2017骄子之路课时强化作业54原子结构 原子核
(39) 原子结构与原子核 配套练习Word版含解析
课时跟踪检测（三十九）原子结构与原子核对点训练：原子的核式结构1.如图所示为卢瑟福的粒子散射实验的经典再现，用放射性元素发出的粒子轰击金箔，用显微镜观测在环形荧光屏上所产生的亮点，根据实验现象，下列分析正确的是()A．在荧光屏上形成的亮点是由α粒子在金箔上打出的电子产生的B．原子核应该带负电C．在荧光屏上观测到极少数的α粒子发生了大角度的偏转D．该实验中α粒子由于和电子发生碰撞而发生了大角度的偏转解析：选C在荧光屏上形成的亮点是由α粒子打在荧光屏上产生的，故A错误；原子核带正电，故B错误；当α粒子穿过原子时，电子对α粒子影响很小，影响α粒子运动的主要是原子核，离核较远时，α粒子受到的库仑斥力很小，运动方向改变量较小。
只有当α粒子与原子核十分接近时，才会受到很大库仑斥力，而原子核很小，所以α粒子接近原子核的机会就很少，所以只有极少数α粒子发生大角度的偏转，而绝大多数基本按直线方向前进，故C正确，D错误。
2．如图为卢瑟福的α粒子散射实验，①、②两条线表示实验中α粒子运动的轨迹，则沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的运动轨迹为()A．轨迹a B．轨迹bC．轨迹c D．轨迹d解析：选A卢瑟福通过α粒子散射并由此提出了原子的核式结构模型，正电荷全部集中在原子核内，α粒子带正电，同种电荷相互排斥，所以沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的运动轨迹为a，因离原子核越近，受到的库仑斥力越强，则偏转程度越强，故A 正确，B、C、D错误。
3．[多选](2016·天津高考)物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展。
下列说法符合事实的是()A．赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论B．查德威克用α粒子轰击147N获得反冲核178O，发现了中子C．贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构D．卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型解析：选AC麦克斯韦曾提出光是电磁波，赫兹通过实验证实了麦克斯韦关于光的电磁理论，选项A正确；查德威克用α粒子轰击94Be，获得反冲核126C，发现了中子，选项B 错误；贝克勒尔发现了天然放射现象，说明原子核有复杂的结构，选项C正确；卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子核式结构模型，选项D错误。
课时作业54
课时作业(五十四)1．(2012·山东潍坊一模)下列关于原子和原子核的说法正确的是()A．γ射线是原子由激发态向低能级跃迁时产生的B．居里夫妇最先发现了天然放射现象C．原子核中的质子靠核力来抗衡相互之间的库仑斥力而使核子紧紧地束缚在一起D．结合能所对应的质量等于把原子核完全分解为核子后所有核子的总质量减去该原子核的质量解析γ射线是原子核由激发态向低能级跃迁时产生的，选项A错误；贝克勒尔最先发现了天然放射现象，选项B错误；原子核中的质子靠核力来抗衡相互之间的库仑斥力而使核子紧紧地束缚在一起，选项C正确；由结合能的定义可知，选项D正确．答案CD2．下列关于放射性现象的说法中，正确的是() A．原子核发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4 B．原子核发生α衰变时，生成核与α粒子的总质量等于原来的原子核的质量C．原子核发生β衰变时，生成核的质量数比原来的原子核的质量数多1 D．单质的铀238与化合物中的铀238的半衰期是相同的答案 D3．放射性同位素钍232经α、β衰变会生成氡，其衰变方程为23290Th―→22086Rn ＋xα＋yβ，其中() A．x＝1，y＝3B．x＝2，y＝3C．x＝3，y＝1 D．x＝3，y＝2解析β衰变不改变质量数，α衰变的次数x＝(232－220)÷4＝3；由电荷数守恒可确定出β衰变的次数，因α衰变导致电荷数减少3×2＝6，故发生β衰变的次数y＝86＋6－90＝2.答案 D4．氡是一种惰性气体，它广泛存在于人类生活和工作环境中，是一种由天然放射性元素(铀、镭)衰变形成的放射性气体，在自然界可通过岩石裂缝、土壤间隙、地下水源(包括温泉)不断向大气中转移和释放．据测定，天然气中的氡含量明显高于煤制气，所以对于使用天然气的居民来说，如果没有专用的排放废气的设备，氡对室内的污染与危害不容忽视．一静止的22286Rn核衰变为21884Po核时，放出一个α粒子．当氡被吸入人体后，将继续发生α衰变，放出射线形成“内放射”．根据上述材料，你认为下列说法正确的是()A.22286Rn核的衰变方程是22286Pn→11684Po＋42HeB.22286Rn核内质子数与中子数之差为136C．氡的半衰期是3.8天，若有4个氡原子核，经过7.6天后就一定只剩下一个氡原子核了D.22286Rn核内质子数与中子数之差为50解析根据核反应中质量数守恒、核电荷数守恒，知选项A错误；核内质子数与中子数之差为136－86＝50，选项B不正确，选项D正确．半衰期是对大量原子核在衰变时的统计规律，只适用于大量原子核的衰变，对少数原子核此规律不成立，选项C错误．答案 D5．(2011·荆州质检)一静止的原子核A发生α衰变后变成原子核B，已知原子核A、原子核B和α粒子的质量分别为m A、m B和mα，光速为c，反应释放的核能全部转化为动能，则() A．原子核B与α粒子的速度之比为m B∶mαB．原子核B与α粒子的动能之比为m B∶mαC．反应后原子核B与α粒子的动能之和为(m A－m B－mα)c2D．原子核A比原子核B的中子数多2，质子数多4答案 C6．(2012·重庆)以下是物理学史上3个著名的核反应方程() x＋73Li→2yy＋147N→x＋178Oy＋94Be→z＋126Cx、y和z是3种不同的粒子，其中z是() A．α粒子B．质子C．中子D．电子解析由于核反应前后核电荷数守恒，则x＋3＝2y①y＋7＝x＋8②y＋4＝z＋6③，由①②③，联立解得x＝1，y＝2，z＝0，故z为中子，选项C正确．答案 C7.238U放射性衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成21083Bi，而21083Bi可92以经一次衰变变成210a X(X代表某种元素)，也可以经一次衰变变成b81Ti，210a X和b81Ti最后都变成20682Pb，衰变路径如图所示，则图中()A．a＝82，b＝211B．①是β衰变，②是α衰变C．①是α衰变，②是β衰变D.b81Ti经过一次α衰变变成20682Pb解析21083Bi衰变变成210a X，质量数不变，则①应是β衰变，a＝84，21083Bi衰变变成b81Ti，电荷数减少2，则②是α衰变，b＝206，选项A错误，选项B正确；bTi经过一次β衰变变成20682Pb，选项D错误．81答案 B8．原子核的平均核子质量与原子序数的关系如图所示，下列相关说法正确的是()A．若原子核F可由原子核D、E结合而成，则结合过程中一定要吸收能量B．若原子核A可由原子核C、B结合而成，则结合过程中一定要吸收能量C．我国秦山核电站所用的核燃料可能是利用F分裂成D、E的核反应D．我国秦山核电站所用的核燃料可能是利用A分裂成C、B的核反应解析由题图可知，D和E结合成F，核子的平均质量减小，对应的能量减小，要释放能量，故A选项错误；同理B和C结合成A，核子平均质量增大，要吸收能量，B选项正确；秦山核电站是根据重核裂变释放能量工作的，故C 选项错误，D选项正确．答案BD9．(2012·湖北唐山统考)在下列4个核反应方程中，X表示α粒子的是()A.3015P→3014Si＋XB.23892U→23490 Th＋XC.2713＋X→2712Mg＋11HD.2713Al＋X→3015P＋10n答案BD10．(2012·豫西五校联考)已知一个氢原子的质量为1.673 6×10－27 kg，一个锂原子的质量为11.650 5×10－27 kg，一个氦原子的质量为6.646 7×10－27 kg.一个锂核受到一个质子轰击变为2个α粒子，核反应方程为11H＋73Li→242He.根据以上信息，以下判断正确的是() A．题中所给的核反应属于α衰变B．题中所给的核反应属于轻核聚变C．根据题中信息，可以计算核反应释放的核能D．因为题中给出的是三种原子的质量，没有给出核的质量，故无法计算核反应释放的核能解析核反应类型是人工转变，选项A、B错误；反应前一个氢原子和一个锂原子共有8个核外电子，反应后两个氦原子也是共有8个核外电子，因此只要将一个氢原子和一个锂原子的总质量减去两个氦原子的质量，得到的恰好是反应前后核的质量亏损，电子质量自然消掉．由质能方程ΔE＝Δmc2可以计算释放的核能，选项C正确，选项D错误．答案 C11．(2011·天津)回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用，有力地推动了现代科学技术的发展．当今医学影像诊断设备PET/CT堪称“现代医学高科技之冠”，它在医疗诊断中，常利用能放射正电子的同位素碳11作示踪原子．碳11是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氮14获得，同时还产生另一粒子，试写出核反应方程．若碳11的半衰期τ为20 min，经2.0 h剩余碳11的质量占原来的百分之几？(结果取2位有效数字)解析核反应方程为14N＋11H→116C＋42He7设碳11原有质量为m0，经过t1＝2.0 h剩余的质量为m r，根据半衰期定义，有答案147N＋11H→116C＋42He 1.6%12．近日关于光速被打破的消息传遍了世界各地，据英国《自然》杂志22日刊载消息称，欧洲研究人员发现了难以解释的超光速现象．据报道，意大利格兰萨索国家实验室下属的名为OPERA的实验装置接收了来自著名的欧洲子研究中心的中微子，两地相距730公里，中微子跑过这段距离的时间比光速还快了60纳秒．若此实验再次被证实，相对论将被推翻，物理的大厦将会倒塌．中微子(ν)与水中11H的核反应，产生中子(10n)和正电子(0＋1e)，可以间接地证实中微子的存在，其核反应方程式为________________．上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子(γ)，其核反应方程式为________________．如果正电子和电子的质量都为m e，光在真空中的速度为c，则反应中产生的每个光子的能量为________．解析根据方程的质量数与电荷数守恒，可写出两个核反应方程式；利用质能方程可得出每个光子的能量．答案ν＋11H→10n＋01e0＋1e＋0－1e→2γm e c213．(2011·江苏南京二模)(1)下列说法正确的有() A．光电子的最大初动能和照射光的频率成正比B．大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性C．卢瑟福用α粒子散射实验的数据估算原子核的大小D．玻尔的原子模型彻底否定了经典的电磁理论(2)放射性原子核23892U先后发生α衰变和β衰变后，变为原子核23491Pa.已知23892U质量为m1＝238.029 0 u，23491Pa质量为m2＝234.023 9 u，α粒子的质量为mα＝4.002 6 u，电子的质量为m e＝0.000 5 u．(原子质量单位1 u 相当于931.5 MeV的能量)则：①放射性衰变方程为：______________________________________.②原子核23892U衰变为23491Pa的过程中释放能量为________MeV(保留三位有效数字)．(3)在第(2)问中，若原来23892U静止，衰变后放出的α粒子速度为vα＝3×107 m/s，不计电子和衰变过程中释放光子的动量，则23491Pa的速度大小约为多少(保留两位有效数字)？(请写出必要的解答过程)解析(1)由光电效应方程E k＝hν－W0可知，光电子的最大初动能和照射光的频率成一次函数关系，选项A错误；波尔从基本假设出发，运用经典电磁学和经典力学的理论，计算出氢原子中电子的可能轨道半径及相应的能量，选项D 错误．(2)亏损的质量Δm＝m1－m2－mα－m e＝0.002 0 u；释放的能量ΔE＝0.002 0×931.5 MeV≈1.86 MeV(3)由动量守恒可得，m Pa·v Pa＝mα·vα，解得v Pa＝mαm Pa·vα≈5.1×105 m/s答案(1)BC(2)23892U―→23491Pa＋42He 1.86 (3)5.1×105m/s。
高中化学_原子结构_练习题及答案
第一章原子结构与元素周期律第一节原子结构原子是由居于原子中心的带电的和处于核外的高速运动带电的组成。
原子核是否还可以再分？原子核的内部结构是怎样的？电子在核外空间的运动状态又是怎样的呢？一、原子核：（一）原子核的构成1、原子核的构成：原子核由带正电的和不带电荷的构成。
2、对某一个原子来说核电荷数＝＝3、原子的质量几乎全部集中在上（填原子核，电子，质子，中子），也就是说，电子的质量很小，不到一个质子或中子质量的千分之一，可以忽略不计，原子的质量可以看作是原子核中质子和中子的质量之和。
人们将原子核中质子数和中子数之和称为质量数，质量数（A）＝（）＋（）表示一个原子，A表示Z表4、原子的表示：通常用X AZ示。
(二)核素1、元素是指。
2、核素是指。
二、核外电子排布：1、.物质在化学反应中的表现与有着密切的联系，其中扮演着非常重要的角色。
2、在含有多个电子的原子里，能量低的电子通常在离核较的区域内运动，能量高的电子通常在离核较的区域内运动。
3、通常把能量最、离核最的电子层叫做第一层，能量稍高、离核较远的电子层叫做第二层，由里向外依次类推，共有个电子层。
用字母表示依次为。
4、每层最多容纳的电子数为，最外层电子数，通常用来表示电子在原子核外的分层排布情况。
5、元素的化学性质与相关，金属元素原子的最外层电子数一般，较易电子。
非金属元素原子最外层电子数一般，较易电子。
6、元素的化合价数值与有关。
【巩固练习】1、下列微粒结构示意图表示的各是什么微粒?2、下列微粒结构示意图是否正确？如有错误，指出错误的原因。
3、已知元素X、Y的核电荷数分别是a和b，它们的离子X m+和Y n－的核外电子排布相同，则下列关系中正确的是（）A. a = b + m + nB. a = b – m + nC. a = b + m - nD. a = b – m - n4、下列关于核外电子排布的说法中不正确的是 （ ） A 、第n 电子层中最多可容纳的电子数为2n 2 B 、第二电子层中最多可容纳的电子数为8C 、最多可容纳8个电子的电子层一定是第二电子层D 、最多可容纳2个电子的电子层一定是第一电子层5、核内质子数不同，核外电子数相同的两种微粒，它们可能是（ ） A 、同种元素的两种离子 B 、不同元素的离子C 、同种元素的原子和离子D 、不同种元素的原子和离子 6、在下列粒子中，中子数和质子数相等的是 ( )(1) 18O (2) 12C (3) 26Mg (4) 40K (5) 40Ca A. (5)和(2) B. (3)和(4) C. 只有(4) D. (1)和(2)7、有六种微粒，分别是M 4019、N 4020、X 4018、[]+Q 4019、[]+24020Y 、[]-Z 3717，它们隶属元素的种类是 。
高中物理,选修3---5,第十九章《原子核》,新课教学,课时同步强化训练汇总,(附参考答案)
高中物理选修3---5第十九章《原子核》新课教学课时同步强化训练汇总1.《原子核的组成》课时同步强化训练（附参考答案）2.《放射性元素的衰变》课时同步强化训练（附参考答案）3.《探测射线的方法》课时同步强化训练（附参考答案）4.《放射性的应用于防护》课时同步强化训练（附参考答案）5.《核力与结合能》课时同步强化训练（附参考答案）6.《重核的裂变》课时同步强化训练（附参考答案）7.《核聚变》课时同步强化训练（附参考答案）★选修3---5第十九章《原子核》单元检测§§19.1 《原子核的组成》课时同步强化训练1．下列哪些事实表明原子核具有复杂结构( ) A．α粒子的散射实验B．天然放射现象C．阴极射线的发现D．X射线的发现2．原子核中能放出α、β、γ射线，关于原子核的组成，以下说法中正确的是( ) A．原子核中，有质子、中子，还有α粒子B．原子核中，有质子、中子，还有β粒子C．原子核中，有质子、中子，还有γ粒子D．原子核中，只有质子和中子3．关于天然放射现象，下列说法中正确的是( ) A．具有天然放射性的原子核由于不稳定放出射线B．放射线是从原子核内释放出的看不见的射线C．放射线中有带负电的粒子，表示原子核内有负电荷D．放射线中带正电的粒子实质是氦原子核4．放射性元素放出的射线，在电场中分成A、B、C三束，如图1所示，其中( )图1A．C为氦原子核组成的粒子流B．B为比X射线波长更长的光子流C．B为比X射线波长更短的光子流D．A为高速电子组成的电子流5．如图2所示为查德威克实验示意图，由天然放射性元素钋(Po)放出的α射线轰击铍时会产生粒子流A，用粒子流A轰击石蜡时，会打出粒子流B.经研究知道( )图2A．A为中子，B为质子B．A为质子，B为中子C．A为γ射线，B为中子D．A为中子，B为γ射线6．据最新报道，放射性同位素钬16667Ho，可有效治疗癌症，该同位素原子核内中子数与核外电子数之差是( ) A．32 B．67C．99 D．1667．以下说法中正确的是( ) A．原子中含有带负电的电子，所以原子带负电B．原子核中的中子数一定跟核外电子数相等C．用α粒子轰击氮、氟、钠、铝等元素的原子核都可以打出质子，因此人们断定质子是原子核的组成部分D．绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于原子核的电荷量跟质子的电荷量之比，因而原子核内还存在一种不带电的中性粒子8．若用x代表一个中性原子的核外电子数，y代表此原子的原子核内的质子数，z代表此原子的原子核内的中子数，则对12390Th的原子来说( ) A．x＝90，y＝90，z＝234 B．x＝90，y＝90，z＝144C．x＝144，y＝144，z＝90 D．x＝234，y＝234，z＝3249．如图3所示，a为未知天然放射源，b为薄铝片，c为两平行板之间存在着较大电场强度的匀强电场，d为荧光屏，e为固定不动的显微镜筒．实验时，如果将匀强电场c撤去，从显微镜内观察到荧光屏上每分钟闪烁亮点数没有变化；如果再将薄铝片b移开，则从显微镜筒内观察到的每分钟闪烁亮点数大量增加．由此可判定放射源所发出的射线可能为 ( )图3A．β射线和α射线B．α射线、β射线和γ射线C．β射线和γ射线D．α射线和γ射线10．有J、K、L三种原子核，已知JK的核子数相同，K、L的质子数相同，试完成下列表格.A11．茫茫宇宙空间存在大量的宇宙射线，对宇航员构成了很大的威胁．现有一束射线(含有α、β、γ三种射线)，(1)在不影响β和γ射线的情况下，如何用最简单的方法除去α射线？(2)图4余下的这束β和γ射线经过如图4所示的一个使它们分开的磁场区域，请画出β和γ射线进入磁场区域后轨迹的示意图．(画在图上)(3)用磁场可以区分β和γ射线，但不能把α射线从γ射线束中分离出来，为什么？(已知α粒子的质量约是β粒子质量的8 000倍，α射线速度约为光速的十分之一，β射线速度约为光速)§§19.1 《原子核的组成》参考答案1．B2．D3．ABD4．C5．A6．A7．CD8．B9．D10．如下表所示.11.(1)(2)见解析图(3)α射线的圆周运动的半径很大，几乎不偏转，故与γ射线无法分离．解析(2)如图所示．§§19.2 《放射性元素的衰变》课时同步强化训练1．关于放射性元素发生衰变放射的三种射线，下列说法中正确的是( ) A．三种射线一定同时产生B．三种射线的速度都等于光速C．γ射线是处于激发态的原子核发射的D．原子核衰变不能同时放射α射线和γ射线2．下列关于放射性元素的半衰期的几种说法中正确的是( ) A．同种放射性元素，在化合物中的半衰期比在单质中长B．把放射性元素放在低温处，可以减缓放射性元素的衰变C．放射性元素的半衰期与元素所处的物理和化学状态无关，它是一个统计规律，只对大量的原子核才适用D．氡的半衰期是3.8天，若有4个氡原子核，则经过7.6天后只剩下一个氡原子核3．下列有关半衰期的说法正确的是( ) A．放射性元素的半衰期越短，表明有半数原子核发生衰变所需要的时间越短，衰变速度越快B．放射性元素的样品不断衰变，随着剩下未衰变的原子核的减少，元素的半衰期也变短C．把放射性元素放在密闭的容器中，可以减慢放射性元素的衰变速度D．降低温度或增大压强，让该元素与其他物质形成化合物，均可减缓衰变的速度4．新发现的一种放射性元素X，它的氧化物X2O半衰期为8天，X2O与F2能发生如下反应：2X2O＋2F2===4XF＋O2，XF的半衰期为( )A．2天B．4天C．8天D．16天5．氪90(9036Kr)是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆90(9040Zr)，这些衰变是( ) A．1次α衰变，6次β衰变B．4次β衰变C．2次α衰变D．2次α衰变，2次β衰变6．“朝核危机”引起全球瞩目，其焦点就是朝鲜核电站采用轻水堆还是重水堆．重水堆核电站在发电的同时还可以生产出可供研制核武器的钚239(239 94Pu)，这种钚239可由铀239(239 92U)经过n次β衰变而产生，则n为( ) A．2 B．239 C．145 D．927．最近几年，原子核科学家在超重元素的探测方面取得了重大进展.1996年，科学家们在研究某两个重离子结合成超重元素的反应时，发现生成的超重元素的核A Z X经过6次α衰变后的产物是253100Fm.由此可以判定生成的超重元素的原子序数和质量数分别是( ) A．124、259 B．124、265C．112、265 D．112、2778．在横线上填上粒子符号和衰变类型．(1)238 90U→234 90Th＋________，属于________衰变(2)234 90Th→234 91Pa＋________，属于________衰变(3)210 84Po→210 85At＋________，属于________衰变(4)6629Cu→6227Co＋________，属于________衰变9．14C测年法是利用14C衰变规律对古生物进行年代测定的方法．若以横坐标t表示时间，纵坐标m表示任意时刻14C的质量，m0为t＝0时14C的质量．下面四幅图中能正确反映14C 衰变规律的是( )10．原子核238 9292U经放射性衰变①变为原子核234 90Th，继而经放射性衰变②变为原子核238 91Pa，再经放射性衰变③变为原子核23492U.放射性衰变①、②和③依次为( ) A．α衰变、β衰变和β衰变 B．β衰变、α衰变和β衰变C．β衰变、β衰变和α衰变 D．α衰变、β衰变和α衰变11．某放射性元素原为8 g，经6天时间已有6 g发生了衰变，此后它再衰变1 g，还需几天？12．静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它放出一个α粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得α粒子和反冲核轨道半径之比为44∶1，如图1所示(图中半径没有按比例画)，则( )图1A．α粒子和反冲核的动量大小相等方向相反 B．原来放射性元素的核电荷数是90 C．反冲核的核电荷数是88 D．α粒子和反冲核的速度大小之比为1∶88§§19.2 《放射性元素的衰变》参考答案1．C2．C3．A4．C5．B6．A7．D8．(1)42He α(2)0－1e β(3)0－1e β(4)42He α9．C 10．A11．3天12．ABC§§19.3 《探测射线的方法》与§§19.4 《放射性的应用于防护》课时同步强化训练1．用α粒子照射充氮的云室，摄得如图1所示的照片，下列说法中正确的是( )图1A．A是α粒子的径迹，B是质子的径迹，C是新核的径迹B．B是α粒子的径迹，A是质子的径迹，C是新核的径迹C．C是α粒子的径迹，A是质子的径迹，B是新核的径迹D．B是α粒子的径迹，C是质子的径迹，A是新核的径迹2．关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是( ) A．作为示踪原子是利用了放射性同位素贯穿能力很强的性质B．作为示踪原子是利用了放射性同位素放出的射线可被仪器探测到的特点C．γ射线探伤利用了γ射线贯穿能力很强的性质D．γ射线探伤利用了γ射线电离能力很强的性质3．有关放射性同位素3015P的下列说法，正确的是( )A.3015P与3014X互为同位素B.3015P与其同位素有相同的化学性质C．用3015P制成化合物后它的半衰期变长D．含有3015P的磷肥释放正电子，可用作示踪原子，观察磷肥对植物的影响4．下列应用中把放射性同位素作为示踪原子的是( ) A．射线探伤仪B．利用含有放射性13153I的油，检测地下输油管的漏油情况C．利用6027Co治疗肿瘤等疾病D．把含有放射性元素的肥料施给农作物，用以检测确定农作物吸收养分的规律5．为了说明用α粒子轰击氮核打出质子是怎样的一个物理过程，布拉凯特在充氮云室中，用α粒子轰击氮，在他拍摄的两万多张照片中，终于从四十多万条α粒子径迹中发现了8条产生分叉，这一实验数据说明了( ) A．α粒子的数目很少，与氮发生相互作用的机会很少B．氮气的密度很小，α粒子与氮接触的机会很少C．氮核很小，α粒子接近氮核的机会很少D．氮气和α粒子的密度都很小，致使它们接近的机会很少6．近几年，我国北京、上海、山东、洛阳、广州等地从国外引进了十多台γ刀，治疗患者5 000余例，效果极好，成为治疗脑肿瘤的最佳仪器，用γ刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半小时内完成手术，无需住院，因而γ刀被誉为“神刀”．γ刀治疗脑肿瘤主要是利用( ) A．γ射线具有很强的贯穿本领B．γ射线具有很强的电离作用C．γ射线具有很高的能量D．γ射线能很容易地绕过阻碍物7．图2是科学史上一张著名的实验照片，显示一个带电粒子在云室中穿过某种金属板运动的径迹，云室放置在匀强磁场中，磁场方向垂直照片向里．云室中横放的金属板对粒子的运动起阻碍作用．分析此径迹可知粒子( )图2A．带正电，由下往上运动B．带正电，由上往下运动C．带负电，由上往下运动D．带负电，由下往上运动8．在中子、质子、电子、正电子、α粒子中选出一个适当的粒子，分别填在下列核反应方程的横线上．(1)238 92U→234 90Th＋________；(2)94Be＋42He→12 6C＋________；(3)234 90Th→234 91Pa＋________；(4)3015P→3014Si＋________；(5)14 7N＋42He→17 8O＋________.9．在下列四个核反应方程中，X1、X2、X3和X4各代表某种粒子①31H＋X1→42He＋10n ②14 7N＋42He→17 8O＋X2③94Be＋42He→12 6C＋X3④2412Mg＋42He→2713Al＋X4以下判断中正确的是( )A．X1是质子 B．X2是中子C．X3是电子 D．X4是质子10．将威耳逊云室置于磁场中，一个静止在磁场中的放射性同位素原子核3015P，放出一个正电子后变成原子核3014Si，能近似反映正电子和Si核轨迹的是( )11．1956年李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒，并由吴健雄用6027Co的衰变来验证，其核反应方程是6027Co→A Z Ni＋0－1e＋νe.其中νe是反中微子，它的电荷量为零，静止质量可认为是零．(1)在上述衰变方程中，衰变产物A Z Ni的质量数A是________，核电荷数Z是________．(2)在衰变前6027Co核静止，根据云室照片可以看出，衰变产物Ni和0－1e的运动径迹不在一条直线上，如果认为衰变产物只有Ni和0－1e，那么衰变过程将违背________守恒定律．(3)6027Co是典型的γ放射源，可用于作物诱变育种．我国应用该方法培育出了许多农作物新品种，如棉花高产品种“鲁棉1号”，年种植面积曾达到3 000多万亩，在我国自己培育的棉花品种中栽培面积最大．γ射线处理作物后主要引起________，从而产生可遗传的变异．12．1934年，约里奥居里夫妇在用α粒子轰击铝箔时，除了测到预料中的中子外，还探测到了正电子．正电子的质量跟电子的质量相同，带一个单位的正电荷，跟电子的电性正好相反，是电子的反粒子．更意外的是，拿走α放射源以后，铝箔虽不再发射中子，但仍然继续发射正电子，而且这种放射性也有一定的半衰期．原来，铝箔被α粒子击中后发生了如下反应：2713Al＋42He→3015P＋10n，这里的3015P就是一种人工放射性同位素，正电子就是它衰变过程中放射出来的．(1)写出放射性同位素3015P放出正电子的核反应方程．(2)放射性同位素3015P放出正电子的衰变称为正β衰变，我们知道原子核内只有中子和质子，那么正β衰变中的正电子从何而来？§§19.3 《探测射线的方法》与§§19.4 《放射性的应用于防护》参考答案1．D2．BC3．BD4．BD5．C6．AC7．A8．(1)42He (2)10n (3) 0－1e (4) 0＋1e (5)11H9．D 10．B11．(1)60 28 (2)动量(3)基因突变12．见解析解析(1)核反应方程为3015P→3014Si＋0＋1e.(2)原子核内只有质子和中子，没有电子，也没有正电子，正β衰变是原子核内的一个质子转换成一个中子，同时放出正电子，核反应方程为11H→10n＋0＋1e.§§19.5《核力与结合能》课时同步强化训练1．下列说法正确的是( ) A．重力的本质是电磁相互作用B．原子核内所有核子间存在的核力，能克服库仑斥力而结合成原子核C．β衰变时中子放出电子转化成质子的原因是弱相互作用引起的D．分子力实际上属于电磁相互作用2．爱因斯坦提出了质能方程，揭示了质量与能量的关系，关于质能方程，下列说法正确的是 ( ) A．质量和能量可以相互转化B．当物体向外释放能量时，其质量必定减少，且减少的质量Δm与释放的能量ΔE满足ΔE＝Δmc2C．物质的核能可用mc2表示D．mc2是物体能够放出能量的总和3．核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能量变化，这是因为( ) A．原子核带正电，电子带负电，电荷间存在很大的库仑力B．核子具有质量且相距很近，存在很大的万有引力C．核子间存在着强大的核力D．核子间存在着复杂磁力4．为了直接验证爱因斯坦狭义相对论中著名的质能方程E＝mc2，科学家用中子轰击硫原子，分别测出原子捕获中子前后质量的变化以及核反应过程中放出的热量，然后进行比较，精确验证了质能方程的正确性．设捕获中子前的原子质量为m1，捕获中子后的原子质量为m2，被捕获的中子质量为m3，核反应过程放出的能量为ΔE，则这一实验需验证的关系式是( ) A．ΔE＝(m1－m2－m3)c2B．ΔE＝(m1＋m3－m2)c2C．ΔE＝(m2－m1－m3)c2D．ΔE＝(m2－m1＋m3)c25．如图1所示是描述原子核核子的平均质量m与原子序数Z的关系曲线，由图可知下列说法正确的是( )图1A ．将原子核A 分解为原子核B 、C 可能吸收能量 B ．将原子核D 、E 结合成原子核F 可能吸收能量 C ．将原子核A 分解为原子核B 、F 一定释放能量 D ．将原子核F 、C 结合成原子核B 一定释放能量6．原子质量单位为u,1 u 相当于931.5 MeV 的能量，真空中光速为c ，当质量分别为m 1和m 2的原子核结合为质量为M 的原子核时释放出的能量是 ( )A ．(M －m 1－m 2)u·c 2B ．(m 1＋m 2－M)u×931.5 JC ．(m 1＋m 2－M)c 2D ．(m 1＋m 2－M)×931.5 eV7．中子n 、质子p 、氘核D 的质量分别为m n 、m p 、m D .现用光子能量为E 的γ射线照射静止氘核使之分解，反应方程为γ＋D→p＋n ，若分解后中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是( )A.12B.12C.12D.128．中子和质子结合成氘核时，质量亏损为Δm ，相应的能量ΔE ＝Δmc 2＝2.2 MeV 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 ．用能量小于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零9．氘核和氚核聚变时的核反应方程为21H ＋31H→42He ＋10n ，已知31H 的平均结合能是2.78 MeV ，21H 的平均结合能是1.09 MeV ，42He 的平均结合能是7.03 MeV ，则核反应时释放的能量为________ MeV.10．31H的质量是3.016 050 u，质子的质量是1.007 277 u，中子的质量是1.008 665 u．求：(1)一个质子和两个中子结合为氚核时，是吸收还是放出能量？该能量为多少？(2)氚核的结合能和比结合能各是多少？(3)如果此能量是以光子形式放出的，则光子的频率是多少？11．镭核226 88Ra发生衰变放出一个粒子变为氡核222 86Rn.已知镭核226质量为226.025 4 u，氡核222质量为222.016 3 u，放出粒子的质量为4.002 6 u.(1)写出核反应方程；(2)求镭核衰变放出的能量；(3)若衰变放出的能量均转变为氡核和放出粒子的动能，求放出粒子的动能．§§19.5《核力与结合能》参考答案1．BCD2．BD3．C4．B5．C6．C7．C8．AD9．17.610．(1)放出能量7.97 MeV(2)7.97 MeV 2.66 MeV(3)1.92×1021 Hz11．(1)226 88Ra→222 86Rn＋42He (2)6.05 MeV(3)5.94 MeV§§19.6《重核的裂变》与§§19.7《核聚变》课时同步强化训练1．在原子核的人工转变过程中，科学家常用中子轰击原子核，这是因为( ) A．中子的质量较小B．中子的质量较大C．中子的能量较大D．中子是电中性的2．下列核反应中，属于核裂变反应的是( )A.10 5 B＋10n→73Li＋42HeB.238 92U→234 90Th＋42HeC.147N＋42He→178O＋11HD.235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n3．镉棒在核反应堆中所起的作用是( ) A．使快中子变成慢中子B．使慢中子变成快中子C．使反应速度加快D．控制反应速度，调节反应速度的快慢4．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中，表述正确的是( ) A．31H＋21H→42He＋10n是核聚变反应B．31H＋21H→42He＋10n是β衰变C．235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n是核裂变反应D．235 92U＋10n→144 54Xe＋9438Sr＋210n是α衰变5．在核反应方程235 92U＋10n→9038Sr＋136 54Xe＋kX中( ) A．X是中子，k＝9 B．X是中子，k＝10C．X是质子，k＝9 D．X是质子，k＝106．关于聚变，以下说法正确的是( ) A．两个氘核可以聚变成一个中等质量的原子核，同时释放出能量B．同样质量的物质发生核聚变反应时放出的能量比同样质量的物质发生核裂变反应时释放的能量大得多C．聚变反应的条件是聚变物质的体积达到临界体积D．发生聚变反应时的原子核必须有足够大的动能7．关于轻核聚变释放核能，下列说法正确的是( )A．一次聚变反应一定比一次裂变反应释放的能量多B．聚变反应比裂变反应每个核子释放的平均能量大C．聚变反应中粒子的比结合能变小D．聚变反应中由于形成质量较大的核，故反应后质量变大8．一个铀235吸收一个中子后发生的核反应方程是235 92U＋10n→136 54Xe＋9038Sr＋1010n，放出的能量为E，铀235核的质量为M，中子的质量为m，氙136核的质量为m1，锶90核的质量为m2，真空中光速为c，则释放的能量E等于( )A．(M－m1－m2)c2B．(M＋m－m1－m2)c2C．(M－m1－m2－9m)c2D．(m1＋m2＋9m－M)c29．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11H＋12 6C→13 7N＋Q1，11H＋15 7N→12 6C＋X＋Q2.方程中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：1.007 8 12.000 0) A．X是32He，Q2＞Q1B．X是42He，Q2＞Q1C．X是32He，Q2＜Q1D．X是42He，Q2＜Q110．我国秦山核电站第三期工程中有两个60万千瓦的发电机组，发电站的核能来源于235 92 U 的裂变，现有四种说法：①235 92U原子核中有92个质子，143个中子；②235 92U的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，核反应方程为235 92U＋10n→139 54Xe＋9538Sr＋210n；③235 92U是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45 亿年，升高温度半衰期缩短；④一个235 92U裂变能放出200 MeV的能量，合3.2×10－11 J.以上说法中完全正确的是( ) A．①②③ B．②③④C．①③④ D．①②④11．在氢弹爆炸中发生的核聚变方程为21H＋31H→42He＋10n，已知21H的质量为2.013 6 u，31H的质量为3.016 6 u，42He的质量为4.002 6 u，10n的质量为1.008 7 u，阿伏加德罗常数N A＝6.02×1023 mol－1，求此氢弹爆炸中合成1 kg的氦时所释放的能量．12．一个原来静止的锂核(63Li)俘获一个速度为7.7×104 m/s的中子后，生成一个氚核和一个氦核，已知氚核的速度大小为1.0×103 m/s，方向与中子的运动方向相反．(1)试写出核反应方程．(2)求出氦核的速度大小．(3)若让一个氘核和一个氚核发生聚变时可产生一个氦核，同时放出一个中子，求这个核反应释放出的能量．(已知氘核质量为m D＝2.014 102 u，氚核质量为m T＝3.016 050 u，氦核质量m He＝4.002 603 u，中子质量m n＝1.008 665 u，1 u＝1.660 6×10－27 kg)§§19.6《重核的裂变》与§§19.7《核聚变》参考答案1．D2．D3．D4．AC5．B6．BD7.B8．C9．B10．D11．2.65×1027 MeV12．(1)63Li＋10n→31H＋42He (2)2×104 m/s (3)2.82×10－12 J选修3---5第十九章《原子核》单元检测(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分)1．下列关于原子和原子核的说法正确的是( ) A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分B．玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化C．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短D．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固2．下列说法正确的是( ) A．15 7N＋11H→12 6C＋42He是α衰变B．11H＋21H→32He＋γ是核聚变C．238 92U→234 90Th＋42He是核裂变D．42He＋2713Al→3015P＋10n是原子核的人工转变3．235 92U经过m次α衰变和n次β衰变，变成207 82Pb则( ) A．m＝7，n＝3 B．m＝7，n＝4C．m＝14，n＝9 D．m＝14，n＝184．下列说法中正确的是( ) A．光电效应是原子核吸收光子向外释放电子的现象B．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，揭示了原子的核式结构C．235U的半衰期约为7亿年，随地球环境的变化，半衰期可能变短D．根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，核外电子的运动速度增大5．科学家发现在月球上含有丰富的32He(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为32He＋32He―→211H＋42He.关于32He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32He聚变反应发电6．以下是物理学史上3个著名的核反应方程x＋73Li→2yy＋14 7N→x＋17 8Oy＋94Be→z＋12 6Cx、y和z是3种不同的粒子，其中z是( ) A．α粒子B．质子C．中子D．电子7．月球土壤里大量存在着一种叫做“氦3(32He)”的化学元素，这是热核聚变的重要原料．科学家初步估计月球上至少有100万吨氦3，如果相关技术开发成功，将可为地球带来取之不尽的能源．关于“氦3(32He)”与氘核的聚变，下列说法中正确的是( ) A．核反应方程为32He＋21H→42He＋11HB．核反应生成物的质量将大于反应物的质量C．氦3(32He)一个核子的结合能大于氦4(42He)一个核子的结合能D．氦3(32He)的原子核与一个氘核发生聚变将放出能量8．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，放出热量．这几种反应的总效果可以表示为621H―→k42He＋d11H＋210n＋43.15 MeV由平衡条件可知( ) A．k＝1，d＝4 B．k＝2，d＝2C．k＝1，d＝6 D．k＝2，d＝39．一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ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11H＋10n→31H＋γB．聚变反应中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3C．辐射出的γ光子的能量E＝(m3－m1－m2)chD．γ光子的波长λ＝21＋m2－m310．一个原来静止的238U核发生α衰变，它的两个产物在垂直于它们速度方向的匀强磁场中运动，它们的轨迹和运动方向(图中用箭头表示)可能是下列图中的(图中半径大小没有按比例画)( )二、填空题(本题共4小题，共20分)11．(5分)约里奥·居里夫妇因发现人工放射性而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素3015P衰变成3014Si的同时放出另一种粒子，这种粒子是________.3215P是3015P 的同位素，被广泛应用于生物示踪技术.1 mg 3215P随时间衰变的关系如图1所示，请估算4 mg的3215P经____天的衰变后还剩0.25 mg.图112．(5分)氘核和氚核可发生热核聚变而释放出巨大的能量，该反应方程为：21H＋31H→42He＋x，式中x是某种粒子．已知：21H、31H、42He和粒子x的质量分别为2.014 1 u、3.016 1 u、4.002 6 u和1.008 7 u；1 u对应的能量为931.5 MeV，c是真空中的光速．由上述反应方程和数据可知，粒子x是__________，该反应释放出的能量为________MeV(结果保留3位有效数字)．13．(5分)一个中子与某原子核发生核反应，生成一个氘核，其核反应方程为________________．该反应放出的能量为Q，则氘核的比结合能为________．14．(5分)一个静止的钚核239 94Pu自发衰变成一个铀核239 94U和另一个原子核X，并释放出一定的能量．其核衰变方程为：239 94Pu→239 94U＋X.(1)方程中的X核符号为________．(2)钚核的质量为239.052 2 u，铀核的质量为235.043 9 u，X核的质量为4.002 6 u，已知1 u相当于931.5 MeV，则该衰变过程放出的能量是________MeV；(3)假设钚核衰变释放出的能量全部转变为铀核和X核的动能，则X核与铀核的动能之比是________．三、计算题(本题5小题，共40分)15．(7分)如图2所示，铅盒内装有能释放α、β和γ射线的放射性物质，在靠近铅盒的顶部加上电场E或磁场B，在图(a)、(b)中分别画出射线运动轨迹的示意图．(在所画轨迹上须标明是α、β和γ中的哪种射线)图216．(7分)放射性同位素146C被考古学家称为“碳钟”，它可用来断定古生物体的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖．(1)宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后，会形成14 6C，14 6C很不稳定，易发生衰变，其半衰期为5 730年，放出β射线，试写出有关核反应方程．(2)若测得一古生物遗骸中146C含量只有活体中的12.5%，则此遗骸的年代约有多少年？17．(8分)2008年北京奥运会场馆周围80%～90%的路灯利用太阳能发电技术来供电，奥运会90%的洗浴热水采用全玻璃真空太阳能集热技术．科学研究发现太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应，即在太阳内部四个氢核(11H)转化成一个氦核(42He)和两个正电子( 0＋1e)并放出能量．已知质子质量m p＝1.007 3 u，α粒子的质量mα＝4.002 6 u，正电子的质量m e＝0.000 5 u，1 u的质量相当于931.5 MeV的能量．(1)写出该核反应方程；(2)一次这样的热核反应过程中释放出多少能量？(结果保留四位有效数字)。
《原子核的组成》 作业设计方案
《原子核的组成》作业设计方案一、作业目标通过本次作业，学生能够：1、了解原子核的组成部分，包括质子和中子。
2、理解质子和中子的性质、特点以及它们在原子核中的作用。
3、掌握原子序数、质量数的概念，并能够进行相关计算。
4、培养学生的科学思维能力和分析问题的能力。
二、作业内容（一）基础知识巩固1、什么是原子核？简述其在原子中的位置和作用。
2、质子和中子分别具有哪些性质？比如电荷、质量等方面。
3、写出原子序数和质量数的定义，并解释它们之间的关系。
（二）概念理解与应用1、已知一种元素的原子序数为 Z，质量数为 A，写出该元素原子核内质子数、中子数的表达式。
2、举例说明不同元素的原子核组成的差异，并分析其原因。
（三）拓展探究1、查阅资料，了解原子核的发现历程，以及科学家们在这一过程中的重要贡献。
2、探讨原子核的稳定性与质子数和中子数之间的关系，尝试提出自己的见解。
（四）实践操作1、绘制一张简单的原子核结构示意图，标注出质子和中子的位置。
2、利用身边的材料（如乒乓球、小珠子等），制作一个原子核结构模型。
三、作业形式1、书面作业：包括简答题、计算题等，要求学生独立完成，书写工整，答案准确。
2、实践作业：要求学生提交制作的原子核结构模型照片或视频，并附上简单的说明。
3、小组讨论：组织学生进行小组讨论，分享自己对原子核组成的理解和探究成果。
四、作业难度层次1、基础层次：主要涵盖原子核组成的基本概念和简单计算，适合大多数学生。
2、提高层次：包括对原子核稳定性等较复杂问题的探讨，适合学有余力的学生。
五、作业时间安排1、书面作业：建议在课堂学习后的当天完成，时间约为 30 分钟。
2、实践作业：可以在周末完成，时间约为 1 2 小时。
3、小组讨论：安排在课堂上进行，时间约为 20 分钟。
六、作业评价1、书面作业：根据答案的准确性、完整性和书写规范性进行评价。
2、实践作业：根据模型的制作工艺、准确性和说明的清晰程度进行评价。
高中物理-课时作业63原子结构与原子核
课时作业(六十三)原子结构与原子核[基础训练]1．(2020河南商丘期中)如图所示是某原子的能级图，a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光．在下列该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()ABCD答案：C解析：从能级图上可以看出，a光子的能量最大，a光的波长最短，b光子的能量最小，b光的波长最长，因此C选项正确．2．氢原子的能级如图所示，大量氢原子从n＝4的能级向n＝2的能级跃迁时辐射出可见光a，从n＝3的能级向n＝2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γ射线B．氢原子从n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时会辐射出紫外线C ．氢原子从n ＝4的能级向n ＝3的能级跃迁后，原子能量减少，电势能减小，但动能增大D ．氢原子在n ＝2的能级时可吸收任意频率的光而发生电离答案：C 解析：氢原子从高能级向低能级的跃迁，是原子核外电子的跃迁，γ射线是由原子核衰变获得的，选项A 错误；氢原子从n ＝4的能级向n ＝3的能级跃迁时辐射的光子的频率，比氢原子从n ＝3的能级向n ＝2的能级跃迁时辐射的光子频率小，故氢原子从n ＝4的能级向n ＝3的能级跃迁时，不会辐射出紫外线，选项B 错误；氢原子从n ＝4的能级向n ＝3的能级跃迁后，根据玻尔理论可知，原子能量减少，库仑力做正功，电势能减小，电子的轨道半径减小，根据k e 2r 2＝m v 2r 可知，动能增大，选项C 正确；由图象可知，氢原子在n ＝2能级的电离能为3.4 eV ，故该氢原子吸收大于此能量的光子才能发生电离，选项D 错误．3．中国“北斗三号”全球组网卫星已于2017年11月开始进行发射．“北斗三号”采用星载氢原子钟，其精度将比“北斗二号”的星载铷原子钟提高一个数量级．如图所示为氢原子的部分能级图，以下判断正确的是( )A ．处于n ＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的光子B ．欲使处于基态的氢原子被激发，可用12.09 eV 的光子照射C ．当氢原子从n ＝5的能级跃迁到n ＝3的能级时，要吸收光子D ．用从n ＝2能级跃迁到n ＝1能级辐射出的光照射金属铂(逸出功为6.34 eV)时不能发生光电效应答案：B 解析：要使处于n ＝3能级的氢原子发生跃迁，吸收的光子能量必须等于两能级间的能量差，或是大于1.51 eV 能量的任意频率的光子，选项A 错误；n ＝1能级与n ＝3能级能量之差为－1.51 eV －(－13.6 eV)＝12.09 eV ，所以能发生跃迁，选项B 正确；氢原子从高能级跃迁到低能级时放出光子，选项C 错误；从n ＝2能级跃迁到n ＝1能级辐射出的光子的能量E ＝E 2－E 1＝－3.4 eV －(－13.6 eV)＝10.2 eV >6.34 eV ，故可以发生光电效应，选项D 错误．4．2018年9月16日，我国学者吴宜灿获欧洲聚变核能创新奖，以表彰他在核能中子物理前沿领域做出的开创性贡献．关于聚变和裂变的研究，下列说法正确的是()A．两个轻核聚变为中等质量的原子核时吸收能量B．裂变和聚变过程质量都有所增加C．太阳辐射的能量主要来源于重核裂变D．要使聚变产生，必须克服库仑斥力做功答案：D解析：两个轻核聚变为中等质量的原子核时会释放出能量，选项A错误；重核的裂变和轻核的聚变都会释放出核能，根据爱因斯坦的质能方程E ＝mc2知，一定有质量亏损，选项B错误；太阳辐射的能量主要来源于轻核聚变，选项C错误；聚变时，要使轻核之间的距离达到10－15 m以内，所以必须克服库仑斥力做功，选项D正确．5．(2020北京房山区期末)我国自行研制了可控热核反应实验装置“超导托卡马克”．设可控热核实验反应前氘核(21H)的质量为m1，氚核(31H)的质量为m2，反应后氦核(42He)的质量为m3，中子(10n)的质量为m4，已知光速为c.下列说法中正确的是()A．核反应放出的能量等于(m1＋m2－m3－m4)c2B．由核反应过程质量守恒可知m1＋m2＝m3＋m4C．这种热核实验反应是α衰变D．这种装置与我国大亚湾核电站所使用核装置的核反应原理相同答案：A解析：核反应过程中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3－m4，释放的核能ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3－m4)c2，故A正确，B错误；这种装置的核反应是核聚变，我国大亚湾核电站所使用核装置是核裂变，它们的核反应原理不相同，故C、D错误．6．(2020山东济宁一模)日本福岛核事故是世界上最大的核事故之一，2019年2月13日首次“触及”到了该核电站内部的核残渣，其中部分残留的放射性物质的半衰期可长达1 570万年，下列有关说法正确的是()A.238 92U衰变成206 82Pb要经过4次β衰变和7次α衰变B．天然放射现象中产生的α射线的速度与光速相当，穿透能力很强C．将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，会改变放射性元素的半衰期D ．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的答案：D 解析：设经x 次α衰变和y 次β衰变238 92U 衰变成206 82Pb ，根据质量数守恒和电荷数守恒得238＝206＋4x,92＝82＋2x －y ，解得x ＝8，y ＝6，故要经过6次β衰变和8次α衰变，故A 错误．α射线是速度为0.1c 的氦核流，穿透能力最弱；γ射线的穿透能力最强且速度与光速相当，故B 错误．半衰期具有统计规律，只对大量的原子核适用，且半衰期的大小由原子核内部因素决定，与所处的物理环境和化学状态无关，故C 错误．β衰变放出的电子是来自原子核内的中子转化为质子时产生的，故D 正确．7．(2020山东淄博实验中学诊断)在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于衰变放射出某种粒子，结果得到一张两个相切圆1和2的径迹照片如图所示，已知两个相切圆半径分别为r 1、r 2，下列说法正确的是( )A ．原子核可能发生的是α衰变，也可能发生的是β衰变B ．径迹2可能是衰变后新核的径迹C ．若是α衰变，则1和2的径迹均是逆时针方向D ．若衰变方程为238 92U →234 90Th ＋42He ，则r 1∶r 2＝1∶45答案：D 解析：由动量守恒定律可知，衰变生成的两粒子动量方向相反，粒子速度方向相反，由左手定则知，若生成的两粒子电性相反则在磁场中的轨迹为内切圆，若电性相同则在磁场中的轨迹为外切圆，所以发生的是α衰变，不可能是β衰变，故A 错误；由于发生的是α衰变，生成的两粒子电性相同，图示由左手定则可知，两粒子都沿顺时针方向做圆周运动，故C 错误；核反应过程系统动量守恒，原子核原来静止，初动量为零，由动量守恒定律可知，原子核衰变后生成的两核动量大小相等、方向相反，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得q v B ＝m v 2r ，解得r ＝m v qB ＝p Bq ，电荷量q 越大，其轨道半径r 越小，由于新核的电荷量大于α粒子的电荷量，则新核的轨道半径小于α粒子的轨道半径，则半径为r1的圆为新核的运动轨迹，半径为r2的圆为放出的α粒子的运动轨迹，且r1∶r2＝q2∶q1＝2∶90＝1∶45，故D正确，B 错误．[能力提升]8．(2020山东日照一模)氢原子能级如图所示，一群氢原子处于n＝4能级．当氢原子从n＝4能级跃迁到n＝3能级时，辐射光的波长为1 884 nm，下列判断正确的是()A．氢原子向低能级跃迁时，最多产生4种谱线B．从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量C．氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，辐射光的波长大于1 884 nm D．用从n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射的光照射W逸＝6.34 eV的铂，能发生光电效应答案：D解析：根据C24＝6知，一群处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时最多产生6种谱线，故A错误；由高能级向低能级跃迁，氢原子向外辐射能量，不是原子核辐射能量，故B错误；n＝3与n＝2的能级差大于n＝4与n ＝3的能级差，则氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级比从n＝4能级跃迁到n ＝3能级辐射出的光的频率大，波长短，即辐射光的波长小于1 884 nm，故C错误；氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子的能量为：E2－E1＝－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV>6.34 eV，而使金属发生光电效应的条件是光子的能量大于电子的逸出功，可以发生光电效应，故D正确．9．(多选)关于核反应方程234 90Th→234 91Pa＋X＋ΔE(ΔE为释放的核能，X为新生成的粒子)，已知234Th半衰期为1.2 min，则下列说法正确的是()90A．此反应为β衰变B.234 91Pa核和234 90Th核具有相同的质量C．64 g的234 90Th经过6 min还有1 g 234 91Th尚未衰变D.234 90Th的平均结合能比234 91Pa小答案：AD 解析：根据核反应时质量数和电荷数守恒可判断出X 为 0－1e ，所以此反应为β衰变，A 正确；234 91Pa 核与234 90Th 核的质量并不同，B 错误；利用半衰期公式m 余＝⎝ ⎛⎭⎪⎫12t T m 原，可判断m 余＝2 g ，则C 错误；根据平均结合能知识可判断D 正确．10.静止在匀强电场中的碳14原子核，某时刻放射的某种粒子与反冲核的初速度方向均与电场方向垂直，且经过相等的时间后形成的轨迹如图中虚线所示(b 、c 表示长度)．那么碳14的核反应方程可能是()A.14 6C →42He ＋10 4BeB ．14 6C →01e ＋14 5B C.14 6C →0－1e ＋14 7ND ．14 6C →21H ＋12 5B答案：A 解析：由题意可知12a 1t 2v 1t ＝2，12a 2t 2v 2t ＝4，而a ＝qE m ，故有q 1m 1v 1∶q 2m 2v 2＝1∶2，又因为动量守恒，有m 1v 1＝m 2v 2，可知q 1∶q 2＝1∶2，故只有A 正确．11．(2020河南顶级名校质量测评)如图所示是氢原子的能级图，一群处于n ＝4能级的氢原子发生跃迁，释放出不同频率的光子，利用这些光子照射逸出功为3.20 eV 的金属钙，则下列说法中正确的是()A ．随能级n 的增加氢原子能量减小B ．氢原子发生跃迁时，可放出3种不同频率的光C ．释放出最大频率的光子照射金属钙，电子的最大初动能为12.75 eVD ．释放出最大频率的光子照射金属钙，发生光电效应的遏止电压为9.55 V答案：D 解析：处于第n 能级的氢原子的能量为E ＝－13.6n 2 eV ，随能级n的增加氢原子能量增大，故选项A 错误；一群处于n ＝4能级的氢原子发生跃迁，可放出C24＝4×3＝6种不同频率的光，故选项B错误；氢原子从n＝4能级跃迁2到n＝1能级辐射的光子频率最大，有hν＝－0.85 eV＋13.6 eV＝12.75 eV，用此光子照射金属钙，根据光电效应方程知，光电子的最大初动能为E km＝hν－W0＝(12.75－3.20) eV＝9.55 eV，遏止电压U c＝E km＝9.55 V，故选项D正确，C错e误．12．(2020天津南开中学月考)(多选)由于放射性元素237 93Np的半衰期很短，所以在自然界一直未被发现，直到在使用人工的方法制造后才被发现．已知237Np93经过一系列α衰变和β衰变后变成209Bi，下列论断中正确的是()83A．衰变过程中原子核的质量和电荷量守恒B.209 83Bi的原子核比237 93Np的原子核少18个中子C．衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变D．经过两个半衰期后含有237 93Np的矿石的质量将变为原来的四分之一答案：BC解析：衰变过程中原子核的质量数和电荷数守恒，质量会有亏损，故A错误；209 83Bi的中子数为209－83＝126，237 93Np的中子数为237－93＝144，故209 83Bi的中子数比237 93Np的中子数少144－126＝18，故B正确；237 93Np经过一系列α衰变和β衰变后变成209 83Bi，设α衰变次数为m，β衰变次数为n，则有4m＝237－209,2m－n＝93－83，解得m＝7，n＝4，故C正确；经过两个半衰期后矿石中237 93Np的质量将变为原来的四分之一，故D错误．13．如图甲所示，静止在匀强磁场中的63Li核俘获一个速度为v0＝7.7×104 m/s 的中子而发生核反应，即63Li＋10n→31H＋42He，若已知42He的速度v2＝2.0×104 m/s，其方向与反应前中子速度方向相同，试求：(1)31H的速度大小和方向；(2)在图乙中，已画出并标明两粒子的运动轨迹，请计算出轨迹半径之比；(3)当42He旋转三周时，粒子31H旋转几周？答案：(1)1.0×103 m/s，方向与v0相反(2)3∶40(3)2周解析：(1)反应前后动量守恒：m 0v 0＝m 1v 1＋m 2v 2 ① (v 1为氚核速度，m 0、m 1、m 2分别代表中子、氚核、氦核质量) 代入数值可解得：v 1＝－1.0×103 m/s ② 方向与v 0相反．(2)31H 、42He 在磁场中均受洛伦兹力F 洛，做匀速圆周运动的半径之比为 r 1∶r 2＝m 1v 1Bq 1∶m 2v 2Bq 2＝3∶40. ③ (3)31H 和42He 做匀速圆周运动的周期之比为 T 1∶T 2＝2πm 1Bq 1∶2πm 2Bq 2＝3∶2 ④ 所以它们的旋转周数之比为 n 1∶n 2＝T 2∶T 1＝2∶3 ⑤即42He 旋转3周时，31H 旋转2周．。
第2讲 原子结构和原子核课时作业
第2讲原子结构和原子核课时作业(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) ◎基础巩固练1．铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应：23592U＋10n―→a＋b ＋210n则a＋b可能是()A.14054Xe＋9336Kr B．14156Ba＋9336KrC.14156Ba＋9338Sr D．14054Xe＋9438Sr解析：根据核反应中的质量数守恒可知，a＋b的质量数应为235＋1－2＝234，质子数应为92，A项中的质量数为140＋93＝233，B项中质量数是141＋92＝233，C项中质量数为141＋93＝234，质子数为56＋38＝94，D项中质量数为140＋94＝234，质子数为54＋38＝92，综上可知，答案为D。
答案： D2．核电站核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β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γ射线。
下列说法正确的是()A．碘131释放的β射线由氦核组成B．铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量C．与铯137相比，碘131衰变更慢D．铯133和铯137含有相同的质子数解析：β射线的本质是电子，并非氦核，A错误。
γ光子的频率大于可见光光子的频率，由E＝hν可知，γ光子的能量大于可见光光子的能量，B错误。
半衰期越小表示元素衰变越快，C错误。
同位素的中子数不同但含有相同的质子数，D正确。
答案： D3.氢原子的能级示意图如图所示，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当这群氢原子向低能级跃迁时，会辐射出若干种不同频率的光，若用这些光照射逸出功为4.54 eV的钨时，下列说法正确的是()A ．氢原子能辐射出4种不同频率的光子B ．氢原子辐射的光子都能使钨发生光电效应C ．氢原子辐射一个光子后，氢原子的核外电子的速率增大D ．氢原子辐射一个光子后，氢原子的核外电子的速率减小解析： 当大量处于n ＝4的激发态的氢原于向低能级跃迁时，会辐射出C 24＝6种不同频率的光子，选项A 错误；当辐射光子的能量超过4.54 eV 时，才能使钨发生光电效应，因此只有氢原子从高能级跃迁到到基态时，辐射的光子才能使钨发生光电效应，选项B 错误；氢原子辐射一个光子后，跃迁到低能级，电子动能增大，核外电子的速率增大，选项C 正确，D 错误。
骄子之路高考物理一轮复习 波粒二象性、原子结构、原子核课时强化作业
课时强化作业五十二波粒二象性、原子结构、原子核一、选择题1．如图所示为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜一起分布放在图中的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，相同时间内观察到的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位置时稍少一些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：原子核相对原子来说极小，所以绝大多数α粒子不会和原子核发生碰撞，直接沿原路前进，故在A处会看到大量闪光，A项对；有少部分α粒子会和原子核作用而使轨道偏转，所以在B处会看到少量闪光，B、C两项错；只有当α粒子与原子核距离非常近时才会使α粒子发生较大方向的偏转，而这种几率极低，所以D项对．答案：AD2．(2013年福建卷)在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是( )解析：由于原子核和α粒子均带正电，两电荷间的作用力为斥力，选项A中表现的为引力，故选项A 错误；同理可知选项D错误；根据牛顿运动定律和对称性，由于α粒子带正电，α粒子与原子核之间为库仑斥力，选项B中远离原子核的α粒子的偏转方向错误．故选项B错误，选项C正确．答案：C3．爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖．某种金属逸出光电子的最大初动能E km与入射光频率ν的关系如图所示，其中ν0为极限频率．从图中可以确定的是( )A．逸出功与ν有关B．E km与入射光强度成正比C．当ν<ν0时，会逸出光电子D．图中直线的斜率与普朗克常量有关解析：金属的逸出功由金属本身决定，与入射光的频率无关，A错；由E km＝hν－hν0可知，E km与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，B错；当入射光的频率小于极限频率时不会发生光电效应，不会逸出光电子，C错；由E km＝hν－hν0可知图线的斜率与普朗克常量有关，D对．答案：D4．如图所示是某原子的能级图，a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光．在下列该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( )解析：根据玻尔的原子跃迁公式h cλ＝E m－E n可知，两个能级间的能量差值越大，辐射光的波长越短，从图中可看出，能量差值最大的是E3－E1，辐射光的波长a最短，能量差值最小的是E3－E2，辐射光的波长b最长，所以谱线从左向右的波长依次增大的是a、c、b，C项正确．答案：C5．(2013年新课标全国Ⅱ卷)关于原子核的结合能，下列说法正确的是( )A．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能C．铯原子核(133 55Cs)的结合能小于铅原子核 (208 82Pb)的结合能D．比结合能越大，原子核越不稳定E．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能解析：结合能是指核子结合成原子核时放出的能量或原子核分解成核子时吸收的能量，选项A正确；由于重原子核变成α粒子和另一个新核的过程释放能量，而总能量守恒，因此，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，选项B正确；原子核的核子数越多，结合能越大，选项C正确；比结合能越大，原子核越稳定，选项D错误；自由核子结合成原子核时释放能量．因此，质量亏损对应的能量小于原子核的结合能，选项E错误．答案：ABC6．若干210 83Bi放在天平左盘上，右盘放420 g砝码，天平平衡．当Bi发生α衰变经过一个半衰期，欲使天平平衡，应从右盘中取出砝码的质量为( )A．210 g B．105 gC．4 g D．2 g解析：原有的2 mol 210 83Bi经过一个半衰期后，有1 mol铋发生衰变生成1 mol新的原子核206 81Tl，这种新元素的摩尔质量为206 g．此时左盘中还有210 g未发生衰变的210 83Bi，所以左盘中的总质量为416 g，应从右盘取走砝码4 g.答案：C7．(2014年全国卷Ⅰ)关于天然放射性，下列说法正确的是( )A．所有元素都可能发生衰变B．放射性元素的半衰期与外界的温度无关C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强E．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线解析：并不是所有元素都可以发生衰变，原子序数越大，越容易发生衰变，选项A错误；放射性元素的半衰期与元素本身内部结构有关，与外界的温度无关，选项B正确；放射性元素无论是单质还是化合物都具有放射性，选项C正确；在α、β、γ射线中，γ射线的穿透能力最强，选项D正确；一个原子核在一次衰变过程中可以是α衰变或β衰变，同时伴随γ射线放出，选项E错误．答案：BCD8．(2014年全国卷Ⅱ)在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用．下列说法符合历史事实的是( )A．密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值B．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核C．居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素D．卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子E．汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷解析：密立根通过油滴实验测出了元电荷即基本电荷的数值，选项A正确；贝克勒尔发现了天然放射现象，说明原子核具有复杂结构，卢瑟福通过α粒子散射实验确定了原子的核式结构模型，选项B错误；居里夫妇从沥青铀矿石中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素，选项C正确；卢瑟福用镭放射出的α粒子轰击氮原子核，从中找出了新的粒子，通过测定其质量和电荷确定了该粒子为氢的原子核，证明了原子核内部存在质子，选项D错误；汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况确定了阴极射线的本质是带电粒子流，并测出了这种粒子的比荷，选项E正确．答案：ACE9．(2014年山东卷)氢原子能级如图，当氢原子从n ＝3跃迁到n ＝2的能级时，辐射光的波长为656 nm.以下判断正确的是( )A ．氢原子从n ＝2跃迁到n ＝1的能级时，辐射光的波长大于656 nmB ．用波长为325 nm 的光照射，可使氢原子从n ＝1跃迁到n ＝2的能级C ．一群处于n ＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线D ．用波长为633 nm 的光照射，不能使氢原子从n ＝2跃迁到n ＝3的能级解析：根据氢原子的能级图和能级跃迁规律，当氢原子从n ＝2能级跃迁到n ＝1能级时，辐射光子能量一定大于氢原子从n ＝3跃迁到n ＝2能级放出光子的能量，根据E ＝h c λ可知，由n ＝2跃迁到n ＝1辐射光子的波长一定小于656 nm ，选项A 错误；在发生跃迁时只能吸收和辐射一定频率的光子，故选项B 错误，选项D 正确；一群处于n ＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时可以产生3种频率的光子，选项C 正确．答案：CD10．在匀强磁场中有一个静止的氡原子核(222 86Rn)，由于衰变它放出一个粒子，此粒子的径迹与反冲核的径迹是两个相外切的圆，大圆与小圆的直径之比为42∶1，如图所示．那么氡核的衰变方程应是下列方程的哪一个( )A.222 86Rn→222 87Fr ＋ 0－1eB.222 86Rn→218 84Po ＋42HeC.222 86Rn→222 85At ＋01eD.222 86Rn→220 85At ＋21H解析：由于得到的是两个相外切的圆，故放的是正电荷，衰变过程动量守恒，由r ＝mv Bq可知，新核的电荷数应为放出粒子电荷数的42倍，因此B 正确．答案：B二、非选择题11．如图所示，一光电管的阴极用极限波长λ0＝5×10－7 m 的钠制成．用波长λ＝3×10－7 m 的紫外线照射阴极K ，光电管阳极A 和阴极K 之间的电势差U ＝2.1 V 时光电流达到饱和，饱和值为I ＝0.56 mA.则每秒内由K 极发射的电子数为______．电子到达阳极A 时的最大动能为______J(结果均保留两位有效数字)．如果电势差U 不变，而照射光的强度增到原值的三倍，此时电子到达阳极A时的最大动能________(填“变大”“不变”或“变小”)，已知普朗克常量h＝6.63×1034 J·s，光速c ＝3.0×10 8 m/s ，电子电荷量e ＝1.6×10－19 C.解析：根据I ＝q t ，得q ＝I ·t ＝0.56×10－3C.则每秒由K 极发射的电子数n ＝q e ＝0.56×10－31.6×10－19＝3.5×1015个，由光电效应方程E km ＝hν－W 0，则最大初动能E km ＝h c λ－hc λ0＝2.65×10－19J. 由动能定理得qU ＝E k －E km ，得E k ＝qU ＋E km ＝6.0×10－19J.光电子的最大初动能与光强无关，所以光电子到达阳极A 时的动能不变．答案：3.5×1015 6.0×10－19 不变12．(2013年江苏卷)根据玻尔原子结构理论，氦离子(He ＋)的能级图如图所示．电子处在n ＝3轨道上比处在n ＝5轨道上离氦核的距离________(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．解析：由玻尔理论知，能级越低，电子轨道半径越小，电子离原子核越近；当大量的氦离子处于n ＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线条数为C 24＝6.答案：近 613．(2013年山东卷)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”．(1)完成“氦燃烧”的核反应方程：42He ＋________→84Be ＋γ.(2)84Be 是一种不稳定的粒子，其半衰期为2.6×10－16 s ．一定质量的84Be ，经7.8×10－16s 后所剩84Be 占开始时的________．解析：(1)根据质量数守恒和电荷数守恒，可知参与反应的原子核质量数为4，电荷数为2，因此是42He.(2)原子核经过3个半衰期所剩原子核的质量是原来的18. 答案：(1)42He 或α (2)18或12.5% 14．(2015届洛阳市高三月考)已知两个中子和两个质子结合成一个α粒子时，可放出28.30 MeV 的能量，三个α粒子结合成一个碳核时，可放出7.26 MeV 的能量，则6个中子和6个质子结合成一个碳核时，可释放的能量为多少？解析：先写出相应的核反应方程：210n ＋211H→42He ＋28.30 MeV ①342He→12 6C ＋7.26 MeV ②610n ＋611H→12 6C ＋E ③将①核反应方程改写为：610n ＋611H→342He ＋3×28.30 MeV将②核反应方程改写为：610n ＋611H→12 6C ＋7.26 MeV ＋3×28.30 MeV所以E ＝7.26 MeV ＋3×28.30 MeV＝92.16 MeV答案：92.16 MeV。
原子结构和原子核
课时作业(四十) 原子结构和原子核1．(2018·全国卷Ⅲ)1934年，约里奥－居里夫妇用α粒子轰击铝核2713Al，产生了第一个人工放射性核素X：α＋2713Al→n＋X。
X的原子序数和质量数分别为()A．15和28 B．15和30C．16和30 D．17和31B[将核反应方程式改写成42He＋2713Al→10n＋X，由电荷数和质量数守恒知，X应为3015X。
]2．一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，衰变方程为238 92U→234 90Th＋42He。
下列说法正确的是()A．衰变后钍核的动能等于α粒子的动能B．衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小C．铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间D．衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量B[衰变过程遵守动量守恒定律，故选项A错误，选项B正确。
根据半衰期的定义，可知选项C错。
α衰变释放核能，有质量亏损，故选项D错误。
] 3．全国政协委员、中国航天科技集团十一院研究员周伟江在2018年3月10日透露，中国已经完成火星探测器的气动设计工作，目前正在试验验证，计划于2020年发射火星探测器。
因为火星大部分地区表面温度的昼夜差超过100 ℃，一般化学电池无法工作，因此探测器的工作电源是放射性同位素电池，即核电池。
核电池将同位素在衰变过程中不断放出的核能转变为电能，核电池已成功用作航天器的电源。
据此猜测航天器的核电池有可能采用的核反应方程是()A.31H＋21H→42He＋10nB.235 92U＋10n→141 56Ba＋9236Kr＋310nC.238 94Pu→234 92U＋42HeD.2713Al＋42He→3015P＋10nC[31H＋21H→42He＋10n为核聚变，235 92U＋10n→141 56Ba＋9236Kr＋310n为核裂变；238 94 Pu→234 92U＋42He为α衰变；2713Al＋42He→3015P＋10n为原子核的人工转变。
高考物理一轮复习 课时作业53 原子结构 原子核(含解析)鲁科版-鲁科版高三全册物理试题
课时作业53 原子结构原子核时间：45分钟1．如下列图是卢瑟福的α粒子散射实验装置．在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点．如下说法正确的答案是( A )A．该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据B．该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性C．α粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转D．绝大多数的α粒子发生大角度偏转解析：卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，选项A正确；卢瑟福提出了原子核式结构模型的假设，从而否认了汤姆孙原子模型的正确性，B错误；电子质量太小，对α粒子的影响不大，选项C错误；绝大多数α粒子穿过金箔后，几乎仍沿原方向前进，D错误．2．根据玻尔理论可知，处于基态的氢原子吸收一个光子后跃迁到高能级，如下说法正确的答案是( C )A．核外电子的动能增加B．氢原子的电势能减少C．氢原子的能量增加D．氢原子更加稳定解析：此题考查玻尔能级跃迁理论、原子的能量变化．根据玻尔理论可知，氢原子吸收一个光子后，能量增加，C正确；氢原子从基态跃迁到激发态，稳定性减小，D错误；氢原子吸收光子后，核外电子绕原子核做圆周运动的轨道半径增大，静电力做负功，动能减小，电势能增大，A 、B 错误．3．如下列图，某放射性元素衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强磁场和匀强电场中，关于三种射线，如下说法正确的答案是( C )A ．①④表示α射线，其速度最慢、电离能力最弱B ．②⑤表示γ射线，其穿透能力和电离能力都很强C ．②⑤表示γ射线，是原子核内释放出的高频电磁波D ．③⑥表示β射线，是高速电子流，可以穿透几毫米厚的铝板解析：α射线是高速粒子流，粒子带正电，β射线为高速电子流，带负电，γ射线为高频电磁波，根据电荷所受电场力特点与左手定如此可知：①④为β射线，②⑤为γ射线，③⑥为α射线．α射线的速度最慢但电离能力最强．β射线能穿透几毫米厚的铝板．γ射线穿透力最强，能穿透几厘米厚的铅板，应当选项C 正确．4．氢原子从能级m 跃迁到能级n 时辐射红光的频率为ν1，从能级n 跃迁到能级k 时吸收紫光的频率为ν2，普朗克常量为h ，假设氢原子从能级k 跃迁到能级m ，如此( D )A ．吸收光子的能量为hν1＋hν2B ．辐射光子的能量为hν1＋hν2C ．吸收光子的能量为hν2－hν1D ．辐射光子的能量为hν2－hν1解析：氢原子从能级m 跃迁到能级n 时辐射红光，E m －E n ＝hν1，从能级n 跃迁到能级k 时吸收紫光E k －E n ＝hν2，如此从能级k 跃迁到能级m 有E k －E m ＝(E k －E n )－(E m －E n )＝hν2－hν1，因红光的能量小于紫光的能量，故能量降低，辐射光子，故D 正确，A 、B 、C 错误．5．(多项选择)假定用光子能量为E 的一束光照射大量处于n ＝2能级的氢原子，氢原子吸收光子后，发出频率为ν1、ν2和ν3的光，且频率依次增大，如此E 等于( BD )A ．h (ν3－ν1)B ．h (ν3－ν2)C ．hν3D ．hν1解析：因为氢原子吸收能量后发出3种不同频率的光子，根据n n －12＝3得n ＝3，吸收能量后氢原子处于第3能级，所以吸收的光子能量E ＝E 3－E 2，由ν1、ν2、ν3的光的频率依次增大，知它们分别为从n ＝3到n ＝2、n ＝2到n ＝1、n ＝3到n ＝1跃迁所辐射的光子，所以E ＝E 3－E 2＝hν1＝h (ν3－ν2)，故B 、D 正确，A 、C 错误．6．一个氘核与一个氚核结合成一个氦核同时放出中子，释放17.6 MeV 的能量．氘核、氚核、氦核和中子的质量分别为m 1、m 2、m 3和m 4.如下说法正确的答案是( C )A ．该核反响方程为21H ＋31H→42He ＋210nB ．该核反响中的核燃料是当前核电站采用的核燃料C ．m 1＋m 2>m 3＋m 4D ．该核反响可以在常温下进展解析：此题考查核聚变反响.1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核，根据质量数与电荷数守恒知同时有一个中子生成，反响方程为21H ＋31H→42He ＋10n ，故A 错误；目前核电站都采用核裂变发电，故B 错误；该核反响放出能量，所以一定有质量亏损，故C 正确；该核反响必须在高温下进展，故D 错误．7．“人造太阳〞实验中的可控热核反响的聚变方程为21H ＋31H→42He ＋10n ，反响原料氘(21H)富存于海水中，氚(31H)可以用中子轰击锂核(63Li)得到，如此关于中子轰击锂核(63Li)产生一个氚核(31H)和一个新核，如下说法正确的答案是( B )A ．该核反响方程为63Li ＋10n→32He ＋31HB ．核反响生成物中的α粒子具有很强的电离本领，但穿透能力较弱C ．在中子轰击锂核(63Li)的核反响生成物中有α粒子，故该核反响属于α衰变D ．核聚变的条件是要达到高温高压的热核反响状态，故核聚变过程不能释放出核能 解析：此题考查了“人造太阳〞实验中的核反响原理．根据题意以与质量数守恒和电荷数守恒可得中子轰击锂核的人工转变方程为63Li ＋10n→31H ＋42He ，故A 错误；核反响生成物中的α粒子具有很强的电离本领，但穿透性较弱，故B 正确；中子轰击锂核发生的核反响是原子核的人工转变，故C 错误；核反响中释放的核能源于核反响过程中的质量亏损，与核反响的条件无关，故D 错误．8．氢原子的基态能量为E 1，激发态能量为E n ＝E 1n 2，其中n ＝2,3,4，…，h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速．有一群氢原子处于n ＝3的激发态，在其向低能级跃迁时，辐射的光子的最长波长为( D )A ．－9hc 8E 1B ．－4hc 3E 1C ．－hc E 1D ．－36hc 5E 1解析：此题考查利用激发态能量公式判断光子能量．一群氢原子处于n ＝3激发态，可释放出的光子频率种类为3种，据玻尔理论知，在这3种频率的光子中，当氢原子从n ＝3能级向n ＝2能级跃迁时辐射的光子频率最小，波长最长，E 2＝E 14，E 3＝E 19，hc λ＝E 3－E 2，λ＝hc E 3－E 2＝－36hc 5E 1，故D 正确，A 、B 、C 错误． 9．(多项选择)氢原子光谱如图甲所示，图中给出了谱线对应的波长，玻尔的氢原子能级图如图乙所示．普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s，可见光的频率范围约为 4.2×1014～7.8×1014 Hz ，如此( ABD )A ．H α谱线对应光子的能量小于H δ谱线对应光子的能量B ．图甲所示H α、H β、H γ、H δ四种光均属于可见光范畴C ．H β对应光子的能量约为10.2 eVD ．H α谱线对应的跃迁是从n ＝3能级到n ＝2能级解析：此题考查对应光谱比拟能级跃迁放出光子的种类．根据真空中光速等于波长乘频率可知，波长越长频率越小，根据E ＝hν可知频率越小能量越小，故A 正确；由可见光的频率范围可知，可见光的波长范围约为380～710 nm ，如此四种光都属于可见光，故B 正确；由E ＝hν＝h c λ可得E β＝2.56 eV ，故C 错误；根据E ＝hν＝h c λ可知，H α谱线对应的光子能量为H β对应光子能量的λβλα倍，约为1.89 eV ，结合能级图可知，从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级时辐射的光子能量为[－1.51－(－3.4)] eV ＝1.89 eV ，故D 正确．10．氡222的半衰期为3.8天．那么4 g 放射性物质氡222经过7.6天，还剩下没有发生衰变的质量为( B )A ．2 gB ．1 gC ．0.5 gD ．0 g解析：此题考查的是放射性元素的半衰期．根据衰变的半衰期公式m ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12n ，其中m 0＝4 g ，n 为经历的半衰期的个数，n ＝7.63.8＝2，联立可得m ＝4×⎝ ⎛⎭⎪⎫122 g ＝1 g ，应当选B. 11．关于原子核的变化、核能与核力，如下说法正确的答案是( B )A ．核力是一种弱相互作用，只能发生在原子核内相邻核子之间B ．某原子经过一次α衰变和两次β衰变后，核内质子数不变C ．放射性原子核X 发生衰变，生成物的结合能一定小于X 的结合能D.235 92U ＋10n→144 56Ba ＋8936Kr ＋310n 是太阳内部发生的核反响之一解析：此题考查原子核的变化、核能与核力的认识．核力是强相互作用，具有饱和性和短程性，且每个核子只跟邻近的核子发生核力的作用，故A 错误；α衰变的过程中电荷数少2，β衰变的过程中电荷数增1，某原子核经过一次α衰变和两次β衰变后，电荷数不变，核内质子数不变，故B 正确；放射性原子核X 发生衰变，要释放能量，衰变产物核子总数不变，比结合能增大，如此总结合能一定大于原来X 的结合能，故C 错误；太阳内部的反响是聚变反响，而235 92U ＋10n→144 56Ba ＋8936Kr ＋310n 是裂变反响，故D 错误．12．人类和平利用核能始于20世纪50年代，核能的开发和应用是解决能源问题的重要途径之一．如下关于核反响的描述或判断正确的答案是( D )A.238 92U→234 90Th ＋42He 是核聚变B.234 90Th→234 91Pa ＋0－1e 是α衰变C.21H ＋31H→42He ＋10n 是β衰变D.235 92U ＋10n→144 56Ba ＋8936Kr ＋310n 是核裂变解析：此题考查对几种核反响方程的认识．α衰变放出的是氦核，A 选项中核反响为α衰变，故A 错误；β衰变放出的是电子，B 选项中核反响为β衰变，故B 错误；几个原子核聚合成一个原子核的过程为核聚变，C 选项中为氢原子核聚变为氦原子核，故C 错误；核裂变是一个原子核分裂成几个原子核的变化，D 选项中核反响为裂变反响，故D 正确．13．(多项选择)2019年1月29日，中国散裂中子源加速器打靶束流功率超过50 kW ，技术水平达到世界前列．散裂中子源是由加速器提供高能质子轰击重金属靶而产生中子的装置，一能量为109 eV 的质子打到汞、钨等重核后，导致重核不稳定而放出20～30个中子，大大提高了中子的产生效率．关于质子和中子，如下说法中正确的有( CD )A ．中子和质子的质量相等B ．原子核由质子和中子组成，稳定的原子核内，中子数一定大于质子数C．原子核的β衰变，实质是核内中子转化为质子和电子D．中子不带电，比质子更容易打入重核内解析：此题考查对于中子和质子的认识．中子质量和质子质量不相等，故A错误；根据原子核内部质量数与质子数与中子数的关系可知，质子数和中子数的关系只与元素的种类有关，即中子数不一定大于质子数，故B错误；根据β衰变的实质可知，在衰变过程中中子转化为质子和电子，故C正确；因为在原子核中所有的正电荷集中在原子核，在重核内部，原子核所带的正电荷量较大，对质子的库仑斥力较大，而中子不带电，原子核对中子没有库仑力，因此中子比质子更容易打入重核内部，故D正确．14．某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反响方程为11H＋12 6C→13 7 N＋E1，11H＋15 7N→12 6C＋X＋E2，方程中E1、E2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：原子核11H32He42He12 6C13 7N15 7N质量/u 1.007 8 3.016 0 4.002 612.000 013.005 715.000 1 以下推断正确的答案是( B )A．X是32He，E2>E1 B．X是42He，E2>E1C．X是32He，E2<E1 D．X是42He，E2<E1解析：此题考查核反响方程与质能方程的应用．根据核反响中质量数守恒与电荷数守恒可以求得新核X的质量数为4、电荷数为2，即X是42He；根据表中提供的数据，可以求得第2个核反响中的质量亏损大，由爱因斯坦质能方程得E2>E1.应当选B.15.(多项选择)氢原子的能级示意图如下列图，可见光的光子能量在1.62～3.11 eV之间，如下说法正确的答案是( AD )A．氢原子从高能级向n＝1能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高B．氢原子从高能级向n＝2能级跃迁时发出的光一定是可见光C．氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高D．大量处于n＝4能级的氢原子向基态跃迁时可以发出两种可见光解析：氢原子从高能级向n＝1能级跃迁时发出的光子能量最小为10.2 eV，大于可见光光子的能量，故发出的光子频率大于可见光的频率，故A正确；氢原子从高能级向n＝2能级跃迁发出的光子能量大于或等于1.89 eV，小于3.4 eV，不一定在1.62～3.11 eV之间，不一定是可见光，故B 错误；氢原子从高能级向n ＝3能级跃迁发出的光子能量大于或等于0.66 eV ，小于1.51 eV ，比可见光的能量小，故发出的光子频率小于可见光的光子频率，故C 错误；大量处于n ＝4能级的氢原子向基态跃迁时可以发出6种不同频率的光子，从n ＝4到n ＝2能级跃迁、n ＝3到n ＝2能级跃迁辐射的光子频率在可见光范围内，故可以发出两种可见光，D 正确．16．(多项选择)太阳内部不断进展着各种核聚变反响，其中一种为21H ＋31H→42He ＋10n ，氘核的质量为m 1，氚核的质量为m 2，氦核的质量为m 3，中子的质量为m 4，核反响中发射一种γ光子，该γ光子照射到逸出功为W 0的金属上逸出的初动能最大的光电子的速度为v ，光电子的质量为m ，光速为c ，普朗克常量为h ，如此( CD )A ．聚变反响释放的核能为(m 1＋m 2－m 3－m 4)cB ．γ光子来源于原子核外电子的能级跃迁C ．光电子的德布罗意波长为h mvD ．γ光子的频率为mv 2＋2W 02h解析：由爱因斯坦质能方程可知，聚变反响释放的核能为(m 1＋m 2－m 3－m 4)c 2，故A 错误；γ光子来源于聚变反响释放的能量，故B 错误；由公式λ＝h p ＝h mv，故C 正确；由爱因斯坦光电效应方程可知E k ＝hν－W 0，即12mv 2＝hν－W 0，解得ν＝mv 2＋2W 02h，故D 正确．。
高考物理一轮复习课时作业54原子结构与原子能级含解析新人教版
原子结构与原子能级选择题1．关于α粒子散射实验，以下说法正确的选项是()A．该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依照B．该实考据了然汤姆孙原子模型的正确性C．α粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转D．绝大多数的α 粒子发生大角度偏转答案A剖析卢瑟福依照α 粒子散射实验，提出了原子核式结构模型， A 项正确， B 项错误；电子质量太小，对α粒子的影响不大， C 项错误；绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原方向前进， D 项错误．2．处于 n＝ 3 能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有()A．1 种B．2 种C．3 种D．4 种答案C剖析处在高能级的氢原子向低能级跃迁时，能够向任意低能级跃迁． C 项正确， A、 B、 D 三项不正确．3．(2018 ·泉州二模) 处于激发状态的原子，在入射光的电磁场的影响下，从高能态向低能态跃迁，两个状态之间的能量差以辐射光子的形式发射出去，这种辐射叫做受激辐射．原子发生受激辐射时，发出的光子频率、发射方向等，都跟入射光子完好相同，这样使光获取加强，这就是激光产生的机理．那么，发生受激辐射时，产生激光的原子的总能量E n、电势能E p、电子动能E k的变化情况是()A． E p增大、 E k减小、 E n减小B． E p减小、 E k增大、 E n减小C． E p增大、 E k增大、 E n增大D． E p减小、 E k增大、 E n不变答案B剖析发生受激辐射时，向外辐射能量，知原子总能量减小，轨道半径减小，kqe mv2A、 C、 D三项错依照r 2＝r知，电子的动能增大，由于能量减小，则电势能减小．故误，B项正确．E14．已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量为E n＝n2，其中 n＝ 2，3，4. 已知普朗克常量为 h，则以下说法正确的选项是()A．氢原子跃迁到激发态后，核外电子动能增大，原子的电势能减小2（hν－ E1）B．基态氢原子中的电子吸取一频率为ν 的光子被电离后，电子速度大小为mC．大量处于 n＝ 3 的激发态的氢原子，向低能级跃迁时可辐射出 3 种不相同频率的光D．若原子从n＝5 能级向 n＝ 3 能级跃迁时发出的光能使某金属发生光电效应，则从n＝ 6能级向 n＝4 能级跃迁时发出的光必然能使该金属发生光电效应答案C剖析氢原子由基态跃迁到激发态时，氢原子吸取光子，则能量增大，轨道半径增大，依照e2v2k r2＝m r知，电子动能减小，而其电势能增大，故 A 项错误；基态氢原子中的电子吸取一频率为ν 的光子被电离后，则电子电离后的最大初动能为 E ＝hν＋ E ，因此电子最大速度大km1小为1C32＝ 3 知，这些氢原子可能辐射出三种不相同频率2（hν＋E），故 B 项错误．依照m的光子．故 C 项正确；原子从 n＝ 6 能级向 n＝ 4 能级跃迁时所产生的能量小于从前辐射的能量，不用然使该金属发生光电效应．故D项错误．5．(2018 ·南通一模 )( 多项选择 ) 已知氢原子基态能量为－13.6 eV，以下说法正确的有 () A．使 n＝ 2 能级的氢原子电离最少需要吸取 3.4 eV 的能量B．氢原子由 n＝ 3 能级跃迁到 n＝ 2 能级，放出光子，能量增加C．处于基态的氢原子吸取能量为10.2 eV的光子跃迁到 n＝ 4 激发态D．大量处于 n＝ 3 激发态的氢原子会辐射出3 种不相同频率的光答案AD剖析 A 项，氢原子基态能量为－13.6 eV ，则 n＝2 能级为 E2＝－13.62＝－ 3.4 eV ，因此要2使处于 n＝2 能级氢原子电离最少需要吸取能量 3.4 eV ，故 A 项正确；B 项，氢原子由 n＝3 能级跃迁到 n＝ 2 能级，放出光子，能量减少，故 B 项错误；C项，处于基态的氢原子吸取能量为10.2eV 的光子，能量为E＝－ 13.6 ＋ 10.2 ＝－ 3.4eV，因此会从 n＝ 1 能级跃迁到 n＝2 能级，故 C 项错误；D项，依照C32＝ 3，可知，大量处于 n＝3 能级的氢原子跃迁时能辐射出 3 种不相同频率的光子，故 D 项正确．E6．(2018 ·武邑模拟 ) 已知氢原子的基态能量为 E ，激发态能量 E ＝n1，其中 n＝ 2，3，4，1n2用 h 表示普朗克常量， c 表示真空中的光速．有一氢原子处于n＝ 3 的激发态，在它向低能态跃迁时，可能辐射的光子的最大波长为()36hc9hcA．－1B．－15E8E4hc hcC．－3E1D．－E1答案A剖析一群氢原子处于 n ＝ 3 激发态，据玻尔理论在这3 种频率光子中，可释放出的光子频率种类中，当氢原子从n ＝ 3 能级向 n ＝2 能级跃迁时辐射的光子波长最长，E 1E 1E 2＝ 4 E 3＝ 9， hc3 2λ ＝ E － E ，λ＝ hc ＝－ 36hc5E 1 ，故 A 项正确， B 、 C 、 D 三项错误．E 3－ E 27．(2018 ·遵义二模 )( 多项选择 ) 一群氢原子从 n ＝ 3 的能级向低能级跃迁时，放出光子的最大能量为 E ，则这群氢原子 ( )A ．跃迁时能够放出 6 种不相同能量的光子B ．由 n ＝ 2 的能级向基态跃迁时放出光子的能量小于EC ．由 n ＝ 3 的能级向 n ＝ 2 的能级跃迁时放出光子的能量等于5E32D ．由 n ＝ 2 的能级向基态跃迁时吸取光子的能量为27E32答案 BC剖析A 项，大量处于第 3 能级的氢原子向低能级跃迁放出若干频率的光子，能产生3 种不同频率的光子，故A 项错误；18B 、D 两项，从 n ＝ 3 的能级向基态跃迁时， 放出光子的最大能量为E ，即为： E ＝ E 1－ 32＝ 9E 1，1 327则 n ＝ 2 的能级向基态跃迁时放出光子的能量，为：E ′＝E121E － 2 ＝ 4E ＝ 32E ，小于 E ，故 B项正确， D 项错误；11115C 项，当 n ＝ 3 的能级向 n ＝ 2 的能级跃迁时放出光子的能量，E EE E1为：E ″＝ 22－ 32＝ 4 － 9 ＝36E5E ＝ 32，故 C 项正确．8. (2018 ·唐山二模 ) 图示为氢原子能级表示图，已知大量处于 n ＝ 2 能级的氢原子，当它们碰到某种频率的光辉照射后，可辐射出 6 种频率的光子，下面说法中正确的选项是 ( )A ． n ＝ 2 能级氢原子碰到照射后跃迁到n ＝ 5 能级B ． n ＝ 2 能级氢原子吸取的能量为 2.55 eVC．频率最高的光子是氢原子从n＝ 3 能级跃迁到 n＝ 1 能级放出的D．波长最大的光子是氢原子从n＝ 4 能级跃迁到 n＝ 1 能级放出的答案B剖析2n＝ 4 能级．故 A 项错误；A 项，依照 C4＝ 6 知， n＝ 2 能级氢原子碰到照射后跃迁到B 项， n＝ 2 能级氢原子碰到照射后跃迁到n＝ 4 能级，氢原子吸取的能量为：E＝ E4－ E2＝－0.85 － ( － 3.4) ＝ 2.55 eV. 故 B 项正确；C 项，光子的能量：E＝hν，可知，频率最高的光子的能量最大，是氢原子从n＝ 4 能级跃迁到 n＝ 1 能级放出的．故 C 项错误；hcD项，光子的能量：E＝λ，可知波长最长的光子的能量最小，是氢原子从n＝ 4 能级跃迁到n＝ 3 能级放出的．故 D 项错误．9.(2018 ·河南二模 ) 以下列图为氢原子的部分能级图，以下判断正确的选项是()A．处于 n＝ 3 能级的氢原子能够吸取任意频率的光子B．欲使处于基态的氢原子被激发，可用12.09 eV的光子照射C．一个氢原子从 n＝ 4 的状态跃迁到基态时，最多能够辐射出 6 种不相同频率的光子D．用 n＝ 2 能级跃迁到n＝ 1 能级辐射出的光照射金属铂( 逸出功为 6.34 eV) 时不能够发生光电效应答案B剖析 A 项，要使 n＝3能级的氢原子发生跃迁，吸取的光子能量必定等于两能级间的能级差，或大于 1.51 eV能量的任意频率的光子．故 A 项错误；B 项，依照玻尔理论用12.09 eV 电子照射时，吸取光子后电子的能量：12.09 ＋ ( － 13.6)＝－1.51 eV ，因此能从基态发生跃迁，跃迁到第 3 能级，故 B 项正确；C项，一个氢原子从n＝ 4 的状态跃迁到基态时，最多时，跃迁的路径为：n＝4→3→2→1，可知能辐射出 3 种不相同频率的光子，故C项错误；D项，从 n＝ 2 能级跃迁到 n＝ 1 能级辐射出的光子的能量E＝ E2－ E1＝－ 3.4 eV－ ( － 13.6)eV ＝10.2 eV＞ 6.34 eV，而使金属发生光电效应的条件是光子的能量大于电子的逸出功，故能够发生光电效应．故 D 项错误．10.( 多项选择 ) 以下列图，是汞原子的能级图，一个自由电子的总能量为8.0 eV，与处于基态的汞原子碰撞后 ( 不计汞原子的动量变化) ，则电子节余的能量可能为( 碰撞无能量损失)()A． 0.3 eV B． 3.1 eVC． 4.9 eV D． 8.8 eV答案AB剖析基态的汞原子从基态跃迁到第 2 能级，吸取能量为：E＝－ 5.5 eV＋ 10.4 eV＝ 4.9 eV 则电子节余的能量为： E′＝8.0－ 4.9 eV ＝ 3.1 eV ，基态的汞原子从基态跃迁到第 3 能级，吸取能量为：E＝－ 2.7 eV ＋10.4 eV ＝ 7.7 eV则电子节余的能量为： E′＝8.0－ 7.7 eV ＝ 0.3 eV，故 A、 B 两项正确， C、D 两项错误．11.(2018 ·衡水三模 )( 多项选择 ) 以下列图为氢原子的能级图，大量处于基态的氢原子在一束光的照射下发生跃迁后能产生 6 条谱线，其中有 3 条可使某金属发生光电效应．已知可见光的光子能量在 1.62 eV到 3.11 eV之间，以下有关描述正确的选项是()A．氢原子的能级是分立的， 6 条谱线中有 2 条谱线在可见光范围内B．入射光束中光子的能量为10.2 eV 才能实现题中的跃迁情况C．该金属的逸出功小于 2.55 eVD．若改用12.7 eV 的电子撞击氢原子使之跃迁后所辐射出的光也能使该金属发生光电效应答案AD剖析 A 项，氢原子跃迁后能产生 6 条谱线，依照：2n（ n－1）C ＝＝ 6，即处于基态的氢原n2子在一束光的照射下跃迁到了n＝ 4 能级；从高能级 n＝4 向 n＝ 3 能级跃迁时发出的光的能量为：E4－ E3＝－ 0.85 － ( － 1.51) ＝ 0.66 eV；不在可见光范围内；从 n＝ 4 向 n＝2 能级跃迁时辐射的光子能量为： E －E ＝－ 0.85－( － 3.4) ＝2.55 eV ；在可42见光范围内；从 n＝ 4 向 n＝1 能级跃迁时发出的光的能量为： E －E ＝－ 0.85－( － 13.6) ＝ 12.75 eV ；不41在可见光范围内；从 n＝ 3 到 n＝ 2 辐射光子的能量为： E3－ E2＝－ 1.51 － ( －3.4) ＝ 1.89 eV；在可见光范围内；从 n＝ 3 向 n＝1 能级跃迁时发出的光的能量为： E3－ E1＝－ 1.51 －( － 13.6) ＝ 12.09 eV ；不在可见光范围内；从 n＝ 2 向 n＝1 能级跃迁时发出的光的能量为：E2－ E1＝－ 3.4 － ( － 13.6) ＝10.2 eV ；不在可见光范围内．故 A 项正确；B 项，由于能量最大的光子的能量为12.75 eV ，可知入射光的能量为12.75 eV ，故 B 项错误；C项，由于其中有 3 条可使某金属发生光电效应，则三种频率最大、能量最大的光子的能量分别为 12.75 eV， 120.9 eV 和 10.2 eV，其次为 2.55eV，可知，该金属的逸出功大于 2.55eV，小于 10.2 eV. 故 C 项错误；D项，若改用 12.7eV 的电子撞击氢原子，由于12.7eV 小于 12.75eV，因此最多只能使基态的氢原子跃迁到n＝ 3 的能级，最少只能使基态的氢原子跃迁到n＝ 2 的能级； n＝ 2 能级向 n＝ 1 能级跃迁时所辐射出的光的能量为10.2 eV ，也能使该金属发生光电效应，故 D 项正确．12.(2018 ·邯郸一模 )( 多项选择 ) 图示是氢原子的能级表示图，大量处于基态的氢原子吸取了某种单色光的能量后能发出 6 种不相同频率的光子，分别用它们照射某种金属板时，只有频率分别为ν 1、ν 2、ν 3、ν 4(ν 1＞ν 2＞ν 3＞ν 4)的四种光能发生光电效应．则普朗克常量可表示为()13.6 eVB.12.09 eVA.ν1ν27.2 eVD.2.55 eVC.ν3ν4答案BD剖析大量处于基态的氢原子吸取了某种单色光的能量后能发出 6 种不相同频率的光子，可知，电子处于能级n＝ 4，向低能级跃迁，分别用它们照射某种金属板时，只有频率分别为ν1、ν 2、ν 3、ν 4(ν 1＞ν 2＞ν 3＞ν 4)的四种光能发生光电效应，依照能量等于两能级间的能级差，即E m－ E n＝hν. 可知， E4－ E1＝hν1， E3－ E1＝hν2， E2－13424，E＝hν， E － E ＝hν12.75 eV12.0910.2 eV 2.55 eV由图中各能级的能量，则有：h＝ν 1，或 h＝ν2，或 h＝ν3，或 h＝ν 4，故 A、 C 两项错误， B、 D 两项正确．13．原子从 a 能级状态跃迁到 b 能级状态时发射波长为λ 1 的光子；原子从 b 能级状态跃迁到 c 能级状态时吸取波长为λ 2 的光子，已知λ 1＞λ 2.那么原子从a能级状态跃迁到 c 能级状态时将要 ()A．发出波长为λ1－λ 2 的光子B．发出波长为λ 1λ 2的光子λ1 －λ 2C．吸取波长为λ1－λ2的光子D．吸取波长为12λ λ的光子λ1 －λ 2答案 Dc剖析 a→b： E a－ E b＝ hλ1cb→ c： E c－ E b＝hλ2ca→ c： E c－ E a＝hλ联立上三式得，λ＝λ 1λ 2.D 项正确．λ1－λ214．(2018 ·石家庄模拟 )( 多项选择 ) 图 1 所示为氢原子能级图，大量处于n＝ 4 激发态的氢原子向低能级跃迁时能辐射出多种不相同频率的光，其中用从 n＝4 能级向 n＝ 2 能级跃迁时辐射的光照射图 2 所示光电管的阴极K时，电路中有光电流产生，则()A．若将滑片右移，电路中光电流必然增大B．若将电源反接，电路中可能有光电流产生C．若阴极K 的逸出功为 1.05 eV ，则逸出的光电子最大初动能为 1.5 eVD．大量处于n＝ 4 激发态的氢原子向低能级跃迁时辐射的光中只有 4 种光子能使阴极K发生光电效应答案BD剖析 A 项，若光电流已经达到饱和，则将滑片右移，电路中光电流也不再增大，故 A 项错误；B 项，若将电源反接，反接后得电压若小于截止电压，则电路中可能有光电流产生，故 B 项正确．C项，从 n＝4 能级向 n＝ 1 能级跃迁时辐射的光子能量为：E＝ E4－E1＝－ 0.85 － ( － 13.6) ＝12.75 eV ，那么依照光电效应方程：E Km＝hν－ W＝ E－ W＝ 12.75 － 1.05 ＝11.70 eV ，故 C 项错误；D项，依照跃迁规律可知从n＝ 4 向 n＝ 2 跃迁时辐射光子的能量小于从n＝ 4 向 n＝ 1、 n＝ 3向 n＝ 1、 n＝2 向 n＝ 1 跃迁时辐射光子的能量，则大量处于n＝ 4 激发态的氢原子向低能级跃迁时辐射的光中只有 4 种光子能使阴极K 发生光电效应，故D项正确．15．( 多项选择 ) 用大量拥有必然能量的电子轰击大量处于基态的氢原子，察看到了必然数目的光谱线，如图．调高电子的能量再次进行察看，发现光谱线的数目比原来增加了 5 条．用Δn 表示两次察看中最高激发态的量子数n 之差， E 表示调高后电子的能量．依照图所示的氢原子的能级图能够判断，n 和 E 的可能值为 ()A．n＝ 1， 13.22 eV ＜ E＜ 13.32 eV B．n＝ 2， 13.22 eV ＜ E＜ 13.32 eVC．n＝ 1， 12.75 eV ＜ E＜ 13.06 eV D．n＝ 2， 12.75 eV ＜ E＜ 13.06 eV答案AD剖析由原子在某一能级跃迁最多发射谱线数C22222＝10， C2可知 C ＝1，C ＝3，C＝ 6，Cn23456＝15.由题意可知比原来增加 5 条光谱线，则调高电子能量前后，最高激发态的量子数分别可能为2 和 4， 5 和 6Δ n＝ 2 和 n＝ 1.当n＝ 2 时：原子吸取了实物粒子( 电子 ) 的能量，则调高后电子的能量4151 E≥E－ E ，E＜ E－ E因此 E≥[ － 0.85 － ( － 13.60)] eV＝12.75 eVE＜ [ － 0.54 － ( － 13.60)] eV＝13.06 eV因此 12.75 eV ≤E＜ 13.06 eV故 D 项正确．同应该n＝ 1 时，使调高后电子的能量满足E6－E1≤ E＜ E7－ E1[ － 0.38 － ( －13.60)] eV ≤E＜ [ － 0.28 －( － 13.60)] eV 故 A 项正确．。
高一物理原子和原子核练习
应对市爱护阳光实验学校原子和原子核练习一. 填空和选择题：1. 根据玻尔理论，氢原子的电子由内层轨道跃迁到外层轨道，原子的能量将_________，电子的动能将_____________。
2. 按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从半径为r a 的圆轨道自发地直接跃迁到半径为r b 的圆轨道上，且r r a b >，那么在此过程中〔 〕 A. 原子要发出一的频率的光子 B. 原子要吸收一频率的光子 C. 原子要发出一某一频率的光子 D. 原子要吸收某一频率的光子3. 玻尔得出关于氢原子的结构的理论的根底是〔 〕 A. α粒子的散射B. α粒子轰击铀核产生的裂变现象C. 原子的天然放射性现象中α衰变现象D. 低压氧气放电管中氢气在高压作用下发光产生特征谱线4. 元素X 是放射性元素A 的同位素，X 与A 分别进行了如下的衰变过程：X P Q αβ−→−−→− A R S βα−→−−→−，那么以下表达中正确的选项是〔 〕A. Q 和S 是同位素B. X 和R 的原子序数相同C. X 和R 的质量数相同D. R 的质子数多于上述任一元素的质子数 5. 天然放射现象的发现揭示了〔 〕A. 原子不可再分B. 原子核式结构C. 原子核是可分的D. 原子核由中子和质子组成6. 在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核衰变后，放出带电粒子和反冲核的运动轨迹，由图可以判〔 〕A. 该核发生的是α衰变B. 该核发生的是β衰变C. 磁场方向一垂直纸面向里D. 磁场方向向里还是向外不能判 7. 质子和中子和氘核的质量分别为m m 12，和m 3，质子和中子结合成氘核时，发出γ射线普朗克恒量为h ，真空中光速为c ，那么γ射线频率υ=__________。
8. 以下说法正确的选项是〔 〕A. 当氢原子从n =2的状态跃迁到n =6状态时，发射出光子；B. 放射性元素的半衰期是指大量该元素的原子核中有半数发生衰变需要时间C. 同一元素的两种同位素具有相同质子数D. 中子与质子结合成氘核时吸收能量 9. 以下说法正确的选项是〔 〕A. 88226Ra 衰变为86222Rn 要经过1次α衰变和1次β衰变 B. 92238U 衰变为91234Pa 要经过1次α衰变和1次β衰变C. 90232Tn 衰变为82208Pb 要经过6次α衰变和4次β衰变D.92238U 衰变为86222Rn 要经过4次α衰变为4次β衰变10. 氢原子从n =4的激发态直接跃迁到n =2激发态时，发出蓝色光，那么当氢原子从n =5的激发态。
高考物理一轮复习 课时作业55 原子结构与原子核-人教版高三全册物理试题
课时作业(五十五) 原子结构与原子核[根底训练]1．“慧眼〞观测的范围是美丽的银河系，γ射线暴是主要研究的对象之一．γ射线暴是来自天空中某一方向的γ射线强度在短时间内突然增强，随后又迅速减弱的现象，它是仅次于宇宙大爆炸的爆发现象．如下关于γ射线的论述中正确的答案是( ) A．γ射线同α、β射线一样，都是高速带电粒子流B．γ射线的穿透能力比α射线强，但比β射线弱C．γ射线是原子核能级跃迁蜕变时产生的D．利用γ射线可以使空气电离，消除静电答案：C 解析：γ射线是电磁波，不是高速带电粒子流；α、β、γ三种射线中，γ射线能量最高，穿透能力最强；利用α射线的电离作用可以使空气电离，将静电泄出，从而消除有害静电．2．(2018·东北三校二模)如下列图为查德威克发现中子的实验示意图，利用钋(210 84Po)衰变放出的α粒子轰击铍(94Be)，产生的粒子P能将石蜡中的质子打出来，如下说法正确的答案是( )A．α粒子是氦原子B．粒子Q的穿透能力比粒子P的强C．钋的α衰变方程为210 84Po→208 82Pb＋42HeD．α粒子轰击铍的核反响方程为42He＋94Be→12 6C＋10n答案：D 解析：α粒子是氦原子核，选项A错误；粒子P是中子，粒子Q是质子，由于质子带正电，当质子射入物体时，受到的库仑力作用会阻碍质子的运动，而中子不带电，不受库仑力作用，所以选项B错误；在钋衰变中，根据质量数守恒知产生的是206 82Pb，并非208 82 Pb，选项C错误；42He＋94Be→126C＋10n是查德威克发现中子的核反响方程，选项D正确．3．(2018·辽宁沈阳联考)根据氢原子的能级图，现让一束单色光照射到一群处于基态(量子数n ＝1)的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光，如此照射氢原子的单色光的光子能量为( )A ．13.6 eVB ．3.4 eVC ．12.75 eVD ．12.09 eV答案：C 解析：根据受激的氢原子能发出6种不同频率的色光，有6＝n n －12，解得n ＝4，即能发出6种不同频率的光的受激氢原子一定是在n ＝4能级，如此照射处于基态的氢原子的单色光的光子能量为－0.85 eV －(－13.6 eV)＝12.75 eV ，C 正确．4．(2018·福建质检)用波长为λ0的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅有波长分别为λ1、λ2、λ3的三条谱线，且λ1>λ2>λ3，如此( )A ．λ0＝λ1B ．λ0＝λ2＋λ3 C.1λ0＝1λ1＋1λ2 D.1λ0＝1λ2＋1λ3答案：C 解析：处于激发态的氢原子在向低能级跃迁时向外辐射三种频率的光子，因此氢原子是由n ＝3能级向低能级跃迁的，因为λ1>λ2>λ3，由此可知hc λ0＝hc λ3＝hc λ1＋hc λ2，解得λ0＝λ3、1λ0＝1λ1＋1λ2，所以C 正确．5．如下列图是氢原子从n ＝3、4、5、6能级跃迁到n ＝2能级时辐射的四条光谱线，其中频率最大的是( )A ．H αB ．H βC ．H γD ．H δ答案：D 解析：根据能级跃迁公式可知，当氢原子由第6能级跃迁到第2能级时，发出光子能量为hν＝E 6－E 2，辐射的光子H δ频率最大，故D 选项正确．6．(2018·东北师大附中高三质检)如下列图，氢原子在不同能级间发生a 、b 、c 三种跃迁时，释放光子的波长分别是λa 、λb 、λc ，如此如下说法正确的答案是( )A ．从n ＝3能级跃迁到n ＝1能级时，释放光子的波长可表示为λb ＝λa λc λa ＋λcB ．从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级时，电子的势能减小，氢原子的能量增加C ．假设用波长为λc 的光照射某金属时恰好能发生光电效应，如此用波长为λa 的光照射该金属时也一定能发生光电效应D ．用12.09 eV 的光子照射大量处于基态的氢原子时，一个氢原子可以辐射出三种频率的光答案：A 解析：从n ＝3能级跃迁到n ＝1能级，有h c λb ＝h c λa ＋h c λc ，解得λb ＝λa λc λa ＋λc ，选项A 正确；从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级，放出光子，原子能量减小，选项B 错误；从n ＝2能级跃迁到n ＝1能级的能量比从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级放出的能量大，可知波长为λc 的光的频率比波长为λa 的光的频率大，根据光电效应发生的条件可知，选项C 错误；根据跃迁的条件，可知用12.09 eV 的光子照射处于基态的氢原子，氢原子可以跃迁到n ＝3的能级，可以辐射出三种不同频率的光，但一个氢原子只能辐射一种频率的光，选项D 错误．7．(2018·湖南怀化三模)氦原子被电离失去一个核外电子，形成类氢结构的氦离子．基态的氦离子能量为E1＝－54.4 eV，氦离子的能级示意图如下列图．以下关于该基态氦离子的说法中正确的答案是( )A．该基态氦离子吸收某种光子发生跃迁，当能量为E4＝－3.4 eV时，氦离子最稳定B．能量为48.4 eV的光子，能被该基态氦离子吸收而发生跃迁C．一个该基态氦离子吸收能量为51.0 eV的光子后，向低能级跃迁能辐射出6种不同频率的光子D．该基态氦离子吸收一个光子后，核外电子的动能增大答案：B 解析：原子处于最低能量状态时最稳定，选项A错误；吸收能量为48.4 eV 的光子，如此氦离子的能量为－6.0 eV，能跃迁到n＝3能级，选项B正确；一个处于基态的氦离子吸收能量为51.0 eV的光子后，能量为－3.4 eV，然后从n＝4能级跃迁到n＝1能级，最多可释放3种不同频率的光子，选项C错误；基态氦离子吸收一个光子后，由低能级向高能级跃迁，核外电子的轨道半径增大，根据k e2r2＝mv2r得v＝ke2mr，轨道半径增大，如此核外电子的速度减小，动能减小，选项D错误．8．(2018·河南周口考前模拟)(多项选择)卢瑟福通过用α粒子(42He)轰击氮核(14 7N)的实验，首次实现了原子核的人工转变，如此如下有关的说法中正确的答案是( ) A．该核反响的方程为42He＋14 7N→17 8O＋11HB．通过此实验发现了质子C．原子核在人工转变的过程中，电荷数可以不守恒D．在此实验中，核子反响前的总质量一定等于反响后的总质量答案：AB 解析：由质量数守恒和电荷数守恒，即可写出核反响方程：42He＋14 7N→17 8O＋11 H，选项A正确；在这个核反响中产生了质子，选项B正确；在原子核的人工转变过程中，其电荷数守恒，选项C错误；由于在核反响中是质量数守恒，而非质量守恒，应当选项D 错误．[能力提升]9．由于放射性元素23793Np 的半衰期很短，所以在自然界一直未被发现，只是在使用人工的方法制造后才被发现．237 93Np 经过一系列α衰变和β衰变后变成209 83Bi ，如下论断中正确的答案是( )A.209 83Bi 比237 93Np 少28个中子B ．衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变C ．衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变D ．发生β衰变时，核内中子数不变答案：B 解析：209 83Bi 和237 93Np 的中子数分别为126和144，相差18个，选项A 错误；α衰变的次数为237－2094次＝7次，7次α衰变减少了14个中子，所以还需再发生4次β衰变才能共减少18个中子，应当选项B 正确，C 错误；β衰变是核内中子变为质子而放出的，故核内中子数要减少，选项D 错误．10．(2018·江西临川模拟)氦3是一种清洁、高效和安全的核发电燃料，可以在高温高压下用氘和氦3进展核聚变反响从而实现发电．如下有关的说法中正确的答案是( )A ．氘和氦3发生核聚变反响的方程为21H ＋32He→42He ＋X ，其中X 为中子B ．因为核聚变时释放能量，出现质量亏损，故其反响前后的质量数不守恒C ．核聚变反响后，核子的平均结合能增大D ．目前我国的核电站广泛采用氦3进展核聚变反响发电答案：C 解析：由质量数守恒和电荷数守恒可知，X 应为质子，选项A 错误；核聚变过程中释放能量，出现质量亏损，但质量数仍然守恒，选项B 错误；由于在这个核反响中会释放核能，所以反响后核子的平均结合能增大，选项C 正确；目前我国的核电站均采用重核裂变的形式进展发电，选项D 错误．11．(多项选择)静止在匀强磁场中的238 92U 核发生α衰变，产生一个α粒子和一个未知的粒子X ，它们在磁场中的运动轨迹如下列图，如下说法正确的答案是( )A ．该核反响方程为238 92U→234 90X ＋42HeB ．α粒子和X 粒子在磁场中做圆周运动时转动方向一样C．轨迹1、2分别是α粒子、X粒子的运动轨迹D．α粒子、X粒子运动轨迹半径之比为45∶1答案：ABD 解析：显然选项A中核反响方程正确，选项A正确；238 92U核静止，根据动量守恒可知α粒子和X粒子速度方向相反，又都带正电，故转动方向一样，选项B正确；根据动量守恒可知α粒子和X粒子的动量大小p相等，由带电粒子在磁场中运动半径公式R＝pqB可知轨道半径R与其所带电荷量成反比，故α粒子、X粒子运动轨迹半径之比为45∶1，选项C错误，D正确．12．(2018·湖北省武汉市四月调研)(多项选择)一种典型的铀核裂变是生成钡核和氪核，同时放出3个中子，核反响方程是235 92U＋X→144 56Ba＋8936Kr＋310n，局部原子核的比结合能与核子数的关系如下列图，如此如下说法正确的答案是( )A．在核反响方程中，X粒子是中子B．在核反响方程中，X粒子是质子C.235 92U、144 56Ba和8936Kr相比，144 56Ba的比结合能最大，它最稳定D.235 92U、144 56Ba和8936Kr相比，295 92U的核子数最多，它的结合能最大答案：AD 解析：由质量数和电荷数守恒可得X为10n，即中子，选项A正确，B错误；从图中可知中等质量的原子核的比结合能最大，故8936Kr的比结合能最大，它最稳定，选项C 错误；原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量，如此235 92U、144 56Ba和8936Kr 相比，295 92U的核子数最多，它的结合能最大，选项D正确．13．(1)原子核238 92U经放射性衰变①变为原子核234 90Th，继而经放射性衰变②变为原子核234 91 Pa，再经放射性衰变③变为原子核234 92U.放射性衰变①、②和③依次为( ) A．α衰变、β衰变和β衰变B．β衰变、α衰变和β衰变C．β衰变、β衰变和α衰变D．α衰变、β衰变和α衰变(2)法国科学家贝可勒尔(H.A.Becquerel)在1896年发现了天然放射现象．如图反映的是放射性元素铀核衰变的特性曲线．由图可知，铀的半衰期为________年；请在下式的括号中，填入铀在衰变过程中原子核放出的粒子的符号．23892U→23490Th ＋( )答案：(1)A (2)1 620 42He解析：(1)衰变过程中电荷数、质量数守恒，由题意可得衰变方程分别为：238 92U→234 90Th ＋42He ，234 90Th→234 91Pa ＋ 0－1e ，234 91Pa→234 92U ＋ 0－1e ，所以A 对．(2)根据半衰期的定义，由题图坐标轴数据可知，铀的半衰期为1 620年；由核反响所遵循的电荷数守恒和质量数守恒可知，衰变过程中放出的粒子的电荷数为Z ＝92－90＝2，质量数为A ＝238－234＝4，符号为42He.14．如图甲所示，静止在匀强磁场中的63Li 核俘获一个速度为v 0＝7.7×104 m/s 的中子而发生核反响，即63Li ＋10n→31H ＋42He ，假设42He 的速度v 2＝2.0×104 m/s ，其方向与反响前中子速度方向一样，试求：(1)31H 的速度大小和方向；(2)在图乙中，已画出并标明两粒子的运动轨迹，请计算出轨迹半径之比；(3)当42He 旋转三周时，粒子31H 旋转几周？答案：(1)1.0×103 m/s ，方向与v 0相反 (2)3∶40(3)2周解析：(1)反响前后动量守恒：m 0v 0＝m 1v 1＋m 2v 2①(v 1为氚核速度，m 0、m 1、m 2分别代表中子、氚核、氦核质量)代入数值可解得：v 1＝－1.0×103 m/s ②方向与v 0相反．(2)31H 、42He 在磁场中均受洛伦兹力F 洛，做匀速圆周运动的半径之比为 r 1∶r 2＝m 1v 1Bq 1∶m 2v 2Bq 2＝3∶40. ③ (3)31H 和42He 做匀速圆周运动的周期之比为 T 1∶T 2＝2πm 1Bq 1∶2πm 2Bq 2＝3∶2 ④ 所以它们的旋转周数之比为n 1∶n 2＝T 2∶T 1＝2∶3 ⑤即42He 旋转3周时，31H 旋转2周．。
版高考物理二轮复习 课时跟踪训练 光电效应 原子结构和原子核
课时追踪训练(十四) 光电效应原子结构和原子核一、选择题(1～9题为单项选择题，10～13题为多项选择题)1．(2017·高考全国卷Ⅱ)一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，衰变方程为23892U→23490Th＋42He，以下说法正确的选项是()A．衰变后钍核的动能等于α粒子的动能B．衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小C．铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间D．衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量B[静止的铀核在α衰变过程中，满足动量守恒的条件，依照动量守恒定律得P Th＋p a＝0，即钍核的动量和α粒子的动量大小相等，方向相反，选项B正确；依照E k＝p22m可知，选项A错误；半衰期的定义是统计规律，对于一个α粒子不适用，选项C错误；铀核在衰变过程中，陪同着必然的能量放出，即衰变过程中有必然的质量损失，故衰变后α粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量，选项D错误．]2．(2018·重庆市江津区高三下5月展望模拟)2018年夏天，中美贸易之争使国人认识了蕊片的战略意义，芯片制作工艺特别复杂，光刻机是制作芯片的要点设备，其曝光系统最核心的部件之一是紫外光源．常有光源分为：可见光：436nm；紫外光(UV)：365nm；深紫外光(DUV)：KrF准分子激光：248nm，ArF 准分子激光：193nm；极紫外光(EUV)：10～15nm.以下说法正确的选项是() A．波长越短，可曝光的特色尺寸就越小，就表示光刻的刀锋越尖锐，刻蚀对于精度控制要求越高．B．光源波长越长，能量越大，曝光时间就越短．C．若是紫外光不能够让某金属发生光电效应，极紫外光也必然不能够．D．由康普顿效应可知深紫外光经过实物物质发生散射时会出现波长更短的成分．A[波长越短，可曝光的特色尺寸就越小，就表示光刻的刀锋越尖锐，刻蚀对于精度控制要求越高，选项A正确；光源波长越长，则频率就越小，能量越小，选项B错误；极紫外光的波长小于紫外光的波长，则频率较大，若是紫外光不能够让某金属发生光电效应，极紫外光不用然不能够使该金属发生光电效应，选项C 错误；由康普顿效应可知深紫外光经过实物物质发生散射时能量变小，频率变小，则会出现波长更长的成分，选项D 错误；选A.]3．以下列图，图甲为光电效应的实验电路图，图乙为光电子最大初动能与光电管入射光频率关系图象．以下说法正确的选项是( )A ．光电管加正向电压时，电压越大光电流越大B ．光电管加反向电压时不能能有光电流C ．由图可知，普朗克常量数值上等于⎪⎪⎪⎪⎪⎪a b D ．由图可知，普朗克常量数值上等于⎪⎪⎪⎪⎪⎪b a C [光电管加正向电压时，若是正向电压从0开始逐渐增大，光电流也会逐渐增大，但光电流达到饱和时，即使电压增大，电流也不会变化，A 错误；由于光电子有动能，即使光电管加反向电压，也可能有光电流，B 错误；由光电效应方程E k ＝hν－W 0可知，图线斜率大小为普朗克常量，因此普朗克常量数值上等于⎪⎪⎪⎪⎪⎪a b ，C 正确，D 错误．] 4．美国物理学家密立根经过测量金属的遏止电压U c 与入射光频率ν，算出普朗克常量h ，并与普朗克依照黑体辐射得出的h 对照较，以考据爱因斯坦方程的正确性．以下列图是某次试验中获取的两种金属的遏止电压U c 与入射光频率ν关系图象，两金属的逸出功分别为W 甲、W 乙，若是用ν0频率的光照射两种金属，光电子的最大初动能分别为E 甲、E 乙，则以下关系正确的选项是( )A ．W 甲<W 乙，E 甲>E 乙B ．W 甲>W 乙，E 甲<E 乙C ．W 甲>W 乙，E 甲>E 乙D ．W 甲<W 乙，E 甲<E 乙A [依照光电效应方程得：E km ＝hν－W 0＝hν－hν0又E km ＝qU c解得：U c ＝h q ν－W 0q知U c －ν图线中：当U c ＝0，ν＝ν0；由图象可知，金属甲的极限频率小于金属乙，则金属甲的逸出功小于乙的，即W 甲<W 乙．若是用频率ν0的光照射两种金属，依照光电效应方程，当相同的频率入射光时，则逸出功越大的，其光电子的最大初动能越小，因此E 甲>E 乙，A 正确，B 、C 、D 错误；应选A.]5．(2018·山东省淄博一中高三三模)我国科学家潘建伟院士预知十年左右量子通信将“飞”入千家万户．在通往量子论的道路上，一大批物理学家做出了优异的贡献，以下有关说法正确的选项是( )A ．玻尔在1990年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统看法B ．爱因斯坦最早认识到了能量子的意义，提出光子说，并成功地讲解了光电效应现象C ．德布罗意第一次将量子看法引入原子领域，提出了定态和跃迁的看法D ．普朗克英勇地把光的波粒二象性实行到实物粒子，预知实物粒子也拥有颠簸性B [普朗克在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统看法，故A 错误；爱因斯坦最早认识到了能量子的意义，为讲解光电效应的实验规律提出了光子说，并成功地讲解了光电效应现象，故B 正确；玻尔第一次将量子看法引入原子领域，提出了定态和跃迁的看法，故C 错误；德布罗意英勇地把光的波粒二象性实行到实物粒子，预知实物粒子也拥有颠簸性，故D 错误；应选B.]6．(2018·济宁市高三第二次模拟)氢原子的能级表示图以下列图，现有大批的氢原子处于n ＝4的激发态，当向低能级跃迁时，会辐射出若干种不相同频率的光，若用这些光照射逸出功为4.54eV 的钨时，以下说法中正确的选项是( )A．氢原子能辐射4种不相同频率的光子B．氢原子辐射的光子都能使钨发生光电效应C．氢原子辐射一个光子后，氢原子的核外电子的速率增大D．钨能吸取两个从n＝4向n＝2能级跃迁的光子而发生光电效应C[A项：依照C24＝6，因此这些氢原子总合可辐射出6种不相同频率的光，故A错误；B项：由于要发生光电效应，跃迁时放出光子的能量大于钨的逸出功为4.54eV，故B错误；C项：氢原子辐射一个光子后，能级减小，氢原子的核外电子的速率增大，故C正确；D项：钨只能吸取一个光子的能量，故D错误．] 7．(2018·山东省实验中学高三第一次模拟考试)以下说法中不．正确的选项是()A．紫外线照射到金属锌板表面时能够产生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能不会发生改变B．从n＝4能级跃迁到n＝3能级，氢原子的能量减小，电子的动能减小C.23486Rn，经过3次α衰变，2次β衰变90Th衰变成222D．在某些恒星内，3个α粒子结合成一个12 6C，12 6C原子的质量是12.0000u，42He原子的质量是4.0026u，已知1u＝931.5 MeV/c2，则此核反应中释放的核能约为1.16×10－12JB[光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度没关，选项A正确；从n＝4能级跃迁到n＝3能级，氢原子的能量减小，电子的动能变大，选项B错误；在α衰变的过程中，电荷数少2，质量数少4，在β衰变过程中，电荷数多1，设经过了m次α衰变，则：4m＝234－222＝12，因此m＝3；经过了n次β衰变，有：2m－n＝90－86＝4，因此n＝2，故C正确；D选项中该核反应的质量损失Δm＝4.0026u×3－12.0000u＝0.0078u，则释放的核能ΔE ＝Δmc2＝0.0078×931.5MeV＝7.266MeV＝1.16×10－12J，故D正确，此题选项错误的选项，应选B.]8．(2018·山东省青岛市高三一致质检)以下说法正确的选项是()A ．放射性原子核238 92U 经2次α衰变和3次β衰变后，变成原子核226 88RaB ．在核反应堆中，为使快中子减速，在铀棒周围要放置镉棒C ．比结合能越小，原子核中核子结合得越牢固D ．玻尔理论认为，氢原子的核外电子轨道是量子化的D [A ：设238 92U 经过x 次α衰变和y 次β衰变后变成226 88Ra ，则238 92U→226 88Ra＋x 42He ＋y 0－1e ，依照电荷数和质量数守恒可得238＝226＋4x 、92＝88＋2x －y ，解得x ＝3、y ＝2.即238 92U 经过3次α衰变和2次β衰变后，变成226 88Ra.故A 项错误．B.在核反应堆中，为使快中子减速，在铀棒周围要放置石墨作为减速剂．镉棒的作用是吸取中子，控制反应速度．故B 项错误．C.比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固．故C 项错误．D.玻尔理论认为，氢原子的核外电子轨道是量子化的．故D 项正确．]9．如图甲所示为研究光电效应中入射光的频率、强弱与光电子发射情况的实验电路，阴极K 碰到光照时能够发射光电子．电源正负极能够对调．在a 、b 、c 三种光的照射下获取了如图乙所示的实验规律．( )A ．在光的频率不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流趋于一个饱和值B ．b 光的遏止电压大于a 光的遏止电压是由于a 光强度大于b 光强度C ．a 光的波长大于c 光的波长D ．b 光对应的光电子最大初动能小于c 光对应的光电子最大初动能C [在光的频率不变的情况下，入射光越强，则单位时间射出的光电子数越多，则饱和电流越大，故A 错误；由于b 光的遏止电压大于a 光的遏止电压，故b 光强度大于a 光强度，故B 错误；bc 两个的遏止电压相等，且大于甲光的遏止电压，依照12mv 2m ＝eU 0，知bc 两光照射产生光电子的最大初动能相等，大于a 光照射产生的光电子最大初动能．依照光电效应方程E km ＝hν－W 0，逸出功相等，知bc两光的频率相等，大于a光的频率．因此bc两光的光子能量相等大于a光的光子能量．a光频率小、波长长，故C正确、D错误．]10．(2018·高考物理全真模拟二)一静止的原子核23892U发生了某种衰变，衰变方程为23890Th＋X，其中X是未知粒子，以下说法正确的选项是() 92U→234A.23892U发生的是α衰变B.23892U发生的是β衰变C．衰变后新核23490Th和粒子X的动能相等D．衰变后新核23490Th和粒子X的动量大小相等AD[A、B、依照衰变过程满足质量数守恒和电荷数守恒，则X的质量数为4，电荷数为2，即X为42He，故核反应方程为α衰变，A正确，B错误．C、D、依照动量守恒得，系统总动量为零，则衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小，由于两个粒子的质量不相同，则动能不相同，C错误，D正确．应选AD.]11．以下说法正确的选项是()A．由42He＋14 7N→17 8O＋11H可知，在密闭的容器中混杂存放必然比率的氦气和氮气，几往后将有氧气生成B．依照玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放必然频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小C．α、β、γ三种射线中，α射线的电离能力最强D．相同频率的光照射不相同金属，则从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越大BC[42He＋14 7N→17 8O＋11H是用氦核打击氮核使氮核转变的过程，是原子核的人工转变，在密闭的容器中混杂存放必然比率的氦气和氮气，不会有氧气生成，故A错误；氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放必然频率的光子，库仑力做正功，动能增大，电势能减小，故B正确；α、β和γ三种射线中，α射线的电离能力最强，故C正确；依照光电效应方程E k＝hν－W0，金属的逸出功越大，逸出的光电子的最大初动能越小，故D错误．] 12．以下说法正确的选项是()A．卢瑟福经过对α粒子散射实验结果的解析，提出了原子核内有中子存在B．核泄漏事故污染物137Cs能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为13755Cs→13756Ba＋x，能够判断x为电子C．若氢原子从n＝6能级向n＝1能级跃迁时辐射出的光不能够使某金属发生光电效应，则氢原子从n＝6能级向n＝2能级跃迁时辐射出的光也不能够使该金属发生光电效应D．质子、中子、α粒子的质量分别是m1、m2、m3，质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2BCD[卢瑟福经过对α粒子散射实验结果的解析，提出了原子的核式结构模型，没有提出原子核内有中子存在，故A错误；依照137Cs的核反应方程式13755Cs→13756Ba＋x，可知x的质量数为137－137＝0，电荷数为55－56＝－1，故x 为电子，故B正确；氢原子从n＝6能级向n＝1能级跃迁时辐射出的光子的频率大于从n＝6能级向n＝2能级跃迁时辐射出的光子的频率，故若从n＝6能级向n＝1能级跃迁时辐射出的光不能够使某金属发生光电效应，则氢原子从n＝6能级向n＝2能级跃迁时辐射出的光也不能够使该金属发生光电效应，故C正确；质子和中子结合成一个α粒子，需要两个质子和两其中子，质量损失Δm＝2m1＋2m2－m3，由质能方程可知，释放的能量ΔE＝Δmc2＝(2m1＋2m2－m3)c2，故D正确．因此BCD正确，A错误．]13．以下说法正确的选项是()A.11H＋21H→32He是太阳内部核反应之一，该核反应过程释放的能量是ΔE.已知光在真空中的流传速度为c，则该核反应中平均每个核子损失的质量为ΔE 3c2B．卢瑟福经过α粒子散射实验揭穿了原子核的内部结构C．紫外线照射到金属锌板表面时能产生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大D．依照玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放必然频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小AD[该核反应过程释放的能量是ΔE，核子个数是3，依照爱因斯坦质能方程可知，ΔE＝3Δmc2，因此每个核子损失的质量为Δm＝ΔE3c2，故A正确；卢瑟福经过α粒子散射实验揭穿了原子的内部结构；故B错误；紫外线照射到金属锌板表面时能产生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大，紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能不变，而光电子数目可能增加，故C 错误；氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放必然频率的光子，库仑力做正功，动能增大，电势能减小，故D 正确．]二、计算题14．(2017·高考北京卷)在磁感觉强度为B 的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变．放射出的α粒子(42He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R .用m 、q 分别表示α粒子的质量和电荷量．(1)放射性原子核用A ZX 表示，新核的元素符号用Y 表示，写出该α衰变的核反应过程．(2)α粒子的圆周运动能够等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小．(3)设该衰变过程释放的核能转变成α粒子和新核的动能，新核的质量为M ，求衰变过程的质量损失Δm .解析 (2)设α粒子的速度大小为v ，由qvB ＝m v 2R ，T ＝2πR v ，得α粒子在磁场中运动周期T ＝2πm qB 环形电流大小I ＝q T ＝q 2B 2πm(3)由qvB ＝m v 2R ，得v ＝qBR m设衰变后新核Y 的速度大小为v ′，系统动量守恒，得Mv ′－mv ＝0.则v ′＝mv M ＝qBR M由Δmc 2＝12Mv ′2＋12mv 2，得Δm ＝M ＋m qBR22mMc 2说明：若利用M ＝A －44m 解答，亦可．答案 (1)A Z X→A －4Z －2Y ＋42He (2)2πm qB q 2B 2πm(3)M ＋m qBR 22mMc 215．以下列图，有磁感觉强度为B 的圆形磁场，在圆心O 点有大批静止放射性的元素234 92U ，发生α衰变，放出的新的原子核各个方向都有，速度大小都为v 0，已知质子的质量为m ，电荷量为e .(1)写出核反应方程；(2)若没有带电粒子从磁场中射出，求：①圆形磁场的最小半径；②经过多长时间同一个铀核发生衰变生成的两个核再次相遇；(3)若大批铀核不是放在圆形磁场的圆心，而是距离圆心为d 处的p 点(图中没有画出)，若是没有带电粒子从磁场中射出，则圆形磁场的最小面积又是多少？解析 (1)238 92U→234 90Th ＋42He(2)①由题意可知：钍核运动的质量m 1＝234m ，α粒子的质量m H ＝4m ；钍核的电荷量q T ＝90e ，α粒子的电荷量q H ＝2e ；由动量守恒定律可得：m T v T ＋m H v H ＝0带电粒子做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力供应qvB ＝mv 2r ，解得：r ＝mv qB 因此，钍核的半径r T ＝m T v T q T B ＝234mv 090eB ＝13mv 05eB ，周期T T ＝2πr T v T ＝2πm T q TB ＝26πm5eBα粒子的半径r H ＝m H v H q H B ＝234mv 02eB ＝117mv 0eB ，周期T H ＝2πr H v H ＝2πm H q HB ＝4πm eB 两个带电粒子的运动轨迹以下列图．要想带电粒子不从圆形磁场中射出圆形磁场的最小半径是R 1＝2r H ＝234mv 0eB②由于T H T T＝1013，因此，同一个铀核发生衰变生成的两个核再次相遇t ＝10T T ＝52πm eB(3)若大批铀核不是放在圆形磁场的圆心，而是距离圆心为d 处P 点，两个电带粒子运动轨迹以下列图．要想带电粒子不从圆周磁场中射出圆形磁场的最小半径是R 2＝d ＋2r H ＝d ＋234mv 0eB .答案 (1)238 92U→234 90Th ＋42He (2)①R 1＝234mv 0eB ②t ＝52πm eB (3)R 2＝d ＋234mv 0eB。
课时作业9：原子结构 原子核
基础课2原子结构原子核(时间：30分钟)A级：保分练1.(2017·天津理综，1)我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。
下列核反应方程中属于聚变反应的是()图1A.21H＋31H→42He＋10nB.14 7N＋42He→17 8O＋11HC.42He＋2713Al→3015P＋10nD.235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n解析21H＋31H→42He＋10n是一个氘核与一个氚核结合成一个氦核，同时放出一个中子，属于聚变反应，故A正确；147N＋42He→178O＋11H是卢瑟福发现质子的核反应方程，是人类第一次实现的原子核的人工转变，属于人工核反应，故B错误；4He＋2713Al→3015P＋10n是约里奥居里夫妇用α粒子轰击铝片时发现了放射性磷(磷230)，同时发现中子的核反应方程，属于人工核反应，故C错误；23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n是一种典型的铀核裂变，属于裂变反应，故D错误。
答案 A2.(2016·江苏单科)贝克勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用。
下列属于放射性衰变的是()A.14 6C→14 7N＋0－1eB.235 92U＋10n→139 53I＋9539Y＋210nC.21H＋31H→42He＋10nD.42He＋2713Al→3015P＋10n解析A属于β衰变，B属于裂变，C是聚变，D是原子核的人工转变，故选项A正确。
答案 A3.(多选)下图中有四幅图片，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()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。
原子核的结构和裂变反应练习题
原子核的结构和裂变反应练习题
一、选择题
1. 原子核最重要的组成部分是：
A. 质子和中子
B. 电子和中子
C. 电子和质子
D. α粒子和中子
2. 质子的电荷是：
A. 正电荷
B. 负电荷
C. 中性
D. 两极性
3. 质子的相对质量是：
A. 1
B. 0
C. 1836
D. 1/1836
4. 质子和中子的总数称为：
A. 原子核数
B. 原子数
C. 质数
D. 中子数
5. α粒子是由下面哪个组成的：
A. 两个质子和两个中子
B. 两个质子和一个中子
C. 一个质子和两个中子
D. 一个质子和一个中子
二、填空题
1. 原子核由质子和中子组成，质子的电荷是________，中子的电荷是________。
2. 质子和中子的相对质量分别是________和________。
3. 原子核的直径约为________。
4. α粒子是________的一种。
三、简答题
1. 简述原子核的结构以及质子、中子和电子的作用。
2. 解释原子核的直径为什么很小。
3. 原子核的结构对于一个元素的化学性质有什么影响？
四、分析题
1. 利用质子和中子的相对质量，计算一个原子核中质子和中子的比例。
以氢原子为例。
五、应用题
1. 根据裂变反应的原理，解释核反应堆的工作原理。
六、综合题
1. 综合运用所学知识，描述一个核反应堆的结构和工作原理。
注意：以上练习题仅供练习使用，不代表考试试题。
请按要求回答，并检查答案准确性。
课时作业1：5.1 原子核的组成
1原子核的组成考点一天然放射现象射线的本质1．关于原子核内部的信息，最早来自天然放射现象．人们从破解天然放射现象入手，一步步揭开了原子核的秘密．下列说法正确的是()A．法国物理学家贝可勒尔发现了X射线B．德国物理学家伦琴发现，铀和含铀的矿物能够发出α射线C．卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子D．居里夫妇通过实验发现了中子答案 C解析法国物理学家贝可勒尔发现了铀和含铀的矿物能够发出射线，A错误；德国物理学家伦琴发现了伦琴射线，又叫X射线，B错误；卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子，并预言了中子的存在，C正确；查德威克通过实验发现了中子，D错误．2．(2020·陕西高二期末)天然放射现象通常会放出三种射线，即α、β、γ射线，关于这三种射线，以下说法正确的是()A．云室中α射线径迹长而粗，这是因为α射线具有较强的穿透能力B．β射线是高速质子流，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板C．γ射线是能量很高的电磁波，在电场和磁场中都不偏转D．用β射线照射带正电的验电器，则验电器的张角会变大答案 C解析由于α粒子的电离本领大，贯穿本领小，所以α射线在云室中的径迹粗而短，故A错误；β射线是高速电子流，这种射线来源于原子核内部，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板，故B错误；γ射线是能量很高的电磁波，因其不带电，所以在电场和磁场中都不偏转，故C正确；β射线是高速电子流，用β射线照射带正电的验电器，与验电器中的正电荷中和，则验电器的张角会变小，故D错误．3．以下事实可作为“原子核可再分”的依据是()A．天然放射现象B．粒子散射实验C．电子的发现D．氢原子发光答案 A解析粒子散射实验说明了原子的核式结构模型，故B错误．电子位于原子核外，不能说明原子核可再分，故C错误．氢原子发光说明核外电子的跃迁，不能说明原子核可再分，故D 错误．4．(2020·灵璧一中期末)在贝可勒尔发现天然放射现象后，人们对射线的性质进行了深入的研究，发现α、β、γ射线的穿透本领不同．如图1为这三种射线穿透能力的比较，图中射线①、②、③分别是()图1A．γ、β、αB．β、γ、αC．α、β、γD．γ、α、β答案 C解析α射线穿透能力最弱，不能穿透黑纸，故①为α射线；γ射线穿透能力最强，能穿透厚铝板和铅板，故③为γ射线；β射线穿透能力较强，能穿透黑纸，但不能穿透厚铝板，故②是β射线，故C正确．5.放射性元素放出的射线，在电场中分成A、B、C三束，如图2所示，其中()图2A．C为氦原子核组成的粒子流B．B为比X射线波长更长的光子流C．B为比X射线波长更短的光子流D．A为高速电子组成的电子流答案 C解析A沿电场线方向偏转，应为带正电的粒子组成的射线，所以是α射线；B在电场中不偏转，所以是γ射线；C在电场中受到与电场方向相反的作用力，应为带负电的粒子流，所以是β射线；γ射线的波长比X射线短，故本题选C.6.(多选)如图3所示，铅盒A中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔中水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，则下列说法中正确的有()图3A．打在图中a、b、c三点的依次是α射线、γ射线、β射线B．α射线和β射线的轨迹是抛物线C．α射线和β射线的轨迹是圆弧D．如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下b答案AC解析由于γ射线不带电，故不偏转，打在b点；由左手定则可知，粒子向右射出后，在匀强磁场中α粒子受的洛伦兹力向上，β粒子受的洛伦兹力向下，轨迹都是圆弧，A、C正确，B错误．由于α粒子的速度约是光速的110，而β粒子的速度接近光速，所以在同样的复合场中不可能都做直线运动(如果一个打在b点，则另一个必然打在b点下方)，D错误．考点二原子核的组成7．(多选)以下说法中正确的是()A．原子中含有带负电的电子，所以原子带负电B．原子核中的中子数一定跟核外电子数相等C．用α粒子轰击氮、氟、钠、铝等元素的原子核都可以打出质子，因此人们断定质子是原子核的组成部分D．绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于原子核的电荷量跟质子的电荷量之比，因而原子核内还存在一种不带电的粒子答案CD解析原子中除了有带负电的电子外，还有带正电的质子，故A错误；原子核中的中子数不一定跟核外电子数相等，故B错误；正是用α粒子轰击原子核的实验才发现了质子，故C正确；因为绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于原子核的电荷量跟质子的电荷量之比，才确定原子核内还存在一种不带电的粒子，故D正确．8．(2020·尚义县第一中学高二月考)一个235 92U(铀)原子核中的电荷数和中子数分别为() A．电荷数是92，中子数是235B．电荷数是92，中子数是143C．电荷数是235，中子数是92D．电荷数是143，中子数是235答案 B解析235 92U的质量数是235，核电荷数＝质子数＝92，中子数＝质量数－质子数＝235－92＝143，B正确．9．α粒子可以表示为42He，42He中的4和2分别表示()A．4为核子数，2为中子数B．4为质子数和中子数之和，2为质子数C．4为核外电子数，2为中子数D．4为中子数，2为质子数答案 B解析根据A Z X所表示的意义，原子核的质子数决定核外电子数，原子核的核电荷数就是核内的质子数，也就是这种元素的原子序数．原子核的质量数就是核内质子数和中子数之和，即为核内的核子数.42He符号左下角的2表示的是质子数或核外电子数，42He符号左上角的4表示的是核子数，故选项B正确．10．以下说法正确的是()A.222 86Rn为氡核，由此可知，氡核的质量数为86，氡核的质子数为222B.94Be为铍核，由此可知，铍核的质量数为9，铍核的中子数为4C．同一元素的两种同位素具有相同的质量数D．同一元素的两种同位素具有不同的中子数答案 D解析A项氡核的质量数为222，质子数为86，所以A错误；B项铍核的质量数为9，中子数为5，所以B错误；质子数相同而中子数不同的原子核互称为同位素，即它们的质量数不同，所以C错误，D正确．11．(多选)(2020·海安高级中学高二月考)质子数与中子数互换的核互为镜像核，例如32He是31H 的镜像核，同样31H也是32He的镜像核．下列说法正确的是()A.137 N和13 6C互为镜像核B.157 N和16 8O互为镜像核C.157 N和15 8O互为镜像核D．互为镜像核的两个核质量数相同答案ACD解析根据镜像核的定义及质量数A等于核电荷数Z和中子数n之和，可知137 N和13 6C的质子数与中子数互换了，互为镜像核；157 N和15 8O的质子数与中子数互换了，互为镜像核，故A、C正确. 157 N的质子数为7，中子数为8；而16 8O的质子数和中子数都为8，没有互换，不是镜像核，故B错误．互为镜像核的质子数与中子数互换，质子数与中子数之和不变，所以互为镜像核的两个核质量数相同，故D项正确．12．(2020·上海市高二期末)α射线、β射线、γ射线、阴极射线四种射线中由原子核内射出、属于电磁波的射线是________，不是原子核内射出的射线是________．答案 γ射线 阴极射线解析 α射线是高速运动的氦原子核，β射线是高速运动的电子流，γ射线是原子核能级跃迁时释放的射线，阴极射线来自于核外电子，故由原子核内射出、属于电磁波的射线是γ射线，不是原子核内射出的射线是阴极射线．13.质谱仪是一种测量带电粒子的质量及分析同位素的重要工具，它的构造原理如图4所示，离子源S 产生的各种不同正离子束(初速度可视为零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P 上，设离子在P 上的位置到入口处S 1的距离为x .图4(1)设离子质量为m 、电荷量为q 、加速电压为U 、磁感应强度大小为B ，求x 的大小；(2)氢的三种同位素11H 、21H 、31H 从离子源S 出发，到达照相底片的位置距入口处S 1的距离之比x H ∶x D ∶x T 为多少？答案 (1)2B 2mU q(2)1∶2∶ 3 解析 (1)离子在电场中被加速时，由动能定理得qU ＝12m v 2， 进入磁场时洛伦兹力提供向心力，q v B ＝m v 2r，又x ＝2r ， 由以上三式得x ＝2B 2mU q. (2)氢的三种同位素的质量数分别为1、2、3，由(1)结果知，x H ∶x D ∶x T ＝m H ∶m D ∶m T ＝1∶2∶ 3.。
课时作业4：4.3 原子的核式结构模型
4.3原子的核式结构模型1.关于阴极射线的本质，下列说法正确的是()A.阴极射线本质是氢原子B.阴极射线本质是电磁波C.阴极射线本质是电子D.阴极射线本质是X射线2.通过如图的实验装置，卢瑟福建立了原子核式结构模型。
实验时，若将荧光屏和显微镜分别放在位置1、2、3。
则能观察到粒子数量最多的是位置()A.1B.2C.3D.一样多3.如图，在α粒子散射实验中，图中实线表示α粒子的运动轨迹，假定金原子核位置固定，a、b、c为某条轨迹上的三个点，其中a、c两点距金原子核的距离相等()A.卢瑟福根据α粒子散射实验提出了能量量子化理论B.大多数α粒子击中金箔后几乎沿原方向返回C.α粒子经过a、c两点时动能相等D.从a经过b运动到c的过程中α粒子的电势能先减小后增大4.卢瑟福利用α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()5.下列对α粒子散射实验装置的描述，你认为正确的有()A.实验器材有放射源、金箔、带有荧光屏的放大镜B.金箔的厚度对实验无影响C.如果不用金箔改用铝箔，就不会发生散射现象D.实验装置放在空气中和真空中都可以6.(多选)根据卢瑟福的原子的核式结构理论，下列对原子结构的认识中，正确的是()A.原子中绝大部分是空的，原子核很小B.电子在核外运动，库仑力提供向心力C.原子的全部正电荷都集中在原子核里D.原子核的直径大约为10-10 m7.若氢原子的核外电子绕核做半径为r的匀速圆周运动，则其角速度ω是多少?电子绕核的运动可等效为环形电流，则电子运动的等效电流I是多少(已知电子的质量为m，电荷量为e，静电力常量用k表示)?8.如图所示，电子以初速度v0从O点进入长为l、板间距离为d、电势差为U的平行板电容器中，出电场时打在屏上P点，经测量O′P距离为Y0，求电子的比荷。
9. (多选)在α粒子散射实验中，如果两个具有相同能量的α粒子，从不同大小的角度散射出来，则散射角度大的α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10.在α粒子散射实验中，α粒子的偏转是由于受到原子内正电荷的库仑力作用而发生的，其中有极少数α粒子发生了大角度偏转，甚至被反向弹回。
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课时强化作业五十四原子结构原子核1．(2015年上海高考)在α粒子散射实验中，电子对α粒子运动的影响可以忽略，这是因为与α粒子相比，电子的()A．电量太小B．速度太小C．体积太小D．质量太小解析：α粒子的质量远大于电子质量，α粒子碰到电子，像子弹碰到灰尘，损失的能量极少，几乎不改变运动的轨迹．D选项正确．答案：D2．(多选)(2016届云南省昆明市高三摸底调研)在下列叙述中，正确的是()A．一切物体都在辐射电磁波B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应C．在单缝衍射实验中，光子不可能落在暗条纹处D．各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量(频率)不同，因此利用不同的气体可以制成五颜六色的霓虹灯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，同时电子的动能减小，电势能增大解析：一切物体都在辐射电磁波，A选项正确；太阳内部发生的是核聚变反应，太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应，B选项正确；暗条纹是光子较少的位置，不是不可能落到的地方，C选项错误；玻尔理论认为原子的能量是量子化的，利用不同的气体可以制成五颜六色的霓虹灯，D选项正确；氢原子从高能级到低能级辐射光子，放出能量，能量不连续，轨道也不连续，由较高能级跃迁到较低能级时，电子的动能增大，电势能减小，E选项错误．答案：ABD3．(多选)(2016届云南省玉溪一中月考)下列说法正确的()A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期不变B．α粒子散射实验可以估算出原子核直径的数量级为10－10 mC．β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的D．汤姆孙发现电子，表明原子具有核式结构E．由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子解析：半衰期不受温度和压强的影响，A选项正确；原子核直径的数量级为10－15 m，B选项错误；β衰变所释放的电子是原子核内中子转化为质子得到的，C选项错误；卢瑟福的α粒子散射实验说明原子具有核式结构，D选项错误；由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子，E选项正确．答案：AE4．(多选)(2016届吉林省实验中学第一次模拟)以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中正确的有()A．每个核子只跟邻近的核子发生核力作用B．关于原子核内部的信息，最早来自天然放射现象C．原子核式结构模型是由汤姆孙在α粒子散射实验基础上提出的D．太阳内部发生的核反应是热核反应解析：核力是短程力，每个核子只跟邻近的核子发生核力作用，A选项正确；天然放射现象说明原子核内部具有复杂结构，B选项正确；原子核式结构模型是由卢瑟福在α粒子散射实验基础上提出的，C选项错误；太阳内部发生的是热核反应，D选项正确．答案：ABD5．(多选)(2016届甘肃省张掖市第二中学月考)下面说法正确的是()A．卢瑟福依据α粒子散射实验的现象提出了原子的“核式结构”理论B.11H＋21H→32He＋γ是核聚变反应方程C．通过化学反应不能改变物质的放射性D．α射线是由氦原子核衰变产生E．β射线是由原子核外电子电离产生解析：卢瑟福依据α粒子散射实验的现象提出了原子的“核式结构”理论，A选项正确；11H＋21H→32He ＋γ是核聚变反应方程，B选项正确；物质的放射性不能通过化学反应改变，C选项正确；α射线是由α衰变产生的，D选项错误；β射线是原子核内中子转化为质子得到的，E选项错误．答案：ABC6．(多选)(2016届宿迁模拟)下列说法正确的是()A．比结合能越大，原子中核子结合的越牢固，原子核越稳定B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关C．放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关D．大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃进时，最多可产生4个不同频率的光子解析：比结合能越大，原子中核子结合的越牢固，原子核越稳定，A选项正确；黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，B选项正确；放射性元素的半衰期是由核内自身的因素决定的，与原子所处的化学状态无关，C选项错误；大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时，根据C24＝6可知，最多可产生6个不同频率的光子，D选项错误．答案：AB7．(多选)(2016届遵义模拟)严重雾霾天气要求我们尽快开发利用清洁能源，2014年，一大批核电项目立项并开始实施．核能利用与原子核的结合能和质量亏损关系密切，下列说法正确的是() A．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的质量之和一定小于原来重核的质量C．核电站的核能来源于聚变反应D．比结合能越大，原子核越稳定E．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能解析：原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量，A选项正确；一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，要释放能量，衰变产物的质量之和一定小于原来重核的质量，B选项正确；核电站的核能来源于重核的裂变反应，C选项错误；比结合能越大，原子核越稳定，D选项正确；根据结合能的定义可知，自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，E选项错误．答案：ABD8. (多选)(2016届东北师大附中、吉林第一中学等五校第一次联考)如图所示，是氢原子的部分能级图．关于氢原子能级的跃迁，下列叙述中正确的是()A．用能量为10.3 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态B．用能量为14.0 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子电离C．用能量为12.20 eV的大量电子，去激发处于基态的大量氢原子后，可能辐射3种不同频率的光子D．大量处于第4激发态的氢原子向低能级跃迁，可能辐射3种不同频率的光子E．大量处于第4激发态的氢原子向低能级跃迁时，辐射最低光子的能量为0.66 eV解析：氢原子的能级跃迁条件是光子的能量等于能级差，用能量为10.3 eV的光子照射，不可使处于基态的氢原子跃迁到激发态，A选项错误；用能量为14.0 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子电离，同时剩余能量以动能的形式存在，B选项正确；用能量为12.20 eV的大量电子，去激发处于基态的大量氢原子后，氢原子跃迁到n＝3能级，辐射3种不同频率的光子，C选项正确；大量处于第4激发态的氢原子向低能级跃迁，根据C24可知，可能辐射6种不同频率的光子，D选项错误；辐射最低光子的能量为n＝4跃迁到n＝3能级辐射的光子，hν＝E4－E3＝0.66 eV，E选项正确．答案：BCE9. (2016届河南省新乡、许昌、平顶山联考)氢原子的能级如图所示．如果氢原子由n＝2向n＝1跃迁所发出的光正好使某种金属材料发生光电效应，则氢原子从能级n＝4向n＝1发出的光照射该金属材料时，所产生的光电子的最大初动能为________eV.解析：能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差，n＝2向n＝1跃迁所发生的光正好使某种金属材料产生光电效应，hν1＝E 2－E 1＝－3.4 eV ＋13.6 eV ＝10.2 eV ，即逸出功W 0＝10.2 eV ，n ＝4跃迁到n ＝1辐射的光子能量最大，hν2＝－0.85 eV ＋13.6 eV ＝12.75 eV ，根据光电效应方程知，光电子的最大初动能E km ＝hν2－W 0＝12.75 eV －10.2 eV ＝2.55 eV .答案：2.5510．(2016届翁牛特旗模拟)已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为－3.4 eV 和－1.51 eV ，金属钠的截止频率为5.53×1014Hz ，普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s ，请通过计算判断，氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板，能否发生光电效应．解析：氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光子能量E ＝－1.51 eV ＋3.4 eV ＝1.89 eV ＝3.024×10－19 J.金属钠的逸出功W 0＝hν0＝6.63×10－34×5.53×1014 J ≈3.67×10－19 J.光子能量小于逸出功，不能发生光电效应．答案：不能发生光电效应11．(2016届新余模拟)设有钚的同位素离子239 94Pu 静止在匀强磁场中，该粒子沿与磁场垂直的方向放出α粒子以后，变成铀的一个同位素离子，同时放出能量为E ＝0.09 MeV 的光子．(普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s)(1)试写出这一过程的核衰变方程；(2)光子的波长为多少？(3)若不计光子的动量，则铀核与α粒子在该磁场中的回转半径之比R α∶R U 为多少？解析：(1)核衰变过程中质量数与核电荷数守恒，核反应方程式为239 94Pu →235 92U ＋42He ＋E .(2)光子能量E ＝hν＝h c λ，波长λ＝hc E＝1.38×10－11m. (3)设衰变后，铀核速率为v 1，α粒子的速率为v 2，衰变过程动量守恒，由动量守恒定律得m 1v 1＝m 2v 2.带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，Bq v ＝m v 2R ，解得R ＝m v qB. 粒子半径之比：R αR U ＝m 2ν2m 1ν1·q 1q 2＝461. 答案：(1)239 94Pu →235 92U ＋42He ＋E (2)1.38×10－11m (3)46∶112．(2016届泗阳一模)重核的裂变与轻核的聚变都能发生质量亏损，释放出核能，用中子轰击铀核而引起裂变，铀核裂变时要放出更多的中子，裂变反应方程为：235 92U ＋10n →140 54Xe ＋9438Sr ＋X ，氘核和氚核可发生热核聚变而释放出巨大的能量，该反应方程为： 21H ＋31H →42He ＋Y.已知： 21H 、31H 、42He 和粒子Y 的质量分别为2.014 1 u 、3.016 1 u 、4.002 6 u 和1.008 7 u ；1 u ＝931.5 MeV ，c 是真空中的光速．由上述反应方程和数据可知，(1)X 、Y 分别是什么粒子？(2)该反应释放出的能量为多少MeV ？(结果保留3位有效数字)解析：(1)根据质量数和核电荷数守恒可以判断出X 、Y 粒子是哪种粒子，X 粒子的核电荷数为92＋0－54－38＝0，质量数为235＋1－140－94＝2.则X粒子是中子10n.同理可知，Y粒子的核电荷数为1＋1－2＝0，质量数为2＋3－4＝1，则Y粒子是中子10n.(2)先求出质量亏损，然后由质能方程可以求出释放的能量．核反应过程的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3－m4，释放的能量为E＝Δmc2＝17.6 MeV.答案：(1)X、Y都是中子(2)17.6 MeV。