2024屆魯科版高考物理一輪復(fù)習(xí) 原子結(jié)構(gòu)、原子核 教案

第2講原子結(jié)構(gòu)原子核

【目標(biāo)要求】1.知道原子的核式結(jié)構(gòu)，了解氫原子光譜，掌握玻爾理論及能級(jí)躍遷規(guī)律.2了解

原子核的組成及核力的性質(zhì)，了解半衰期及其統(tǒng)計(jì)意義.3認(rèn)識(shí)原子核的結(jié)合能，了解核裂變

及核聚變，能根據(jù)質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒寫出核反應(yīng)方程.

考點(diǎn)一原子結(jié)構(gòu)和氫原子光譜

■梳理

1.原子結(jié)構(gòu)

⑴電子的發(fā)現(xiàn)：英國(guó)物理學(xué)家JJ湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子.

（2）a粒子散射實(shí)驗(yàn)：1909年，英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福和他的助手進(jìn)行了用a粒子轟擊金箔的實(shí)

驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)a粒子穿過(guò)金箔后基本上仍沿原來(lái)方向前進(jìn),但有少數(shù)a粒子發(fā)生了

大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)a粒子偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90。，也就是說(shuō)它們幾乎被“撞”了回來(lái).

（3）原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子中心有一個(gè)很小的核，原子全部的正電荷和幾乎全部質(zhì)量都

集中在核里，帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn).

2.氫原子光譜

⑴光譜：用棱鏡或光柵可以把光按波長(zhǎng)瀕率）展開(kāi)，獲得光的波長(zhǎng)瀕率）和強(qiáng)度分布的記錄,

即光譜.

（2）光譜分類：

①線狀譜是一條條的亮線.

②連續(xù)譜是連在一起的光帶.

（3X原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：

①巴耳末系是氫原子光譜在可見(jiàn)光區(qū)的譜線，其波長(zhǎng)公式三內(nèi)球一上RI=3,4,5…），R=

是里德伯常量，R^=l.10X107m-i,n為量子數(shù)，此公式稱為巴耳末公式.

②氫光譜在紅外和紫外光區(qū)的其他譜線也都滿足與巴耳末公式類似的關(guān)系式.

-判斷正誤

1.在a粒子散射實(shí)驗(yàn)中，少數(shù)a粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)是由于它跟金原子中的電子發(fā)生了碰

撞.（X）

2.原子中絕大部分是空的，原子核很小.（V）

3.核式結(jié)構(gòu)模型是盧瑟福在a粒子散射實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出的.（V）

4.發(fā)射光譜可能是連續(xù)譜，也可能是線狀譜.(V)

【例1】關(guān)于a粒子散射實(shí)驗(yàn)，下述說(shuō)法中正確的是()

A.在實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象是絕大多數(shù)a粒子穿過(guò)金箔后，仍沿原來(lái)方向前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生了

較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)超過(guò)90°,有的甚至被彈回接近180°

B.使a粒子發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)的力來(lái)自帶正電的核及核外電子，當(dāng)a粒子接近核時(shí)是核的排斥

力使a粒子發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)，當(dāng)a粒子接近電子時(shí)，是電子的吸引力使之發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)

C.實(shí)驗(yàn)表明原子中心有一個(gè)極小的核，它占有原子體積的極小部分，實(shí)驗(yàn)事實(shí)肯定了湯姆

孫的原子結(jié)構(gòu)模型

D.實(shí)驗(yàn)表明原子中心的核帶有原子的全部正電及全部質(zhì)量

答案A

解析在實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象是絕大多數(shù)a粒子穿過(guò)金箔后，仍沿原來(lái)方向前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生

了較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)超過(guò)90。，有的甚至被彈回接近180。，所以A正確；使a粒子發(fā)生

明顯偏轉(zhuǎn)的力是來(lái)自帶正電的核，當(dāng)a粒子接近核時(shí)，核的排斥力使a粒子發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)，

電子對(duì)a粒子的影響忽略不計(jì)，所以B錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)表明原子中心有一個(gè)極小的核，它占有原

子體積的極小部分，實(shí)驗(yàn)事實(shí)否定了湯姆孫的原子結(jié)構(gòu)模型，所以C錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)表明原子中

心的核帶有原子的全部正電及絕大部分質(zhì)量，所以D錯(cuò)誤.

考點(diǎn)二玻爾理論能級(jí)躍遷

■梳理宓番知識(shí)

1.玻爾理論

(1)定態(tài)假設(shè)：電子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中,在這些能量狀態(tài)中電子繞核的運(yùn)動(dòng)

是穩(wěn)定的,電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不產(chǎn)生電磁輻射.

(2)躍遷假設(shè)：電子從能量較高的定態(tài)軌道能量記為En)躍遷到能量較低的定態(tài)軌道(能量記

為Em，m〈n)時(shí)，會(huì)放出能量為hv的光子，這個(gè)光子的能量由前后兩個(gè)能級(jí)的能量差決定，

即hv=En-Em.R是普朗克常量，h=6.63X10-34J-s)

(3漱道量子化假設(shè)：原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng).原子的

定態(tài)是不連續(xù)的,因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的.

2.能級(jí)躍遷

(1)能級(jí)和半徑公式：

①能級(jí)公式：E"=*E&=1,2,3…)，其中E]為基態(tài)能量，其數(shù)值為E]=—13.6eV.

②半徑公式：rn=n2rifc=l,2,3???),其中「為基態(tài)軌道半徑，其數(shù)值為％=().53XlO-iom.

(2凰原子的能級(jí)圖，如圖所示

2~|■一！---------------3.4

1?用：------------------------------------13.6

■判斷正誤

1.處于基態(tài)的氫原子可以吸收能量為11eV的光子而躍遷到高能級(jí).(X)

2.氫原子吸收或輻射光子的頻率條件是hv=En—Em3〈n).(V)

3.氫原子各能級(jí)的能量指電子繞核運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能.(X)

4.玻爾理論能解釋所有元素的原子光譜.(義)

■提升關(guān)鍵能力

1.兩類能級(jí)躍遷

(1)自發(fā)躍遷：高能級(jí)一低能級(jí)，釋放能量，發(fā)射光子.

光子的頻率戶手

(2度激躍遷：低能級(jí)一高能級(jí)，吸收能量.

①吸收光子的能量必須恰好等于能級(jí)差hv=歸.住意：當(dāng)入射光子能量大于該能級(jí)的電離能

時(shí)，原子對(duì)光子吸收不再具有選擇性，而是吸收以后發(fā)生電離)

②碰撞、加熱等：只要入射粒子能量大于或等于能級(jí)差即可，E,》AE.

2.光譜線條數(shù)的確定方法

(1戶個(gè)氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為n—L

(2戶群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)N=Cg=/立

3.電離

(1)電離態(tài)：n=8,E=0.

⑵電離能：指原子從基態(tài)或某一激發(fā)態(tài)躍遷到電離態(tài)所需要吸收的最小能量.

例如：氫原子從基態(tài)一電離態(tài)：

E吟=0-(-13.6eV)=13.6eV

（3諾吸收能量足夠大，克服電離能后，獲得自由的電子還具有動(dòng)能.

【例2】（2022重慶卷8）如圖為氫原子的能級(jí)示意圖.已知藍(lán)光光子的能量范圍為2.5A2.76eV,

紫光光子的能量范圍為2.743.10eV.若使處于基態(tài)的氫原子被激發(fā)后，可輻射藍(lán)光，不輻射

紫光，則激發(fā)氫原子的光子能量為（）

”E/eV

5------------------------0.54

4------------------------0.85

3------------------------151

2------------------------3.40

1-----------------------13.60

A.10.20eVB.12.09eV

C.12.75eVD.13.06eV

答案C

解析由題知使處于基態(tài)的氫原子被激發(fā)后，可輻射藍(lán)光，不輻射紫光，則由藍(lán)光光子能量

范圍可知?dú)湓訌膎=4能級(jí)向低能級(jí)躍遷可輻射藍(lán)光，不輻射紫光，即從n=4躍遷到n=2

輻射藍(lán)光，則需激發(fā)氫原子到n=4能級(jí)，則激發(fā)氫原子的光子能量為^E=E4-E1=12.75eV,

故選C.

【例3】（2022浙江6月選考7）如圖為氫原子的能級(jí)圖.大量氫原子處于n=3的激發(fā)態(tài)，在

向低能級(jí)躍遷時(shí)放出光子，用這些光子照射逸出功為2.29eV的金屬鈉.下列說(shuō)法正確的是

()

nE/cV

8-----------0

4---------------0.85

3---------------1.51

2--------------3.4

I-------------13.6

A.逸出光電子的最大初動(dòng)能為10.80eV

B.n=3躍遷到n=l放出的光電子動(dòng)量最大

C.有3種頻率的光子能使金屬鈉產(chǎn)生光電效應(yīng)

D.用0.85eV的光子照射，氫原子躍遷到n=4激發(fā)態(tài)

答案B

解析從n=3躍遷到n=l放出的光電子能量最大，根據(jù)Ek=E—以，可得此時(shí)最大初動(dòng)能

為E=9.8eV,故A錯(cuò)誤；從n=3躍遷到n=l放出的光電子能量最大，根據(jù)p=4=￥，E

K八C

=hv,可知?jiǎng)恿恳沧畲螅蔅正確；大量氫原子從n=3的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)能放出C&=3

種頻率的光子，其中從n=3躍遷到n=2放出的光子能量為妞1=—1.51eV—(―3.4eV)

=1.89eV<2.29eV,不能使金屬鈉發(fā)生光電效應(yīng)，其他兩種均可以，故C錯(cuò)誤；由于從n=3

躍遷到n=4需要吸收的光子能量為AE2=1.51eV-0.85eV=0.66eV,所以用0.85eV的光

子照射，不能使氫原子躍遷到n=4激發(fā)態(tài)，故D錯(cuò)誤.

考點(diǎn)三原子核的衰變及半衰期

■梳理必備知識(shí)

1.原子核的組成：原子核是由質(zhì)子和中子組成的,原子核的電荷數(shù)等于核內(nèi)的質(zhì)子數(shù).

2.天然放射現(xiàn)象

放射性元素自發(fā)地發(fā)出射線的現(xiàn)象,首先由貝可勒爾發(fā)現(xiàn).天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說(shuō)明原子

孩具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu).

3.三種射線的比較

名稱構(gòu)成符號(hào)電荷量質(zhì)量電離能力貫穿本領(lǐng)

a射線氫核$He+2e4u最喔最盥

]

B射線電子-e較強(qiáng)較強(qiáng)

平1837u

Y射線光子V00最更最迤

4.原子核的衰變

(1度變：原子核自發(fā)地放出a粒子或B粒子，變成另一種原子核的變化稱為原子核的衰變.

(2)a衰變、(衰變

衰變類型a衰變8衰變

衰變方程除一“二$Y+$He^z^Y+-?e

2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)整體射出中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子和電子

衰變實(shí)質(zhì)

2|H+2|nf$He4n-|H+_?e

衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒

(3)Y射線：Y射線經(jīng)常是伴隨著a衰變或B衰變同時(shí)產(chǎn)生的.

5.半衰期

(1正式：N=N(-)T,m=m(—)T.

余原2余原2

（2澎響因素：放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部自身的因素決定的,跟原子所處的外部條件

抑溫度、壓強(qiáng)）和化學(xué)狀態(tài)抑單質(zhì)、化合物）無(wú)關(guān)（選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”）.

6.放射性同位素的應(yīng)用與防護(hù)

（1威射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素兩類,放射性同位素的化學(xué)性質(zhì)

相同.

（2）應(yīng)用：放射治療、培優(yōu)、俁鮮、做示蹤原子等.

（3）防護(hù)：防止放射性對(duì)人體組織的傷害.

■判斷正誤

1.三種射線按穿透能力由強(qiáng)到弱的排列順序是Y射線、B射線、a射線.（V）

2.B衰變中的電子來(lái)源于原子核外電子.（X）

3.發(fā)生B衰變時(shí)，新核的電荷數(shù)不變.（X）

4.如果現(xiàn)在有100個(gè)某放射性元素的原子核，那么經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期后還剩50個(gè).（X）

1例4，（2021福建卷9）核污水中常含有氤QH）等放射性核素，處置不當(dāng)將嚴(yán)重威脅人類安

全.京B衰變的半衰期長(zhǎng)達(dá)12.5年，衰變方程為狙一狎e+me+Fe，其中大。是質(zhì)量可忽略

不計(jì)的中性粒子，Z=,A=.若將含有質(zhì)量為m的瓶的核污水排入大海，

即使經(jīng)過(guò)50年，排入海中的京還剩_______m傭分?jǐn)?shù)表示）.

答案23米

解析根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，

可知Z=l—（―1）=2,A=3.由!=魯=4,

T12.5

可知50年為4個(gè)半衰期.若將含有質(zhì)量為m的笊的核污水排入大海，經(jīng)過(guò)50年，排入海中

的危剩余質(zhì)量為nf=血與4=，1.

工例5】侈選）有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直紙面向外，一個(gè)原來(lái)靜止在A

處的原子核發(fā)生衰變放射出兩個(gè)粒子，兩個(gè)新核的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，已知兩個(gè)相切圓半徑

分別為rr金.下列說(shuō)法正確的是（）

A.原子核發(fā)生a衰變，根據(jù)已知條件可以算出兩個(gè)新核的質(zhì)量比

B.衰變形成的兩個(gè)粒子帶同種電荷

C.衰變過(guò)程中原子核遵循動(dòng)量守恒定律

D.衰變形成的兩個(gè)粒子電荷量的關(guān)系為q]：q2=。：7

答案BC

解析衰變后兩個(gè)新核速度方向相反，受力方向也相反，根據(jù)左手定則可判斷出兩個(gè)粒子帶

同種電荷，所以衰變是a衰變，衰變后的新核由洛倫茲力提供向心力，有Bqv=m上，可得r

r

，衰變過(guò)程遵循動(dòng)量守恒定律，即mv相同，所以電荷量與半徑成反比，有%:q2=%：r『

但無(wú)法求出質(zhì)量比，故A、D錯(cuò)誤，B、C正確.

考點(diǎn)四核反應(yīng)及核能的計(jì)算

■梳理必備知識(shí)

1.核反應(yīng)的四種類型

類型可控性核反應(yīng)方程典例

a衰變自發(fā)2<J-2好h+四

衰變

B衰變自發(fā)2躡11-2時(shí)a+_§e

i密+gHe-9+|H

/瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子）

^He+3Be-啄+jn

人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯た刂疲ú榈峦税l(fā)現(xiàn)中子）

胸Al+$He-建+出約里奧一居里夫婦發(fā)

現(xiàn)放射性同位素，同

感一般i+岸

時(shí)發(fā)現(xiàn)正電子

2蝴+5-1即a+熊Kr+33n

重核裂變?nèi)菀卓刂?/p>

2明+2-1蟆e+能Sr+3

輕核聚變現(xiàn)階段很難控制jH+|H^He+^n+17.6MeV

2.核反應(yīng)方程式的書(shū)寫

（1潮記常見(jiàn)基本粒子的符號(hào)，是正確書(shū)寫核反應(yīng)方程的基礎(chǔ).如質(zhì)子（1H）、中子仙）、a粒子

gHe）、B粒子（_,e）、正電子（,e）、笊核《H）、笊核出）等.

（2）掌握核反應(yīng)方程遵循的規(guī)律：質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒.

(3油于核反應(yīng)不可逆，所以書(shū)寫核反應(yīng)方程式時(shí)只能用“一”表示反應(yīng)方向.

3.核力和核能

(1成力：原子核內(nèi)部，核子間所特有的相互作用力.

(2注合能：原子核是核子憑借核力結(jié)合在一起構(gòu)成的，要把它們分開(kāi)需要的能量,叫作原子

的結(jié)合能，也叫核能.

(3)比結(jié)合能：原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比,叫作比結(jié)合能，也叫平均結(jié)合能.比結(jié)合能越

大，原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定.

(4成子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損如，其對(duì)應(yīng)的能量AE=/C2.原子核分解成核子時(shí)

要吸收一定的能量，相應(yīng)的質(zhì)量增加&n,吸收的能量為AE=Anc2.

■判斷正誤■------------------------------------------------------------------------

1.核力就是庫(kù)侖力.(X)

2.原子核的結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定.(X)

3.核反應(yīng)中，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，一定有核能產(chǎn)生.(V)

■提升關(guān)鍵能力

核能的計(jì)算方法

(1艱據(jù)小=甌儂計(jì)算，計(jì)算時(shí)Am的單位是“kg”,c的單位是“m/s”，洋的單位是“J”.

(2艱據(jù)牛=&nX931.5MeV計(jì)算.因1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5MeV的能量，所以計(jì)

算時(shí)甌1的單位是“u”，AE的單位是“MeV”.

(3,艮據(jù)核子比結(jié)合能來(lái)計(jì)算核能：原子核的結(jié)合能=核子比結(jié)合能X核子數(shù).

1例6］下列說(shuō)法正確的是()

A.2巡U-2^rh+X中X為中子，核反應(yīng)類型為B衰變

BqH+狙-#Ie+Y中Y為中子，核反應(yīng)類型為人工轉(zhuǎn)變

C.2蝌+出-1編Xe+%Sr+K中K為10個(gè)中子，核反應(yīng)類型為重核裂變

D.i引+#IefiQ+Z中Z為氫核，核反應(yīng)類型為輕核聚變

答案C

解析根據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，A選項(xiàng)反應(yīng)中的X質(zhì)量數(shù)為4,電荷數(shù)為2,

為a粒子，核反應(yīng)類型為a衰變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B選項(xiàng)反應(yīng)中的Y質(zhì)量數(shù)為1,電荷數(shù)為0,

為中子，核反應(yīng)類型為輕核聚變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C選項(xiàng)反應(yīng)中的K質(zhì)量數(shù)總數(shù)為10,電荷

數(shù)為0,則K為10個(gè)中子，核反應(yīng)類型為重核裂變，選項(xiàng)C正確；D選項(xiàng)反應(yīng)中的Z質(zhì)量

數(shù)為1,電荷數(shù)為1,為質(zhì)子，核反應(yīng)類型為人工轉(zhuǎn)變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.

r例7](2022湖北卷1)上世紀(jì)四十年代初，我國(guó)科學(xué)家王澄昌先生首先提出證明中微子存

在的實(shí)驗(yàn)方案：如果靜止原子核1Be俘獲核外K層電子e,可生成一個(gè)新原子核X,并放出

中微子V,即iBe+_yefX+8Y.根據(jù)核反應(yīng)后原子核X的動(dòng)能和動(dòng)量，可以間接測(cè)量中微子

的能量和動(dòng)量，進(jìn)而確定中微子的存在.下列說(shuō)法正確的是()

A.原子核X是&Li

B.核反應(yīng)前后的總質(zhì)子數(shù)不變

C.核反應(yīng)前后總質(zhì)量數(shù)不同

D.中微子的電荷量與電子的相同

答案A

解析根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，X的質(zhì)量數(shù)為7,電荷數(shù)為3,即原子核X是&Li,

A正確，C錯(cuò)誤；由選項(xiàng)A可知，原子核X是gLi,則核反應(yīng)方程為jBe+_N-gLi+g工，則

反應(yīng)前的總質(zhì)子數(shù)為4,反應(yīng)后的總質(zhì)子數(shù)為3,B錯(cuò)誤；中微子不帶電，則中微子v的電

e

荷量與電子的不相同，D錯(cuò)誤.

1例8](2019全國(guó)卷H15)太陽(yáng)內(nèi)部核反應(yīng)的主要模式之一是質(zhì)子一質(zhì)子循環(huán)，循環(huán)的結(jié)果

可表示為4]Hf&He+2,e+2%已知和$He的質(zhì)量分別為mp=1.0078u和ma=4.0026u,lu

=931MeV/c2,c為光速.在4個(gè)轉(zhuǎn)變成1個(gè)aHe的過(guò)程中，釋放的能量約為()

A.8MeVB.16MeVC.26MeVD.52MeV

答案C

解析因電子質(zhì)量遠(yuǎn)小于質(zhì)子的質(zhì)量，計(jì)算中可忽略不計(jì)，核反應(yīng)質(zhì)量虧損甌1=4X1.0078u

-4.0026u=0.0286u,釋放的能量加=0.028供931MeV?=26.6MeV,選項(xiàng)C正確.

[例9]花崗巖、磚砂、水泥等建筑材料是室內(nèi)氫的最主要來(lái)源.人呼吸時(shí)，氨氣會(huì)隨氣體

進(jìn)入肺臟，氫衰變放出的a射線像小“炸彈”一樣轟擊肺細(xì)胞，使肺細(xì)胞受損，從而引發(fā)肺

癌、白血病等.一靜止的氫核2瑜即發(fā)生一次a衰變生成新核針(Po),此過(guò)程動(dòng)量守恒且釋放

的能量全部轉(zhuǎn)化為a粒子和針核的動(dòng)能.已知m氨=222.0866u,ma=4.0026u,m缽=218.076

611,111相當(dāng)于931乂6丫的能量.(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)

(1瀉出上述核反應(yīng)方程；

(2)求上述核反應(yīng)放出的能量AE；

(3)求a粒子的動(dòng)能￡扇.

答案(l/af2解o+$He(2)6.89MeV

(3)6.77MeV

解析(1艱據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒有

8和2建。$He

⑵質(zhì)量虧損

=222.0866u-4.0026u—218.0766u=0.0074u,

AE=ZSnX931MeV,解得牛-6.89MeV

（3股a粒子、針核的動(dòng)能分別為Ek。、Ek卦，動(dòng)量分別為p“、p針，

由能量守恒定律得/?=E+E'

kak針

由動(dòng)量守恒定律得0=po+p針，又Ek=^

故:E?=218：4

kakv針

解得E-6.77MeV.

ka

E基礎(chǔ)落實(shí)練

1.（2022湖南卷。關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和微觀粒子波粒二象性，下列說(shuō)法正確的是（）

A.盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型解釋了原子光譜的分立特征

B.玻爾的原子理論完全揭示了微觀粒子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律

C.光電效應(yīng)揭示了光的粒子性

D.電子束穿過(guò)鋁箔后的衍射圖樣揭示了電子的粒子性

答案C

解析玻爾的原子理論成功地解釋了氫原子的分立光譜，但不足之處是它保留了經(jīng)典理論中

的一些觀點(diǎn)，如電子軌道的概念，還不能完全揭示微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，A、B錯(cuò)誤；光電

效應(yīng)揭示了光的粒子性，C正確；電子束穿過(guò)鋁箔后的衍射圖樣，證實(shí)了電子的波動(dòng)性，D

錯(cuò)誤.

2.（2022北京卷D氫原子從某激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，則該氫原子（）

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

解析

之差，能量減少，故選B.

3.（2022袁寧卷2）2022年1月，中國(guó)錦屏深地實(shí)驗(yàn)室發(fā)表了首個(gè)核天體物理研究實(shí)驗(yàn)成果.表

明我國(guó)核天體物理研究已經(jīng)躋身國(guó)際先進(jìn)行列.實(shí)驗(yàn)中所用核反應(yīng)方程為X十”Mg—西A1,

已知X、”Mg、的質(zhì)量分別為］、嗎、叫，真空中的光速為c,該反應(yīng)中釋放的能量為

E.下列說(shuō)法正確的是（）

A.X為完核坦

B.X為笊核祖

C.E=仙+叫+叫心

D.E=帆+nx,一叫心

答案D

解析根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，X的質(zhì)量數(shù)為1,電荷數(shù)為1,為［H,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;

該反應(yīng)釋放的能量為E=（bij+m2—叫心，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確.

4.侈選）（2022浙江6月選考日）秦山核電站生產(chǎn)1事的核反應(yīng)方程為1例+&n-ig+X,其產(chǎn)

物1提的衰變方程為1提-1件+_2下列說(shuō)法正確的是（）

A.X是［H

B.1蜃可以用作示蹤原子

C._ye來(lái)自原子核外

D.經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期，10個(gè)1事將剩下5個(gè)

答案AB

解析根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，X為］H,故A正確；常用的示蹤原子有：1事、

1豺、狙，故B正確；衰變是由原子核內(nèi)的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，電子被釋

放出來(lái)，所以je來(lái)自原子核內(nèi)，故C錯(cuò)誤；半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)于大量原子核衰變

是成立的，個(gè)數(shù)較少時(shí)規(guī)律不成立，故D錯(cuò)誤.

5.（2022廣東卷5）目前科學(xué)家已經(jīng)能夠制備出能量量子數(shù)n較大的氫原子.氫原子第n能級(jí)

的能量為En=3,其中E］=—13.6eV.圖是按能量排列的電磁波譜，要使n=20的氫原子吸

收一個(gè)光子后，恰好失去一個(gè)電子變成氫離子，被吸收的光子是（）

紅外線峨紫外級(jí)

1（尸l（yK）1KFUP

能量（eV）

B.可見(jiàn)光波段的光子

C.紫外線波段的光子D.X射線波段的光子

=20的氫原子吸收一個(gè)光子后恰好失去一個(gè)電子變成氫離子，則需要吸收

—13.6

光子的能量為E=0—F^）eV=0.034eV,結(jié)合題圖可知被吸收的光子是紅外線波段的光

子,故選A.

6.如圖所示為氫原子能級(jí)圖，以及從n=3、4、5、6能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)時(shí)輻射的四條光

譜線.則下列敘述正確的有（）

A.H、HpH/Hf的頻率依次增大

B.可求出這四條譜線的波長(zhǎng)之比，Ha、HpH7的波長(zhǎng)依次增大

C.處于基態(tài)的氫原子要吸收3.4eV的能量才能被電離

D.如果可以使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，HR一定可以使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)

答案A

解析根據(jù)=Em-En（m>n,m、n都只能取正整數(shù)），可以判定H。、H/的頻率依

次增大，波長(zhǎng)依次減小，且能定量地計(jì)算出頻率或波長(zhǎng)的大小之比，故A正確，B錯(cuò)誤；處

于基態(tài)的氫原子至少要吸收13.6eV的能量才能被電離，故C錯(cuò)誤；Hx的頻率大于的頻

oP

率，根據(jù)光電效應(yīng)產(chǎn)生的條件可以判定，Hf可以使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，HR不一定可以使

該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，故D錯(cuò)誤.

7.（2023福建莆田市模擬）硫啜Te為斜方晶系銀白色結(jié)晶，溶于硫酸、硝酸、王水、氟化鉀、

氫氧化鉀，可由半衰期約為13h的放射性元素1符衰變而成，其衰變方程為1煦If1嘉Te+X；

可以用于檢測(cè)人體甲狀腺對(duì)碘的吸收.該衰變產(chǎn)物中的X為（選填“質(zhì)子”“中

子”“電子”或“正電子”），質(zhì)量為10g的嚓I經(jīng)過(guò)26h后，剩余喈J的質(zhì)量為g.

答案正電子2.5

的電荷數(shù)為1,質(zhì)量數(shù)為0,所以X

=

為正電子；根據(jù)半衰期計(jì)算公式，剩余質(zhì)量為=m）=^mQ=2.5g.

誨能力綜合練

8侈選）（2022浙江1月選考（4）2021年12月15日秦山核電站迎來(lái)了安全發(fā)電30周年，核

電站累計(jì)發(fā)電約6.9X1011kW-h,相當(dāng)于減排二氧化碳六億多噸.為了提高能源利用率，核

電站還將利用冷卻水給周圍居民供熱.下列說(shuō)法正確的是（）

A.秦山核電站利用的是核聚變釋放的能量

B.秦山核電站發(fā)電使原子核虧損的質(zhì)量約為27.6kg

C.核電站反應(yīng)堆中需要用鎘棒控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度

D.反應(yīng)堆中存在2例J+jn-i"a+國(guó)Kr+B’n的核反應(yīng)

答案CD

解析秦山核電站利用的是重核裂變釋放的能量，故A錯(cuò)誤；由題知原子核虧損釋放的能量

一部分轉(zhuǎn)化為電能，一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，原子核虧損的質(zhì)量大于27.6kg,故B錯(cuò)誤；核電站

反應(yīng)堆中需要用鎘棒能吸收中子的特性，通過(guò)控制中子的數(shù)量控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度，故C正

確；反應(yīng)堆利用鈾235的裂變，生成多個(gè)中等質(zhì)量的核和中子，且產(chǎn)物有隨機(jī)的兩分裂、三

分裂，即存在2例J+jn-1相a+強(qiáng)Kr+38n的核反應(yīng)，故D正確.

9.侈選）鈾核裂變的一種方程為2匍U+X—版Sr+i蟒e+3gn,已知原子核的比結(jié)合能與質(zhì)量

數(shù)的關(guān)系如圖所示，下列說(shuō)法中正確的有（）

-+

u

l

k?

l

r4-

l4-十

r

^十

l

u+

l

k;

l

r十

l

r

80120160200240用量數(shù)人

X是中子

B.X是質(zhì)子

C.2瞅J、版Sr、i蟒e相比，騏Sr的比結(jié)合能最大，最穩(wěn)定

D.2匍U、解Sr、1得Xe相比，2瞅U的質(zhì)量數(shù)最大，結(jié)合能最大，最穩(wěn)定

AC

解析X的質(zhì)量數(shù)為1,電荷數(shù)為0,為中子，A正確，

B錯(cuò)誤；根據(jù)題圖可知，2職、照Sr、噌者e相比，照Sr的比結(jié)合能最大，最穩(wěn)定，2職的質(zhì)量

數(shù)最大，結(jié)合能最大，比結(jié)合能最小，最不穩(wěn)定，C正確，D錯(cuò)誤.

10.（2020全國(guó)卷n18）笊核但可通過(guò)一系列聚變反應(yīng)釋放能量，其總效果可用反應(yīng)式6狙f

2膽6+2]11+25+43.15MeV表示.海水中富含笊，已知1kg海水中含有的笊核約為I.OXIO22

個(gè)，若全都發(fā)生聚變反應(yīng)，其釋放的能量與質(zhì)量為的標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒時(shí)釋放的熱量相等；已知

1kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒釋放的熱量約為2