1、第 2 讲 原子结构 原子核考点一 原子结构、氢原子的能级跃迁1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 电子，提出了原子的“枣糕模型” 。(2)原子的核式结构19091911 年，英籍物理学家卢瑟福进行了 粒子散射实验，提出了核式结构模型。 粒子散射实验的结果：绝大多数 粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数 粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于 90，更有极少数 粒子几乎被“撞了回来”，如图所示。原子的核式结构模型：原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动。2氢原子光谱(1)光谱：用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光
2、的波长 (频率)和强度分布的记录，即光谱。(2)光谱分类有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫作线状谱。有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫作连续谱。(3)光谱分析：利用每种原子都有自己的特征谱线可以用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。3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 稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即 hE mE n。(h 是普朗克常量， h6.6310 34 Js)(3
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。原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的。4氢原子的能级、能级公式(1)几个概念能级：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。基态：原子能量最低的状态。激发态：在原子能量状态中除基态之外的其他的状态。量子数：原子的状态是不连续的，用于表示原子状态的正整数。(2)氢原子的能级和轨道半径氢原子的能级公式：E n E1(n1、2、3) ，其中 E1 为基态能量，其数值为1n2E113.6 _V。氢原子的半径公式：r nn 2r(n1、2、3)其中 r1 为基态半径，其数值为 r10.5310 10
4、m。(3)氢原子的能级图(如图所示 )：思维诊断(1) 粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上。( )(2)原子的核式结构学说是英国的物理学家卢瑟福在 粒子散射实验的基础上提出的。 ( )(3)氢原子光谱是由不连续的亮线组成的。 ( )(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，核外电子均匀地分布在各个不连续的轨道上。( )(6)氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁。( )答案： (1) (2) (3) (4) (5) (6)题组训练1 粒子散射实验 在卢瑟福 粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，下列各图画
5、出的是其中两个 粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是( )解析： 粒子散射实验中，入射的 粒子只有靠近金箔原子核时在其斥力作用下发生大角度偏转，图 A、D 中出现引力情况，这是不可能的；图 B 中其中一个 粒子的径迹不对，只有选项 C 正确。答案： C2原子的核式结构下列对原子结构的认识中，不正确的是( )A原子中绝大部分是空的，原子核很小B电子在核外绕核旋转，向心力为库仑力C原子的全部正电荷都集中在原子核里D原子核的直径大约为 10 10 m解析： 卢瑟福的 粒子散射实验证明，原子具有核式结构，原子中绝大部分是空的，原子核集中在很小的空间，但原子的全部正电荷都集中在原子核里，选项 A、C
6、 说法正确；在核式结构模型中，原子核处于原子中心，电子绕原子核做圆周运动，向心力是原子核与电子间的库仑引力，选项 B 正确；原子直径大约为 1010 m，原子核的直径远小于原子直径，选项 D 错误。答案： D3氢原子能级跃迁(2017 襄阳模拟 )(多选)图示为氢原子能级的示意图，已知可见光的光子能量范围是 1.613.10 eV，则( )A氢原子从高能级向低能级跃迁时会吸收能量B氢原子从 n4 的激发态向 n3 的激发态跃迁时不可能辐射出可见光C要使处于基态的氢原子变成氢离子，至少要吸收 13.6 eV 的能量D大量氢原子从 n4 的激发态向 n1 的基态跃迁时，能发出三种频率的光子解析：
7、氢原子从高能级向低能级跃迁时，根据能量守恒，会以光子的形式辐射能量，选项 A 错误；氢原子从 n4 的激发态向 n3 的激发态跃迁时辐射出的光子能量为0.85 eV( 1.51) eV0.66 eV，所以辐射出的光子为红外线，选项 B 正确；要使处于基态的氢原子变成氢离子至少要吸收 13.6 eV 的能量，选项 C 正确；大量氢原子从 n4 的激发态向 n1 的基态跃迁时，能发出 NC 6 种频率的光子，选项 D 错误。24答案： BC4与能级有关的能量问题一个氢原子从 n3 能级跃迁到 n2 能级，该氢原子( )A放出光子，能量增加B放出光子，能量减少C吸收光子，能量增加D吸收光子，能量减少
8、解析： 氢原子从高能级向低能级跃迁时，将以辐射光子的形式向外放出能量，故选项 B正确。答案： B反思总结 解答氢原子能级图与原子跃迁问题的注意事项1能级之间跃迁时放出的光子频率是不连续的。2能级之间发生跃迁时放出吸收 光子的频率由 hE mE n求得。若求波长可由公式 c求得。3一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为 n1。 ,4一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法：用数学中的组合知识求解：NCoal( 2,n) 。nn 12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。考点二 原子核的衰变 半衰期1天然放射现象(1)天然放射现象：元素自发地放出射
9、线的现象，首先由贝可勒尔发现。天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构。(2)放射性和放射性元素：物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性。具有放射性的元素叫放射性元素。(3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是 射线、 射线、 射线。种类 射线 射线 射线组成 高速氦核流 高速电子流 光子流(高频电磁波)带电荷量 2e e 0质量 4mp mp1 836 静止质量为零符号 He42 e0 1 速度 可达 0.1c 可达 0.99c c垂直进入电场或磁场的偏转情况偏转 偏转 不偏转(4)放射性同位素的应用与防护放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的
10、化学性质相同。应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等。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，质子和中子统称为核子，质子 带正电，中子不带电。(2)基本关系核电荷数质子数(Z )元素的原子序数核外电子数。质量数(A ) 核子数质子数中子数。(3)X 元素的原子核的符号为 X，其中 A 表示质量数，Z 表示核电荷数。AZ3原子核的衰变、半衰期(1)原子核的衰变原子核放出 粒子或 粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变。分类： 衰变： X Y HeAZ A 4Z 2 42 衰变： X Y eAZ AZ 1 0 1当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发
11、生 衰变，有的发生 衰变，同时伴随着 辐射。两个重要的衰变：U Th He； Th Pa e。23892 23490 42 23490 23491 0 1(2)半衰期定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态( 如单质、化合物) 无关。(3)衰变次数的计算若 X Yn Hem eAZ AZ 42 0 1则 AA4n，ZZ 2nm解以上两式即可求出 m 和 n。题组训练1射线的性质(2015 重庆理综 1)图中曲线 a、b、c 、d 为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室
12、中磁感应强度方向垂直于纸面向里。以下判断可能正确的是( )Aa、b 为 粒子的径迹Ba、b 为 粒子的径迹Cc、 d 为 粒子的径迹Dc、d 为 粒子的径迹解析： 粒子不带电，不会发生偏转，故 B 错。由左手定则可判定，a、b 粒子带正电，c、d 粒子带负电，又知 粒子带正电， 粒子带负电，故 A、C 均错，D 正确。答案： D2衰变(2015 北京理综14)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：
13、A 项属于原子核的人工转变， B 项属于 衰变，C 项属于聚变反应，D 项属于 衰变。答案： B3半衰期2015山东理综39(1) (多选) 14C 发生放射性衰变成为 14N，半衰期约 5 700 年。已知植物存活期间，其体内 14C 与 12C 的比例不变；生命活动结束后， 14C 的比例持续减少。现通过测量得知，某古木样品中 14C 的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是( )A该古木的年代距今约 5 700 年B 12C、 13C、 14C 具有相同的中子数C 14C 衰变为 14N 的过程中放出 射线D增加样品测量环境的压强将加速 14C 的衰变解析： 古木样品中
14、14C 的比例正好是现代样品的二分之一，说明该古木恰好经历了一个半衰期的时间，故 A 正确。 12C、 13C、 14C 具有相同的质子数、不同的中子数，故 B 错。 14C 的衰变方程为： C N e，可见 C 正确。放射性元素的半衰期与外界因素无关，故 D 错。146 147 0 1答案： AC4三种射线与电磁场的综合如图，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： 由于在放射现象中， 射线带正电， 射线带负电， 射线不带电，所以，
15、可判断C 正确， A、B、D 错误。答案： C 反 思 总 结 半 衰 期 的 三 点 提 醒1半 衰 期 是 一 个 统 计 规 律 ，对 少 数 原 子 核 不 适 用 ；2原 子 核 质 量 减 少 一 半 与 原 子 核 有 半 数 发 生 衰 变 概 念 不 同 ；3半 衰 期 的 大 小 是 由 原 子 核 内 部 自 身 因 素 决 定 的 ，与 外 部 条 件 无 关 。考点三 核反应类型及核反应方程1重核裂变(1)定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程。(2)特点：裂变过程中能够放出巨大的能量；裂变的同时能够放出 23(或更多) 个中子
16、；裂变的产物不是唯一的。对于铀核裂变有二分裂、三分裂和四分裂形式，但三分裂和四分裂概率比较小。(3)典型的裂变反应方程： 92U n Kr 56Ba3 n。235 10 8936 144 10(4)链式反应：由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程。(5)临界体积和临界质量：裂变物质能够发生链式反应的最小体积及其相应的质量。(6)裂变的应用：原子弹、核反应堆。(7)反应堆构造：核燃料、减速剂、镉棒、防护层。2轻核聚变(1)定义：两轻核结合成质量较大的核的反应过程。轻核聚变反应必须在高温下进行，因此又叫热核反应。(2)特点：聚变过程放出大量的能量，平均每个核子放出的能量，比裂变反应
17、中每个核子放出的能量大 3 至 4 倍。聚变反应比裂变反应更剧烈。对环境污染较少。自然界中聚变反应原料丰富。(3)典型的聚变反应方程： H H He n17.60 MeV。21 31 42 103核反应的四种类型类型 可控性 核反应方程典例 衰变 自发 92U 90 Th _He238 234 42衰变 衰变 自发 90 Th 91Pa e234 234 0 17N He 8O H(卢瑟福发现质子 )14 42 17 1人工控制He Be 6C n(查德威克发现中子 )42 94 12 10Al He P n2713 42 3015 10人工转变P Si e3015 3014 01(约里奥 居
18、里夫妇发现放射性同位素，同时探测到正电子)92U n 56Ba Kr3 n235 10 144 8936 10重核裂变比较容易进行人工控制 92U n 54Xe Sr10 n235 10 136 9038 10轻核聚变 除氢弹外无法控制 H H He n21 31 42 10题组训练1核反应方程以下几个原子核反应中，X 代表 粒子的反应式是 ( )A. He Be CX B Th PaX42 94 126 23990 23491C. H H nX D P SiX21 31 10 3015 3014解析： 根据核反应前后质量数守恒和核电荷守恒，C 反应式中 X 的核电荷数为 2，质量数为 4，是
19、 粒子。选项 A 是发现中子的核反应方程，X 为 n；选项 B 是 239Th 的衰变方程，X10是 e；选项 D 是 30P 的衰变方程， X 是 e。选项 C 正确。0 1 01答案： C2核反应类型(多选)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 He 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：
20、衰变时释放出电子( e)， 衰变时释放出氦原子核( He)，可知选项 B、D 错误；0 1 42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 235U 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。答案： AC3重核裂变(多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应式是U n Ba Kr 3 n。下列说法正确的有( )23592 10 14456 8936 10A上述裂变反应中伴随着中子放出B铀块体积对链式反应的发生无影响C铀核的链式反应可人工控制D铀核的半衰期会受到环境温度的影响解析： 根据裂变反应的
21、规律和影响半衰期的因素解决问题。裂变反应式中的 n 为中子，铀块体积大于临界体积，才能发生链式反应，且铀核的链式反10应是可控的，选项 A、C 正确，选项 B 错误；放射性元素的半衰期不受外界压强、温度的影响，选项 D 错误。答案： AC方法技巧 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 ( H)、中子( n)、1 10粒子( He)、 粒子 ( 01 e)、正电子( e)、氘核( H)、氚核( H)等。42 01 21 31(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
22、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。考点四 核力与核能的计算1核力(1)定义：原子核内部，核子间所特有的相互作用力。(2)特点：核力是强相互作用的一种表现；核力是短程力，作用范围在 1.51015 m 之内；每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用。2结合能核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能。3比结合能(1)定义：原子核的结合能与核子数之比，称做比结合能，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
23、合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。4质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程 Emc 2，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小 m，这就是质量亏损。由质量亏损可求出释放的核能 Emc 2。思维诊断(1)每个核子只跟邻近的核子发生核力作用。( )(2)在原子核的尺度内，核力比库仑力大得多。( )(3)核力不可能表现为斥力。( )(4)原子核越大，它的结合能越大，原子核中核子结合得越牢固。( )(5)爱因斯坦的质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间可以相互转化。( )(6)由 E mc2 可知，能量与质量之间存在着正比关系。( )(7)核反应中发现的“质量亏损”是消失的质量
24、转变成为能量。 ( )(8)因在核反应中能产生能量与质量的转化，所以系统只有质量数守恒，系统的总能量和总质量并不守恒。( )答案： (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8)题组训练1核能的理解(多选)关于原子核的结合能，下列说法正确的是 ( )A原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B一重原子核衰变成 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C铯原子核( Cs)的结合能小于铅原子核( Pb)的结合能13355 20882D比结合能越大，原子核越不稳定解析： 由原子核的结合能定义可知，原子核分解成自由核子时所需的最小能量为原子核的结合能
25、，选项 A 正确；重原子核衰变过程中有质量亏损，即有能量放出，因此原子核衰变产物的结合能之和一定大于衰变前的结合能，选项 B 正确；铯原子核的核子数少，因此其结合能小，选项 C 正确；比结合能越大的原子核越稳定，选项 D 错误。答案： ABC2核能的计算已知氦原子的质量为 MHe u，电子的质量为 me u，质子的质量为 mp u，中子的质量为 mn u，u 为原子质量单位，且由爱因斯坦质能方程 Emc 2 可知：1 u 对应于 931.5 MeV的能量，若取光速 c310 8 m/s，则两个质子和两个中子聚变成一个氦核，释放的能量为( )A2(m pm n)M He931.5 MeVB2(m
26、 pm nm e)M He931.5 MeVC2(m pm nm e)M Hec2 JD2(m pm n)M Hec2 J解析： 核反应方程为 2 H 2 n He，质量亏损 m2( mpm n)( MHe2m e)1 10 422(m pm n me)M He，所以释放的能量为 Em 931.5 MeV2(m pm nm e)M He931.5 MeV，选项 B 正确。答案： B3质量亏损的计算太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少。太阳每秒钟辐射出的能量约为 41026 J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近( )A10 36 kg B10 18 kgC10 13
27、kg D10 9 kg解析： 根据爱因斯坦质能方程 Emc 2，得 m kg10 9 kg。Ec2 4102631082答案： D4核反应与动量守恒的综合静止的氡核 Rn 放出 粒子变成钋核 Po 时， 粒子的22286 21884动能是 E0，原子核因反冲而运动，它的动能是( )A. E0 B 2E04218 ( 4218)C. E0 D E02184 4224解析： Rn Po He22286 21884 42由动量守恒定律，得 4m0v0 218m0v反冲核的速度为 v v04218反冲核的动能为E (218m0) 2 m0v12 ( 4218v0) 8218 20而 E0 4m0v 2
28、m 0v12 20 20则 E 2m0v E0 选项 A 正确。4218 20 4218答案： A方法技巧 (1)核能、质能方程常用规律核能是指核子结合成原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量。质量亏损是指组成原子核的核子质量的总和与原子核质量之差。质能方程：Emc 2、Em c2、1 u 相当于 931.5 MeV；揭示了质量和能量的不可分割性。释放核能的两种途径：重核裂变(链式反应) 与轻核聚变 (热核反应)。(2)解有关核能问题的技巧根据质量亏损计算：Emc 2 及 1 u 相当于 931.5 MeV。根据能量守恒和动量守恒计算。在计算具有宏观质量的物质中所有原子核发生核反应所
29、释放能量时用阿伏加德罗常数来计算核能。1(2016北京理综13) 处于 n3 能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有( )A1 种 B2 种C3 种 D4 种解析： 处于能级为 n 的大量氢原子向低能级跃迁能辐射光的种类为 C ，所以处于 n32n能级的大量氢原子向低能级跃迁，辐射光的频率有 C 3 种，故 C 项正确。23答案： C22016课标丙35(1)改编(多选) 一静止的铝原子核 Al 俘获一速度为 1.0107 m/s 的质2713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 Si*2713 2814B核反应过程中
30、系统动量守恒C核反应过程中系统能量不守恒D硅原子核速度的数量级为 105 m/s，方向与质子初速度的方向一致解析： 质子 p 即 H，核反应方程为 p Al Si*，A 项正确；核反应过程遵循动量1 2713 2814守恒定律，B 项正确；核反应过程中系统能量守恒， C 项错误；设质子的质量为 m，则 Si 的2814质量为 28m，由动量守恒定律有 mv028mv，得 v m/s3.6105 m/s，方向与v028 1.010728质子的初速度方向相同，故 D 项正确。答案： ABD3(2015安徽理综)图示是 粒子( 氦原子核)被重金属原子核散射的运动轨迹，M、N 、P 、Q 是轨迹上的四
31、点，在散射过程中可以认为重金属原子核静止不动。图中所标出的 粒子在各点处的加速度方向正确的是( )AM 点 BN 点CP 点 DQ 点解析： 粒子与重金属原子核带同种电荷，由于库仑力作用， 粒子在运动过程中发生偏转，由牛顿第二定律可知， 粒子的加速度方向为其所受库仑力方向，指向轨迹弯曲方向的内侧，故图中 P 点所示加速度方向正确，选项 C 正确。答案： C4(2015广东理综18)( 多选)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
32、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： 设 X、 Y，由质量数守恒和电荷数守恒有：AZ AZAA 43,2 3A 4， ZZ21,112Z，可得 A1，A6，Z0，Z3，故 X 是中子，Y 是 Li，A 正确；由 Li 知 Y 的质子数、中子数都是 3，故 B 错误；两个核反应63 63中都释放了能量，故都有质量亏损，C 错误；氘和氚的核反应中质量较小的核合成了质量较大的核，故 D 正确。答案： AD5(多选)一个静止的放射性原子核处于匀强磁场之中，由于发生了衰变而在磁场中形成了如图所示的两个圆形径迹，两圆半径之比为 116，下列判断中正确的是
33、( )A该原子核发生了 衰变B反冲原子核在小圆上做逆时针运动C原先静止的核，其原子序数为 15D放射的粒子与反冲核运动周期相同解析： 两圆相切处为静止的放射性原子核的衰变处。衰变前后满足动量守恒，电荷数守恒、质量数守恒。衰变后产生的新核即反冲核及放射的带电粒子在匀强磁场中均做匀速圆周运动，轨道半径 r ，因反冲核与放射的粒子动量守恒，而反冲核电荷量较大，所以其半径mvqB较小，并且反冲核带正电荷，由左手定则可以判定反冲核在小圆上做逆时针运动，在大圆上运动的放射粒子在衰变处由动量守恒可知其向上运动，且顺时针旋转，由左手定则可以判定一定带负电荷，因此这个衰变为 衰变，放出的粒子为电子，衰变方程为A
34、 B eMQ MQ 1 0 1由两圆的半径之比为 116 可知 B 核的核电荷数为 16，原来的放射性原子核的核电荷数为15，其原子序数为 15，即 A 为 P(磷)核，B 为 S(硫)核，由周期公式 T 可知，因电子与反冲2mqB核的荷质比不同，它们在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期不相同，反冲核的周期较大。选项B、C 正确。答案： BC课时训练选择题(19 题为单项选择题， 1014 题为多项选择题)1(2015天津理综1) 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
35、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： 放射现象中释放出了其他粒子，说明原子核内部具有一定的结构，A 正确；电子的发现使人们认识到原子是可以分割的，是由更小的微粒组成的，B 错误； 粒子散射实验否定了汤姆孙提出的枣糕式原子模型，建立了核式结构模型，C 错误；密立根油滴实验测定了电子的电荷量，D 错误。答案： A2下列说法正确的是( )A康普顿效应说明光具有粒子性，电子的衍射实验说明粒子具有波动性B爱因斯坦发现了光电效应现象，并且提出光子说，成功解释了光电效应现象C爱因斯坦的光电效应方程能够说明光子具有动量D康普顿效应表明光子只具有能量解析： 康普
36、顿效应说明光具有粒子性，电子的衔射实验说明粒子具有波动性，选项 A 正确；赫兹在研究电磁波时发现了光电效应现象，爱因斯坦提出光子说，成功解释了光电效应现象，选项 B 错误；爱因斯坦的光电效应方程不能够说明光子具有动量，选项 C 错误；康普顿效应表明光子除了具有能量外还有动量，选项 D 错误。答案： A3(2014北京理综14) 质子、中子和氘核的质量分别为 m1、m 2 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(m 1m 2m 3)c B(m 1m 2m 3)cC(m 1m 2m 3)c2 D(m 1m 2m 3)c2解析： 题中核反应方程为 H
37、 n H，根据爱因斯坦的质能方程得1 10 21E mc2( m1m 2m 3)c2，C 正确。答案： C4铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应：U nab2 n，则 ab 可能是( )23592 10 10A. Xe Kr B Ba Kr1405 9336 14156 9236C. Ba Sr D Xe Sr14156 9338 1405 9438解析： 由核反应遵循的质量数守恒可知 ab 的质量数之和为 234，由核反应遵循的电荷数守恒可知 ab 的电荷数为 92，所以 ab 可能是 Xe Sr，选项 D 正确。1405 9438答案： D5核电站核泄漏的污染物中含有碘
38、131 和铯 137。碘 131 的半衰期约为 8 天，会释放 射线；铯 137 是铯 133 的同位素，半衰期约为 30 年，发生衰变时会辐射 射线。下列说法正确的是( )A碘 131 释放的 射线由氦核组成B铯 137 衰变时辐射出的 光子能量小于可见光光子能量C与铯 137 相比，碘 131 衰变更慢D铯 133 和铯 137 含有相同的质子数解析： 射线的本质是电子，并非氦核，A 错误。 光子的频率大于可见光光子的频率，由 Eh 可知， 光子的能量大于可见光光子的能量， B 错误。半衰期越小表示元素衰变越快，C 错误。同位素的中子数不同但含有相同的质子数，D 正确。答案： D6如图为氢
39、原子能级示意图的一部分，则氢原子( )A从 n4 能级跃迁到 n3 能级比从 n3 能级跃迁到 n2 能级辐射出电磁波的波长长B从 n5 能级跃迁到 n1 能级比从 n5 能级跃迁到 n4 能级辐射出电磁波的速度大C处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的D从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量解析： 光子能量 Eh ，而 E43 32 ，A 项正确。由于光波的波速由hc介质和频率共同决定，且在真空中传播时与频率无关，故 B 错。电子在核外不同能级出现的概率是不同的，故 C 错。能级跃迁是核外电子在不同轨道间的跃迁，与原子核无关，故 D 错误。答案： A72015福建理综30
40、(1)下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是( )A 射线是高速运动的电子流B氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大C太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变D. Bi 的半衰期是 5 天，100 克 Bi 经过 10 天后还剩下 50 克21083 21083解析： 射线是光子流，选项 A 错误；氢原子辐射光子后能量减小，轨道半径减小，其绕核运动的电子动能增大，总能量减小，选项 B 正确；太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的氢核聚变，选项 C 错误；由 m ，n 得 m g25 g，选项 D 错误。m02n tT m022 1004答案： B8一个静止的放射性同位素的原子核 P
41、 衰变为 Si，另一个静止的天然放射性元素的原3015 3014子核 Th 衰变为 Pa，在同一磁场中，得到衰变后粒子的运动径迹 1、2、3、4，如图所示，23490 23491则这四条径迹依次是( )A电子， Pa， Si，正电子23491 3014B. Pa，电子，正电子， Si23491 3014C. Si，正电子，电子， Pa3014 23491D正电子， Si， Pa，电子3014 23491解析： 衰变前后动量守恒，由运动半径 r 知 1、4 为反冲核，根据旋转方向知 2 是电mvqB子，3 是正电子。选项 B 正确。答案： B9.将能够释放出 、 射线的放射性物质放在铅盒底部，放
42、射线穿过窄孔 O 射到荧光屏上，屏上出现一个亮点 P，如图甲所示。如果在放射源和荧光屏之间加电场或磁场，并在孔 O 附近放一张薄纸，则图乙中四个示意图正确的是( )乙解析： 、 射线穿过窄孔沿直线前进射到荧光屏上，打出一个亮点 P。在小孔附近加一张薄纸能将 射线挡住，这是因为 射线的穿透能力很弱。 射线是能量很大穿透能力很强的电磁波，在电场和磁场中不会偏转，仍沿原方向前进，打在荧光屏上的 P 点。而 射线是带负电的电子流，穿透能力也较强，能够通过薄纸，并在电场或磁场中发生偏转，根据它的受力情况可知 D 图正确。答案： D10通过百余年核物理的发展和进步，人们已经对原子核有了更进一步的认识，下列
43、说法正确的是( )A两个质子之间，不管距离如何，核力总是大于库仑力B原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需要的能量C比结合能越大，原子核越稳定D轻核聚变释放能量，可能没有质量亏损解析： 当两个质子相距很近时，核力大于库仑力，而当大于一定距离时，核力小于库仑力，选项 A 错误；原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需要的能量，选项 B 正确；比结合能越大，原子核越稳定，选项 C 正确；轻核聚变释放能量，一定有质量亏损，选项 D 错误。答案： BC11原子质量单位为 u,1 u 相当于 931.5 MeV 的能量，真空中光速为 c m/s。当质量分别为m1 kg 和 m2 kg 的原子核
44、结合为质量为 M kg 的原子核时，释放出的能量以 射线形式辐射出来，则下列说法正确的是( )A核反应释放出的能量是(Mm 1m 2)931.5 eVB核反应释放出的能量是(m 1m 2M) c2 JC 射线可以用来测量钢板的厚度D医学诊断广泛应用的“拍片 ”就是利用 射线解析： 核反应有质量亏损，释放出能量，根据已知量可得，A 错误，B 正确； 射线具有很强的穿透能力，C 正确；医学诊断广泛应用的 “拍片” 是利用 X 射线，D 错误。答案： BC12如图所示，氢原子在不同能级间发生 a、b、c 三种跃迁时，释放光子的波长分别是a、 b、 c，则下列说法正确的是( )A释放光子的波长关系为
45、b a cB从 n3 能级跃迁到 n2 能级时，辐射的光子频率最小C从 n3 能级跃迁到 n2 能级时，电子的动能增加，电势能减小，氢原子的能量减小D若用波长为 c的光照射某金属时恰好能发生光电效应，则用波长为 a的光照射该金属时也一定能发生光电效应解析： 根据 Eh ，可得 b a c、 b c a，B 正确；由 得 A 错误；氢原子从c高能级向低能级跃迁，将以辐射光子的形式向外放出能量，电子的动能增加，电势能减小，氢原子的总能量减小，C 正确；由于 c a，用波长为 a的光照射该金属时一定不能发生光电效应，D 错误。答案： BC13氘核 H 和氚核 H 结合成氦核 He 的核反应方程如下：
46、 H H He n17.6 21 31 42 21 31 42 10MeV，下列说法正确的是( )A这个核反应称为热核反应B要发生这样的核反应，需要将反应物质的温度加热到几百万开尔文，式中 17.6 MeV 是核反应中吸收的能量C核反应后生成物的总质量比核反应前物质的总质量减少了 3.11029 kgD核反应后生成物的总质量比核反应前物质的总质量增加了 3.11029 kg解析： H H He n17.6 MeV 为轻核聚变反应(或热核反应)，选项 A 正确；21 31 42 1017.6 MeV 是反应中释放出的能量，选项 B 错误；由 E mc2 可知，质量减少m 3.110 29 kg，选项 C 正确，D 错误。Ec2答案： AC14下列说法正确的是( )A天然放射性元素 Th(钍) 经过 6 次 衰变和 4 次 衰变变成 208 82Pb(铅)23290B 衰变产生的 射线穿透能力最强C质子、中子、 粒子的质量分别是 m1、m 2、m 3，质子和中子结合成一个 粒子，释放的能量是(2 m12m 2m 3)c2D由爱因斯坦质能方程可知，质量和能量可
