2020-2021学年 高二物理 原子结构　原子核 期末复习强化学案Word版含答案

原子结构　原子核
知识点一　原子结构
1．电子的发现：英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了________，提出了原子的“枣糕模型”．
2．原子的核式结构：
(1)1909～1911年，英籍物理学家________进行了α粒子散射实验，1911年提出了核式结构模型．
(2)α粒子散射实验的结果：绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有________α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞了回来”，如图所示．
(3)原子的核式结构模型：原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部________，电子在正电体的外面运动．
知识点二　氢原子光谱
1．光谱：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的________(频率)和强度分布的记录，即光谱．
2．光谱分类
3．氢原子光谱的实验规律：巴耳末系是氢原子光谱在可见光区的谱线系，其波长公式1λ＝R122-1n2(n＝3,4,5…，R是里德伯常量，R＝1.10×107 m－1)．
4．光谱分析：由于每种原子都有自己的特征谱线，因此可以用光谱来鉴别物质和确定物质的组成成分，且灵敏度很高．在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义．
知识点三　氢原子的能级结构、能级公式
1．玻尔理论
(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是________的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量．
(2)跃迁：当电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时，会放出能量为hν的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hν＝________.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s)
(3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是________的，因此电子的可能轨道也是________．
2．几个概念
(1)能级：在玻尔理论中，原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值，叫作能级．
(2)基态：原子能量________的状态．
(3)激发态：在原子能量状态中除基态之外的其他状态．
(4)量子数：原子的状态是不连续的，用于表示原子状态的________．
3．氢原子的能量和能级变迁
(1)能级和半径公式：
①能级公式：En＝1n2E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝________ eV.
②半径公式：rn＝________(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态轨道半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10m.
(2)氢原子的能级图，如下图所示．
知识点四　天然放射现象和原子核
1．天然放射现象
(1)天然放射现象
元素________地放出射线的现象，首先由________发现，天然放射现象的发现，说明原子核具有________的结构．
(2)放射性同位素的应用与防护
①放射性同位素：有________放射性同位素和________放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同，
②应用：消除静电、工业探伤、做________等．
③防护：防止放射性对人体组织的伤害．
2．原子核的组成
(1)原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为________．质子带正电，中子不带电．
(2)基本关系
①核电荷数(Z)＝质子数＝元素的原子序数＝原子的____________．
②质量数(A)＝________＝质子数＋中子数．
(3)X元素的原子核的符号为ZAX，其中A表示________，Z表示核电荷数．
3．原子核的衰变、半衰期
(1)原子核的衰变
①原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种________的变化称为原子核的衰变．
②分类
α衰变：ZAZ→Z-2A-4Y＋________
β衰变：ZAX→Z+1AY＋________
当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴随着γ辐射．
③两个典型的衰变方程
α衰变：92238U→90234Th＋24He
β衰变：90234Th→91234Pa＋-10e.
(2)半衰期
①定义：放射性元素的原子核有________发生衰变所需的时间．
②影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核________自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系．
(3)公式：N余＝N原·12tτ，m余＝m原·12tτ.
4．核能
(1)结合能：核子结合为原子核时__________的能量或原子核分解为核子时吸收的________，叫做原子核的结合能，也称核能．
(2)比结合能
①定义：原子核的结合能与________之比，称作比结合能，也叫平均结合能．
②特点：不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越________，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定．
(3)质能方程、质量亏损：爱因斯坦质能方程E＝________，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm，这就是质量亏损．由质量亏损可求出释放的核能ΔE＝________.
思考辨析
(1)原子中绝大部分是空的，原子核很小．(　　)
(2)核式结构模型是卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出的．(　　)
(3)氢原子光谱是由一条一条的亮线组成的．(　　)
(4)玻尔理论成功地解释了氢原子光谱，也成功地解释了氦原子光谱．(　　)
(5)按照玻尔理论，核外电子均匀分布在各个不连续的轨道上．(　　)
(6)1903年，居里夫妇和贝克勒尔由于对放射性的研究而共同获得诺贝尔物理学奖．
①β衰变中的电子来源于原子核外电子．(　　)
②由放射性元素放出的氦核流被称为α射线．(　　)
③半衰期是一个统计规律，对少数原子核不适用．(　　)
④三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是γ射线、β射线、α射线．(　　)
⑤目前核电站多数是采用核聚变反应发电．(　　)
⑥轻核聚变比重核裂变的产能效率更高．(　　)
(7)爱因斯坦从狭义相对论中推导出的最著名方程——质能方程．
①爱因斯坦质能方程反映了物质的质量就是能量，它们之间可以相互转化．(　　)
②质量亏损说明在核反应过程中质量数不守恒．(　　)
③质能方程表明在一定条件下，质量可以转化为能量．(　　)
教材改编
[人教版选修3－5改编]卢瑟福进行的α粒子散射实验现象表明(　　)
A．在原子的中心有一个很小的核
B．原子核具有复杂结构
C．原子核集中了原子所有的质量
D．核外电子在绕核旋转
5．获得核能的途径
(1)重核裂变
①定义：铀核在被中子轰击后分裂成两块________差不多的碎块的这类核反应．
②特点：裂变过程中能够放出巨力的能量；同时放出2～3(或更多)个中子；裂变的产物不是唯一的．典型的裂变方程92235U＋01n→3689Kr＋56144Ba＋________.
(2)轻核聚变
①定义：两个轻核结合成质量________的核的核反应．
②优点：a.产能效率高；b.聚变材料的储量丰富；c.更为安全、清洁．典型的聚变方程：12H＋13H→24He＋________＋17.6 MeV.,
考点一　玻尔理论和氢原子能级结构
师生共研
1．定态间的跃迁——满足能级差
(1)从低能级(n) 跃迁高能级(m)→吸收能量．hν＝Em－En
(2)从高能级(m) 跃迁低能级(n)→放出能量．hν＝Em－En.
2．电离
电离态与电离能
电离态：n＝∞，E＝0
基态→电离态：E吸>0－(－13.6 eV)＝13.6 eV.
激发态→电离态：E吸>0－En＝|En|
若吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还携带动能．
3．谱线条数的确定方法：
(1)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n－1)．
(2)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法．
①用数学中的组合知识求解：N＝Cn2＝nn-12.
②利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加．
题型1|能级和跃迁问题
例1 [2021·潍坊模拟] (多选)氢原子能级如图所示，当氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，辐射光的波长为656 nm.以下判断正确的是(　　)
A．氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级时，辐射光的波长大于656 nm
B．用波长为325 nm的光照射，可使氢原子从n＝1能级跃迁到n＝2能级
C．一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线
D．用波长为633 nm的光照射，不能使氢原子从n＝2跃迁到n＝3的能级
题型2|跃迁与能量问题
例2 [2019·全国卷Ⅰ，14]氢原子能级示意图如图所示. 光子能量在1.63 eV～3.10 eV的光为可见光. 要使处于基态(n＝1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为(　　)
A．12.09 eV B．10.20 eV
C．1.89 eV D．1.51 eV
题型3|谱线条数问题
例3 (多选)氢原子能级图如图所示，当氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，辐射光的波长为656 nm，下列判断正确的是(　　)
A．当氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级时，辐射光的波长大于656 nm
B．当氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级时，辐射出的光子不能使逸出功为2.25 eV的钾发生光电效应
C．一个处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种光谱线
D．用能量为1.0 eV的光子照射处于n＝4能级的氢原子，可以使该氢原子电离
练1　如图甲所示为氢原子的能级图，图乙为氢原子的光谱图．已知谱线b是氢原子从n＝5能级直接跃迁到n＝2能级时发出的光谱线，则谱线a可能是氢原子(　　)
A．从n＝2的能级跃迁到n＝1的能级时发出的光谱线
B．从n＝3的能级直接跃迁到n＝1的能级时发出的光谱线
C．从n＝4的能级直接跃迁到n＝1的能级时发出的光谱线
D．从n＝4的能级直接跃迁到n＝2的能级时发出的光谱线
练2　[2020·东北三省三校模拟](多选)如图所示，甲图为演示光电效应的实验装置；乙图为a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线；丙图为氢原子的能级图；丁图给出了几种金属的逸出功和极限频率．以下说法正确的是(　　)
几种金属的逸出功和极限频率
金属
W0/eV
vc/(×1014Hz)
钠
2.29
5.53
钾
2.25
5.44
铷
2.13
5.15
丁
A．若b光为绿光，c光可能是紫光
B．若a光为绿光，c光可能是紫光
C．若b光光子能量为2.81 eV，用它照射由金属铷构成的阴极，产生的大量具有最大初动能的光电子去轰击大量处于n＝3激发态的氢原子，可以产生6种不同频率的光
D．若b光光子能量为2.81 eV，用它直接照射大量处于n＝2激发态的氢原子，可以产生6种不同频率的光
考点二　原子核的衰变、半衰期
多维探究
题型1|三种射线的比较
例4 天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可推知(　　)
A．②来自于原子核外的电子
B．①的电离作用最强，是一种电磁波
C．③的电离作用较强，是一种电磁波
D．③的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子
题型2对半衰期的理解和应用
(1)半衰期表示放射性元素衰变的快慢，不同的放射性元素其半衰期不同．
(2)半衰期描述的对象是大量的原子核，不是单个原子核，这是一个统计规律．
(3)一种元素的半衰期与这种元素是以单质形式还是以化合物形式存在无关，且加压、增温均不会改变．
例5 [2020·北京西城区一模]已知氡222的半衰期为3.8天．那么4 g放射性物质氡222经过7.6天，还剩下没有发生衰变的质量为(　　)
A．2 g B．1 g C．0.5 g D．0 g
题型3|衰变次数的计算
设放射性元素ZAX经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素Z'A'Y。
(1)反应方程ZAX→Z'A'Y＋n24He＋m-10e.
(2)根据电荷数和质量数守恒列方程A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m.两式联立解得：n＝A-A'4，m＝A-A'2＋Z′－Z.
例6 (多选)天然放射性元素90232Th (钍)经过一系列α衰变和β衰变之后，变成82208Pb (铅)．下列判断中正确的是(　　)
A．衰变过程共有6次α衰变和4次β衰变
B．铅核比钍核少8个质子
C．β衰变所放出的电子来自原子核外
D．钍核比铅核多24个中子
题型4 |与磁场结合的问题
α衰变、β衰变的比较
衰变类型
α衰变
β衰变
衰变方程
ZAX→Z-2A-4Y＋24He
ZAX→Z+1AY＋-10e
衰变实质
2个质子和2个中子结合成一个整体射出
1个中子转化为1个质子和1个电子
211H＋201n→24He
01n→11H＋-10e
匀强磁场中轨迹形状
衰变规律
电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒
例7 (多选) 如图，静止的92238U核发生α衰变后生成反冲Th核，两个产物都在垂直于它们速度方向的匀强磁场中做匀速圆周运动，下列说法正确的是(　　)
A．衰变方程可表示为92238U→90234Th＋24He
B．Th核和α粒子的圆周轨道半径之比为1：45
C．Th核和α粒子的动能之比为1：45
D．Th核和α粒子在匀强磁场中旋转的方向相反
练3　(多选)日本福岛核电站泄漏事故中释放出大量的碘131，碘131是放射性同位素，衰变时会发出β射线与γ射线，碘131被人摄入后，会危害身体健康，由此引起了全世界的关注．下面关于核辐射的相关知识，说法正确的是(　　)
A．人类无法通过改变外部环境来改变碘131衰变的快慢
B．碘131的半衰期为8.3天，则4个碘原子核经16.6天后就一定剩下一个原子核
C．β射线与γ射线都是电磁波，但γ射线穿透本领比β射线强
D．碘131发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的
练4　 (多选)静止在匀强磁场中的92238U核发生α衰变，产生一个未知粒子X，它们在磁场中的运动轨迹如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．该核反应方程为92238U→90234X＋24He
B．α粒子和X粒子在磁场中做圆周运动时转动方向相同
C．轨迹1、2分别是α粒子、X粒子的运动轨迹
D．α粒子、X粒子运动轨迹半径之比45:1
考点三　核反应类型及核能计算
多维探究
题型1 |核反应方程
例1 [2020·全国卷Ⅰ，19](多选)下列核反应方程中，X1、X2、X3、X4代表α粒子的有(　　)
A.12H＋12H―→01n＋X1
B.12H＋13H―→01n＋X2
C.92235U＋01n―→56144Ba＋3689Kr＋3X3
D. 01n＋36Li―→13H＋X4
题型2|核反应类型
解答有关核反应方程问题的技巧
(1)熟记常见基本粒子的符号——是正确书写核反应方程的基础，如质子(11H)、中子(01n)、α粒子(24He)、β粒子(-10e)、正电子(10e)、氘核(12H)、氚核(13H)等．
(2)熟悉核反应的四种基本类型——衰变、人工转变、裂变和聚变．
(3)掌握核反应方程遵守的规律——是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据，所以要理解并应用好质量数守恒和核电荷数守恒的规律．
(4)明白核反应过程是不可逆的——核反应方程只能用箭头连接并表示反应方向，不能用等号连接．
类型
可控性
核反应方程典例
衰变
α衰变
自发
92238U→90234Th＋24He
β衰变
自发
90231Th→91234Pa＋-10e
人工转变
人工控制
714N＋24He→817O＋11H
(卢瑟福发现质子)
24He＋49Be→612C＋01n
(查德威克发现中子)
1327Al＋24He→1530P＋01n
(约里奥—居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子)
1530P→1430Si＋-10e
重核裂变
比较容易进行人工控制
92235U＋01n→56144Ba＋3689Kr＋301n
92235U＋01n→54136Xe＋3890Sr＋1001n
轻核聚变
很难控制
12H＋13H→24He＋01n
例9 (多选)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的是(　　)
A. 92238U→90234Th＋24He是α衰变
B. 714N＋24He→817O＋11H是β衰变
C. 12H＋13H→24He＋01n是轻核聚变
D. 3482Se→3682Kr＋2-10e是重核裂变
题型3|利用质能方程计算核能
(1)根据核反应方程，计算出核反应前与核反应后的质量亏损Δm.
(2)根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2计算核能．
质能方程ΔE＝Δmc2中Δm的单位用“kg”，c的单位用“m/s”，则ΔE的单位为“J”．
(3)ΔE＝Δmc2中，若Δm的单位用“u”，则可直接利用ΔE＝Δm×931.5 MeV/u计算ΔE，此时ΔE的单位为“MeV”，即1 u＝1.660 6×10－27 kg，相当于931.5 MeV，这个结论可在计算中直接应用．
例10 [2019·全国卷Ⅱ，15]太阳内部核反应的主要模式之一是质子－质子循环，循环的结果可表示为411H→24He＋210e＋2ν，已知11H和24He的质量分别为mp＝1.007 8 u和ma＝4.002 6 u,1u＝931 MeV/c2，c为光速．在4个11H转变成1个24He的过程中，释放的能量约为(　　)
A．8 MeV B．16 MeV
C．26 MeV D．52 MeV
题型4|利用能量和动量守恒计算核能
例11 如图所示，有界的匀强磁场磁感应强度为B＝0.05 T，磁场方向垂直于纸面向里，MN是磁场的左边界．在磁场中A处放一个放射源，内装88226Ra， 88226Ra放出某种射线后衰变成86222Rn.
(1)试写出88226Ra衰变成86222Rn的方程；
(2)若A距磁场边界MN的距离OA＝1.0 m时，放在MN左侧的粒子接收器收到垂直于边界MN方向射出的质量较小的粒子，此时接收器距过O、A的直线1.0 m．据此可推算出一个静止镭核衰变过程中释放的核能有多少？(取1 u＝1.6×10－27 kg，e＝1.6×10－19 C，结果保留三位有效数字)
练5　[2020·全国卷Ⅱ，18]氘核12H可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式612H→224He＋211H＋201n＋43.15 MeV表示．海水中富含氘，已知1 kg海水中含有的氘核约为1.0×1022个，若全都发生聚变反应，其释放的能量与质量为M的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知1 kg标准煤燃烧释放的热量约为2.9×107 J,1 MeV＝1.6×10－13 J，则M约为(　　)
A．40 kg B．100 kg
C．400 kg D．1 000 kg
练6　[2020·全国卷Ⅲ，19](多选)1934年，约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝箔，首次产生了人工放射性同位素X，反应方程为24He＋1327Al→X＋01n.X会衰变成原子核Y，衰变方程为X→Y＋10e.则(　　)
A．X的质量数与Y的质量数相等
B．X的电荷数比Y的电荷数少1
C．X的电荷数比1327Al的电荷数多2
D．X的质量数与1327Al的质量数相等
练7　(多选)新冠病毒是一种传染病毒，传染病的传播过程十分复杂，但是可以构建最简单的传播模型来描述，这个最简模型可称为链式模型，类似于核裂变链式反应模型．铀裂变核反应方程为92235U＋ZAn→56144Ba＋3689Kr＋RZAn，其中n表示中子．裂变后产生的中子能继续发生反应的次数称为链式反应的“传染系数”．下列说法正确的有(　　)
A．从铀裂变核反应方程看，“传染系数”R＝2
B．核反应堆中通过镉板吸收中子降低“传染系数”
C．链式反应的临界值对应的实际“传染系数”为1
D．核反应堆中的实际“传染系数”与铀浓度无关
第2讲　原子结构　原子核
基础落实
知识点一
1．电子
2．(1)卢瑟福　(2)少数　(3)质量
知识点二
1．波长
知识点三
1．(1)稳定　(2)Em－En　(3)不连续　不连续的
2．(2)最低　(4)正整数
3．－13.6　n2r1
知识点四
1．(1)自发　贝可勒尔　复杂
(2)①天然　人工　②示踪原子
2．(1)核子　(2)①核外电子数　②核子数　(3)质量数
3．(1)①原子核　②24He　-1　0e　(2)①半数　②内部
4．(1)释放　能量　(2)①核子数　②大　3mc2　Δmc2
5．(1)①质量　②301n　(2)①较大　01n
思考辨析
(1)√　(2)√　(3)√　(4)×　(5)×　(6)①×　②√　③√　④√　⑤×　⑥√　(7)①×　②×　③×
教材改编
解析：汤姆孙发现了电子，标志着原子结构研究的开始，卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子的核式结构，而天然放射现象说明原子核具有复杂的结构，故B错误；为了解释α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，故A正确，C错误；实验现象不能说明电子的运动规律，故D错误．
答案：A
考点突破
例1　解析：根据氢原子的能级图和能级跃迁规律，当氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级时，辐射光的波长一定小于656 nm，因此选项A错误；根据发生跃迁只能吸收和辐射一定频率的光子，可知选项B错误，D正确；一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时可以产生3种频率的光子，所以选项C正确．
答案：CD
例2　解析：本题考查原子的能级跃迁问题，体现了模型建构的核心素养．
由题图数据分析可知，只有氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出的光子能量在可见光光子能量范围内，所以处于基态(n＝1)的氢原子最少也要跃迁到n＝3能级，氢原子吸收的能量最小为ΔE＝E3－E1＝12.09 eV，故选A.
答案：A
例3　解析：由图象可知 ，氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级时，辐射光的能量大于氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时辐射光的能量，根据E＝hcλ可知，氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级时，辐射光的波长一定小于656 nm，故A项错误；从n＝4能级跃迁到n＝2能级时辐射出的光子能量为2.55 eV，大于金属钾的逸出功，能使钾发生光电效应，故B项错误；一个(注意不是一群)处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种光谱线，故C项正确；当处于n＝4能级的氢原子吸收的能量大于或等于0.85 eV时，将会被电离，故D项正确．
答案：CD
练1　解析：由谱线a的光子的波长大于谱线b的光子的波长，可知谱线a的光子频率小于谱线b的光子频率，所以谱线a的光子能量小于n＝5和n＝2间的能级差，选项D正确，选项A、B、C错误．
答案：D
练2　解析：本题考查能级跃迁理论及根据I－U图象分析光电效应现象．由光电效应方程Ek＝hν－W0和eUc＝Ek联立有eUc＝hν－W0，即光子照射同一金属时，只要遏止电压一样，说明光子的频率一样，遏止电压越大，光子的频率越大，因此可知b光和c光的频率相同且大于a光的频率，故A错误，B正确；b光照射金属铷，产生光电子的最大初动能为Ek＝2.81 eV－2.13 eV＝0.68 eV，用光电子轰击氢原子，氢原子可以只吸收电子的部分能量而发生跃迁，因此处于n＝3能级的氢原子吸收的能量为ΔEk＝－0.85 eV－(－1.51 eV)＝0.66 eV，这时氢原子处在n＝4的能级，向低能级跃迁可辐射C42＝6种不同频率的光，故C正确；若用b光照射氢原子，氢原子只能吸收能量恰好为能级之差的光子，2.81 eV不满足该条件，因此此光子不被吸收，故D错误．
答案：BC
例4　解析：三种射线均来自于原子核内，A错误；从图中可看出，一张纸能挡住①射线，则①射线一定是α射线，其贯穿本领最差，电离能力最强，但不是电磁波，而是高速粒子流，B错误；铝板能挡住②，而不能挡住③，说明③一定是γ射线，其电离能力最弱，贯穿本领最强，是一种电磁波，属于原子核内以能量形式释放出来的以光速运行的高能光子，C错误，D正确．
答案：D
例5　解析：本题考查的是放射性元素的半衰期．根据衰变的半衰期公式m＝m012n，其中m0＝4 g，n为经历的半衰期的个数，n＝7.63.8＝2，联立可得m＝4×122 g＝1 g，故选B.
答案：B
例6　解析：由于β衰变不会引起质量数的减少，故可先根据质量数的减少确定α衰变的次数，x＝232-2084＝6，再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定β衰变的次数，2x－y＝90－82＝8，y＝2x－8＝4，钍232核中的中子数为232－90＝142，铅208核中的中子数为208－82＝126，所以钍核比铅核多16个中子，铅核比钍核少8个质子，由于物质的衰变与元素的化学状态无关，所以β衰变所放出的电子来自原子核内，所以A、B正确．
答案：AB
例7　解析：已知α粒子为24He，则由电荷数守恒及质量数守恒可知，衰变方程为：92238U→ 90234Th+ 24He，故A正确；Th核和α粒子都带正电荷，则在题图匀强磁场中都是逆时针旋转，故D错误；由动量守恒可得衰变后vThvα＝mαmTh＝4234，则Th核和α粒子的动能之比12mThvTh2 12mαvα2 ＝2344×42342＝4234＝2117，故C错误；粒子在匀强磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，所以有Bvq＝mv2R，则R＝mvBq，所以Th核和α粒子的圆周轨道半径之比RThRα＝mThvThBqTh∶mαvαBqα＝2344×4234×290＝145，故B正确．
答案：AB
练3　解析：衰变的快慢由放射性元素本身决定，与外部环境无关，A正确；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数几个原子核无意义，B错误；β射线是高速电子流，γ射线是电磁波，C错误；β衰变的实质是原子核内的1个中子转化为1个质子和1个电子，D正确．
答案：AD
练4　解析：该核反应方程为92238U→ 90234X+ 24He，A正确；92238U核静止，根据动量守恒可知α粒子和X粒子速度方向相反，又都带正电，则转动方向相同，B正确；根据动量守恒可知α粒子和X粒子的动量大小p相等，由带电粒子在磁场中运动半径公式R＝pqB可知轨迹半径R与其所带电荷量成反比，半径之比为45∶1，C错误，D正确．
答案：ABD
例8　解析：根据核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，可知选项B中的X2质量数是4，电荷数是2，代表α粒子，B项正确；选项D中的X4质量数是4，电荷数是2，代表α粒子，D项正确；根据核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，可知选项A中的X1质量数是3，电荷数是2，A项错误；选项C中的X3质量数是1，电荷数是0，代表中子，C项错误．
答案：BD
例9　解析：B选项是卢瑟福发现质子的核反应，B选项错误；D选项是β衰变，D选项错误．A、C选项正确．
答案：AC
例10　解析：本题考查了学生对核反应中核能的计算能力，体现了学科素养中的物理观念．
由核反应方程可知，4个11H转变成1个24He的过程中的质量亏损Δm＝4×1.007 8 u－4.002 6 u＝0.028 6 u，释放的核能ΔE＝Δmc2＝0.028 6×931 MeV≈26.6 MeV，故选项C正确．
答案：C
例11　解析：
(1)根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒，可写出该衰变方程为88226Ra→86222Rn+24He，放出的粒子为α粒子．
(2)垂直MN穿出磁场的α粒子在磁场中运动的轨迹如图所示，即其轨迹半径R＝OA＝1.0 m.
由qvαB＝mvα2 R得
vα＝qBRm＝3.2×10-19×0.05×1.01.6×10-27×4 m/s＝2.5×106 m/s
Ekα＝12mαvα2＝12×6.4×10－27×(2.5×106)2 J＝2.0×10－14 J
由动量守恒有mαvα＝mRnvRn
所以vRnvα＝mαmRn，EkRnEkα＝12mRnvRn2 12mαvα2 ＝mαmRn
所以EkRn＝mαmRnEkα
由能量守恒定律得，释放的核能为
E＝Ekα＋EkRn＝1+mαmRnEkα＝1+4222×2.0×10－14 J＝2.04×10－14 J．
答案：(1)　88226Ra→86222Rn+24He (2)2.04×10－14J
练5　解析：由1 kg海水中的氘核聚变释放的能量与质量为M的标准煤燃烧释放的热量相等，有：2.9×107 J/kg×M＝1.0×10226×43.15×1.6×10－13 J，解得M≈400 kg，故C选项正确．
答案：C
练6　解析：本题考查核反应方程的相关知识点，考查的核心素养是物理观念．
根据电荷数守恒和质量数守恒，可知24He+1327Al→X+01n方程中X的质量数为30，电荷数为15，再根据X→Y+10e方程可知Y的质量数为30，电荷数为14，故X的质量数与Y的质量数相等，X的电荷数比Y的电荷数多1，X的电荷数比1327Al的电荷数多2，X的质量数比1327Al的质量数多3，选项A、C正确，B、D错误．
答案：AC
练7　解析：中子的电荷数Z＝0，质量数A＝1，核反应遵循电荷数守恒及质量数守恒，因此可计算得R＝3，故A错误；核反应堆中通过镉板吸收中子，减少轰击铀核的中子数，最终起到降低实际“传染系数”的作用，所以B正确；在链式反应中，当实际“传染系数”R≥1时，反应才能持续发展下去，当实际“传染系数”R<1时，反应将趋于停滞，即R＝1是链式反应持续下去的临界值，故C正确；核反应堆中还可以通过铀棒来控制核反应的速率，实际上就是通过调整铀浓度来控制实际“传染系数”，所以D错误．
答案：BC