1、1第二节 原子与原子核(建议用时：60 分钟)一、单项选择题1(2017高考上海卷)在同位素氢、氘、氚的核内具有相同的( )A核子数 B电子数C中子数 D质子数解析：选 D.同位素是指在原子核中的质子数相同而中子数不同的元素，故氢、氘、氚的核内具有相同的质子数，D 项正确2如图，放射性元素镭衰变过程中释放出 、 三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是( )A表示 射线，表示 射线B表示 射线，表示 射线C表示 射线，表示 射线D表示 射线，表示 射线解析：选 C. 射线为电磁波，在电场、磁场中均不偏转，故和表示 射线，A、B、D 项错误； 射线中的 粒子为氦的原子核，带正电，
2、在匀强电场中，沿电场方向偏转，故表示 射线，由左手定则可知在匀强磁场中 射线向左偏，故表示 射线，C 项正确3(2015高考天津卷)物理学重视逻辑，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上下列说法正确的是( )A天然放射现象说明原子核内部是有结构的B电子的发现使人们认识到原子具有核式结构C 粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的D密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的解析：选 A.天然放射现象说明原子核内部是有结构的，人们认识原子核的复杂结构是从天然放射现象开始的，选项 A 正确；电子的发现说明了原子是可以分割的，是由更小的微粒组成的，选项 B 错误；由 粒子散射实验建立了原子的核式结
3、构模型，选项 C 错误；密立根油滴实验说明物质所带电荷量是量子化的，选项 D 错误4(2018三明模拟)按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为 ra的圆轨道自2发地直接跃迁到一半径为 rb的圆轨道上，已知 rarb，则在此过程中( )A原子要发出某一频率的光子，电子的动能增大，原子的电势能减小，原子的能量也减小B原子要吸收某一频率的光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量也减小C原子要发出一系列频率的光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量也减小D原子要吸收一系列频率的光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量也增大解析：选 A.由玻尔氢原子理论知，电子轨道半径
4、越大，原子能量越大，当电子从 ra跃迁到 rb时，原子能量减小，放出光子；在电子跃迁过程中，库仑力做正功，原子的电势能减小；由库仑力提供电子做圆周运动的向心力，即 ， r 减小，电子速度增大，动ke2r2 mv2r能增大，综上所述可知 A 正确5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( 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：选 C.由质能方程 E mc2，其中 m m1 m2 m3，可得 E( m1 m2 m3)c2，选项 C
5、正确，A、B、D 错误6(2018江苏清江中学高三模拟)如图所示为氢原子的能级图，当氢原子从 n4 能级跃迁到 n2 能级时，辐射出光子 a；当氢原子从 n3 能级跃迁到 n1 能级时，辐射出光子 b，则下列说法中正确的是( )A光子 a 的能量大于光子 b 的能量B光子 a 的波长小于光子 b 的波长C b 光比 a 光更容易发生衍射现象D在同种介质中， a 光子的传播速度大于 b 光子的传播速度解析：选 D.氢原子从 n4 的能级跃迁到 n2 的能级的能级差小于从 n3 的能级跃迁到 n1 的能级时的能级差，根据 Em En h ，知光子 a 的能量小于光子 b 的能量，故A 错误；光子
6、a 的频率小于光子 b 的频率，所以 b 的频率大，波长小，所以 a 光更容易发3生衍射，故 B、C 错误；光子 a 的频率小，则折射率小，根据 v 知，光子 a 在介质中的cn传播速度大于光子 b 在介质中的传播速度，故 D 正确二、多项选择题7(2015高考广东卷)科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：XY He H4.9 MeV 和 H H HeX17.6 MeV，下列表述正42 31 21 31 42确的有( )AX 是中子BY 的质子数是 3，中子数是 6C两个核反应都没有质量亏损D氘和氚的核反应是核聚变反应解析：选 AD.核反应方程遵守核电荷数守恒
7、和质量数守恒，则由H H HeX17.6 MeV 知 X 为 n，由 XY He H4.9 MeV 知 Y 为 Li，其中 Y21 31 42 10 42 31 63的质子数是 3，中子数也是 3，选项 A 正确，选项 B 错误；两个核反应都释放出核能，故都有质量亏损，选项 C 错误；XY He H4.9 MeV 是原子核的人工转变，42 31H H He n17.6 MeV 为轻核聚变，选项 D 正确21 31 42 108能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一下列释放核能的反应方程，表述正确的有( )A. H H He n 是核聚变反应31 21 42 10B. H H H
8、e n 是 衰变31 21 42 10C. U n Ba Kr3 n 是核裂变反应23592 10 14456 8936 10D. U n Xe Sr2 n 是 衰变23592 10 1405 9438 10解析：选 AC. 衰变时释放出电子( e)， 衰变时释放出氦原子核( He)，可知选0 1 42项 B、D 错误；选项 A 中一个氚核和一个氘核结合成一个氦核并释放出一个中子是典型的核聚变反应；选项 C 中一个 U235 原子核吸收一个中子，生成一个 Ba 原子核和一个 Kr 原子核并释放出三个中子是典型的核裂变反应，故选项 A、C 正确9(2016高考全国卷改编)一静止的铝原子核 Al
9、俘获一速度为 1.0107 m/s 的2713质子 p 后，变为处于激发态的硅原子核 Si，下列说法正确的是( )2814A核反应方程为 p Al Si2713 2814B核反应过程中系统动量守恒C核反应过程中系统能量不守恒D核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和解析：选 AB.核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，A 项正确；微观粒子相互作用过程中，满足动量守恒定律，B 项正确；题述核反应过程属于“二合一”形式的完全非弹4性碰撞，机械能有损失，但对于封闭的系统，能量仍然守恒，C 项错误；核反应过程中的机械能有损失，故存在质量亏损现象，D 项错误10(2018东北三校联考)
10、如图所示，氢原子可在下列各能级间发生跃迁，设从 n4到 n1 能级辐射的电磁波的波长为 1，从 n4 到 n2 能级辐射的电磁波的波长为 2，从 n2 到 n1 能级辐射的电磁波的波长为 3，则下列关系式中正确的是( )A 1 2 D 1 3 1 1 1 2解析：选 AB.已知从 n4 到 n1 能级辐射的电磁波的波长为 1，从 n4 到 n2 能级辐射的电磁波的波长为 2，从 n2 到 n1 能级辐射的电磁波的波长为 3，则 1、 2、 3的关系为 h h h ，即 ， 1 ， 3 2，又 hc 1 c 3 c 2 1 1 1 3 1 3 1 2 h h ，即 ，则 ，即正确选项为 A、B.
11、c 1 c 3 c 2 1 1 1 3 1 2 1 3 1 1 1 2三、非选择题11(2018石家庄模拟)实验室考查氢原子跃迁时的微观效应已知氢原子能级图如图所示，氢原子质量为 mH1.6710 27 kg.设原来处于静止状态的大量激发态氢原子处于n5 的能级状态(1)求氢原子由高能级向低能级跃迁时，可能发射出多少种不同频率的光；(2)若跃迁后光子沿某一方向飞出，且光子的动量可以用 p 表示( h 为普朗克常量，hc 为光子频率， c 为真空中光速)，求发生电子跃迁后氢原子的最大反冲速率(保留三位有效数字)解析：(1)不同频率的光的种类为NC 10(种)25542(2)由动量守恒5mHvH
12、p 光子 知：hc当 最大时，反冲速率 vH最大又 h E5 E10.54 eV(13.6)eV13.06 eV2.09010 18 J故 vH m/s4.17 m/s.hcmH 2.09010 183.01081.6710 27答案：(1)10 种 (2)4.17 m/s12海水中含有丰富的氘，完全可充当未来的主要能源两个氘核的核反应产生一个He 核和一个粒子，其中氘核的质量为 2.013 0 u，氦核的质量为 3.015 0 u，中子的质量32为 1.008 7 u(1 u931.5 MeV)，求：(1)写出核反应方程；(2)核反应中释放的核能；(3)在两个氘核以相等的动能 0.35 Me
13、V 进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，反应中产生的粒子和氦核的动能解析：(1)核反应方程为： H H He n.21 21 32 10(2)核反应中的质量亏损为 m2 mH mHe mn，由 E mc2可知释放的核能： E(2 mH mHe mn)c22.14 MeV.(3)把两个氘核作为一个系统，碰撞过程系统的动量守恒，由于碰撞前两氘核的动能相等，其动量等大反向，因此反应前后系统的总动量为零，即 mHevHe mnvn0；反应前后系统的总能量守恒，即 mHev mnv E2 EkH，又因为 mHe mn31，所以12 2He 12 2nvHe vn13，由以上各式代入已知数据得： EkHe0.71 MeV， Ekn2.13 MeV.答案：(1) H H He n (2)2.14 MeV 21 21 32 10(3)2.13 MeV 0.71 MeV
