第十六章 原子与原子核

1、第十六章原子与原子核第一课时原子的核式结构、波尔的原子模型实战45分钟1图为卢瑟福和他的同事们做粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，观察到的现象描述正确的是()A在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多B在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比在A位置时稍少些C在C、D位置时，屏上观察不到闪光D在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少解析：因为绝大多数粒子穿过金箔后仍然沿原来方向前进，在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多，A对；因为少数粒子穿过金箔后发生了较大偏转，在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数比在A位置时

2、要少得多，B错；粒子散射实验中有极少数粒子转角超过90°，甚至接近180°，所以C错D对正确选项为A、D.答案：AD评注：粒子散射是得出原子模型结构的实验基础，对实验现象的分析是建立卢瑟福核式结构模型的关键通过对粒子散射实验这一宏观上探测，巧妙的、间接的构建出原子结构的微观图景2在粒子散射实验中，如果两个具有相同能量的粒子，从不同大小的角度散射出来，则散射角度大的这个粒子()A更接近原子核B更远离原子核C受到一个以上的原子核作用D受到原子核较大的冲量作用解析：由库仑定律可知，粒子受的斥力与距离的平方成反比，粒子距原子核越近，受斥力越大，运动状态改变的越大，即散射角度越大，A

3、对B错；由于原子的体积远远大于原子核的体积，当粒子穿越某一个原子的空间时，其它原子核距粒子相对较远，而且其它原子核对粒子的作用力也可以近似相互抵消，所以散射角度大的这个粒子并非是由于受到多个原子核作用造成的，C错；当粒子受到原子核较大的冲量作用时，动量的变化量就大，即速度的变化量就大，则散射角度大，D对正确选项为A、D.答案：AD评注：动量定理不仅适用于宏观世界里物体间的相互作用，也适用于微观世界里粒子间的相互作用3卢瑟福通过对粒子散射实验结果的分析，提出()A原子的核式结构模型B原子核内有中子存在C电子是原子的组成部分D原子核是由质子和中子组成的解析：英国物理学家卢瑟福的粒子散射实验的结果是

4、绝大多数粒子穿过金箔后基本上仍沿原方向前进，但有少数粒子发生较大的偏转粒子散射实验只发现原子可以再分，但并不涉及原子核内的结构查德威克在用粒子轰击铍核的实验中发现了中子，卢瑟福用粒子轰击氮核时发现了质子答案：AC易错点：容易将原子结构与原子核结构混淆4图中的圆点代表粒子散射实验中的原子核，带箭头的曲线代表粒子的径迹，其中不可能发生的是：()解析：根据粒子散射实验可知，粒子不可能与原子核相吸引，因为它们是同种电荷答案：AC5根据粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，图中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个粒子的运动轨迹在粒子从a运动到b、再运动到c的过程中，下列说法正确的是(

5、)A动能先增大，后减小B电势能先减小，后增大C电场力先做负功，后做正功，总功等于零D加速度先变小，后变大解析： 粒子带正电荷，所以原子核对粒子的电场力先做负功后正功，电势能先增大后减小，电场力先变大后变小，所以加速度先变大后变小答案：C6用大量具有一定能量的电子轰击大量处于基态的氢原子，观测到了一定数目的光谱线调高电子的能量再次进行观测，发现光谱线的数目比原来增加了5条用n表示两次观测中最高激发态的量子数n之差，E表示调高后电子的能量根据氢原子的能级图可以判断，n和E的可能值为()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的情况下，光谱线在原有情况下增加5条，意味着基态氢原子从最初能跃迁到第5定态变为能跃迁到第6定态，所以电子的能量应为0.38 eV(13.60 eV)E0.28 eV(13.6 eV)，即13.22 eVE13.32 eV，A正确在n2的情况下，光谱线在原有情况下增加5条，意味着基态氢原子从最初能跃迁到第2定态变为能跃迁到第4定态，所以电子的能量应为0.85 eV(13.6 eV)E0.54 eV(13.6 eV)，即12.75 eVE13.06 eV，B错误，D正确答案：AD7右图为氢原子能级的示意图，现有大量

7、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关于这些光下列说法正确的是()A最容易表现出衍射现象的光是由n4能级跃迁到n1能级产生的B频率最小的光是由n2能级跃迁到n1能级产生的C这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光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：由hhE，故.故由n4跃迁到n1能级产生的光子能量最大，波长最短，所以该光子最不容易发生衍射现象，所以A项错误；因由n2能级跃迁到n1能级产生的光子能量大于由n4跃迁到n3产生光子的能量，故其频率不是最小，所以B项错误；大量的氢原子由n4的激发态向低能级跃迁，可能跃迁辐射

8、出6种不同频率的光子故C项错误由n2能级跃迁到n1能级辐射出光子的能量E3.4(13.6)10.2(eV)因E W逸6.34 eV.故D项正确答案：D8子与氢原子核(质子)构成的称为氢原子(hydrogen muon atom)，它在原子核物理的研究中有重要作用，图为氢原子的能级示意图，假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n2能级的氢原子，氢原子吸收光子后，发出频率为v1、v2、v3、v4、v5和v6的光，且依次增大，则E等于()Ah(v3v1)Bh(v5v6)Chv3 Dhv4解析：由能级跃迁知识及题意可知，处于n2能级的氢原子吸收能量为E的光子后，发出6种频率的光，说明氢原子是从n4

9、能级跃迁的，而1、2、3、4、5和6频率依次增大，说明从n4跃迁到n2时，辐射能量为h3的光子，综上可知Eh3，C正确，A、B、D错误答案：C9图所示为氢原子的四个能级，其中E1为基态，若大量氢原子A处于激发态E2，大量氢原子B处于激发态E3，则下列说法正确的是 ()A原子A可能辐射出3种频率的光子B原子B可能辐射出3种频率的光子C原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁到能级E4D原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E4解析：氢原子A由激发态E2向低能级跃迁只能辐射1种频率的光子，故A错氢原子B处于n3的激发态，其向低能级跃迁能辐射31,32,21的三种频率的光子，故B正确由氢原子能级的量

10、子性，吸收光子必须满足hE2E1，故C、D错误答案：B10可见光光子的能量在1.61 eV3.10 eV范围内若氢原子从高能级跃迁到量子数为n的低能级的谱线中有可见光，根据氢原子能级图可判断n为 ()A1 B2C3 D4解析：据hEmEn，由图知只有从高能级向n2低能级跃迁时产生的光子能量可在可见光光子的能量范围内故B正确答案：B11图中画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量E.处在n4的能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光波已知金属钾的逸出功为2.22eV.在这些光波中，能够从金属钾的表面打出光电子的总共有()A二种 B三种C四种 D五种解析：已知金属钾的逸出功为2

11、.22 eV，要能打出光电子，则光波的能量必须大于钾的逸出功值，经过EENEM计算，除了4跃迁到3和3跃迁到2的光子能量小于逸出功值外，4跃迁到2,4跃迁到1,3跃迁到1,2跃迁到1的光子能量均大于钾的逸出功，所以C选项正确答案：C12若原子的某内层电子被电离形成空位，其它的电子跃迁到该空位上时，会将多余的能量以电磁辐射的形式释放出来，此电磁辐射就是原子的特征X射线内层空位的产生有多种机制，其中的一种称为内转换，即原子中处于激发态的核跃迁回基态时，将跃迁时释放的能量交给某一内层电子，使此内层电子电离而形成空位(被电离的电子称为内转换电子).214PO的原子核从某一激发态回到基态时，可将能量E0

12、1.416MeV交给内层电子(如K、L、M层电子，K、L、M标记原子中最靠近核的三个电子层)使其电离实验测得从214PO原子的K、L、M层电离出的动能分别为EK1.323MeV、EL1.399MeV、EM1.412MeV.则可能发射的特征X射线的能量为()A0.013MeV B. 0.017MeVC0.076MeV D0.093MeV解析：电子电离后的动能等于吸收的能量减去电子原来所处的能级的能量，所以原子核的K层的能量为0.093MeV，原子核的L层的能量为0.017MeV，原子核的M层的能量为0.004MeV.所以可能发射的特征X射线的能量为0.076MeV、0.087MeV、0.013M

13、eV.故正确为A、C.答案：AC点评：这是一道信息题要求学生能把题中所给的知识与已学知识有机结合学生首先要弄清电子的电离能、动能与吸收能量的关系13氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中 ()A原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量增大B原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量也减小C原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小，原子的能量增大D原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大，原子的能量增加解析： 根据玻尔理论，氢原子核外电子在离核越远的轨道上运动时，其能量越大， 由能量公式En(E113.6 eV)可知，电子

14、从低轨道(量子数n 小)向高轨道(n值较大)跃迁时，要吸收一定的能量的光子故选项B可排除氢原子核外电子绕核做圆周运动，其向心力由原子核对电子的库仑引力提供，即，电子运动的动能Ekmv2.由此可知：电子离核越远，r越大时，则电子的动能就越小，故选项A、C均可排除由于原子核带正电荷，电子带负电荷，事实上异性电荷远离过程中需克服库仑引力做功，即库仑力对电子做负功，则原子系统的电势能将增大，系统的总能量增加，故选项D正确答案：D点评：考查对玻尔理论、库仑定律、圆周运动规律及电场力做功性质的综合运用的能力第二课时天然放射现象实战45分钟1一天然放射性物质射出三种射线，经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域

15、(方向如图所示)，调整电场强度E和磁感强度B的大小，使得在MN上只有两个点受到射线照射下面的哪种判断是正确的()A射到b点的一定是射线B射到b点的一定是射线C射到b点的一定是射线或射线D射到b点的一定是射线解析：射线不带电，肯定打在点a.(1)若粒子打在a点有：qaEqavaB对粒子则由于v>v，故有qE<qVB由洛伦兹力方向向右，所以粒子可能打在b点(2)若粒子打在a点有：qEqvB由v<v得：qE>qv即粒子向右的电场力大于洛伦兹力，也可能打在b点所以答案是C.答案：C2如图所示是利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图，如果工厂生产的是厚度为1 mm的铝板，在，三种

16、射线中，你认为对铝板厚度控制起主要作用的是()A射线B射线C射线D以上三种射线都能控制解析：如射线的贯穿本领很小，一张白纸就把它挡住，更穿不过1 mm的铝板；射线穿透能力很强，能穿透几厘米厚的铅板，穿越1 mm的铝板如同高速子弹穿过薄纸一样，当铝板厚度发生变化时，探测器不能明显反映这种变化，而射线穿透能力较强(穿透几mm厚的铝板)当铝板厚度发生变化时，探测器能明显反映这种变化，应该使用射线答案：B点评：本题考查根据三种射线的特点在工农业生产中的应用，前提要熟悉三种射线的特点3如图，R为放射源，虚线范围内有垂直于纸面的磁场B，LL为厚纸板，MN为荧光屏，今在屏上P点处发现亮斑，则到达P点处的放射

17、性物质微粒和虚线范围内B的方向分别为()A粒子，B垂直于纸面向外B粒子，B垂直于纸面向内C粒子，B垂直于纸面向外D粒子，B垂直于纸面向内解析：了解天然放射现象中三种射线的基本属性，是分析此例的基础由于粒子贯穿本领很弱，只能穿透几厘米空气，因此穿透厚纸板到达屏上P点处不可能是粒子；由于粒子不带电，穿过B区域不会发生偏转，因此到达P点处的也不可能是粒子；由此可知，到达P点处的必然是粒子又由于粒子带的是负电，因此用左手定则便可判断B的方向应该是垂直于纸面向内所以应选D.答案：D4三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个氦核(He)，则下面说法正确的

18、是()AX核比Z核多一个质子BX核比Z核少一个中子CX核的质量数比Z核质量数大3DX核与Z核的总电荷是Y核电荷的2倍解析：设X原子核为X，则根据题意应有XYeYHZHe再据质量数和核电荷数的关系可得C、D正确，A、B错误答案：CD5一个氡核Rn衰变成钋核Po并放出一个粒子，其半衰期为3.8天.1 g氡经过7.6天衰变掉氡的质量，以及Rn衰变成Po的过程放出的粒子是()A0.25 g，粒子 B0.75 g，粒子C0.25 g，粒子 D0.75 g，粒子解析：氡核半衰期为3.8天，7.6天为2个半衰期，所以1 g氡7.6天衰变掉的质量为1 g×(1 g×)0.75 g由RnPo

19、He知Rn衰变成Po的过程中放出的粒子是He即粒子，所以B正确答案：B6放射性同位素钍232经、衰变会生成氡，其衰变方程为ThRnxy，其中()Ax1，y3 Bx2，y3Cx3，y1 Dx3，y2解析：由质量数和电荷数守恒可得： 解得：x3，y2.答案：D72006年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器，通过Ca(钙48)轰击Cf(锎249)发生核反应，成功合成了第118号元素，这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素，实验表明，该元素的原子核先放出3个相同的粒子x，再连续经过3次衰变后，变成质量数为282的第112号元素的原子核，则上述过程中粒子x是 ()A中子 B质子C电子 D粒子

20、解析：由核反应方程CaCf3x3Hey可知A正确，B、C、D错误答案：A8.关于天然放射现象，以下叙述正确的是 ()A若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小B衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的C在、这三种射线中，射线的穿透能力最强，射线的电离能力最强D铀核(U)衰变为铅核(Pb)的过程中，要经过8次衰变和10次衰变解析：半衰期是由放射性元素原子核的内部因素所决定，跟元素的化学状态、温度、压强等因素无关A错；衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的，nHe，B对；根据三种射线的物理性质，C对；U的质子数为92，中子数为146，Pb的质子数为82，中子数为124，因

21、而铅核比铀核少10个质子，22个中子注意到一次衰变质量数减少4，故衰变的次数为x8次再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定衰变的次数y应满足 2xy8292, y2x106次故本题正确答案为B、C.答案：BC点评：1.本题考查衰变、衰变的规律及质量数，质子数、中子数之间的关系2衰变放出的电子并不是由核外电子跃迁出来的，而是从核中衰变产生的9.U衰变为Rn要经过m次衰变和n次衰变，则m，n分别为()A2,4 B4,2C4,6 D16,6解析：据电荷数守恒、质量数守恒，又因衰变为放出He，衰变为放出e，所以衰变次数为4，衰变次数为：2×4(9286)2，故选B.答案：B10放射性同位素

22、14C可用来推算文物的“年龄”.14C的含量每减少一半要经过约5730年某考古小组挖掘到一块动物骨骼，经测定14C还剩余1/8，推测该动物生存年代距今约为()A5730×3年 B5730×4年C5730×6年 D5730×8年解析：由放射性物质的半衰期知n，又因nn.解得t3T，故选A.答案：A11关于天然放射现象，下列说法正确的是()A放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间就是半衰期B放射性物质放出的射线中， 粒子动能很大，因此贯穿物质的本领很强C当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时，将发生衰变D放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高

23、能级向低能级跃迁时，辐射出射线解析：放射性元素的半衰期是原子核数有半数发生衰变所用的时间，而非原子核内核子发生衰变，故A错；放射线中射线贯穿物质的本领最大，粒子电离本领最强，故B错；因衰变是原子核内一个中子(n)变为一个质子( H)同时释放一个电子(e)，不涉及核外电子，故C错；原子核发生衰变后生成的新核由高能级向低能级跃迁辐射出射线，故D正确答案：D12.某原子核X吸收一个中子后，放出一个电子，分裂为两个粒子由此可知 ()AA7，Z3 BA7，Z4CA8，Z3 DA8，Z4解析：由核反应方程：Xn2Hee，遵循质量数和电荷数守恒，A2×417，Z2×213，所以C选项正确

24、答案：A13放射性元素的原子核在衰变或衰变生成新原子核时，往往会同时伴随_辐射已知A、B.两种放射性元素的半衰期分别为T1和T2，经过tT1·T2时间后测得这两种放射性元素的质量相等，那么它们原来的质量之比mAmB_解析：由半衰期公式mm0()结合题意可得ma·()mB·()，所以.答案：2T22T114一置于铅盒中的放射源发射的、和射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔后，铝箔后的空间有一匀强电场进入电场后，射线变为a、b两束，射线a沿原来方向行进，射线b发生了偏转，如图所示，则图中的射线a为_射线，射线b为_射线.解析：因射线穿透能力较弱，不能穿透铝箔，故穿

25、过铅箔的为、射线因射线为光子，不带电，在电场中不偏转，射线为电子，带负电，故在电场中发生偏转，故图中a为射线，b为射线答案：第三课时核反应 核能实战45分钟1.现有三个核反应：NaMgeUnBaKr3nHHHen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，是裂变解析：当原子核自发的放出某种粒子成为新的原子核，叫做衰变，为衰变原子序数较大的重核分解成原子序数小的原子核，叫做重核裂变，为裂变原子序数很小的原子核聚合成原子序数较大的原子核，叫做轻核聚变，为聚变所以C选项正确答案：C2中子和质子结合成氘核时，质量亏损为m，相应的能量Em

26、c22.2MeV是氘核的结合能下列说法正确的是()A用能量小于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核不能分解为一个质子和一个中子B用能量等于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零C用能量大于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零D用能量大于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和不为零解析：用能量小于等于结合能的光子照射氘核时，氘核一定不能分解，所以A正确，B错误用能量大于结合能的光子照射氘核时，氘核可能分解，只要分解，分解出的质子和中子动能之和一定

27、不为零(若动能之和为零就分不开了)，所以C错误，D正确答案：AD3一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个光子已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c.下列说法正确的是()A核反应方程是HnHB聚变反应中的质量亏损mm1m2m3C辐射出的光子的能量E(m3m1m2)cD 光子的波长解析：由HnH知A错；质量亏损mm1m2m3，B正确；由EmC2结合质量亏损知C错误；mC2hh，所以光子的波长，因此，D错误答案：B4铝箔被粒子轰击后发生了以下核反应：AlHeXn.下列判断正确的是()A. n是质子B.n是中子CX是Si的同位素 DX是P的同位素

28、解析： n的质量数为1无电荷数应为中子，则A错误，B正确从反应方程知X为X，其电荷数为15，质量数为30，是P的同位素所以C错误，而D正确答案：BD5下列说法正确的是()A. 射线在电场和磁场中都不会发生偏转B. 射线比射线更容易使气体电离C太阳辐射的能量主要来源于重核裂变D核反应堆产生的能量来自轻核聚变解析：光子不带电，在电场、磁场中不偏转，A对；射线更容易使气体电离，B错；C应为轻核的聚变，D应为重核裂变，C、D均错误答案：A6目前核电站利用的核反应是()A裂变，核燃料为铀 B聚变，核燃料为铀C裂变，核燃料为氘 D聚变，核燃料为氘解析：目前核电站利用的核反应是重核裂变，主要原料是铀核所以A

29、选项正确答案：A7一个U原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为UnX9438Sr2n，则下列叙述正确的是()AX原子核中含有86个中子BX原子核中含有141个核子C因为裂变时释放能量，根据Emc2，所以裂变后的总质量数增加D因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少解析：核反应方程必须遵循电荷数和质量数守恒，则该核反应方程为：UnXSr2n ，则x原子核中有140个核子，有1405486个中子，所以A正确，B错误因为裂变时放出能量，由爱因斯坦质能方程Emc2，一定有质量的减少，而原子核反应中的质量数仍守恒，所以C、D均错误答案：A8为纪念爱因斯坦对物理学的巨大

30、贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”对于爱因斯坦提出的质能方程Emc2，下列说法中不正确的是()AEmc2表明物体具有的能量与其质量成正比B根据Emc2可以计算核反应中释放的核能C一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损DEmc2中的E是发生核反应中释放的核能解析：Emc2中E为质量为m的物质所对应具有的能量，不是核反应中释放的能量，所以D选项错误答案：D9天文学家测得银河系中氦的含量约为25%.有关研究表明，宇宙中氦生成的途径有两条：一是在宇宙诞生后3分钟左右生成的；二是在宇宙演化到恒星诞生后，由恒星内部的氢核聚变反应生成的.(1)把氢核聚变反应简化为4个

31、氢核(H)聚变成氦核(He)，同时放出2个正电子(e)和2个中微子(e)，请写出该氢核聚变反应的方程，并计算一次反应释放的能量(2)研究表明，银河系的年龄约为y3.8×1017 s，每秒钟银河系产生的能量约为1×1037 J(即P1×1037 J/s)现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应，试估算银河系中氦的含量(最后结果保留一位有效数字)(3)根据你的估算结果，对银河系中氦的主要生成途径作出判断(可能用到的数据：银河系质量约为M3×1041 kg，原子质量单位1 u1.66×1027 kg,1 u相当于1.5×1010 J的能量，电子

32、质量me0.0005 u，氦核质量m4.0026 u，氢核质量mp1.0078 u，中微子e质量为零)解： (1) 4HHe2e2em4mpm2meEmc24.14×1012J(2)mm6.1×1039kg氦的含量 k2%(3)由估算结果可知，k2%远小于25%的实际值，所以银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久生成的10如下一系列核反应是在恒星内部发生的，pCN，NC epCNpNOONepNC其中p为质子，为粒子，e为正电子，为一种中微子已知质子的质量为mp1.672648×1027 kg，粒子的质量为m6.644929×1027 kg，正电子的质量为me

33、9.11×1031 kg，中微子的质量可忽略不计真空中的光速c3.00×108 m/s.试计算该系列核反应完成后释放的能量解：为求出系列反应后释放的能量，将题中所给的诸核反应方程左右两侧分别相加，消去两侧相同的项，系列反应最终等效为4p2e2 设反应后释放的能量为Q，根据质能关系和能量守恒得4mpc2mc22mec2Q代入数值可得Q3.95×1012 J高考链接1.(2009·全国卷)氦氖激光器能产生三种波长的激光其中两种波长分别为10.6328m，23.39m.己知波长为1的激光是氖原子在能级间隔为E11.96eV两个能级之间跃迁产生的用E2表示产生波

34、长为2的激光所对应的跃迁的能级间隔，则E2的近似值为()A10.50eV B0.98eVC. 0.53eV D0.36eV解析：本题考查波尔的原子跃迁理论根据Eh，可知当E196eV，0.6328m，当3.39m时，联立可知E20.36eV.答案：D2(2009·全国卷)氢原子的部分能级如图所示，已知可见光子能量在1.62eV到3.11eV之间由此可推知， 氢原子 ()A从高能级向n1能级跃迁时发出的光的波长比可见光的短B从高能级向n2能级跃迁时发出的光为可见光C从高能级向n3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高D从n3能级向n2能级跃迁时发出的光为可见光解析：本题考查玻尔的原理理论

35、从高能级向n1的能级跃迁的过程中辐射出的最小光子能量为10.2eV.不在1.62eV到3.11eV之间，A正确已知可见光子能量在1.62eV到3.11eV之间从高能级向n2能级跃迁时发出的光的能量3.40eV，B错从高能级向n3能级跃迁时发出的光的频率只有能量大于3.11eV的光的频率才比可见光高，C错从n3到n2的过程中释放的光的能量等于1.89eV介于1.62eV到3.11eV之间，所以是可见光D对答案：AD3(2009·北京卷)下列现象中，与原子核内部变化有关的是()A粒子散射现象 B天然放射现象C光电效应现象 D原子发光现象解析：粒子散射实验表明了原子内部有一个很小的核，并没

36、有涉及到核内部的变化，故A项错误；天然放射现象是原子核内部发生变化自发的放射出粒子或电子，从而发生衰变或衰变，故B项正确；光电效应是原子核外层电子获得光子能量脱离原子核的束缚而逸出，没有涉及到原子核的变化，故C项错误；原子发光是原子跃迁形成的也没有涉及到原子核的变化，故D项错误答案：B4(2009·上海物理)放射性元素衰变时放出三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是()A射线，射线，射线B射线， 射线，射线C射线， 射线，射线D射线， 射线， 射线解析：由于三种射线的能量不同，所以贯穿能力最强的是射线，射线次之，射线最弱，故正确答案选B.答案：B5(2009·广东物理)科

37、学家发现在月球上含有丰富的He(氦3)，它是一种高效清洁安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为HeHe2HHe.关于He聚变下列表述正确的是()A聚变反应不会释放能量B聚变反应产生了新的原子核C聚变反应没有质量亏损D目前核电站都采用He聚变反应发电解析：聚变反应时将质量较小的轻核聚变成质量较大的核，聚变过程会有质量亏损，要放出大量的能量但目前核电站都采用铀核的裂变反应因此B正确答案：B6(2009·安徽卷)原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源当氘等离子体被加热到适当高温时，氘核参与的几种聚变反应可能发生，放出能量这几种反应总的效果可以表示为6HkHedH2n43.1

38、5MeV由平衡条件可知()Ak1 d4 Bk2 d2Ck1 d6 Dk2 d3解析：由质量数守恒和电荷数守恒，分别有4kd10,2kd6，解得 k2，d2.正确选项为B.答案：B7(2009·重庆卷)某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为H CNQ1；HNCXQ2方程式中Q1.Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：原子核HHeHeCNN质量/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中质

39、量亏损为m11.0078u12.0000u13.0057u0.0021u，根据根据电荷数守恒和质量数守恒可知HNCX中X的电荷数为2.质量数为4，质量亏损为m21.0078u15.0001u12.0000u4.0026u0.0053u，根据爱因斯坦的质能方程可知Q1m1C2.Q2m2C2，则Q1Q2.答案：B8(2009·四川卷)氢原子能级的示意图如图所示，大量氢原子从n4的能级向n2的能级跃迁时辐射出可见光A，从n3的能级向n2的能级跃迁时辐射出可见光b，则()A氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出射线B氢原子从n4的能级向n3的能级跃迁时会辐射出紫外线C在水中传播时，A光较b

40、光的速度小D氢原子在n2的能级时可吸收任意频率的光而发生电离解析：射线的产生机理是原子核受激发，是原子核变化才产生的，A.错；根据跃迁规律可知高能级向低能级跃迁时辐射光子的能量等于这两个能级差，从n4的能级向n3的能级跃迁时会辐射出的光子能量小于A光子的能量不可能为紫外线，B错；根据跃迁规律可知从n4向n2跃迁时辐射光子的能量大于从n3向n2跃迁时辐射光子的能量，则可见光A的光子能量大于b，又根据光子能量Eh可得A光子的频率大于b，则A的折射率大于b，又VC/n可得在水中传播时，A光较b光的速度小，C对；欲使在n2的能级的氢原子发生电离，吸收的能量一定不小于3.4eV，D错答案：C9(2009

41、·浙江卷)氢原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力库仑力和核力，则3种从大到小的排列顺序是()A核力万有引力库仑力B万有引力库仑力核力C库仑力万有引力核力D核力库仑力万有引力解析：核力是强力，它能将核子束缚在原子核内万有引力最弱，研究核子间相互作用时万有引力可以忽略答案：D10(2009·天津卷)下列说法正确的是()A.NHCHe是衰变方程B. HHHe是核聚变反应方程C. UThHe是核裂变反应方程D. HeAlPn是原子核的人工转变方程解析：A.选项中N在质子的轰击下发生的核反应，属于人工转变，A.错；C选项是衰变，不是裂变，C错答案：BD11(2

42、009·浙江自选模块)(1)科学家经过实验，发现在粒子(氦核)，p(质子)及n(中子)这3种粒子中，中子的穿透能力最强，质子次之，粒子最弱某同学对影响粒子穿透能力的因素提出了如下假设，合理的假设是()A穿透能力一定与粒子是否带电有关B穿透能力可能与粒子质量大小有关C穿透能力一定与粒子所带电荷量有关D穿透能力一定与质量大小无关，与粒子是否带电和所带电荷量有关(2)水(包括海水)是未来的“煤炭”，能从根本上解决人类能源问题这是指_(填“氢能”“核能”“氢能和核能”)的利用请说明理由答案：(1)ABC(2)答案一：核能因为海水中含有大量核聚变的材料氘，通过核聚变能够释放大量的核能答案二：核

43、能和氢能因为海水中含有大量核聚变的材料氘，通过核聚变能够释放大量的核能氢能有便于储存与运输的优点，也可以为解决能源问题做出贡献12(2009·江苏卷物理) 在衰变中常伴有一种称为“中微子”的例子放出中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测.1953年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中H的核反应，间接地证实了中微子的存在(1)中微子与水中的H发生核反应，产生中子(n)和正电子(e)，即中微子Hne可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是_(填写选项前的字母)A0和0 B0和1C1和 0 D1和1(2)上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形

44、成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子()，即e e2已知正电子和电子的质量都为9.1×1031，反应中产生的每个光子的能量约为_J正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子，原因是_(3)试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小解析：(1)发生核反应前后，粒子的质量数和核电荷数均不变，据此可知中微子的质量数和电荷数分都是0，A.项正确(2)产生的能量是由于质量亏损两个电子转变为两个光子之后，质量变为零，由Emc2，故一个光子的能量为 ，带入数据得 8.2×1014J.正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体，故系统总动量为零，故如果只产生一个光子是不

45、可能的，因为此过程遵循动量守恒(3)物质波的的波长为，要比较波长需要将中子和电子的动量用动能表示出来即p，因为mn>me，所以pn>pe，故n>e.答案：(1)A(2)8.2×1014遵循动量守恒(3)粒子的动量p，物质波的波长由mn>me，知pn>pe，则n>e13(2009·山东卷)历史中在利用加速器实现的核反应，是用加速后动能为0.5MeV的质子H轰击静止的X，生成两个动能均为8.9MeV的He.(1MeV1.6×13J)上述核反应方程为_质量亏损为_kg.解析：HXHeHe或HLiHeHe，m3.1×1029

46、kg.答案：HXHeHe或HLiHeHe.3.1×1029 kg14(2009·福建卷)随着现代科学的发展，大量的科学发展促进了人们对原子原子核的认识，下列有关原子原子核的叙述正确的是_(填选项前的编号)卢瑟福粒子散射实验说明原子核内部具有复杂的结构天然放射现象标明原子核内部有电子轻核聚变反应方程有： HHHen氢原子从n3能级跃迁到n1能级和从n2能级跃迁到n1能级，前者跃迁辐射出的光子波长比后者的长解析：(1)卢瑟福通过粒子散射实验提出原子核式结构模型，天然放射现象说明原子核内部具有复杂的结构错天然放射线中放出的粒子是原子核中的一个中子衰变为质子放出的电子，原子核内并没

47、有电子错氢原子从n3能级跃迁到n1能级放出的光子能量比从n2能级跃迁到n1能级大，由公式E可知，前者跃迁辐射出的光子波长比后者的短，错正确选项为答案：15(2009·海南物理)()已知：功率为100W灯泡消耗的电能的5%转化为所发出的可见光的能量，光速c3.0×108m/s，普朗克常量h6.63×1034 J·s，假定所发出的可见光的波长都是560 nm，计算灯泡每秒内发出的光子数()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U*立即衰变为铀核U，并放出能量为0.097MeV的光子已知：Pu.U和粒子的质量分别为mPu239.05

48、21u.mv235.0439u和m4.0026u1u931.5 MeV/c2(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：()一波长为光子能量为Ey设灯泡每秒内发出的光子数为n，灯泡电功率为P，则n式中，k5%是灯泡的发光效率联立式得n代入题给数据得n1.4×1019s1()(1)衰变方程为PuU*U*U或合起来有PuU(2)上述衰变过程的质量亏损为 mmPumUm放出的能量为 Ec2·m这能来那个是轴核U的动能EU.粒子的动能E和y光子的能量Ey之和EEUEEy由式得EUE(mPumUm)c2Ey设衰变后的轴核和粒子的速度分别为vU和v，则由

49、动量守恒有mUvUmv又由动能的定义知 EUmUv，Emv由式得由式得E(mPumUm)c2E代入题给数据得E5.034MeV答案：()n1.4×1019s1()(1)PuU (2)E5.034MeV单元测试题一、选择题1原子的核式结构学说，是卢瑟福根据以下哪个实验现象提出来的()A光电效应实验B氢原子光谱实验C粒子散射实验 D阴极射线实验答案：C2下列是卢瑟福在粒子散射实验中观察到，并据此得出核式结构结论中正确的是()A大多数粒子发生较大角度偏转，少数粒子仍按原方向前进B极少数粒子发生较大角度偏转，甚至被弹回C粒子的散射实验证明了原子核集中了原子的全部正电荷D粒子的散射实验证明原子

50、核是由质子和中子组成的答案：BC3. 如图所示，为粒子散射实验的示意图，A点为某粒子运动中离原子核最近的位置，则该粒子在A点具有()A最大的速度B最大的加速度C最大的动能D最大的电势能解析：本题与电场知识相联系， 粒子带正电荷，与原子核同电性，粒子靠近原子核过程中，电场力不断做负功，最近时，其动能最小，同时电势能最小答案：BD4下列说法正确的是()A.Ra衰变成Rn要经过一次衰变和一次衰变B.U衰变成Pa要经过一次衰变和一次衰变C.Th衰变成Pb要经过6次衰变和4次衰变D.U衰变成Ra要经过4次衰变和4次衰变解析：此题考查衰变和衰变的规律及核反应过程中质量数和核电荷数守恒规律，可以先确定衰变的

51、次数答案：BC5某原子核的衰变过程是ABC，符号表示放出一个粒子，表示放出一个粒子，下列说法中正确的是()A核C比核B的中子数少2B核C比核A的质量数少5C原子核为A的中性原子的电子数比原子核为B的中性原子的电子数多1D核C比核A的质子数少1解析：此题仍然考查衰变和衰变的规律及核反应过程中质量数和核电荷数守恒规律，根据题目先写出核反应方程，然后再进行比较答案：AD6用中子(n)轰击铝27(Al)，产生钠24(Na)和X，钠24具有放射性，它衰变后变成镁24(Mg)和Y.则X和Y分别是()A粒子和电子 B粒子和正电子C电子和粒子 D质子和正电答案：A7在下列四个核反应中，X表示了质子的是哪些()A. NHeOXB.AlHePX；C.HHHeX ；D.UXSrXe10n答案：A8氢原子的能级图如图所示，欲使一处于基态的原子释放出一个电子而变成氢离子，该氢原子需吸收的能量至少为()A13.6eVB10.2eVC0.54eVD27.2eV解析：所谓电离，指的是完全脱离原子核的束缚跑到无穷远处，所以至少需要吸收13.6eV的能量答案：A9如图所示，为氢原子的能级图，若用能量为10.5eV的光子去照射一群处于基态的氢原子，则氢原子()A能跃迁到n2的激发态上去B能跃迁到n3的激发态上去C能跃迁到n4的激发态上去D以上