高考物理大一轮复习 第十三章 波粒二象性 原子结构 原子核 第2讲 原子核课件.ppt

第2讲原子核 第十三章波粒二象性原子结构原子核 考试标准 内容索引 过好双基关回扣基础知识训练基础题目 研透命题点细研考纲和真题分析突破命题点 课时作业限时训练练规范练速度 过好双基关 一 原子核的组成1 天然放射现象 1 天然放射现象元素自发地放出射线的现象 首先由发现 天然放射现象的发现 说明原子核具有复杂的结构 2 三种射线 贝可勒尔 2 原子核的组成 1 原子核由质子 h 和中子 n 组成 质子和中子统称为 质子带正电 中子不带电 2 基本关系 核电荷数 z 质子数 元素的原子序数 质量数 a 质子数 中子数 3 x元素的原子核的符号为x 其中a表示 z表示核电荷数 4 同位素 具有相同而中子数不同的原子核 在元素周期表中处于同一位置 它们互称为同位素 核子 核外电子数 质子数 核子数 质量数 a 它们的质子数相等b 它们的核外电子数相等c 它们的核子数相等d 它们的化学性质相同 答案 二 放射性元素的衰变1 原子核的衰变 1 原子核放出 粒子或 粒子 变成另一种的变化称为原子核的衰变 2 分类 原子核 当放射性物质连续发生衰变时 原子核中有的发生 衰变 有的发生 衰变 同时伴随着 辐射 2 半衰期放射性元素衰变的快慢是由核自身的因素决定的 跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系 3 两个典型的衰变方程 内部 a m 4b m 16c n 4d n 2 答案 三 探测射线的方法威尔逊云室 气泡室 盖革 米勒计数器 四 放射性的应用与防护1 应用射线 工业上可以使用射线来测厚度 医疗方面可以 利用 射线照射种子来培育优良品种等 2 示踪原子 有关生物大分子的结构及其功能的研究 几乎都要借助于 3 辐射与安全 人类一直生活在放射性的环境中 过量的射线对人体组织有破坏作用 要防止对水源 空气 用具等的污染 放射治疗 示踪原子 放射性物质 答案 2 链式反应 由重核裂变产生的使裂变反应一代接一代继续下去的过程 3 临界体积和临界质量 裂变物质能够发生的最小体积及其相应的质量 4 裂变的应用 原子弹 核反应堆 五 核裂变1 典型的裂变反应方程 中子 链式反应 六 核聚变1 典型的聚变反应方程 自测4 多选 下列说法正确的是a 重核裂变时放出能量 而轻核聚变时吸收能量b 轻核聚变必须在很高的温度下才能进行c 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应d 人类制成了原子弹 从而实现了用人工方法控制链式反应的速度 和平利用核能 答案 研透命题点 命题点一原子核及核反应 1 核反应过程一般都是不可逆的 所以核反应方程只能用单向箭头 连接并表示反应方向 不能用等号连接 2 核反应的生成物一定要以实验为基础 不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程 3 核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒 核反应过程中反应前后的总质量一般会发生变化 4 核反应遵循电荷数守恒 答案 解析 解析铀核在裂变过程中需要中子的轰击 产生链式反应 选项a错误 选项b正确 而链式反应在进行过程中 还需要铀块达到临界体积才能维持链式反应持续不断进行下去 选项c正确 根据释放出来的核能 结合质能方程 e mc2可知 反应过程中 亏损质量为 m kg 3 6 10 28kg 选项d错误 答案 变式1 多选 2017 金华十校 联考 关于天然放射现象 以下叙述正确的是a 在 这三种射线中 射线的穿透能力最强 射线的电离能力最强b 衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时产生的c 射线会使种子的遗传基因发生变异 从而培育出新的优良品种d 铀核 u 衰变为铅核 pb 的过程中 要经过8次 衰变和10次 衰变 答案 变式2 多选 14c发生放射性衰变成为14n 半衰期约为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a 该古木的年代距今约5700年b 12c 14c具有相同的中子数c 14c衰变为14n的过程中放出 射线d 增加样品测量环境的压强将加速14c的衰变 解析 解析放射性元素经过一个半衰期剩下的原子核的质量是原来的一半 故该古木的年代距今约为5700年 a正确 12c和14c互为同位素 具有相同的质子数 不同的中子数 b错误 14c衰变为14n 电荷数增加1 说明放出了电子 发生了 衰变 c正确 半衰期由原子核本身决定 与外界因素无关 d错误 变式3 多选 下列有关原子结构和原子核的认识 其中正确的是a 射线是高速运动的电子流b 氢原子辐射光子后 其绕核运动的电子动能增大c 太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的轻核聚变d 的半衰期是5天 100克经过10天后还剩下50克 解析 射线是高速电子流 而 射线是一种电磁波 选项a错误 氢原子辐射光子后 绕核运动的电子距核更近 动能增大 选项b正确 太阳辐射能量的主要来源是太阳内部氢核的聚变 选项c正确 答案 解析 a 是裂变 是 衰变b 是聚变 是裂变c 是 衰变 是裂变d 是裂变 是 衰变 答案 变式4 多选 2017 湖州市高三上学期期末 对以下的几个核反应方程 判断正确的是 解析 下列表述正确的是a x是质子b y的质子数是3 中子数是3c 两个核反应都没有质量亏损d 氘和氚的核反应是核聚变反应 答案 变式5 多选 2017 浙江 七彩阳光 联考 现有如下两个核反应方程分别为 解析 根据两个核反应方程可知 都有大量的能量释放出来 所以一定都有质量亏损 故c错误 氘和氚的核反应过程中是质量比较小的核生成质量比较大的新核 所以是核聚变反应 故d正确 命题点二核能的计算 核能的计算方法1 根据爱因斯坦质能方程列式计算 即 e mc2 m的单位 kg 2 根据1原子质量单位 u 相当于931 5mev能量 则 e m 931 5mev m的单位 u 3 核反应遵守动量守恒定律和能量守恒定律 因此可以结合动量守恒定律和能量守恒定律来计算核能 答案 1 核反应方程中的x是 2 该反应放出的能量是 j 结果保留三位有效数字 解析 2 98 10 11 解析该核反应质量亏损为 m 0 2u 能量亏损为 e 0 2 931 5mev 2 98 10 11j 答案 b 由核反应过程质量守恒可知m1 m2 m3 m4c 核反应放出的能量等于 m1 m2 m3 m4 c2d 这种装置的核反应原理是核聚变 解析 核反应过程中质量数守恒 但质量不守恒 存在质量亏损 因此m1 m2 m3 m4 故b错误 核反应过程中的质量亏损 m m1 m2 m3 m4 释放的核能 e mc2 m1 m2 m3 m4 c2 故c正确 这种装置的核反应原理是核聚变 故d正确 答案 解析 解析原子序数大于83的元素都具有放射性 a错误 由电荷数和质量数守恒可以判断x为 粒子 b正确 经过2t时间 核反应释放的核能为n0 e c正确 d错误 答案 17 6 解析 课时作业 1 多选 2017 金华十校联考 下列物理现象正确的是a 电子的衍射现象说明实物粒子也具有波动性b 链式反应属于重核的聚变c 能量越大的光子波长越长d 核力是强相互作用 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 2 多选 在物理学的发展过程中 许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步 下列表述符合物理学史实的是a 普朗克为了解释黑体辐射现象 第一次提出了能量量子化理论b 爱因斯坦为了解释光电效应的规律 提出了光子说c 卢瑟福通过对 粒子散射实验的研究 提出了原子的核式结构模型d 贝可勒尔通过对天然放射性的研究 发现原子核是由质子和中子组成的 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 3 多选 2017 杭州市期末教学质检 下列关于近代物理学的叙述中 说法正确的是a 卢瑟福提出了原子的核式结构模型b 已知铀238的半衰期为4 5 109年 则100个铀238原子经过9 109年后未发生衰变的有25个c 衰变释放出的是电子流 且这些电子不是原子核外的电子d 爱因斯坦的光子说以及光电效应方程 说明光子具有波动性 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 解析 解析卢瑟福根据 粒子散射实验 提出了原子的核式结构模型 选项a正确 半衰期对少量原子不成立 选项b错误 衰变的电子流 来自于原子核内部 选项c正确 爱因斯坦的光子说以及光电效应说明光子具有粒子性 选项d错误 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 4 多选 下列应用是把放射性同位素作为示踪原子的是a 利用钴60治疗肿瘤等疾病b 射线探伤c 利用含有放射性碘131的油检测地下输油管的漏油情况d 把含有放射性元素的肥料施给农作物用以研究农作物吸收养分的规律 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 5 多选 下列说法正确的是a 天然放射现象说明原子核内部具有复杂的结构b 粒子散射实验说明原子核内部具有复杂的结构c 原子核发生 衰变生成的新核原子序数增加d 氢原子从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的波长小于从能级2跃迁到基态辐射出的光子的波长 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 解析天然放射现象说明原子核内部具有复杂的结构 a正确 粒子散射实验说明原子具有核式结构 b错误 根据电荷数守恒 质量数守恒知 衰变放出了一个电子 新核的核电荷数增加1 即原子序数增加 c正确 氢原子从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的频率小于从能级2跃迁到基态辐射出的光子的频率 故从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的波长大于从能级2跃迁到基态辐射出的光子的波长 d错误 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 6 多选 2017 湖州市期末考试 铀核裂变是核电站核能的重要来源 下列说法正确的是a 铀238是核电站的燃料b 铀核裂变反应中有中子放出c 铀核的链式反应可人工控制d 铀块体积对链式反应的发生无影响 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 解析核电站的主要燃料是铀235 选项a错误 重核裂变时也会产生一些中子 链式反应属于可控裂变反应 选项b c正确 要发生链式反应除了有中子外 还需要铀块体积达到临界体积 选项d错误 7 多选 2017 温州市十校期末联考 下列说法正确的是a 方程式是重核裂变反应方程b 衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的c 核力是短程力 与核子间的距离有关 有时表现为引力 有时表现为斥力d 原子核所含核子单独存在时的总质量等于该原子核的质量 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 核力是短程力 与核子间的距离有关 有时表现为引力 有时表现为斥力 选项c正确 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 选项d错误 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 c 发生 衰变时原子核放出电子 说明电子是原子核的组成部分d 中子和质子结合成氘核 若该过程质量亏损为 m 则氘核的结合能为 mc2 根据重核裂变的核反应方程配平方式可知 选项b正确 衰变时原子核内部中子衰变为质子时释放出高速电子 电子并不是原子核的组成部分 选项c错误 根据质能方程可知 选项d正确 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 9 多选 2017 诸暨中学期中考试 科学家通过对月壤样品进行实验分析 估计月壤中氦3的资源总量可达100 500万吨 若能实现商业化运用 月壤中的氦3可供地球能源需求达数万年 利用氦3的核反应方程为 则下列说法中正确的是a 上式中x应为质子b 目前地球上的核电站正是利用氦3作为核燃料 因此迫切需要开发月壤的氦3 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析 16 目前的核电站主要采用了铀235的核裂变 而核聚变仍处于实验阶段 选项b错误 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 10 多选 下列说法正确的是a 分别用x射线和绿光照射同一金属表面都能发生光电效应 则用x射线照射时光电子的最大初动能较小b 用升温 加压或发生化学反应的方法不能改变放射性元素的半衰期c 以md mp mn分别表示氘核 质子 中子的质量 则md mp mnd 天然放射现象中的 射线是原子核受激发产生的 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析 16 解析分别用x射线和绿光照射同一金属表面都能发生光电效应 由光电效应方程 ek h w0 则用频率比较大的x射线照射时光电子的最大初动能较大 故a错误 放射性元素的半衰期与原子核所处的物理环境和化学状态无关 故b正确 质子和中子结合成氘核 有质量亏损 可知md mp mn 故c错误 天然放射现象中的 射线是原子核受激发产生的 故d正确 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 c 质子 中子 粒子的质量分别为m1 m2 m3 那么质子和中子结合成一个 粒子 所释放的核能为 e m1 m2 m3 c2d 原子从a能级跃迁到b能级时发射波长为 1的光子 原子从b能级跃迁到 c能级时吸收波长为 2的光子 已知 1 2 那么原子从a能级跃迁到c能级时将要吸收波长为的光子 11 多选 2017 杭州二中选考仿真考试 下列说法中正确的是 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 解析卢瑟福用 粒子轰击氮核发现了质子 a正确 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 两个质子与两个中子结合成一个 粒子 所释放的核能为 e 2m1 2m2 m3 c2 c错误 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 12 多选 2017 浙江教育绿色评价联盟适应性考试 一静止在某匀强磁场中的原子核x发生 衰变后变成原子核y 已知原子核x 原子核y和 粒子的质量分别为mx my和m 光速为c 不考虑质量与速度有关的相对论效应 释放的核能全部转化为两个粒子的动能 则a 原子核y的中子数比原子核x的中子数少2b 此反应前后质量亏损 m mx my m c 原子核y和 粒子在同一匀强磁场中做匀速圆周运动的半径比为d 粒子的动能为ek 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 解析 衰变放出氦原子核 所以原子核y的中子数比原子核x的中子数少2 选项a正确 此反应前后质量亏损 m mx my m 选项b正确 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 13 多选 2017 杭州市高三上期末 在家居装饰中常用到花岗岩 大理石等天然石材 这些岩石都含有不同程度的放射性元素 下列说法中正确的是 b 衰变中 粒子获得的能量越大 其德布罗意波长越短c 衰变中产生的电子来源于原子核的内部 故半衰期会受元素化学状态的影响d 若某一原子核衰变辐射出一个频率为 的 光子 该过程质量亏损为 m 则h mc2 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 衰变中产生的电子来源于原子核的内部 但是半衰期不会受元素化学状态的影响 故c错误 原子核衰变后 质量亏损产生的能量为 mc2 h ek 可知h mc2 故d错误 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 14 多选 据报道 2014年3月4日英国兰开夏郡的一名13岁学生杰米 爱德华兹在学校实验室里成功完成了一项核试验 成为世界上实现核聚变的最年轻的人 引起人们对氢元素 氢的同位素 核反应的热议 下列说法正确的是a 氢原子光谱是线状谱 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 解析因为氢原子释放的能量是不连续的 所以氢原子的光谱是线状谱 选项a正确 原子序数较大的原子核才可能发生 衰变 选项b错误 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 核聚变并非都是可控的 选项d错误 15 多选 2017 温州市九校高三上学期期末 图1中四幅图涉及不同的物理知识 其中说法正确的是 图1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 a 图甲 用紫外线照射金属锌板表面时会发生光电效应 当增大紫外线的照射强度时 从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大b 图乙 卢瑟福