高考物理經(jīng)典習(xí)題解析第13章近代物理初步第2講原子和原子核

高考物理經(jīng)典習(xí)題解析第2講原子和原子核一、原子結(jié)構(gòu)1.原子的核式結(jié)構(gòu)(1)1909～1911年，英籍物理學(xué)家盧瑟福進(jìn)行了α粒子散射實(shí)驗(yàn)，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型。(2)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果：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(jìn)，但有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，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1所示。圖1(3)原子的核式結(jié)構(gòu)模型：原子中帶正電部分的體積很小，但幾乎占有全部質(zhì)量，電子在正電體的外面運(yùn)動(dòng)。2.氫原子光譜(1)光譜：用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按波長展開，獲得光的波長(頻率)和強(qiáng)度分布的記錄，即光譜。(2)光譜分類(3)氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：巴耳末系是氫原子光譜在可見光區(qū)的譜線，其波長公式eq\f(1,λ)＝R(eq\f(1,22)－eq\f(1,n2))(n＝3，4，5，…，R是里德伯常量，R＝1.10×107m－1)。(4)光譜分析：利用每種原子都有自己的特征譜線可以用來鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分，且靈敏度很高。在發(fā)現(xiàn)和鑒別化學(xué)元素上有著重大的意義。3.玻爾理論(1)定態(tài)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些能量狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量。(2)躍遷：電子從能量較高的定態(tài)軌道躍遷到能量較低的定態(tài)軌道時(shí)，會放出能量為hν的光子，這個(gè)光子的能量由前后兩個(gè)能級的能量差決定，即hν＝Em－En。(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s)(3)軌道：原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對應(yīng)。原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的。4.氫原子的能級圖，如圖2所示圖2【自測1】(2020·天津卷，1)在物理學(xué)發(fā)展的進(jìn)程中，人們通過對某些重要物理實(shí)驗(yàn)的深入觀察和研究，獲得正確的理論認(rèn)識。下列圖示的實(shí)驗(yàn)中導(dǎo)致發(fā)現(xiàn)原子具有核式結(jié)構(gòu)的是()答案D解析發(fā)現(xiàn)原子具有核式結(jié)構(gòu)的是盧瑟福的α粒子轟擊金箔發(fā)生散射的實(shí)驗(yàn)，選項(xiàng)D正確?！咀詼y2】[2020·陜西渭南市教學(xué)質(zhì)量檢測(Ⅰ)]金屬鈉的逸出功為2.49eV，氫原子的能級分布如圖3所示，一群氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)它們向較低的能級躍遷時(shí)發(fā)出的光照射金屬鈉，能使金屬鈉逸出光電子的光子頻率有()圖3A.1種 B.2種C.3種 D.4種答案D解析根據(jù)數(shù)學(xué)組合公式Ceq\o\al(2,4)＝6，可知，這群處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子共能輻射出6種不同頻率的光，由圖可知，從n＝4到n＝3躍遷時(shí)放出光子的能量為0.66eV，小于金屬鈉的逸出功，不能使金屬鈉逸出光電子，同理從n＝3到n＝2躍遷時(shí)放出光子的能量為1.89eV，小于金屬鈉的逸出功，不能使金屬鈉逸出光電子，所以能使金屬鈉逸出光電子的光子頻率有4種，故D正確。二、天然放射現(xiàn)象和原子核1.天然放射現(xiàn)象(1)天然放射現(xiàn)象放射性元素自發(fā)地發(fā)出射線的現(xiàn)象，首先由貝克勒爾發(fā)現(xiàn)。天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說明原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。(2)放射性同位素的應(yīng)用與防護(hù)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兩類，放射性同位素的化學(xué)性質(zhì)相同。②應(yīng)用：消除靜電、工業(yè)探傷、做示蹤原子等。③防護(hù)：防止放射性對人體組織的傷害。2.原子核的組成(1)原子核由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子。質(zhì)子帶正電，中子不帶電。(2)基本關(guān)系①電荷數(shù)(Z)＝質(zhì)子數(shù)＝元素的原子序數(shù)＝原子的核外電子數(shù)。②質(zhì)量數(shù)(A)＝核子數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù)。(3)X元素的原子核的符號為eq\o\al(A,Z)X，其中A表示質(zhì)量數(shù)，Z表示核電荷數(shù)。3.原子核的衰變、半衰期(1)原子核的衰變①原子核自發(fā)地放出α粒子或β粒子，變成另一種原子核的變化稱為原子核的衰變。②分類α衰變：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)Heβ衰變：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A,Z＋1)Y＋eq\o\al(0,－1)e當(dāng)放射性物質(zhì)連續(xù)發(fā)生衰變時(shí)，原子核中有的發(fā)生α衰變，有的發(fā)生β衰變，同時(shí)伴隨著γ輻射。③兩個(gè)典型的衰變方程α衰變：eq\o\al(238,)92U→eq\o\al(234,)90Th＋eq\o\al(4,2)Heβ衰變：eq\o\al(234,)90Th→eq\o\al(234,)91Pa＋eq\o\al(0,－1)e。(2)半衰期①定義：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間。②影響因素：放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部自身的因素決定的，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒有關(guān)系。(3)公式：N余＝N原(eq\f(1,2))eq\f(t,τ)，m余＝m原(eq\f(1,2))eq\f(t,τ)。4.核力和核能(1)原子核內(nèi)部，核子間所特有的相互作用力。(2)核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm，其對應(yīng)的能量ΔE＝Δmc2。(3)原子核分解成核子時(shí)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。5.裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)、裂變反應(yīng)堆核反應(yīng)方程(1)重核裂變①定義：質(zhì)量數(shù)較大的原子核受到高能粒子的轟擊而分裂成幾個(gè)質(zhì)量數(shù)較小的原子核的過程。②典型的裂變反應(yīng)方程：eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(89,36)Kr＋eq\o\al(144,56)Ba＋3eq\o\al(1,0)n。③鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：重核裂變產(chǎn)生的中子使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程。④臨界體積和臨界質(zhì)量：裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積及其相應(yīng)的質(zhì)量。⑤裂變的應(yīng)用：原子彈、核反應(yīng)堆。⑥反應(yīng)堆構(gòu)造：核燃料、減速劑、鎘棒、防護(hù)層。(2)輕核聚變①定義：兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的反應(yīng)過程。輕核聚變反應(yīng)必須在高溫下進(jìn)行，因此又叫熱核反應(yīng)。②典型的聚變反應(yīng)方程：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n＋17.6MeV【自測3】(2021·1月湖南普高校招生適應(yīng)性考試，1)2020年12月4日，新一代“人造太陽”裝置——中國環(huán)流器二號M裝置(HL－2M)在成都建成并首次實(shí)現(xiàn)利用核聚變放電。下列方程中，正確的核聚變反應(yīng)方程是()A.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nB.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)HeC.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)nD.eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(30,15)P＋2eq\o\al(1,0)n答案A解析A項(xiàng)方程是核聚變，B項(xiàng)方程為α衰變，C項(xiàng)方程為重核裂變，D項(xiàng)方程為人工核轉(zhuǎn)變。故選A。命題點(diǎn)一玻爾理論和能級躍遷1.定態(tài)間的躍遷——滿足能級差(1)從低能級(n)eq\o(→,\s\up7(躍遷),\s\do5())高能級(m)→吸收能量。hν＝Em－En(2)從高能級(m)eq\o(→,\s\up7(躍遷),\s\do5())低能級(n)→放出能量。hν＝Em－En2．電離電離態(tài)與電離能電離態(tài)：n＝∞，E＝0基態(tài)→電離態(tài)：E吸＝0－(－13.6eV)＝13.6eV。激發(fā)態(tài)→電離態(tài)：E吸＞0－En＝|En|。若吸收能量足夠大，克服電離能后，獲得自由的電子還攜帶動(dòng)能?！纠?】(2019·全國卷Ⅰ，14)氫原子能級示意圖如圖4所示。光子能量在1.63eV～3.10eV的光為可見光。要使處于基態(tài)(n＝1)的氫原子被激發(fā)后可輻射出可見光光子，最少應(yīng)給氫原子提供的能量為()圖4A．12.09eV B．10.20eVC．1.89eV D.1.51eV答案A解析因?yàn)榭梢姽夤庾拥哪芰糠秶?.63eV～3.10eV，所以氫原子至少要被激發(fā)到n＝3能級，要給氫原子提供的能量最少為E＝(－1.51＋13.60)eV＝12.09eV，即選項(xiàng)A正確?！咀兪?】(2020·山東青島市上學(xué)期期末)如圖5，為氫原子能級圖；金屬鉀的逸出功為2.25eV，則下面有關(guān)說法正確的是()圖5A.處于基態(tài)的氫原子能吸收13.0eV的光子后躍遷至n＝3能級B.大量處n＝4能級的氫原子向低能級躍遷時(shí)，最多可輻射出5種不同頻率的光C.用處于n＝3能級的氫原子向低能級躍遷所輻射出的各種色光照射金屬鉀，都能發(fā)生光電效應(yīng)D.用大量處于n＝4能級的氫原子向低能級躍遷所輻射出的光照射金屬鉀，所產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能為10.5eV答案D解析用能量為13.0eV的光子照射，基態(tài)的氫原子若吸收13eV的能量，則能量值為－0.6eV，氫原子沒有該能級。所以不能使處于基態(tài)的氫原子躍遷，故A錯(cuò)誤；大量處于n＝4能級的氫原子，最多可以輻射出n＝6種不同頻率的光，故B錯(cuò)誤；現(xiàn)有一群處于n＝3能級的氫原子向低能級躍遷，根據(jù)n＝3，知該群氫原子可能發(fā)射3種不同頻率的光子，但是n＝3能級躍遷到n＝2能級的光子能量小于2eV，所以能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)的頻率共有2種，故C錯(cuò)誤；n＝4能級的氫原子躍遷到基態(tài)時(shí)，釋放光子的能量E＝E4－E1＝12.75eV，再根據(jù)光電效應(yīng)方程式得光電子的最大初動(dòng)能為Ek＝E－W0＝12.75eV－2.25eV＝10.5eV，故D正確?！咀兪?】[2020·江蘇省統(tǒng)考(三)]為了做好疫情防控工作，小區(qū)物業(yè)利用紅外測溫儀對出入人員進(jìn)行體溫檢測。紅外測溫儀的原理是：被測物體輻射的光線只有紅外線可被捕捉，并轉(zhuǎn)變成電信號。圖為氫原子能級示意圖，已知紅外線單個(gè)光子能量的最大值為1.62eV，要使氫原子輻射出的光子可被紅外測溫儀捕捉，最少應(yīng)給處于n＝2激發(fā)態(tài)的氫原子提供的能量為()圖6A.10.20eV B.2.89eVC.2.55eV D.1.89eV答案C解析處于n＝2能級的氫原子不能吸收10.20eV、2.89eV的能量，則選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；處于n＝2能級的氫原子能吸收2.55eV的能量而躍遷到n＝4的能級，然后向低能級躍遷時(shí)輻射光子，其中從n＝4到n＝3的躍遷輻射出的光子的能量小于1.62eV可被紅外測溫儀捕捉，選項(xiàng)C正確；處于n＝2能級的氫原子能吸收1.89eV的能量而躍遷到n＝3的能級，從n＝3到低能級躍遷時(shí)輻射光子的能量均大于1.62eV，不能被紅外測溫儀捕捉，選項(xiàng)D錯(cuò)誤?！咀兪?】(2020·山東青島市5月統(tǒng)一質(zhì)量檢測)已知?dú)湓幽芗壒綖镋n＝eq\f(E1,n2)，其中n為量子數(shù)。氫原子從n能級向n－1能級躍遷時(shí)釋放出的能量可以使處于n能級上的氫原子電離，則n的最大值為()A.2 B.3C.2＋eq\r(2) D.4答案B解析氫原子從n能級向n－1能級躍遷時(shí)釋放出的能量ΔE＝En－En－1＝eq\f(E1,n2)－eq\f(E1,（n－1）2)，由題意可知eq\f(E1,n2)－eq\f(E1,（n－1）2)≥0－eq\f(E1,n2)，由數(shù)學(xué)知識可得n≤2＋eq\r(2)或n≤2－eq\r(2)，故n的最大值應(yīng)取3，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。命題點(diǎn)二原子核的衰變及半衰期1.衰變規(guī)律及實(shí)質(zhì)(1)α衰變和β衰變的比較衰變類型α衰變β衰變衰變過程eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)Heeq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A,Z＋1)Y＋eq\o\al(0,－1)e衰變實(shí)質(zhì)2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)整體射出1個(gè)中子轉(zhuǎn)化為1個(gè)質(zhì)子和1個(gè)電子2eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)Heeq\o\al(1,0)n→eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(0,－1)e勻強(qiáng)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(dòng)量守恒(2)γ射線：γ射線經(jīng)常伴隨著α衰變或β衰變同時(shí)產(chǎn)生。其實(shí)質(zhì)是放射性原子核在發(fā)生α衰變或β衰變的過程中，產(chǎn)生的新核由于具有過多的能量(原子核處于激發(fā)態(tài))而輻射出光子。2.確定衰變次數(shù)的方法因?yàn)棣滤プ儗|(zhì)量數(shù)無影響，所以先由質(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(eq\f(1,2))eq\f(t,τ)，m余＝m原(eq\f(1,2))eq\f(t,τ)。(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(qiáng))或化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)無關(guān)。4.衰變中的動(dòng)量問題：滿足動(dòng)量守恒定律?！纠?】(多選)(2020·全國卷Ⅲ，19)1934年，約里奧－居里夫婦用α粒子轟擊鋁箔，首次產(chǎn)生了人工放射性同位素X，反應(yīng)方程為eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al→X＋eq\o\al(1,0)n。X會衰變成原子核Y，衰變方程為X→Y＋eq\o\al(0,1)e。則()A.X的質(zhì)量數(shù)與Y的質(zhì)量數(shù)相等B.X的電荷數(shù)比Y的電荷數(shù)少1C.X的電荷數(shù)比eq\o\al(27,13)Al的電荷數(shù)多2D.X的質(zhì)量數(shù)與eq\o\al(27,13)Al的質(zhì)量數(shù)相等答案AC解析根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒，可知eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al→X＋eq\o\al(1,0)n方程中X的質(zhì)量數(shù)為30，電荷數(shù)為15，再根據(jù)X→Y＋eq\o\al(0,1)e方程可知Y的質(zhì)量數(shù)為30，電荷數(shù)為14，故X的質(zhì)量數(shù)與Y的質(zhì)量數(shù)相等，X的電荷數(shù)比Y的電荷數(shù)多1，X的電荷數(shù)比eq\o\al(27,13)Al的電荷數(shù)多2，X的質(zhì)量數(shù)比eq\o\al(27,13)Al的質(zhì)量數(shù)多3，選項(xiàng)A、C正確，B、D錯(cuò)誤?！咀兪?】(多選)(2020·福建泉州市第一次質(zhì)檢)活體生物由于需要呼吸，其體內(nèi)的14C含量大致不變，死后停止呼吸，體內(nèi)的14C含量開始減少。由于碳元素在自然界的各個(gè)同位素的比例一直都很穩(wěn)定，人們可通過測定古木的14C含量，來估計(jì)它的大概年齡，這種方法稱之為碳定年法。14C衰變?yōu)?4N的半衰期約為5730年，某古木樣品中14C的比例約為現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一。下列說法正確的是()A.該古木的年齡約為5730年B.14C與14N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.升高古木樣品所處環(huán)境的溫度將加速14C的衰變答案AC解析設(shè)原來14C的質(zhì)量為M0，衰變后剩余質(zhì)量為M，則有M＝M0(eq\f(1,2))n，其中n為半衰期的個(gè)數(shù)，由題意可知剩余質(zhì)量為原來的eq\f(1,2)，故n＝1，所以死亡時(shí)間為5730年，故A正確；14C的中子數(shù)是8個(gè)，14N的中子數(shù)是7個(gè)，故B錯(cuò)誤；14C衰變?yōu)?4N的過程中質(zhì)量數(shù)沒有變化，而核電荷數(shù)增加1，是14C中的一個(gè)中子變成了一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，放出β射線，故C正確；放射元素的半衰期與所處環(huán)境無關(guān)，故D錯(cuò)誤?！咀兪?】(2020·北京市密云區(qū)下學(xué)期第一次測試)一個(gè)eq\o\al(238,92)U原子核靜止在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)原子核發(fā)生衰變后，它放出一個(gè)α粒子(eq\o\al(4,2)He)，其速度方向與磁場方向垂直。關(guān)于α粒子與衰變后的新核在磁場中做的圓周運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是()A.運(yùn)動(dòng)半徑之比是45∶1B.運(yùn)動(dòng)周期之比是1∶117C.動(dòng)能總是大小相等D.動(dòng)量總是大小相等，方向相反答案A解析衰變方程為eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)X＋eq\o\al(4,2)He，衰變瞬間動(dòng)量守恒，所以pα＝pX，洛倫茲力提供向心力，根據(jù)qvB＝meq\f(v2,R)，解得半徑R＝eq\f(mv,qB)＝eq\f(p,qB)，所以α粒子與衰變后的新核的半徑之比為eq\f(Rα,RX)＝eq\f(qX,qα)＝eq\f(90,2)＝eq\f(45,1)，A正確；原子核在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T＝eq\f(2πm,qB)，所以α粒子與衰變后的新核的周期之比為eq\f(Tα,TX)＝eq\f(qX,qα)·eq\f(mα,mX)＝eq\f(90,2)·eq\f(4,234)＝eq\f(90,117)，B錯(cuò)誤；二者動(dòng)量大小始終相等，根據(jù)動(dòng)量和動(dòng)能的關(guān)系p＝mv＝eq\r(2mEk)，可知α粒子與衰變后的新核的質(zhì)量不同，動(dòng)能不同，C錯(cuò)誤；α粒子與衰變后的新核的動(dòng)量大小始終相同，在衰變瞬間，二者方向相反，隨后在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，動(dòng)量方向變化，D錯(cuò)誤。命題點(diǎn)三核反應(yīng)及核反應(yīng)類型1.核反應(yīng)的四種類型類型可控性核反應(yīng)方程典例衰變α衰變自發(fā)eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)Heβ衰變自發(fā)eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯た刂芿q\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H(盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子)eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(9,4)Be→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n(查德威克發(fā)現(xiàn)中子)eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n約里奧·居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素，同時(shí)發(fā)現(xiàn)正電子eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,＋1)e重核裂變比較容易進(jìn)行人工控制eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)neq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(136,54)Xe＋eq\o\al(90,38)Sr＋10eq\o\al(1,0)n輕核聚變很難控制eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n2.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(eq\o\al(1,1)H)、中子(eq\o\al(1,0)n)、α粒子(eq\o\al(4,2)He)、β粒子(eq\o\al(0,－1)e)、正電子(0＋1e)、氘核(eq\o\al(2,1)H)、氚核(eq\o\al(3,1)H)等。(2)掌握核反應(yīng)方程遵守的規(guī)律，是正確書寫核反應(yīng)方程或判斷某個(gè)核反應(yīng)方程是否正確的依據(jù)，由于核反應(yīng)不可逆，所以書寫核反應(yīng)方程式時(shí)只能用“→”表示反應(yīng)方向。(3)核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒?！纠?】(多選)(2020·全國卷Ⅰ，19)下列核反應(yīng)方程中，X1、X2、X3、X4代表α粒子的有()A.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(1,0)n＋X1 B.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(1,0)n＋X2C.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→14456Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3X3 D.eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(6,3)Li→eq\o\al(3,1)H＋X4答案BD解析根據(jù)核反應(yīng)方程滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可知選項(xiàng)A中的X1質(zhì)量數(shù)是3，電荷數(shù)是2，A項(xiàng)錯(cuò)誤；選項(xiàng)B中的X2質(zhì)量數(shù)是4，電荷數(shù)是2，代表α粒子，B項(xiàng)正確；選項(xiàng)C中的X3質(zhì)量數(shù)是1，電荷數(shù)是0，代表中子，C項(xiàng)錯(cuò)誤；選項(xiàng)D中的X4質(zhì)量數(shù)是4，電荷數(shù)是2，代表α粒子，D項(xiàng)正確?！咀兪?】(2020·山東省等級考試第二次模擬卷)在核反應(yīng)堆中，eq\o\al(238,92)U吸收一個(gè)中子后生成eq\o\al(239,94)Pu，eq\o\al(239,94)Pu是重要的核燃料，其衰變方程式為eq\o\al(239,94)Pu→eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(4,2)He＋γ。以下說法正確的是()A.eq\o\al(239,94)Pu衰變過程是一個(gè)β衰變過程B.eq\o\al(239,94)Pu衰變過程質(zhì)量數(shù)守恒，所以沒有核能量釋放C.eq\o\al(239,94)Pu衰變過程中的γ光子是由eq\o\al(235,92)U原子核能級躍遷產(chǎn)生的D.eq\o\al(238,92)U吸收一個(gè)中子后生成eq\o\al(239,94)Pu的核反應(yīng)過程是一個(gè)α衰變過程答案C解析由eq\o\al(239,94)Pu衰變過程放出α粒子，為α衰變過程，故A錯(cuò)誤；eq\o\al(239,94)Pu衰變過程質(zhì)量發(fā)生虧損，由愛因斯坦質(zhì)能方程可知，衰變過程放出能量，故B錯(cuò)誤；eq\o\al(239,94)Pu衰變過程中產(chǎn)生的eq\o\al(235,92)U原子核不穩(wěn)定而發(fā)生躍遷同時(shí)放出光子即釋放能量，故C正確；eq\o\al(238,92)U吸收一個(gè)中子后生成eq\o\al(239,94)Pu的核反應(yīng)過程沒有放出α粒子，也不是一個(gè)α衰變過程，故D錯(cuò)誤?！咀兪?】(2020·山東泰安市一輪檢測)下列關(guān)于核反應(yīng)的說法正確的是()A.eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e是β衰變方程，eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He是核裂變方程B.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n是核裂變方程，也是氫彈的核反應(yīng)方程C.eq\o\al(234,90)Th衰變?yōu)閑q\o\al(222,86)Rh，經(jīng)過3次α衰變，2次β衰變D.鋁核eq\o\al(27,13)Al被α粒子擊中后產(chǎn)生的反應(yīng)生成物是磷eq\o\al(30,15)P，同時(shí)放出一個(gè)質(zhì)子答案C解析核反應(yīng)方程eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e放射出電子，是β衰變方程，eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He是α衰變方程，故A錯(cuò)誤；核反應(yīng)方程eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n是核裂變方程，不是氫彈的核反應(yīng)方程，是原子彈的核反應(yīng)方程，故B錯(cuò)誤；在α衰變的過程中，電荷數(shù)少2，質(zhì)量數(shù)少4，在β衰變的過程中，電荷數(shù)多1，質(zhì)量數(shù)不變，設(shè)經(jīng)過了m次α衰變，則有4m＝234－222＝12，解得m＝3，經(jīng)過了n次β衰變，則有2m－n＝90－86＝4，解得n＝2，故C正確；鋁核eq\o\al(27,13)Al被α粒子擊中后，核反應(yīng)方程為eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n，故D錯(cuò)誤。命題點(diǎn)四質(zhì)量虧損及核能的計(jì)算1.利用質(zhì)能方程計(jì)算核能(1)根據(jù)核反應(yīng)方程，計(jì)算出核反應(yīng)前與核反應(yīng)后的質(zhì)量虧損Δm。(2)根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2計(jì)算核能。①ΔE＝Δmc2中，若Δm的單位用“kg”，c的單位用“m/s”，則ΔE的單位為“J”。②ΔE＝Δmc2中，若Δm的單位用“u”，則可直接利用ΔE＝Δm×931.5MeV/u計(jì)算，此時(shí)ΔE的單位為“MeV”，即1u＝1.6606×10－27kg，相當(dāng)于931.5MeV，這個(gè)結(jié)論可在計(jì)算中直接應(yīng)用。2.利用比結(jié)合能計(jì)算核能原子核的結(jié)合能＝核子的比結(jié)合能×核子數(shù)。核反應(yīng)中反應(yīng)前系統(tǒng)內(nèi)所有原子核的總結(jié)合能與反應(yīng)后生成的所有新核的總結(jié)合能之差，就是該核反應(yīng)所釋放(或吸收)的核能?！纠?】(2020·全國卷Ⅱ，18)氘核eq\o\al(2,1)H可通過一系列聚變反應(yīng)釋放能量，其總效果可用反應(yīng)式6eq\o\al(2,1)H→2eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n＋43.15MeV表示。海水中富含氘，已知1kg海水中含有的氘核約為1.0×1022個(gè)，若全都發(fā)生聚變反應(yīng)，其釋放的能量與質(zhì)量為M的標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒時(shí)釋放的熱量相等；已知1kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒釋放的熱量約為2.9×107J，1MeV＝1.6×10－13J，則M約為()A.40kg B.100kgC.400kg D.1000kg答案C解析結(jié)合核反應(yīng)方程知，1kg海水中的氘核全部發(fā)生聚變反應(yīng)放出的能量E＝eq\f(1.0×1022,6)×43.15×1.6×10－13J≈1.15×1010J，根據(jù)題意得M＝eq\f(E,E0)M0＝eq\f(1.15×1010,2.9×107)×1kg≈400kg，故A、B、D項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確?！咀兪?】(2019·全國卷Ⅱ，15)太陽內(nèi)部核反應(yīng)的主要模式之一是質(zhì)子—質(zhì)子循環(huán)，循環(huán)的結(jié)果可表示為4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(0,1)e＋2ν，已知eq\o\al(1,1)H和eq\o\al(4,2)He的質(zhì)量分別為mp＝1.0078u和mα＝4.0026u，1u＝931MeV/c2，c為光速。在4個(gè)eq\o\al(1,1)H轉(zhuǎn)變成1個(gè)eq\o\al(4,2)He的過程中，釋放的能量約為()A.8MeV B.16MeVC.26MeV D.52MeV答案C解析因電子的質(zhì)量遠(yuǎn)小于質(zhì)子的質(zhì)量，計(jì)算中可忽略不計(jì)。質(zhì)量虧損Δm＝4mp－mα，由質(zhì)能方程得ΔE＝Δmc2＝(4×1.0078－4.0026)×931MeV≈26.6MeV，選項(xiàng)C正確?！咀兪?】(2021·1月湖北學(xué)業(yè)水平選擇性考試模擬演練，3)用粒子加速器加速后的質(zhì)子轟擊靜止的鋰原子核，生成兩個(gè)動(dòng)能均為8.919MeV的α粒子(eq\o\al(4,2)He)，其核反應(yīng)方程式為：eq\o\al(1,1)H＋eq\f(7,3)Li→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(4,2)He。已知質(zhì)子質(zhì)量為1.007825u，鋰原子核的質(zhì)量為7.016004u，α粒子的質(zhì)量為4.002603u，1u相當(dāng)于931MeV。若核反應(yīng)釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為α粒子的動(dòng)能，則入射質(zhì)子的動(dòng)能約為()A.0.5MeV B.8.4MeVC.8.9MeV D.17.3MeV答案A解析設(shè)入射質(zhì)子的動(dòng)能為EkH，生成α粒子的動(dòng)能為Ekα，根據(jù)能量守恒定律有，EkH＋ΔE＝2Ekα，又ΔE＝(1.007825＋7.016004－2×4.002603)×931MeV＝17.338MeV，解得EkH＝0.5MeV，故A正確。【變式10】(2020·江蘇南通市5月第二次模擬)1930年英國物理學(xué)家考克饒夫和瓦爾頓建造了世界上第一臺粒子加速器，他們獲得了高速運(yùn)動(dòng)的質(zhì)子，用來轟擊靜止的鋰原子核(eq\o\al(7,3)Li)，形成一個(gè)不穩(wěn)定的復(fù)合核后分解成兩個(gè)相同的原子核。(1)寫出核反應(yīng)方程式；(2)已知質(zhì)子的質(zhì)量為m，初速度為v0，反應(yīng)后產(chǎn)生的一個(gè)原子核速度大小為1.5v0，方向與質(zhì)子運(yùn)動(dòng)方向相同，求反應(yīng)過程中釋放的核能。(設(shè)反應(yīng)過程釋放的核能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能)答案(1)eq\o\al(7,3)Li＋eq\o\al(1,1)H→2eq\o\al(4,2)He(2)eq\f(57,8)mveq\o\al(2,0)解析(1)核反應(yīng)方程滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒eq\o\al(7,3)Li＋eq\o\al(1,1)H→2eq\o\al(4,2)He(2)核反應(yīng)過程，動(dòng)量守恒mv0＝4m×1.5v0＋4mv根據(jù)能量守恒定律ΔE＝eq\f(1,2)(4m)×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1.5v0))2＋eq\f(1,2)×4mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eq\f(57,8)mveq\o\al(2,0)課時(shí)限時(shí)練(限時(shí)：25分鐘)對點(diǎn)練1玻爾理論和能級躍遷1.(2020·山東泰安市一輪檢測)已知?dú)湓踊鶓B(tài)的能量為E1＝－13.6eV。大量氫原子處于某一激發(fā)態(tài)。由這些氫原子可能發(fā)出的所有光子中，頻率最大的光子能量為－0.9375E1(激發(fā)態(tài)能量En＝eq\f(E1,n2)，其中n＝2，3……)，則下列說法正確的是()A.這些氫原子中最高能級為5能級B.這些氫原子中最高能級為6能級C.這些光子可具有6種不同的頻率D.這些光子可具有4種不同的頻率答案C解析氫原子基態(tài)的能量為－13.6eV，大量氫原子處于某一激發(fā)態(tài)，由這些氫原子可能發(fā)出的所有光子中，頻率最大的光子能量為－0.9375E1，則有ΔE＝－0.9735E1＝En－E1，解得En＝0.0625E1＝－0.85eV＝eq\f(E1,16)，即處在n＝4能級；根據(jù)Ceq\o\al(2,4)＝6，可知這些光子可具有6種不同的頻率，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。2.(2020·山東棗莊市第二次模擬)氫原子的能級圖如圖1所示。用氫原子從n＝4能級躍遷到n＝1能級輻射的光照射逸出功為6.34eV的金屬鉑，下列說法正確的是()圖1A.產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為6.41eVB.產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為12.75eVC.氫原子從n＝2能級向n＝1能級躍遷時(shí)輻射的光不能使金屬鉑發(fā)生光電效應(yīng)D.氫原子從n＝6能級向n＝2能級躍遷時(shí)輻射的光也能使金屬鉑發(fā)生光電效應(yīng)答案A解析從n＝4能級躍遷到n＝1能級輻射的光子能量為13.6eV－0.85eV＝12.75eV，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為Ek＝hν－W0＝12.75eV－6.34eV＝6.41eV，故A正確，B錯(cuò)誤；氫原子從n＝2能級向n＝1能級躍遷時(shí)輻射的光子能量為10.2eV，能使金屬鉑發(fā)生光電效應(yīng)，故C錯(cuò)誤；氫原子從n＝6能級向n＝2能級躍遷時(shí)輻射的光子能量小于逸出功，故不能發(fā)生光電效應(yīng)，故D錯(cuò)誤。3.(2020·山東淄博市4月模擬)已知?dú)湓拥哪芗壒紼n＝eq\f(E1,n2)(E1＝－13.6eV，n＝1，2，3…)。大量處于某激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時(shí)，發(fā)出的復(fù)色光通過玻璃三棱鏡后分成a、b、c、d、e、f六束(含不可見光)，如圖2所示。據(jù)此可知，從n＝3能級向n＝1能級(基態(tài))躍遷產(chǎn)生的那一束是()圖2A.b B.cC.d D.e答案D解析大量處于某激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時(shí)，發(fā)出的復(fù)色光通過玻璃三棱鏡后分成6束，可知?dú)湓影l(fā)生了從n＝4到基態(tài)的躍遷，其中從n＝4能級向n＝1能級(基態(tài))躍遷產(chǎn)生的光的頻率最大，從n＝3能級向n＝1能級(基態(tài))躍遷產(chǎn)生的光的頻率從高到低排列是第2位，因頻率越大的光折射率越大，折射程度越大，可知該光對應(yīng)著e光。對點(diǎn)練2原子核的衰變及半衰期4.(多選)(2020·海南省新高考一模)在醫(yī)學(xué)上，常用鈷60產(chǎn)生的γ射線對患有惡性腫瘤的病人進(jìn)行治療。鈷60的衰變方程為eq\o\al(60,27)Co→eq\o\al(60,28)Ni＋X，下列說法正確的是()A.鈷60發(fā)生的是β衰變，X是電子B.γ射線比β射線的穿透能力強(qiáng)C.X粒子是鈷60原子核的組成部分D.該衰變過程釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為γ射線的能量答案AB解析由核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，X的質(zhì)量數(shù)為0，電荷數(shù)為－1，則鈷60發(fā)生的是β衰變，X是電子，選項(xiàng)A正確；γ射線比β射線的穿透能力強(qiáng)，選項(xiàng)B正確；X粒子是電子，不是鈷60原子核的組成部分，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；該衰變過程釋放的核能一部分轉(zhuǎn)化為新核和電子的動(dòng)能，一部分轉(zhuǎn)化為γ射線的能量，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。5.(2020·海南省高考調(diào)研)一塊含鈾礦石的質(zhì)量為M，其中鈾的質(zhì)量為m，鈾發(fā)生一系列衰變，最終生成物為鉛。已知鈾的半衰期為T，則經(jīng)過時(shí)間T，下列說法正確的是()A.這塊礦石的質(zhì)量為0.5MB.這塊礦石的質(zhì)量為0.5eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(M－m))C.這塊礦石中鈾的質(zhì)量為0.5mD.這塊礦石中鉛的質(zhì)量為0.5m答案C解析根據(jù)半衰期公式m余＝m(eq\f(1,2))n，n為半衰期次數(shù)，其中n＝1，經(jīng)過1個(gè)半衰期后剩余鈾核為eq\f(1,2)m，則這塊礦石中鈾的質(zhì)量還剩0.5m，但鈾變成了鉛，且生成鉛質(zhì)量小于eq\f(1,2)m，經(jīng)過一個(gè)半衰期后該礦石的質(zhì)量大于(M－eq\f(1,2)m)，選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤，C正確。6.(2020·天津市和平區(qū)第二次質(zhì)量調(diào)查)2020年3月15日中國散列中子源(CSNS)利用中子成像技術(shù)幫助中國科技大學(xué)進(jìn)行了考古方面的研究。散射中子源是研究中子特性、探測物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)的科研裝置。下列關(guān)于中子研究的說法正確的是()A.α粒子轟擊eq\o\al(14,7)N，生成eq\o\al(17,8)O并產(chǎn)生了中子B.eq\o\al(238,92)U經(jīng)過4次α衰變，2次β衰變后，新核與原來的原子核相比中子數(shù)少了10個(gè)C.γ射線實(shí)質(zhì)是高速中子流，可用于醫(yī)學(xué)的放射治療D.核電站可通過“慢化劑”控制中子數(shù)目來控制核反應(yīng)的速度答案B解析根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒知，eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H，故A錯(cuò)誤；每次α衰變，質(zhì)量數(shù)少4，電荷數(shù)少2，中子數(shù)少2；每次β衰變一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，中子數(shù)少1，所以4次α衰變，2次β衰變，新核與原來的原子核相比，中子數(shù)少4×2＋2×1＝10，故B正確；γ射線實(shí)質(zhì)是光子流，故C錯(cuò)誤；鎘棒可以吸收中子，核反應(yīng)堆中，通過改變鎘棒插入的深度，可以控制核反應(yīng)的速度，故D錯(cuò)誤。7.(2020·浙江寧波市適應(yīng)性考試)下列說法正確的是()A.大量處于基態(tài)的氫原子在某一頻率的光照射下，能發(fā)出多種頻率的光子，其中有一種光的頻率與入射光頻率相同B.盧瑟福通過α粒子轟擊氮核實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了在原子核內(nèi)部存在中子C.某種金屬能否發(fā)生光電效應(yīng)取決于照射光的時(shí)長D.一個(gè)eq\o\al(238,92)U原子核衰變?yōu)橐粋€(gè)eq\o\al(206,82)Pb原子核的過程中，共發(fā)生了8次衰變答案A解析大量處于基態(tài)的氫原子在某一頻率的光照射下，先吸收能量向高能級躍遷，然后再從高能級向低能級躍遷，其中從吸收光子后的最高能級向基態(tài)躍遷時(shí)發(fā)出的光子的能量與吸收的光子的能量是相等的，故A正確；盧瑟福通過α粒子轟擊氮核實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了在原子核內(nèi)部存在質(zhì)子，而查德威克通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)在原子核內(nèi)部存在中子，故B錯(cuò)誤；某種金屬能否發(fā)生光電效應(yīng)取決于照射光的頻率，故C錯(cuò)誤；由質(zhì)量數(shù)守恒與電荷數(shù)守恒知，一個(gè)eq\o\al(238,92)U原子核衰變?yōu)橐粋€(gè)eq\o\al(206,82)Pb原子核的過程中eq\f(238－206,4)＝8，發(fā)生8次α衰變，eq\f(82＋2×8－92,1)＝6，發(fā)生6次β衰變，故D錯(cuò)誤。對點(diǎn)練3核反應(yīng)方程及書寫8.(2020·北京市朝陽區(qū)5月等級考模擬)宇宙射線進(jìn)入地球大氣層時(shí)同大氣作用產(chǎn)生中子，中子撞擊大氣中的氮核eq\o\al(14,7)N引發(fā)核反應(yīng)，產(chǎn)生碳核eq\o\al(14,6)C和原子核X，則X為()A.eq\o\al(1,1)H B.eq\o\al(2,1)HC.eq\o\al(3,2)He D.eq\o\al(4,2)He答案A解析根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得核反應(yīng)方程為eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(14,6)C＋eq\o\al(1,1)H，則X為質(zhì)子，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。9.(2020·山東省等級考試模擬卷)2019年是世界上首次實(shí)現(xiàn)元素人工轉(zhuǎn)變100周年。1919年，盧瑟福用氦核轟擊氮原子核，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了另一種元素，該核反應(yīng)方程可寫為eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(m,8)X＋eq\o\al(1,n)Y。以下判斷正確的是()A.m＝16，n＝1 B.m＝17，n＝1C.m＝16，n＝0 D.m＝17，n＝0答案B解析由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得4＋14＝m＋1，2＋7＝8＋n，解得m＝17，n＝1，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。10.(2020·山東濰坊市4月模擬)eq\o\al(234,90)Th具有放射性，發(fā)生一次β衰變成為新原子核X的同時(shí)放出能量，下列說法正確的是()A.eq\o\al(234,90)Th核能放射出β粒子，說明其原子核內(nèi)有β粒子B.新核X的中子數(shù)為143C.eq\o\al(234,90)Th核的質(zhì)量等于新核X與β粒子的質(zhì)量之和D.讓eq\o\al(234,90)Th同其他的穩(wěn)定元素結(jié)合成化合物，其半衰期將增大答案B解析放射出β粒子，是由于原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子和電子放出的，故A錯(cuò)誤；根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒得新核的質(zhì)子數(shù)為91，質(zhì)量數(shù)為234，則中子數(shù)為234－91＝143，故B正確；發(fā)生β衰變時(shí)會放出能量，由愛因斯坦質(zhì)能方程可知，反應(yīng)前后質(zhì)量不相等，故C錯(cuò)誤；元素原子核的半衰期是由元素本身決定，與元素所處的物理和化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，故D錯(cuò)誤。11.(2020·山東泰安市4月多校聯(lián)考)原子核的核反應(yīng)類型通常分為四種，反應(yīng)過程中都遵守質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒規(guī)律。以下核反應(yīng)方程式，書寫正確且屬于人工轉(zhuǎn)變的是()A.eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)eB.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)nC.eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(9,4)Be→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)nD.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n答案C解析原子核自發(fā)的放出β粒子稱為β衰變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；一個(gè)重原子的原子核分裂為兩個(gè)或更多較輕原子核，并在分裂時(shí)放出兩到三個(gè)中子，并釋放巨大能量的過程，屬于裂變反應(yīng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；用eq\o\al(4,2)He核轟擊eq\o\al(9,4)Be核屬于人工轉(zhuǎn)變，選項(xiàng)C正確；eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n屬于氫核聚變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。對點(diǎn)練4質(zhì)量虧損及核能的計(jì)算12.(2020·云南省師大附中第五次月考)鈾核裂變的產(chǎn)物是多樣的，一種典型的情形是生成鋇和氪，同時(shí)放出3個(gè)中子，核反應(yīng)方程是eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n以下說法正確的是()A.該反應(yīng)質(zhì)量數(shù)守恒，沒有質(zhì)量虧損B.eq\o\al(235,92)U的中子數(shù)比eq\o\al(144,56)Ba的多91個(gè)C.eq\o\al(235,92)U的比結(jié)合能比eq\o\al(144,56)Ba的大D.eq\o\al(144,56)Ba的結(jié)合能比eq\o\al(89,36)Kr的大答案D解析核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)守恒，但此反應(yīng)釋放核能有質(zhì)量虧損，故A錯(cuò)誤；eq\a\vs4\al(eq\o\al(235,92)U)的中子數(shù)為143，eq\a\vs4\al(eq\o\al(144,56)Ba)中子數(shù)為88，中子數(shù)相差55，故B錯(cuò)誤；重核裂變生成物的原子核更穩(wěn)定，比結(jié)合能變大，故C錯(cuò)誤；核子數(shù)越多，結(jié)合能越大，故D正確。13.(2020·山東臨沂市下學(xué)期一模)2019年8月我國已經(jīng)建成了新托卡馬克(EAST)裝置一中國環(huán)流器二號M裝置(HL—2M)，為“人造太陽”創(chuàng)造了條件，其等離子溫度有望超過2億攝氏度，將中國的聚變堆技術(shù)提升到了新的高度。設(shè)該熱核實(shí)驗(yàn)反應(yīng)前氘核(eq\o\al(2,1)H)的質(zhì)量為m1，氚核(eq\o\al(3,1)H)的質(zhì)量為m2，反應(yīng)后氦核(eq\o\al(4,2)He)的質(zhì)量為m3，中子(eq\o\al(1,0)n)的質(zhì)量為m4。關(guān)于聚變的說法正確的是()A.核裂變比核聚變更為安全、清潔B.由核反應(yīng)過程質(zhì)量守恒可知m1＋m2＝m3＋m4C.兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，比結(jié)合能較聚變前減少D.HL—2M中發(fā)生的核反應(yīng)方程式是eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n答案D解析輕核聚變比核裂變更為安全、清潔，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒，但質(zhì)量不守恒，核反應(yīng)過程中存在質(zhì)量虧損，因此m1＋m2≠m3＋m4，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，根據(jù)質(zhì)量虧損與質(zhì)能方程，則有聚變后比結(jié)合能將增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)守恒知HL—2M中發(fā)生的核反應(yīng)方程式是eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n，選項(xiàng)D正確。14.(2020·山東青島巿一模)常言道，萬物生長靠太陽，追根溯源，地球上消耗的能量絕大部分是來自太陽內(nèi)部持續(xù)不斷地發(fā)生核反應(yīng)釋放出的核能。在太陽內(nèi)部發(fā)生的典型核反應(yīng)方程是4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2X，這個(gè)核反應(yīng)釋放出的能量為ΔE，光在真空中的傳播速度為c，下列說法正確的是()A.該核反應(yīng)屬于裂變反應(yīng)B.方程中的X為電子(eq\o\al(0,－1)e)C.該核反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)守恒，因而反應(yīng)前后總質(zhì)量保持不變D.