高考物理一轮复习讲义：选修3-5 原子结构 原子核

第2讲原子结构原子核

御识梳理•双基过关紧抓教材:自主落实

知识排查

知识点一原子结构

L电子的发现：英国物理学家汤姆孙发现了电子。

2.原子的核式结构

弋弋「才，

\应：

\、、--，/

图1

（l）a粒子散射实验：1909〜19n年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用a

粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数a粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向

前进，但有少数a粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90。，也就是说

它们几乎被“撞”了回来。（如图1所示）

⑵原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几

乎全部质量都集中在核里,带负电的电子在核外空间绕核旋转。

知识点二氢原子光谱

1.光谱：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长（频率）和

强度分布的记录，即光谱。

2.光谱分类

H连续谱|

T发射光谱卜______,

---------1-线状谱|~~

T原子的特征蔽］

7吸收光谱|--------------

3.氢原子光谱的实验规律：巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线，其波长公式;

A

=R值-点），（冏=3,4,5,…，R是里德伯常量，7?=1.10X107m-1）o

4.光谱分析：利用每种原子都有自己的特征谱线可以用来鉴别物质和确定物质

的组成成分，且灵敏度很高。在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义。

知识点三氢原子的能级、能级公式

1.玻尔理论

⑴定态：原子只能处于一系列丕连续的能量状态中，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，即瓜=2匚(力是普朗克常量，h=

6.63X10-34J-s)

⑶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丕连续的。

2.氢原子的能级'能级公式

(1)氢原子的能级

能级图如图2所不

图2

(2)氢原子的能级和轨道半径

①氢原子的能级公式：E〃=W(〃=1,2,3,…)，其中Ei为基态能量，其数值

为Ei=113.6eVo

②氢原子的半径公式：%=〃2n(〃=1,2,3,…)，其中ri为基态半径，又称玻

尔半径，其数值为n=0.53X10T°m。

知识点四原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期、放射性同位素

1.原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的,原子核的电荷数等于核内的质

子数。

2.天然放射现象

元素自发地放出射线的现象，首先由贝克勒尔发现。天然放射现象的发现，说明

原子核具有复杂的结构。

3.放射性同位素的应用与防护

⑴放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类,放射性同位

素的化学性质相同。

(2)应用：消除静电、工业探伤、做示踪原子等。

(3)防护：防止放射性对人体组织的伤害。

4.原子核的衰变

(1)衰变：原子核放出a粒子或P粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的

衰变。

(2)分类

a衰变：iX-riY+lHe如：燹U-筑Th+gHe；

。衰变：3X-zdiY十丝重如：掰Th-赞Pa十°ie；

⑶半衰期：放射性元素的原子核有生数发生衰变所需的时间。半衰期由原子核

内部的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关。

知识点五核力和核能

1.核力

原子核内部，核子间所特有的相互作用力。

2.核能

(1)核子在结合成原子核时出现质量亏损Am,其对应的能量AE'=Amc2o

(2)原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加△加吸收的能量为

AE=Amc2o

知识点六裂变反应和聚变反应、裂变反应堆核反应方程

1.重核裂变

(1)定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的

原子核的过程。

⑵典型的裂变反应方程：

赞U+Jn一驾Kr+嵋Ba+3血。

(3)链式反应：重核裂变产生的生壬使裂变反应一代接一代继续下去的过程。

(4)临界体积和临界质量：裂变物质能够发生链式反应的最小体积及其相应的质

量。

(5)裂变的应用：原子弹、核反应堆。

(6)反应堆构造：核燃料、减速剂、镉棒、防护层。

2.轻核聚变

⑴定义：两个轻核结合成质量较大的核的反应过程。轻核聚变反应必须在高温

下进行，因此又叫热核反应。

(2)典型的聚变反应方程：

m十汨一,He+4n+17.6MeV

小题速练

1.在卢瑟福a粒子散射实验中,有少数a粒子发生了大角度偏转，其原因是()

A.原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上

B.正电荷在原子内是均匀分布的

C.原子中存在着带负电的电子

D.原子只能处于一系列不连续的能量状态中

答案A

2.下列有关氢原子光谱的说法正确的是()

A.氢原子的发射光谱是连续谱

B.氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光

C.氢原子光谱说明氢原子能量是连续的

D.氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关

解析由于氢原子发射的光子的能量E=E〃一石神二七耳一白石1=骨与1,所以

fL，［IILffL

发射的光子的能量值E是不连续的，只能是一些特定频率的谱线，故选项A错

误，B正确；由于氢原子的轨道是不连续的，根据玻尔原子理论知氢原子的能级

也是不连续的，即是分立的，故选项C错误；当氢原子从较高轨道第九能级跃

迁到较低轨道第机能级时，发射的光子的能量为E=E〃一=显然〃、机的

取值不同，发射光子的频率就不同，故氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量

差有关，选项D错误。

答案B

3.（多选）如图3是氢原子的能级图，一群氢原子处于〃=3能级，下列说法中正

确的是（）

nE/eV

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

A______________0.85

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

2一3.4

1-13.6

图3

A.这群氢原子跃迁时能够发出3种不同频率的波

B.这群氢原子发出的光子中，能量最大为10.2eV

C.从〃=3能级跃迁到〃=2能级时发出的光波长最长

D.这群氢原子能够吸收任意光子的能量而向更高能级跃迁

解析根据C§=3知，这群氢原子能够发出3种不同频率的光子，故A正确；

由n=3跃迁到n=l,辐射的光子能量最大,AE=（13.6-1.51）eV=12.09eV,

故B错误；从附=3跃迁到〃=2辐射的光子能量最小，频率最小，则波长最长,

故C正确；一群处于〃=3能级的氢原子发生跃迁，吸收的能量必须等于两能级

的能级差，故D错误。

答案AC

4.（2017•上海单科）由放射性元素放出的氢核流被称为（）

A.阴极射线B.a射线

C.p射线D.7射线

解析在天然放射现象中，放出a、恨丁三种射线，其中a射线属于氨核流，选

项B正确。

答案B

5.（2017.上海单科）在同位素氢、气、僦的核内具有相同的（）

A.核子数B.电子数

C.中子数D.质子数

解析本题考查对同位素的认识。同位素是指在原子核中的质子数相同而中子数

不同的元素，故氢、笊、笊的核内具有相同的质子数，选项D正确。

答案D

6.（多选）关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的是（）

A.赞U—>^Th+,He是a衰变

B.^N+lHe-VO+1H是p衰变

C.TH+5H―>lHe+Jn是轻核聚变

D倒Se一的Kr+2de是重核裂变

答案AC

7.下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是（）

A.7射线是高速运动的电子流

B.氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大

C.太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变

D.21083Bi的半衰期是5天，100克2i083Bi经过10天后还剩下50克

解析丁射线是光子流，故选项A错误；氢原子辐射光子后，由高能级向低能级

跃迁，半径减小，绕核运动的动能增大，故选项B正确；太阳辐射能量主要来

源是太阳中发生的轻核聚变，故选项C错误；100克2»>83Bi经过10天即2个半

衰期还剩下去x100克=25克，故选项D错误。

答案B

8.太阳内部持续不断地发生着4个质子（1H）聚变为1个氢核0He）的热核反应，核

反应方程是41H--He+2X,这个核反应释放出大量核能。已知质子、氨核、X

的质量分别为加、m2、m3,真空中的光速为c。下列说法中正确的是（）

A.方程中的X表示中子（血）

B.方程中的X表示电子（―良）

C.这个核反应中质量亏损△机=4加1一侬

D.这个核反应中释放的核能"'『由加一侬一2侬)°?

解析由核反应质量数守恒、电荷数守恒可推断出X为正电子?e,A、B错误；

质量亏损为Am=4mi—m2—Imz,释放的核能为AE=Amc2=(4mi—mi—2m3)c2,

C错误，D正确。

答案D

保堂互动•研透考点不同考点不同讲法

考良H氢原子的能级及能级跃迁

i.定态间的跃迁—满足能级差

(1)从低能级伽小)■王高能级(〃大)一吸收能量。

hv—En大一En小

(2)从高能级伽大)■工低能级(〃小)一一放出能量。

hv=大一En小

2.电离

电离态：〃=8,E=0

基态—电离态：E吸=0一(―13.6eV)=13.6eV电离能。

〃=2一电离态：E吸=0一石2=3.4eV

如吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还携带动能。

3.氢原子跃迁时能量的变化

Ei

(1)氢原子能量：En=Ekn~\~Epn=~^9随〃增大而增大，其中昂=—13.6eVO

(2)电子动能：电子绕氢原子核运动时库仑力提供向心力，即点=。所以Ek

=绘随r增大而减小。

⑶电势能：通过库仑力做功判断电势能的增减，当轨道半径减小时，库仑力做

正功，电势能减小；反之，轨道半径增大时，电势能增加。

【例1】(多选)氢原子各个能级的能量如图4所示，氢原子由”=1能级跃迁到

〃=4能级，在它回到九=1能级过程中，下列说法中正确的是()

nE/eV

oo-----------------0

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

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

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

-13.6

图4

A.可能激发出频率不同的光子只有6种

B.可能激发出频率不同的光子只有3种

C.可能激发出的光子的最大能量为12.75eV

D.可能激发出的光子的最大能量为0.66eV

解析氢原子由〃=4能级跃迁到n=\能级，可能发出的谱线条数为C3,即6

种频率或能量不同的光子，A正确，B错误；可能激发出的光子的最大能量为〃

=4能级跃迁到“=1能级对应的，C正确，D错误。

答案AC

方法技巧|

1.解决氢原子能级跃迁问题的四点技巧

(1)原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差。

(2)原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值。

(3)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(“一1)。

(4)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法。

ri(ri-1)

①用数学中的组合知识求解：N=Crt=------2------°

②利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，

然后相加。

2.计算能级能量时应注意：因一般取无限远处为零电势参考平面，故各能级的

能量值均为负值；能量单位leV=L6X10Rj。

［多维训练精选练透

1.一个氢原子从〃=3能级跃迁到〃=2能级，该氢原子()

A.放出光子，能量增加

B.放出光子，能量减少

C.吸收光子，能量增加

D.吸收光子，能量减少

解析氢原子从高能级向低能级跃迁时，放出光子，能量减少，故选项B正确，

A、C、D错误。

答案B

2.如图5所示为氢原子的能级图，图中a、b、c、d对应氢原子的四次跃迁，已

知可见光光子的能量范围为1.61~3.10eV,关于四次跃迁，下列说法正确的是

A.经历a跃迁，氢原子吸收的光子能量为0.66eV

B.经历6跃迁，氢原子的轨道半径增大，原子核外电子的动能增大

C.经历c跃迁，氢原子放出的光子是可见光光子

D.经历d跃迁后，再用可见光照射跃迁后的氢原子，可使氢原子发生电离

解析经历a跃迁，氢原子从高能级向低能级跃迁时辐射出的光子的能量为0.66

eV,选项A错误；经历6跃迁，氢原子吸收能量，轨道半径增大，但核外电子

的动能会减小，选项B错误；经历c跃迁，氢原子辐射出的光子的能量为0.97eV,

则该光子不是可见光光子，选项C错误；经历d跃迁后，跃迁后的氢原子的电

离能为1.51eV,因此用可见光光子照射可使其电离，选项D正确。

答案D

考点2原子核的衰变、半衰期

1.衰变规律及实质

(l)a衰变和B衰变的比较

衰变类型a衰变B衰变

衰变方程%X-幻Y+,He%X-z理Y+de

2个质子和2个中子结合中子转化为质子

衰变实质成一个整体射出和电子

21H+2-HeAnf1H+—Ye

匀强磁场中o

轨迹形状oO

衰变规律电荷数守恒、质量数守恒

（2）丁射线：Y射线经常是伴随着a衰变或。衰变同时产生的。

2.三种射线的成分和性质

-E9-

电离贝牙

名称构成符号电荷量质量

能力本领

a射线氮核当He+2e4u最强最弱

]

。射线电子-?e1837u较强较强

Y射线光子Y00最弱最强

3.半衰期的理解

半衰期的公式：机余=加隙［）’。

【例2】（2017•全国卷n,15）—静止的铀核放出一个a粒子衰变成牡核，衰变

方程为受U一酬Th+蛆e,下列说法正确的是（）

A.衰变后社核的动能等于a粒子的动能

B.衰变后社核的动量大小等于a粒子的动量大小

C.铀核的半衰期等于其放出一个a粒子所经历的时间

D.衰变后a粒子与钮核的质量之和等于衰变前铀核的质量

解析静止的铀核在a衰变过程中，满足动量守恒的条件，根据动量守恒定律得

pTh+2a=0,即牡核的动量和a粒子的动量大小相等，方向相反，选项B正确；

根据以=易可知，选项A错误；半衰期的定义是统计规律，对于一个a粒子不

适用，选项C错误；铀核在衰变过程中，伴随着一定的能量放出，即衰变过程

中有一定的质量亏损，故衰变后a粒子与牡核的质量之和小于衰变前铀核的质

量，选项D错误。

答案B

I多维训练精选练透

1.（2018•湖南常德二模）某一放射性物质发生衰变时放出a、°、丁三种射线，让

这三种射线进入磁场，运动情况如图6所示，下列说法中正确的是（）

图6

A.该放射性物质的半衰期随温度的升高会增大

B.C粒子是原子核的重要组成部分

C.A粒子一定带正电

D.3粒子的穿透性最弱

解析半衰期由原子核本身决定，与外界因素无关，故A错误；由图可知C粒

子为电子，故B错误；由左手定则可知A粒子一定带正电，故C正确；3粒子

为Y射线，穿透性最强，故D错误。

答案C

2.（多选）（2019•山西太原一模）牡掰Th具有放射性，它能放出一个新的粒子而变

为镁钾Pa,同时伴随有丁射线产生，其方程为酬Th-皆Pa+X,社的半衰期为24

天。则下列说法中正确的是（）

A.一块纯净的钮234矿石经过24天，矿石的质量仅剩下原来质量的一半

B.X是社核中的一个中子转化成一个质子时产生的

C.Y射线是钮原子核发生衰变后产生的镁234的原子核释放的

D.7射线具有很强的电离作用，对人体细胞破坏能力较大

解析一块纯净的234矿石经过24天，牡核有半数发生衰变，不是矿石的质量

仅剩下原来质量的一半，故A错误；根据质量数、电荷数守恒得出X是电子，

其产生的本质是包核中的一个中子转化成一个质子时产生的，故B正确；牡原

子核发生衰变后产生的镁234的原子处于激发态，不稳定，向基态跃迁的过程以

Y射线向外释放能量，故C正确；丁射线具有很强的穿透能力，电离作用很弱，

故D错误。

答案BC

3.（多选）（2019•福建厦门质检）静止的钳Bi原子核在磁场中发生衰变后运动轨迹

如图7所示，大、小圆半径分别为R、及。则下列关于此核衰变方程和两圆轨

迹半径比值的判断中正确的是（）

图7

A.铝Bi-迎Tl+3HeB.铝Bi-祖Po+」e

C.Ri：&=84：1D.Ri：&=207：4

解析由动量守恒可知0=m0—由左手定则可知此核衰变为B衰变，故A

2

错误，B正确；由我5=相无可知R=瓶，所以R1：&=84：1,故C正确，D

错误。

答案BC

考点3核反应方程与核能计算

1.核反应的四种类型

类型可控性核反应方程典例

衰a衰变自发赞U—->镭51+夕He

变B衰变自发瑾Th—>钾Pa+-?e

孑N+3He—->VO+]H

（卢瑟福发现质子）

iHe+汨e—旨C+而

人工转变人工控制（查德威克发现中子）

召A1+fHe—"?§P+An约里奥・居里夫妇发现

放射性同位素，同时发

四P-祝Si++9e

现正电子

比较容易

赞U+An—密Ba+黎Kr+3向

重核裂变进行人工

控制赞U+血—WXe+毁Sr+1OAn

轻核聚变很难控制沮+沮一皿+血

2.核反应方程的书写

(1)掌握核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒的规律。

(2)掌握常见的主要核反应方程式，并知道其意义。

(3)熟记常见的基本粒子的符号，如质子、中子、a粒子等。

3.核能的计算方法

(1)应用质能方程解题的流程图

‘书写核反计算质量利用AE=Am/

应方程亏损A7〃计算释放的核能

①根据AE=°?计算时，Am的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，^E的单位是“J”。

②根据AE=AmX931.5MeV计算时，Am的单位是“u”，AE的单位是“MeV”。

⑵根据核子比结合能来计算核能：

原子核的结合能=核子比结合能X核子数。

[例3](2018•全国卷HL14)1934年,约里奥一居里夫妇用a粒子轰击铝核召AL

产生了第一个人工放射性核素X：a+召Al-n+X。X的原子序数和质量数分别

为()

A.15和28B.15和30C.16和30D.17和31

解析据a粒子和中子的质量数和电荷数写出核反应方程：,He+召A1—血+2X,

结合质量数守恒和电荷数守恒得，A=4+27-l=30,Z=2+13-0=15,原子

序数等于核电荷数，故B正确。

答案B

[例4](2017.全国卷I,17)大科学工程“人造太阳”主要是将气核聚变反应

释放的能量用来发电。笊核聚变反应方程是：汩+汩一汨e+而。已知汨的质量

为2.0136u,犯e的质量为3.015Ou,任的质量为1.0087u,1u=931MeV/c2-

笊核聚变反应中释放的核能约为()

A.3.7MeVB.3.3MeV

C.2.7MeVD.0.93MeV

解析根据质能方程，释放的核能AE=A冽C2,Am=2mH—mHe—mn=0.0035u,

则A£=0.0035X931MeV=3.2585MeV-3.3MeV,故选项B正确，A、C、D

错误。

答案B

I多维训练精选练透

1.（2018•天津理综，1）国家大科学工程——中国散裂中子源（CSNS）于2017年8

月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供

先进的研究平台。下列核反应中放出的粒子为中子的是（）

AJ47N俘获一个a粒子，产生”0并放出一个粒子

B召A1俘获一个a粒子，产生割P并放出一个粒子

C「i5B俘获一个质子，产生汨e并放出一个粒子

D.gLi俘获一个质子，产生犯e并放出一个粒子

解析根据核反应过程中质量数守恒及电荷数守恒可知，i47N+,He-178O+]H,

A项错误；召Al+3He7gP+6n,B项正确；gB+]HTBe+夕He,C项错误；必

十|H-3He+,He,D项错误。

答案B

2.（多选）（2017.江苏单科）原子核的比结合能曲线如图9所示。根据该曲线，下列

判断正确的有（）

1020'50100150200250质量数

图9

A.fee核的结合能约为14MeV

B.,He核比§Li核更稳定

C.两个汩核结合成蛆e核时释放能量

D.23592U核中核子的平均结合能比鳄Kr核中的大

解析由图象可知3He核的结合能约为28MeV,选项A错误；,He核比，Li核的

比结合能大，故,He核比，Li核稳定，选项B正确；两个汨核结合成iHe核时比

结合能增大，释放能量，选项C正确；黄U的平均结合能比鬃Kr核中的小，选

项D错误。

答案BC

3.现有两动能均为昂=0.35MeV的汨在一条直线上相向运动，两个他发生对

撞后能发生核反应，得到汨e和新粒子，且在核反应过程中释放的能量完全转化

为汨e和新粒子的动能。已知他的质量为2.0141u,3He的质量为3.016Ou,新

粒子的质量为1.0087u,核反应时质量亏损1u释放的核能约为931MeV（如果

涉及计算，结果保留整数）。则下列说法正确的是（）

A.核反应方程为，H+?H-9He+]H

B.核反应前后不满足能量守恒定律

C.新粒子的动能约为3MeV

DlHe的动能约为4MeV

解析由核反应过程中的质量数和电荷数守恒可知汩+汨一阳e+8n,则新粒子

为中子任，所以A错误；核反应过程中质量亏损，释放能量，亏损的质量转变为

能量，仍然满足能量守恒定律，B错误；由题意可知AE=（2.0141uX2—3.0160

u-1.0087u）X931MeV/u=3.3MeV,根据核反应中系统的能量守恒有EkHe+Ekn

=2Eo+AE,根据核反应中系统的动量守恒有“He—pn=0,由反=左，可知铲

Zm£>kn

=—,解得EkHen-J2—（2EO+AE）=1MeV,Ekn=片（2EO+AE）=3MeV,

机He"Zn十机He'机n十机He'

所以C正确，D错误。

答案C

课时作业

（时间：40分钟）

基础巩固练

1.重核裂变和轻核聚变是人类获得核能的两种主要途径，关于裂变和聚变，下

列叙述正确的是（）

A.裂变过程有质量亏损，聚变过程无质量亏损

B.核聚变反应方程?H+泡--He+X中，X表示电子

C.裂变释放能量，聚变吸收能量

D.氢弹的核反应属于聚变，原子弹的核反应属于裂变

解析裂变和聚变都释放出巨大能量，都伴随着质量的亏损，故A、C错误；核

聚变反应方程，H+汨一夕He+in中，X表示中子，B错误；原子弹的核反应属于

裂变，氢弹的核反应属于聚变，故D正确。

答案D

2.关于核力与原子核，下列说法正确的是（）

A.核力是一种特殊的万有引力

B.原子核内任意两个核子间都有核力作用

C.任何一个原子核的质量总是小于组成它的所有核子的质量之和

D.核子结合在一起成为原子核时要吸收能量

解析核力与万有引力、库仑力的性质不同，核力是短程力，作用范围在L5X10

-15m之内，每个核子只跟邻近的核子发生核力作用，核力是原子核能稳定存在

的原因，A、B错误；核子结合成原子核时核力做正功，会释放能量，发生质量

亏损，原子核的质量总是小于组成它的所有核子的质量之和，C正确，D错误。

答案C

3.（2018•湖南长沙二模）轻核的聚变反应会释放大量的能量，同时核聚变产物一

般不会污染环境，是人类获得能源的理想方式。核聚变反应过程主要是以下四种：

汨+彳H-3He+Xi+3.27MeV

TH+?H^?H+X2+4.04MeV

汨+汨-3He+X3+17.85MeV

TH+5He^lHe+X4+18.34MeV

对上面的反应中的Xi、X2、X3、X4,属于中子的是（）

A.Xl、X2、X3、X4B.X2、X3、X4

C.X3、X4D.X1、X3

解析由质量数守恒和电荷数守恒可知属于中子的是Xl、X3,而X2、X4属于质

子，故D正确，A、B、C错误。

答案D

4.1932年考克饶夫特（J.D.Cockroft）和瓦耳顺（E.T.S.Walton）发明了世界上第一台

粒子加速器，他们将质子（IH）加速到0.5MeV的能量去撞击静止的原子核X,得

到两个动能均为8.9MeV的氢核0He）,这是历史上第一次用人工加速粒子实现

的核反应。下列说法正确的是（）

A.X是§Li

B.X由3He组成

C.上述核反应中出现了质量亏损

D.上述核反应的类型是裂变

解析根据题述，可知核反应方程为：1H+X-2,He,根据核反应遵循质量数守

恒、电荷数守恒，可知X为质量数为7、电荷数为3的史3选项A、B错误；由

于该核反应产生的两个氨核的动能大于质子的动能，说明反应中释放了核能，根

据爱因斯坦质能方程可知，该核反应中出现质量亏损，该核反应为原子核的人工

转变，选项C正确，D错误。

答案C

5.（多选）铀核在被中子轰击后分裂成两块质量差不多的碎块，这类核反应被定

名为核裂变。1947年我国科学家钱三强、何泽慧在实验中观察到铀核也可以分

裂为三部分或四部分。关于铀核的裂变，下列说法正确的是（）

A.裂变的产物不是唯一的

B.裂变的同时能放出2〜3个或更多个中子

C.裂变能够释放巨大能量。每个核子平均释放的能量在裂变反应中比在聚变反

应中的大

D.裂变物质达到一定体积（即临界体积）时，链式反应才可以持续下去

解析因铀核也可以分裂为三部分或四部分，可知裂变的产物不是唯一的，选项

A正确；裂变是链式反应，在裂变的同时能放出2〜3个或更多个中子，这些中

子再轰击其他铀核发生裂变，选项B正确；裂变物质达到一定体积（即临界体积）,

链式反应才可以持续下去，选项D正确。

答案ABD

6.（多选）图1中有四幅图片，涉及有关物理学发展历史的四个重大发现，则下

列有关说法正确的是（）

丙法拉第用过的线圈丁我国第一颗原子弹爆炸

图1

A.甲图片与居里夫人有关

B.乙图片所反映的现象是贝克勒尔最先发现的

C.丙图片是法拉第研究阴极射线并发现电子的装置

D.丁图片与爱因斯坦的质能方程有关

解析结合教材史料，应用物理规律。甲图片为伦琴发现X射线后，照射的伦

琴夫人手的照片，与居里夫人无关，故选项A错误；乙图片中反映的天然放射

性现象是贝克勒尔最先发现的，故选项B正确；丙图片的现象是法拉第研究电

磁感应规律时的装置，与阴极射线及电子的发现无关，故选项C错误；原子弹

的能量来源于核能，与爱因斯坦的质能方程AE=△机°?有关，故选项D正确。

答案BD

7.某核电站遭受严重破坏，产生了严重的核泄漏，从核电站周围一定范围内的

空气中和核电站排出的废水中分别检测出了放射性物质碘131和杯239,严重危

及了人们的生命安全。已知该核电站采用的是重水反应堆，用赞U（铀）吸收中子

后生成费Pu（杯），碘131的半衰期为8天，下列说法正确的是（）

A.排出的废水中的杯239是铀核裂变的生成物

B.若赞U吸收中子后变成锣U,锣U很不稳定，则经过2次。衰变后变成2羽Pu

C.核电站的核废料可直接堆放在露天垃圾场

D.碘131的半衰期只有8天，因此16天后会全部消失

解析裂变是重核生成几个中等质量原子核的过程，铀238的质量数比钵239

的小，因此钵不是铀核裂变的生成物，选项A错误；发生B衰变时质量数不发

生改变，根据电荷数守恒可知赞U发生2次B衰变后变成镖Pu,选项B正确；

核电站的核废料中具有很多的放射性物质，不可以直接堆在露天垃圾场，选项C

错误；碘131的半衰期是8天，它是一个统计规律，大量的碘131在8天后会剩

一半，16天后会剩四分之一，因此选项D错误。

答案B

8.（多选）关于原子和原子核，下列说法中正确的是（）

A.a粒子散射实验揭示了原子核内部的复杂性

B.根据玻尔理论可知，一个氢原子核外电子从〃=4能级向低能级跃迁最多可

辐射3种频率的光子

C.已知掰Th的半衰期是24d,48g的筑Th经过72d后衰变了42g

D.氢原子由低能级向高能级跃迁时，吸收光子的能量可以稍大于两能级间能量

差

解析a粒子散射实验中没有涉及原子核内部问题，是提出了原子核式结构模型

的实验基础，A错误；一个氢原子核外电子从〃=4能级向低能级跃迁最多只能

72

辐射〃-1=3种频率的光子，B正确；经过五=3个半衰期后，48g的钳Th还乘I

下48X（1）3g=6g,衰变了48g—6g=42g,C正确；氢原子由低能级向高能级

跃迁时，吸收光子的能量等于两能级间能量差，故D错误。

答案BC

9.（2018•安徽合肥二模）如图2为氢原子的能级图，下列说法中正确的是（）

nE/eV

8_______0

4--------0.85

3-------T51

2--------3.4

1--------13.6

图2

A.氢原子从较高的能级跃迁到较低的能级时，释放一定频率的光子，核外电子

的动能增加，电势能减小

B.氢原子从葭=3的能级跃迁到九=4的能级时，需要吸收的光子能量必须大于

0.66eV

C.氢原子处于不同能级时，核外电子在某处出现的概率相同

D.一个处于〃=4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可以释放6种频率的光

子

解析氢原子从较高的能级跃迁到较低的能级时，释放一定频率的光子，核外电

子的动能增加，电势能减小，故A正确；氢原子从〃=3的能级跃迁到〃=4的

能级时，需要吸收的光子能量必须等于0.66eV,故B错误；氢原子处于不同能

级时，核外电子在某处出现的概率不同，故C错误；一个处于〃=4能级的氢原

子向低能级跃迁，最多可以释放3种频率的光子，故D错误。

答案A

10.下列说法正确的是（）

A.天然放射现象揭示了原子具有核式结构

B.掰U衰变成镖Pb要经过6次B衰变和8次a衰变

C.a、B和7三种射线中a射线的穿透能力最强

D.氢原子向低能级跃迁后，核外电子的动能减小

解析天然放射现象揭示了原子核具有复杂结构，a粒子散射实验说明原子具有

核式结构，选项A错误；根据a衰变规律和B衰变规律，铀238（赞U）衰变成铅

206（避Pb）要经过（238—206）+4=8次a衰变，经过8次a衰变后电荷数应减少16,

而实际衰变中电荷数只减少了10,所以还经过了6次B衰变，选项B正确；a、

B和7三种射线中，a射线的穿透能力最弱，Y射线穿透能力最强，选项C错误；

根据玻尔理论，氢原子向低能级跃迁后，轨道半径减小，电子环绕原子核运动的

速度增大，核外电子的动能增大，选项D错误。

答案B

11.（多选）杯的一种同位素费Pu衰变时释放巨大能量，如图3所示，其衰变方程

为例Pu-赞U+,He+y,则（）

图3

A.核燃料总是利用比结合能小的核

B.核反应中Y光子的能量就是镖Pu的结合能

C.黄U核比赞Pu核更稳定，说明赞U的结合能大

D.由于衰变时释放巨大能量，所以镖Pu比赞U的比结合能小

解析比结合能越大的原子核越稳定，A正确；结合能与衰变时释放的能量不是

同一概念，B错误；由于衰变时释放能量，原子核变得稳定，比结合能变大，故

费Pu比黄U的比结合能小，D正确；结合能的大小取决于比结合能和核子数，

比结合能大不能说明结合能大，C错误。

答案AD

综合提能练

12.如图4是氢原子的能级示意图。当氢原子从〃=4的能级跃迁到〃=3的能级

时，辐射出光子。；从〃=3的能级跃迁到〃=2的能级时，辐射出光子0。以下

判断中正确的是(