2018年高三物理一輪總復(fù)習(xí)專題12.2原子結(jié)構(gòu)原子核名師伴學(xué)

1、專題12.2原子結(jié)構(gòu) 原子核課前預(yù)習(xí)自我檢測1.一個(gè)氫原子從n= 3 能級躍遷到n= 2 能級，該氫原子（）A. 放出光子，能量增加B. 放出光子，能量減少C. 吸收光子，能量增加D. 吸收光子，能量減少【答案】 B【解析】 氫原子從高能級向低能級躍遷時(shí)，將以輻射光子的形式向外放出能量，故選項(xiàng)B 正確。2. 盧瑟福通過a粒子散射實(shí)驗(yàn)，判斷出原子中心有一個(gè)很小的核，并由此提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。如圖所示的平面示意圖中、兩條線表示a粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡，則沿所示方向射向原子核的a粒子可能的運(yùn)動(dòng)軌跡是（）A.軌跡 aD.軌跡 d【答案】 A【解析】口粒子帶正電，因此厘粒子靠近核時(shí)，與核間有斥力，沿方冋的

2、茁粒子比沿方向的a粒子寓核近，與核的作用強(qiáng)，因此口粒子沿方向進(jìn)入后與核作用向外側(cè)散射的偏轉(zhuǎn)角應(yīng)該比沿的大3.（多選）釷核（2904Th）具有放射性，它能放出一個(gè)電子衰變成鎂核（Pa），伴隨該過程會(huì)放出丫光子，下列說法中正確的是（）A. 因?yàn)樗プ冞^程中原子核的質(zhì)量數(shù)守恒，所以不會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量虧損234B. 丫光子是衰變過程中鎂核（91Pa）輻射的C. 給釷加熱，釷的半衰期將變短D. 原子核的天然放射現(xiàn)象說明原子核是可分的【答案】 BD【解析】 衰變過程中原子核的質(zhì)量數(shù)守恒，但是會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量虧損，則選項(xiàng)A 錯(cuò)誤；給釷加熱，釷的半衰期不變，故選項(xiàng) C 錯(cuò)誤。B.軌跡bC.軌跡 c說子核24.（多選）鈾核裂

3、變是核電站核能的重要來源，其一種裂變反應(yīng)式是29fu+in 一 Ba+36心+ 30n。下列說法正確的有（）A. 上述裂變反應(yīng)中伴隨著中子放出B. 鈾塊體積對鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的發(fā)生無影響3字），種不同的頻率?！敬?.3110【解頻率最大的光子對應(yīng)于從最高能級向基態(tài)的躍遷，則有EE= 0.96E，又因?yàn)?&=4 日,n故可得n= 5,E1E因而頻率最小的光子對應(yīng)于從n= 5 到n= 4 的能級躍遷，具有的能量E= &曰= 2516C.鈾核的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可人工控制D.鈾核的半衰期會(huì)受到環(huán)境溫度的影響【答案】 AC【解析】 裂變反應(yīng)式中的in 為中子，鈾塊體積大于臨界體積，才能發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，且鈾

4、核的鏈?zhǔn)椒碅、C 正確，選項(xiàng) B 錯(cuò)誤；放射性元素的半衰期不受外界壓強(qiáng)、溫度的影響，選項(xiàng)【答案】 A【解析】【解析】由動(dòng)里守f旦正律，得4011218wov4反沖核的速度為V=318反沖核的動(dòng)能為而耳口二+衛(wèi)?師棉二2砲訶44則左=麗衛(wèi)做訛=亓評o選項(xiàng)A正確。課堂講練典例分析考點(diǎn)一 原子結(jié)構(gòu)、氫原子的能級躍遷【典例 1】氫原子基態(tài)的能量為E= 13.6 eV。大量氫原子處于某一激發(fā)態(tài)。由這些氫原子可能發(fā)出的所有的光子中，頻率最大的光子能量為一0.96E1，頻率最小的光子的能量為應(yīng)是可控的，選項(xiàng)誤。5.靜止的氡核222Rn 放出a粒子變成釙核 饗 Fb時(shí)，a粒子的動(dòng)能是 丘，原子核因反沖而運(yùn)動(dòng)，

5、它的動(dòng)能是（）4A.E218B.218r 丘4D.224E0eV（保留 2 位有效數(shù)宜=亍40.31 eV，因氫原子是大量的，故由C2= 10 知可具有 10 種不同頻率的光子?！痉此伎偨Y(jié)】氫原子能級圖與原子躍遷問題的解答技巧(1) 能級之間躍遷時(shí)放出的光子頻率是不連續(xù)的。(2) 能級之間發(fā)生躍遷時(shí)放出(吸收)光子的頻率由hV=Em-曰求得。若求波長可由公式C=V求得。(3) 個(gè)氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為(n- 1)。(4) 一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)的兩種求解方法，2n n-1用數(shù)學(xué)中的組合知識(shí)求解：N C2=-。2利用能級圖求解：在氫原子能級圖中將氫原子躍遷的各種可能情況

6、一一畫出，然后相加?！靖櫠逃?xùn)】1.盧瑟福和他的學(xué)生做a粒子轟擊金箔實(shí)驗(yàn)，獲得了重要發(fā)現(xiàn)。關(guān)于a粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，下列說法正確的是()A. 證明了質(zhì)子的存在B. 證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的C. 證明了原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個(gè)很小的核里D. 說明了原子中的電子只能在某些軌道上運(yùn)動(dòng)【答案】 C【解析】a粒子散射實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了原子內(nèi)存在一個(gè)集中了全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量的核，數(shù)年后盧瑟福才發(fā)現(xiàn)核內(nèi)有質(zhì)子并預(yù)測核內(nèi)存在中子，所以選項(xiàng)C 對；選項(xiàng) A、B 錯(cuò)；玻爾發(fā)現(xiàn)了電子軌道量子化，選項(xiàng) D 錯(cuò)。考點(diǎn)二原子核的衰變 半衰期【典例 2】關(guān)于天然放射性，下列說法正確的是 _ 。A.

7、所有元素都可能發(fā)生衰變B. 放射性元素的半衰期與外界的溫度無關(guān)C. 放射性元素與別的元素形成化合物時(shí)仍具有放射性D.a、B和丫三種射線中，丫射線的穿透能力最強(qiáng)E.個(gè)原子核在一次衰變中可同時(shí)放出a、B和丫三種射線【答案】 BCD5【解析】自然界中絕大部分元素沒有放射現(xiàn)象選項(xiàng)A錯(cuò)誤,放射性元素的半衰期只與原子核結(jié)構(gòu) 有關(guān)，與其他因素?zé)o關(guān)，選項(xiàng)&C正屜 g 盯叮三種射線電高能力依次減弱，穿透能力依次増強(qiáng)，選 項(xiàng)D正確原子核發(fā)生衰變時(shí)，不能同時(shí)發(fā)生口和P衰變Y射線伴隨這兩種衰孌產(chǎn)生故選頂E錯(cuò)誤?！痉此伎偨Y(jié)】半衰期的理解(1) 半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對少數(shù)原子核不適用；(2) 原子核質(zhì)量減少一半

8、與原子核有半數(shù)發(fā)生衰變概念不同；(3) 半衰期的大小是由原子核內(nèi)部自身因素決定的，與外部條件無關(guān)?！靖櫠逃?xùn)】2.14C 發(fā)生放射性衰變成為14N，半衰期約 5 700 年。已知植物存活期間，其體內(nèi)14C 與12C 的比例不變； 生命活動(dòng)結(jié)束后，14c 的比例持續(xù)減少?，F(xiàn)通過測量得知，某古木樣品中14C 的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一。下列說法正確的是 _ 。A.該古木的年代距今約5 700 年B.12C、13C、14C 具有相同的中子數(shù)C.14C 衰變?yōu)?4N的過程中放出3射線D.增加樣品測量環(huán)境的壓強(qiáng)將加速14C 的衰變【答案】AC【解析】古木樣品中叱的比例正好罡現(xiàn)代樣品的二分之一

9、，說明古木恰好經(jīng)歷了一個(gè)半衰期的時(shí) 間，故A正嬴叱、叱、叱具有相同的質(zhì)子類 不同的中子數(shù)，故B錯(cuò)。叱的衰變方程為：宋一憫 十9可見C正確.放射性元素的半衰期與外界因素?zé)o關(guān)，故D錯(cuò)?？键c(diǎn)三核反應(yīng)類型及核反應(yīng)方程【典例 3】(多選)關(guān)于核衰變和核反應(yīng)的類型，下列表述正確的有()A.238UR1?Th+2He是a衰變B.1；N+；He7o+1H 是3衰變C.2H+；He+in 是輕核聚變D.82S 尸36Kr + 2-1e 是重核裂變(2)現(xiàn)有四個(gè)核反應(yīng)A.1H+?HR；He+0n235. 1891B.92U+ 0nfX+36Kr+3n24 25 26 27 28 2924240C.nNa+12Mg

10、+ -1eD.4He+4B 尸162C+0n6述，A C正確。(2)人工轉(zhuǎn)變方程的特點(diǎn)是箭頭的左邊是氦核與常見元素的原子核，箭頭的右邊也是常見元素的原子核。D 是查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程。B 是裂變反應(yīng)，是研究原子彈的核反應(yīng)方程。A 是聚變反應(yīng)，是研究氫彈的核反應(yīng)方程。由電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可以判定，X 質(zhì)量數(shù)為 144，電荷數(shù)為 56,所以中子數(shù)為 144 56= 88?！痉此伎偨Y(jié)】解答有關(guān)核反應(yīng)方程問題的技巧(1)熟記常見基本粒子的符號(hào)一一是正確書寫核反應(yīng)方程的基礎(chǔ)。如質(zhì)子(!H)、中子(：n)、a粒子(4He)、3粒子(0-ie)、正電子(1e)、氘核(1H)、氚核(；H)等。(2

11、)熟悉核反應(yīng)的四種基本類型衰變、人工轉(zhuǎn)變、裂變和聚變。(3)掌握核反應(yīng)方程遵守的規(guī)律是正確書寫核反應(yīng)方程或判斷某個(gè)核反應(yīng)方程是否正確的依據(jù), 所以要理解并應(yīng)用好質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒的規(guī)律。(4)明白核反應(yīng)過程是不可逆的核反應(yīng)方程只能用箭頭連接并表示反應(yīng)方向,不能用等號(hào)連接。 【跟蹤短訓(xùn)】1_是發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程， _ 是研究原子彈的基本核反應(yīng)方程， _ 是研究氫彈的基本核反應(yīng)方程。2求 B 中 X 的質(zhì)量數(shù)和中子數(shù)?！敬鸢浮?1)AC (2)D B A 144 88【解析】(1)衰變是原子核自發(fā)地放出a或3粒子的核反應(yīng)，衰變方程的特點(diǎn)是箭頭的左邊只有一個(gè)原子核，箭頭的右邊出現(xiàn)a或3粒子；聚

12、變反應(yīng)的特點(diǎn)是箭頭的左邊是兩個(gè)輕核，箭頭的右邊是較大質(zhì)量的原子核；裂變方程的特點(diǎn)是箭頭的左邊是重核與中子反應(yīng)，箭頭右邊是中等質(zhì)量的原子核。綜上所3.以下幾個(gè)原子核反應(yīng)中,A.2He+ 泊尸1FC+ XX 代表a粒子的反應(yīng)式是 (B.23990Th29314PaX7231CH+ 宀on + X【解折】 由蟄U+hi7姬a+ S8Kr+3An可知，會(huì)產(chǎn)生3個(gè)中子，要使裂變持續(xù)進(jìn)行(璉式反應(yīng))，物 質(zhì)的休積需大于它的臨界休積。(2)組成a粒子的核子與a粒子的質(zhì)量差為Am=(2?n +Imu) PMQ結(jié)合能込曲代入數(shù)JS得A5=43xlO-iaT【反思總結(jié)】1 核能、質(zhì)能方程常用規(guī)律(1) 核能是指核

13、子結(jié)合成原子核時(shí)釋放的能量或原子核分解為核子時(shí)吸收的能量。(2) 質(zhì)量虧損是指組成原子核的核子質(zhì)量的總和與原子核質(zhì)量之差。(3) 質(zhì)能方程：E=mC、E=Am-c2、1 u 相當(dāng)于 931.5 MeV ;揭示了質(zhì)量和能量的不可分割性。(4) 釋放核能的兩種途徑：重核裂變(鏈?zhǔn)椒磻?yīng))與輕核聚變(熱核反應(yīng))。2 解有關(guān)核能問題的技巧(1) 根據(jù)質(zhì)量虧損計(jì)算：AE=Am-c2及 1 u 相當(dāng)于 931.5 MeV。(2) 根據(jù)能量守恒和動(dòng)量守恒計(jì)算。(3) 在計(jì)算具有宏觀質(zhì)量的物質(zhì)中所有原子核發(fā)生核反應(yīng)所釋放能量時(shí)用阿伏加德羅常數(shù)來計(jì)算核能【跟蹤短訓(xùn)】4.已知氦原子的質(zhì)量為MHeu，電子的質(zhì)量為mu

14、，質(zhì)子的質(zhì)量為mu，中子的質(zhì)量為mu , u 為原子 質(zhì)量單位，且由愛因斯坦質(zhì)能方程E=mC可知：1 u 對應(yīng)于 931.5 MeV 的能量，若取光速c= 3X108m/s , 則兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子聚變成一個(gè)氦核，釋放的能量為( )A. 2x(m+m)Mex931.5 MeVB. 2x(m+m+m)Mex931.5 MeV2C. 2x(m+m+m)MexcJ2D. 2x(m+m)MexcJ【答案】B【解析】 核反應(yīng)方程為質(zhì)量虧損乂伽+飯-(Mie-2施尸25+甌+皿) 一砲，所嘆釋放的能量為 皿二二2%脾+師-刖“一國旳31_SMeS選項(xiàng)B正確課后鞏固 課時(shí)作業(yè)1.下列核反應(yīng)方程中，屬于a衰變

15、的是()A.1：N+18o+!H92U 是核電站常用的核燃料。92U8B.UR10Th+；He2341C.1H+1HR2He+on2342340D.9oThf9iPa+ ie【答案】 B【解析】 A 項(xiàng)屬于原子核的人工轉(zhuǎn)變，B 項(xiàng)屬于a衰變，C 項(xiàng)屬于聚變反應(yīng)，D 項(xiàng)屬于3衰變。2. （多選）能源是社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，發(fā)展核能是解決能源問題的途徑之一。下列釋放核能的反應(yīng)方程，表述正確的有（）3241A.iH+iH2He+on 是核聚變反應(yīng)B.1H+2H2He+in 是3衰變C.235U+ oni44Ba+3Kr + 3on 是核裂變反應(yīng)D.92U+on 54Xe+38Sr + 2on 是a衰變【答

16、案】 AC【解析】3衰變時(shí)釋放出電子（1e） ,a衰變時(shí)釋放出氦原子核（；He），可知選項(xiàng) B、D 錯(cuò)誤；選項(xiàng) A 中一個(gè)氚核和一個(gè)氘核結(jié)合成一個(gè)氦核并釋放出一個(gè)中子是典型的核聚變反應(yīng)；選項(xiàng)C 中一個(gè) U235 原子核吸收一個(gè)中子，生成一個(gè) Ba 原子核和一個(gè) Kr 原子核并釋放出三個(gè)中子。3.（多選）如圖所示，氫原子在不同能級間發(fā)生a、b、c三種躍遷時(shí)，釋放光子的波長分別是入a、入b、入c,則下列說法正確的是（）A. 釋放光子的波長關(guān)系為 入b=入a+入cB. 從n= 3 能級躍遷到n= 2 能級時(shí)，輻射的光子頻率最小C. 從n= 3 能級躍遷到n= 2 能級時(shí)，電子的動(dòng)能增加，電勢能減小，

17、氫原子的能量減小D.若用波長為 入c的光照射某金屬時(shí)恰好能發(fā)生光電效應(yīng)，則用波長為入a的光照射該金屬時(shí)也一定能 發(fā)生光電效應(yīng)E. 用 12.09 eV 的光子照射大量處于基態(tài)的氫原子時(shí)，可以發(fā)出三種頻率的光【答案】 BCE【解析】根E=hvr可得+B正確；由二扌得A錯(cuò)誤；氫師子從高能級冋低能級紙遷，將以輻射光子的形式向外放出能崑 電子的動(dòng)能増加，電勢能減小氫愿子的總能重濟(jì)卜C正確；由于Q 畑用波長為晁的光照射該金雇時(shí)一定不能發(fā)生光電效應(yīng)，D錯(cuò)誤；大量處于基態(tài)的氫原子 吸收12.09凸的光子后躍遷到n=3的謎為犬量處于/T=3能圾的這種原子向低能級抵遷時(shí)可以發(fā)出三種 頻率的光，E正確。94.下列

18、有關(guān)原子結(jié)構(gòu)和原子核的認(rèn)識(shí)，其中正確的是A. 丫射線是高速運(yùn)動(dòng)的電子流B. 氫原子輻射光子后，其繞核運(yùn)動(dòng)的電子動(dòng)能增大10C.太陽輻射能量的主要來源是太陽中發(fā)生的重核裂變【答案】B【解析】丫射線是光子流，選項(xiàng) A 錯(cuò)誤；氫原子輻射光子后能量減小，軌道半徑減小，其繞核運(yùn)動(dòng)的電子動(dòng)能增大，總能量減小，選項(xiàng)B 正確；太陽輻射能量的主要來源是太陽中發(fā)生的氫核聚變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由 m=p,n=辛得 m=羅=普g = 25 g，選項(xiàng) D 錯(cuò)誤。5（多選）科學(xué)家使用核反應(yīng)獲取氚，再利用氘和氚的核反應(yīng)獲得能量。核反應(yīng)方程分別為：X+丫宀4He+泊+ 4.9 MeV 和1H+；He+ X+ 17.6 MeV。下

19、列表述正確的有（）A. X 是中子B. Y 的質(zhì)子數(shù)是 3，中子數(shù)是 6C. 兩個(gè)核反應(yīng)都沒有質(zhì)量虧損D. 氘和氚的核反應(yīng)是核聚變反應(yīng)【答案】AD【解析】 設(shè)舟&由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒有：丄十0=4+艮2十孑=丄+4, 2+=2+1,1+1=2+2,可得 A=lfAr=6fZ=0,了=3,故X是中子，A正確：由仏i知Y的質(zhì)子數(shù)、中子數(shù) 都是賈故B錯(cuò)誤,兩個(gè)檢反應(yīng)中都釋放了能豊故都有質(zhì)量虧損，C錯(cuò)誤,氟和氟的核反應(yīng)中質(zhì)量較小的 核合成了質(zhì)量轅犬的檢故D正確。6.氫原子能級如圖，當(dāng)氫原子從n= 3 躍遷到n= 2 的能級時(shí)，輻射光的波長為 656 nmo 以下判斷正確的是（）nE冏W -

20、 - （I4 - -0.853-1.512- 3.4I-1菟氐A(chǔ).氫原子從n= 2 躍遷到n= 1 的能級時(shí)，輻射光的波長大于656 nmB. 用波長為 325 nm 的光照射，可使氫原子從n= 1 躍遷到n= 2 的能級C.一群處于n= 3 能級上的氫原子向低能級躍遷時(shí)最多產(chǎn)生3 種譜線D. 用波長為 633 nm 的光照射，不能使氫原子從n= 2 躍遷到n= 3 的能級【答案】CDc【解析】由 h =E2-E及氫原子能級關(guān)系可知，從n= 2 躍遷到n= 1 時(shí)釋放光子波長為 122 nm,故入210D.83Bi 的半衰期是2105 天，100 克83Bi 經(jīng)過 10 天后還剩下50 克11

21、選項(xiàng) A 錯(cuò)誤。波長 325 nm 光子能量小于波長 122 nm 光子能量，不能使氫原子從n= 1 躍遷到n= 2 的能級，選項(xiàng) B錯(cuò)誤。一群處于n=3 能級的氫原子向低能級躍遷時(shí)最多有3 種可能，因此最多產(chǎn)生3 種譜線，選項(xiàng) C 正確。從n= 3 躍遷到n= 2 時(shí)輻射光的波長 入=656 nm 所以，只有當(dāng)入射光波長為656 nm 時(shí)，才能使氫原子從n= 2 躍遷到n= 3 的能級，選項(xiàng) D 正確。7.如圖所示，氫原子可在下列各能級間發(fā)生躍遷，設(shè)從n= 4 到n= 1 能級輻射的電磁波的波長為 入i,從n= 4 到n= 2 能級輻射的電磁波的波長為 入2,從n= 2 到n= 1 能級輻射

22、的電磁波的波長為 入3,則下列 關(guān)系式中正確的是（）HEn/eV5 - -0.544 - -O.S53 - -1JI2 -3 A-13.6A.入1V入3B.入3入2C.入3入2111D.=+入3入1入2E.111入3入1入2【答案】 ABE【解析】 已知從 n=4 到H=1能圾輻射的電晞皮的滋長為兀 從n=4到n=2 $毆輻射的電磁波的 渡長為從 Q 戈到用二1能級輻射的電谿S的浪長為心貝仏、述、矗的關(guān)系為底殍4圧 即右AlA?AlA311c c c111111X 辰石刁？ X 屜又臂忖牡即石爻怙則滬石即正確選項(xiàng)為*B. E&一質(zhì)子束入射到靜止靶核13AI上，產(chǎn)生如下核反應(yīng)：p+13A

23、I X+ n式中 p 代表質(zhì)子，n 代表中子，X 代表核反應(yīng)產(chǎn)生的新核。由反應(yīng)式可知，新核X 的質(zhì)子數(shù)為_，中子數(shù)為_ ?！敬鸢浮?4 13【解析】p 代表質(zhì)子， 符號(hào)12為1H, n 代表中子，符號(hào)為0n,根據(jù)核反應(yīng)中的雙守恒可知，1H+27AI 一27Si +in，則新核 X 的質(zhì)子數(shù)為 14,中子數(shù)為 27 14= 13。9.一個(gè)鈾核衰變?yōu)殁Q核時(shí)釋放出一個(gè)a粒子，已知鈾核的質(zhì)量為 3.853 131X1025kg，釷核的質(zhì)量一 25一 27為 3.786 567X10 kg ,a粒子的質(zhì)量為 6.646 72X10 kg，在這個(gè)衰變過程中釋放出的能量等于 J （取兩位有效數(shù)字），衰變方程為 _ ?！敬鸢浮?.7X10一13JUR22Th+；He132=me,可以算出釋放的能量 E。 m=nu-nThna一 30=9.68x10 kg2 308 2E= m-e=9.68x10 x(3.00 x10 )=8.7x1013J這個(gè)a衰變的方程為92LRM4Th+4He一 253.853x10 kg271.66x10 kg釷核228Th（原子質(zhì)量為 228.028 7 u）。已知原子質(zhì)量單位（1）寫出核衰變反應(yīng)方程;（2）求該核衰變反應(yīng)中釋放出的核能；（3）假設(shè)反應(yīng)中釋放出的核能全部轉(zhuǎn)化為釷核和a粒子的動(dòng)能，則釷核獲得的動(dòng)能有多大?【答案】 (1)232LR1?Th+；He