1、课时作业(五十五) 原子结构与原子核基础训练1 “慧眼”观测的范围是美丽的银河系， 射线暴是主要研究的对象之一 射线暴是来自天空中某一方向的 射线强度在短时间内突然增强，随后又迅速减弱的现象，它是仅次于宇宙大爆炸的爆发现象下列关于 射线的论述中正确的是 ( )A 射线同 、 射线一样，都是高速带电粒子流B 射线的穿透能力比 射线强，但比 射线弱C 射线是原子核能级跃迁蜕变时产生的D利用 射线可以使空气电离，消除静电答案：C 解析： 射线是电磁波，不是高速带电粒子流；、 、 三种射线中， 射线能量最高，穿透能力最强；利用 射线的电离作用可以使空气电离，将静电泄出，从而消除有害静电2(2018东北
2、三校二模)如图所示为查德威克发现中子的实验示意图，利用钋( Po)衰变放出的 粒子轰击铍( Be)，产生的粒子21084 94P 能将石蜡中的质子打出来，下列说法正确的是( )A 粒子是氦原子B粒子 Q 的穿透能力比粒子 P 的强C钋的 衰变方程为 Po Pb He21084 20882 42D 粒子轰击铍的核反应方程为 He Be C n42 94 126 10答案：D 解析： 粒子是氦原子核，选项 A 错误；粒子 P 是中子，粒子 Q 是质子，由于质子带正电，当质子射入物体时，受到的库仑力作用会阻碍质子的运动，而中子不带电，不受库仑力作用，所以选项 B 错误；在钋衰变中，根据质量数守恒知产
3、生的是Pb，并非 Pb，选项 C 错误； He Be 6C n 是查德20682 20882 42 94 12 10威克发现中子的核反应方程，选项 D 正确3(2018辽宁沈阳联考)根据氢原子的能级图，现让一束单色光照射到一群处于基态(量子数 n1)的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出 6 种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为( )A13.6 eV B3.4 eVC12.75 eV D12.09 eV答案：C 解析：根据受激的氢原子能发出 6 种不同频率的色光，有 6 ，解得 n4，即能发出 6 种不同频率的光的受激nn 12氢原子一定是在 n4 能级，则照射处于基态的氢原子的单色
4、光的光子能量为0.85 eV (13.6 eV) 12.75 eV ，C 正确4(2018福建质检) 用波长为 0 的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅有波长分别为 1、 2、 3 的三条谱线，且123，则( )A 0 1 B 0 2 3C. D. 10 11 12 10 12 13答案：C 解析：处于激发态的氢原子在向低能级跃迁时向外辐射三种频率的光子，因此氢原子是由 n 3 能级向低能级跃迁的，因为 123，由此可知 ，解得hc0 hc3 hc1 hc20 3、 ，所以 C 正确10 11 125如图所示是氢原子从 n3、4、5、6 能级跃迁到 n2 能级时辐射的四条光谱线，其
5、中频率最大的是( )AH BH CH DH 答案：D 解析：根据能级跃迁公式可知，当氢原子由第 6 能级跃迁到第 2 能级时，发出光子能量为 hE 6E 2，辐射的光子H频率最大，故 D 选项正确6(2018东北师大附中高三质检)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从 n3 能级跃迁到 n1 能级时，释放光子的波长可表示为 baca cB从 n3 能级跃迁到 n2 能级时，电子的势能减小，氢原子的能量增加C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D用
6、 12.09 eV 的光子照射大量处于基态的氢原子时，一个氢原子可以辐射出三种频率的光答案：A 解析：从 n3 能级跃迁到 n1 能级，有h h h ，解得 b ，选项 A 正确；从 n3 能级跃迁cb ca cc aca c到 n2 能级，放出光子，原子能量减小，选项 B 错误；从 n2 能级跃迁到 n1 能级的能量比从 n3 能级跃迁到 n2 能级放出的能量大，可知波长为 c的光的频率比波长为 a的光的频率大，根据光电效应发生的条件可知，选项 C 错误；根据跃迁的条件，可知用12.09 eV 的光子照射处于基态的氢原子，氢原子可以跃迁到 n3 的能级，可以辐射出三种不同频率的光，但一个氢原
7、子只能辐射一种频率的光，选项 D 错误7(2018湖南怀化三模)氦原子被电离失去一个核外电子，形成类氢结构的氦离子已知基态的氦离子能量为 E154.4 eV，氦离子的能级示意图如图所示以下关于该基态氦离子的说法中正确的是( )A该基态氦离子吸收某种光子发生跃迁，当能量为 E43.4 eV 时，氦离子最稳定B能量为 48.4 eV 的光子，能被该基态氦离子吸收而发生跃迁C一个该基态氦离子吸收能量为 51.0 eV 的光子后，向低能级跃迁能辐射出 6 种不同频率的光子D该基态氦离子吸收一个光子后，核外电子的动能增大答案：B 解析：原子处于最低能量状态时最稳定，选项 A 错误；吸收能量为 48.4
8、eV 的光子，则氦离子的能量为6.0 eV，能跃迁到 n3 能级，选项 B 正确；一个处于基态的氦离子吸收能量为51.0 eV 的光子后，能量为3.4 eV，然后从 n4 能级跃迁到 n1能级，最多可释放 3 种不同频率的光子，选项 C 错误；基态氦离子吸收一个光子后，由低能级向高能级跃迁，核外电子的轨道半径增大，根据 k m 得 v ，轨道半径增大，则核外电子的速度e2r2 v2r ke2mr减小，动能减小，选项 D 错误8(2018河南周口考前模拟)(多选)卢瑟福通过用 粒子( He)轰42击氮核( N)的实验，首次实现了原子核的人工转变，则下列有关的147说法中正确的是( )A该核反应的
9、方程为 He N O H42 147 178 1B通过此实验发现了质子C原子核在人工转变的过程中，电荷数可以不守恒D在此实验中，核子反应前的总质量一定等于反应后的总质量答案：AB 解析：由质量数守恒和电荷数守恒，即可写出核反应方程： He N O H，选项 A 正确；在这个核反应中产42 147 178 1生了质子，选项 B 正确；在原子核的人工转变过程中，其电荷数守恒，选项 C 错误；由于在核反应中是质量数守恒，而非质量守恒，故选项 D 错误能力提升9由于放射性元素 Np 的半衰期很短，所以在自然界一直2379未被发现，只是在使用人工的方法制造后才被发现已知 Np 经2379过一系列 衰变和
10、 衰变后变成 Bi，下列论断中正确的是( )20983A. Bi 比 Np 少 28 个中子20983 2379B衰变过程中共发生了 7 次 衰变和 4 次 衰变C衰变过程中共发生了 4 次 衰变和 7 次 衰变D发生 衰变时，核内中子数不变答案：B 解析： Bi 和 Np 的中子数分别为 126 和 144，20983 2379相差 18 个，选项 A 错误； 衰变的次数为 次7 次，7 次237 2094 衰变减少了 14 个中子，所以还需再发生 4 次 衰变才能共减少 18个中子，故选项 B 正确，C 错误； 衰变是核内中子变为质子而放出的，故核内中子数要减少，选项 D 错误10(201
11、8江西临川模拟)氦 3 是一种清洁、高效和安全的核发电燃料，可以在高温高压下用氘和氦 3 进行核聚变反应从而实现发电下列有关的说法中正确的是( )A氘和氦 3 发生核聚变反应的方程为 H He HeX，其21 32 42中 X 为中子B因为核聚变时释放能量，出现质量亏损，故其反应前后的质量数不守恒C核聚变反应后，核子的平均结合能增大D目前我国的核电站广泛采用氦 3 进行核聚变反应发电答案：C 解析：由质量数守恒和电荷数守恒可知，X 应为质子，选项 A 错误；核聚变过程中释放能量，出现质量亏损，但质量数仍然守恒，选项 B 错误；由于在这个核反应中会释放核能，所以反应后核子的平均结合能增大，选项
12、C 正确；目前我国的核电站均采用重核裂变的形式进行发电，选项 D 错误11(多选)静止在匀强磁场中的 U 核发生 衰变，产生一个23892 粒子和一个未知的粒子 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 U X He23892 23490 42B 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 粒子、X 粒子的运动轨迹D 粒子、 X 粒子运动轨迹半径之比为 451答案：ABD 解析：显然选项 A 中核反应方程正确，选项 A 正确； U 核静止，根据动量守恒可知 粒子和 X 粒子速度方向相23892反，又都带正电，故转动方向相同，选项 B
13、 正确；根据动量守恒可知 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 可知轨道半径 R 与其所带电荷量成反比，故 粒子、pqBX 粒子运动轨迹半径之比为 451，选项 C 错误，D 正确12(2018湖北省武汉市四月调研)(多选)一种典型的铀核裂变是生成钡核和氪核，同时放出 3 个中子，核反应方程是 UX 23592Ba Kr3 n，已知部分原子核的比结合能与核子数的关系如14456 8936 10图所示，则下列说法正确的是( )A在核反应方程中，X 粒子是中子B在核反应方程中，X 粒子是质子C. U、 Ba 和 Kr 相比， Ba 的比结合能最大，它最23592
14、 14456 8936 14456稳定D. U、 Ba 和 Kr 相比， U 的核子数最多，它的结合23592 14456 8936 2952能最大答案：AD 解析：由质量数和电荷数守恒可得 X 为 n，即中10子，选项 A 正确，B 错误；从图中可知中等质量的原子核的比结合能最大，故 Kr 的比结合能最大，它最稳定，选项 C 错误；原子8936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，则U、 Ba 和 Kr 相比， U 的核子数最多，它的结合能最大，23592 14456 8936 2952选项 D 正确13(1) 原子核 U 经放射性衰变 变为原子核 Th，继而23892 234
15、90经放射性衰变变为原子核 Pa，再经放射性衰变变为原子核23491U.放射性衰变、和依次为( )23492A 衰变、 衰变和 衰变B 衰变、 衰变和 衰变C 衰变、 衰变和 衰变D 衰变、 衰变和 衰变(2)法国科学家贝可勒尔(H.A.Becquerel)在 1896 年发现了天然放射现象如图反映的是放射性元素铀核衰变的特性曲线由图可知，铀的半衰期为_年；请在下式的括号中，填入铀在衰变过程中原子核放出的粒子的符号U Th( )23892 23490答案：(1)A (2) 1 620 He42解析：(1) 衰变过程中电荷数、质量数守恒，由题意可得衰变方程分别为： U Th He， Th Pa
16、e， Pa23892 23490 42 23490 23491 0 1 23491U e，所以 A 对23492 0 1(2)根据半衰期的定义，由题图坐标轴数据可知，铀的半衰期为1 620 年；由核反应所遵循的电荷数守恒和质量数守恒可知，衰变过程中放出的粒子的电荷数为 Z92902，质量数为A 2382344，符号为 He.4214如图甲所示，静止在匀强磁场中的 Li 核俘获一个速度为63v0 7.7104 m/s 的中子而发生核反应，即 Li n H He，若63 10 31 42已知 He 的速度 v22.010 4 m/s，其方向与反应前中子速度方向42相同，试求：(1) H 的速度大小
17、和方向；31(2)在图乙中，已画出并标明两粒子的运动轨迹，请计算出轨迹半径之比；(3)当 He 旋转三周时，粒子 H 旋转几周？42 31答案：(1)1.0 103 m/s，方向与 v0 相反 (2)340(3)2 周解析：(1) 反应前后动量守恒：m 0v0m 1v1m 2v2 (v1 为氚核速度，m 0、m 1、m 2 分别代表中子、氚核、氦核质量 )代入数值可解得：v 1 1.0103 m/s 方向与 v0 相反(2) H、 He 在磁场中均受洛伦兹力 F 洛 ，做匀速圆周运动的半31 42径之比为r1r 2 340. m1v1Bq1 m2v2Bq2(3) H 和 He 做匀速圆周运动的周期之比为31 42T1T 2 32 2m1Bq1 2m2Bq2所以它们的旋转周数之比为n1n 2T 2T 123 即 He 旋转 3 周时， H 旋转 2 周42 31
