数为23793144，Bi的原子核比Np的原子核少18个中子，A错、B对；衰变过程中共发生了衰变的次数为7次，衰变的次数是27(9383)4次，C对、D错。一点一过衰变次数的两种确定方法(1)根据质量数和电荷数守恒列方程组求解若XYnHeme则AA4n，ZZ2nm解以上两式即可求出m和n。(2)因为衰变对质量数无影响，可先由质量数的改变确定衰变的次数，然后根据衰变规律确定衰变的次数。研清微点3半衰期的理解与计

17、算3(2023浙江1月选考)宇宙射线进入地球大气层与大气作用会产生中子，中子与大气中的氮14会产生以下核反应：NnCH，产生的C能自发进行衰变，其半衰期为5 730年，利用碳14的衰变规律可推断古木的年代。下列说法正确的是( )A.C发生衰变的产物是NB衰变辐射出的电子来自于碳原子的核外电子C近年来由于地球的温室效应，引起C的半衰期发生微小变化D若测得一古木样品的C含量为活体植物的，则该古木距今约为11 460年解析：选D由CeN，故A错误；衰变辐射出的电子来自于碳原子的核内部，B错误；半衰期与温度无关，C错误；根据m余m0m0，解得t2T11 460年，D正确。一点一过对半衰期的理解(1)半

18、衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对个别或少量原子核，无半衰期可言。(2)根据半衰期的概念，可总结出公式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。研清微点4磁场中的原子核衰变与动量守恒的综合问题4(多选)静止的Bi原子核在磁场中发生衰变后运动轨迹如图所示，大、小圆半径分别为R1、R2。则下列关于此核衰变方程和两圆轨迹半径比值的判断中正确的是( )A.BiTlHe B.BiPoeCR1R2841 DR1R22074解析：选BC由动量守恒定律可知0mv1Mv2，由左手定则可知此核衰

19、变为衰变，故A错误，B正确；由qvBm可知R，所以R1R2841，故C正确，D错误。一点一过原子核在磁场中衰变后运动分析静止原子核在匀强磁场中自发衰变，如果产生的新核和放出的粒子的速度方向与磁场方向垂直，则它们的运动轨迹为两相切圆，衰变时两圆外切，衰变时两圆内切，根据动量守恒定律有m1v1m2v2，又r，则半径小的为新核，半径大的为粒子或粒子，其特点对比如下表：衰变XYHe匀强磁场中轨迹：两圆外切，粒子半径大衰变XYe匀强磁场中轨迹：两圆内切，粒子半径大(四) 核反应方程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

20、子)HeBe6Cn (查德威克发现中子)AlHe Pn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Un BaKr3nUnXeSr10n轻核聚变很难控制HHHen2核反应方程的书写(1)掌握核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒的规律。(2)掌握常见的主要核反应方程式，并知道其意义。(3)熟记常见的基本粒子的符号，如质子、中子、粒子等。多维训练1核反应生成物的分析(2021江苏高考)用“中子活化”技术分析某样品的成分，中子轰击样品中的 N产生C和另一种粒子X，则X是( )A质子 B粒子 C粒子 D正电子解析：选A该核反应方程为NnCH，可知X是质子。故A正确。

21、2核反应类型分析(2021浙江6月选考)(多选)对四个核反应方程：(1) UThHe；(2) ThPae；(3) NHe OH；(4)HHHen17.6 MeV。下列说法正确的是( )A(1)(2)式核反应没有释放能量B(1)(2)(3)式均是原子核衰变方程C(3)式是人类第一次实现原子核转变的方程D利用激光引发可控的(4)式核聚变是正在尝试的技术之一解析：选CD(1)式是衰变，(2)式是衰变，均有能量放出，故A错误；(3)式是人工核转变，故B错误；(3)式是人类第一次实现原子核转变的方程，故C正确；利用激光引发可控的(4)式核聚变是正在尝试的技术之一，故D正确。3放射性同位素及其衰变方程(多

22、选)1934年，约里奥居里夫妇用粒子轰击铝箔，首次产生了人工放射性同位素X，反应方程为HeAlXn。X会衰变成原子核Y，衰变方程为XYe。则( )AX的质量数与Y的质量数相等BX的电荷数比Y的电荷数少1CX的电荷数比Al的电荷数多2DX的质量数与Al的质量数相等解析：选AC根据电荷数守恒和质量数守恒，可知HeAlXn方程中X的质量数为30，电荷数为15，再根据XYe方程可知Y的质量数为30，电荷数为14，故X的质量数与Y的质量数相等，X的电荷数比Y的电荷数多1，X的电荷数比Al的电荷数多2，X的质量数比Al的质量数多3，A、C正确，B、D错误。(五) 核能的计算1应用质能方程解题的流程图(1)

23、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”。2根据核子比结合能计算核能原子核的结合能核子比结合能核子数。多维训练1质能方程的应用(2021海南高考)1932年，考克饶夫和瓦尔顿用质子加速器进行人工核蜕变实验，验证了质能关系的正确性。在实验中，锂原子核俘获一个质子后成为不稳定的铍原子核，随后又蜕变为两个原子核，核反应方程为LiHBe2X。已知H、Li、X的质量分别为m11.007 28 u、m27.016 01 u、m34.001 51 u，光在真空中的传播速度为c，则在该核反应中

24、( )A质量亏损m4.021 78 uB释放的核能Ec2C铍原子核内的中子数是5DX表示的是氚原子核解析：选B根据核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，可知方程为LiHBe2He，则Z4，A8，铍原子核内的中子数是4，X表示的是氦核，故C、D错误；核反应质量亏损为mm1m22m30.020 27 u，则释放的核能为E(m1m22m3)c2，故A错误，B正确。2质能方程与动量守恒定律综合现有两动能均为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

25、.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：选C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，

26、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。3根据比结合能曲线分析结合能(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.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.U核中核子的平均结合能比Kr核中的大解析：选BC由题图可知，He的比结合能为7 MeV，因此它的结合能为7 MeV428 MeV，A错误；比结合能越大，表明原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，结合题图可知B正确；两个比结合能小的H核结合成比结合能大的He时，会释

27、放能量，C正确；由题图可知，U的比结合能(即平均结合能)比Kr的小，D错误。课时跟踪检测1(2021湖南高考)核废料具有很强的放射性，需要妥善处理。下列说法正确的是( )A放射性元素经过两个完整的半衰期后，将完全衰变殆尽B原子核衰变时电荷数守恒，质量数不守恒C改变压力、温度或浓度，将改变放射性元素的半衰期D过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害解析：选D根据半衰期的定义可知，放射性元素经过两个完整的半衰期后，还剩余原来的未衰变，故A错误；原子核衰变时满足电荷数守恒、质量数守恒，故B错误；放射性元素的半衰期是由原子核的自身结构决定的，而与物理环境如压力、温度或浓度无

28、关，与化学状态无关，故C错误；过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害，故D正确。220世纪60年代，我国以国防为主的尖端科技取得了突破性的发展。1964年，我国第一颗原子弹试爆成功；1967年，我国第一颗氢弹试爆成功。关于原子弹和氢弹，下列说法正确的是( )A原子弹和氢弹都是根据核裂变原理研制的B原子弹和氢弹都是根据核聚变原理研制的C原子弹是根据核裂变原理研制的，氢弹是根据核聚变原理研制的D原子弹是根据核聚变原理研制的，氢弹是根据核裂变原理研制的解析：选C原子弹是根据重核裂变研制的，而氢弹是根据轻核聚变研制的，故A、B、D错误，C正确。3银河系中存在大量的铝同位素

29、26Al。26Al核衰变的衰变方程为AlMge，测得26Al核的半衰期为72万年。下列说法正确的是( )A26Al核的质量等于26Mg核的质量B26Al核的中子数大于26Mg核的中子数C将铝同位素26Al放置在低温低压的环境中，其半衰期不变D银河系中现有的铝同位素26Al将在144万年后全部衰变为26Mg解析：选C26Al核发生衰变的过程中释放正电子的同时还有核能释放，发生质量亏损，所以26Al核的质量大于26Mg核的质量，故A错误；26Al核的中子数n1261313，而26Mg核的中子数n2261214，所以26Al核的中子数小于26Mg核的中子数，故B错误；半衰期是原子核固有的属性，与物理

30、环境和化学状态无关，故C正确；铝同位素26Al的半衰期为72万年，所以经过144万年也就是两个半衰期后还剩下没有衰变，故D错误。4(2021北京等级考)硼(B)中子俘获治疗是目前最先进的癌症治疗手段之一。治疗时先给病人注射一种含硼的药物，随后用中子照射，硼俘获中子后，产生高杀伤力的粒子和锂(Li)离子。这个核反应的方程是( )A.BnLiHeB.BHeNnC.NHeOHD.NnCH解析：选A由题知，硼俘获中子后，产生高杀伤力的粒子和锂(Li)离子，而粒子为氦原子核，则这个核反应方程为BnLiHe，故选A。5(2023浙江1月选考)(多选)氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其

31、光谱如图甲所示。氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光，从能级3跃迁到能级2产生可见光。用同一双缝干涉装置研究两种光的干涉现象，得到如图乙和图丙所示的干涉条纹。用两种光分别照射如图丁所示的实验装置，都能产生光电效应。下列说法正确的是( )A图甲中的H对应的是B图乙中的干涉条纹对应的是C的光子动量大于的光子动量DP向a移动，电流表示数为零时对应的电压表示数比的大解析：选CD氢原子从能级6跃迁到能级2：E6E2h，从能级3跃迁到能级2：E3E2h，因为E6E2E3E2，故，题图1中的H为红光，波长长，频率小，应为，A错误；题图2中的干涉条纹间距小，波长小，对应的是，B错误；光子动量p，得pp，C正确

32、；P向a移动，当电流表示数为零时，对初动能最大的光电子，由动能定理得eUhW，则U，由于，则UU，D正确。6(2021全国甲卷)如图，一个原子核X经图中所示的一系列、衰变后，生成稳定的原子核Y，在此过程中放射出电子的总个数为( )A6 B8 C10 D14解析：选AX的中子数为146，质子数为92，质量数为14692238，Y的中子数为124，质子数为82，质量数为12482206，质量数减少23820632，发生衰变的次数为3248，发生衰变的次数为82(9228)6，即在此过程中放射出电子的总个数为6，A正确。7(2021福建高考)核污水中常含有氚(H)等放射性核素，处置不当将严重威胁人类

33、安全。氚衰变的半衰期长达12.5年，衰变方程为HHeee，其中e是质量可忽略不计的中性粒子，Z_，A_。若将含有质量为m的氚的核污水排入大海，即使经过50年，排入海中的氚还剩_m(用分数表示)。解析：根据电荷数守恒和质量数守恒可得Z2，A3，经过50年，排入海水中的氚的剩余质量为mmm。答案：23阶段综合检测(五)考查范围：振动和波动 光学 热学 原子物理(本试卷满分：100分)一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)1.如图，一汽缸开口向右、固定于水平地面，一活塞将一定质量的气体封闭在汽缸内。汽缸中间位置有小挡板。开始时，外界大

34、气压为p0，活塞紧压于小挡板右侧。缓慢升高封闭气体温度T，封闭气体压强p随T变化图像可能正确的是( )解析：选B当缓慢升高缸内气体温度时，气体先发生等容变化，根据查理定律，缸内气体的压强p与热力学温度T成正比，图线是过原点的倾斜的直线；当缸内气体的压强等于外界的大气压时，气体发生等压膨胀，图线是平行于T轴的直线。故选B。2手持软长绳的一端O点，在竖直平面内连续向上、向下抖动软绳(可视为简谐运动)，带动绳上的其他质点振动形成沿绳水平传播的简谐波，P、Q为绳上的两点。t0时O点由平衡位置开始振动，至t1时刻恰好完成次全振动，绳上OQ间形成如图所示的波形(Q点之后未画出)，则( )At1时刻之前Q点

35、始终静止Bt1时刻P点刚好完成一次全振动Ct0时O点运动方向向上D若手上下振动加快，该波的波长将变大解析：选B由题意可知该简谐波的周期为T，由题图可知质点P的平衡位置到波源平衡位置的距离为四分之三个波长，质点Q的平衡位置到波源平衡位置的距离为四分之五个波长，所以质点P、Q起振的时刻分别为tPTt1，tQTt1，所以t1时刻前Q点已经开始振动，且t1时刻P点刚好完成一次全振动，故A错误，B正确；由题图及上面分析可知P点的起振方向为向下，由于绳子上所有质点的起振方向都和波源的起振方向相同，所以t0时O点运动方向向下，故C错误；手上下振动加快后，简谐波的频率增大，但波速不变，所以波长变小，故D错误。

36、3如图甲所示，在平静的水面下深h处有一个点光源S，它发出两种不同颜色的a光和b光，在水面上形成了一个有光线射出的圆形区域，该区域的中间为由ab两种单色光所构成的复色光圆形区，周围为环状区域，且为a光的颜色(见图乙)。设b光的折射率为nb，则下列说法正确的是( )A在水中，a光的波长比b光小B水对a光的折射率比b光大C在水中，a光的传播速度比b光小D复色光圆形区域的面积为S解析：选Da光的照射面积大，知a光的临界角较大，根据sin C知a光的折射率较小，所以a光的频率较小，波长较大，根据v知，在水中，a光的传播速度比b光大，同一种色光在真空中和在水中频率相同，由vf可知，在水中，a光的波长比b光

37、大，A、B、C错误；设复色光圆形区域半径为r，复色光圆形区域边缘，b光恰好发生全反射，依据sin C 结合几何关系，可知sin C，而复色光圆形区域的面积Sr2，联立解得S，D正确。4如图所示，某轧钢厂的热轧机上安装了一个射线测厚仪，该仪器探测到的射线强度与钢板的厚度有关，已知车间采用放射性同位素Ir作为放射源，通过衰变放出射线，半衰期为74天，适合透照钢板厚度10100 mm，下列说法正确的是( )A若衰变产生的新核用X表示，则Ir的衰变方程为IrX2eB若有4 g放射性同位素Ir，经过222天有1.0 g没有衰变C若已知钢板厚度标准为20 mm，探测器得到的射线变弱时，说明钢板厚度大于20

38、 mm，应当减小热轧机两轮之间的厚度间隙D衰变时遵循能量守恒且生成物的质量等于反应物的质量解析：选C衰变的实质是原子核里的一个中子放出一个电子变为一个质子，反应过程中遵循质量数守恒和核电荷数守恒，衰变方程为IrXe，A错误；若有4 g放射性同位素Ir，经过222天(3个半衰期)有0.5 g没有衰变，B错误；探测器得到的射线变弱时，说明钢板厚度増大，应当减小热轧机两轮之间的厚度间隙，C正确；放射性同位素发生衰变时，因遵循能量守恒，放岀能量后发生质量亏损，D错误。5如图所示为氢原子的能级图。现有两束光，a光由图中跃迁发出的光子组成，b光由图中跃迁发出的光子组成，已知a光照射x金属时刚好能发生光电效

39、应，则下列说法正确的是( )Ax金属的逸出功为2.86 eVBa光的频率大于b光的频率C氢原子发生跃迁后，原子的能量将减小3.4 eVD用b光照射x金属，发出的光电子的最大初动能为10.2 eV解析：选Aa光子的能量为EaE5E22.86 eV，a光照射x金属时刚好能发生光电效应，则x金属的逸出功为2.86 eV，A正确；b光子的能量为EbE2E110.2 eV，a光子的能量值小，则a光的频率小，B错误；氢原子辐射出a光子后，氢原子的能量减小了EaE5E22.86 eV，C错误；用b光照射x金属，发出的光电子的最大初动能为EkmEbW07.34 eV，D错误。6我国首辆火星车祝融号采用放射性材

40、料PuO2作为发电能源为火星车供电。PuO2中的元素Pu是 Pu，其发生衰变的半衰期为87.7年。下列说法中正确的是( )A衰变是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子B. Pu发生衰变的核反应方程为PunUHeC经过263.1年，大约还有12.5%的Pu原子核没有发生衰变D当气温和引力环境发生改变时，Pu 的半衰期可能会发生变化解析：选C衰变是原子核放出一个粒子，形成一个新核，A错误；Pu发生衰变的核反应方程为PuUHe，B错误；3，所以大约还有312.5%的Pu原子核还未发生衰变，C正确；放射性元素的半衰期只与原子核自身的因素有关，与外界环境无关，D错误。7.图为研究光电效应的电路图，

41、测得遏止电压为Uc，已知电子的电荷量为e，则下列说法正确的是( )A光电子的最大初动能为eUcB测量遏止电压时，开关S应与b连接C光电管两端电压为零时，光电流也为零D开关S接b，调节滑动变阻器，电压表示数增大时，电流表示数一定增大解析：选A当光电管两端电压达到遏止电压Uc时，从阴极K射出的具有最大初动能Ekm的光电子恰好不能到达阳极，根据动能定理有0EkmeUc，解得EkmeUc，故A正确；测量遏止电压时，应使光电管阴极与电源正极相连，阳极与电源负极相连，故开关S应与a连接，故B错误；光电管两端电压为零时，若光电子能够到达阳极，则光电流就不为零，故C错误；开关S接b，调节滑动变阻器，电压表示数

42、增大时，若此时光电流已经达到饱和值，则电流表示数不再增大，故D错误。二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。在每题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错的得0分)8下列说法中正确的是( )A图甲中分子并不真的是球形，把它们当做球形处理是一种估算方法B图乙是布朗运动实验的观测记录，图为三颗微粒的运动轨迹C图丙说明悬浮微粒做布朗运动，是液体分子的无规则撞击造成的D图丁中两分子间分子力的合力为零的位置分子势能最小解析：选ACD题图甲中分子并不真的是球形，把它们当作球形处理是一种估算方法，故A正确；题图乙是三颗微粒在不同时刻位置的连线，而不是微粒的运

43、动轨迹，故B错误；题图丙说明悬浮微粒做布朗运动，是液体分子的无规则撞击造成的，故C正确；题图丁中两分子间分子力的合力为零的位置分子势能最小，故D正确。9太阳辐射的总功率约为41026 W，其辐射的能量来自聚变反应，在聚变反应中，一个质量为1 876.1 MeV/c2(c为真空中的光速)的氘核(H)和一个质量为2 809.5 MeV/c2的氚核(H)结合为一个质量为3 728.4 MeV/c2的氦核(He)，并放出一个X粒子，同时释放大约17.6 MeV的能量。下列说法正确的是( )AX粒子是中子BX粒子的质量为939.6 MeV/c2C太阳每秒因为辐射损失的质量约为4106 kgD地球每秒接收到太阳辐射的能量约41026 J解析：选AB由质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为0，则X为中子，A正确；根据能量关系可知mnc21 876.12 809.53 728.417.6(MeV)，解得mn939.6MeV/c2，B正确；太阳每秒放出的能量EPt41026 J，损失的质量m4.4109 kg，C错误；太阳每秒放出的能量E41026 J，而地球每秒接收到太阳辐射的能量小于41026 J，D错误。