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

■梳理必備知識(shí)

1.原子結(jié)構(gòu)

(1)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)家之例和他的助手進(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)金箔后基本上仍沿整方向前進(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，原子全部的正電蒞和幾乎全部質(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

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

即光譜.

⑵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.

(3)氫原子光譜的實(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［上停一點(diǎn))(〃=345,…R”

是里德伯常量，R8=1.10Xl()7n「，〃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)射光諳可能是連續(xù)諳，也可能是線狀譜.(J)

【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130。

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)臉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也及絕大部分質(zhì)量，所以D錯(cuò)誤.

考點(diǎn)二玻爾理論能級(jí)躍遷

■梳理必備知識(shí)

1.玻爾理論

(I)定態(tài)假設(shè)：電子只能處于一系列丕連續(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.

⑵躍遷假設(shè)：電子從能量較高的定態(tài)軌道(其能量記為Ej躍遷到能量較低的定態(tài)軌道(能量記

為曷”〃?<〃)時(shí)，會(huì)放出能量為加的光子，這個(gè)光子的能量由前后兩個(gè)能級(jí)的能量差決定，

-34

即hv=En-Em.(h是普朗克常量，〃=6.63X10J-s)

(3)軌道量子化假設(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丕連續(xù)跑.

2.能級(jí)躍遷

(1)能級(jí)和半徑公式：

①能級(jí)公式：E尸點(diǎn)昂(〃=123,…)，其中后為基態(tài)能量，其數(shù)值為臼=-13.6eV.

②半徑公式：％=/〃(〃=1,2,3,…)，其中"為基態(tài)軌道半徑，其數(shù)值為m=0.53Xm.

(2)氫原子的能級(jí)圖，如圖所示

E/eV

0

5

4

3-(MG

-1.51

2

-3.4

1」如山----------------------------------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.氯原子吸收或輻射光子的頻率條件是力v=E"—&?，＜〃).(J)

3.復(fù)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.(X)

■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.

、i,,工人，口?3NEE、傳—E低

光子的頻率V=—=----yj—

(2)受激躍遷：低能級(jí)一高能級(jí)，吸收能量.

①吸收光子的能最必須恰好等于能級(jí)差(注意：當(dāng)入射光子能最大于該能級(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：只要入射粒了?能量大于或等于能級(jí)差即可，E外沁E.

2.光譜線條數(shù)的確定方法

(1)一個(gè)氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為〃一1

(2)一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)

3.電離

(1)電離態(tài)：〃=8,E=0.

(2)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吸=0一(一13.6eV)=13.6eV

(3)若吸收能量足夠大，克服電離能后，獲得自由的電子還具有動(dòng)能.

【例21(2022.重慶卷.6)如圖為氫原子的能級(jí)示意圖.已知藍(lán)光光子的能審范圍為2.53?2.76eV,

紫光光子的能量范圍為2.76?3.IOeV.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)氫原了的光了能量為()

nE/eV

?-........................-0

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

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

3------------------------1.5)

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

]-----------------------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訌摹?4能級(jí)向低能級(jí)躍遷可輻射或光，不輻射紫光，即從〃=4躍遷到〃=2

輻射藍(lán)光，則需激發(fā)氫原子到〃=4能級(jí)，則激發(fā)氫原子的光子能量為AE=E4-￡I=12.75eV,

故選C.

【例31(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〃=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/eV

8................()

4-------------().85

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

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

]---------------13.6

A.逸出光電子的最大初功能為10.80eV

B.」=3躍遷到〃=1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〃=4激發(fā)態(tài)

答案B

解析從〃=3躍迂到〃=1放出的光電子能量最大，根據(jù)Ek=E—用)，可得此時(shí)最大初動(dòng)能

為反=9.8eV,故A錯(cuò)誤；從〃=3躍遷到〃=1放出的光電子能量最大，根據(jù)〃=4=9E

=/rv,可知?jiǎng)恿恳沧畲螅蔙正確；大量氮原子從〃=3的激發(fā)態(tài)瓶迂到基態(tài)能放出色一3

種頻率的光子，其中從〃=3躍遷到〃=2放出的光子能量為AEi=-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〃=3

躍遷到〃=4需要吸收的光子能量為△￡?=1.51eV-0.85eV=0.66eV,所以用0.85eY的光

子照射，不能使氫原子躍if到〃=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

放射性元素且發(fā)地發(fā)出射線的現(xiàn)象，首先由貝克勒爾發(fā)現(xiàn).天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說(shuō)明原子

核具有更雜的結(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射線氮核拍e+2e4u最強(qiáng)最我

]

0射線電子-?e-e1837u較強(qiáng)較強(qiáng)

Y射線光子Y00最嵬最強(qiáng)

4.原子核的衰變

(1)衰變：原子核自發(fā)地放出a粒子或口粒子，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P衰變

衰變方程小X-》jY+?He手X-zMY+Je

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+2jn7Hein-*|H+-?e

衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒

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

5.半衰期

(1)公式：7余="總(；)"'2,小余=機(jī)炮(J)電

⑵影響因素：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

(如溫度、壓強(qiáng))和化學(xué)狀態(tài)(如單質(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)放射性同位素：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.

⑵應(yīng)用：放射治療、培優(yōu)、保鮮、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)到弱的排列順序是丫射線、B射線、a射線.（V）

2.。袤變中的電子來(lái)源于原子核外電子.（X）

3.發(fā)生p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）

工例”（2022?全國(guó)甲卷?⑺兩種放射性元素的半衰期分別為m和2/o,在r=0時(shí)刻這兩種元

素的原子核總數(shù)為N,在1=2”）時(shí)刻，尚未衰變的原子核總數(shù)為與，則在，=4為時(shí)刻，尚未衰

變的原子核總數(shù)為（）

NnN

A."pB.§C.gD.不

答案C

解析根據(jù)題意設(shè)半衰期為/o的元素原子核數(shù)為局另一種元素原子核數(shù)為），，依題意有戈+

y=N,經(jīng)歷2/o后有%+%若，

聯(lián)立可得X=1N,尸扣，

在/=4而時(shí)，原子核數(shù)為工的元素經(jīng)歷了4個(gè)半衰期，原子核數(shù)為），的元素經(jīng)歷了2個(gè)半衰

期，則此時(shí)未衰變的原子核總數(shù)為

〃=*x+*y=/,故選C.

1例5］（多選）有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為從方向垂直紙面向外，一個(gè)原來(lái)靜上在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

分別為門、，2.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⑺：qi=r\:n

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

_2

同種電荷，所以衰變是a袤變，衰變后的新核由洛倫茲力提供向心力，有Bqv=，5可得r

mv

,衰變過(guò)程遵循動(dòng)量守恒定律，即相同，所以電荷量與半徑成反比，有q\:夕2=心：n

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卷U-2珈'h+她

衰變

。衰變自發(fā)2淑h~置Pa+de

VN+?He-?+|H

(盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子)

力He十;Be-%C+而

人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯た刂?查德威克發(fā)現(xiàn)中子)

??Al+iHe->§P+in約里奧一居里夫婦發(fā)

現(xiàn)放射性同位素，同

即7?Si+盤

時(shí)發(fā)現(xiàn)正電子

2葭U+JL嘿Ba+瑞Kr+3加

重核裂變?nèi)菀卓刂?/p>

2謖U+Jn-*型Xe+烈Sr+幽旦

輕核聚變現(xiàn)階段很難控制TH+lH-*^He+4n+17.6MeV

2.核反應(yīng)方程式的書(shū)寫

(1)熟記常見(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(IH)、中子@n)、。粒子

@He)、(粒子(-忖、正電子(+%)、笊核(汩)、僦核(加)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)由于核反應(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

⑴核力：原子核內(nèi)部，核子間所特有的相互作用力.

(2)結(jié)合能：原子核是核子憑借核力結(jié)合在?起構(gòu)成的，要把它們犯￡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)核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)質(zhì)后虧損Nn,其對(duì)應(yīng)的能品八七二&壯.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△/〃，吸收的能量為△￡=&a.

■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

⑴根據(jù)計(jì)算,計(jì)算時(shí)△加的單位是“kg”口的單位是“m/s”，AE的單位是“J”.

（2）根據(jù)AE=A/wX931.5MeV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)△小的單位是“u”，AE的單位是“MeV”.

（3）根據(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（）

Al砂Uf2$打h+X中X為中子，核反應(yīng)類型為p衰變

B.汩+:H-?He+Y中Y為中子，核反應(yīng)類型為人工轉(zhuǎn)變

CP謖U+Bn-啪Xe+戮Sr+K中K為10個(gè)中子，核反應(yīng)類型為重核裂變

D當(dāng)N+犯e-4O+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.

工例7］（2022?湖北卷?1）上世紀(jì)四十年代初，我國(guó)科學(xué)家王漁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iBe俘獲核外K層電子e,可生成一個(gè)新原子核X,并放出中

微子心,即ZBe+-?efX+也.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.中微子底的電荷量與日子的相同

答案A

解析根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和也荷數(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《Li,則核反應(yīng)方程為3c+—Yefii+h，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，則中微子口的電

荷量與電子的不相同，D錯(cuò)誤.

工例8](2019?全國(guó)卷IIJ5)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|H-*He+2*fe+2n,已知|H和*He的質(zhì)量分別為wp=1.0078u和以,=4.0026u,lu

=931MeV/c2,c為光速.在4個(gè)|H轉(zhuǎn)變成1個(gè)?He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△〃?=4X1.0078u

-4.0026u=0.0286u,釋放的能量△￡=0.0286X931McV^26.6MeV,選項(xiàng)C正確.

t例91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，氨衰變放出的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.一靜止的氨核線Rn發(fā)生?次a衰變生成新核針(Po),此過(guò)程動(dòng)量守恒且釋放

的能最全部轉(zhuǎn)化為a粒子和針核的動(dòng)能.已知m?=222.0866u,/nu=4.0026u,〃?鈴=218.076

6udu相當(dāng)于931MeV的能量.(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)

(1)寫出上述核反應(yīng)方程；

(2)求上述核反應(yīng)放出的能量AE；

⑶求a粒子的動(dòng)能Eka.

答案(1流Rnf?如°+?He(2)6.89MeV

(3)6.77MeV

解析(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒有

嗑Rnf2熠Po十SHe

(2)質(zhì)量虧損

Aw=222.0866u-4.0026u~218.0766u=0.0074u,

△￡=A/wX931MeV,AE^6.89MeV

(3)設(shè)a粒子、針核的動(dòng)能分別為Eka、卜，動(dòng)量分別為〃a、〃針，

由能量守恒定律得AE=Ek訃

2

由動(dòng)量守恒定律得0=Pa+〃仆，又4=梟

故Eka：反產(chǎn)218:4

解得反產(chǎn)6.77MeV.

課時(shí)精練

醞基礎(chǔ)落實(shí)練

1.（2022?湖南卷?1）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)模型解拜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復(fù)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；包子束穿過(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?1）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

答案B

解析氫原子從某激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，則該氫原子放出光子，且放出光子的能量等于兩能級(jí)

之差，能量減少，故選B.

3.（2022?遼寧卷?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+移Mg-?5A1,

已知X、費(fèi)Mg、首Al的質(zhì)量分別為〃小機(jī)2、m3,真空中的光速為。，該反應(yīng)中釋放的能量為

￡下列說(shuō)法正確的是（）

A.X為笊核汨

B.X為瓶核汨

C.E=（/m+m2+⑹/

D.E=（W|+m2-7?3）6,2

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I,赴荷數(shù)為I,為|H,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；

該反應(yīng)釋放的能量為E=（in\+m2—im）c2,選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確.

4.（多選）（2022?浙江6月選考?14）秦山核電站生產(chǎn)的核反應(yīng)方程為號(hào)N+dn-VC+X,其產(chǎn)

物yC的衰變方程為VC-VN+J?e.下列說(shuō)法正確的是（）

A.X是|H

B*C可以用作示蹤原子

C.Je來(lái)自原子核外

D.經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期，10個(gè)/C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為舊，故A正確；常用的示蹤原子有：？C、

贊0、；H,故B正確：0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)〃較大的氫原子.氫原子第，，能級(jí)

的能量為E產(chǎn)爭(zhēng)，其中后=-13.6eV.圖是按能量排列的電磁波譜，要使〃=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（）

紅外線紫外線

](),102KP

能量（eV）

A.紅外線波段的光子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

答案A

解析要使處于〃=20的氫原子吸收一個(gè)光子后恰好失云一個(gè)電子變成氫離子，則需要吸收

光子的能量為七=0一（獲g）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〃=3、4、5、6能級(jí)躍遷到〃=2能級(jí)時(shí)輻射的四條光

譜線.則下列敘述正確的有（）

A.Ha、Hp、Hy、％的頻率依次增大

B.可求出這四條譜線的波長(zhǎng)之比，Ha、H。、H?、％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Hd可以使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，用一定可以使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)

答案A

解析根據(jù)加=&一小、〃都只能取正整數(shù)），可以判定Ha、印、Hy、凡的頻率依

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)的氫原子至少要吸攻13.6eV的能量才能被電離，故C錯(cuò)誤；Ha的頻率大于Hp的頻

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

該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，故D錯(cuò)誤.

政能力綜合練

7.（2021.全國(guó)甲卷.17）如圖，一個(gè)原子核X經(jīng)圖中所示的一系列a、B衰變后，生成穩(wěn)定的原

子核Y,在此過(guò)程中放射出電子的總個(gè)數(shù)為（）

A.6B.8C.1（）D.14

答案A

解析由題圖分析可知，核反應(yīng)方程為

2航一2股Y+MHe+bJe,

經(jīng)過(guò)。次a衰變，〃次0衰變，

由電荷數(shù)與質(zhì)量數(shù)守恒可得

238=206+4。,92=82+2。一〃，

解得。=8,力=6,故放出6個(gè)電,子，故選A.

8.（多選）（2022?浙江1月選考?14）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6.9X10”kW.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.F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)堆中存在暗U+JL嘿Ba+然Kr+3，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攻中子的特性，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WU+H-1如a+用Kr+3版的核反應(yīng),故D正確.

9.（多選）鈾核裂變的一種方程為鐲U+X-第r+啜Xe+3h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（）

比結(jié)合能/MeV

十

二

+

十

十

二

|

工

工H±

H

，

手-

r4.;.

斗-

十

2M質(zhì)量數(shù)A

A.X是中子

B.X是質(zhì)子

C隨U、禺Sr、igXe相比,駕Sr的比結(jié)合能最大，最穩(wěn)定

Di如、器Sr、嚼Xe相比，2⑥u的質(zhì)量數(shù)最大,結(jié)合能最大,最穩(wěn)定

答案AC

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第J額Sr、嘲Xe相比,相Sr的比結(jié)合能最大,最穩(wěn)定，2/U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n/8）笊核汩可通過(guò)一系列聚變反應(yīng)釋放能量，其總效果可用反應(yīng)式6汨一

2擔(dān)e+2|H+2，n+43.15MeV表示.海水中富含笊，已知1kg海水中含有的笊核約為1.0X1（）22

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

1kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒糕放的熱量約為2.9X107J.1MeV=1.6X10"j,則"約為（）

A.40kgB.100kg

C.400kgD.1（X）（）kg

答案C

解析根據(jù)核反應(yīng)方程式，6個(gè)顯核聚變反應(yīng)