1、第 3 课时 原子与原子核考纲解读 1.知道两种原子结构模型，会用玻尔理论解释氢原子光谱.2.掌握氢原子的能级公式并能结合能级图求解原子的跃迁问题.3.掌握原子核的衰变、半衰期等知识.4.会书写核反应方程，并能根据质能方程求解核能问题1原子核式结构模型的理解 下列说法正确的是 ( )A汤姆孙首先发现了电子，并测定了电子电荷量，且提出了“枣糕”式原子模型B卢瑟福做 粒子散射实验时发现绝大多数 粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，只有少数 粒子发生大角度偏转C 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D卢瑟福提出了原子核式结构模型，并解释了 粒子发生大角度偏转的原因答案
2、 BCD2玻尔原子结构模型的理解 根据玻尔理论，下列说法正确的是 ( )A电子绕核运动有加速度，就要向外辐射电磁波B处于定态的原子，其电子绕核运动，但它并不向外辐射能量C原子内电子的可能轨道是不连续的D原子能级跃迁时，辐射或吸收光子的能量取决于两个轨道的能量差答案 BCD解析 根据玻尔理论，电子绕 核运动有加速度，但并不向外辐射能量，也不会向外辐射电磁波，故 A 错误，B 正确玻尔理论中的第二条假设，就是电子绕核运动可能的轨道半径是量子化的，不连续的，C 正确原子在发生能级跃迁时，要放出或吸收一定频率的光子，光子能量取决于两个轨道的能量差，故 D 正确3天然放射现象的理解关于天然放射现象，下列
3、说法正确的是 ( )A 射线是由氦原子核衰变产生B 射线是由原子核外电子电离产生C 射线是由原子核外的内层电子跃迁产生D通过化学反应不能改变物质的放射性答案 D解析 射线是氦核流，A 错； 射线是原子核内的一个中子变成一个质子而放出的， B错； 射线是原子核受激发而产生的，C 错；物质的放射性和半衰期与温度以及化学状态等无关，由核本身的性质决定，故 D 正确4原子核衰变的理解下列说法正确的是 ( )A原子核在衰变时能够放出 射线或 射线B. Th 经过一系列 和 衰变，成为 Pb，铅核比钍核少 12 个中子23290 20882C原子核的半衰期与物质的质量有关，质量大，半衰期长D对物质加热或加
4、压可以缩短原子核的半衰期答案 A一、原子的核式结构1 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，但少数 粒子发生了大角度偏转，极少数 粒子的偏转超过了 90，有的甚至被撞了回来，如图 1 所示图 12卢瑟福的原子核式结构模型在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核旋转二、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 h
5、E mE n.(h 是普朗克常量， h6.6310 34 Js)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)氢原子的能级图(如图 2 所示 )图 2(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 E11n213.6 eV.氢原子的半径公式：r nn 2r1(n1,2,3，)，其中 r1 为基态半径，又称玻尔半径，其数值为 r10.5310 10 m.三、天然放射现象、原子核的组成1天然放射现象(1)天然放射现象元素自发地放出射线的
6、现象，首先由贝克勒尔发现天然放射现象的发现，说明原子核还具有复杂的结构(2)放射性和放射性元素物质发射射线的性质叫放射性具有放射性的元素叫放射性元素2原子核(1)原子核的组成原子核由中子和质子组成，质子和中子统称为核子原子核的核电荷数质子数，原子核的质量数中子数质子数X 元素原子核的符号为 X，其中 A 表示质量数，Z 表示 核电荷数AZ(2)同位素：具有相同质子数、不同中子数的原子核，因为在元素周期表中的 位置相同，同位素具有相同的化学性质3三种射线的比较种类 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(mp1.6710 27 kg)m
7、p1 836静止质量为零符号 He42 e0 1 速度 0.1c 0.99c c在电磁场中偏转与 射线反向偏转不偏转贯穿本领 最弱，用纸能挡住较强，穿透几毫米的铝板最强，穿透几厘米的铅板和几十厘米厚的混凝土对空气的电离作用很强 较弱 很弱四、原子核的衰变和半衰期1原子核的衰变(1)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(2)分类衰变： X Y HeAZ A 4Z 2 42衰变： X Y eAZ AZ 1 0 12半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间半衰期由核内部自身的因素决定，跟原子所处的物理或化学状态无关考点一 氢原子能级及能级跃迁对原子跃迁条件的理解
8、(1)原子从低能级向高能级跃迁，吸收一定能量的光子只有当一个光子的能量满足hE 末 E 初 时，才能被某一个原子吸收，使原子从低能 级 E 初 向高能级 E 末 跃迁，而当光子能量 h 大于或小于 E 末 E 初 时都不能被原子吸收(2)原子从高能级向低能级跃迁，以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差关于能级跃迁的说明(1)当光子能量大于或等于 13.6 eV 时，也可以被 处于基态 的氢原子吸收，使氢原子电离；当处于基态的氢原子吸收的光子能量大于 13.6 eV，氢原子电离后，电子具有一定的初动能(2)当轨道半径减小时， 库仑引力做正功，原子的电势能减小
9、，电子动能增大，原子能量减小反之，轨道半径增大时，原子电势能增大， 电子动能减小，原子能量增大例 1 如图 3 所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于 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 ( )图 3A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 6.34 eV 的金属铂能发生光电效应解析 这些氢原子向低能级跃 迁时可辐射出 C 6 种光子，选项 A 错误；由24432n4 能级跃迁到
10、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 10.20 eV6.34 eV，所以能使金属铂发生光电效应， 选项 D 正确答案 D1一个原子和一群原子的区别 ：一个氢原子只有一个电子，在某个时刻电子只能在某一个可能的轨道上，当电子从一个轨 道跃迁到另一个轨道上时，可能情况有多种 C ，2nnn 12但产生的跃迁只有一种而如果是一群 氢原子， 这些原子的核外 电子跃迁时就会出现所有的可能情况2入射光子和入射电子的区
11、别 ：若是在光子的激发下引起原子 跃迁， 则要求光子的能量必须等于原子的某两个能级差；若是在电子的碰撞下引起的跃迁，则要求电子的能量必须大于或等于原子的某两个能级差两种情况有所区 别突破训练 1 已知金属钙的逸出功为 2.7 eV，氢原子的能级图如图 4 所示，一群氢原子处于量子数 n4 能级状态，则 ( )A氢原子可能辐射 6 种频率的光子B氢原子可能辐射 5 种频率的光子C有 3 种频率的辐射光子能使钙发生光电效应D有 4 种频率的辐射光子能使钙发生光电效应答案 AC解析 从 n4 能级跃迁可能 产生的光子为 6 种， 选项 A 正确若要使钙产生光电效应，则光子的能量需要大于 2.7 eV
12、，此时只有第 4 能级跃迁到第 1 能级、第 3 能级跃迁到第1 能级、第 2 能级跃迁到第 1 能级 3 种频率的光子满足条件，选项 C 正确考点二 原子核和原子核的衰变1衰变规律及实质(1)两种衰变的比较衰变类型 衰变 衰变衰变方程 X Y HeAZ A 4Z 2 42 X AZ1 Y eAZ 0 12 个质子和 2 个中子结合成一个整体射出中子转化为质子和电子衰变实质2 H2 n He1 10 42 n H e10 1 0 1衰变规律 质量数守恒、电荷数守恒(2)射线： 射线经 常是伴随着 衰变或 衰变同时产生的其实质是放射性原子核在发生 衰变或 衰变的过程中， 产生的新核由于具有过多的
13、能量 (核处于激发态)而辐射出光子2原子核的人工转变用高能粒子轰击靶核，产生另一种新核的反 应过程(1)卢瑟福发现质子的核反应方程为： N He O H.147 42 178 1(2)查德威克发现中子的核反应方程为：Be He 6C n.94 42 12 10(3)居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程为：Al He P n. P Si e.2713 42 3015 10 3015 3014 0 13确定衰变次数的方法因为 衰变对质 量数无影响，先由质量数的改变确定 衰 变的次数，然后再根据衰变规律确定 衰变的次数4半衰期(1)公式：N 余 N 原 ( )t/，m 余 m 原 ( )t/
14、12 12(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身因素决定的，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 )无关例 2 (1) Th(钍)经过一系列 衰变和 衰变，变成 Pb(铅)以下说法中正确的是( )23290 20882A铅核比钍核少 8 个质子B铅核比钍核少 16 个中子C共经过 4 次 衰变和 6 次 衰变D共经过 6 次 衰变和 4 次 衰变(2)约里奥居里夫妇因发现人工放射性元素而获得了 1935 年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素 P 衰变成 Si 的同时放出另一种粒子，这种粒子是_. P3015 3014 3215是 P 的同位素，被
15、广泛应用于生物示踪技术，1 mg P 随时间衰变的关系如图 5 所3015 3215示，请估算 4 mg 的 P 经多少天的衰变后还剩 0.25 mg?3215图 5解析 (1)设 衰 变次数为 x，衰变次数为 y，由 质量数守恒和 电荷数守恒得2322084x90822xy解得 x6，y4，C 错，D 对铅核、钍核的质子数分别为 82、90，故 A 对铅核、钍核的中子数分别为 126、142，故 B 对(2)写出衰变方程 P Si e，故 这种粒子为 e(正电子)3015 3014 0 1 0 1由 mt 图知 P 的半衰期为 14 天，3215由 m 余 m 原 ( ) 得，12t025
16、mg4 mg( ) ，12 t14故 t56 天答案 (1)ABD (2)正电子( e) 56 天0 1突破训练 2 核电站泄漏的污染物中含有碘 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 含有相同的质子数答案 D解析 射线的本质是电子，并非氦核， A 项错； 光子的频率大于可见光光子的频率，由 Eh 可知
17、光子的能量大于可 见光光子的能量， B 项错；半衰期越小表示元素衰变越快，C 项错；同位素含有相同的质子数但中子数不同，故 D 项正确考点三 核反应类型及核反应方程的书写类型 可控性 核反应方程典例衰变 自发 U Th He23892 23490 42衰变衰变 自发 Th Pa e23490 23491 0 1N He O H147 42 178 1(卢瑟福发现质子)He Be C n 42 94 123 10(查德威克发现中子)Al He P n2713 42 3015 10人工转变 人工控制P Si e3015 3014 0 1约里奥居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子U n Ba K
18、r3 n23592 10 14456 8936 10重核裂变 比较容易进行人工控制 U n Xe Sr10 n23592 10 13654 9038 10轻核聚变除氢弹外无法控制H H He n21 31 42 10例 3 (1)现有三个核反应方程： Na Mg 01 e；2411 2412 U n Ba Kr 3 n；23592 10 14156 9236 10 H H He n.21 31 42 10下列说法正确的是 ( )A是裂变，是 衰变，是聚变B是聚变，是裂变， 是 衰变C是 衰变，是裂变，是聚变D是 衰变，是聚变，是裂变(2)现有四个核反应：A. H H He n21 31 42
19、10B. U nX Kr3 n23592 10 8936 10C. Na Mg e2411 2412 0 1D. He Be C n42 94 126 10_是发现中子的核反应方程，_是研究原子弹的基本核反应方程，_是研究氢弹的基本核反应方程求 B 中 X 的质量数和中子数解析 (1) Na Mg e 中 Na 核释放出 粒子，为 衰变，2411 2412 0 1U n Ba Kr3 n 为铀核在被中子轰击后，分裂成两个中等质量的核，为23592 10 14156 9236 10裂变而 H H He n 为聚变，故 C 正确21 31 42 10(2)人工转变核反应方程的特点：箭头的左边是氦核
20、与常 见元素的原子核，箭头的右边也是常见元素的原子核D 是查德威克发现中子的核反应方程，B 是裂变反应，是研究原子弹的基本核反应方程，A 是聚变反应，是研究 氢弹的基本核反应方程由电荷数守恒和质量数守恒可以判定， X 质量数为 144，电荷数为 56，所以中子数 为1445688.答案 (1)C (2) D B A 144 88突破训练 3 关于下列核反应或核衰变方程，说法正确的是 ( )A. Be He CX，符号 “X”表示中子94 42 126B. N He OX，符号“X”表示中子147 42 178C. Na Mg e 是裂变2411 2412 0 1D. U n Xe Sr2 n
21、是聚变23592 10 1405 9438 10答案 A解析 由核反应中质量数守恒、 电荷数守恒可知 A 对，B 错；C 中反应是衰变，D 中反应是裂变，C 、D 均错考点四 关于核能的计算1应用质能方程解题的流程图(1)根据 Emc 2计算，计算时 m 的单位是“kg” ，c 的单位是“m/s” ，E 的单位是“J”(2)根据 Em931.5 MeV 计算因 1 原子质量单位(u)相当于 931.5 MeV 的能量，所以计算时 m 的单位是“u” ，E 的单位是“MeV” 2利用质能方程计算核能时，不能用质量数代替质量进行 计算例 4 (2012新课标全国35(1)氘核和氚核可发生热核聚变而
22、释放出巨大的能量，该反应方程为： H H Hex，式中 x 是某种粒子已知： H、 H、 He 和粒子 x 的质21 31 42 21 31 42量分别为 2.014 1 u、3.016 1 u、4.002 6 u 和 1.008 7 u；1 u931.5 MeV/c2，c 是真空中的光速由上述反应方程和数据可知，粒子 x 是_，该反应释放出的能量为_MeV(结果保留 3 位有效数字)解析 核反应方程必须满足质量数和电荷数守恒，可知 x 是 n(中子)聚变前后质量亏10损是：m(2.014 13.016 14.002 61.008 7) u0.018 9 u释放能量 Emc 20.018 9
23、931.5 MeV17.6 MeV.答案 (1) n(或中子) 17.610突破训练 4 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 pm n me)M He931.5 MeVC2(m pm n me)M Hec2 JD2(m pm n)M Hec2 J答案 B解析 核反应方程为 2 H2 n
24、 He，质量亏损 m2( mpm n)(M He2m e)1 10 422(m pm nm e)M He，所以释放的能量为 Em931.5 MeV2( mpm nm e)M He931.5 MeV，选项 B 正确54.核反应与动量守恒定律的综合应用参与核反应的粒子所组成的系统，在核反 应过程中的动量和能量是守恒的，核反应中释放的核能，在无光子辐射的情况下，将转化为生成的新核和新粒子的 动能例 5 钚的放射性同位素 Pu 静止时衰变为铀核激发态 U*和 粒子，而铀核激发态23994 23592U*立即衰变为铀核 U，并放出能量为 0.097 MeV 的 光子已知：23592 2359294Pu、
25、 U 和 粒子的质量分别为 mPu239.052 1 u、m U235.043 9 u 和23994239 23592m4.002 6 u,1 u 的质量相当于 931.5 MeV 的能量(1)写出衰变方程；(2)已知衰变放出的光子的动量可忽略，求 粒子的动能解析 (1)衰变方程为Pu U* He23994 23592 42U* U 23592 23592或合起来有 Pu U He23994 23592 42(2)上述衰变过程的质量亏损为 mm Pum Um 放出的能量为 Ec 2m 此能量是铀核 92U 的动能 EU、粒子的动能 E和 光子的能量 E之和即235EE UE E 由式得 EUE
26、 ( mPu mUm )c2E 设衰变后的铀核和 粒子的速率分别为 vU 和 v，则由动量守恒有 mUvUm v 又由动能的定义知 EU mUv ，E mv 12 2U 12 2由式得 EUE mmU由式得 E (mPum Um )c2E mUmU m代入题给数据得 E5.034 MeV答案 (1) Pu U* He U* U(或 Pu U He) (2)23994 23592 42 23592 23592 23994 23592 425.034 MeV突破训练 5 太阳中含有大量的氘核，因氘核不断发生核反应释放大量的核能，以光和热的形式向外辐射已知氘核质量为 2.013 6 u，氦核质量为
27、3.015 0 u，中子质量为 1.008 7 u,1 u 的质量相当于 931.5 MeV 的能量，则：(1)完成核反应方程： H H_ n.21 21 10(2)求核反应中释放的核能(3)在两氘核以相等的动能 0.35 MeV 进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，求反应中产生的中子和氦核的动能答案 (1) He (2)3.26 MeV (3)2.97 MeV 0.99 MeV32解析 (1) He32(2)Emc 2(22.013 6 u3.015 0 u1.008 7 u)931.5 MeV 3.26 MeV.(3)两核发生碰撞时：0Mv 1 mv2由能量守恒可得 E2E k
28、 Mv mv12 21 12 2由以上两式解得 EHe Mv 0.99 MeV，E n mv 2.97 MeV.12 21 12 2高考题组1(2013福建理综30(1)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_(填选图下方的字母 )答案 C解析 金箔中的原子核与 粒子都带正电， 粒子接近原子核过程中受到斥力而不是引力作用，A、D 错；由原子核对 粒子的斥力作用及物体做曲线运动的条件知曲线轨迹的凹侧应指向受力一方，B 错，C 对2(2013江苏单科12C(2)根据玻尔原子结构理论，氦离子(He )的能级图如图
29、6 所示电子处在 n3 轨道上比处在 n5 轨道上离氦核的距离_(选填“近”或“远”)当大量 He 处在 n4 的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有 _条图 6答案 近 6解析 量子数小的轨道半径小，因此 n3 的轨道比 n5 的轨道离核近；能级跃迁发射的谱线条数为 C C 6 条2n 243(2013山东理综38(1)恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应，当温度达到 108 K 时，可以发生“氦燃烧 ”完成“氦燃烧”的核反应方程： He_ Be .42 84 Be 是一种不稳定的粒子，其半衰期为 2.61016 s一定质量的 Be，经84 847.81016 s 后所剩 Be 占开
30、始时的_84答案 He(或 ) (或 12.5%)4218解析 由质量数、电荷数守恒He He Be42 42 84在 t7.810 16 s 时间内，原子核衰变的次数 n 3 ，故 m m0.tT 18模拟题组4核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设规模核泄漏中的钚(Pu) 是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高罹患癌症的风险已知钚的一种同位素 Pu 的半衰期为 24 100 年，其衰变方程23994为 PuX He，下列有关说法正确的是23994 42( )AX 原子核中含有 92 个中子B100 个 Pu 经过 24 100 年后一
31、定还剩余 50 个23994C由于衰变时释放巨大能量，根据 Emc 2，衰变过程总质量增加D衰变发出的 射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力答案 D解析 根据核反应方程遵循的规律， X 原子核中含有 92 个质子，235 个核子， 143 个中子，A 错误半衰期是对大量原子核衰 变的统计规律， 100 个 Pu 经过 24 100 年后不23994一定还剩余 50 个，B 错误由于衰变时释放巨大能量，衰变过程总质量减少，放出粒子的质量和生成新核的质量之和小于衰变前核的质量， C 错误衰变发出的 射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力，D 正确5(1)下列四幅图的有关说法中，正确的是_A若
32、两球质量相等，碰后 m2 的速度一定为 vB射线甲是 粒子流，具有很强的穿透能力C在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大D链式反应属于重核的裂变(2)轻核聚变能够比重核裂变释放更多的能量，若实现受控核聚变，且稳定地输出聚变能，人类将不再有“能源危机” 一个氘核( H)和一个氚核( H)聚变成一个新核并放出21 31一个中子( n)10完成上述核聚变方程 H H_ n.21 31 10已知上述核聚变中质量亏损为 m，真空中光速为 c，则该核反应中所释放的能量为_答案 (1)CD (2) He mc 242解析 (1)若两球质量相等，两球只有发生弹性碰撞，碰后 m2 的速度才为 v，
33、选项 A 错误；带电粒子在磁场中受到洛伦兹力的作用，利用左手定 则 可判断，射 线甲是 粒子流，选项 B 错误；在光颜色保持不 变，即入射光的 频率不变，根据光电效应规律可知，入射光越强，饱和光电流越大，选项 C 正确；根据链式反应的特点可知，链式反应属于重核的裂变，选项 D 正确(2)根据质量数守恒和电荷数守恒可知，核聚变方程为H H He n.21 31 42 10根据爱因斯坦质能方程可得该核反应中所释放的能量为Emc 2.(限时：30 分钟)题组 1 原子的核式结构模型1关于原子结构，下列说法正确的是 ( )A玻尔原子模型能很好地解释氢原子光谱的实验规律B卢瑟福核式结构模型可以很好地解释
34、原子的稳定性C卢瑟福的 粒子散射实验表明原子内部存在带负电的电子D卢瑟福的 粒子散射实验否定了汤姆孙关于原子结构的 “西瓜模型”答案 AD解析 玻尔提出的原子模型能很好地解释氢原子光谱的实验规律；卢瑟福核式结构模型不能解释原子的稳定性；卢瑟福的 粒子散射实验表明原子具有核式结构，否定了汤姆孙关于原子结构的“西瓜模型” ，故 A、D 正确， B、C 错误2卢瑟福利用 粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是( )答案 D解析 卢瑟福利用 粒子轰击金箔的实验研究原子结构，即 粒子散射实验，实验结果显示：绝大多数 粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数 粒子发生了较大角
35、度的偏转，极少数 粒子的偏转角超过 90，有的几乎达到 180，也就是说它们几乎被“撞了回来” 所以能正确反映该实验结果的是选项 D.题组 2 玻尔理论与氢原子跃迁3下列说法中正确的是 ( )A氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，电子动能增加，原子势能减少B原子核的衰变是原子核在其他粒子的轰击下发生的C 衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子而产生的D放射性元素的半衰期随温度和压强的变化而变化答案 AC解析 原子核的衰变是自发进 行的， 选项 B 错误；半衰期是放射性元素的固有特性，不会随外部因素的改变而改变，选项 D 错误4下列说法正确的是 ( )A根据玻尔理论，氢原子在辐射光子的同时，轨
36、道也在连续地减小B放射性物质的温度升高，则半衰期减小C用能量等于氘核结合能的光子照射静止氘核不可能使氘核分解为一个质子和一个中子D某放射性原子核经过 2 次 衰变和一次 衰变，核内质子数减少 3 个E根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小答案 CDE解析 根据玻尔理论，原子轨 道是量子化的，是不 连续的，A 错；放射性物质的半衰期由其本身决定，与外界环境无关，B 错；用能量等于氘核结合能的光子照射静止氘核不可能使氘核分解为一个质子和一个中子，必 须用能量大于氘 核结合能的光子照射才可能使其分解，C 正确；据 衰变和 衰变的
37、实质，2 次 衰变放出 2 个 He，一次 衰变放42出一个 e，可知 D 正确；据玻尔理论， 氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级0 1时，要释放一定频率的光子，电势能减小，动能增大，E 正确5如图 1 所示是某原子的能级图，a、b、c 为原子跃迁时所发出的三种波长的光在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是 ( )图 1答案 C解析 本题考查玻尔的能级跃迁问题，意在考 查考生分析 问题、解决 问题的能力根据玻尔的原子跃迁公式 h E mE n可知，两个能 级间的能量差值越大， 辐射光的波长越c短，从题图中可以看出，能量差值最大的是 E3E 1，辐射光的波长 a
38、 最短，能量差值最小的是 E3E 2，辐射光的波长 b 最长，所以 谱线从左向右的波长依次增大顺序的是a、c、b，C 正确6如图 2 为氢原子能级图，现有一群处于 n3 激发态的氢原子，则这些原子 ( )图 2A发出的光子最小能量是 0.66 eVB发出的光子最大能量是 12.75 eVC能发出 3 种不同频率的光子D由 n3 跃迁到 n1 时发出的光子频率最高答案 CD解析 发出的光子的最小能量为 E3E 21.89 eV，A 错；发出的光子的最大能量为E3E 112.09 eV，B 错；能发出不同频率的光子种类为 C 3 种，C 对；由 n3 跃迁23到 n1 时，发出的光子能量最大，由
39、Eh 知，对应光子的频率最高，D 对题组 3 原子核的衰变、人工核反应7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 Kr 3 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答案 AC解析 衰变时释放出电子( e)，衰变时释放出氦原子核( He)，可知 B、D 错误；选0 1 42项 A 中一个氚核和一个氘核 结合成一
40、个氦核并释放出一个中子是典型的核聚变反应，A 正确；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，C 正确8如图 3 甲是 、 三种射线穿透能力的示意图，图乙是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部伤痕的示意图，请问图乙中的检查利用的是 ( )图 3A 射线 B 射线C 射线 D三种射线都可以答案 C解析 由题意可知，工业上需用射 线检查金属内部的伤痕，由题图甲可知，三种射线中射线穿透力最强，而 射线、 射线都不能穿透金属，所以答案为 C.9下列说法正确的是 ( )A发现中子的核反应方程是 Be He C n94 4
41、2 126 10B20 个 U 的原子核经过两个半衰期后剩下 5 个 U23892 23892C. U 在中子轰击下生成 Sr 和 Xe 的过程中，原子核中的平均核子质量变小23592 9438 1405D原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定辐射出一定频率的光子答案 AC解析 发现中子的核反应方程是 Be He C n，A 正确原子核的半衰期是一个94 42 126 10统计规律，只对大量的原子核才适用，所以 B 错误. U 在中子 轰击下生成 Sr 和23592 9438Xe 的过程中，原子核中的平均核子质量变小，所以该反应过程会产生质量亏损，从1405而放出核能，C 正确原子从一种定态跃
42、迁到另一种定态时，可能辐射出一定频率的光子，也可能会吸收一定频率的光子，所以 D 错误10一个氘核和一个氚核经过反应后生成一个氦核和一个中子，同时放出一个 光子已知氘核、氚核、中子、氦核的质量分别为 m1、m 2、m 3、m 4，普朗克常量为 h，真空中的光速为 c.下列说法中正确的是 ( )A这个反应的核反应方程是 H H He n21 31 42 10B这个反应既不是聚变反应也不是裂变反应C辐射出的 光子的能量 E(m 3m 4m 1m 2)c2D辐射出的 光子的波长 hm1 m2 m3 m4c2答案 A解析 由电荷数守恒及质量数守恒可知 A 正确此反应是轻核聚变反应，B 错误由质能方程知
43、此过程中释放的核能为 E(m 1m 2m 3m 4)c2，C 错误若此核能全部以光子的形式释放时，由 Eh 知 光子的波长为 ，D 错误c hm1 m2 m3 m4c11. U 经过 m 次 衰变和 n 次 衰变，变成 Pb，则 ( )23592 20782Am7，n3 Bm7，n4Cm14，n9 Dm 14，n18答案 B解析 衰变过程满足质量数守恒和 电荷数守恒先写出核反应方程： U Pbm 23592 20782Hen e42 0 1根据质量数守恒和电荷数守恒列出方程2352074m92822mn解得 m7，n4，故选项 B 正确，选项 A、C、D 错误题组 4 关于核能的计算问题12氘
44、核 H 和氚核 H 结合成氦核 He 的核反应方程如下：21 31 42H H He n17.6 MeV21 31 42 10这个核反应称为_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_(选填 “放出”或“吸收”) 的能量，核反应后生成物的总质量比核反应前物质的总质量_( 选填“增加”或“减少”) 了_kg.(结果保留两位有效数字)答案 轻核聚变 放出 减少 3.110 29解析 H H He n17.6 MeV 为轻核聚变反应，17.6 MeV 是反应中放出的能量，21 31 42 10再由 Emc 2 可知，质量减少了 m 3.110 29
45、kg.Ec2132010 年上海世博会太阳能应用技术引领了世界太阳能屋顶、太阳能幕墙、太阳能汽车、太阳能动态景观科学研究发现太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应，即在太阳内部 4 个氢核( H)转化成一个氦核( He)和两个正电子( e)并1 42 01放出能量已知质子质量 mp1.007 3 u， 粒子的质量 m4.001 5 u，电子的质量me 0.000 5 u，1 u 的质量相当于 931.5 MeV 的能量(1)写出该热核反应方程；(2)一次这样的热核反应过程中释放出多少兆电子伏特的能量？( 结果保留四位有效数字)答案 (1)4 H He2 e (2)24.87 Me
46、V1 42 01解析 (1)4 H He2 e1 42 01(2)m4m pm 2m e41.007 3 u4.001 5 u20.000 5 u0.026 7 uEmc 20.026 7931.5 MeV24.87 MeV.14用速度大小为 v 的中子轰击静止的锂核( Li)，发生核反应后生成氚核和 粒子，生成63的氚核速度方向与中子的初速度方向相反，氚核与 粒子的速度之比为 78.中子的质量为 m，质子的质量可近似看做 m，光速为 c.(1)写出核反应方程；(2)求氚核和 粒子的速度大小；(3)若核反应过程中放出的核能全部转化为 粒子和氚核的动能，求质量亏损答案 见解析解析 (1) n Li H He10 63 31 42(2)由动量守恒定律得 mv
