資源簡(jiǎn)介

章末檢測(cè)試卷(五)
(滿分：100分)
一、單項(xiàng)選擇題：本題共7小題，每小題4分，共28分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。
1.如圖所示，α粒子散射實(shí)驗(yàn)被評(píng)為世界十大經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)之一，此實(shí)驗(yàn)開創(chuàng)了原子結(jié)構(gòu)研究的先河，為建立現(xiàn)代原子核理論打下了基礎(chǔ)，關(guān)于α粒子散射實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是 (　　)
A.湯姆孫的α粒子散射實(shí)驗(yàn)，證明了原子核是可以再分的
B.該實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)否定了盧瑟福的“西瓜模型”，并估算了原子的大小
C.該實(shí)驗(yàn)表明原子中心有一個(gè)極大的核，它占有原子體積的極大部分
D.該實(shí)驗(yàn)表明占原子質(zhì)量絕大部分的帶正電的物質(zhì)集中在很小的空間范圍內(nèi)
2.能源是社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，發(fā)展核能是解決能源問題的途徑之一。下列關(guān)于核反應(yīng)方程的說法，正確的是 (　　)
A.HHHen是α衰變
BUnXeSr+1n是目前人類獲得核能的主要方式
CThPa+X中的X是質(zhì)子
DHHHen是核聚變，反應(yīng)后的總質(zhì)量較聚變前增加
3.(2023·汕頭市模擬)2023年4月12日，我國(guó)“人造太陽”之稱的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置(EAST)創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄，成功實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定態(tài)高約束模式等離子體運(yùn)行403秒。其內(nèi)部發(fā)生輕核聚變的核反應(yīng)方程為HHHe+X，釋放出能量，一段時(shí)間后測(cè)得反應(yīng)物的質(zhì)量虧損了Δm，光速為c，下列說法正確的是 (　　)
A.X粒子穿透能力強(qiáng)電離能力弱
B.這段時(shí)間內(nèi)，輕核聚變釋放的能量為Δmc2
C.X粒子最早由湯姆孫通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的
D.輕核聚變質(zhì)量虧損，則輕核聚變過程中質(zhì)量數(shù)不守恒
4.(2023·湖南卷)2023年4月13日，中國(guó)“人造太陽”反應(yīng)堆中科院環(huán)流器裝置(EAST)創(chuàng)下新紀(jì)錄，實(shí)現(xiàn)403秒穩(wěn)態(tài)長(zhǎng)脈沖高約束模等離子體運(yùn)行，為可控核聚變的最終實(shí)現(xiàn)又向前邁出了重要的一步，下列關(guān)于核反應(yīng)的說法正確的是 (　　)
A.相同質(zhì)量的核燃料，輕核聚變比重核裂變釋放的核能更多
B.氘氚核聚變的核反應(yīng)方程為HHHee
C.核聚變的核反應(yīng)燃料主要是鈾235
D.核聚變反應(yīng)過程中沒有質(zhì)量虧損
5.來自氫原子所發(fā)射的光譜線中有4種波長(zhǎng)的光是可見光，其波長(zhǎng)分別為：410 nm、434 nm、486 nm和656 nm。它們是氫原子中的電子吸收光子能量躍遷至能級(jí)較高的激發(fā)態(tài)后，再向n=2的能級(jí)躍遷時(shí)釋放出的譜線。對(duì)相關(guān)信息說法正確的是 (　　)
A.氫原子只能通過吸收光子才能躍遷至能級(jí)較高的激發(fā)態(tài)
B.氫原子處于n=2能級(jí)時(shí)為基態(tài)
C.氫原子可以吸收任何能量的光子而發(fā)生能級(jí)躍遷
D.這四種光子中410 nm的光子能量最大
6.(2023·茂名市模擬)日本政府將福島核廢水排放入海，遭到了國(guó)際社會(huì)的譴責(zé)。核廢水中具有大量的放射性元素，其中Cs是主要成分經(jīng)大約30年的時(shí)間發(fā)生一次β衰變，同時(shí)生成新核X，則下列說法正確的是 (　　)
A.β粒子是Cs核外電子受激發(fā)而放出的
BCs比新核X多一個(gè)中子
CCs的比結(jié)合能大于新核X的比結(jié)合能
D.隨著Cs的衰變其半衰期逐漸減小
7.(2023·湛江市模擬)已知?dú)涞耐凰仉癏)的原子能級(jí)分布與氕H)的原子能級(jí)分布相同。用光子能量為12.75 eV的光束照射大量處于基態(tài)的氚H)原子，再用氚H)原子躍遷時(shí)輻射的光照射逸出功為2.25 eV的金屬板。已知?dú)湓幽芗?jí)分布如圖所示，氚H)的原子核發(fā)生β衰變的半衰期約為12.5年，則下列說法正確的是 (　　)
A.氚H)原子躍遷時(shí)，一共能發(fā)出6種不同頻率的光子
B.從金屬板上打出的粒子的最大初動(dòng)能為9.84 eV
C.光束照射氚H)原子時(shí)能使氚核衰變的半衰期縮短為10年
D.從金屬板上打出的粒子是中子
二、多項(xiàng)選擇題：本題共3小題，每小題6分，共18分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分。
8.人工合成的稀有氣體元素118號(hào)元素Og經(jīng)過一系列衰變后成為新元素Fm，下列說法正確的是 (　　)
A.若增大壓強(qiáng)，可以增大Og的半衰期
BOg的中子數(shù)比Fm的中子數(shù)多18
C.118號(hào)元素Og經(jīng)過9次α衰變后成為新元素Fm
D.12個(gè)Og經(jīng)過2個(gè)半衰期后剩余3個(gè)Og
9.(2023·湛江市高二期末)2021年10月14日18時(shí)51分，我國(guó)在太原衛(wèi)星發(fā)射中心采用長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭，成功發(fā)射首顆太陽探測(cè)科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星“羲和號(hào)”。該星將實(shí)現(xiàn)國(guó)際首次太陽Ha波段光譜成像的空間探測(cè)，填補(bǔ)太陽爆發(fā)源區(qū)高質(zhì)量觀測(cè)數(shù)據(jù)的空白，提高我國(guó)在太陽物理領(lǐng)域的研究能力，對(duì)我國(guó)空間科學(xué)探測(cè)及衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。假設(shè)太陽中的核反應(yīng)為HHe+X，其中H的質(zhì)量為m1，比結(jié)合能為E1的質(zhì)量為m2，比結(jié)合能為E2的質(zhì)量為m3，比結(jié)合能為E3，X的質(zhì)量為m4，比結(jié)合能為E4，下列說法正確的是 (　　)
A.X是中子
B.E4大于0
C.該核反應(yīng)的質(zhì)量虧損為Δm=m3+m4-m1-m2
D.該核反應(yīng)釋放的能量為E=4E3-3E2-2E1
10.(2023·廣州市高二期末)氫原子能級(jí)的示意圖如圖所示，大量氫原子從n=4的能級(jí)向n=2的能級(jí)躍遷時(shí)輻射出可見光a，從n=3的能級(jí)向n=2的能級(jí)躍遷時(shí)輻射出可見光b，則 (　　)
A.氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)可能會(huì)輻射出γ射線
B.從n=3的能級(jí)向n=2的能級(jí)躍遷時(shí)電子的動(dòng)能變大，電勢(shì)能變小
C.在水中傳播時(shí)，a光較b光的速度小
D.氫原子在n=2的能級(jí)時(shí)可吸收3.5 eV的能量而發(fā)生電離
三、非選擇題：本題共5小題，共54分。
11.(8分)貝可勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象，揭開了人類研究原子核結(jié)構(gòu)的序幕。如圖中P為放在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的天然放射源，其放出的射線在電場(chǎng)中分成A、B、C三束。
(1)(4分)三種射線中，穿透能力最強(qiáng)，經(jīng)常用來對(duì)金屬探傷的是　　　　射線；電離作用最強(qiáng)，動(dòng)量最大，經(jīng)常用來轟擊原子核的是　　　　射線。
(2)(4分)請(qǐng)完成以下與上述粒子有關(guān)的兩個(gè)核反應(yīng)方程：
ThPa+　　　　；　　　 AlPn。
12.(10分)放射性同位素C被考古學(xué)家稱為“碳鐘”，它可以用來判定古生物的年代。宇宙射線中高能量中子碰撞空氣中的氮原子后，就會(huì)形成很不穩(wěn)定的C，它很容易發(fā)生β衰變，變成一個(gè)新核，其半衰期為5 730年。該衰變的核反應(yīng)方程式為　　　 的生成和衰變通常是平衡的，即生物活體中C的含量是不變的。當(dāng)生物體死亡后，機(jī)體內(nèi)C的含量將會(huì)不斷減少。若測(cè)得一具古生物遺骸中C含量只有活體中的12.5%，則這具遺骸距今約有　　　　年。
13.(10分)氫原子的能級(jí)圖如圖所示，某金屬的截止波長(zhǎng)恰等于氫原子由n=4能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)所發(fā)出的光的波長(zhǎng)。現(xiàn)在用氫原子由n=2能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)時(shí)發(fā)出的光去照射，求：
(1)(4分)逸出功為多少電子伏特；
(2)(6分)從該金屬表面逸出的光電子最大初動(dòng)能是多少電子伏特。
14.(12分)兩個(gè)氘核結(jié)合成一個(gè)氦核，已知氘核質(zhì)量為2.014 u，氦核質(zhì)量為4.002 u。
(1)(2分)寫出相應(yīng)的核反應(yīng)方程；
(2)(10分)求出1 kg氘完全結(jié)合成氦時(shí)可以釋放出的能量。已知：阿伏伽德羅常數(shù)NA為6.0×1023 mol-1，氘核的摩爾質(zhì)量為2 g/mol，1 u相當(dāng)于931.5 MeV的能量(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。
15.(14分)如圖甲為氫原子能級(jí)示意圖的一部分，若處于基態(tài)的氫原子由于原子間的碰撞而激發(fā)，且發(fā)射出6條光譜線。
(1)(5分)求6條光譜線中最長(zhǎng)的波長(zhǎng)λm(已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s，光速c=3.0×108 m/s，1 eV=1.6×10-19 J，結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。
(2)(9分)若基態(tài)氫原子受激發(fā)射出6條光譜線，是由于運(yùn)動(dòng)的氫原子a與靜止的氫原子b碰撞導(dǎo)致，如圖乙所示，求氫原子a的最小動(dòng)能Ek。
答案精析
1.D　［盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)，證明了原子的核式結(jié)構(gòu)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；盧瑟福用α粒子散射實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)否定了湯姆孫的“西瓜模型”，并估算了原子核的大小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；從絕大多數(shù)粒子幾乎不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，可以推測(cè)使粒子受到排斥力的核體積極小，實(shí)驗(yàn)表明：原子中心有一個(gè)極小的核，它占有原子體積的極小部分，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；該實(shí)驗(yàn)表明原子中心的核帶有原子的全部正電和絕大部分質(zhì)量，選項(xiàng)D正確。］
2.B　［核反應(yīng)方程HHHen是輕核聚變，故A錯(cuò)誤；核反應(yīng)方程UnXeSr+1n屬于重核裂變，是目前人類獲得核能的主要方式，故B正確；由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可知核反應(yīng)方
程ThPa+X中的X質(zhì)量數(shù)為0，電荷數(shù)為-1，為電子，故C錯(cuò)誤；核反應(yīng)方程HHHen是核聚變，反應(yīng)過程中放出能量，由質(zhì)能關(guān)系可知反應(yīng)后的總質(zhì)量較聚變前減少，故D錯(cuò)誤。］
3.B　［根據(jù)核反應(yīng)過程滿足質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，可知輕核聚變的核反應(yīng)方程為HHHen，X為中子，中子最早是由查德威克通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的，故A、C錯(cuò)誤；根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可知，這段時(shí)間內(nèi)，輕核聚變釋放的能量為ΔE=Δmc2，故B正確；輕核聚變質(zhì)量虧損，但輕核聚變過程中質(zhì)量數(shù)守恒，故D錯(cuò)誤。］
4.A　［相同質(zhì)量的核燃料，輕核聚變比重核裂變釋放的核能更多，A正確；根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，氘氚核聚變的核反應(yīng)方程為HHHen，B錯(cuò)誤；核聚變的核反應(yīng)燃料主要是氘核和氚核，C錯(cuò)誤；核聚變反應(yīng)過程中放出大量能量，有質(zhì)量虧損，D錯(cuò)誤。］
5.D　［氫原子可以通過吸收光子或者實(shí)物粒子轟擊進(jìn)入能級(jí)較高的激發(fā)態(tài)，故A錯(cuò)誤；氫原子處于n=1能級(jí)時(shí)為基態(tài)，故B錯(cuò)誤；氫原子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷，所吸收的光子能量應(yīng)該是兩能級(jí)的差值，故C錯(cuò)誤；根據(jù)光子能量公式E=hν=，可知波長(zhǎng)越短能量越大，故D正確。］
6.B　［中子釋放β粒子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子比新核X多一個(gè)中子，少一個(gè)質(zhì)子，A錯(cuò)誤，B正確；衰變后的新核更穩(wěn)定，則的比結(jié)合能小于新核X的比結(jié)合能，C錯(cuò)誤；半衰期保持不變，D錯(cuò)誤。］
7.A　［用光子能量為12.75 eV的光束照射大量處于基態(tài)的氚H)原子，氚H)原子會(huì)躍遷到n=4的激發(fā)態(tài)，因此當(dāng)氚H)原子向基態(tài)躍遷時(shí)，根據(jù)=6，一共能發(fā)出6種不同頻率的光子，A正確；光子照射到金屬上時(shí)，根據(jù)光電效應(yīng)方程可知，從金屬板上打出的粒子的最大初動(dòng)能為Ek=hν-W逸=12.75 eV-2.25 eV=10.5 eV，B錯(cuò)誤；物質(zhì)的半衰期不會(huì)因?yàn)楣馐恼丈涠l(fā)生變化，所以氚核的半衰期不變，C錯(cuò)誤；光子照射到金屬上，從金屬表面飛出的是電子，D錯(cuò)誤。］
8.BC　［元素的半衰期與外部條件及化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，所以增大壓強(qiáng)，半衰期不變，A錯(cuò)誤的中子數(shù)為294-118=176的中子數(shù)為258-100=158的中子數(shù)比Fm的中子數(shù)多18，B正確；設(shè)經(jīng)過x次α衰變和y次β衰變，根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒及電荷數(shù)守恒得294=258+4x，118=100+2x-y，解得x=9，y=0，C正確；半衰期是個(gè)統(tǒng)計(jì)學(xué)概念，大量原子核才符合統(tǒng)計(jì)規(guī)律，D錯(cuò)誤。］
9.AD　［根據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，X的質(zhì)量數(shù)為1，電荷數(shù)為0，是中子，選項(xiàng)A正確；比結(jié)合能是指核子(質(zhì)子和中子)結(jié)合成原子核時(shí)釋放的能量與核子數(shù)的比值，則中子的比結(jié)合能E4等于0，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；該核反應(yīng)的質(zhì)量虧損為Δm=m1+m2-m3-m4，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；該核反應(yīng)釋放的能量為E=4E3-3E2-2E1，選項(xiàng)D正確。］
10.BCD　［γ射線的產(chǎn)生是原子核受激發(fā)、原子核變化才產(chǎn)生的，故A錯(cuò)誤；從n=3的能級(jí)向n=2的能級(jí)躍遷時(shí)，放出能量，根據(jù)k=m可知電子軌道半徑減小，則速度變大，電子動(dòng)能變大，氫原子的能量變小，電勢(shì)能變小，故B正確；根據(jù)躍遷規(guī)律可知從n=4向n=2躍遷時(shí)輻射光子的能量大于從n=3向n=2躍遷時(shí)輻射光子的能量，則可見光a的光子能量大于b，又根據(jù)光子能量ε=hν可得a光子的頻率大于b，則a的折射率大于b，又v=可得在水中傳播時(shí)，a光較b光的速度小，故C正確；由題圖可知，氫原子在n=2的能級(jí)時(shí)可吸收大于3.4 eV的能量而發(fā)生電離，故D正確。］
11.(1)B　C　(2eHe
解析　(1)α射線為α粒子流，帶正電，β射線為電子流，帶負(fù)電，γ射線為高頻電磁波，不帶電，故根據(jù)電荷所受電場(chǎng)力特點(diǎn)可知：A為β射線、B為γ射線、C為α射線；而三種射線中，穿透能力最強(qiáng)，經(jīng)常用來對(duì)金屬探傷的是γ射線，即為B射線；電離作用最強(qiáng)，動(dòng)量最大，經(jīng)常用來轟擊原子核的是α射線，即為C射線。
(2)根據(jù)核反應(yīng)方程滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，則未知的生成物的質(zhì)量數(shù)為0，電荷數(shù)為-1，則為電子e；根據(jù)核反應(yīng)方程滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，則未知的反應(yīng)物的質(zhì)量數(shù)為4，電荷數(shù)為2，則為氦核He。
12.CNe　17 190
解析　發(fā)生β衰變，釋放電子，根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知核反應(yīng)方程式為CNe。
測(cè)得一具古生物遺骸中C含量只有活體中的12.5%，即，經(jīng)過了3個(gè)半衰期，故這具遺骸距今約有5 730×3年=17 190年。
13.(1)2.55 eV　(2)7.65 eV
解析　(1)因截止波長(zhǎng)恰等于氫原子由n=4能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)所發(fā)出的光的波長(zhǎng)，則有
hνc=W0=-0.85 eV-(-3.4 eV)=2.55 eV。
(2)用n=2能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)時(shí)發(fā)出的光去照射，發(fā)出光子的能量hν=ΔE=E2-E1
=-3.4 eV-(-13.6 eV)=10.2 eV
則從該金屬表面逸出的光電子最大初動(dòng)能
Ek=hν-W0=10.2 eV-2.55 eV=7.65 eV。
14.(1HHHe　(2)3.6×1027 MeV
解析　(1)核聚變反應(yīng)的方程為HHHe
(2)兩個(gè)氘核結(jié)合成一個(gè)氦核時(shí)釋放的能量為
ΔE=(2×2.014 u-4.002 u)×931.5 MeV
≈24.22 MeV
1 kg氘中含有的氘核數(shù)為
n=×NA=×6.0×1023個(gè)=3.0×1026個(gè)
1 kg氘完全結(jié)合成氦時(shí)可以釋放出的能量為
E=ΔE=1.5×1026×24.22 MeV
≈3.6×1027 MeV。
15.(1)1.9×10-6 m　(2)25.5 eV
解析　(1)處于基態(tài)的氫原子由于原子間的碰撞而激發(fā)，且發(fā)射出6條光譜線，根據(jù)=6，可知處于基態(tài)的氫原子由于原子間的碰撞而激發(fā)躍遷到n=4能級(jí)，可知n=4能級(jí)向n=3能級(jí)躍遷的光譜線的波長(zhǎng)最長(zhǎng)，則有E4-E3=h=0.66 eV，解得λm≈1.9×10-6 m
(2)令氫原子a的初速度為v0，則有Ek=m，氫原子a與氫原子b發(fā)生完全非彈性碰撞時(shí)，系統(tǒng)損失的動(dòng)能最大，根據(jù)動(dòng)量守恒可得mv0=2mv，解得v=v0
根據(jù)題意及能量守恒有E4-E1=m-×2mv2=m=12.75 eV
聯(lián)立解得Ek=25.5 eV。(共36張PPT)
章末檢測(cè)試卷(五)
一、單項(xiàng)選擇題
1.如圖所示，α粒子散射實(shí)驗(yàn)被評(píng)為世界十大經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)之一，此實(shí)驗(yàn)開創(chuàng)了原子結(jié)構(gòu)研究的先河，為建立現(xiàn)代原子核理論打下了基礎(chǔ)，關(guān)于α粒子散射實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是
A.湯姆孫的α粒子散射實(shí)驗(yàn)，證明了原子核是
可以再分的
B.該實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)否定了盧瑟福的“西瓜模型”，并估算了原子的大小
C.該實(shí)驗(yàn)表明原子中心有一個(gè)極大的核，它占有原子體積的極大部分
D.該實(shí)驗(yàn)表明占原子質(zhì)量絕大部分的帶正電的物質(zhì)集中在很小的空間范圍內(nèi)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
√
13
14
15
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)，證明了原子的核式
結(jié)構(gòu)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；
盧瑟福用α粒子散射實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)否定了湯姆
孫的“西瓜模型”，并估算了原子核的大小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；
從絕大多數(shù)粒子幾乎不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，可以推測(cè)使粒子受到排斥力的核體積極小，實(shí)驗(yàn)表明：原子中心有一個(gè)極小的核，它占有原子體積的極小部分，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；
該實(shí)驗(yàn)表明原子中心的核帶有原子的全部正電和絕大部分質(zhì)量，選項(xiàng)D正確。
2.能源是社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，發(fā)展核能是解決能源問題的途徑之一。下列關(guān)于核反應(yīng)方程的說法，正確的是
A.n是α衰變
B.n是目前人類獲得核能的主要方式
C.Pa+X中的X是質(zhì)子
D.n是核聚變，反應(yīng)后的總質(zhì)量較聚變前增加
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核反應(yīng)方程n是輕核聚變，故A錯(cuò)誤；
核反應(yīng)方程n屬于重核裂變，是目前人類獲得核能的主要方式，故B正確；
由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可知核反應(yīng)方程Pa+X中的X質(zhì)量數(shù)為0，電荷數(shù)為-1，為電子，故C錯(cuò)誤；
核反應(yīng)方程n是核聚變，反應(yīng)過程中放出能量，由質(zhì)能關(guān)系可知反應(yīng)后的總質(zhì)量較聚變前減少，故D錯(cuò)誤。
3.(2023·汕頭市模擬)2023年4月12日，我國(guó)“人造太陽”之稱的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置(EAST)創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄，成功實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定態(tài)高約束模式等離子體運(yùn)行403秒。其內(nèi)部發(fā)生輕核聚變的核反應(yīng)方程為
He+X，釋放出能量，一段時(shí)間后測(cè)得反應(yīng)物的質(zhì)量虧損了Δm，光速為c，下列說法正確的是
A.X粒子穿透能力強(qiáng)電離能力弱
B.這段時(shí)間內(nèi)，輕核聚變釋放的能量為Δmc2
C.X粒子最早由湯姆孫通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的
D.輕核聚變質(zhì)量虧損，則輕核聚變過程中質(zhì)量數(shù)不守恒
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根據(jù)核反應(yīng)過程滿足質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，可知輕核聚變的核反應(yīng)方程為n，X為中子，中子最早是由查德威克通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的，故A、C錯(cuò)誤；
根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可知，這段時(shí)間內(nèi)，輕核聚變釋放的能量為ΔE=Δmc2，故B正確；
輕核聚變質(zhì)量虧損，但輕核聚變過程中質(zhì)量數(shù)守恒，故D錯(cuò)誤。
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4.(2023·湖南卷)2023年4月13日，中國(guó)“人造太陽”反應(yīng)堆中科院環(huán)流器裝置(EAST)創(chuàng)下新紀(jì)錄，實(shí)現(xiàn)403秒穩(wěn)態(tài)長(zhǎng)脈沖高約束模等離子體運(yùn)行，為可控核聚變的最終實(shí)現(xiàn)又向前邁出了重要的一步，下列關(guān)于核反應(yīng)的說法正確的是
A.相同質(zhì)量的核燃料，輕核聚變比重核裂變釋放的核能更多
B.氘氚核聚變的核反應(yīng)方程為e
C.核聚變的核反應(yīng)燃料主要是鈾235
D.核聚變反應(yīng)過程中沒有質(zhì)量虧損
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相同質(zhì)量的核燃料，輕核聚變比重核裂變釋放的核能更多，A正確；
根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，氘氚核聚變的核反應(yīng)方程為n，B錯(cuò)誤；
核聚變的核反應(yīng)燃料主要是氘核和氚核，C錯(cuò)誤；
核聚變反應(yīng)過程中放出大量能量，有質(zhì)量虧損，D錯(cuò)誤。
5.來自氫原子所發(fā)射的光譜線中有4種波長(zhǎng)的光是可見光，其波長(zhǎng)分別為：410 nm、434 nm、486 nm和656 nm。它們是氫原子中的電子吸收光子能量躍遷至能級(jí)較高的激發(fā)態(tài)后，再向n=2的能級(jí)躍遷時(shí)釋放出的譜線。對(duì)相關(guān)信息說法正確的是
A.氫原子只能通過吸收光子才能躍遷至能級(jí)較高的激發(fā)態(tài)
B.氫原子處于n=2能級(jí)時(shí)為基態(tài)
C.氫原子可以吸收任何能量的光子而發(fā)生能級(jí)躍遷
D.這四種光子中410 nm的光子能量最大
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氫原子可以通過吸收光子或者實(shí)物粒子轟擊進(jìn)入能級(jí)較高的激發(fā)態(tài)，故A錯(cuò)誤；
氫原子處于n=1能級(jí)時(shí)為基態(tài)，故B錯(cuò)誤；
氫原子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷，所吸收的光子能量應(yīng)該是兩能級(jí)的差值，故C錯(cuò)誤；
根據(jù)光子能量公式E=hν=，可知波長(zhǎng)越短能量越大，故D正確。
6.(2023·茂名市模擬)日本政府將福島核廢水排放入海，遭到了國(guó)際社會(huì)的譴責(zé)。核廢水中具有大量的放射性元素，其中經(jīng)大約30年的時(shí)間發(fā)生一次β衰變，同時(shí)生成新核X，則下列說法正確的是
A.β粒子是Cs核外電子受激發(fā)而放出的
BCs比新核X多一個(gè)中子
CCs的比結(jié)合能大于新核X的比結(jié)合能
D.隨著Cs的衰變其半衰期逐漸減小
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中子釋放β粒子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子比新核X多一個(gè)中子，少一個(gè)質(zhì)子，A錯(cuò)誤，B正確；
衰變后的新核更穩(wěn)定，則的比結(jié)合能小于新核X的比結(jié)合能，C錯(cuò)誤；半衰期保持不變，D錯(cuò)誤。
7.(2023·湛江市模擬)已知?dú)涞耐凰仉癏)的原子能級(jí)分布與氕H)的原子能級(jí)分布相同。用光子能量為12.75 eV的光束照射大量處于基態(tài)的氚H)原子，再用氚H)原子躍遷時(shí)輻射的光照射逸出功為2.25 eV的金屬板。已知?dú)湓幽芗?jí)分布如圖所示，氚H)的原子核發(fā)生β衰變的半衰期約為12.5年，則下列說法正確的是
A.氚H)原子躍遷時(shí)，一共能發(fā)出6種不同頻率的光子
B.從金屬板上打出的粒子的最大初動(dòng)能為9.84 eV
C.光束照射氚H)原子時(shí)能使氚核衰變的半衰期縮短
為10年
D.從金屬板上打出的粒子是中子
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用光子能量為12.75 eV的光束照射大量處于基態(tài)的
氚H)原子，氚H)原子會(huì)躍遷到n=4的激發(fā)態(tài)，
因此當(dāng)氚H)原子向基態(tài)躍遷時(shí)，根據(jù)=6，一
共能發(fā)出6種不同頻率的光子，A正確；
光子照射到金屬上時(shí)，根據(jù)光電效應(yīng)方程可知，從金屬板上打出的粒子的最大初動(dòng)能為Ek=hν-W逸=12.75 eV-2.25 eV=10.5 eV，B錯(cuò)誤；
物質(zhì)的半衰期不會(huì)因?yàn)楣馐恼丈涠l(fā)生變化，所以氚核的半衰期不變，C錯(cuò)誤；
光子照射到金屬上，從金屬表面飛出的是電子，D錯(cuò)誤。
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二、多項(xiàng)選擇題
8.人工合成的稀有氣體元素118號(hào)元素Fm，下列說法正確的是
A.若增大壓強(qiáng)，可以增大Og的半衰期
BFm的中子數(shù)多18
C.118號(hào)元素Fm
D.12個(gè)Og
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元素的半衰期與外部條件及化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，所以增大壓強(qiáng)，半衰期不變，A錯(cuò)誤;
的中子數(shù)為294-118=176的中子數(shù)為258-100=158的中子數(shù)比Fm的中子數(shù)多18，B正確；
設(shè)經(jīng)過x次α衰變和y次β衰變，根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒及電荷數(shù)守恒得294=258+4x，118=100+2x-y，解得x=9，y=0，C正確；
半衰期是個(gè)統(tǒng)計(jì)學(xué)概念，大量原子核才符合統(tǒng)計(jì)規(guī)律，D錯(cuò)誤。
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9.(2023·湛江市高二期末)2021年10月14日18時(shí)51分，我國(guó)在太原衛(wèi)星發(fā)射中心采用長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭，成功發(fā)射首顆太陽探測(cè)科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星“羲和號(hào)”。該星將實(shí)現(xiàn)國(guó)際首次太陽Ha波段光譜成像的空間探測(cè)，填補(bǔ)太陽爆發(fā)源區(qū)高質(zhì)量觀測(cè)數(shù)據(jù)的空白，提高我國(guó)在太陽物理領(lǐng)域的研究能力，對(duì)我國(guó)空間科學(xué)探測(cè)及衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。假設(shè)太陽中的核反應(yīng)為
的質(zhì)量為m2，比結(jié)合能為E2的質(zhì)量為m3，比結(jié)合能為E3，X的質(zhì)量為m4，比結(jié)合能為E4，下列說法正確的是
A.X是中子
B.E4大于0
C.該核反應(yīng)的質(zhì)量虧損為Δm=m3+m4-m1-m2
D.該核反應(yīng)釋放的能量為E=4E3-3E2-2E1
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根據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，X的質(zhì)量數(shù)為1，電荷數(shù)為0，是中子，選項(xiàng)A正確；
比結(jié)合能是指核子(質(zhì)子和中子)結(jié)合成原子核時(shí)釋放的能量與核子數(shù)的比值，則中子的比結(jié)合能E4等于0，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；
該核反應(yīng)的質(zhì)量虧損為Δm=m1+m2-m3-m4，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；
該核反應(yīng)釋放的能量為E=4E3-3E2-2E1，選項(xiàng)D正確。
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10.(2023·廣州市高二期末)氫原子能級(jí)的示意圖如圖所示，大量氫原子從n=4的能級(jí)向n=2的能級(jí)躍遷時(shí)輻射出可見光a，從n=3的能級(jí)向n=2的能級(jí)躍遷時(shí)輻射出可見光b，則
A.氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)可能會(huì)輻射出γ射線
B.從n=3的能級(jí)向n=2的能級(jí)躍遷時(shí)電子的動(dòng)能變大，
電勢(shì)能變小
C.在水中傳播時(shí)，a光較b光的速度小
D.氫原子在n=2的能級(jí)時(shí)可吸收3.5 eV的能量而發(fā)生電離
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γ射線的產(chǎn)生是原子核受激發(fā)、原子核變化才產(chǎn)生的，故A錯(cuò)誤；
從n=3的能級(jí)向n=2的能級(jí)躍遷時(shí)，放出能量，根據(jù)k可知電子軌道半徑減小，則速度變大，電子動(dòng)能變大，氫原子的能量變小，電勢(shì)能變小，故B正確；
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根據(jù)躍遷規(guī)律可知從n=4向n=2躍遷時(shí)輻射光子的能量大于從n=3向n=2躍遷時(shí)輻射光子的能量，則可見光a的光子能量大于b，又根據(jù)光子能量ε=hν可得a光子的頻率大于b，則a的折射率大于b，又v=可得在水中傳播時(shí)，a光較b光的速度小，故C正確；
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由題圖可知，氫原子在n=2的能級(jí)時(shí)可吸收大于3.4 eV的能量而發(fā)生電離，故D正確。
三、非選擇題
11.貝可勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象，揭開了人類研究原子核結(jié)構(gòu)的序幕。如圖中P為放在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的天然放射源，其放出的射線在電場(chǎng)中分成A、B、C三束。
(1)三種射線中，穿透能力最強(qiáng)，經(jīng)常用來對(duì)金屬
探傷的是　　射線；電離作用最強(qiáng)，動(dòng)量最大，
經(jīng)常用來轟擊原子核的是　　射線。
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α射線為α粒子流，帶正電，β射線為電子流，帶負(fù)電，γ射線為高頻電磁波，不帶電，故根據(jù)電荷所受電場(chǎng)力特點(diǎn)可知：A為β射線、B為γ射線、C為α射線；而三種射線中，穿透能力最強(qiáng)，經(jīng)常用來對(duì)金屬探傷的是γ射線，即為B射線；電離作用最強(qiáng)，動(dòng)量最大，經(jīng)常用來轟擊原子核的是α射線，即為C射線。
(2)請(qǐng)完成以下與上述粒子有關(guān)的兩個(gè)核反應(yīng)方程：
n。
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根據(jù)核反應(yīng)方程滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，則未知的生成物的質(zhì)量數(shù)為0，電荷數(shù)為-1，則為電子e；根據(jù)核反應(yīng)方程滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，則未知的反應(yīng)物的質(zhì)量數(shù)為4，電荷數(shù)為2，則為氦核He。
12.放射性同位素C被考古學(xué)家稱為“碳鐘”，它可以用來判定古生物的年代。宇宙射線中高能量中子碰撞空氣中的氮原子后，就會(huì)形成很不穩(wěn)定的
的生成和衰變通常是平衡的，即生物活體中C含量只有活體中的12.5%，則這具遺骸距今約有　　　　年。
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e
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發(fā)生β衰變，釋放電子，根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知核反應(yīng)方程式為e。測(cè)得一具古生物遺骸中C含量只有活體中的12.5%，即，經(jīng)過了3個(gè)半衰期，故這具遺骸距今約有5 730×3年=17 190年。
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13.氫原子的能級(jí)圖如圖所示，某金屬的截止波長(zhǎng)恰等于氫原子由n=4能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)所發(fā)出的光的波長(zhǎng)。現(xiàn)在用氫原子由n=2能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)時(shí)發(fā)出的光去照射，求：
(1)逸出功為多少電子伏特；
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答案　2.55 eV　
因截止波長(zhǎng)恰等于氫原子由n=4能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)所發(fā)出的光的波長(zhǎng)，則有
hνc=W0=-0.85 eV-(-3.4 eV)=2.55 eV。
(2)從該金屬表面逸出的光電子最大初動(dòng)能是多少電子伏特。
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答案　7.65 eV
用n=2能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)時(shí)發(fā)出的光去照射，發(fā)出光子的能量hν=ΔE=E2-E1
=-3.4 eV-(-13.6 eV)=10.2 eV
則從該金屬表面逸出的光電子最大初動(dòng)能
Ek=hν-W0=10.2 eV-2.55 eV=7.65 eV。
14.兩個(gè)氘核結(jié)合成一個(gè)氦核，已知氘核質(zhì)量為2.014 u，氦核質(zhì)量為4.002 u。
(1)寫出相應(yīng)的核反應(yīng)方程；
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答案　He　
核聚變反應(yīng)的方程為He
(2)求出1 kg氘完全結(jié)合成氦時(shí)可以釋放出的能量。已知：阿伏伽德羅常數(shù)NA為6.0×1023 mol-1，氘核的摩爾質(zhì)量為2 g/mol，1 u相當(dāng)于931.5 MeV的能量(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。
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答案　3.6×1027 MeV
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兩個(gè)氘核結(jié)合成一個(gè)氦核時(shí)釋放的能量為
ΔE=(2×2.014 u-4.002 u)×931.5 MeV≈24.22 MeV
1 kg氘中含有的氘核數(shù)為
n=×6.0×1023個(gè)=3.0×1026個(gè)
1 kg氘完全結(jié)合成氦時(shí)可以釋放出的能量為
E=ΔE=1.5×1026×24.22 MeV≈3.6×1027 MeV。
15.如圖甲為氫原子能級(jí)示意圖的一部分，若處于基態(tài)的氫原子由于原子間的碰撞而激發(fā)，且發(fā)射出6條光譜線。
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答案　
(1)求6條光譜線中最長(zhǎng)的波長(zhǎng)λm(已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s，光速c=3.0×108 m/s，1 eV=1.6×
10-19 J，結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。
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處于基態(tài)的氫原子由于原子間的碰撞而激發(fā)，且發(fā)射出6條光譜線，根據(jù)=6，可知處于基態(tài)的氫原子由于原子間的碰撞而激發(fā)躍遷到n=4能級(jí)，可知n=4能級(jí)向n=3能級(jí)躍遷的光譜線的波長(zhǎng)最長(zhǎng)，則有E4-E3=h=0.66 eV，解得λm≈1.9×10-6 m
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答案　
(2)若基態(tài)氫原子受激發(fā)射出6條光譜線，是由于運(yùn)動(dòng)的氫原子a與靜止的氫原子b碰撞導(dǎo)致，如圖乙所示，求氫原子a的最小動(dòng)能Ek。
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令氫原子a的初速度為v0，則有Ek=，氫原子a與氫原子b發(fā)生完全非彈性碰撞時(shí)，系統(tǒng)損失的動(dòng)能最大，根據(jù)動(dòng)量守恒可得mv0=2mv，解得v=v0
根據(jù)題意及能量守恒有
E4-E1==12.75 eV
聯(lián)立解得Ek=25.5 eV。

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