1、选 3-5-2 波粒二象性 原子结构与原子核一、选择题1(2012辽宁丹东四校调研)“朝核危机” 引起全球瞩目，其焦点就是朝鲜核电站采用轻水堆还是重水堆。重水堆核电站在发电的同时还可以生产出可供研制核武器的钚 239( Pu)，这种钚 239 可23994由铀 239( U)经过 n 次 衰变而产生，则 n 为( )23992A2 B239 C145 D92答案 A解析 经过 1 次 衰变核电荷数增加 1，n2，选项 A 正确。2.(2012福建质检) 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
2、在荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是( )A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答案 A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，B 错误；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，基本上仍沿原方向前进，D 错误。3(2012汕头质量测评)按照玻尔原子理论，下列表述正确是 ( )A核外电子运行轨道半径可取任意值B氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量越大C电子跃迁时，辐射或吸收光子的能量由能级的能量差决定，
3、即 h|E mE n|D氢原子从激发态向基态跃迁的过程，可能辐射能量，也可能吸收能量答案 BC解析 由玻尔原子理论，核外电子运行的轨道呈量子化分布，并非任意的值，A 错误；由 En 可知，氢原子中的电子离原子核E1n2越远，n 越大，氢原子的能量越大，B 正确；电子跃迁时，无论是由激发态到基态，还是由基态到激发态，其辐射或吸收光子的能量由能级的能量差决定，h|E mE n|，C 正确；氢原子从激发态向基态跃迁的过程，辐射能量，D 错误。4(2012吉林一模)据央视报道，中科院等离子体物理研究所经过八年的艰苦努力，终于率先建成了世界上第一个全超导的托克马克试验装置并调试成功，这种装置被称为“人造
4、太阳”(如图所示 )，它能够承受上亿摄氏度高温且能够控制等离子态的核子发生聚变并稳定持续地输出能量，就像太阳一样为人类提供无限清洁的能源。在下列核反应方程中有可能是该装置内部所进行的核反应的是( )A. N He O H147 42 178 1B. H H He n21 31 42 10C. U Th He23892 23490 42D. U n Ba Kr3 n23592 10 14156 9236 10答案 B解析 A 项是发现质子的核反应方程， C 项是铀 238 的衰变方程，D 项是铀 235 的裂变方程，B 项正确。5(2012甘肃兰州一中质检)如图所示为氢原子能级示意图，现有大量的
5、氢原子处于 n4 的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光，下列说法正确的是( )A这些氢原子总共可辐射出 3 种不同频率的光B由 n2 能级跃迁到 n1 能级产生的光频率最小C由 n4 能级跃迁到 n1 能级产生的光最容易表现出衍射现象D用 n2 能级跃迁到 n1 能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV 的金属铂能发生光电效应答案 D解析 这些氢原子向低能级跃迁时可辐射出 C 624432种光子，选项 A 错误；由 n4 能级跃迁到 n3 能级产生的光子能量最小，所以频率最小，选项 B 错误；由 n4 能级跃迁到 n1 能级产生的光子能量最大，频率最大，波长最小，最不容易表现出衍射现
6、象，选项 C 错误；从 n2 能级跃迁到 n1 能级辐射出的光子能量为 10.20eV6.34eV，所以能使金属铂发生光电效应，选项 D 正确。6(2012苏州名校 4 月测试)如图所示，用 a、b 两种不同频率的光分别照射同一金属板，发现当 a 光照射时验电器的指针偏转，b 光照射时指针未偏转，以下说法正确的是( )A增大 a 光的强度，验电器的指针偏角一定减小B a 光照射金属板时验电器的金属小球带负电C增大 b 光的强度，验电器指针偏转D若 a 光是氢原子从 n4 的能级向 n1 的能级跃迁时产生的，则 b 光可能是氢原子从 n5 的能级向 n2 的能级跃迁时产生的答案 D解析 增大 a
7、光的强度，单位时间内产生的光电子多了，验电器的指针偏角增大，A 错；产生光电效应后金属表面的电子逸出，金属和验电器的金属小球均带正电，B 错；增大 b光的强度，b 光频率不变，则不能使金属板发生光电效应，验电器指针不偏转，C错；从 n 4 的能级向 n1 的能级跃迁比从 n5 的能级向 n2 的能级跃迁时产生的光子的频率大，D 正确。7(2012南通一调) 自由中子是不稳定的，它的平均寿命大约是900s，它能自发地发生放射性衰变，衰变方程是：n HX e，其中 e 是反电子中微子(不带电的质量很小的粒子) 。10 1 下列说法中正确的是( )A自由中子的衰变是 衰变，X 是负电子B有 20 个
8、自由中子，半小时后一定剩下 5 个中子未发生衰变C. 衰变过程遵守动量守恒定律D衰变过程有质量亏损，所以能量不守恒答案 AC解析 反电子中微子质量数不计，根据衰变过程中质量数守恒得 X 的质量数为 0，电荷数为1，故自由中子的衰变是 衰变，X 是负电子，A 正确。半衰期(中子寿命)是一种统计规律，指在半衰期(中子寿命) 内大约有一半中子发生衰变，故 B 错误。对衰变产物来说，衰变释放能量引起的力的作用属于系统内力，满足动量守恒的条件，系统动量守恒，C 正确。衰变过程有质量亏损，质量减少，能量增加，但不能认为能量不守恒，可以认为质量也是一种能量形式，故 D 错误。8(2012西安名校三检)如图所
9、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 12.09eV 的光子照射大量处于基态的氢原子时，可以发出三种频率的光答案 AD解析 从 n3 跃迁到 n1 的能级，有：h h h ，得cb ca ccb ，A 对；从 n3 跃迁到 n2 的能级，放出光子，能量aca c减小，B 错
10、；从 21 放出的能量比 32 放出的能量大，可知波长c的光频率比波长 a的光频率大，根据光电效应发生的条件可知，C 错；根据跃迁的条件，可知用 12.09eV 的光子照射处于基态的氢原子，可以跃迁到 n 3 的能级，可以辐射出三种不同频率的光，D对。二、非选择题9(2012九江模考) 电子俘获即原子核俘获 1 个核外轨道电子，使核内 1 个质子转变为中子。一种理论认为地热是镍 58( Ni)在地582球内部的高温高压下发生电子俘获核反应生成钴(Co)58 时产生的，则镍 58 电子俘获核反应方程为_；生成的钴核处于激发态，会向基态跃迁，辐射 光子的频率为 ，已知真空中的光速和普朗克常量是 c
11、 和 h，则此核反应过程中的质量亏损为_。答案 Ni e Co 582 0 1 5827hc2解析 镍核 ( Ni)俘获 1 个核外轨道电子，使核内 1 个质子转582变为中子，根据核反应过程中质量数和电荷数守恒的原则，核反应方程为 Ni e Co，该核反应过程释放的能量激发核反应产582 0 1 5827物钴( Co)，故 Co 跃迁到基态，以光子形式释放出来的能量值等5827 5827于核反应过程中因质量亏损而产生的能量，根据质能方程E hmc 2，故质量亏损 m 。hc210(2012九江模考) 人眼对绿光最为敏感，正常人眼睛接收到波长为 5.3107 m 的绿光时，每秒内只要有 6 个
12、绿光光子射入瞳孔即可引起视觉。已知普朗克常量 h6.63 1034 Js，真空中光速c3.010 8m/s。求：(1)绿光光子的能量。(2)若用此绿光照射逸出功为 3.61019 J 的某金属，则产生光电子的最大初动能为多少。(结果取两位有效数字)答案 (1)3.810 19 J (2)2.010 20 J解析 (1)绿光光子能量E h 3.810 19 Jhc(2)根据爱因斯坦光电方程hE kW所以 EkhW2.010 20 J11氢原子的核外电子质量为 m，电荷量为 e，在离核最近的轨道上运动，轨道半径为 r1。(1)电子运动的动能 Ek 是多少？(2)电子绕核转动的频率是多少？(3)氢原
13、子核在离核最近的电子轨道处产生的电场强度 E 为多大？答案 (1) (2) (3)ke22r1 e2r1 kmr1 ker21解析 (1)根据 和 Ek mv2得 Ekke2r21 mv2r1 12 ke22r1(2)周期 T ，频率 f ，结合 得2r1v 1T ke2r21 mv2r1fe2r1 kmr1(3)根据库仑定律 Fk 和 FEe 得 E 。e2r21 ker2112(2012保定调研) U 受中子轰击时会发生裂变，产生23592Ba 和 Kr，同时放出能量。已知每个铀核裂变释放的平均能量13956 9436为 200MeV。(1)写出核反应方程。(2)现在要建设发电功率为 51
14、05kW 的核电站，用 U 作为23592核燃料，假设核裂变释放的能量一半转化为电能，那么该核电站一天消耗 U 多少千克？(阿伏加德罗常数取 6.01023mol1 )23592答案 (1) U n Ba Kr3 n200MeV (2)1.0623592 10 13956 9436 10解析 (1)核反应方程U n Ba Kr3 n200MeV23592 10 13956 9436 10(2)核电站一天发出的电能E1 Pt设每天消耗 U 为 mkg，核裂变释放的能量为23592E2 6.010232001061.61019 (J)m103235由能量转化得E1 E2解得 m1.06(kg)。13如图所示，氢原子从 n2 的某一能级跃迁到 n2 的能级，辐射出能量为 2.55eV 的光子问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射上述能量的光子？请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图。答案 12.75eV 见解析图解析 氢原子从 n2 的某一能级跃迁到 n2 的能级，满足hE nE 22.55eVEnh E 20.85eV, 所以 n4.基态氢原子要跃迁到 n4 的能级，应提供：E E4E 112.75eV跃迁图见下图
