- 原子核的结合能
- 共16题
【选做题】本题包括A、B、C三小题，请选定其中两小题，并在相应的答题区域内作答．若多做，则按A、B两小题评分．
[选修3 – 3]（请回答17-19题）
[选修3 – 4]（请回答20-22题）
[选修3 – 5]（请回答23-25题）
17.对下列几种固体物质的认识，正确的有 ________
18.在装有食品的包装袋中充入氮气，可以起到保持作用．某厂家为检测包装袋的密封性，在包装中充满一定量的氮气，然后密封进行加压测试．测试时，对包装袋缓慢施加压力．将袋内的氮气视为理想气体，则加压测试过程中，包装袋内壁单位面积上所受气体分子撞击的作用力_______（选填“增大”、“减小”或“不变”），包装袋内氮气的内能_________（选填“增大”、“减小”或“不变”）．
19.给某包装袋充入氮后密封，在室温下，袋中气体压强为1个标准大气压、体积为 1L．将其缓慢压缩到压强为2个标准大气压时，气体的体积变为0.45L．请通过计算判断该包装袋是否漏气．
20.一渔船向鱼群发出超声波，若鱼群正向渔船靠近，则该鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比 ________
21.用2×106Hz的超声波检查胆结石，该超声波在结石和胆汁中的波速分别为2250m/s和1500m/s，则该超声波在结石中的波长是胆汁中的 _______倍．用超声波检查胆结石是因为超声波的波长较短，遇到结石时 ________（选填“容易”或“不容易”）发生衍射．
22.人造树脂是常用的眼镜镜片材料．如图所示，光线射一人造树脂立方体上，经折射后，射在桌面上的P点．已知光线的入射角为30°，OA = 5cm，AB = 20c——BP = 12cm，求该人造树脂的折射率n．
23.波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有 __________
24.核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电．
25.取质子的质量mp = 1.6726×10 – 27kg，中子的质量mn = 1.6749×10 – 27kg，α粒子的质量mα = 6.6467×10 – 27kg，光速c = 3.0×108m/s．请计算α粒子的结合能．（计算结果保留两位有效数字）
正确答案
解析
晶体是有明确衍射图案的固体，其原子或分子在空间按一定规律周期重复地排列，食盐是晶体。只是与前面的条件没有构成必然关系
蜂蜡是非晶体
考查方向
解题思路
晶体与非晶体的认识
易错点
晶体与非晶体的区别
正确答案
（2）增大 不变
解析
加压测试过程中，气体的压强变大，故包装袋内壁单位面积上所受气体分子撞击的作用力变大，由热力学第一定律得包装袋内氮气的内能不变
考查方向
解题思路
加压测试时，由热力学第一定律分析
易错点
氮气的内能不变
正确答案
若不漏气，设加压后的体积为V1，由等温过程得p0V0 = p1V1
代入数据解得V1 = 0.5L
因为0.45L < 0.5L，故包装袋漏气．
解析
由等温过程得p0V0 = p1V1
代入数据解得V1 = 0.5L，对比0.45分析
考查方向
解题思路
在室温下，说明气体是等温过程，即PV一定。求解应该得到的气体体积对比实际气体体积分析
易错点
不变量
正确答案
解析
波在水中的传播速度不变，但是反射后相对距离靠近，故频率变高
考查方向
解题思路
波速与频率的决定因素
易错点
频率变高
正确答案
（2）1.5 不容易
解析
波长=波速/频率计算倍率，由于超声波的波长较短，不容易跨过结石，故不容易发生衍射
考查方向
解题思路
波长、波速、频率关系、衍射定义分析
易错点
超声波不容易发生衍射
正确答案
（3）设折射角为γ，则折射定律sin30° = nsinγ
由几何关系可知sinγ = ，且OP =
代入数据解得n = （或n ≈ 1.5）
解析
由折射定律sin30° = nsinγ和几何关系分析计算
考查方向
解题思路
折射定律、几何关系
易错点
折射角
正确答案
解析
黑体辐射的实验规律是证明光的粒子性的基本实验！因为它不能用光的波动性解释，在解释这个实验的过程中发现了光的粒子性
德布罗意波长λ=h/P，质子和电子的质量不同，故动量不同，德布罗意波长λ不同
考查方向
解题思路
光电效应、黑体辐射、德布罗意波长
易错点
原理物理的实验现象分析
正确答案
（2）3 大于
解析
写出衰变方程：
考查方向
解题思路
由方程两边两个守恒分析即可
易错点
中子个数
正确答案
（3）组成α粒子的核子与α粒子的质量差Δm = (2mp + 2mn) - mα
结合能ΔE =Δmc2
代入数据得ΔE = 4.3×10 – 12J
解析
同理写出核反应方程，有质能亏损计算释放能量
考查方向
解题思路
核反应方程与质能亏损计算
易错点
结合能的计算
32.下列说法正确的是
正确答案
解析
A、聚变反应指由质量小的原子，在一定条件下,发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核，故A正确；
B、从n=3跃迁到n=1辐射的光子能量大于从n=2跃迁到n=1的光子能量,则从n=3跃迁到n=1辐射的光子频率大于紫外线的频率,不可能是可见光,故B错误;
C、在核反应中,只有比结合能较小的原子核变成比结合能较大的原子核才会释放核能,故C正确;
D、在核反应过程中亏损质量转变为能量,但是自然界能量是守恒的,故D错误;
E、根据光电效应方程
考查方向
轻核的聚变；氢原子的能级公式和跃迁；原子核的结合能；爱因斯坦质能方程
解题思路
聚变反应释放能量,产生新的原子核.能级跃迁时辐射的光子能量等于两能级间的能级差,结合光子频率的大小关系判断分析;比结合能较小的原子核变成比结合能较大的原子核会释放核能;在核反应中,能量是守恒的;根据光电效应方程,结合最大初动能与遏止电压的关系分析遏止电压与入射光频率的关系.
易错点
关键理解相关的物理概念，掌握典型的核反应方程及玻尔模型和氢原子的能级跃迁公式.
教师点评
本题考查了轻核的聚变；氢原子的能级公式和跃迁；原子核的结合能；爱因斯坦质能方程等知识点，在近几年的各省高考题出现的频率较高，常与电势能等知识点交汇命题.
知识点
55. [选修3-5]
(1)下列说法正确的是_________．(填正确答案标号，选对1个给2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分0分) A．原子的核式结构模型是汤姆逊最早提出来的B．氢原子从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的波长大于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的波长C．在光电效应实验申，用同种频率的光照射不同的金属表面，从金属表面逸出的光电子的最大初动能Ek越大，则这种金属的逸出功W0越小D．原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律 E．一重原子核变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能
(2)如图所示，在光滑水平面上，A小球以速度v0运动，与原静止的B小球碰撞，碰撞后A球以v=av0(待定系数a<1)的速率弹回，并与固定挡板P发生弹性碰撞，设mB=5mA，若要求A球能追上B再相撞，求系数a应满足的条件
正确答案
(1)BCE
(2)
解析
(1)
A、原子的核式结构模型最早是由卢瑟福提出，故A错误；
B、从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的能量小于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的能量，根据波长与频率成反比，则从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的波长大于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的波长”，故B正确；
C、据光电效应方程可知，用同种频率的光照射不同的金属表面，从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，则这种金属的逸出功越小，故C正确；
D、原子核发生衰变时要，遵守电荷数守恒和质量数守恒的规律，不是质量守恒,故D错误；
E、一重原子核进行α衰变后，其衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能,故E正确．故本题选BCE
(2)A、B碰撞过程中，以v0方向为正方向，根据动量守恒定律得，mAv0=-mAav0+mBvB，A与挡板P碰撞后能追上B发生再碰的条件是：av0＞vB，解得
所以α满足的条件是
考查方向
氢原子的能级公式和跃迁;原子核的结合能;动量守恒定律；机械能守恒定律
解题思路
(1)原子的核式结构模型最早是由卢瑟福提出；卢瑟福通过α粒子散射实验否定了原子的“枣糕模型”结构，提出了原子的“核式结构模型”；跃迁时辐射的能量等于两能级间的能级差，即频率与波长的关系；根据光电效应方程，可知，光电子的最大初动能只与入射光的频率以及金属本身有关；
(2)A、B碰撞过程中动量守恒，抓住碰撞后A还能追上B，即A的速度大于B的速度，求出系数α满足的条件，结合碰撞过程中有机械能损失求出α满足的条件.
易错点
(1)掌握光电效应方程与影响光电子最大初动能与入射光的频率有关，而与入射光的强度无关; (2)抓住碰后A的速度大于B的速度，以及有机械能损失大于等于零进行求解.
知识点
39.选考题三
图所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图象，下列说法中正确的是 （填入正确选项前的字母，选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分，每选错1个扣3分，最低得分为0分）
正确答案
解析
AB、D和E结合成F，属于轻核的聚变，有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，有能量释放．故A错误，B正确；
CD、若A能分裂成B和C，则属于重核的裂变，分裂过程有质量亏损，一定要释放能量，故C错误，D正确；
E、在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了吸收裂变过程中释放的一部分中子，控制核反应速度,故E正确．
考查方向
原子核的结合能
解题思路
由图可知中等质量的原子核的核子平均质量最小，结合重核裂变、轻核聚变都有质量亏损，都向外释放能量；为了控制核反应速度，常在铀棒之间插入镉棒.
易错点
本题关键是理解原子核的核子平均质量与原子序数z的关系图象信息，根据爱因斯坦质能方程△E=△mc2可知反应前后质量的大小关系来确定吸收还是释放能量.
知识点
1．下列说法中正确的是（ ）
正确答案
解析
A、氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，释放光子，能量减小，轨道半径减小，根据
B、比结合能是结合能与核子数的比值，比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢靠，原子核越稳定，故B错误；
C、α射线是原子核内放射出的氦核，α射线电离最强，穿透最弱，γ射线电离最弱，穿透最强，故C错误；
D、放射性元素的半衰期是由原子核内的结构决定的，与温度或压强无关，故D错误．
考查方向
玻尔模型和氢原子的能级结构；X射线、α射线、β射线、γ射线及其特性；原子核衰变及半衰期、衰变速度；原子核的结合能
解题思路
根据轨道半径的变化，通过库仑引力提供向心力得出电子动能的变化，通过能量的变化得出电势能的变化；比结合能是结合能与核子数的比值，比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢靠；α射线电离最强，穿透最弱，γ射线电离最弱，穿透最强．放射性元素的半衰期是由原子核内的结构决定的，与温度或压强无关.
易错点
在物理学中，半衰期并不能指少数原子，它的定义为:放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间；放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身决定的，与外界的物理和化学状态无关.
知识点
32．
正确答案
解析
A、比结合能越大的原子核越稳定,故A正确;
B、玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律，故B正确；
C、卢瑟福提出原子的核式结构模型建立的基础是α粒子散射实验，故C错误；
D、氢原子由激发态跃迁到基态，会辐射一定频率的光子，电子的轨道半径减小，根据
E、紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，增大入射光的强度，光电子的最大初动能不变，故E错误．
考查方向
光电效应；原子核的结合能
解题思路
比结合能越大的原子核越稳定；卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型；根据电子轨道半径的变化，结合库仑引力提供向心力得出电子动能的变化；光电子的最大初动能与入射光的强度无关，与入射光的频率有关.
易错点
发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，根据光电效应方程得出最大初动能与入射光的强度无关.
知识点
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