（全國通用版）2019版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十二章 波粒二象性 原子結(jié)構(gòu)與原子核 第33講 原子結(jié)構(gòu)與原子核學(xué)案

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1、 第33講　原子結(jié)構(gòu)與原子核 考綱要求 考情分析 命題趨勢 1.氫原子光譜Ⅰ 2．氫原子的能級結(jié)構(gòu)、能級公式Ⅰ 3．原子核的組成、放射性、原子核衰變、半衰期Ⅰ 4．放射性同位素Ⅰ 5．核力、核反應(yīng)方程Ⅰ 6．結(jié)合能、質(zhì)量虧損Ⅰ 7．裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)、裂變反應(yīng)堆Ⅰ 8．射線的危害與防護Ⅰ 2017·全國卷Ⅰ，17 2017·全國卷Ⅱ，15 2016·全國卷Ⅱ，35(1) 2016·全國卷Ⅲ，35(1) 2016·天津卷，6 2016·江蘇卷，12C(1) 高考對本部分知識的考查主要以選擇題的形式出現(xiàn)．高考試題往往綜合考查氫原子能級的躍遷、放射性元素的衰

2、變、半衰期、核反應(yīng)，以及質(zhì)能方程、核反應(yīng)方程的有關(guān)計算．學(xué)習(xí)中要注意對質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒、動量守恒、能量守恒的理解和應(yīng)用 1．原子核式結(jié)構(gòu) (1)電子的發(fā)現(xiàn)：英國物理學(xué)家__湯姆孫__發(fā)現(xiàn)了電子． (2)α粒子散射實驗：1909～1911年，英國物理學(xué)家__盧瑟福__和他的助手進行了用α粒子轟擊金箔的實驗，實驗發(fā)現(xiàn)__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，但有__少數(shù)__α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，__極少數(shù)__α粒子偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90°，也就是說它們幾乎被“撞”了回來．如圖所示． (3)原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子中心有一個很小的核，原子全部的__正

3、電荷__和幾乎全部__質(zhì)量__都集中在核里，帶負電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)． 2．氫原子光譜 (1)光譜分析 利用元素的特征譜線(線狀譜)分析和確定物質(zhì)的組成成分． (2)氫原子光譜的實驗規(guī)律 巴耳末系是氫光譜在可見光區(qū)的譜線，其波長公式＝R(－) .(n＝3,4,5，…，R是里德伯常量，R＝1.10×107 m－1) (3)玻爾模型 ①玻爾的三條假設(shè) a．能量量子化：原子只能處于一系列__不連續(xù)__狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量，這些狀態(tài)叫做__定態(tài)__． 對氫原子滿足：En＝E1，其中E1＝－13.6 eV． b．軌道量子化：原子

4、的__能量狀態(tài)__跟電子不同的運行__軌道__相對應(yīng)．原子的能量狀態(tài)是不連續(xù)的，因此電子運動的可能軌道的分布也是不連續(xù)的． 對氫原子滿足：rn＝n2r1，其中r1＝0.53×10－10 m． c．能級躍遷：原子從一種定態(tài)(設(shè)能量為E2)躍遷到另一種定態(tài)(設(shè)能量為E1)時，它__輻射或吸收__一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定，即hν＝E2－E1． ②氫原子能級圖：如圖所示． 3．原子核 (1)天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn) 1896年，__貝可勒爾__在鈾礦石中發(fā)現(xiàn)未知的射線，把這些射線稱為α射線、β射線、γ射線，這就是天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)．天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說明原子核__

5、具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)__． (2)三種射線的比較 種類 α射線 β射線 γ射線 組成 高速氦核流 高速電子流 光子流 帶電荷量 2e －e 0 質(zhì)量 4mp 靜止質(zhì)量為零 在電磁場中 偏轉(zhuǎn) 與α射線反向偏轉(zhuǎn) 不偏轉(zhuǎn) 穿透本領(lǐng) 電離作用 (3)原子核的衰變 ①衰變 原子核由于自發(fā)地放出某種粒子而轉(zhuǎn)化為新核的變化． ②衰變規(guī)律 a．α衰變：X→Y＋He，實質(zhì)：2H＋2n→He． b．β衰變：X→Y＋e，實質(zhì)：n→H＋e． ③半衰期 a．定義：放射性元素衰變有一定的速率，我們把放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變需要的時間叫半衰期，用τ表示．

6、 b．公式：m＝m0()． c．特點：半衰期τ由該元素的原子核內(nèi)部本身的因素決定，跟原子所處的物理狀態(tài)(如壓強、溫度等)或化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物等)無關(guān)．另外，半衰期僅是對大量原子核的統(tǒng)計規(guī)律．比如研究200個鈾的原子核經(jīng)過一個半衰期后還剩多少個鈾的原子核是沒有意義的． 4．核能 (1)核力 核子間的作用力．核力是短程強力，作用范圍在1.5×10－15 m之內(nèi)，只在__相鄰__的核子間發(fā)生作用． (2)核能 __核子__結(jié)合為原子核時釋放的能量或原子核分解為核子時吸收的能量，叫做原子核的__結(jié)合__能，亦稱核能． (3)質(zhì)能方程、質(zhì)量虧損 愛因斯坦質(zhì)能方程E＝__mc2__，

7、原子核的質(zhì)量必然比組成它的核子的質(zhì)量和要小，這就是質(zhì)量虧損Δm.由質(zhì)量虧損可求出釋放的核能ΔE＝__Δmc2__． (4)重核的裂變與輕核的聚變 ①裂變 重核分裂成質(zhì)量較小的核的反應(yīng)．如：U＋n→Xe＋Sr＋10n.　 ②聚變 輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的反應(yīng)．如：H＋H→He＋n． 1．判斷正誤 (1)盧瑟福做α粒子散射實驗時發(fā)現(xiàn)α粒子絕大多數(shù)穿過只有少數(shù)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)．(　√　) (2)氫原子發(fā)射光譜是由一條一條亮線組成的．(　√　) (3)氫原子由能量為En的定態(tài)向低能級躍遷時，氫原子輻射的光子能量為hν＝En.(　×　) (4)氫原子吸收光子后，將從高能級向低能級躍

8、遷．(　×　) (5)目前核電站多數(shù)是采用核聚變反應(yīng)發(fā)電．(　×　) (6)核反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，遵循電荷數(shù)守恒．(　√　) (7)愛因斯坦質(zhì)能方程反映了物體的質(zhì)量就是能量，它們之間可以相互轉(zhuǎn)化．(　×　) (8)如某放射性元素的半衰期是5天，那么100個該元素的原子核經(jīng)過10天還剩下25個．(　×　) 一　能級圖與氫原子的躍遷 1．能級圖中相關(guān)量意義的說明 相關(guān)量 意義 能級圖中的橫線 表示氫原子可能的能量狀態(tài)——定態(tài) 橫線左端的數(shù)字“1,2,3…” 表示量子數(shù) 橫線右端的數(shù)字“－13.6，－3.4…” 表示氫原子的能量 相鄰橫線間的距離

9、 表示相鄰的能量差，量子數(shù)越大相鄰的能量差越小，距離越小 帶箭頭的豎線 表示原子由較高能級向較低能級躍遷，原子躍遷的條件為hν＝Em－En 氫原子的能級圖如圖所示． 2．兩類能級躍遷 (1)自發(fā)躍遷：高能級→低能級，釋放能量，發(fā)出光子． 光子的頻率ν＝＝． (2)受激躍遷：低能級→高能級，吸收能量． ①光照(吸收光子)：光子的能量必須恰等于能級差hν＝ΔE； ②碰撞、加熱等：只要入射粒子能量大于或等于能級差即可，E外≥ΔE； ③大于電離能的光子被吸收，將原子電離． 譜線條數(shù)的確定方法 (1)一個氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為(n－1)． (2)一群氫原子

10、躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)的兩種求解方法． ①用數(shù)學(xué)中的組合知識求解：N＝C＝； ②利用能級圖求解：在氫原子能級圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一畫出，然后相加． [例1](2017·江蘇南京質(zhì)檢)已知氫原子基態(tài)的電子軌道半徑為r1＝0.528×10－10 m，量子數(shù)為n的能級值為En＝ eV． (1)求電子在基態(tài)軌道上運動的動能； (2)有一群氫原子處于量子數(shù)n＝3的激發(fā)態(tài)，畫一張能級圖，在圖上用箭頭標(biāo)明這些氫原子能發(fā)出哪幾種光譜線？ (3)計算這幾種光譜線中波長最短的波長． (靜力電常量k＝9×109 N·m2/C2，電子電荷量e＝1.6×10－19 C，普朗克常量h＝6.63

11、×10－34 J·s，真空中光速c＝3.00×108 m/s) 解析　(1)核外電子繞核做勻速圓周運動，靜電引力提供向心力，則＝，又知Ek＝mv2，故電子在基態(tài)軌道的動能為 Ek＝＝ J＝2.18×10－18 J＝13.6 eV． (2)當(dāng)n＝1時，能級值為E1＝ eV＝－13.6 eV． 當(dāng)n＝2時，能級值為E2＝ eV＝－3.4 eV． 當(dāng)n＝3時，能級值為E3＝ eV＝－1.51 eV． 能發(fā)出的光譜線分別為3→2,2→1,3→1共3種，能級圖如圖所示． (3)由E3向E1躍遷時發(fā)出的光子頻率最大，波長最短． hν＝E3－E1，又知ν＝，則有 λ＝＝ m＝1.

12、03×10－7 m． 答案　(1)13.6 eV　(2)見解析　(3)1.03×10－7 m． 　二　原子核的衰變　半衰期 1．α衰變、β衰變的比較 衰變類型 α衰變 β衰變 衰變方程 X―→Y＋He X→Y＋e 衰變實質(zhì) 2個質(zhì)子和2個中子結(jié)合成一個整體射出 1個中子轉(zhuǎn)化為1個質(zhì)子和1個電子 2H＋2n―→He n―→H＋e 勻強磁場中 軌跡形狀 衰變規(guī)律 電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒、動量守恒 2.確定α、β衰變次數(shù)的兩種方法 方法1：確定衰變次數(shù)的方法是依據(jù)兩個守恒規(guī)律，設(shè)放射性元素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Y，則表示該核反

13、應(yīng)的方程為：X―→Y＋nHe＋me． 根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可列方程 A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m 由以上兩式聯(lián)立解得 n＝，m＝＋Z′－Z 由此可見，確定衰變次數(shù)可歸結(jié)為求解一個二元一次方程組． 方法2：因為β衰變對質(zhì)量數(shù)無影響，可先由質(zhì)量數(shù)的改變確定α衰變的次數(shù)，然后再根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰變的次數(shù)． 3．半衰期 (1)公式：N余＝N原()，m余＝m原()． (2)影響因素：放射性元素衰變的快慢是由原子核內(nèi)部自身因素決定的，跟原子所處的物理狀態(tài)(如溫度、壓強)或化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)無關(guān)． [例2](2017·寧夏銀川質(zhì)檢)U經(jīng)過m次α衰變和n次β衰變，變成

14、Pb，則(　B　) A．m＝7，n＝3 B．m＝7，n＝4 C．m＝14，n＝9 D．m＝14，n＝18 解析　根據(jù)題意知核反應(yīng)方程U→Pb＋mHe＋ne，根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可得235＝207＋4m,92＝82＋2m－n.聯(lián)立解得m＝7，n＝4，選項B正確． [例3](2018·四川宜賓模擬)碘131核不穩(wěn)定，會發(fā)生β衰變，其半衰期為8天． (1)碘131核的衰變方程：I→__54X＋e__.(衰變后的元素用X表示) (2)經(jīng)過__16__天有75%的碘131核發(fā)生了衰變． 解析　(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知衰變方程為I→X＋e． (2)每經(jīng)1個半衰期，有半數(shù)原

15、子核發(fā)生衰變，經(jīng)2個半衰期將剩余的原子核，即有75%的碘131核發(fā)生衰變，故經(jīng)過的時間為16天． 　三　核反應(yīng)類型與核反應(yīng)方程 1．核反應(yīng)的四種類型 類型 可控性 核反應(yīng)方程 衰 變 α衰變 自發(fā) U―→Th＋He β衰變 自發(fā) Th→Pa＋e 人 工 轉(zhuǎn) 變 人 工 控 制 N＋He―→O＋H (盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子) He＋Be―→C＋n (查德威克發(fā)現(xiàn)中子) Al＋He―→P＋n P―→Si＋e (約里奧·居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射 性同位素，同時發(fā)現(xiàn)正電子) 重核裂變 U＋n―→Ba＋Kr＋3n U＋n―→Xe＋Sr＋10n 輕核聚變

16、 很難控制 H＋H―→He＋n 2.核反應(yīng)方程式的書寫 (1)熟記常見基本粒子的符號是正確書寫核反應(yīng)方程的基礎(chǔ)．如質(zhì)子(H)、中子(n)、α粒子(He)、β粒子(e)、正電子(e)、氘核(H)、氚核(H)等． (2)核反應(yīng)過程一般都是不可逆的，所以核反應(yīng)方程只能用單向箭頭連接并表示反應(yīng)方向，不能用等號連接． (3)核反應(yīng)的生成物一定要以實驗為基礎(chǔ)，不能憑空只依據(jù)兩個守恒規(guī)律杜撰出生成物來寫核反應(yīng)方程． (4)核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒，核電荷數(shù)守恒． [例4]在下列四個核反應(yīng)中，x表示中子的是哪些？__BCD__． 在以下核反應(yīng)中哪些屬于原子核的人工轉(zhuǎn)變？__AB__． A．N＋

17、He→O＋x B．Al＋He→P＋x C．H＋H→He＋x D．U＋x→Sr＋Xe＋10x 解析　不管什么類型的核反應(yīng)，都遵守電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒，由以上兩個守恒規(guī)則，可以分別計算出A、B、C、D中x的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)，分別為A中x，B中x，C中x，D中x，所以x表示中子的是B、C、D；關(guān)于人工轉(zhuǎn)變問題，首先應(yīng)明確核反應(yīng)的特點：有粒子作“炮彈”轟擊作為“靶”的原子核，并且能在實驗室中進行，因此人工核轉(zhuǎn)變的有A、B，C叫輕核聚變，D叫重核裂變． 　四　核能的計算 1．質(zhì)能方程的理解 (1)一定的能量和一定的質(zhì)量相聯(lián)系，物體的總能量和它的質(zhì)量成正比，即E＝mc2． 方程的含義是：物體具

18、有的能量與它的質(zhì)量之間存在簡單的正比關(guān)系，物體的能量增大，質(zhì)量也增大；物體的能量減少，質(zhì)量也減少． (2)核子在結(jié)合成原子核時出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm，釋放的能量為ΔE＝Δmc2． (3)原子核分解成核子時要吸收一定的能量，相應(yīng)的質(zhì)量增加Δm，吸收的能量為ΔE＝Δmc2． 2．核能釋放的兩種途徑的理解 中等大小的原子核的比結(jié)合能最大，這些核最穩(wěn)定． (1)使較重的核分裂成中等大小的核． (2)較小的核結(jié)合成中等大小的核，核子的比結(jié)合能都會增加，都可以釋放能量． 3．計算核能的幾種方法 (1)根據(jù)ΔE＝Δmc2計算，計算時Δm的單位是“kg”，c的單位是“m/s”，ΔE的單位是“J”．

19、 (2)根據(jù)ΔE＝Δm×931.5 MeV計算．因1原子質(zhì)量單位“u”相當(dāng)于931.5 MeV的能量，所以計算時Δm的單位是“u”，ΔE的單位是“MeV”． (3)根據(jù)核子比結(jié)合能來計算核能 原子核的結(jié)合能＝核子比結(jié)合能×核子數(shù)． [例5]一個靜止的鈾核U(原子質(zhì)量為232.037 2 u)放出一個α粒子(原子質(zhì)量為4.002 6 u)后衰變成釷核Th(原子質(zhì)量為228.0287 u)．(已知：原子質(zhì)量單位1 u＝1.67×10－27 kg,1 u相當(dāng)于931.5 MeV) (1)寫出核衰變反應(yīng)方程； (2)算出該核衰變反應(yīng)中釋放出的核能； (3)假設(shè)反應(yīng)中釋放出的核能全部轉(zhuǎn)化為釷

20、核和α粒子的動能，則釷核獲得的動能有多大？ 解析　(1)92U→90Th＋He． (2)質(zhì)量虧損Δm＝mU－mTh－mα＝0.005 9 u， ΔE＝Δmc2＝0.0059×931.5 MeV＝5.496 MeV． (3)系統(tǒng)動量守恒，釷核和α粒子的動量大小相等，即 pTh－pα＝0，EkTh＝，Ekα＝， EkTh＋Ekα＝ΔE； 所以釷核獲得的動能EkTh＝×ΔE＝×ΔE＝0.095 MeV 答案　(1) U→Th＋He (2)5.496 MeV　(3)0.095 MeV 1．天然放射性元素放出的三種射線的穿透能力實驗結(jié)果如圖所示，由此可推知(　D　) A．②來

21、自于原子核外的電子 B．①的電離作用最強，是一種電磁波 C．③的電離作用較強，是一種電磁波 D．③的電離作用最弱，屬于原子核內(nèi)釋放的光子 解析　由題圖可知，根據(jù)穿透本領(lǐng)可判斷出①是α射線，②是β射線，③是γ射線．α射線是氦核流，故選項B錯誤．γ射線電離作用最弱，故選項C錯誤．β射線來源于原子核內(nèi)部，故選項A錯誤．γ射線伴隨核反應(yīng)釋放出來，故選項D正確． 2．(2017·天津卷)我國自主研發(fā)制造的國際熱核聚變核心部件在國際上率先通過權(quán)威機構(gòu)認證，這是我國對國際熱核聚變項目的重大貢獻．下列核反應(yīng)方程中屬于聚變反應(yīng)的是(　A　) A．H＋H→He＋n B．N＋He→O＋H C．H

22、e＋Al→P＋n D．U＋n→Ba＋Kr＋3n 解析　選項A是質(zhì)量小的核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，屬于核聚變．選項B是盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的人工轉(zhuǎn)變方程．選項C是約里奧·居里夫婦發(fā)現(xiàn)人工放射性同位素的人工轉(zhuǎn)變方程．選項D是鈾核在中子轟擊下分裂為中等質(zhì)量的核的過程，屬于核裂變．選項A正確． 3．(2018·江西九江模擬)用頻率為ν0的光照射大量處于基態(tài)的氫原子，在所發(fā)射的光譜中僅能觀測到頻率分別為ν1、ν2、ν3的三條譜線，且ν3>ν2>ν1，則?。?！　B　###.(填入正確選項前的字母) A．ν0<ν1 B．ν3＝ν2＋ν1 C．ν0＝ν1＋ν2＋ν3 D．＝＋ 解析　因為僅發(fā)射出3種頻率

23、的光子，且ν3＞ν2＞ν1，所以hν3＝E3－E1，hν2＝E2－E1，hν1＝E3－E2，故hν3＝hν2＋hν1，即ν3＝ν2＋ν1，選項B正確，C、D錯誤．入射光子hν0＝hν3，所以ν0＞ν1，選項A錯誤． 4．(2017·全國卷Ⅰ)大科學(xué)工程“人造太陽”主要是將氘核聚變反應(yīng)釋放時的能量用來發(fā)電．氘核聚變反應(yīng)方程是：H＋H→He＋n.已知H的質(zhì)量為2.013 6 u，He的質(zhì)量為3.015 0 u，n的質(zhì)量為1.008 7 u,1 u＝931.5 MeV/c2.氘核聚變反應(yīng)中釋放的核能約為(　B　) A．3.7 MeV B．3.3 MeV C．2.7 MeV D．0.93 M

24、eV 解析　聚變反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為Δm＝(2×2.013 6－3.015 0－1.008 7) u＝0.003 5 u，則釋放的核能為ΔE＝Δmc2＝0.003 5×931.5 MeV≈3.3 MeV，選項B正確． [例1](2017·山西太原質(zhì)檢·5分)氫原子的能級如圖所示，大量氫原子從n＝4的能級向n＝2的能級躍遷時輻射出可見光a，從n＝3的能級向n＝2的能級躍遷時輻射出可見光b，則(　　) A．氫原子從高能級向低能級躍遷時可能會輻射出γ射線 B．氫原子從n＝4的能級向n＝3的能級躍遷時會輻射出紫外線 C．在水中傳播時，a光較b光的速度小 D．氫原子在n＝2的能級時

25、可吸收任意頻率的光而發(fā)生電離 [答題送檢]來自閱卷名師報告 錯誤 致錯原因 扣分 A或B 審題不仔細，不會比較可見光a、紫外線、γ射線能量間的關(guān)系，錯選A或B D 不清楚“躍遷”與“電離”的區(qū)別，不能根據(jù)hν＝Em－En進行判斷，錯選D －5 [規(guī)范答題] [解析]　原子外層電子躍遷產(chǎn)生的只能是光波，γ射線由核衰變獲得，選項A錯誤；氫原子從n＝4能級向n＝3能級躍遷時產(chǎn)生的光的頻率比從n＝3能級向n＝2能級躍遷放出的光子頻率還小，不可能是紫外線，選項B錯誤；a光能量大，頻率大，在水中的速度小，選項C正確；n＝2能級的電離能為3.4 eV，只有大于此能量的光子才能發(fā)生電

26、離，選項D錯誤． [答案]　C 1．(多選)能源是社會發(fā)展的基礎(chǔ)，發(fā)展核能是解決能源問題的途徑之一，下列釋放核能的反應(yīng)方程，表述正確的有(　AC　) A．H＋H→He＋n是核聚變反應(yīng) B．H＋H→He＋n是β反應(yīng) C．U＋n→56Ba＋Kr＋3n是核裂變反應(yīng) D．U＋n→54Xe＋Sr＋2n是α衰變 解析　兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，反應(yīng)為核聚變，選項A正確，B錯誤；在選項C中鈾核在被中子轟擊后分裂成兩個較輕原子核，反應(yīng)為核裂變，選項C正確；α衰變的本質(zhì)為核內(nèi)2個質(zhì)子和2個中子結(jié)合成He，選項D錯誤． 2．(多選)如圖為氫原子的能級示意圖，鋅的逸出功是3.34 eV，那么對

27、氫原子在能級躍遷過程中發(fā)射或吸收光子的特征認識正確的是(　BCE　) A．用氫原子從高能級向基態(tài)躍遷時發(fā)射的光照射鋅板一定不能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象 B．一群處于n＝3能級的氫原子向基態(tài)躍遷時，能放出3種不同頻率的光 C．一群處于n＝3能級的氫原子向基態(tài)躍遷時，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能為8.75 eV D．用能量為10.3 eV的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài) E．用能量為14.0 eV的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子電離 解析　當(dāng)氫原子從高能級向低能級躍遷時，輻射出光子的能量有可能大于3.34 eV，鋅板有可能產(chǎn)生光電效應(yīng)，選項A錯誤；由躍遷

28、關(guān)系可知，選項B正確；從n＝3能級向基態(tài)躍遷時發(fā)出的光子最大能量為12.09 eV，由光電效應(yīng)方程可知，發(fā)出光電子的最大初動能為8.75 eV，選項C正確；氫原子在吸收光子能量時需滿足兩能級間的能量差，因此選項D錯誤；14.0 eV>13.6eV，因此可以使處于基態(tài)的氫原子電離，選項E正確． 3．(2017·全國卷Ⅱ)一靜止的鈾核放出一個α粒子衰變成釷核，衰變方程為U→Th＋He.下列說法正確的是(　B　) A．衰變后釷核的動能等于α粒子的動能 B．衰變后釷核的動量大小等于α粒子的動量大小 C．鈾核的半衰期等于其放出一個α粒子所經(jīng)歷的時間 D．衰變后α粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾

29、核的質(zhì)量 解析　靜止的原子核在衰變前后動量守恒，由動量守恒定律得0＝m1v1＋m2v2，可知m1v1＝－m2v2，故衰變后釷核的動量大小等于α粒子的動量大小，選項B正確；而動能Ek＝，由于釷核的質(zhì)量(m1)大于α粒子的質(zhì)量(m2)，故其動能不等，選項A錯誤；鈾核的半衰期是大量的鈾核半數(shù)發(fā)生衰變所用的時間，而不是放出一個α粒子所經(jīng)歷的時間，選項C錯誤；原子核衰變前后質(zhì)量數(shù)守恒，衰變時放出核能，質(zhì)量虧損，選項D錯誤． 4．(多選)關(guān)于原子核的結(jié)合能，下列說法正確的是(　ABC　) A．原子核的結(jié)合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量 B．一重原子核衰變成α粒子和另一原子核，衰變產(chǎn)物的

30、結(jié)合能之和一定大于原來重核的結(jié)合能 C．銫原子核(Cs)的結(jié)合能小于鉛原子核(208 82Pb)的結(jié)合能 D．比結(jié)合能越大，原子核越不穩(wěn)定 E．自由核子組成原子核時，其質(zhì)量虧損所對應(yīng)的能量大于該原子核的結(jié)合能 解析　由原子核的結(jié)合能定義可知，原子核分解成自由核子時所需的最小能量為原子核的結(jié)合能，選項A正確；重核衰變時釋放能量，衰變產(chǎn)物更穩(wěn)定，即衰變產(chǎn)物的比結(jié)合能更大．衰變前后核子數(shù)不變，因此原子核衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于衰變前的結(jié)合能，選項B正確；銫原子柱的核子數(shù)少，因此其結(jié)合能小，選項C正確；比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，選項D錯誤；自由核子組成原子核時，其質(zhì)量虧損所對應(yīng)的能量等于

31、該原子核的結(jié)合能，選項E錯誤． 5．(1)核電站利用原子核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)放出的巨大能量進行發(fā)電，U是核電站常用的核燃料.U受一個中子轟擊后裂變成Ba和Kr兩部分，并產(chǎn)生__3__個中子．要使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生，裂變物質(zhì)的體積要__大于__(選填“大于”或“小于”)它的臨界體積． (2)取質(zhì)子的質(zhì)量mp＝1.672 6×10－27 kg，中子的質(zhì)量mn＝1.674 9×10－27 kg，α粒子的質(zhì)量mα＝6.646 7×10－27 kg，光速c＝3.0×108 m/s.請計算α粒子的結(jié)合能．(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 解析　(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒可得，產(chǎn)生中子的數(shù)目為235＋1－144－89＝3；只有

32、裂變物質(zhì)的體積大于它的臨界體積時才能發(fā)生裂變反應(yīng)． (2)組成α粒子的核子與α粒子的質(zhì)量差 Δm＝2mp＋2mn－mα， 結(jié)合能ΔE＝Δmc2， 代入數(shù)據(jù)得ΔE＝4.3×10－12 J． 答案　(2)4.3×10－12 J 1．(多選)一靜止的鋁原子核Al俘獲一速度為1.0×107 m/s的質(zhì)子p后，變?yōu)樘幱诩ぐl(fā)態(tài)的硅原子核Si.下列說法正確的是(　ABE　) A．核反應(yīng)方程為p＋Al→Si B．核反應(yīng)過程中系統(tǒng)動量守恒 C．核反應(yīng)過程中系統(tǒng)能量不守恒 D．核反應(yīng)前后核子數(shù)相等，所以生成物的質(zhì)量等于反應(yīng)物的質(zhì)量之和 E．硅原子核速度的數(shù)量級為105 m/s，方向與質(zhì)子

33、初速度的方向一致 解析　核反應(yīng)方程滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，選項A正確；微觀粒子相互作用過程中，滿足動量守恒定律，選項B正確；題述核反應(yīng)過程屬于“二合一”形式的完全非彈性碰撞，機械能有損失，但對于封閉的系統(tǒng)，能量仍然守恒，選項C錯誤；核反應(yīng)過程中的機械能有損失，故存在質(zhì)量虧損現(xiàn)象，選項D錯誤；硅原子質(zhì)量約是質(zhì)子質(zhì)量的28倍，由動量守恒定律知，m0v0＝28m0v，所以硅原子核速度數(shù)量級為105 m/s，方向與質(zhì)子初速度的方向一致，選項E正確． 2．圖中曲線a、b、c、d為氣泡室中某放射物發(fā)生衰變放出的部分粒子的徑跡，氣泡室中磁感應(yīng)強度方向垂直于紙面向里．以下判斷可能正確的是(　D　)

34、 A．a(chǎn)、b為β粒子的徑跡 B．a(chǎn)、b為γ粒子的徑跡 C．c、d為α粒子的徑跡 D．c、d為β粒子的徑跡 解析　γ粒子是不帶電的光子，在磁場中不偏轉(zhuǎn)，選項B錯誤；α粒子為氦核帶正電，由左手定則知向上偏轉(zhuǎn)，選項A、C錯誤；β粒子是帶負電的電子，應(yīng)向下偏轉(zhuǎn)，選項D正確． 3．碘131的半衰期約為8天，若某藥物含有質(zhì)量為m的碘131，經(jīng)過32天后，該藥物中碘131的含量大約還有(　C　) A． B． C． D． 解析　經(jīng)過n個半衰期剩余碘131的含量m′＝m()n.因32天為碘131的4個半衰期，故剩余碘131的含量m′＝m()4＝，選項C正確． 4．(多選)氫原子能級如圖

35、所示，當(dāng)氫原子從n＝3躍遷到n＝2的能級時，輻射光的波長為656 nm.以下判斷正確的是__CD__(選填正確答案標(biāo)號)． A．氫原子從n＝2躍遷到n＝1的能級時，輻射光的波長大于656 nm B．用波長為325 nm的光照射，可使氫原子從n＝1躍遷到n＝2的能級 C．一群處于n＝3能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產(chǎn)生3種譜線 D．用波長為633 nm的光照射，不能使氫原子從n＝2躍遷到n＝3的能級 解析　能級間躍遷輻射的光子能量等于兩能級間的能級差，能級差越大，輻射的光子頻率越大，波長越小，選項A錯誤；由Em－En＝hν可知，選項B錯誤，D正確；根據(jù)C＝3可知，輻射的光子頻率最

36、多有3種，選項C正確． 5．下列有關(guān)原子結(jié)構(gòu)和原子核的認識，其中正確的是__B__.(選填正確答案標(biāo)號) A．γ射線是高速運動的電子流 B．氫原子輻射光子后，其繞核運動的電子動能增大 C．太陽輻射能量的主要來源是太陽中發(fā)生的重核裂變 D．Bi的半衰期是5天，100克Bi經(jīng)過10天后還剩下50克 解析　β射線是高速電子流，而γ射線是一種電磁波，選項A錯誤；氫原子輻射光子后，繞核運動的電子距核更近，動能增大，選項B正確；太陽輻射能量的主要來源是太陽內(nèi)部氫核的聚變，選項C錯誤；10天為兩個半衰期，剩余的Bi為100×()g＝100×()2 g＝25 g，選項D錯誤． 6．在下列描述核變

37、化過程的方程中，屬于α衰變的是__C__，屬于β衰變的是__AB__，屬于裂變的是__E__，屬于聚變的是__F__.(選填正確答案標(biāo)號) A．C→N＋e 　　 B．P→S＋e C．U→Th＋He 　　 D．N＋He→O＋H E．U＋n→Xe＋Sr＋2n 　　 F．H＋H→He＋n 解析　一個原子核自發(fā)地放出一個α粒子，生成一個新核的過程是α衰變，因此選項C是α衰變；一個重核在一個粒子的轟擊下，分裂成幾個中等質(zhì)量原子核的過程是重核的裂變，因此選項E是重核的裂變；兩個較輕的原子核聚合成一個較大的原子核，并放出粒子的過程是輕核的聚變，因此選項F是輕核的聚變；另外，選項A、B是β衰變，

38、選項D是原子核的人工轉(zhuǎn)變． 7．(2017·江蘇卷)(1)原子核的比結(jié)合能曲線如圖所示．根據(jù)該曲線，下列判斷正確的有！！！　BC　###． A．He核的結(jié)合能約為14 MeV B．He核比Li核更穩(wěn)定 C．兩個H核結(jié)合成He核時釋放能量 D．U核中核子的平均結(jié)合能比Kr核中的大 (2)質(zhì)子(H)和α粒子(He)被加速到相同動能時，質(zhì)子的動量__小于__(選填“大于”“小于”或“等于”)α粒子的動量，質(zhì)子和α粒子的德布羅意波波長之比為__2∶1__． 解析　(1)由圖象可知，He的比結(jié)合能約為7 MeV，其結(jié)合能應(yīng)為28 MeV，故選項A錯誤．比結(jié)合能較大的核較穩(wěn)定，故選項B正

39、確．比結(jié)合能較小的核結(jié)合成比結(jié)合能較大的核時釋放能量，故選項C正確．比結(jié)合能就是平均結(jié)合能，故由圖可知選項D錯誤． (2)由動量與動能的關(guān)系p＝可知，Ek相同時，質(zhì)量小的動量也較小，故質(zhì)子的動量小于α粒子的動量．德布羅意波長λ＝，而p∝，故λ∝，則λH∶λα＝∶＝2∶1． 8．(2017·北京卷)在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，一個靜止的放射性原子核發(fā)生了一次α衰變．放射出的α粒子(He)在與磁場垂直的平面內(nèi)做圓周運動，其軌道半徑為R.以m、q分別表示α粒子的質(zhì)量和電荷量． (1)放射性原子核用X表示，新核的元素符號用Y表示，寫出該α衰變的核反應(yīng)方程； (2)α粒子的圓周運動可以等效成一

40、個環(huán)形電流，求圓周運動的周期和環(huán)形電流大小； (3)設(shè)該衰變過程釋放的核能都轉(zhuǎn)化為α粒子和新核的動能，新核的質(zhì)量為M，求衰變過程的質(zhì)量虧損Δm． 解析　(1)X→Y＋He． (2)設(shè)α粒子的速度大小為v，由qvB＝m，T＝，得α粒子在磁場中運動周期T＝， 環(huán)形電流大小I＝＝， (3)由qvB＝m，得v＝． 設(shè)衰變后新核Y的速度大小為v′，系統(tǒng)動量守恒， Mv′－mv＝0， v′＝＝， 由Δmc2＝Mv′2＋mv2， 得Δm＝． 答案　見解析 課時達標(biāo)　第33講 [解密考綱]綜合考查氫原子能級的躍遷、放射性元素的衰變、半衰期、核反應(yīng)，以及質(zhì)能方程、核反應(yīng)方程的有關(guān)計算．

41、 1．在α粒子散射實驗中，電子對α粒子運動的影響可以忽略．這是因為與α粒子相比，電子的(　D　) A．電量太小 B．速度太小 C．體積太小 D．質(zhì)量太小 解析　α粒子是氦核，是電子電量的2倍，質(zhì)量是電子的7 600倍，當(dāng)α粒子碰到電子時，就像子彈碰到塵埃一樣，故電子對α粒子運動的影響可以忽略是因為電子的質(zhì)量相比α粒子太小，選項D項正確． 2．氫原子能級示意圖如圖所示，不同色光的光子能量如下表所示． 色光 紅 橙 黃 綠 藍—靛 紫 光子能量 范圍(eV) 1.61～ 2．00 2.00～ 2．07 2.07～ 2．14 2.14～ 2．53

42、 2.53～ 2．76 2.76～ 3．10 處于某激發(fā)態(tài)的氫原子，發(fā)射的光的譜線在可見光范圍內(nèi)僅有2條，其顏色分別為(　A　) A．紅、藍—靛 B．黃、綠 C．紅、紫 D．藍—靛、紫 解析　如果激發(fā)態(tài)的氫原子處于第2能級，能夠發(fā)出10.2 eV的光子，不屬于可見光；如果激發(fā)態(tài)的氫原子處于第3能級，能夠發(fā)出12.09 eV、10.2 eV、1.89 eV的三種光子，只有1.89 eV屬于可見光；如果激發(fā)態(tài)的氫原子處于第4能級，能夠發(fā)出12.75 eV、12.09 eV、10.2 eV、2.55 eV、1.89 eV、0.66 eV的6種光子，1.89 eV和2.55 eV屬于

43、可見光，1.89 eV的光子為紅光，2.55 eV的光子為藍—靛，故選項A正確． 3．(多選)14C發(fā)生放射性衰變成為14N，半衰期約為5 700年．已知植物存活期間，其體內(nèi)14C與12C的比例不變；生命活動結(jié)束后，14C的比例持續(xù)減少．現(xiàn)通過測量得知，某古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一．下列說法正確的是(　AC　) A．該古木的年代距今約5 700年 B．12C、13C、14C具有相同的中子數(shù) C．14C衰變?yōu)?4N的過程中放出β射線 D．增加樣品測量環(huán)境的壓強將加速14C的衰變 解析　由古木中的14C是現(xiàn)代植物中的二分之一知，14C經(jīng)過了一個半衰期，距今5

44、 700年，選項A正確；C的同位素質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同，選項B錯誤；14C衰變成14N是β衰變，選項C正確；改變環(huán)境的壓強不會改變14C的半衰期，選項D錯誤． 4．(多選)鈾核裂變是核電站核能的重要來源，其一種裂變反應(yīng)式是U＋n→Ba＋Kr＋3n.下列說法正確的有(　AC　) A．上述裂變反應(yīng)中伴隨著中子放出 B．鈾塊體積對鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的發(fā)生無影響 C．鈾核的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可人工控制 D．鈾核的半衰期會受到環(huán)境溫度的影響 解析　根據(jù)裂變反應(yīng)的規(guī)律和影響半衰期的因素解決問題．裂變反應(yīng)式中的n為中子，鈾塊體積大于臨界體積，才能產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，且鈾核的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是可控的，選項A、C正確，選項B錯誤；

45、放射性元素的半衰期不受外界壓強、溫度的影響，選項D錯誤． 5．某科學(xué)家提出年輕熱星體中核聚變的一種理論，其中的兩個核反應(yīng)方程為H＋C→N＋Q1、H＋N→C＋X＋Q2，Q1、Q2表示釋放的能量，相關(guān)的原子核質(zhì)量見下表： 原子核 H He He C N N 質(zhì)量/u 1.007 8 3.016 0 4.002 6 12.000 0 13.005 7 15.000 1 以下推斷正確的是(　B　) A．X是He，Q2＞Q1 B．X是He，Q2＞Q1 C．X是He，Q2＜Q1 D．X是He，Q2＜Q1 解析　由核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒可確定X是α粒子．兩個核反應(yīng)中

46、的質(zhì)量虧損分別為Δm1＝(1.007 8＋12.000 0－13.005 7) u＝0.002 1 u，Δm2＝(1.007 8＋15.000 1－12.000 0－4.002 6) u＝0.005 3 u，結(jié)合愛因斯坦質(zhì)能方程Q＝Δmc2知Q1＜Q2，故選項B正確． 6．放射性元素氡(Rn)經(jīng)α衰變成為釙(Po)，半衰期約為3.8天；但勘測表明，經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代后，目前地殼中仍存在天然的含有放射性元素 Rn的礦石，其原因是(　A　) A．目前地殼中的Rn主要來自于其他放射性元素的衰變 B．在地球形成的初期，地殼中元素Rn的含量足夠高 C．當(dāng)衰變產(chǎn)物Po積累到一定量以后，Po的增加會

47、減慢Rn的衰變進程 D．Rn主要存在于地球深處的礦石中，溫度和壓力改變了它的半衰期 解析　放射性元素Rn可以衰變成Po，有的元素也可以衰變成Rn，所以盡管Rn的半衰期很短，自然界中仍然存在Rn，選項A正確；半衰期的大小與外界環(huán)境無關(guān)，選項C、D錯；如果沒有其他元素衰變成Rn，地球形成初期Rn的含量無論多么高，現(xiàn)在Rn也幾乎不存在了，選項B錯誤． 7．(多選)U放射性衰變有多種可能途徑，其中一種途徑是先變成Bi，而Bi可以經(jīng)一次衰變變成X(X代表某種元素)，也可以經(jīng)一次衰變變成Ti，X和Ti最后都變成Pb，衰變路徑如圖所示．可知圖中(　BCE　) A．a(chǎn)＝82，b＝206 B．a(chǎn)＝

48、84，b＝206 C．①是β衰變，放出電子，電子是由中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子和電子而生成的 D．②是α衰變，放出的是正電子，正電子是由質(zhì)子轉(zhuǎn)變成中子和一個正電子而生成的 E.U經(jīng)過8次α衰變和6次β衰變后可生成新核Pb 解析　衰變①的方程式為：83Bi→84X＋e，為β衰變，放出電子，選項C正確；衰變②的方程式為：83Bi→81Ti＋He，為α衰變，選項A、D錯誤，B正確；238 92U需經(jīng)過8次α衰變和6次β衰變后可生成新核82Pb，選項E正確． 8．(2017·珠海一模)典型的鈾核裂變是生成鋇和氪，同時放出x個中子：U＋n→Ba＋Kr＋xn，鈾235質(zhì)量為m1，中子質(zhì)量為m2，鋇144質(zhì)

49、量為m3，氪89的質(zhì)量為m4.下列說法正確的是(　C　) A．該核反應(yīng)類型屬于人工轉(zhuǎn)變 B．該反應(yīng)放出能量(m1－xm2－m3－m4)c2 C．x的值是3 D．該核反應(yīng)比聚變反應(yīng)對環(huán)境的污染較少 解析　該核反應(yīng)是核裂變，可以自發(fā)進行，不是人工控制的，選項A錯誤；核反應(yīng)方程92U＋n→Ba＋Kr＋xn中根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒，有235＋1＝144＋89＋x解得x＝3，選項C正確；根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，該反應(yīng)放出能量為ΔE＝Δm·c2＝(m1＋m2－m3－m4－3m2)c2＝(m1－m3－m4－2m2)c2，選項B錯誤；該核反應(yīng)生成兩種放射性元素，核污染較大，故選項D錯誤． 9．如圖所示為盧瑟

50、福α粒子散射實驗裝置的示意圖，圖中的顯微鏡可在圓周軌道上轉(zhuǎn)動，通過顯微鏡前相連的熒光屏可觀察α粒子在各個角度的散射情況．下列說法正確的是(　C　) A．在圖中A、B兩位置分別進行觀察，相同時間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)一樣多 B．在圖中的B位置進行觀察，屏上觀察不到任何閃光 C．盧瑟福選用不同金屬箔片作為α粒子散射的靶，觀察到的實驗結(jié)果基本相似 D．α粒子發(fā)生散射的主要原因是α粒子撞擊到金箔原子后產(chǎn)生的反彈 解析　α粒子散射實驗現(xiàn)象：絕大多數(shù)α粒子沿原方向前進，少數(shù)α粒子有大角度散射．所以A處觀察到的粒子多，B處觀察到的粒子少，所以選項A、B錯誤；α粒子發(fā)生散射的主要原因是受到原子核

51、庫侖斥力的作用，所以選項D錯誤、C正確． 10．關(guān)于巴耳末公式＝R 的理解，下列說法正確的是(　C　) A．所有氫原子光譜的波長都可由巴耳末公式求出 B．公式中n可取任意值，故氫原子光譜是連續(xù)譜 C．公式中n只能取不小于3的整數(shù)值，故氫原子光譜是線狀譜 D．公式不但適用于氫原子光譜的分析，也適用于其他原子光譜的分析 解析　巴耳末公式是經(jīng)驗公式，只適用于氫原子光譜，公式中n只能取n≥3的整數(shù)，故選項C正確． 11．太陽的光譜中有許多暗線，它們對應(yīng)著某些元素的特征譜線，產(chǎn)生這些暗線是由于(　C　) A．太陽表面大氣層中缺少相應(yīng)的元素 B．太陽內(nèi)部缺少相應(yīng)的元素 C．太陽表面大氣

52、層中存在著相應(yīng)的元素 D．太陽內(nèi)部存在著相應(yīng)的元素 解析　吸收光譜的暗線是連續(xù)光譜中某些波長的光被物質(zhì)吸收后產(chǎn)生的，太陽光的吸收光譜是太陽內(nèi)部發(fā)出的強光經(jīng)較低溫度的太陽大氣層時，某些波長的光被太陽大氣層中的元素吸收而產(chǎn)生的．故選項C正確． 12．一個原子核X進行一次α衰變后成為原子核Y，然后又進行一次β衰變，成為原子核Z：X→Y→Z，它們的質(zhì)量數(shù)a、c、f及電荷數(shù)b、d、g之間應(yīng)有的關(guān)系中不正確的是(　C　) A．a(chǎn)＝f＋4 B．c＝f C．d＝g＋1 D．b＝g＋1 解析　根據(jù)α衰變(反應(yīng)方程X→Y＋He)和β衰變(反應(yīng)方程X→Y＋e)的規(guī)律，推出a＝c＋4，c＝f，d＝b－

53、2，代入g＝d＋1得到g＝b－2＋1＝b－1，所以b＝g＋1.故選項C錯誤． 13．(2017·上海奉賢一模)2011年某國核電站發(fā)生核泄漏事故，其中銫137(Cs)對核輻射的影響最大，其半衰期約為30年． (1)請寫出銫137(Cs)發(fā)生β衰變的核反應(yīng)方程___Cs→Ba＋e__[已知53號元素是碘(I)，56號元素是鋇(Ba)]． (2)若在該反應(yīng)過程中釋放的核能為E，則該反應(yīng)過程中質(zhì)量虧損為?。?！ 　###(真空中的光速為c)． (3)泄漏出的銫137約要到公元?。?！_2101__年才會有87.5%的原子核發(fā)生衰變． 解析　(1)發(fā)生β衰變的核反應(yīng)方程 Cs→Ba＋e， (

54、2)根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程知Δm＝； (3)由半衰期公式N余＝N0×知，經(jīng)歷了3個半衰期，即90年，剩余的原子核沒衰變，所以要到公元2101年才會有87.5%的原子核發(fā)生衰變． 14．用人工方法得到放射性同位素，這是一個很重要的發(fā)現(xiàn)．天然放射性同位素只不過40幾種，而今天人工制造的放射性同位素已達1 000多種，每種元素都有放射性同位素．放射性同位素在農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生和科學(xué)研究的許多方面得到了廣泛的應(yīng)用． (1)帶電的驗電器在放射線照射下電荷會很快消失．其原因是(　B　) A．射線的貫穿作用 B．射線的電離作用 C．射線的物理、化學(xué)作用 D．以上三個選項都不是 (2)如圖是工廠利用

55、放射線自動控制鋁板厚度的裝置示意圖．如工廠生產(chǎn)的厚度為1 mm的鋁板，在α、β、γ三種射線中，你認為對鋁板的厚度起主要作用的是?。?！_β__射線． (3)在我國首先用人工方法合成牛胰島素時，需要證明人工合成的牛胰島素結(jié)晶跟天然牛胰島素的結(jié)晶是同一種物質(zhì)，為此曾采用放射性同位素14C作?。?！_示蹤原子__． 解析　(1)因放射線的電離作用，空氣中與驗電器所帶電荷電性相反的離子與之中和，從而使驗電器所帶電荷消失，選項B正確． (2)α射線穿透物質(zhì)的本領(lǐng)弱，不能穿透厚度為1 mm的鋁板，因而探測器不能探測，γ射線穿透物質(zhì)的本領(lǐng)極強，穿透1 mm厚的鋁板和幾毫米厚的鋁板后打在探測器上很難分辨

56、，β射線也能夠穿透1 mm甚至幾毫米厚的鋁板，但厚度不同，穿透后β射線的強度明顯不同，探測器容易分辨． (3)放射性同位素的原子摻到其他物質(zhì)中去，讓它們一起運動、遷移，再用放射性探測儀器進行追蹤，就可以知道放射性原子通過什么路徑，運動到哪里，是怎樣分布的，從而可以了解某些不容易察明的情況或規(guī)律，人們把作這種用途的放射性同位素叫做示蹤原子． 15．一靜止原子核發(fā)生α衰變，生成一α粒子及一新核．α粒子垂直進入磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場，其運動軌跡是半徑為R的圓．已知α粒子的質(zhì)量為m，電荷量為q，新核的質(zhì)量為M，光在真空中的速度大小為c.求衰變前原子核的質(zhì)量． 解析　設(shè)衰變產(chǎn)生的α粒子的速度大小為v.由洛倫茲力公式和牛頓第二定律得qvB＝m，① 設(shè)衰變后新核的速度大小為v′，衰變前后動量守恒，有0＝Mv′－mv② 設(shè)衰變前原子核質(zhì)量為M0衰變前后能量守恒，有 M0c2＝Mc2＋Mv′2＋mc2＋mv2，③ 聯(lián)立①②③式得M0＝(M＋m)． 答案　(M＋m) 22