高考物理一轮复习 动量守恒定律 波粒二象性 原子结构 基础课时2 原子结构 原子核(含解析)(选修35)

基础课时2 原子结构 原子核
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
91Pa ，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 解析
238 92
U ――→①234 90Th ，质量数少4，电荷数少2，说明①为α衰变。

234 90Th ――→②234 91Pa ，质子数
加1，质量数不变，说明②为β衰变。

中子转化成质子，234
91Pa ――→③234 92U ，质子数加1，质量数不变，说明③为β衰变，中子转化成质子。

选项A 正确。

答案 A
2．(2014·重庆理综，1)碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为m 的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有________。

A.m 4 B.m 8 C.m 16 D.m
32
解析 由半衰期公式m ′＝m (12)t τ可知，m ′＝m (12)328＝1
16m ，故选项C 正确。

答案 C
3．核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设。

核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高罹患癌症的风险。

已知钚的一种同位素239
94Pu 的半衰期为24 100年，其衰变方程为239
94Pu→X＋4
2He ＋γ，下列说法中正确的是________。

A ．X 原子核中含有92个中子
B ．100个239
94Pu 经过24 100年后一定还剩余50个
C ．由于衰变时释放巨大能量，根据E ＝mc 2
，衰变过程总质量增加 D ．衰变发出的γ射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力
解析 根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒可得，X 原子核中含有92个质子，235个核子，则中子数为235－92＝143(个)，选项A 错误；半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，100个239
94Pu 经过24 100年后不一定还剩余50个，选项B 错误；由于衰变时释放巨大
能量，衰变过程总质量减少，选项C错误；衰变发出的γ射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力，选项D正确。

答案 D
4.卢瑟福和他的学生用α粒子轰击不同的金属，并同时进行观测，经过大量的实验，最终确定了原子的核式结构。

如图1为该实验的装置，其中荧光屏能随显微镜在图中的圆面内转动。

当用α粒子轰击金箔时，在不同位置进行观测，如果观测的时间相同，则下列说法正确的是________。

图1
A．2处的闪光次数比4处多
B．3和4处没有闪光
C．4处有闪光但次数极少
D．如果从4处将显微镜顺时针转过一个小角度，观察到的闪光将消失
解析卢瑟福和他的学生做α粒子散射实验时，得到以下结论：绝大多数α粒子直接穿过金箔，少数发生偏转，极少数发生大角度的偏转，偏转的角度甚至大于90°，A、C正确。

答案AC
5．[2014·新课标全国卷Ⅱ，35(1)] 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
解析密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值为1.6×10－19C，选项A正确；贝克勒尔通过对天然放射性研究发现了放射性元素，选项B错误；居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素，选项C正确；卢瑟福通过α粒子散射实验，得出了原子的核式结构理论，选项D错误。

答案AC
6．下列核反应方程及其表述中正确的是________。

A.32He＋21H→42He＋11H是原子核的α衰变
B.42He＋2713Al→3015P＋10n是原子核的人工转变
C.2411Na→2412Mg＋ 0－1e是原子核的人工转变
D.235 92U＋10n→9236Kr＋141 56Ba＋310n是重核的裂变反应
解析32He＋21H→42He＋11H是聚变，不是原子核的α衰变，A错误；42He＋2713Al→3015P＋10n为α粒子撞击铝核，是原子核的人工转变，B正确；2411Na→2412Mg＋ 0－1e，生成电子，是原子核的β衰变，C错误；23592U＋10n→9236Kr＋14156Ba＋310n是铀核的裂变反应，D正确。

答案BD
7．如图2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________。

图2
解析根据玻尔的原子跃迁公式h c
λ
＝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a的波长最短，能量差值最小的是E3－E2，辐射光b的波长最长，所以谱线从左向右的波长依次增大的是a、c、b，C正确。

答案 C
8．氘核、氚核、中子、氦核的质量分别是m1、m2、m3和m4，如果氘核和氚核结合生成氦核，则下列说法中正确的是________。

A．核反应方程式为21H＋31H→42He＋10n
B ．这是一个裂变反应
C ．核反应过程中的质量亏损Δm ＝m 1＋m 2－m 3
D ．核反应过程中释放的核能Δ
E ＝(m 1＋m 2－m 3－m 4)c 2
解析 由氘核和氚核的结合生成氦核以及电荷数、质量数守恒可知选项A 正确；该核反应为聚变反应，选项B 错误；核反应过程中的质量亏损为Δm ＝m 1＋m 2－m 3－m 4，选项C 错误；由爱因斯坦质能方程可知核反应过程中释放的核能ΔE ＝Δmc 2
，可知选项D 正确。

答案 AD
9．下列说法正确的是________。

A ．卢瑟福通过实验发现质子的核反应方程为
42
He ＋14 7N→17 8O ＋1
1H
B ．铀核裂变的核反应方程为235
92U→141
56Ba ＋92
36Kr ＋21
0n
C ．设质子、中子、α粒子的质量分别为m 1、m 2、m 3，两个质子和两个中子聚合成一个α粒子，释放的能量是(m 1＋m 2－m 3)c 2
D ．原子在a 、b 两个能级的能量分别为
E a 、E b ，且E a ＞E b ，当原子从a 能级跃迁到b 能级时，发射光子的波长λ＝
hc
E a －E b
(其中c 为真空中的光速，h 为普朗克常量) 解析 卢瑟福通过实验发现质子的核反应方程为4
2He ＋14
7N→17
8O ＋1
1H ，选项A 正确；铀核裂变的核反应方程为235
92U ＋1
0n→141
56Ba ＋92
36Kr ＋31
0n ，方程式两边的中子不能约去，
选项B 错误；两个质子和两个中子聚合成一个α粒子，根据爱因斯坦质能方程得ΔE ＝(2m 1＋2m 2－m 3)c 2
，选项C 错误；根据E a －E b ＝h c
λ
，可得辐射的光子的波长为λ＝hc
E a －E b
，选项
D 正确。

答案 AD
10.根据玻尔原子结构理论，氦离子(He ＋
)的能级图如图3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________(选填“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。

图3
解析 根据玻尔原子理论，量子数n 越小，轨道越靠近原子核，所以n ＝3比n ＝5的轨道离原子核近，大量处于n ＝4激发态的原子跃迁一共有6种情形，即产生6条谱线。

答案 近 6
11．[2014·江苏单科，12C(2)]氡222是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤。

它是世界卫生组织公布 的主要环境致癌物质之一。

其衰变方程是222
86Rn ―→218
84Po ＋________。

已知222
86Rn 的半衰期约为3.8天， 则约经过________天，16 g 的222 86Rn 衰变后还剩1 g 。

解析 根据质量数、电荷数守恒得衰变方程为222 86Ra→218 84Po ＋4
2He 。

根据衰变规律m ＝m 0(12)t τ，
代入数值解得t ＝15.2天。

答案 42He 15.2
12．已知氘核(2
1H)质量为2.013 6 u ，中子(1
0n)质量为1.008 7 u ，氦核(3
2He)质量为3.015 0 u ，1 u 相当于931.5 MeV 。

(1)写出两个氘核聚变成3
2He 的核反应方程；
(2)计算上述核反应中释放的核能(保留三位有效数字)；
(3)若两个氘核以相同的动能0.35 MeV 做对心碰撞即可发生上述反应，且释放的核能全部转化为机械能，则反应后生成的氦核(3
2H)和中子(1
0n)的速度大小之比是多少？ 解析 (1)根据题中条件，可知核反应方程为
21
H ＋21H→32He ＋1
0n 。

(2)质量亏损Δm ＝2m H －(m He ＋m n )＝2.013 6 u×2－(3.015 0 u ＋1.008 7 u)＝0.003 5 u 。

由于1 u 的质量与931.5 MeV 的能量相对应，所以核反应中释放的核能为 ΔE ＝0.003 5×931.5 MeV＝3.26 MeV 。

(3)由动量守恒定律有0＝m He v He －m n v n ， 得v He ∶v n ＝1∶3。

答案 (1)见解析 (2)3.26 MeV (3)1∶3。