第2講原子和原子核

夯實(shí)雙星

基礎(chǔ)梳理

1.電子的發(fā)現(xiàn)

湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子,電子的發(fā)現(xiàn)證明了原子是可分的.

2.原子核式結(jié)構(gòu)

(1)盧瑟福通過a粒子散射實(shí)驗(yàn),提出了原子的核式結(jié)構(gòu).

(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示絕大多數(shù)a粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進(jìn)，少數(shù)a粒子發(fā)生了』

大的偏轉(zhuǎn)，只有極少數(shù)a粒子偏轉(zhuǎn)角超過90°甚至被彈回.

(3)原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子中心有個很小的核，叫作原子核，原子的全部正電荷和幾

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轉(zhuǎn)動.

(4)原子直徑的數(shù)量級約為1義10力m,原子核直徑的數(shù)量級約為1義10一151n.

3.光譜與光譜分析

(1)線狀譜和連續(xù)譜：光譜是一條條分立的亮線，稱為線狀譜.光譜是連在一起的光帶，

稱為連續(xù)譜.

(2)原子的特征譜線：各種原子的發(fā)射光譜都是線狀譜.不同原子的線狀譜不同，這些

不同的譜線稱為原子的特征譜線.利用原子的特征譜線分析物質(zhì)的方法稱為光譜分析.

4.玻爾的氫原子理論

(1)軌道量子化與定態(tài)：原子的不同能量狀態(tài)對應(yīng)于電子沿不同圓形軌道運(yùn)動.原子的定態(tài)是一

不連續(xù)的，因而電子的軌道是量子化的.原子只能處于一系列的不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些

狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的,這些狀態(tài)叫定態(tài).

(2)頻率條件：原子從一種定態(tài)躍遷到另一定態(tài)時,它輻射(或吸收)一定頻率的光子,

光子的能量由這兩個定態(tài)的能量差決定,即hv=E-En.

(3)能級：原子在各個時所具有的能量.原子處于最低能級時，電子處在離核最近的軌

道上，這種定態(tài)叫基態(tài)，其他定態(tài)叫激發(fā)態(tài).電子離核越遠(yuǎn)原子所對應(yīng)的能量越—大通常

情況下，原子處于基態(tài)時是最穩(wěn)定的.一般情況下我們可以通過能級圖來形象描述躍遷過程.

(4)局限性：玻爾理論很好地解釋氫原子光譜，但與其他原子的光譜不符合.

5.天然放射現(xiàn)象

(1)天然放射現(xiàn)象：某些元素自發(fā)地放射某些射線的現(xiàn)象稱為天然放射現(xiàn)象,這些元素稱為

放射性元素.首先由貝克勒爾發(fā)現(xiàn)，說明原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu).

(2)三種射線的本質(zhì)：a射線是氮核流,8射線是電子流，Y射線是電磁波.

6.原子核的衰變

(1)衰變：原子核自發(fā)地放出某種粒子而轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓性雍说乃プ?

(2)分類：①a衰變：為一二?Y+；He,同時放出Y射線.

②B衰變：務(wù)一/Y+.；e,同時放出Y射線.

(3)半衰期：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變需要的時間:半衰期的大小由放射性元素

的原子核內(nèi)部自身的因素決定,跟原子所處的物理狀態(tài)(如壓強(qiáng)、溫度等)或化學(xué)狀態(tài)(如

單質(zhì)或化合物)無關(guān).

7.原子核的組成

原子核由質(zhì)子(符號P)和中子(符號n)組成,統(tǒng)稱為核子.質(zhì)子所帶總電荷量就是—

原子核所帶電荷量，而且在數(shù)值上還等于核外電子的電荷量.

8.放射性同位素

(1)同位素：有些原子的原子核電荷數(shù)但質(zhì)量數(shù)不同，這樣一些具有相同核電荷

數(shù)和不同質(zhì)量數(shù)的原子互稱為同位素.

(2)放射性同位素放出的射線用于工業(yè)探傷、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等.

9.核力

原子核內(nèi)部，核子間所特有的相互作用力.核力的特點(diǎn)：

(1)核力是強(qiáng)相互作用的一種表現(xiàn).

(2)核力是短程力.

(3)核力存在于相鄰核子之間.

10.核能

(1)核能：核子結(jié)合為原子核時放出的能量或原子核分解為核子時吸收的能量，叫作原子核的結(jié)

合能，亦稱核能.原子核越大，結(jié)合能越大.它的結(jié)合能與核子數(shù)之比,叫比結(jié)合能，也

叫平均結(jié)合能.比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定.

(2)質(zhì)能方程：E=遍，〃是物體的質(zhì)量，。是真空中的光速.

(3)質(zhì)量虧損：核子結(jié)合成原子核時要釋放能量，按上述關(guān)系，原子核的質(zhì)量要小于組成原

子核的核子總質(zhì)量，這個質(zhì)量差也叫質(zhì)量虧損.

11.核能的獲得

(1)重核裂變：重核俘獲一個中子后分裂成為兩個(或多個)中等質(zhì)量核的反應(yīng)過程.重核裂變的

同時放出幾個中子，并釋放出大量核能.典型的重核裂變?yōu)槎薝+/f黜a+蠹r+3顯.由重核

裂變產(chǎn)生的.迎壬—使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程，稱為鏈?zhǔn)椒磻?yīng).通常把裂變物質(zhì)能夠產(chǎn)

生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積叫它的臨界體積，相應(yīng)的質(zhì)量叫作臨界質(zhì)量.

(2)輕核聚變：某些輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的反應(yīng)過程，同時釋放出大量的核能，要想使氣和

晁核合成氨核，要達(dá)到幾百萬攝氏度以上的高溫，因此聚變反應(yīng)又叫熱核反應(yīng).聚變反應(yīng)釋放能

量較多，典型的輕核聚變?yōu)殂?：Hf：He十拉.

12.核反應(yīng)

用高能粒子轟擊靶核，產(chǎn)生另一種新核的反應(yīng)過程.

常見的核反應(yīng)有：衰變、人工轉(zhuǎn)變、裂變和聚變.

易錯辨析

1.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)

2.玻爾理論成功地解釋了氫原子光譜，也成功地解釋了氯原子光譜.(X)

3.如果某放射性元素的原子核有100個，經(jīng)過一個半衰期后還剩50個.(X)

4.所有的核反應(yīng)都是釋放能量的反應(yīng).(X)

素養(yǎng)發(fā)展

考點(diǎn)U原子的核式結(jié)構(gòu)

1.湯姆孫原子模型

(1)電子的發(fā)現(xiàn)：湯姆孫通過對陰極射線的研究發(fā)現(xiàn)了電子.電子的發(fā)現(xiàn)證明了原子是可再分的.

(2)湯姆孫原子模型：原子里面帶正電荷的物質(zhì)均勻分布在整個原子球體中，而帶負(fù)電的電子鑲

嵌在球內(nèi).

2.a粒子散射實(shí)驗(yàn)

(1)a粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置

(2)a粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果：絕大多數(shù)a粒子穿過金箔后基本上仍沿原來的方向前進(jìn)，但少數(shù)a

粒子穿過金箔后發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)a粒子甚至被“撞了回來”.

3.原子的核式結(jié)構(gòu)模型

(1)a粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

①核外電子不會使a粒子的速度發(fā)生明顯改變.

②湯姆孫模型不能解釋a粒子的大角度散射.

③絕大多數(shù)a粒子沿直線穿過金箔，說明原子中絕大部分是空的；少數(shù)a粒子發(fā)生較大角度偏轉(zhuǎn)，

反映了原子內(nèi)部集中存在著對a粒子有斥力的正電荷；極少數(shù)a粒子甚至被“撞了回來”，反映了個別

a粒子正對著質(zhì)量比a粒子大得多的物體運(yùn)動時，受到該物體很大的斥力作用.

(2)原子的核式結(jié)構(gòu)模型

在原子的中心有一個很小的核，叫原子核，原子的所有正電荷和幾乎所有質(zhì)量都集中在原子核里，

帶負(fù)電的電子在核外繞核旋轉(zhuǎn).

(3)核式結(jié)構(gòu)模型的局限性

盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型能夠很好地解釋a粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，但不能解釋原子光譜是特征光

譜和原子的穩(wěn)定性.

幽1(2023?徐州期末)如圖所示為a粒子散射實(shí)驗(yàn)的裝置示意圖.將顯微鏡先后置于圖中的力

點(diǎn)和6點(diǎn)，在這兩點(diǎn)觀察的時間相同，則(D)

B.在48兩點(diǎn)觀察到的閃光次數(shù)接近

C.在月點(diǎn)能觀察到閃光，主要因?yàn)閍粒子通過金箔時與電子發(fā)生碰撞

D.在/點(diǎn)觀察到的閃光次數(shù)遠(yuǎn)多于在8點(diǎn)觀察的，說明金原子內(nèi)部非?？諘?/p>

解析：a粒子散射的實(shí)驗(yàn)中，a粒子穿過金箔后，絕大多數(shù)a粒子仍沿原來的方向前進(jìn)，少數(shù)a粒

子發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)a粒子偏轉(zhuǎn)角度大于90。，個別a粒子反彈回來，所以在6位置能觀察

到閃光，但次數(shù)遠(yuǎn)小于2處的，也表明金原子內(nèi)部非?？諘?，A、B錯誤，D正確；在6點(diǎn)能觀察到閃

光，并不是因?yàn)閍粒子通過金箔時與電子發(fā)生碰撞，而是與原子核之間相互作用的結(jié)果，C錯誤.

考點(diǎn)自氫原子光譜及原子躍遷

1.氫原子的能級和軌道半徑

(1)氫原子的能級公式：瓦=二￡5=1,2,3,…)，其中笈為基態(tài)能量，其數(shù)值為笈=-13.6eV.

n

(2)氫原子的半徑公式：rn=rfrAn=1,2,3,???),其中二為基態(tài)半徑，又稱玻爾半徑，其數(shù)值

為玲=0.53X10Wm.

2.對氫原子能級圖的理解

(1)能級圖如圖所示.

秒V

“8

55

4

385

2T4

.-13.6

(2)能級圖中相關(guān)量意義的說明

相關(guān)量意義

能級圖中的橫線表小氫原了口J耳匕的肥里狀態(tài)定態(tài)

橫線左端的數(shù)字“1,2,3,…”表示量子數(shù)

橫線右端的數(shù)字“一13.6,一3.4,…”表示氫原子的能量

表示相鄰的能量差，量子數(shù)越大，相鄰的

相鄰橫線間的距離

能量差越小，距離越小

表示原子由較高能級向較低能級躍遷，原

帶箭頭的豎線

子躍遷的條件為力好=屬一反

3.兩類能級躍遷

(1)自發(fā)躍遷：高能級一低能級，釋放能量，發(fā)出光子.

AE&—瓦

光子的頻率v=---h-

(2)受激躍遷：低能級一高能級，吸收能量.

①光照(吸收光子)：光子的能量應(yīng)恰等于能級差h

②碰撞、加熱等：只要入射粒子能量大于或等于能級差即可，￡處》△￡

③大于電離能的光子被吸收，將原子電離.

4.譜線條數(shù)的確定方法

(1)一個氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為(〃-1).

(2)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.

①用數(shù)學(xué)中的組合知識求解：后比=嗎2.

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一一畫出，然后相加.

5.氫原子躍遷時電子動能、電勢能與原子能量的變化

(1)原子能量：隨Z?增大而增大，其中笈=-13.6eV.

n

(2)電子動能：電子繞氫原子核運(yùn)動時靜電力提供向心力，即F=k,所以瓦=廠，隨r增大

rr

而減小.

(3)電勢能：通過靜電力做功判斷電勢能的增減.

當(dāng)軌道半徑減小時，靜電力做正功，電勢能減少；反之，軌道半徑增大時，電勢能增加.

顫2(2023?南通第一次調(diào)研)如圖所示為一價(jià)氫離子(He+)的能級圖.根據(jù)玻爾原子理論，下列

說法中正確的是(D)

2跌％

4------------------------------3.40

3------------------------------6.04

2-------------------------------13.6

1------------------------------S44

A.能級越高，氮離子越穩(wěn)定

B.〃=1時，氮離子處于第一激發(fā)態(tài)

C.從77=2躍遷到〃=1比從n=3躍遷到)=2輻射出的光子動量小

D.一個處于〃=4能級的氫離子躍遷到基態(tài)的過程中，可能輻射兩種頻率的光子

解析：根據(jù)玻爾能級躍遷理論可知能級越低，氯離子越穩(wěn)定，故A錯誤；〃=1時，氮離子處于基

態(tài)，故B錯誤；根據(jù)若"=區(qū)一笈(0>/2),可知，從77=2躍遷到7?=1比從)=3躍遷到)=2輻射出的光

子的能量(頻率)大、波長短，由4=4可得從77=2躍遷到A=1比從72=3躍遷到77=2輻射出的光子

P

動量大，故C錯誤；一個處于77=4能級的氮離子躍遷到基態(tài)的過程中，可能輻射兩種頻率的光子，如

從〃=4躍遷到〃=3,再從〃=3躍遷到〃=1,故D正確.

考點(diǎn)目原子核的衰變

1.放射性元素

具有放射性的元素稱為放射性元素，原子序數(shù)大于或等于83的元素，都能自發(fā)地放出射線，原子

序數(shù)小于83的元素，有的也能放出射線，它們放射出來的射線共有a射線、B射線、丫射線三種.

2.三種射線的性質(zhì)

種類a射線6射線Y射線

組成高速氮核流高速電子流高頻電磁波

帶電荷量2e-e0

隊(duì)

質(zhì)量4集靜止質(zhì)量為零

1836

速度0.1c0.99cC(光速)

在電磁場中偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)

最弱，用紙能較強(qiáng)，穿透幾毫米的最強(qiáng)，穿透幾厘米的

貫穿本領(lǐng)

擋住鋁板鉛板

對空氣的電離作用很強(qiáng)較弱很弱

在空氣中的徑跡粗、短、直細(xì)、較長、曲折最長

3.衰變規(guī)律及實(shí)質(zhì)

(1)兩種衰變的比較

衰變類型a衰變B衰變

衰變方程農(nóng)一空式十比e以TY十一罹

2個質(zhì)子和2個中子結(jié)合成一個

中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子和電子

衰變實(shí)質(zhì)整體射出

2；H+2；n-史e

勻強(qiáng)磁場中軌跡形

狀6)

衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒

(2)丫射線：丫射線經(jīng)常是伴隨著a衰變或8衰變同時產(chǎn)生的.其實(shí)質(zhì)是放射性原子核在發(fā)生a

衰變或6衰變的過程中，產(chǎn)生的新核由于具有過多的能量(核處于激發(fā)態(tài))而輻射出光子.

(3)半衰期的計(jì)算：根據(jù)半衰期的概念，可總結(jié)出公式.

"余="原［；)"小余=小城］；)、式中及麻、山原表示衰變前的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，N余、R余表示

衰變后尚未發(fā)生衰變的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，力表示衰變時間，T表示半衰期.

(4)確定a、B衰變次數(shù)的方法

由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)

守恒，列二元一次方程

組求解

先由質(zhì)量數(shù)的改變

（B衰變不改變質(zhì)量數(shù)）

確定a衰變次數(shù)，再由

電荷數(shù)守恒確定B衰變

的次數(shù)/

豳3由于放射性元素%Np的半衰期很短，所以在自然界中一直未被發(fā)現(xiàn)，只是在使用人工的方

法制造后才被發(fā)現(xiàn).已知%Np經(jīng)過一系列a衰變和B衰變后變成零Bi,下列說法中正確的是（C）

A.翻i的原子核比額p的原子核少28個中子

B.信Np經(jīng)過衰變變成嘴Bi,衰變過程可以同時放出a粒子、B粒子和丫粒子

C.衰變過程中共發(fā)生了7次a衰變和4次8衰變

D.MNp的半衰期等于任一個噂Np原子核發(fā)生衰變的時間

解析：端Bi的中子數(shù)為209—83=126,*Np的中子數(shù)為237—93=144,/Bi的原子核比，Np的

原子核少18個中子，A錯誤；唯Np經(jīng)過一系列a衰變和6衰變后變成,*Bi,可以同時放出a粒子和丫

237—209

粒子或者8粒子和Y粒子，不能同時放出三種粒子，B錯誤；衰變過程中發(fā)生a衰變的次數(shù)為一一

次=7次，B衰變的次數(shù)為2X7次一（93—83）次=4次，C正確；半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)

律，對少數(shù)原子核不適用，D錯誤.

顫4（2023?蘇州八校適應(yīng)性檢測）靜止的杯-238在磁場中衰變產(chǎn)生的粒子和新核在磁場中運(yùn)動

的軌跡如圖所示，貝IJ（C）

a為a粒子軌跡

b為B粒子軌跡

新核和衰變粒子圓周運(yùn)動方向相反

新核和衰變粒子動量相同

解析：原子核發(fā)生衰變，粒子的速度方向相反，由圖可知粒子的運(yùn)動的軌跡在同一側(cè)，很據(jù)左手定

則可以得知，衰變后的粒子帶的電性相反，所以釋放的粒子應(yīng)該是電子，所以原子核發(fā)生的應(yīng)該是6

衰變；衰變后，粒子做勻速圓周運(yùn)動，洛倫茲力提供向心力有04=婷，解得火=蒜靜止的原子核發(fā)

生衰變，根據(jù)動量守恒可知，衰變前后，動量守恒，故兩個粒子的動量大小相等，方向相反，磁感應(yīng)強(qiáng)

度也相等，故電荷量越大，軌道半徑越小，故大圓a是釋放粒子的運(yùn)動軌跡，小圓石是新核的運(yùn)動軌

跡，兩者運(yùn)動方向相反，故選C.

考點(diǎn)0核反應(yīng)方程與核能的計(jì)算

1.核反應(yīng)的四種類型

類型可控性核反應(yīng)方程典例

衰a衰變自發(fā)嗡…Th+況e

234TL234i~)i0

變B衰變自發(fā)9olhf9ira+-ie

物+犯(盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子)

況e+；Be-1C+；n(查德威克發(fā)現(xiàn)中子)

人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯た刂?/p>

1+-15P+in約里奧?居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性

30n300,I0

15P—14sl十ie同位素，同時發(fā)現(xiàn)正電子

比較容易進(jìn)畸U+；n—i2，Ba+黑Kr+3；n

重核裂變

行人工控制崎U+；nf嘴Xe+跳r+10；n

輕核聚變難控制iH+iH^2He+in

2.書寫核反應(yīng)方程的注意點(diǎn)

(1)核反應(yīng)過程一般都是不可逆的，所以核反應(yīng)方程用單向箭頭表示反應(yīng)方向，不用等號連接.

(2)核反應(yīng)的生成物要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，不能憑空只依據(jù)兩個守恒規(guī)律杜撰出生成物來寫核反應(yīng)方

程.

(3)核反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒.遵循電荷數(shù)守恒.

3.對質(zhì)能方程的理解

(1)一定的能量和一定的質(zhì)量相聯(lián)系，物體的總能量和它的質(zhì)量成正比，即石=/。2.

方程的含義：物體具有的能量與它的質(zhì)量之間存在簡單的正比關(guān)系，物體的能量增大，質(zhì)量也增

大；物體的能量減少，質(zhì)量也減少.

(2)核子在結(jié)合成原子核時出現(xiàn)質(zhì)量虧損△〃，其能量也要相應(yīng)減少，即

(3)原子核分解成核子時要吸收一定的能量，相應(yīng)的質(zhì)量增加△加，吸收的能量為

4.核能的計(jì)算方法

(1)根據(jù)AAAEd計(jì)算時，△〃的單位是“kg”，。的單位是“m/s”，△￡的單位是“J”.

(2)根據(jù)AE=A/義931.5MeV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△山的單位是“u”，△￡的單位是“MeV”.

(3)根據(jù)核子比結(jié)合能來計(jì)算核能：原子核的結(jié)合能=核子比結(jié)合能X核子數(shù).

顫5原子核的比結(jié)合能曲線如圖所示.下列說法中正確的是(C)

比結(jié)合能/MeV

A.Li核的結(jié)合能約為15MeV

B.嚙U核比翻r核穩(wěn)定

C.韁U核的結(jié)合能比黑Kr核的大

D.兩個汨核結(jié)合成;He核時釋放的能量等于比e的結(jié)合能

解析：li核的比結(jié)合能大約為5MeV,核子數(shù)為6,則li核的結(jié)合能大約為30MeV,故A錯誤；

比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，端U核比蠹r核的比結(jié)合能小,歙r核比2卻核更穩(wěn)定,故B錯誤;端

U核的比結(jié)合能大約為7MeV,核子數(shù)為235,胃汩核的結(jié)合能大約為1645MeV,而歙r核的比結(jié)合

能大約為8.5MeV,核子數(shù)為89,則歙r的結(jié)合能大約為756.5MeV,因此端U核的結(jié)合能比飄r的

大，故C正確；知e核的結(jié)合能等于2個質(zhì)子和2個中子結(jié)合成：He時釋放的能量，故D錯誤.

解16(2023?南通期末)在質(zhì)量較小的恒星中，質(zhì)子一質(zhì)子鏈反應(yīng)是產(chǎn)生能量的主要方式.其中

一種反應(yīng)是氮核棚吸收一個質(zhì)子轉(zhuǎn)變成碳核9C和一個a粒子，并釋放出一個y光子.已知丫光子的波

長為兒，普朗克常量為力，真空中光速為a

(1)寫出氮割轉(zhuǎn)變成碳黑的核反應(yīng)方程，并求Y光子的能量瓦

答案：引N+；HTC+狙e與

解析：根據(jù)質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒可知核反應(yīng)方程為

1N+；H-[C+；He

he

Y光子的能量為&=hv=—A

(2)氮核的比結(jié)合能為蜃碳核的比結(jié)合能為&氧核的比結(jié)合能為反求核反應(yīng)過程中的質(zhì)量

虧損△血

12笈+4笈-15后

答案:

解析：由質(zhì)能方程有

根據(jù)能量守恒有AE=12^+4^-155

12笈+4笈-15笈

解得△in—

隨堂囚化

1.下列有關(guān)電子說法中，正確的是（B）

A.湯姆孫研究陰極射線時發(fā)現(xiàn)了電子，并準(zhǔn)確測出了電子的電荷量

B.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，逸出的光電子來源于金屬中自由電子

C.盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型認(rèn)為核外電子的軌道半徑是量子化的

D.元素發(fā)生a衰變時，能夠產(chǎn)生電子，并伴隨著丫射線產(chǎn)生

2.（2023?淮安期末）核電站的核反應(yīng)堆利用核裂變釋放的能量供電、供熱，與核反應(yīng)堆工作原理

相同的核反應(yīng)是（D）

A.?jNa^?2Mg+-ie

B.；H+；Hf；He+；n

C.[F+：He-瓢e+；H

D.%U+；n-嘴Xe+[Sr+2；n

解析:汰a-枷g+\e為原子核的B衰變，故A錯誤;汨+汨一史e+：n為核聚變，故B錯誤；弟+

科e-瓶e+；H為原子核的人工轉(zhuǎn)變，故C錯誤；gU+in-%Xe+然r+2；n是核裂變，故D正確.

3.（2024?如皋期初調(diào)研）“玉兔二號”裝有核電池，不懼漫長寒冷的月夜，核電池將嘴Pu衰變釋

放的核能一部分轉(zhuǎn)換成電能，端Pu的衰變方程為甯Pu-筍U+；He,貝卜D）

A.方程中的Z等于90

B.a射線的電離本領(lǐng)比B射線弱

C.月夜的寒冷導(dǎo)致甯Pu的半衰期變大

D.嘴Pu比筍U的比結(jié)合能小

解析：根據(jù)電荷數(shù)守恒可知Z=94—2=92,故A錯誤；根據(jù)射線特點(diǎn)可知，a射線的電離本領(lǐng)比

B射線強(qiáng)，故B錯誤；半衰期由原子內(nèi)部自身因素決定，與所處的物理環(huán)境無關(guān)，故C錯誤；衰變過

程釋放能量，比結(jié)合能增大，音Pu比23酊的比結(jié)合能小，故D正確.

4.（2024?南通期初質(zhì)量監(jiān)測）如圖所示為氫原子能級圖，一群處于基態(tài)的氫原子被某單色光照射

后躍遷到激發(fā)態(tài)，然后自發(fā)輻射的譜線中只有兩根屬于巴耳末系，則該單色光光子的能量為（B）

A.12.09eV

C.13.06eVD.14.14eV

解析：根據(jù)能級圖可知，巴耳末系是高能級氫原子躍遷到2能級的譜線圖，氫原子輻射的光對應(yīng)

譜線只有兩根譜線屬于巴耳末系，則氫原子是從4能級躍遷到2能級.則吸收的單色光的光子能量為

￡=-0.85eV-（-13.6eV）=12.75eV,故B正確，A、C、D錯誤.

配套精練

一、選擇題

1.（2023?南京學(xué)情調(diào)研）下列說法中正確的是（D）

A.玻爾提出了原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說

B.查德威克發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象

C.J.J.湯姆孫發(fā)現(xiàn)了正電子

D.德布羅意提出了物質(zhì)波假說

解析：原子的核式結(jié)構(gòu)模型最早是由盧瑟福根據(jù)a粒子散射實(shí)驗(yàn)提出的，故A錯誤；貝克勒爾最

早發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，故B錯誤；在原子核人工轉(zhuǎn)變的實(shí)驗(yàn)中，約里奧一居里夫婦發(fā)現(xiàn)了正電子，

故C錯誤；1924年，德布羅意提出了物質(zhì)波理論，他假設(shè)實(shí)物粒子也具有波動性，大膽地把光的波粒

二象性推廣到實(shí)物粒子（如電子、質(zhì)子等），故D正確.

2.（2023?江蘇基地大聯(lián)考）如圖所示,a粒子散射實(shí)驗(yàn)中，移動顯微鏡〃分別在a、b、c、d四個

位置觀察，貝hD）

A.在a處觀察到的是金原子核

B.在6處觀察到的是電子

C.在c處不能觀察到任何粒子

D.在d處能觀察到a粒子

解析：。粒子散射實(shí)驗(yàn)是用a粒子轟擊金屬箔，得到的結(jié)果是絕大多數(shù)的a粒子穿過金屬箔后基

本上仍沿原來的方向繼續(xù)前進(jìn)，有少數(shù)的a粒子運(yùn)動軌跡發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)的a粒子甚至被

反彈，沿原路返回，而在該實(shí)驗(yàn)中，用顯微鏡觀察的實(shí)際上是a粒子，在c處可以觀察到很少的發(fā)生

較大偏轉(zhuǎn)的a粒子，在d處則能觀察到被反彈回來的a粒子，故選D.

3.（2024?海安期初質(zhì)量監(jiān)測）日本將福島核電站的核污水排向大海，引起許多國家的強(qiáng)烈抗議.核

污水中含有放射性物質(zhì)，其中僦汨的衰變反應(yīng)為汨一沿e+3e,下列說法中正確的是（D）

A.該核反應(yīng)為a衰變

B.若海水升溫，會加快晁核的衰變

C.汨的比結(jié)合能大于；He的比結(jié)合能

D.汨的質(zhì)量大于汨e與3e質(zhì)量之和

解析：根據(jù)核反應(yīng)方程可知，該核反應(yīng)為B衰變，A錯誤；氟核的半衰期由核內(nèi)部自身的因素決定

的，與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān)，所以海水升溫，不會加快晁核的衰變，B錯誤；衰變時放

出核能，產(chǎn)生的新核的比結(jié)合能變大，所以汨的比結(jié)合能小于況的比結(jié)合能，C錯誤；衰變時放出核

能，質(zhì)量虧損，所以汨的質(zhì)量大于浙e與3e質(zhì)量之和，D正確.

4.（2023?泰州期末）2022年1月，中國錦屏深地實(shí)驗(yàn)室發(fā)表了首個核天體物理研究實(shí)驗(yàn)成果，表

明我國核天體物理研究已經(jīng)躋身國際先進(jìn)行列.實(shí)驗(yàn)中所用核反應(yīng)方程為X+加g-勤1,已知X、溢g、

的質(zhì)量分別為地、班、加，真空中的光速為c,該反應(yīng)中釋放的能量為后下列說法中正確的是（C）

A.該反應(yīng)為裂變反應(yīng)

B.X為最，核

C.E=7Z6）c

E

D.的比結(jié)合能為—

2b

解析：根據(jù)核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得，X的質(zhì)量數(shù)為1,核電荷數(shù)為1,則核反應(yīng)方

程為加g-第1,該反應(yīng)兩個原子核合成一個新的核不是裂變反應(yīng)，X為汽核，故A、B錯誤；由愛

因斯坦質(zhì)能方程可知，該核反應(yīng)放出能量為￡=（加+7a一a）乙故C正確；該反應(yīng)中釋放的能

F

量為瓦配1的結(jié)合能不為5則勤1的比結(jié)合能不是.，故D錯誤.

5.（2024?南通期初質(zhì)量監(jiān)測）病汨會發(fā)生0衰變并釋放能量，其半衰期為12.43年，衰變方程

為:H-%+\e,則下列說法中正確的是（C）

A.女的中子數(shù)為3

B.汨的質(zhì)量數(shù)大于為和3e的總質(zhì)量數(shù)

C.女和更e具有相同的質(zhì)子數(shù)

D.2克晁核在24.86年后將衰變完畢

解析：根據(jù)核反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，有Z=2,A=3,所以女的中子數(shù)為1,質(zhì)子數(shù)為2,

故A錯誤，C正確；由于衰變時釋放能量，存在質(zhì)量虧損，所以汨的質(zhì)量大于農(nóng)和Le的總質(zhì)量，但質(zhì)

量數(shù)相等，故B錯誤；2克僦核在24.86年后，即經(jīng)過兩個半衰期，其剩余質(zhì)量為原質(zhì)量的四分之一,

故D錯誤.

6.（2023?蘇州期末）圖甲為氫原子能級圖，圖乙為氫原子的光譜，H?、H8、3、小是可見光區(qū)的

四條譜線，其中也譜線是氫原子從〃=4能級躍遷到A=2能級輻射產(chǎn)生的.下列說法中正確的是（D）

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

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

甲

410.29

434.17486.27656.47“nm

milII||j

H6HTHpH?

乙

A.這四條譜線中，H?譜線光子頻率最大

B.氫原子的發(fā)射光譜屬于連續(xù)光譜

C.用能量為3.5eV的光子照射處于A=2激發(fā)態(tài)的氫原子，氫原子不發(fā)生電離

D.氫原子從）=4能級躍遷到A=2能級，電子動能增大

解析：由圖乙可知譜線對應(yīng)的波長最大，由￡=方丁可知，波長越大，能量越小，頻率越小，A

錯誤；氫原子的發(fā)射光譜屬于線狀光譜，B錯誤；處于〃=2能級的氫原子電離至少需要吸收3.4eV的

能量，因此用能量為3.5eV的光照射處于〃=2激發(fā)態(tài)的氫原子，氫原子會發(fā)生電離，C錯誤；氫原子

122112

從）=4能級躍遷至I」〃=2能級，由-^=勿，得氏=]7/=管，r減小電子動能增大，D正確.

7.（2023?揚(yáng)州期末）當(dāng)就等離子體被加熱到適當(dāng)高溫時，就核可參與聚變反應(yīng)6汨-2：He+2X+2力

n+y.已知丫光子的頻率為，笊核的結(jié)合能為反氫核的結(jié)合能為&普朗克常量為力，真空中光速

為，.則（D）

A.X為汨

B.丫光子的動量

C.釋放的核能A￡=2笈+力丫一6后

K曰口A2E2—6E1

D.質(zhì)量萬損△"=——

解析：由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得，X為：H,故A錯誤；Y光子的動量。=々=上="，故B錯

ACC

誤；由結(jié)合能的概念可知，該核反應(yīng)釋放的核能為A￡=2E—66由愛因斯坦質(zhì)能方程可知，質(zhì)量虧損

△勿=2'6￡,故c錯誤，D正確.

8.在足夠大的勻強(qiáng)磁場中，靜止的鈉的同位素普Na發(fā)生衰變，沿與磁場垂直的方向釋放出一個粒

子后，變?yōu)橐粋€新核，新核與放出的粒子在磁場中運(yùn)動的軌跡為內(nèi)切圓，如圖所示.下列說法中正確的

是（D）

XX

XX

XX

XX

XX

XX

A.：；Na發(fā)生的是a衰變

B.軌跡1是新核的徑跡

C.新核的中子數(shù)為13

D.新核沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)

解析：由于原來鈉的同位素處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)衰變?yōu)閮蓚€粒子時，兩粒子速度方向相反，如果是a

衰變，則兩核所受洛倫茲力方向相反，但題中明顯兩核所受的洛倫茲力同向，則應(yīng)當(dāng)是B衰變，A錯誤；

mv

粒子運(yùn)動半徑為「=不，兩粒子動量小丫大小相等，電荷量大的半徑小，則軌跡2是新核的徑跡，B錯

誤；由于是B衰變，則新核為腳g,中子數(shù)為12,C錯誤；根據(jù)正電荷洛倫茲力方向特點(diǎn)可知，新核沿

逆時針方向旋轉(zhuǎn)，D正確.

9.（2023?前黃中學(xué)考前模擬）目前科學(xué)家已經(jīng)能夠制備出能量量子數(shù)〃較大的氫原子，已知?dú)湓?/p>

子第〃能級的能量為笈=—9勺eV,金屬鴇的逸出功為4.54eV,如圖是按能量排列的電磁波譜，則

D)

紅外線紫外線ix射線

-IIIIV~"I

10-210-110°101102103

能量/eV

A.紫外線波段的光子均不能使基態(tài)氫原子電離

B.氫原子躍遷時可能會輻射X射線波段的光子

C.足夠長時間紅外線照射能使金屬鋁產(chǎn)生光電效應(yīng)

D.可見光能使）=20的氫原子失去一個電子變成氫離子

解析：基態(tài)氫原子具有的能量為笈=—13.6eV,若基態(tài)氫原子電離，則需要吸收的光子能量冷

13.6eV,由題圖可知紫外線波段中存在光子能量￡》13.6eV的光子，這些光子可以使基態(tài)氫原子電

離，A錯誤；氫原子躍遷時輻射的光子能量不超過13.6eV,由題圖可知，X射線的光子能量均大于13.6

eV,故氫原子躍遷時不會輻射X射線波段的光子，B錯誤；金屬鴇的逸出功為4.54eV,由題圖可知，

紅外線的光子能量小于4.54eV,故不能讓金