（江蘇專版）2018版高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 專題十五 碰撞與動(dòng)量守恒 近代物理初步學(xué)案

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1、 專題十五　碰撞與動(dòng)量守恒　近代物理初步 江蘇卷考情導(dǎo)向 考點(diǎn) 考題 考情 原子結(jié)構(gòu)和光電效應(yīng) 2017年T12(C)(2)考查德布羅意波波長(zhǎng) 2016年T12(C)(3)考查光電效應(yīng)方程 2015年T12(C)(1)考查德布羅意波和黑體輻射理論 2014年T12(C)(1)考查光電效應(yīng)方程、物質(zhì)波的波長(zhǎng)與動(dòng)量的關(guān)系 2013年T12(C)(1)(2)考查氫原子的能級(jí)公式和躍遷、德布羅意波長(zhǎng) 高考熱點(diǎn)：(1)常以選擇題或填空題的形式考查原子核衰變、質(zhì)能方程、光電效應(yīng)、玻爾理論等知識(shí)，難度低；(2)聯(lián)系當(dāng)今熱點(diǎn)；(3)常以填空題或計(jì)算題的形式綜合考查動(dòng)量守恒定律、能量守恒

2、及原子核的衰變等知識(shí)，難度中等． 備考時(shí)：(1)深刻理解基本概念和基本規(guī)律； (2)強(qiáng)化本專題知識(shí)間綜合應(yīng)用類題目的訓(xùn)練； (3)歸納解決本專題綜合類問題的步驟和方法． 動(dòng)量和動(dòng)量守恒的應(yīng)用 2017年T12(C)(3)考查動(dòng)量守恒定律 2016年T12(C)(2)考查動(dòng)量、動(dòng)量的變化、物質(zhì)波 2014年T12(C)(3)考查動(dòng)量守恒定律 2013年T12(C)(3)考查動(dòng)量守恒的應(yīng)用 核反應(yīng)及核能的計(jì)算 2017年T12(C)(1)考查結(jié)合能和比結(jié)合能的基本運(yùn)用 2016年T12(C)(1)考查衰變方程 2015年T12(C)(2)(3)考查裂變反應(yīng)、原子核的結(jié)合能

3、 2014年T12(C)(2)考查原子核衰變及半衰期、衰變速度 考點(diǎn)1| 原子結(jié)構(gòu)和光電效應(yīng)　難度：低檔題 題型：選擇題　五年5考 (對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第84頁) 1．(2013·江蘇高考T12(C)(1)(2))(1)如果一個(gè)電子的德布羅意波長(zhǎng)和一個(gè)中子的相等，則它們的________也相等． 圖15-1 A．速度　　　　　 B．動(dòng)能 C．動(dòng)量 D．總能量 (2)根據(jù)玻爾原子結(jié)構(gòu)理論，氦離子(He＋)的能級(jí)圖如圖15-1所示．電子處在n＝3軌道上比處在n＝5軌道上離氦核的距離_______(選填“近”或“遠(yuǎn)”)．當(dāng)大量He＋處在n＝4的激發(fā)態(tài)時(shí)，由于躍遷所發(fā)射的譜線有

4、_______條． 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：17214210】 【解題關(guān)鍵】　解此題的關(guān)鍵有以下兩點(diǎn)： (1)德布羅意波長(zhǎng)公式λ＝． (2)大量處于n能級(jí)的原子由于躍遷所發(fā)射的譜線條數(shù)為r＝C． 【解析】　(1)根據(jù)λ＝，知電子和中子的動(dòng)量大小相等，選項(xiàng)C正確． (2)根據(jù)玻爾理論rn＝n2r1可知電子處在n＝3的軌道上比處在n＝5的軌道上離氦核的距離近．大量He＋處在n＝4的激發(fā)態(tài)時(shí)，發(fā)射的譜線有6條． 【答案】　(1)C　(2)近　6 2．(2016·江蘇高考T12(C)(3))幾種金屬的逸出功W0見下表： 金屬 鎢 鈣 鈉 鉀 銣 W0(×10－19J) 7．26

5、5．12 3．66 3．60 3．41 用一束可見光照射上述金屬的表面，請(qǐng)通過計(jì)算說明哪些能發(fā)生光電效應(yīng)．已知該可見光的波長(zhǎng)范圍為4．0×10－7～7．6×10－7 m，普朗克常數(shù)h＝6．63×10－34 J·s． 【解題關(guān)鍵】　解此題的關(guān)鍵有以下兩點(diǎn)： (1)光子能量與光波波長(zhǎng)的關(guān)系：E＝． (2)要發(fā)生光電效應(yīng)，入射光子能量應(yīng)大于金屬的逸出功． 【解析】　光子的能量E＝ 取λ＝4．0×10－7m，則E≈5．0×10－19 J 根據(jù)E＞W(wǎng)0判斷，鈉、鉀、銣能發(fā)生光電效應(yīng)． 【答案】　鈉、鉀、銣能發(fā)生光電效應(yīng) 3．(多選)(2015·江蘇高考T12(C)(1))波粒二象

6、性是微觀世界的基本特征，以下說法正確的有(　　) A．光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性 B．熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動(dòng)性 C．黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用光的波動(dòng)性解釋 D．動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長(zhǎng)也相等 【解析】　光電效應(yīng)現(xiàn)象、黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律都可以用光的粒子性解釋，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動(dòng)性，選項(xiàng)B正確；由德布羅意波長(zhǎng)公式λ＝和p2＝2m·Ek知?jiǎng)幽芟嗟鹊馁|(zhì)子和電子動(dòng)量不同，德布羅意波長(zhǎng)不相等，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 【答案】　AB 4．(2014·江蘇高考T12(C)(1))已知鈣和鉀的截止頻率分別為7．73×

7、1014 Hz和5．44×1014 Hz，在某種單色光的照射下兩種金屬均發(fā)生光電效應(yīng)，比較它們表面逸出的具有最大初動(dòng)能的光電子，鈣逸出的光電子具有較大的(　　) A．波長(zhǎng)　　B．頻率　　C．能量　　D．動(dòng)量 A　[根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程 mv＝hν－W．由題知W鈣>W鉀，所以鈣逸出的光電子的最大初動(dòng)能較?。鶕?jù)p＝及p＝和c＝λν知，鈣逸出的光電子的特點(diǎn)是：動(dòng)量較小、波長(zhǎng)較長(zhǎng)、頻率較小．選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤．] 5．(2017·江蘇高考T12(C)(2))質(zhì)子(H)和α粒子(He)被加速到相同動(dòng)能時(shí)，質(zhì)子的動(dòng)量________(選填“大于”“小于”或“等于”)α粒子的動(dòng)量，質(zhì)

8、子和α粒子的德布羅意波波長(zhǎng)之比為________． 【解析】　由p＝mv，Ek＝mv2知，p＝，質(zhì)子質(zhì)量小于α粒子質(zhì)量，動(dòng)能相同時(shí)質(zhì)子動(dòng)量?。? 由λ＝知，＝＝＝2∶1． 【答案】　小于　2∶1 ●考向1　光電效應(yīng)及方程 1．(2017·蘇錫常三模)下列說法正確的是(　　) A．光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性 B．光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，改用強(qiáng)光可以增大逸出光電子的最大初動(dòng)能 C．在一定的光照條件下，增大所加正向電壓的值，一定可以增大飽和光電流 D．實(shí)驗(yàn)時(shí)，若用光照射金屬不能發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，可以改用強(qiáng)光照射使實(shí)驗(yàn)成功 A　[為解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象，愛因斯坦提出了光子說，說明光具

9、有粒子性；康普頓效應(yīng)深入地揭示了光的粒子性，遵守能量守恒和動(dòng)量守恒，它表明光子不僅具有能量而且具有動(dòng)量，故A正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W可知，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，還與金屬的逸出功有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，故B錯(cuò)誤；飽和光電流與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，在一定的光照條件下，增大所加正向電壓的值，飽和光電流不一定增大，故C錯(cuò)誤；發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，與光的強(qiáng)度無關(guān)，故D錯(cuò)誤．] 2．(2017·徐州模擬)如圖15-2所示的光電管實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)用波長(zhǎng)3．0×10－7 m的光照射在陰極K上時(shí)，電流表有示數(shù)．調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，當(dāng)電壓表讀數(shù)為3．0 V時(shí)，電流表

10、讀數(shù)恰好為零；改用波長(zhǎng)為1．5×10－7 m的光照射在陰極K上時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，當(dāng)電壓表讀數(shù)為7．1 V時(shí)，電流表讀數(shù)也恰好為零．由此可得普朗克常量為________J·s，該陰極的逸出功為________J．已知電子電量為1．6×10－19 C，光速c為3×108 m/s，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字． 圖15-2 【解析】　設(shè)普朗克常量為h，K的逸出功為W 由光電方程可得光電子最大動(dòng)能：Ek＝hν－W 由題意知，當(dāng)光電流恰好為零時(shí)有：Ek＝eU 又：c＝λν 由上三式可得：eU＝h－W 當(dāng)入射光波長(zhǎng)為3．0×10－7 m時(shí)，可得：3．0×1．6×10－19＝h－W 當(dāng)入射光波

11、長(zhǎng)為1．5×10－7 m時(shí)，可得：7．1×1．6×10－19＝h－W 聯(lián)立可得：h＝6．6×10－34 J·s，W＝1．8×10－19 J． 【答案】　6．6×10－34　1．8×10－19 ●考向2　光的波粒二象性 3．(2017·蘇南四市二模)關(guān)于近代物理實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：17214211】 A．黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用光的波動(dòng)性解釋 B．利用α粒子散射實(shí)驗(yàn)可以估算核外電子的運(yùn)動(dòng)半徑 C．電子束通過雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣，說明實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性 D．湯姆孫研究陰極射線發(fā)現(xiàn)了電子，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型 C　[黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用量子理

12、論來解釋，故A錯(cuò)誤；盧瑟福用α粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)中提出原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說，通過實(shí)驗(yàn)可以估算原子核的半徑，而不是核外電子的運(yùn)動(dòng)半徑，故B錯(cuò)誤；電子束通過雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣，說明實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性，故C正確；湯姆孫研究陰極射線發(fā)現(xiàn)了電子，提出了原子的棗糕模型，是盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，故D錯(cuò)誤．] 4．(2017·徐州期末)關(guān)于光的波粒二象性及物質(zhì)波，下列說法正確的是(　　) A．光子的動(dòng)量和波長(zhǎng)成反比 B．康普頓效應(yīng)說明光具有波動(dòng)性 C．光的波粒二象性說明，光的波動(dòng)性明顯時(shí)，粒子性也一定明顯 D．電子顯微鏡利用電子束到達(dá)微小物體表面，再反射到熒光板上

13、成像來實(shí)現(xiàn)觀察，這是由于電子束的德布羅意波長(zhǎng)較長(zhǎng) A　[根據(jù)德布羅意波長(zhǎng)公式λ＝可知，光子的動(dòng)量和波長(zhǎng)成反比，故A正確；光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)都說明光具有粒子性，故B錯(cuò)誤；光的波粒二象性說明，光的波動(dòng)性明顯時(shí)，粒子性就不明顯，光的粒子性明顯時(shí)，波動(dòng)性就不明顯，故C錯(cuò)誤；電子顯微鏡利用電子束到達(dá)微小物體表面，再反射到熒光板上成像來實(shí)現(xiàn)觀察，這是由于電子束的德布羅意波長(zhǎng)較短，分辨率高，故D錯(cuò)誤．] ●考向3　氫原子能級(jí)及躍遷 5．(2017·泰州三模)下列說法中正確的是(　　) A．汽車安全氣囊是通過減小撞擊過程中動(dòng)量變化量來減輕對(duì)乘員的傷害程度的 B．由α粒子散射的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以估測(cè)核半徑

14、、確定核電荷量 C．電子束穿過鋁箔的衍射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電子的粒子性 D．原子核的能量是不連續(xù)的，能級(jí)越高越穩(wěn)定 B　[安全氣囊可以增加人體與車接觸的時(shí)間，根據(jù)動(dòng)量定理得：－Ft＝0－mv，所以：F＝，當(dāng)時(shí)間增大時(shí)，沖量和動(dòng)量的變化量都不變，改變了動(dòng)量的變化率，即車對(duì)人的作用力減小，所以汽車安全氣囊是通過增加撞擊過程中的時(shí)間，減小車與人之間的作用力來減輕對(duì)乘員的傷害程度的，故A錯(cuò)誤．根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以確定原子核電荷量和估算原子核半徑，故B正確．衍射是波特有的性質(zhì)，電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣，證實(shí)了實(shí)物粒子的波動(dòng)性，故C錯(cuò)誤；根據(jù)玻爾理論可知，原子核的能量是不連續(xù)的，能級(jí)越高越不穩(wěn)定，故

15、D錯(cuò)誤．] 6．(2017·江蘇二模)汞原子的能級(jí)如圖15-3所示，現(xiàn)讓光子能量為E的一束光照射到大量處于基態(tài)的汞原子上，汞原子能發(fā)出3種不同頻率的光，那么入射光光子的能量為________eV，發(fā)出光的最大波長(zhǎng)為________m．(普朗克常量h＝6．63×10－34 J·s，計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 圖15-3 【解析】　根據(jù)C＝3知，n＝3，則吸收的光子能量ΔE＝(－2．7＋10．4) eV＝7．7 eV．由n＝3躍遷到n＝2時(shí)輻射的光子能量最小，波長(zhǎng)最長(zhǎng)，有：E3－E2＝h，代入數(shù)據(jù)有(－2．7＋5．5)×1．6×10－19＝6．63×10－34×，解得λ＝4．4×10－7

16、 m． 【答案】　7．7　4．4×10－7 考點(diǎn)2| 動(dòng)量和動(dòng)量守恒的應(yīng)用　難度：中檔題 題型：計(jì)算題　五年4考 (對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第86頁) 6．(2013·江蘇高考T12(C)(3))如圖15-4所示，進(jìn)行太空行走的宇航員A和B的質(zhì)量分別為80 kg和100 kg，他們推攜手遠(yuǎn)離空間站，相對(duì)空間站的速度為0．1 m/s．A將B向空間站方向輕推后，A的速度變?yōu)?．2 m/s，求此時(shí)B的速率大小和方向． 圖15-4 【解題關(guān)鍵】　宇航員A和B在相互作用過程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒． 【解析】　根據(jù)動(dòng)量守恒定律，(mA＋mB)v0＝mAvA＋mBvB，代入數(shù)值解得vB＝0．02 m/

17、s，離開空間站方向． 【答案】　0．02 m/s　離開空間站方向 7．(2014·江蘇高考T12(C)(3))牛頓的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中記載，A、B兩個(gè)玻璃球相碰，碰撞后的分離速度和它們碰撞前的接近速度之比總是約為15∶16．分離速度是指碰撞后B對(duì)A的速度，接近速度是指碰撞前A對(duì)B的速度．若上述過程是質(zhì)量為2m的玻璃球A以速度v0碰撞質(zhì)量為m的靜止玻璃球B，且為對(duì)心碰撞，求碰撞后A、B的速度大?。? 【解析】　設(shè)A、B球碰撞后速度分別為v1和v2 由動(dòng)量守恒定律知：2mv0＝2mv1＋mv2，且由題意知＝，解得v1＝v0，v2＝v0． 【答案】　v0　v0 8．(2017·江蘇高

18、考T12(C)(3))甲、乙兩運(yùn)動(dòng)員在做花樣滑冰表演，沿同一直線相向運(yùn)動(dòng)，速度大小都是1 m/s．甲、乙相遇時(shí)用力推對(duì)方，此后都沿各自原方向的反方向運(yùn)動(dòng)，速度大小分別為1 m/s和2 m/s．求甲、乙兩運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量之比． 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：17214212】 【解析】　動(dòng)量守恒得m1v1－m2v2＝m2v′2－m1v′1 解得＝，代入數(shù)據(jù)得＝． 【答案】　3∶2 9．(2016·江蘇高考T12(C)(2))已知光速為c，普朗克常量為h，則頻率為ν的光子的動(dòng)量為________．用該頻率的光垂直照射平面鏡，光被鏡面全部垂直反射回去，則光子在反射前后動(dòng)量改變量的大小為________． 【解

19、析】　光速為c，頻率為ν的光子的波長(zhǎng)λ＝，光子的動(dòng)量p＝＝．用該頻率的光垂直照射平面鏡，光被垂直反射，則光子在反射前后動(dòng)量方向相反，取反射后的方向?yàn)檎较颍瑒t反射前后動(dòng)量改變量Δp＝p2－p1＝． 【答案】　　 ●考向1　動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用 7．(2017·泰州三模)冰雪游樂場(chǎng)上一質(zhì)量為M的人站在質(zhì)量為m的冰車A上一起運(yùn)動(dòng)，迎面而來一個(gè)質(zhì)量也為m的冰車B，為了防止相撞，該人跳上冰車B，冰車A速度立即變?yōu)榱?，人和冰車B一起以速度v沿A原來的方向運(yùn)動(dòng)，不計(jì)冰面與冰車間的摩擦，則： (1)相撞前該人和兩冰車的總動(dòng)量大小p是多少？ (2)若要使兩冰車恰好不相撞，求該人跳到冰車B上后冰車A

20、的速度大小vA． 【解析】　(1)冰車A、B和人組成的系統(tǒng)在相互作用前后滿足動(dòng)量守恒，則相撞前該人和兩冰車的總動(dòng)量 p＝(m＋M)v． (2)要使兩冰車恰好不相撞，該人跳到冰車B上后冰車A和B的速度相同，設(shè)為vA．取人和冰車A原來的速度v方向?yàn)檎较?，根?jù)動(dòng)量守恒定律得(m＋M)v＝(2m＋M)vA． 解得 vA＝v． 【答案】　(1)(m＋M)v　(2)v 8．(2017·南京二模)一個(gè)靜止的氮核N俘獲一個(gè)速度為1．1×107 m/s的氦核變成B、C兩個(gè)新核，設(shè)B的速度方向與氦核速度方向相同、大小為4×106 m/s，B的質(zhì)量數(shù)是C的17倍，B、C兩原子核的電荷數(shù)之比為8∶1．

21、(1)寫出核反應(yīng)方程； (2)估算C核的速度大?。? 【解析】　(1)根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒得，B、C電荷數(shù)之和為9，因?yàn)锽、C兩原子核的電荷數(shù)之比為8∶1，則C的電荷數(shù)為1，B、C質(zhì)量數(shù)之和為18．因?yàn)锽的質(zhì)量是C的17倍，則B的質(zhì)量數(shù)為17，則C的質(zhì)量數(shù)為1，所以C為質(zhì)子；故核反應(yīng)方程為：N＋He―→O＋H． (2)設(shè)氦核的速度方向?yàn)檎较颍? 根據(jù)動(dòng)量守恒得，mHevHe＝mBvB＋mCvC 4×1．1×107＝17×4×106＋vC 解得vC＝－2．4×107 m/s 所以C核的速度大小為2．4×107 m/s． 【答案】　(1)N＋He―→O＋H　(2)2．4×107

22、 m/s 9．(2017·南京三模)如圖15-5所示，兩個(gè)完全相同的物體，沿同一直線運(yùn)動(dòng)，速度分別為v1＝3 m/s，v2＝2 m/s，它們發(fā)生碰撞后仍在同一直線運(yùn)動(dòng)，速度分別為v1′和v2′，求： 圖15-5 (1)當(dāng)v1′＝2 m/s時(shí)，v2′的大??； (2)在各種可能碰撞中，v1′的最大值． 【解析】　(1)由取向右為正方向，由動(dòng)量守恒定律得mv1＋mv2＝mv1′＋mv2′，代入數(shù)據(jù)解得 v2′＝3 m/s． (2)當(dāng)兩者速度相等時(shí)v1′有最大值vm，由動(dòng)量守恒定律得：mv1＋mv2＝2mvm 代入數(shù)據(jù)vm＝2．5 m/s． 【答案】　(1)3 m/s　(2)2．5

23、 m/s ●考向2　動(dòng)量與能量的綜合應(yīng)用 10．(2017·徐州模擬)如圖15-6所示，光滑的水平面上，小球A以速率v0撞向正前方的靜止小球B，碰后兩球沿同一方向運(yùn)動(dòng)，且小球B的速率是A的4倍，已知小球A、B的質(zhì)量別為2m、m． 圖15-6 (1)求碰撞后A球的速率； (2)判斷該碰撞是否為彈性碰撞． 【解析】　(1)設(shè)向右為正方向，以A、B球?yàn)橄到y(tǒng)，由動(dòng)量守恒定律得：2mv0＝2mvA＋mvB 且vB＝4vA 解得：vA＝v0． (2)碰撞前：系統(tǒng)的總動(dòng)能為：Ek＝×2mv＝mv 碰撞后：系統(tǒng)的總動(dòng)能為：Ek′＝×2mv＋mv＝mv，則Ek＝Ek′，所以該碰撞是彈性碰

24、撞． 【答案】　(1)v0　(2)是彈性碰撞 考點(diǎn)3| 核反應(yīng)及核能的計(jì)算　難度：低檔題 題型：選擇題、填空題　五年4考 (對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第87頁) 10．(2016·江蘇高考T12(C)(1))貝可勒爾在120年前首先發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，如今原子核的放射性在眾多領(lǐng)域中有著廣泛應(yīng)用．下列屬于放射性衰變的是________． A．C→N＋e B．U＋n→I＋Y＋2n C．H＋H→He＋n D．He＋Al→P＋n 【解題關(guān)鍵】　天然放射性衰變是自發(fā)地放出α、β粒子的核反應(yīng)，與原子核聚變、裂變及人工轉(zhuǎn)變是有區(qū)別的． A　[放射性元素自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象叫天然放射現(xiàn)象．A選項(xiàng)

25、為β衰變方程，B選項(xiàng)為重核裂變方程，C選項(xiàng)為輕核聚變方程，D選項(xiàng)為原子核的人工轉(zhuǎn)變方程，故選A．] 11．(2015·江蘇高考T12(C)(2)(3))(1)核電站利用原子核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)放出的巨大能量進(jìn)行發(fā)電，U是核電站常用的核燃料．U受一個(gè)中子轟擊后裂變成Ba和Kr兩部分，并產(chǎn)生________個(gè)中子．要使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生，裂變物質(zhì)的體積要________(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(qǐng)計(jì)算α粒

26、子的結(jié)合能．(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：17214213】 【解題關(guān)鍵】　解此題的三個(gè)關(guān)鍵： (1)核反應(yīng)過程滿足電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒． (2)理解臨界體積的含義． (3)應(yīng)用ΔE＝Δmc2求核能時(shí)注意Δm和ΔE單位對(duì)應(yīng)． 【解析】　(1)核反應(yīng)方程遵守質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，且該核反應(yīng)方程為：U＋n―→Ba＋Kr＋3n，即產(chǎn)生3個(gè)中子．臨界體積是發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積，要使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生，裂變物質(zhì)的體積要大于它的臨界體積． (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．

27、 【答案】　(1)3　大于　(2)4．3×10－12 J 12．(多選)(2017·江蘇高考T12(C)(1))原子核的比結(jié)合能曲線如圖15-7所示．根據(jù)該曲線，下列判斷正確的有(　　) 圖15-7 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(gè)H核結(jié)合成He核時(shí)釋放能量 D．92U核中核子的平均結(jié)合能比Kr核中的大 BC　[A錯(cuò)：He核有4個(gè)核子，由比結(jié)合能圖線可知，He核的結(jié)合能約為28 MeV． B對(duì)：比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定． C對(duì)：兩個(gè)H核結(jié)合成He核時(shí)，核子的比結(jié)合能變大，結(jié)合時(shí)要放出能量． D錯(cuò)：由比結(jié)合能圖線知，92U核中核子平

28、均結(jié)合能比Kr核中的?。甝 13．(2014·江蘇高考T12(C)(2))氡222是一種天然放射性氣體，被吸入后，會(huì)對(duì)人的呼吸系統(tǒng)造成輻射損傷．它是世界衛(wèi)生組織公布的主要環(huán)境致癌物質(zhì)之一．其衰變方程是Rn→Po＋________．已知Rn的半衰期約為3．8天，則約經(jīng)過________天，16 g的Rn衰變后還剩1 g． 【解析】　根據(jù)質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒得衰變方程為Ra→Po＋He．根據(jù)衰變規(guī)律m＝m0，代入數(shù)值解得t＝15．2天． 【答案】　He　15．2 ●考向1　放射性元素的衰變 11．(2017·鹽城三模)氡222經(jīng)過α衰變變成釙218，t＝0時(shí)氡的質(zhì)量為m0，任意時(shí)刻氡的

29、質(zhì)量為m，下列四幅圖中正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：17214214】 A　　　　　　　B C　　　　　　　D B　[每經(jīng)過一個(gè)半衰期有一半質(zhì)量發(fā)生衰變，則剩余質(zhì)量m＝m0n＝m0，解得＝，T為半衰期，可知與t成指數(shù)函數(shù)關(guān)系，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤．] 12．(2017·南通二模)原子核的能量也是量子化的，Ac能發(fā)生β衰變產(chǎn)生新核Th，處于激發(fā)態(tài)的新核Th的能級(jí)圖如圖15-8所示． (1)寫出Ac發(fā)生β衰變的方程； (2)發(fā)生上述衰變時(shí)，探測(cè)器能接收到γ射線譜線有幾條？求出波長(zhǎng)最長(zhǎng)γ光子的能量E． 圖15-8 【解析】　(1)由質(zhì)量數(shù)與核電荷數(shù)守恒可知，核衰變反

30、應(yīng)方程為：Ac→Th＋e (2)根據(jù)C＝3，知探測(cè)器能接收到3條γ射線譜線． 波長(zhǎng)最長(zhǎng)對(duì)應(yīng)能級(jí)差最小　E＝E2－E1＝0．0721 MeV； 【答案】　(1)Ac→Th＋e　(2)3　0．072 1 MeV 13．(2017·南通模擬)下列說法中正確的是(　　) A．鈾235裂變成氙136和鍶90并放出9個(gè)中子 B．1 g含有放射性釷的礦物質(zhì)，經(jīng)過1個(gè)半衰期還剩0．5 g C．盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)模型能解釋原子光譜的不連續(xù)性 D．增加原子核內(nèi)的中子個(gè)數(shù)有助于維持原子核的穩(wěn)定 D　[發(fā)生核反應(yīng)的過程滿足電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒，鈾235裂變成氙136和鍶90的過程中，質(zhì)量數(shù)守恒，由于中

31、子的質(zhì)量數(shù)等于1，所以中子的個(gè)數(shù)：n＝235＋1－136－90＝10，所以可能的裂變的反應(yīng)方程式為：U＋n→Xe＋Sr＋10n，故A錯(cuò)誤；由于經(jīng)過1個(gè)半衰期，有半數(shù)發(fā)生衰變，所以1 g含有放射性釷的礦物質(zhì)，經(jīng)過1個(gè)半衰期還剩0．5 g放射性釷，但該礦物質(zhì)的質(zhì)量應(yīng)大于0．5 g，故B錯(cuò)誤；盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)模型能解釋?duì)亮Ｗ拥纳⑸鋵?shí)驗(yàn)，不能解釋原子光譜的不連續(xù)性，故C錯(cuò)誤；若只增加原子核內(nèi)的中子，由于中子與其他核子沒有庫侖斥力，但有相互吸引的核力，所以有助于維持原子核的穩(wěn)定，故D正確．] ●考向2　核反應(yīng)方程及核能的計(jì)算 14．(2017·南京三模)太陽內(nèi)部不斷進(jìn)行著各種核聚變反應(yīng)，一個(gè)氘核和

32、一個(gè)氚核結(jié)合成一個(gè)氦核是其中一種，請(qǐng)寫出其核反應(yīng)方程________；如果氘核的比結(jié)合能為E1，氚核的比結(jié)合能為E2，氦核的比結(jié)合能為E3，則上述反應(yīng)釋放的能量可表示為_______________________________________． 【解析】　根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒，知核反應(yīng)方程為H＋H→He＋n，氘核的比結(jié)合能為E1，氚核的比結(jié)合能為E2，氦核的比結(jié)合能為E3，根據(jù)比結(jié)合能等于結(jié)合能與核子數(shù)的比值，則有：該核反應(yīng)中釋放的核能ΔE＝4E3－2E1－3E2． 【答案】　H＋H→He＋n　ΔE＝4E3－2E1－3E2 15．(2017·鎮(zhèn)江三模)2011年3月11日在日本

33、海域發(fā)生強(qiáng)烈地震，強(qiáng)震引發(fā)了福島核電站危機(jī)．核電站中的U發(fā)生裂變反應(yīng)，試完成下列反應(yīng)方程式U＋n→Ba＋Kr＋________；已知U、Ba、Kr和中子的質(zhì)量分別是mU、mBa、mKr、mn，該反應(yīng)中一個(gè)U裂變時(shí)放出的能量為________．(已知光速為c) 【解析】　反應(yīng)方程式U＋n→Ba＋Kr＋X中，根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒，X的總的質(zhì)量數(shù)為：235＋1－141－92＝3 X的總的電荷數(shù)為：92－56－36＝0 故X是3個(gè)中子，即為：3n； 一個(gè)U裂變時(shí)放出的能量為：ΔE＝Δm·c2＝(mU－mBa－mKr－2mn)c2． 【答案】　3n　(mU－mBa－mKr－2mn)c2 13