第十六章 原子與原子核

1、第十六章原子與原子核第一課時原子的核式結(jié)構(gòu)、波爾的原子模型實戰(zhàn)45分鐘1圖為盧瑟福和他的同事們做粒子散射實驗的裝置示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A、B、C、D四個位置時，觀察到的現(xiàn)象描述正確的是()A在A位置時，相同時間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多B在B位置時，相同時間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)只比在A位置時稍少些C在C、D位置時，屏上觀察不到閃光D在D位置時，屏上仍能觀察到一些閃光，但次數(shù)極少解析：因為絕大多數(shù)粒子穿過金箔后仍然沿原來方向前進，在A位置時，相同時間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多，A對；因為少數(shù)粒子穿過金箔后發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)，在B位置時，相同時間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)比在A位置時

2、要少得多，B錯；粒子散射實驗中有極少數(shù)粒子轉(zhuǎn)角超過90°，甚至接近180°，所以C錯D對正確選項為A、D.答案：AD評注：粒子散射是得出原子模型結(jié)構(gòu)的實驗基礎(chǔ)，對實驗現(xiàn)象的分析是建立盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型的關(guān)鍵通過對粒子散射實驗這一宏觀上探測，巧妙的、間接的構(gòu)建出原子結(jié)構(gòu)的微觀圖景2在粒子散射實驗中，如果兩個具有相同能量的粒子，從不同大小的角度散射出來，則散射角度大的這個粒子()A更接近原子核B更遠離原子核C受到一個以上的原子核作用D受到原子核較大的沖量作用解析：由庫侖定律可知，粒子受的斥力與距離的平方成反比，粒子距原子核越近，受斥力越大，運動狀態(tài)改變的越大，即散射角度越大，A

3、對B錯；由于原子的體積遠遠大于原子核的體積，當粒子穿越某一個原子的空間時，其它原子核距粒子相對較遠，而且其它原子核對粒子的作用力也可以近似相互抵消，所以散射角度大的這個粒子并非是由于受到多個原子核作用造成的，C錯；當粒子受到原子核較大的沖量作用時，動量的變化量就大，即速度的變化量就大，則散射角度大，D對正確選項為A、D.答案：AD評注：動量定理不僅適用于宏觀世界里物體間的相互作用，也適用于微觀世界里粒子間的相互作用3盧瑟福通過對粒子散射實驗結(jié)果的分析，提出()A原子的核式結(jié)構(gòu)模型B原子核內(nèi)有中子存在C電子是原子的組成部分D原子核是由質(zhì)子和中子組成的解析：英國物理學(xué)家盧瑟福的粒子散射實驗的結(jié)果是

4、絕大多數(shù)粒子穿過金箔后基本上仍沿原方向前進，但有少數(shù)粒子發(fā)生較大的偏轉(zhuǎn)粒子散射實驗只發(fā)現(xiàn)原子可以再分，但并不涉及原子核內(nèi)的結(jié)構(gòu)查德威克在用粒子轟擊鈹核的實驗中發(fā)現(xiàn)了中子，盧瑟福用粒子轟擊氮核時發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子答案：AC易錯點：容易將原子結(jié)構(gòu)與原子核結(jié)構(gòu)混淆4圖中的圓點代表粒子散射實驗中的原子核，帶箭頭的曲線代表粒子的徑跡，其中不可能發(fā)生的是：()解析：根據(jù)粒子散射實驗可知，粒子不可能與原子核相吸引，因為它們是同種電荷答案：AC5根據(jù)粒子散射實驗，盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，圖中虛線表示原子核所形成的電場的等勢線，實線表示一個粒子的運動軌跡在粒子從a運動到b、再運動到c的過程中，下列說法正確的是(

5、)A動能先增大，后減小B電勢能先減小，后增大C電場力先做負功，后做正功，總功等于零D加速度先變小，后變大解析： 粒子帶正電荷，所以原子核對粒子的電場力先做負功后正功，電勢能先增大后減小，電場力先變大后變小，所以加速度先變大后變小答案：C6用大量具有一定能量的電子轟擊大量處于基態(tài)的氫原子，觀測到了一定數(shù)目的光譜線調(diào)高電子的能量再次進行觀測，發(fā)現(xiàn)光譜線的數(shù)目比原來增加了5條用n表示兩次觀測中最高激發(fā)態(tài)的量子數(shù)n之差，E表示調(diào)高后電子的能量根據(jù)氫原子的能級圖可以判斷，n和E的可能值為()A. n1,13.22 eVE13.32 eVB. n2,13.22 eVE13.32 eVC. n1,12.75

6、 eVE13.06 eVD. n2,12.72 eVE13.06 eV解析：在n1的情況下，光譜線在原有情況下增加5條，意味著基態(tài)氫原子從最初能躍遷到第5定態(tài)變?yōu)槟苘S遷到第6定態(tài)，所以電子的能量應(yīng)為0.38 eV(13.60 eV)E0.28 eV(13.6 eV)，即13.22 eVE13.32 eV，A正確在n2的情況下，光譜線在原有情況下增加5條，意味著基態(tài)氫原子從最初能躍遷到第2定態(tài)變?yōu)槟苘S遷到第4定態(tài)，所以電子的能量應(yīng)為0.85 eV(13.6 eV)E0.54 eV(13.6 eV)，即12.75 eVE13.06 eV，B錯誤，D正確答案：AD7右圖為氫原子能級的示意圖，現(xiàn)有大量

7、的氫原子處于n4的激發(fā)態(tài)，當向低能級躍遷時輻射出若干不同頻率的光關(guān)于這些光下列說法正確的是()A最容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象的光是由n4能級躍遷到n1能級產(chǎn)生的B頻率最小的光是由n2能級躍遷到n1能級產(chǎn)生的C這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光D用n2能級躍遷到n1能級輻射出的光照射逸出功為6.34 eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng)解析：由hhE，故.故由n4躍遷到n1能級產(chǎn)生的光子能量最大，波長最短，所以該光子最不容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，所以A項錯誤；因由n2能級躍遷到n1能級產(chǎn)生的光子能量大于由n4躍遷到n3產(chǎn)生光子的能量，故其頻率不是最小，所以B項錯誤；大量的氫原子由n4的激發(fā)態(tài)向低能級躍遷，可能躍遷輻射

8、出6種不同頻率的光子故C項錯誤由n2能級躍遷到n1能級輻射出光子的能量E3.4(13.6)10.2(eV)因E W逸6.34 eV.故D項正確答案：D8子與氫原子核(質(zhì)子)構(gòu)成的稱為氫原子(hydrogen muon atom)，它在原子核物理的研究中有重要作用，圖為氫原子的能級示意圖，假定光子能量為E的一束光照射容器中大量處于n2能級的氫原子，氫原子吸收光子后，發(fā)出頻率為v1、v2、v3、v4、v5和v6的光，且依次增大，則E等于()Ah(v3v1)Bh(v5v6)Chv3 Dhv4解析：由能級躍遷知識及題意可知，處于n2能級的氫原子吸收能量為E的光子后，發(fā)出6種頻率的光，說明氫原子是從n4

9、能級躍遷的，而1、2、3、4、5和6頻率依次增大，說明從n4躍遷到n2時，輻射能量為h3的光子，綜上可知Eh3，C正確，A、B、D錯誤答案：C9圖所示為氫原子的四個能級，其中E1為基態(tài)，若大量氫原子A處于激發(fā)態(tài)E2，大量氫原子B處于激發(fā)態(tài)E3，則下列說法正確的是 ()A原子A可能輻射出3種頻率的光子B原子B可能輻射出3種頻率的光子C原子A能夠吸收原子B發(fā)出的光子并躍遷到能級E4D原子B能夠吸收原子A發(fā)出的光子并躍遷到能級E4解析：氫原子A由激發(fā)態(tài)E2向低能級躍遷只能輻射1種頻率的光子，故A錯氫原子B處于n3的激發(fā)態(tài)，其向低能級躍遷能輻射31,32,21的三種頻率的光子，故B正確由氫原子能級的量

10、子性，吸收光子必須滿足hE2E1，故C、D錯誤答案：B10可見光光子的能量在1.61 eV3.10 eV范圍內(nèi)若氫原子從高能級躍遷到量子數(shù)為n的低能級的譜線中有可見光，根據(jù)氫原子能級圖可判斷n為 ()A1 B2C3 D4解析：據(jù)hEmEn，由圖知只有從高能級向n2低能級躍遷時產(chǎn)生的光子能量可在可見光光子的能量范圍內(nèi)故B正確答案：B11圖中畫出了氫原子的4個能級，并注明了相應(yīng)的能量E.處在n4的能級的一群氫原子向低能級躍遷時，能夠發(fā)出若干種不同頻率的光波已知金屬鉀的逸出功為2.22eV.在這些光波中，能夠從金屬鉀的表面打出光電子的總共有()A二種 B三種C四種 D五種解析：已知金屬鉀的逸出功為2

11、.22 eV，要能打出光電子，則光波的能量必須大于鉀的逸出功值，經(jīng)過EENEM計算，除了4躍遷到3和3躍遷到2的光子能量小于逸出功值外，4躍遷到2,4躍遷到1,3躍遷到1,2躍遷到1的光子能量均大于鉀的逸出功，所以C選項正確答案：C12若原子的某內(nèi)層電子被電離形成空位，其它的電子躍遷到該空位上時，會將多余的能量以電磁輻射的形式釋放出來，此電磁輻射就是原子的特征X射線內(nèi)層空位的產(chǎn)生有多種機制，其中的一種稱為內(nèi)轉(zhuǎn)換，即原子中處于激發(fā)態(tài)的核躍遷回基態(tài)時，將躍遷時釋放的能量交給某一內(nèi)層電子，使此內(nèi)層電子電離而形成空位(被電離的電子稱為內(nèi)轉(zhuǎn)換電子).214PO的原子核從某一激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時，可將能量E0

12、1.416MeV交給內(nèi)層電子(如K、L、M層電子，K、L、M標記原子中最靠近核的三個電子層)使其電離實驗測得從214PO原子的K、L、M層電離出的動能分別為EK1.323MeV、EL1.399MeV、EM1.412MeV.則可能發(fā)射的特征X射線的能量為()A0.013MeV B. 0.017MeVC0.076MeV D0.093MeV解析：電子電離后的動能等于吸收的能量減去電子原來所處的能級的能量，所以原子核的K層的能量為0.093MeV，原子核的L層的能量為0.017MeV，原子核的M層的能量為0.004MeV.所以可能發(fā)射的特征X射線的能量為0.076MeV、0.087MeV、0.013M

13、eV.故正確為A、C.答案：AC點評：這是一道信息題要求學(xué)生能把題中所給的知識與已學(xué)知識有機結(jié)合學(xué)生首先要弄清電子的電離能、動能與吸收能量的關(guān)系13氫原子的核外電子從距核較近的軌道躍遷到距核較遠的軌道過程中 ()A原子要吸收光子，電子的動能增大，原子的電勢能增大，原子的能量增大B原子要放出光子，電子的動能減小，原子的電勢能減小，原子的能量也減小C原子要吸收光子，電子的動能增大，原子的電勢能減小，原子的能量增大D原子要吸收光子，電子的動能減小，原子的電勢能增大，原子的能量增加解析： 根據(jù)玻爾理論，氫原子核外電子在離核越遠的軌道上運動時，其能量越大， 由能量公式En(E113.6 eV)可知，電子

14、從低軌道(量子數(shù)n 小)向高軌道(n值較大)躍遷時，要吸收一定的能量的光子故選項B可排除氫原子核外電子繞核做圓周運動，其向心力由原子核對電子的庫侖引力提供，即，電子運動的動能Ekmv2.由此可知：電子離核越遠，r越大時，則電子的動能就越小，故選項A、C均可排除由于原子核帶正電荷，電子帶負電荷，事實上異性電荷遠離過程中需克服庫侖引力做功，即庫侖力對電子做負功，則原子系統(tǒng)的電勢能將增大，系統(tǒng)的總能量增加，故選項D正確答案：D點評：考查對玻爾理論、庫侖定律、圓周運動規(guī)律及電場力做功性質(zhì)的綜合運用的能力第二課時天然放射現(xiàn)象實戰(zhàn)45分鐘1一天然放射性物質(zhì)射出三種射線，經(jīng)過一個勻強電場和勻強磁場共存的區(qū)域

15、(方向如圖所示)，調(diào)整電場強度E和磁感強度B的大小，使得在MN上只有兩個點受到射線照射下面的哪種判斷是正確的()A射到b點的一定是射線B射到b點的一定是射線C射到b點的一定是射線或射線D射到b點的一定是射線解析：射線不帶電，肯定打在點a.(1)若粒子打在a點有：qaEqavaB對粒子則由于v>v，故有qE<qVB由洛倫茲力方向向右，所以粒子可能打在b點(2)若粒子打在a點有：qEqvB由v<v得：qE>qv即粒子向右的電場力大于洛倫茲力，也可能打在b點所以答案是C.答案：C2如圖所示是利用放射線自動控制鋁板厚度的裝置示意圖，如果工廠生產(chǎn)的是厚度為1 mm的鋁板，在，三種

16、射線中，你認為對鋁板厚度控制起主要作用的是()A射線B射線C射線D以上三種射線都能控制解析：如射線的貫穿本領(lǐng)很小，一張白紙就把它擋住，更穿不過1 mm的鋁板；射線穿透能力很強，能穿透幾厘米厚的鉛板，穿越1 mm的鋁板如同高速子彈穿過薄紙一樣，當鋁板厚度發(fā)生變化時，探測器不能明顯反映這種變化，而射線穿透能力較強(穿透幾mm厚的鋁板)當鋁板厚度發(fā)生變化時，探測器能明顯反映這種變化，應(yīng)該使用射線答案：B點評：本題考查根據(jù)三種射線的特點在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，前提要熟悉三種射線的特點3如圖，R為放射源，虛線范圍內(nèi)有垂直于紙面的磁場B，LL為厚紙板，MN為熒光屏，今在屏上P點處發(fā)現(xiàn)亮斑，則到達P點處的放射

17、性物質(zhì)微粒和虛線范圍內(nèi)B的方向分別為()A粒子，B垂直于紙面向外B粒子，B垂直于紙面向內(nèi)C粒子，B垂直于紙面向外D粒子，B垂直于紙面向內(nèi)解析：了解天然放射現(xiàn)象中三種射線的基本屬性，是分析此例的基礎(chǔ)由于粒子貫穿本領(lǐng)很弱，只能穿透幾厘米空氣，因此穿透厚紙板到達屏上P點處不可能是粒子；由于粒子不帶電，穿過B區(qū)域不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，因此到達P點處的也不可能是粒子；由此可知，到達P點處的必然是粒子又由于粒子帶的是負電，因此用左手定則便可判斷B的方向應(yīng)該是垂直于紙面向內(nèi)所以應(yīng)選D.答案：D4三個原子核X、Y、Z，X核放出一個正電子后變?yōu)閅核，Y核與質(zhì)子發(fā)生核反應(yīng)后生成Z核并放出一個氦核(He)，則下面說法正確的

18、是()AX核比Z核多一個質(zhì)子BX核比Z核少一個中子CX核的質(zhì)量數(shù)比Z核質(zhì)量數(shù)大3DX核與Z核的總電荷是Y核電荷的2倍解析：設(shè)X原子核為X，則根據(jù)題意應(yīng)有XYeYHZHe再據(jù)質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)的關(guān)系可得C、D正確，A、B錯誤答案：CD5一個氡核Rn衰變成釙核Po并放出一個粒子，其半衰期為3.8天.1 g氡經(jīng)過7.6天衰變掉氡的質(zhì)量，以及Rn衰變成Po的過程放出的粒子是()A0.25 g，粒子 B0.75 g，粒子C0.25 g，粒子 D0.75 g，粒子解析：氡核半衰期為3.8天，7.6天為2個半衰期，所以1 g氡7.6天衰變掉的質(zhì)量為1 g×(1 g×)0.75 g由RnPo

19、He知Rn衰變成Po的過程中放出的粒子是He即粒子，所以B正確答案：B6放射性同位素釷232經(jīng)、衰變會生成氡，其衰變方程為ThRnxy，其中()Ax1，y3 Bx2，y3Cx3，y1 Dx3，y2解析：由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得： 解得：x3，y2.答案：D72006年美國和俄羅斯的科學(xué)家利用回旋加速器，通過Ca(鈣48)轟擊Cf(锎249)發(fā)生核反應(yīng)，成功合成了第118號元素，這是迄今為止門捷列夫元素周期表中原子序數(shù)最大的元素，實驗表明，該元素的原子核先放出3個相同的粒子x，再連續(xù)經(jīng)過3次衰變后，變成質(zhì)量數(shù)為282的第112號元素的原子核，則上述過程中粒子x是 ()A中子 B質(zhì)子C電子 D粒子

20、解析：由核反應(yīng)方程CaCf3x3Hey可知A正確，B、C、D錯誤答案：A8.關(guān)于天然放射現(xiàn)象，以下敘述正確的是 ()A若使放射性物質(zhì)的溫度升高，其半衰期將減小B衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子時所產(chǎn)生的C在、這三種射線中，射線的穿透能力最強，射線的電離能力最強D鈾核(U)衰變?yōu)殂U核(Pb)的過程中，要經(jīng)過8次衰變和10次衰變解析：半衰期是由放射性元素原子核的內(nèi)部因素所決定，跟元素的化學(xué)狀態(tài)、溫度、壓強等因素無關(guān)A錯；衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子時所產(chǎn)生的，nHe，B對；根據(jù)三種射線的物理性質(zhì)，C對；U的質(zhì)子數(shù)為92，中子數(shù)為146，Pb的質(zhì)子數(shù)為82，中子數(shù)為124，因

21、而鉛核比鈾核少10個質(zhì)子，22個中子注意到一次衰變質(zhì)量數(shù)減少4，故衰變的次數(shù)為x8次再結(jié)合核電荷數(shù)的變化情況和衰變規(guī)律來判定衰變的次數(shù)y應(yīng)滿足 2xy8292, y2x106次故本題正確答案為B、C.答案：BC點評：1.本題考查衰變、衰變的規(guī)律及質(zhì)量數(shù)，質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)之間的關(guān)系2衰變放出的電子并不是由核外電子躍遷出來的，而是從核中衰變產(chǎn)生的9.U衰變?yōu)镽n要經(jīng)過m次衰變和n次衰變，則m，n分別為()A2,4 B4,2C4,6 D16,6解析：據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒，又因衰變?yōu)榉懦鯤e，衰變?yōu)榉懦鰁，所以衰變次數(shù)為4，衰變次數(shù)為：2×4(9286)2，故選B.答案：B10放射性同位素

22、14C可用來推算文物的“年齡”.14C的含量每減少一半要經(jīng)過約5730年某考古小組挖掘到一塊動物骨骼，經(jīng)測定14C還剩余1/8，推測該動物生存年代距今約為()A5730×3年 B5730×4年C5730×6年 D5730×8年解析：由放射性物質(zhì)的半衰期知n，又因nn.解得t3T，故選A.答案：A11關(guān)于天然放射現(xiàn)象，下列說法正確的是()A放射性元素的原子核內(nèi)的核子有半數(shù)發(fā)生變化所需的時間就是半衰期B放射性物質(zhì)放出的射線中， 粒子動能很大，因此貫穿物質(zhì)的本領(lǐng)很強C當放射性元素的原子的核外電子具有較高能量時，將發(fā)生衰變D放射性的原子核發(fā)生衰變后產(chǎn)生的新核從高

23、能級向低能級躍遷時，輻射出射線解析：放射性元素的半衰期是原子核數(shù)有半數(shù)發(fā)生衰變所用的時間，而非原子核內(nèi)核子發(fā)生衰變，故A錯；放射線中射線貫穿物質(zhì)的本領(lǐng)最大，粒子電離本領(lǐng)最強，故B錯；因衰變是原子核內(nèi)一個中子(n)變?yōu)橐粋€質(zhì)子( H)同時釋放一個電子(e)，不涉及核外電子，故C錯；原子核發(fā)生衰變后生成的新核由高能級向低能級躍遷輻射出射線，故D正確答案：D12.某原子核X吸收一個中子后，放出一個電子，分裂為兩個粒子由此可知 ()AA7，Z3 BA7，Z4CA8，Z3 DA8，Z4解析：由核反應(yīng)方程：Xn2Hee，遵循質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，A2×417，Z2×213，所以C選項正確

24、答案：A13放射性元素的原子核在衰變或衰變生成新原子核時，往往會同時伴隨_輻射已知A、B.兩種放射性元素的半衰期分別為T1和T2，經(jīng)過tT1·T2時間后測得這兩種放射性元素的質(zhì)量相等，那么它們原來的質(zhì)量之比mAmB_解析：由半衰期公式mm0()結(jié)合題意可得ma·()mB·()，所以.答案：2T22T114一置于鉛盒中的放射源發(fā)射的、和射線，由鉛盒的小孔射出，在小孔外放一鋁箔后，鋁箔后的空間有一勻強電場進入電場后，射線變?yōu)閍、b兩束，射線a沿原來方向行進，射線b發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，如圖所示，則圖中的射線a為_射線，射線b為_射線.解析：因射線穿透能力較弱，不能穿透鋁箔，故穿

25、過鉛箔的為、射線因射線為光子，不帶電，在電場中不偏轉(zhuǎn)，射線為電子，帶負電，故在電場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故圖中a為射線，b為射線答案：第三課時核反應(yīng) 核能實戰(zhàn)45分鐘1.現(xiàn)有三個核反應(yīng)：NaMgeUnBaKr3nHHHen下列說法正確的是()A是裂變，是衰變，是聚變B是聚變，是裂變，是衰變C是衰變，是裂變，是聚變D是衰變，是聚變，是裂變解析：當原子核自發(fā)的放出某種粒子成為新的原子核，叫做衰變，為衰變原子序數(shù)較大的重核分解成原子序數(shù)小的原子核，叫做重核裂變，為裂變原子序數(shù)很小的原子核聚合成原子序數(shù)較大的原子核，叫做輕核聚變，為聚變所以C選項正確答案：C2中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核時，質(zhì)量虧損為m，相應(yīng)的能量Em

26、c22.2MeV是氘核的結(jié)合能下列說法正確的是()A用能量小于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時，氘核不能分解為一個質(zhì)子和一個中子B用能量等于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時，氘核可能分解為一個質(zhì)子和一個中子，它們的動能之和為零C用能量大于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時，氘核可能分解為一個質(zhì)子和一個中子，它們的動能之和為零D用能量大于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時，氘核可能分解為一個質(zhì)子和一個中子，它們的動能之和不為零解析：用能量小于等于結(jié)合能的光子照射氘核時，氘核一定不能分解，所以A正確，B錯誤用能量大于結(jié)合能的光子照射氘核時，氘核可能分解，只要分解，分解出的質(zhì)子和中子動能之和一定

27、不為零(若動能之和為零就分不開了)，所以C錯誤，D正確答案：AD3一個質(zhì)子和一個中子聚變結(jié)合成一個氘核，同時輻射一個光子已知質(zhì)子、中子、氘核的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，普朗克常量為h，真空中的光速為c.下列說法正確的是()A核反應(yīng)方程是HnHB聚變反應(yīng)中的質(zhì)量虧損mm1m2m3C輻射出的光子的能量E(m3m1m2)cD 光子的波長解析：由HnH知A錯；質(zhì)量虧損mm1m2m3，B正確；由EmC2結(jié)合質(zhì)量虧損知C錯誤；mC2hh，所以光子的波長，因此，D錯誤答案：B4鋁箔被粒子轟擊后發(fā)生了以下核反應(yīng)：AlHeXn.下列判斷正確的是()A. n是質(zhì)子B.n是中子CX是Si的同位素 DX是P的同位素

28、解析： n的質(zhì)量數(shù)為1無電荷數(shù)應(yīng)為中子，則A錯誤，B正確從反應(yīng)方程知X為X，其電荷數(shù)為15，質(zhì)量數(shù)為30，是P的同位素所以C錯誤，而D正確答案：BD5下列說法正確的是()A. 射線在電場和磁場中都不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)B. 射線比射線更容易使氣體電離C太陽輻射的能量主要來源于重核裂變D核反應(yīng)堆產(chǎn)生的能量來自輕核聚變解析：光子不帶電，在電場、磁場中不偏轉(zhuǎn)，A對；射線更容易使氣體電離，B錯；C應(yīng)為輕核的聚變，D應(yīng)為重核裂變，C、D均錯誤答案：A6目前核電站利用的核反應(yīng)是()A裂變，核燃料為鈾 B聚變，核燃料為鈾C裂變，核燃料為氘 D聚變，核燃料為氘解析：目前核電站利用的核反應(yīng)是重核裂變，主要原料是鈾核所以A

29、選項正確答案：A7一個U原子核在中子的轟擊下發(fā)生一種可能的裂變反應(yīng)，其裂變方程為UnX9438Sr2n，則下列敘述正確的是()AX原子核中含有86個中子BX原子核中含有141個核子C因為裂變時釋放能量，根據(jù)Emc2，所以裂變后的總質(zhì)量數(shù)增加D因為裂變時釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以生成物的總質(zhì)量數(shù)減少解析：核反應(yīng)方程必須遵循電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒，則該核反應(yīng)方程為：UnXSr2n ，則x原子核中有140個核子，有1405486個中子，所以A正確，B錯誤因為裂變時放出能量，由愛因斯坦質(zhì)能方程Emc2，一定有質(zhì)量的減少，而原子核反應(yīng)中的質(zhì)量數(shù)仍守恒，所以C、D均錯誤答案：A8為紀念愛因斯坦對物理學(xué)的巨大

30、貢獻，聯(lián)合國將2005年定為“國際物理年”對于愛因斯坦提出的質(zhì)能方程Emc2，下列說法中不正確的是()AEmc2表明物體具有的能量與其質(zhì)量成正比B根據(jù)Emc2可以計算核反應(yīng)中釋放的核能C一個中子和一個質(zhì)子結(jié)合成氘核時，釋放出核能，表明此過程中出現(xiàn)了質(zhì)量虧損DEmc2中的E是發(fā)生核反應(yīng)中釋放的核能解析：Emc2中E為質(zhì)量為m的物質(zhì)所對應(yīng)具有的能量，不是核反應(yīng)中釋放的能量，所以D選項錯誤答案：D9天文學(xué)家測得銀河系中氦的含量約為25%.有關(guān)研究表明，宇宙中氦生成的途徑有兩條：一是在宇宙誕生后3分鐘左右生成的；二是在宇宙演化到恒星誕生后，由恒星內(nèi)部的氫核聚變反應(yīng)生成的.(1)把氫核聚變反應(yīng)簡化為4個

31、氫核(H)聚變成氦核(He)，同時放出2個正電子(e)和2個中微子(e)，請寫出該氫核聚變反應(yīng)的方程，并計算一次反應(yīng)釋放的能量(2)研究表明，銀河系的年齡約為y3.8×1017 s，每秒鐘銀河系產(chǎn)生的能量約為1×1037 J(即P1×1037 J/s)現(xiàn)假定該能量全部來自上述氫核聚變反應(yīng)，試估算銀河系中氦的含量(最后結(jié)果保留一位有效數(shù)字)(3)根據(jù)你的估算結(jié)果，對銀河系中氦的主要生成途徑作出判斷(可能用到的數(shù)據(jù)：銀河系質(zhì)量約為M3×1041 kg，原子質(zhì)量單位1 u1.66×1027 kg,1 u相當于1.5×1010 J的能量，電子

32、質(zhì)量me0.0005 u，氦核質(zhì)量m4.0026 u，氫核質(zhì)量mp1.0078 u，中微子e質(zhì)量為零)解： (1) 4HHe2e2em4mpm2meEmc24.14×1012J(2)mm6.1×1039kg氦的含量 k2%(3)由估算結(jié)果可知，k2%遠小于25%的實際值，所以銀河系中的氦主要是宇宙誕生后不久生成的10如下一系列核反應(yīng)是在恒星內(nèi)部發(fā)生的，pCN，NC epCNpNOONepNC其中p為質(zhì)子，為粒子，e為正電子，為一種中微子已知質(zhì)子的質(zhì)量為mp1.672648×1027 kg，粒子的質(zhì)量為m6.644929×1027 kg，正電子的質(zhì)量為me

33、9.11×1031 kg，中微子的質(zhì)量可忽略不計真空中的光速c3.00×108 m/s.試計算該系列核反應(yīng)完成后釋放的能量解：為求出系列反應(yīng)后釋放的能量，將題中所給的諸核反應(yīng)方程左右兩側(cè)分別相加，消去兩側(cè)相同的項，系列反應(yīng)最終等效為4p2e2 設(shè)反應(yīng)后釋放的能量為Q，根據(jù)質(zhì)能關(guān)系和能量守恒得4mpc2mc22mec2Q代入數(shù)值可得Q3.95×1012 J高考鏈接1.(2009·全國卷)氦氖激光器能產(chǎn)生三種波長的激光其中兩種波長分別為10.6328m，23.39m.己知波長為1的激光是氖原子在能級間隔為E11.96eV兩個能級之間躍遷產(chǎn)生的用E2表示產(chǎn)生波

34、長為2的激光所對應(yīng)的躍遷的能級間隔，則E2的近似值為()A10.50eV B0.98eVC. 0.53eV D0.36eV解析：本題考查波爾的原子躍遷理論根據(jù)Eh，可知當E196eV，0.6328m，當3.39m時，聯(lián)立可知E20.36eV.答案：D2(2009·全國卷)氫原子的部分能級如圖所示，已知可見光子能量在1.62eV到3.11eV之間由此可推知， 氫原子 ()A從高能級向n1能級躍遷時發(fā)出的光的波長比可見光的短B從高能級向n2能級躍遷時發(fā)出的光為可見光C從高能級向n3能級躍遷時發(fā)出的光的頻率比可見光的高D從n3能級向n2能級躍遷時發(fā)出的光為可見光解析：本題考查玻爾的原理理論

35、從高能級向n1的能級躍遷的過程中輻射出的最小光子能量為10.2eV.不在1.62eV到3.11eV之間，A正確已知可見光子能量在1.62eV到3.11eV之間從高能級向n2能級躍遷時發(fā)出的光的能量3.40eV，B錯從高能級向n3能級躍遷時發(fā)出的光的頻率只有能量大于3.11eV的光的頻率才比可見光高，C錯從n3到n2的過程中釋放的光的能量等于1.89eV介于1.62eV到3.11eV之間，所以是可見光D對答案：AD3(2009·北京卷)下列現(xiàn)象中，與原子核內(nèi)部變化有關(guān)的是()A粒子散射現(xiàn)象 B天然放射現(xiàn)象C光電效應(yīng)現(xiàn)象 D原子發(fā)光現(xiàn)象解析：粒子散射實驗表明了原子內(nèi)部有一個很小的核，并沒

36、有涉及到核內(nèi)部的變化，故A項錯誤；天然放射現(xiàn)象是原子核內(nèi)部發(fā)生變化自發(fā)的放射出粒子或電子，從而發(fā)生衰變或衰變，故B項正確；光電效應(yīng)是原子核外層電子獲得光子能量脫離原子核的束縛而逸出，沒有涉及到原子核的變化，故C項錯誤；原子發(fā)光是原子躍遷形成的也沒有涉及到原子核的變化，故D項錯誤答案：B4(2009·上海物理)放射性元素衰變時放出三種射線，按穿透能力由強到弱的排列順序是()A射線，射線，射線B射線， 射線，射線C射線， 射線，射線D射線， 射線， 射線解析：由于三種射線的能量不同，所以貫穿能力最強的是射線，射線次之，射線最弱，故正確答案選B.答案：B5(2009·廣東物理)科

37、學(xué)家發(fā)現(xiàn)在月球上含有豐富的He(氦3)，它是一種高效清潔安全的核聚變?nèi)剂?，其參與的一種核聚變反應(yīng)的方程式為HeHe2HHe.關(guān)于He聚變下列表述正確的是()A聚變反應(yīng)不會釋放能量B聚變反應(yīng)產(chǎn)生了新的原子核C聚變反應(yīng)沒有質(zhì)量虧損D目前核電站都采用He聚變反應(yīng)發(fā)電解析：聚變反應(yīng)時將質(zhì)量較小的輕核聚變成質(zhì)量較大的核，聚變過程會有質(zhì)量虧損，要放出大量的能量但目前核電站都采用鈾核的裂變反應(yīng)因此B正確答案：B6(2009·安徽卷)原子核聚變可望給人類未來提供豐富的潔凈能源當氘等離子體被加熱到適當高溫時，氘核參與的幾種聚變反應(yīng)可能發(fā)生，放出能量這幾種反應(yīng)總的效果可以表示為6HkHedH2n43.1

38、5MeV由平衡條件可知()Ak1 d4 Bk2 d2Ck1 d6 Dk2 d3解析：由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，分別有4kd10,2kd6，解得 k2，d2.正確選項為B.答案：B7(2009·重慶卷)某科學(xué)家提出年輕熱星體中核聚變的一種理論，其中的兩個核反應(yīng)方程為H CNQ1；HNCXQ2方程式中Q1.Q2表示釋放的能量，相關(guān)的原子核質(zhì)量見下表：原子核HHeHeCNN質(zhì)量/u1.00783.01604.002612.000013.005715.0001A.X是He，Q2>Q1 BX是He，Q2>Q1CX是He，Q2<Q1 DX是He，Q2<Q1解析：HCN中質(zhì)

39、量虧損為m11.0078u12.0000u13.0057u0.0021u，根據(jù)根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可知HNCX中X的電荷數(shù)為2.質(zhì)量數(shù)為4，質(zhì)量虧損為m21.0078u15.0001u12.0000u4.0026u0.0053u，根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程可知Q1m1C2.Q2m2C2，則Q1Q2.答案：B8(2009·四川卷)氫原子能級的示意圖如圖所示，大量氫原子從n4的能級向n2的能級躍遷時輻射出可見光A，從n3的能級向n2的能級躍遷時輻射出可見光b，則()A氫原子從高能級向低能級躍遷時可能會輻射出射線B氫原子從n4的能級向n3的能級躍遷時會輻射出紫外線C在水中傳播時，A光較b

40、光的速度小D氫原子在n2的能級時可吸收任意頻率的光而發(fā)生電離解析：射線的產(chǎn)生機理是原子核受激發(fā)，是原子核變化才產(chǎn)生的，A.錯；根據(jù)躍遷規(guī)律可知高能級向低能級躍遷時輻射光子的能量等于這兩個能級差，從n4的能級向n3的能級躍遷時會輻射出的光子能量小于A光子的能量不可能為紫外線，B錯；根據(jù)躍遷規(guī)律可知從n4向n2躍遷時輻射光子的能量大于從n3向n2躍遷時輻射光子的能量，則可見光A的光子能量大于b，又根據(jù)光子能量Eh可得A光子的頻率大于b，則A的折射率大于b，又VC/n可得在水中傳播時，A光較b光的速度小，C對；欲使在n2的能級的氫原子發(fā)生電離，吸收的能量一定不小于3.4eV，D錯答案：C9(2009

41、·浙江卷)氫原子核由兩個質(zhì)子與兩個中子組成，這兩個質(zhì)子之間存在著萬有引力庫侖力和核力，則3種從大到小的排列順序是()A核力萬有引力庫侖力B萬有引力庫侖力核力C庫侖力萬有引力核力D核力庫侖力萬有引力解析：核力是強力，它能將核子束縛在原子核內(nèi)萬有引力最弱，研究核子間相互作用時萬有引力可以忽略答案：D10(2009·天津卷)下列說法正確的是()A.NHCHe是衰變方程B. HHHe是核聚變反應(yīng)方程C. UThHe是核裂變反應(yīng)方程D. HeAlPn是原子核的人工轉(zhuǎn)變方程解析：A.選項中N在質(zhì)子的轟擊下發(fā)生的核反應(yīng)，屬于人工轉(zhuǎn)變，A.錯；C選項是衰變，不是裂變，C錯答案：BD11(2

42、009·浙江自選模塊)(1)科學(xué)家經(jīng)過實驗，發(fā)現(xiàn)在粒子(氦核)，p(質(zhì)子)及n(中子)這3種粒子中，中子的穿透能力最強，質(zhì)子次之，粒子最弱某同學(xué)對影響粒子穿透能力的因素提出了如下假設(shè)，合理的假設(shè)是()A穿透能力一定與粒子是否帶電有關(guān)B穿透能力可能與粒子質(zhì)量大小有關(guān)C穿透能力一定與粒子所帶電荷量有關(guān)D穿透能力一定與質(zhì)量大小無關(guān)，與粒子是否帶電和所帶電荷量有關(guān)(2)水(包括海水)是未來的“煤炭”，能從根本上解決人類能源問題這是指_(填“氫能”“核能”“氫能和核能”)的利用請說明理由答案：(1)ABC(2)答案一：核能因為海水中含有大量核聚變的材料氘，通過核聚變能夠釋放大量的核能答案二：核

43、能和氫能因為海水中含有大量核聚變的材料氘，通過核聚變能夠釋放大量的核能氫能有便于儲存與運輸?shù)膬?yōu)點，也可以為解決能源問題做出貢獻12(2009·江蘇卷物理) 在衰變中常伴有一種稱為“中微子”的例子放出中微子的性質(zhì)十分特別，因此在實驗中很難探測.1953年，萊尼斯和柯文建造了一個由大水槽和探測器組成的實驗系統(tǒng)，利用中微子與水中H的核反應(yīng)，間接地證實了中微子的存在(1)中微子與水中的H發(fā)生核反應(yīng)，產(chǎn)生中子(n)和正電子(e)，即中微子Hne可以判定，中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分別是_(填寫選項前的字母)A0和0 B0和1C1和 0 D1和1(2)上述核反應(yīng)產(chǎn)生的正電子與水中的電子相遇，與電子形

44、成幾乎靜止的整體后，可以轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€光子()，即e e2已知正電子和電子的質(zhì)量都為9.1×1031，反應(yīng)中產(chǎn)生的每個光子的能量約為_J正電子與電子相遇不可能只轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€光子，原因是_(3)試通過分析比較，具有相同動能的中子和電子的物質(zhì)波波長的大小解析：(1)發(fā)生核反應(yīng)前后，粒子的質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)均不變，據(jù)此可知中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分都是0，A.項正確(2)產(chǎn)生的能量是由于質(zhì)量虧損兩個電子轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€光子之后，質(zhì)量變?yōu)榱?，由Emc2，故一個光子的能量為 ，帶入數(shù)據(jù)得 8.2×1014J.正電子與水中的電子相遇，與電子形成幾乎靜止的整體，故系統(tǒng)總動量為零，故如果只產(chǎn)生一個光子是不

45、可能的，因為此過程遵循動量守恒(3)物質(zhì)波的的波長為，要比較波長需要將中子和電子的動量用動能表示出來即p，因為mn>me，所以pn>pe，故n>e.答案：(1)A(2)8.2×1014遵循動量守恒(3)粒子的動量p，物質(zhì)波的波長由mn>me，知pn>pe，則n>e13(2009·山東卷)歷史中在利用加速器實現(xiàn)的核反應(yīng)，是用加速后動能為0.5MeV的質(zhì)子H轟擊靜止的X，生成兩個動能均為8.9MeV的He.(1MeV1.6×13J)上述核反應(yīng)方程為_質(zhì)量虧損為_kg.解析：HXHeHe或HLiHeHe，m3.1×1029

46、kg.答案：HXHeHe或HLiHeHe.3.1×1029 kg14(2009·福建卷)隨著現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展，大量的科學(xué)發(fā)展促進了人們對原子原子核的認識，下列有關(guān)原子原子核的敘述正確的是_(填選項前的編號)盧瑟福粒子散射實驗說明原子核內(nèi)部具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)天然放射現(xiàn)象標明原子核內(nèi)部有電子輕核聚變反應(yīng)方程有： HHHen氫原子從n3能級躍遷到n1能級和從n2能級躍遷到n1能級，前者躍遷輻射出的光子波長比后者的長解析：(1)盧瑟福通過粒子散射實驗提出原子核式結(jié)構(gòu)模型，天然放射現(xiàn)象說明原子核內(nèi)部具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)錯天然放射線中放出的粒子是原子核中的一個中子衰變?yōu)橘|(zhì)子放出的電子，原子核內(nèi)并沒

47、有電子錯氫原子從n3能級躍遷到n1能級放出的光子能量比從n2能級躍遷到n1能級大，由公式E可知，前者躍遷輻射出的光子波長比后者的短，錯正確選項為答案：15(2009·海南物理)()已知：功率為100W燈泡消耗的電能的5%轉(zhuǎn)化為所發(fā)出的可見光的能量，光速c3.0×108m/s，普朗克常量h6.63×1034 J·s，假定所發(fā)出的可見光的波長都是560 nm，計算燈泡每秒內(nèi)發(fā)出的光子數(shù)()钚的放射性同位素Pu靜止時衰變?yōu)殁櫤思ぐl(fā)態(tài)U*和粒子，而鈾核激發(fā)態(tài)U*立即衰變?yōu)殁櫤薝，并放出能量為0.097MeV的光子已知：Pu.U和粒子的質(zhì)量分別為mPu239.05

48、21u.mv235.0439u和m4.0026u1u931.5 MeV/c2(1)寫出衰變方程；(2)已知衰變放出的光子的動量可忽略，求粒子的動能解析：()一波長為光子能量為Ey設(shè)燈泡每秒內(nèi)發(fā)出的光子數(shù)為n，燈泡電功率為P，則n式中，k5%是燈泡的發(fā)光效率聯(lián)立式得n代入題給數(shù)據(jù)得n1.4×1019s1()(1)衰變方程為PuU*U*U或合起來有PuU(2)上述衰變過程的質(zhì)量虧損為 mmPumUm放出的能量為 Ec2·m這能來那個是軸核U的動能EU.粒子的動能E和y光子的能量Ey之和EEUEEy由式得EUE(mPumUm)c2Ey設(shè)衰變后的軸核和粒子的速度分別為vU和v，則由

49、動量守恒有mUvUmv又由動能的定義知 EUmUv，Emv由式得由式得E(mPumUm)c2E代入題給數(shù)據(jù)得E5.034MeV答案：()n1.4×1019s1()(1)PuU (2)E5.034MeV單元測試題一、選擇題1原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說，是盧瑟福根據(jù)以下哪個實驗現(xiàn)象提出來的()A光電效應(yīng)實驗B氫原子光譜實驗C粒子散射實驗 D陰極射線實驗答案：C2下列是盧瑟福在粒子散射實驗中觀察到，并據(jù)此得出核式結(jié)構(gòu)結(jié)論中正確的是()A大多數(shù)粒子發(fā)生較大角度偏轉(zhuǎn)，少數(shù)粒子仍按原方向前進B極少數(shù)粒子發(fā)生較大角度偏轉(zhuǎn)，甚至被彈回C粒子的散射實驗證明了原子核集中了原子的全部正電荷D粒子的散射實驗證明原子

50、核是由質(zhì)子和中子組成的答案：BC3. 如圖所示，為粒子散射實驗的示意圖，A點為某粒子運動中離原子核最近的位置，則該粒子在A點具有()A最大的速度B最大的加速度C最大的動能D最大的電勢能解析：本題與電場知識相聯(lián)系， 粒子帶正電荷，與原子核同電性，粒子靠近原子核過程中，電場力不斷做負功，最近時，其動能最小，同時電勢能最小答案：BD4下列說法正確的是()A.Ra衰變成Rn要經(jīng)過一次衰變和一次衰變B.U衰變成Pa要經(jīng)過一次衰變和一次衰變C.Th衰變成Pb要經(jīng)過6次衰變和4次衰變D.U衰變成Ra要經(jīng)過4次衰變和4次衰變解析：此題考查衰變和衰變的規(guī)律及核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)守恒規(guī)律，可以先確定衰變的

51、次數(shù)答案：BC5某原子核的衰變過程是ABC，符號表示放出一個粒子，表示放出一個粒子，下列說法中正確的是()A核C比核B的中子數(shù)少2B核C比核A的質(zhì)量數(shù)少5C原子核為A的中性原子的電子數(shù)比原子核為B的中性原子的電子數(shù)多1D核C比核A的質(zhì)子數(shù)少1解析：此題仍然考查衰變和衰變的規(guī)律及核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)守恒規(guī)律，根據(jù)題目先寫出核反應(yīng)方程，然后再進行比較答案：AD6用中子(n)轟擊鋁27(Al)，產(chǎn)生鈉24(Na)和X，鈉24具有放射性，它衰變后變成鎂24(Mg)和Y.則X和Y分別是()A粒子和電子 B粒子和正電子C電子和粒子 D質(zhì)子和正電答案：A7在下列四個核反應(yīng)中，X表示了質(zhì)子的是哪些()A. NHeOXB.AlHePX；C.HHHeX ；D.UXSrXe10n答案：A8氫原子的能級圖如圖所示，欲使一處于基態(tài)的原子釋放出一個電子而變成氫離子，該氫原子需吸收的能量至少為()A13.6eVB10.2eVC0.54eVD27.2eV解析：所謂電離，指的是完全脫離原子核的束縛跑到無窮遠處，所以至少需要吸收13.6eV的能量答案：A9如圖所示，為氫原子的能級圖，若用能量為10.5eV的光子去照射一群處于基態(tài)的氫原子，則氫原子()A能躍遷到n2的激發(fā)態(tài)上去B能躍遷到n3的激發(fā)態(tài)上去C能躍遷到n4的激發(fā)態(tài)上去D以上