【物理】2020届二轮复习专题五选修第13课时波粒二象性　原子与原子核学案

【物理】2020届二轮复习专题五选修第13课时波粒二象性　原子与原子核学案

第13课时　波粒二象性　原子与原子核 考点　光电效应　波粒二象性 ‎1．光电效应方程 ‎(1)光子： 频率为ν的光的能量子为hν.‎ ‎(2)方程表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0.‎ ‎2．三个关系式 ‎(1)爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0‎ ‎(2)最大初动能与遏止电压：Ek＝eUc ‎(3)逸出功与截止频率：W0＝hνc ‎3．两个图象 ‎(1)光电流与电压的关系，如图1所示 图1‎ ‎①Im为饱和光电流，由光照强度决定．‎ ‎②Uc为遏止电压，对应光电子的最大初动能，由光的频率决定．‎ ‎(2)用图象表示光电效应方程，如图2所示 图2‎ ‎①截止频率：图线与ν轴的交点的横坐标νc ‎②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0‎ ‎③普朗克常量：图线的斜率k＝h.‎ ‎4．两条线索 ‎(1)光强大→光子数目多→发射光电子数多→光电流大 ‎(2)光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大 ‎5．光的波粒二象性 ‎(1)大量光子易显示出波动性，而少量光子易显示出粒子性．‎ ‎(2)波长长(频率低)的光波动性强，而波长短(频率高)的光粒子性强．‎ 例1　(2019·河南九师联盟质检)关于光电效应，下列说法正确的是(　　)‎ A．在光电效应实验中，用不同频率的光照射相同的金属表面，这种金属的逸出功不同 B.若用紫光照射某金属表面能发生光电效应，用黄光照射该金属表面时一定能发生光电效应 C．用同一种频率的单色光照射不同的金属(都有光电效应发生)，光电子的最大初动能与金属的逸出功成线性关系 D．只要增加光照时间和光照强度照射金属表面，该金属一定能发生光电效应 答案　C 解析　在光电效应实验中，金属的逸出功是由金属本身决定的物理量，与入射光的频率无关，选项A错误；黄光的频率小于紫光，则若用紫光照射某金属表面能发生光电效应，用黄光照射该金属表面时不一定能发生光电效应，选项B错误；根据Ek＝hν－W0可知，用同一种频率的单色光照射不同的金属(都有光电效应发生)，光电子的最大初动能与金属的逸出功成线性关系，选项C正确；能否发生光电效应，由入射光的频率决定，与光照时间和光照强度无关，选项D错误．‎ 变式训练 ‎1．(2019·四川综合能力提升卷)用一种红光照射某种金属，发生了光电效应．现改用紫光照射该金属，下列说法正确的是(　　 )‎ A．若紫光强度较小，可能不会产生光电子 B．用红光照射时，该金属的逸出功小，用紫光照射时该金属的逸出功大 C．用紫光照射时，光电子的最大初动能更大 D．两种光比较，用红光照射产生的光电子的动能都比用紫光照射产生的光电子的动能小 答案　C 解析　因为紫光的频率大于红光的频率，红光照射某种金属，发生了光电效应，则紫光一定发生光电效应，选项A错误；某种金属的逸出功与入射光的频率无关，选项B错误；照射在都能产生光电效应的同一种金属上，紫光的光子能量较大，则用紫光照射时，光电子的最大初动能更大，选项C正确；两种光比较，用红光照射产生的光电子的最大初动能比用紫光照射产生的光电子的最大初动能小，但用红光照射产生的光电子的动能不一定都比用紫光照射产生的光电子的动能小，选项D错误．‎ 例2　(多选)(2019·浙江嘉丽3月联考)某同学用某一金属为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图3甲所示．测得该金属的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.则(　　)‎ 图3‎ A．图甲中电极A为光电管的阳极 B．探究遏止电压Uc与入射光频率ν关系时，电源的左侧是正极 C．该金属的截止频率νc为5.15×1014 Hz D．该金属的逸出功为3.41×10－19 eV 答案　AC 解析　电子从金属板上射出后被电场加速，知A板为阳极，故选项A正确；探究遏止电压Uc与入射光频率ν关系时，应让电子减速，直至光电流为零，故电源左侧是负极，选项B错误；由Ek＝hν－W0和eUc＝Ek知，当Uc＝0时，hνc＝W0.据题图乙知截止频率νc＝5.15×1014Hz，故选项C正确；W0＝hνc＝6.63×10－34×5.15×1014 J≈3.41×10－19 J，故D错误．‎ 变式训练 ‎2．(2019·福建福州市期末质量检测)研究光电效应现象的实验装置示意图如图4(a)所示，用光强相同的黄光和蓝光照射光电管阴极K时，测得相应的遏止电压分别为U1和U2，产生的光电流I随光电管两端电压U的变化规律如图(b)所示．已知电子的质量为m，电荷量为－e，黄光和蓝光的频率分别为ν1和ν2，且ν1<ν2.则下列判断正确的是(　　)‎ 图4‎ A．U1>U2‎ B．图(b)中的乙线是对应黄光照射 C．根据题述条件无法算出阴极K金属的极限频率 D．用蓝光照射时，光电子的最大初动能为eU2‎ 答案　D ‎3．(2019·浙江宁波市 “十校联考”)以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出．强激光的出现丰富了人们对于光电 效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实．光电效应实验装置示意图如图5.用频率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应．换用同样频率为ν的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在K、A之间就形成了使光电子减速的电场．逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的(其中W0为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电荷量)(　　)‎ 图5‎ A．U＝－ B．U＝－ C．U＝2hν－W0 D．U＝－ 答案　B 解析　发生光电效应时有Ek＝nhν－W0(n＝2,3,4…)，在K、A间逐渐增大U，当光电流为零时，由－eU＝0－Ek得U＝－(n＝2,3,4…)，故B项正确．‎ 考点　氢原子模型与原子结构 ‎1.玻尔理论的基本内容 ‎(1)能级假设：氢原子En＝(n为量子数)．‎ ‎(2)跃迁假设：吸收或释放的能量hν＝Em－En(m>n)．‎ ‎(3)轨道假设：氢原子rn＝n2r1(n为量子数)．‎ ‎2．两类能级跃迁 ‎(1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发出光子．‎ 光子的频率ν＝＝.‎ ‎(2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量．‎ ‎①光照(吸收光子)：光子的能量必须恰好等于能级差ΔE.‎ ‎②碰撞：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E外≥ΔE.‎ ‎③大于电离能的光子被吸收，原子被电离．‎ ‎3．四点技巧 ‎(1)原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差．‎ ‎(2)原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级的绝对值．‎ ‎(3)一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射光子的种类N＝C＝.‎ ‎(4)计算能级能量时应注意：因一般取无穷远处为零电势参考面，故各个能级的能量值均为负值．‎ 例3　(2019·河南濮阳市5月模拟)He－Ne激光器产生的波长为6.33×10－7 m的谱线是Ne原子从激发态能级(用E1表示)向能量较低的激发态能级(用E2表示)跃迁时发生的；波长为3.39×10－6 m的谱线是Ne原子从激发态能级E1向能量较低的激发态能级(用E3表示)跃迁时发生的．已知普朗克常量h与光速c的乘积hc＝1.24×10－6 m·eV.由此可知Ne的激发态能级E2与E3的能量差为(结果保留两位有效数字)(　　)‎ A．1.6 eV B．2.6 eV C．3.6 eV D．4.0 eV 答案　A 解析　由Em－En＝，‎ 有E2－E1＝，‎ E3－E1＝，‎ 则ΔE＝E2－E3＝－ 代入数值得ΔE≈1.6 eV，故A项正确．‎ 变式训练 ‎4．(2019·四川宜宾市第二次诊断)玻尔首先提出能级跃迁．如图6所示为氢原子的能级图，现有大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁．下列说法正确的是(　　)‎ 图6‎ A．这些氢原子总共可辐射出三种不同频率的光 B．氢原子由n＝3能级跃迁到n＝2能级产生的光频率最大 C．氢原子由n＝3能级跃迁到n＝1能级产生的光波长最长 D．这些氢原子跃迁时辐射出光子能量的最大值为10.2 eV 答案　A ‎5．(2019·全国卷Ⅰ·14)氢原子能级示意图如图7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(　　)‎ 图7‎ A．12.09 eV B．10.20 eV C．1.89 eV D．1.51 eV 答案　A 解析　因为可见光光子的能量范围是1.63 eV～3.10 eV，所以处于基态的氢原子至少要被激发到n＝3能级，要给氢原子提供的能量最少为E＝(－1.51＋13.60) eV＝12.09 eV，故选项A正确．‎ 考点　核反应与核能 ‎1．核反应的四种类型 类型 可控性 核反应方程典例 衰变 α衰变 自发 U→Th＋He Th→Pa＋e β衰变 人工转变 人工控制 N＋He→O＋H(卢瑟福发现质子)‎ He＋Be→C＋n(查德威克发现中子)‎ Al＋He→P＋n 约里奥—居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子 P→Si＋e 重核裂变 比较容易进行人工控制 U＋n→Ba＋Kr＋3n U＋n→Xe＋Sr＋10n 轻核聚变 很难控制 H＋H→He＋n ‎2.原子核的衰变 ‎(1)衰变的实质：α衰变为2H＋2n→He，即放出α射线；β衰变为n→H＋e，即放出β射线，在α衰变或β衰变过程中放出γ射线．‎ ‎(2)衰变的快慢由原子核内部因素决定，与原子所处的物理、化学状态无关；半衰期是统计规律，对个别、少数原子无意义．‎ ‎3．核反应方程解答技巧 ‎(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(H)、中子(n)、α粒子(He)、β粒子(e)、正电子(e)、氘核(H)、氚核(H)等．‎ ‎(2)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核反应方程是否正确的依据，所以要理解并会应用质量数守恒和电荷数守恒．‎ ‎(3)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．‎ ‎4．核能的计算方法 ‎(1)根据ΔE＝Δmc2计算时，Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”．‎ ‎(2)根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算时，Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”．‎ ‎(3)根据核子比结合能来计算核能：原子核的结合能＝核子比结合能×核子数．‎ 例4　(2019·安徽A10联盟开年考)关于核反应方程U→Th＋He，其中X为Th原子核的质量数，则下列说法正确的是(　　)‎ A．该反应属于β衰变 B.Th中含有148个中子 C.U的平均结合能比Th大 D．该反应新生成的粒子Th具有放射性 答案　D 解析　该反应放出α粒子，属于α衰变，选项A错误；根据电荷数守恒可知X＝238－4＝234，则Th中含有234－90＝144个中子，选项B错误；核电荷数越小的平均结合能越大，则U的平均结合能比Th小，选项C错误；该反应新生成的粒子Th原子序数大于83，具有放射性，选项D正确．‎ 变式训练 ‎7．(2019·天津市和平区上学期期末)天然放射现象的发现，证明了原子核具有复杂的结构．关于原子核，下列说法正确的是(　　)‎ A．β射线是原子的核外电子电离后形成的电子流 B．某原子核经过一次α衰变后，核内质子数减少4个 C．增大压强不能改变原子核衰变的半衰期 D．α射线的贯穿作用很强，可用来进行金属探伤 答案　C 解析　β射线是原子核内的一个中子转化为一个质子同时生成一个电子形成的，故A错误；α衰变是原子核自发放射α粒子的核衰变过程．α粒子是核电荷数为2、质量数为4的氦核．质子数等于核电荷数2，所以“核内质子数减少4个”是错误的，则B错误；原子核的半衰期有其自身决定，与原子所处的物理、化学状态和外部条件无关，故改变压强不能改变半衰期，C正确；γ射线的贯穿作用很强，可用来进行金属探伤，α射线的电离本领最强，D错误．‎ ‎8．(2019·湖北武汉市二月调研)据悉我国第四代先进核能系统之一的钍基熔盐堆核能系统(TMSR)研究已获重要突破．该反应堆以钍为核燃料，钍俘获一个中子后经过若干次β衰变转化成铀；铀的一种典型裂变产物是钡和氪，同时释放巨大能量．下列说法正确的是(　　)‎ A．钍核Th有90个中子，142个质子 B．铀核裂变的核反应方程为U＋n→Ba＋Kr＋3n C．放射性元素衰变的快慢与核内部自身因素无关，由原子所处的化学状态和外部条件决定 D．重核分裂成中等大小的核，核子的比结合能减小 答案　B 解析　钍核Th有90个质子，142个中子，故A错误；根据反应前后质量数守恒，电荷数守恒可知，故B正确；根据半衰期的特点可知，放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，故C错误；较重的核分裂成中等质量大小的核或较轻的核合并成中等质量大小的核的过程中会释放一定的能量，所以核子的比结合能都会增大，故D错误．‎ 例5　(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4H→He＋2e＋2γ，已知H和He的质量分别为mp＝1.007 8 u和mα＝4.002 6 u,1 u＝931 MeV/c2，c为光速．在4个H转变成1个He的过程中，释放的能量约为(　　)‎ A．8 MeV B．16 MeV C．26 MeV D．52 MeV 答案　C 解析　因电子的质量远小于质子的质量，计算中可忽略不计．核反应质量亏损Δm＝4×1.007 8 u－4.002 6 u＝0.028 6 u，释放的能量ΔE＝0.028 6×931 MeV≈26.6 MeV，选项C正确．‎ 变式训练 ‎9．(多选)(2019·浙江绍兴市3月选考)一座核电站反应堆产生的热功率为3 400 MW，发电功率为1 100 MW.已知一个铀235核裂变时释放的能量约为200 MeV，下列说法正确的是(　　)‎ A．核裂变的反应方程为U＋n→Ba＋Kr＋2n B．核反应后总质量增加了 C．核电站的发电效率约为32%‎ D．每秒钟约有1.1×1020个铀235核发生裂变 答案　CD 解析　根据质量数守恒和电荷数守恒，核反应方程应为U＋n→Ba＋Kr＋3n，由于释放核能，据ΔE＝Δmc2，总质量一定减小；发电效率η＝×100%≈32%；由Pt＝nE，每秒发生裂变的铀核n＝≈1.1×1020 个．‎ 专题突破练 ‎ 级保分练 ‎1．(2019·山东日照市上学期期末)用光电管进行光电效应实验中，分别用频率不同的单色光照射到同种金属上，下列说法正确的是(　　)‎ A．频率较小的入射光，需要经过足够长的时间照射才能发生光电效应 B．入射光的频率越大，极限频率就越大 C．入射光的频率越大，遏止电压就越大 D．入射光的强度越大，光电子的最大初动能就越大 答案　C 解析　只要入射光的频率低于金属的极限频率，无论时间多长，无论光的强度多大，都不会发生光电效应，故A错误；金属材料的性质决定金属的逸出功，而逸出功决定金属的极限频率，与入射光的频率无关，故B错误；根据eUc＝hν－W0可知，入射光的频率越大，遏止电压就越大，故C正确；根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，可知光电子的最大初动能随照射光的频率增大而增大，与入射光的强度无关，故D错误．‎ ‎2.(多选)(2019·安徽皖江名校联盟摸底大联考) 利用光电效应可以把光信号转变为电信号，因此利用光电效应制作的光电器件在工农业生产、科学技术和文化生活领域内得到了广泛的应用，其中光电管就是应用最普遍的一种光电器件，把光电管接入如图1所示的电路中，闭合开关S，用波长为λ的单色光照射光电管时发生了光电效应，下列说法正确的是(　　)‎ 图1‎ A．照射的单色光越强，饱和光电流将越大 B．若用波长更长的单色光照射光电管，则光电管中金属的逸出功越大 C．若把滑片c向左滑动，电流表G的示数一定增大 D．若把电源正负极反接，电流表G的示数可能为零 答案　AD 解析　发生光电效应时，保持入射光的频率不变，饱和光电流随入射光强度的增大而增大，A正确；金属的逸出功与入射光的频率(波长)无关，由金属本身决定，B错误；若把滑片c向左滑动，当电流达到饱和电流后，电流不在随电压的增大而增大，C错误；若把电源正负极反接，则电压为遏止电压，当遏止电压与电子电荷量的乘积大于光电子的最大初动能时，光电子不能到达阳极，光电流为零，D正确．‎ ‎3.(多选)(2019·浙江嘉兴一中高三期末)如图2所示，是某金属在光的照射下产生光电效应，其遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图象．则由图象可知(　　)‎ 图2‎ A．遏止电压与入射光的频率无关 B．该金属的逸出功等于hν0‎ C．图象的斜率表示普朗克常量h D．入射光的频率为3ν0时，产生的光电子的最大初动能为2hν0‎ 答案　BD ‎4．(2019·江西宜春市上学期期末)下列说法中不正确的是(　　)‎ A．光电效应表明光子有能量，康普顿效应表明光子有动量，这两者均证明了光的粒子性 B．卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子的核式结构 C．玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，成功地解释了所有原子的光谱 D．天然放射现象表明原子核有更为精细的结构 答案　C 解析　光电效应表明光子具有能量，康普顿效应表明光子除了具有能量之外还具有动量，它们都是光的粒子性的证明，故A正确；卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型，故B正确；玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，成功地解释了氢原子光谱的实验规律，不能解释所有原子光谱的实验规律，故C错误；天然放射现象表明原子核有更为精细的结构，故D正确．‎ ‎5．(多选)(2019·贵州部分重点中学教学质量评测)下列说法中正确的是(　　)‎ A．在核反应H＋H→He＋n，He与n的质量和一定小于H与H的质量和 B．卫星可以在大于地球半径的任意圆轨道上运动，电子也可以在大于基态轨道半径的任意圆轨道上运动 C．分别用绿光和紫光照射同一金属表面都能发生光电效应，‎ 逸出的光电子的最大初动能可能相等 D．随着黑体温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都有增加，另一方面辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 答案　AD 解析　在核裂变和核聚变反应中有能量释放，对应的有质量亏损，故A正确；由玻尔理论知电子绕原子核的圆周运动轨道半径是不连续的，故B错误；对同一金属来讲逸出功是一定的，紫光光子的能量大于绿光光子的能量，由光电效应方程知用紫光照射同一金属表面，逸出的光电子的最大初动能较绿光大，故C错误；根据黑体辐射理论，黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故D正确．‎ ‎6．(2019·贵州安顺市上学期质量监测)下列说法正确的是(　　)‎ A．电子在核外绕核旋转，向心力为万有引力 B．一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子吸收光子，能量增加 C．根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型 D．光电子的最大初动能随着入射光的强度增大而增大 答案　C 解析　电子在核外绕核旋转，向心力为原子核对电子的静电引力，选项A错误；一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子释放光子，能量减小，选项B错误；根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，选项C正确；根据爱因斯坦光电效应方程可知，光电子的最大初动能随着入射光的频率增大而增大，选项D错误．‎ ‎7．(2019·辽宁沈阳市第一次质检)贝可勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着重要作用，下列属于放射性元素衰变的是(　　)‎ A.U→Th＋He B.U＋n→I＋Y＋2n C.H＋H→He＋n D.He＋Al→P＋n 答案　A 解析　A选项的反应释放出α粒子，属于α衰变，故A正确；B选项属于重核裂变，故B错误；C选项属于轻核聚变，故C错误；D选项是原子核的人工转变，不是放射性衰变，故D错误．‎ ‎8．(2019·山东临沂市2月质检)氢原子的能级图如图3所示，不同色光的光子能量如下表所示．‎ 图3‎ 色光 红 橙 黄 绿 蓝—靛 紫 光子能量范围(eV)‎ ‎1.61～2.00‎ ‎2.00～2.07‎ ‎2.07～2.14‎ ‎2.14～2.53‎ ‎2.53～2.76‎ ‎2.76～3.10‎ 一群处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内只有1条，其颜色为(　　)‎ A．红色　　B. 黄色　　C. 绿色　　 D. 蓝—靛 答案　A 解析　如果激发态的氢原子处于第二能级，能够发出10.2 eV的光子，不属于可见光；如果激发态的氢原子处于第三能级，能够发出12.09 eV、10.2 eV、1.89 eV的三种光子，只有1.89 eV属于红色可见光；如果激发态的氢原子处于第四能级，能够发出12.75 eV、12.09 eV、10.2 eV、2.55 eV、1.89 eV、0.66 eV的六种光子，1.89 eV和2.55 eV属于可见光，1.89 eV的光子为红光，2.55 eV的光子为蓝－靛光；由题意，由一群处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内只有1条，则一定对应着从第三能级到低能级的跃迁，其可见光的颜色为红色，故选A.‎ ‎9．(多选)(2019·浙江超级全能生2月联考)如图4所示的四幅图，下列说法中正确的是(　　)‎ 图4‎ A．根据甲图氢原子的电子云示意图可知，电子在玻尔理论中的某一轨道上稳定运动，应该是一个概率问题 B．根据乙图中原子核的比结合能示意图可知，Li原子核中的平均核子质量比O的要小 C．丙图中的链式反应要能持续，裂变物质必须具有一定的体积或质量 D．根据丁图中氡的衰变可知，1 g氡经过38天后还剩0.1 g 答案　AC ‎10．(2019·山东菏泽市下学期第一次模拟)下列关于核力、原子核的结合能、比结合能的说法正确的是(　　)‎ A．维系原子核稳定的力是核力，核力就是表现为相邻核子间的相互吸引力 B．核力是强相互作用的一种表现，原子核尺度内，核力比库仑力小 C．比结合能小的原子核分解成比结合能大的原子核时会释放核能 D．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能 答案　C 解析　维系原子核稳定的力是核力，核力既可以是核子间的相互吸引力，也可以是排斥力，A项错误；核力是强相互作用的一种表现，原子核尺度内，核力比库仑力大的多，B项错误；比结合能小的原子核分解成比结合能大的原子核时会亏损质量，释放核能，C项正确；自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，D项错误．‎ ‎ 级争分练 ‎11.(2019·辽宁葫芦岛市一模)如图5所示，氢原子在不同能级间发生的a、b、c三种跃迁时，释放光子的频率分别是νa、νb、νc，下列关系式正确的是(　　)‎ 图5‎ A．νb＝νa＋νc B．νa＝ C．νb＝ D．νc＝ 答案　A 解析　因为Em－En＝hν，知Eb＝Ea＋Ec，即hνb＝hνa＋hνc，解得νb＝νa＋νc，故选A.‎ ‎12.(2019·湖北恩施州2月教学质量检测)利用氢原子能级跃迁时辐射出来的电磁波去控制校准石英钟，可以制成氢原子钟；如图6所示为氢原子的能级图，一群处于n＝4‎ 能级的氢原子向低能级跃迁，能辐射出波长最短的电磁波的频率约为(已知普朗克常量为6.63×10－34 J·s)(　　)‎ 图6‎ A．3.08×1014 Hz B．3.08×1015 Hz C．1.93×1014 Hz D．1.93×1015 Hz 答案　B 解析　辐射出的波长最短的电磁波为频率最高的电磁波，即为能量最大的电磁波，根据玻尔理论可知：E4－E1＝hν，解得ν＝ Hz≈3.08×1015 Hz，故选B.‎ ‎13.(多选)(2019·浙南名校联盟高三期末)如图7为普通使用的“慢中子”核反应堆的示意图，铀棒是核燃料，一种典型的铀核裂变方程：U＋n→Ba＋Kr＋3n，用重水做慢化剂可使快中子减速，假设中子与重水中的氘核(H)每次碰撞都是弹性正碰，而且认为碰撞前氘核是静止的，氘核的质量是中子的两倍，则下列说法正确的是(　　)‎ 图7‎ A．钡核的比结合能比铀核的大 B．若碰撞前中子的动能为E0，经过一次弹性碰撞后中子动能变成E0‎ C．镉棒插入深一些可增大链式反应的速度 D．水泥防护层可用来屏蔽裂变产物放出的射线 答案　ABD ‎14．(2019·福建泉州市第一次质量检查)重核裂变的一个核反应方程为U＋n→Xe＋Sr＋хn，已知U、Xe、Sr的平均结合能分别为7.6 MeV、8.4 MeV、8.7 MeV，则(　　)‎ A．该核反应方程中x＝10‎ B.U的中子数为92‎ C．该核反应中质量增加 D.U的平均结合能比Xe小，U比Xe更稳定 答案　A 解析　根据质量数和电荷数守恒可知，x＝10，故A正确；U的质子数为92，质量数为235，所以中子数为143，故B错误；该核反应是重核裂变，质量会发生亏损，故C错误；平均结合能越大，表示原子越稳定，故D错误．‎ ‎15．(多选)(2019·山东实验中学第二次模拟)核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的元素，它可破坏细胞基因，增加患癌的风险．已知钚的一种同位素Pu的半衰期为24 100年，其衰变方程为Pu→X＋He＋γ，则下列说法中正确的是(　　 )‎ A．衰变发出的γ射线是波长很短的光子，穿透能力很强 B．上述衰变方程中的X 含有143个中子 C. 8个Pu经过24 100年后一定还剩余4个 D．衰变过程中总质量不变 答案　AB 解析　衰变发出的γ射线是频率很大的电磁波，具有很强的穿透能力，不带电，故A正确；根据电荷数守恒和质量数守恒得，X的质量数为239－4＝235，质子数为94－2＝92，则中子数为235－92＝143，故B正确；半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用，故C错误；在衰变的过程中，根据质能方程知，有能量产生，则有质量亏损，不过质量数不变，故D错误．‎