原子与原子核

1 一 原子核结构模型 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 2 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 1 下列说法正确的是 BCD 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 2 关于原子结构 下列说法正确的是 AD 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 3 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 D 二 氢原子的能级及能级跃迁 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 Em En h 是普朗克常量 h 6 63 10 34 J s 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 如图所示 2 氢原子的能级和轨道半径 氢原子的能级公式 En E1 n 1 2 3 1 n2 2 其中 E1为基态能量 其数值为 E1 13 6 eV 氢原子的半径公式 rn n2r1 n 1 2 3 其中 r1为基态半径 又称玻尔半径 其 数值为 r1 0 53 10 10 m 1 如图所示为氢原子能级示意图 现有大量的氢原子处于 n 4 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 D A 这些氢原子总共可辐射出 3 种不同频率的光 B 由 n 2 能级跃迁到 n 1 能级产生的光频率最小 C 由 n 4 能级跃迁到 n 1 能级产生的光最容易表现出衍射现象 D 用n 2 能级跃迁到n 1 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 2 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 n 4 能级状态 则 AC 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 3 根据玻尔原子结构理论 氦离子 He 的能级图如图 6 所示 电子 处在 n 3 轨道上比处在 n 5 轨道上离氦核的距离 选填 近 或 远 当大量 He 处在 n 4 的激发态时 由于跃迁所 发射的谱线有 条 答案答案 近近 6 4 下列说法中正确的是 AC 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 5 下列说法正确的是 CDE A 根据玻尔理论 氢原子在辐射光子的同时 轨道也在连续地减小 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 6 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 3 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 C 7 已知金属钾的逸出功为 2 22 eV 氢原子的能级示意图如图所示 一 群处于在 n 3 能级的氢原子向低能级跃迁时 能够从金属钾的表面打 出光电子的光波共有 B A 一种 B 两种 C 三种 D 四种 三 原子核和原子核的衰变 1 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 e0 质量 4mp mp 1 67 10 27 kg mp 1 836 静止质量为零 符号 He 4 2 e 0 1 速度0 1c0 99cc 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 2 两种衰变的比较 衰变类型 衰变 衰变 衰变方程 X Y He A ZA 4Z 24 2 X AZ 1Y e A Z0 1 衰变实质 2 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 4 2 H 2 n He 1 11 04 2 n H e 1 01 10 1 衰变规律质量数守恒 电荷数守恒 3 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能量 核处于激发态 而辐射出光子 4 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 7N He 8O H 144 2171 1 2 查德威克发现中子的核反应方程为 Be He 6C n 9 44 2121 0 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 27134 230151 0 P Si e 301530140 1 5 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 6 半衰期 1 公式 N余 N原 t m余 m原 t 1 2 1 2 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 1 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 2329020882 A 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 P 是P 3015301432153015 的同位素 被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 所示 请估 3215 算 4 mg 的P 经多少天的衰变后还剩 0 25 mg 答案答案 1 ABD 2 正电子正电子 e 56 天天 32150 1 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 D 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 5 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 3 1 现有三个核反应方程 Na Mg 0 1e 24112412 92U n 56Ba Kr 3 n 2351 014192361 0 H H He n 2 13 14 21 0 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 n 2 13 14 21 0 B U n X Kr 3 n 235921 089361 0 C Na Mg e 241124120 1 D He Be C n 4 29 412 61 0 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 答案答案 1 C 2 D B A 144 88 4 关于下列核反应或核衰变方程 说法正确的是 A A Be He C X 符号 X 表示中子 9 44 212 6 B N He O X 符号 X 表示中子 14 74 217 8 C Na Mg e 是裂变 241124120 1 D U n Xe Sr 2 n 是聚变 235921 01405494381 0 5 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 4 28 4 Be 是一种不稳定的粒子 其半衰期为 2 6 10 16 s 一定质量的 Be 经 7 8 10 16 s 8 48 4 后所剩 Be 占开始时的 8 4 答案答案 He 或或 或或 12 5 4 2 1 8 6 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 6 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 其衰变方程为 23994 Pu X He 下列有关说法正确的是 D 239944 2 A X 原子核中含有 92 个中子 B 100 个Pu 经过 24 100 年后一定还剩余 50 个 23994 C 由于衰变时释放巨大能量 根据 E mc2 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 7 1 下列四幅图的有关说法中 正确的是 A 若两球质量相等 碰后 m2的速度一定为 v B 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一个中 2 13 1 子 n 1 0 完成上述核聚变方程 H H n 2 13 11 0 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 答案答案 1 CD 2 He mc2 4 2 8 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 AC A H H He n 是核聚变反应 3 12 14 21 0 B H H He n 是 衰变 3 12 14 21 0 C U n Ba Kr 3 n 是核裂变反应 235921 01445689361 0 D U n Xe Sr 2 n 是 衰变 235921 01405494381 0 9 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 C 7 图 3 A 射线 B 射线 C 射线 D 三种射线都可以 10 下列说法正确的是 AC A 发现中子的核反应方程是 Be He C n 9 44 212 61 0 B 20 个U 的原子核经过两个半衰期后剩下 5 个U 2389223892 C 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 2359294