1、1课时作业（三十五）原子结构与原子核基础小题练1(2018四川五校高三上学期联考)下列叙述中符合史实的是( )A玻尔理论很好地解释了氢原子的光谱B汤姆孙发现了电子，提出了原子具有核式结构C卢瑟福根据 粒子散射实验的现象，提出了原子的能级假设D贝可勒尔发现了天然放射现象，并提出了原子的核式结构模型【解析】 玻尔理论很好地解释了氢原子的光谱，选项 A 正确；汤姆孙发现了电子，提出了原子具有“西瓜模型”结构，选项 B 错误；卢瑟福根据 粒子散射实验的现象，提出了原子核式结构模型，选项 C 错误；贝可勒尔发现了天然放射现象，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，选项 D 错误【答案】 A2(2018长郡中学
2、高三实验班选拨考试)根据所给图片结合课本相关知识，下列说法正确的是( )A图甲是电子束穿过铝箔后的衍射图样，证明电子具有粒子性B图乙是利用不同气体制成的五颜六色的霓虹灯，原因是各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量不同，光子的频率不同C图丙是工业上使用的用射线检测金属板厚度的装置，在 、 三种射线中，最有可能使用的射线是 射线D图丁是原子核的比结合能与质量数 A 的关系图象，由图可知中等大小的核的比结合能最大，即(核反应中)平均每个核子的质量亏损最小【解析】 题图甲是电子束穿过铝箔后的衍射图样，证明电子具有波动性，选项 A 错误；题图乙是利用不同气体制成的五颜六色的霓虹灯，原因是各种气体
3、原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量不同，光子的频率不同，选项 B 正确；题图丙是工业上使用的用射线检测金属板厚度的装置，在 、 三种射线中，由于 射线穿透能力最强，最有可能使用的射线是 射线，选项 C 错误；题图丁是原子核的比结合能与质量数 A 的关系图2象，可知中等大小的核的比结合能最大，即在核子结合成原子核时平均每个核子释放的能量最大，平均每个核子的质量亏损最大，选项 D 错误【答案】 B3碘 131 的半衰期约为 8 天，若某药物含有质量为 m 的碘 131，经过 32 天后，该药物中碘 131 的含量大约还有( )A. B m4 m8C. Dm16 m32【解析】 由半衰期公式 m
4、m( ) 可知， m m( ) m，故选项 C 正确12tT 12328 116【答案】 C4下列核反应方程中，属于 衰变的是( )A. N He O H B U Th He147 42 178 1 23892 23490 42C. H H He n D Th Pa e21 31 42 10 23490 23491 0 1【解析】 衰变是重核自发的发出 粒子的天然放射现象，其中 粒子是 He，42所以 B 正确；A 为人工转变，C 为轻核的聚变，D 是 衰变，故 A、C、D 皆错误【答案】 B5质子、中子和氘核的质量分别为 m1、 m2和 m3.当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(
5、 c 表示真空中的光速)( )A( m1 m2 m3)c B( m1 m2 m3)cC( m1 m2 m3)c2 D( m1 m2 m3)c2【解析】 由质能方程 E mc2，其中 m m1 m2 m3可得 E( m1 m2 m3)c2，选项 C 正确【答案】 C6. 子(电荷量为 e)与氢原子核(质子)构成的原子称为 氢原子，它在原子核物理理的研究中有重要作用如图所示为 氢原子的能级示意图假定光子能量为 E 的一束光照射容器中大量处于 n2 能级的 氢原子， 氢原子吸收光子后，发出频率为 1、 2、 3、 4、 5和 6的光，且频率依次增大，则 E 等于( ) A h( 3 1) B h(
6、5 6)C h 3 D h 43【解析】 氢原子吸收能量后从 n2 能级跃迁到较高能级，然后向较低能级跃迁，发出 C 6 种不同光子，解得 n4，即 氢原子吸收能量后先从 n2 能级2nn n 12跃迁到 n4 能级，然后从 n4 能级向低能级跃迁辐射光子的频率按从小到大的顺序排列为 43、32、42、21、31、41，所以能量 E 与 h 3相等，C 正确【答案】 C创新导向练7科学探究利用光谱分析反氢原子的组成1995 年科学家“制成”了反氢原子，它是由一个反质子和一个围绕它运动的正电子组成；反质子和质子有相同的质量，带有等量异种电荷；反氢原子和氢原子有相同的能级分布，氢原子能级如图所示下
7、列说法中正确的是( ) A反氢原子光谱与氢原子光谱不相同B基态反氢原子的电离能是 13.6 eVC基态反氢原子能吸收 11 eV 的光子发生跃迁D在反氢原子谱线中，从 n2 能级跃迁到基态辐射光子的波长最长【解析】 反氢原子和氢原子有相同的能级分布，所以反氢原子光谱与氢原子光谱相同，故 A 错误；处于基态的反氢原子的电离能是 13.6 eV，具有大于等于 13.6 eV 能量的光子可以使反氢原子电离，故 B 正确；基态的反氢原子吸收 11 eV 光子，能量为13.6 eV11 eV2.6 eV，不能发生跃迁，所以该光子不能被吸收，故 C 错误；在反氢原子谱线中，从 n2 能级跃迁到基态辐射光子
8、能量较大，频率较大，波长较小，故 D 错误【答案】 B8科学探索卢瑟福对 粒子散射现象的研究如图是卢瑟福的 粒子散射实验装置，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的 粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点下列说法正确的是( )4A该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据B该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性C 粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转D绝大多数的 粒子发生大角度偏转【解析】 卢瑟福根据 粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，选项 A 正确；卢瑟福提出了原子核式结构模型的假设，从而否定了汤姆孙原子模型的正确性，选项 B 错误；
9、电子质量太小，对 粒子的影响不大，选项 C 错误；绝大多数 粒子穿过金箔后，几乎仍沿原方向前进，选项 D 错误【答案】 A9动量守恒定律与核反应方程的完美结合在匀强电场中有一个原来速度几乎为零的放射性碳 14 原子核，某时刻它发生衰变放射出一个粒子，其所放射的粒子与反冲核的初速度方向均与电场方向垂直，且经过相等的时间后形成的轨迹如图所示( a、 b 均表示长度)那么碳 14 的衰变方程可能是( ) A. C He Be B C e B146 42 104 146 0 1 145C. C e N D C H B146 0 1 147 146 21 125【解析】 设放射粒子反冲核的电荷数与质量数
10、分别为 q1、 m1； q2， m2.则由动量守恒有： m1v1 m2v2对放射粒子有：2 a t212 q1Em1a tv12对反冲核有：4 b t212 q2Em2b tv22由解得 ，对照选项的四个核反应方程可知，只有 A 对q1q2 12【答案】 A10动量守恒定律在衰变中的应用如图甲所示，国际原子能机构 2007 年 2 月 15 日公布了核辐射警示新标志，新标志为黑框红底三角，内有一个辐射波标记：一个骷髅头标记和一个逃跑的人形核辐射会向外释放 3 种射线： 射线带正电， 射线带负电， 射线不带电现有甲、乙两个原子核，5原来都静止在同一匀强磁场中，其中一个核放出一个 粒子，另一个核放
11、出一个 粒子，得出图乙所示的 4 条径迹，则( )A磁场的方向一定垂直于纸面向里B甲核放出的是 粒子，乙核放出的是 粒子C a 为 粒子的径迹， d 为 粒子的径迹D b 为 粒子的径迹， c 为 粒子的径迹【解析】 衰变过程中满足动量守恒，粒子与新核的动量大小相等，方向相反据带电粒子在磁场中的运动不难分析：若轨迹为外切圆，则为 衰变；若轨迹为内切圆，则为 衰变又由 R 知半径与电量成反比，B、D 正确mvqB【答案】 BD综合提升练11在一次研究原核内部结构的实验中，让一个速度为 v07.710 4 m/s 的中子沿着与磁场垂直的方向射入匀强磁场，击中一个原来静止的锂核( Li)后产生 1
12、个氦核和另一个63新核测得氦核的速度是 v12.010 4 m/s，方向与反应前中子的运动方向相同，设中子质量与质子质量相等(1)写出核反应方程；(2)求出氦核和新核的轨道半径的比值；(3)当氦核转 6 圈时，新核转了几圈？【解析】 (1)核反应方程： n Li He H.10 63 42 31(2)设中子质量为 m，则氦核质量为 4m，产生的新核质量为 3m设新核速度为 v2，由动量守恒定律得 mv04 mv13 mv2解得 v2110 3 m/s，负号表示新核的速度方向与反应前中子的速度方向相反由于氦核和新核在磁场中受到洛伦兹力作用做匀速圆周运动， qvB mv2r解得 rmvqB氦核电荷
13、量 q2 e，则氦核运动的轨道半径 r14mv12eB新核电荷量 q e，则新核运动的轨道半径 r23m|v2|eB6氦核和新核的轨道半径的比值为 | | .r1r2 2v13v2 403(3)带电粒子在磁场中运动的周期 T 2 rv 2 mqB氦核运动的周期 T1 ，新核运动的周期 T2 ，二者周期的比值为 4 meB 6 meB T1T2 23设氦核转 6 圈时，新核转了 n 圈，则有 6T1 nT2，解得： n4.【答案】 (1)见解析 (2) (3)440312氢原子基态能量 E113.6 eV，电子绕核做圆周运动的半径 r10.5310 10 m.求氢原子处于 n4 激发态时：(1)
14、原子系统具有的能量；(2)电子在 n4 轨道上运动的动能；(已知能量关系 Ee E1，半径关系1n2rn n2r1， k9.010 9 Nm2/C2， e1.610 19 C)(3)若要使处于 n2 的氢原子电离，至少要用频率多大的电磁波照射氢原子？(普朗克常量 h6.6310 34 Js)【解析】 (1)由 En E1，得 E4 0.85 eV.1n2 E142(2)因为 rn n2r1，所以 r44 2r1由圆周运动的知识得 k me2r24 v2r4所以 Ek4 mv2 0.85 eV.12 ke232r1(3)要使处于 n2 的氢原子电离，照射光的光子能量应能使电子从第 2 能级跃迁到无限远处，最小频率的电磁波的光子能量为 h 0E14得 8.2110 14 Hz.【答案】 (1)0.85 eV (2)0.85 eV (3)8.2110 14 Hz
