高中物理原子与原子核问题(含答案)
2025年高考物理总复习专题47 原子核的衰变及核反应方程(附答案解析)
2025年高考物理总复习专题47原子核的衰变及核反应方程
1.原子核的衰变
衰变类型α衰变β衰变
衰变方程A Z X→A-4
Z-2
Y+42He A Z X→A Z+1Y+0-1e
衰变实质2个质子和2个中子结合成
氦核211H+210n→42He
1个中子转化为1个质子和
1个电子10n→11H+0-1e
典型方程238
92
U→234 90Th+42He234 90Th→234 91Pa+0-1e 衰变规律电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒2.三种射线的比较
名称构成符号电荷量质量电离能
力
贯穿本领
α射线氦核42He+2e 4 u最强最弱
β射线电子0-1e-e
1
1 837u
较强较强
γ射线光子γ00最弱最强
3.核反应的四种类型
类型可控性核反应方程典例
衰变α衰变自发238 92U→234 90Th+42He β衰变自发234 90Th→234 91Pa+0-1e
人工转变人工控制14
7
N+42He→17 8O+11H
(卢瑟福发现质子)
4
2
He+94Be→12 6C+10n (查德威克发现中子)
模型归纳
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高考物理西宁近代物理知识点之原子核基础测试题附答案解析
高考物理西宁近代物理知识点之原子核基础测试题附答案解析一、选择题1.关于原子物理知识,下列说法正确的是()A.γ射线是高速运动的电子流B.太阳辐射能量的主要来源是太阳内部发生的轻核聚变C.的半衰期为5天,10g经过10天后还剩下5gD.由爱因斯坦质能方程E=mc2可知质量与能量可以相互转化2.某一放射性元素放出的射线通过电场后分成三束,如图所示,下列说法正确的是A.射线1的电离作用在三种射线中最强B.射线2贯穿本领最弱,用一张白纸就可以将它挡住C.放出一个射线1的粒子后,形成的新核比原来的电荷数少1个D.一个原子核放出一个射线3的粒子后,质子数和中子数都比原来少2个3.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.卢瑟福在原子核人工转变的实验中发现了中子B.爱因斯坦为了解释光电效应的实验规律提出了光子说C.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D.查德威克利用α射线轰击氮原子核获得了质子4.关于天然放射性,下列说法正确的是A.天然放射现象说明原子是可分的B.放射性元素的半衰期与外界的温度有关,温度越高半衰期越短C.放射性元素发生β衰变时所释放出的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的D.机场、车站进行安检时,能发现箱内危险物品,是利用了α射线较强的穿透能力5.关于近代物理,下列说法正确的是()A.射线是高速运动的氦原子B.核聚变反应方程,表示质子C.从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比D.玻尔将量子观念引入原子领域,其理论能够解释氦原子光谱的特征6.关于原子、原子核以及核反应,以下说法正确的是()A.一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线,且γ射线穿透能力最强B.一个氢原子从n=3的能级发生跃迁,可能只辐射1种频率的的光子C.10个23592U原子核经过一个半衰期后,一定还剩5个23592U原子核没发生衰变D.核泄漏事故污染物铯(Cs)137能够产生对人体有危害的辐射,其衰变方程为1371375556Cs Ba+x →,由方程可判断x 是正电子7.下列关于原子核相关知识的说法,正确的是A .太阳辐射的能量主要来自太阳内部的链式反应B .人类对原子核变化规律的认识是从α粒子散射实验开始的C .中等质量核的平均结合能比重核的平均结合能大,所以重核裂变要释放能量D .钚(239)可由铀239()经过1次α衰变和2次β衰变而产生 8.原子核反应有广泛的应用,如用于核电站等。
原子物理学习题(参考答案)
【1-6】一束α 粒子垂直射到一重金属箔上,求α 粒子被金属箔散射后,散射角θ ≥600 的 α 粒子数与散射角θ ≥900 的α 粒子数之比。
Z Z e2 dN 1 2 sin 4 ( ) Nnt ( 1 2 2 ) 2 2 4 0 2Mv 解:由 d 可得散射角 90 的α 粒子数为
2
1 ) 180 0 sin 2
5.06 10 14 m
α 粒子与 7Li 核对心碰撞的最小距离(考虑质心系运动)
rm
1 4 0 1 4 0 1 4 0
Z1 Z 2 e 2 (1 v 2 Z1 Z 2 e 2 (1 2 Ec
2
1 sin 1 sin
2
)
2
原子物理学习题 一、选择10-8m ; C C、10-10m ;
D、10-13m 。 C
(2)原子核式结构模型的提出是根据 粒子散射实验中 A、绝大多数 粒子散射角接近 180 ; C、以小角散射为主也存在大角散射;
B、 粒子只偏 2 ~3 ; D、以大角散射为主也存在小角散射。
散射角 60 的α 粒子数
N dN (
1 4 0
) 2 Nnt (
Z1 Z 2 e 2 2 ) 2Mv 2
180
1 sin
4
2
d
散 射 角
60 的 α 粒子数与散 (
α 【2-2】 分别计算 H、 He+、 Li++: (1)第一波尔半径、第二波尔半径及电子在这些轨道上的速度; (2)电子在基态的结合能; (3)由基态到第一激发态所需的激发能量及由第一激发态到基态所辐射的光子的波长。 解: (1)由
2024届上海市徐汇区高三一模物理试卷(含答案)
2024届上海市徐汇区高三一模物理试卷2024.1一、原子与原子核随着电子、原子、原子核的发现,人们对组成物质的粒子有了越来越多的认识。
1.若在如图所示的阴极射线管中部加上平行于纸面向上的电场,阴极射线将向________偏转;电子的衍射现象证明了电子具有_________性。
2.质子由 2 个 u 夸克和 1 个 d 夸克组成,表示为 p = uud ,则反.质子可表示为_________;中子由 1 个 u 夸克和 2 个 d 夸克组成,由此可推算出 d 夸克的电量为______e 。
(已知质子带电量为 e )3.质子、中子和氘核的质量分别为 m 1、m 2 和 m 3。
当一个质子和一个中子结合成氘核时,释放的能量是(c 表示真空中的光速)A .(m 1 + m 2 – m 3) c B .(m 3 − m 2 – m 1) cC .(m 1 + m 2 – m 3) c 2D .(m 3 − m 2 − m 1) c 24.(多选)在云室中有垂直于纸面的匀强磁场,从 P 点发出两个电子和一个正电子,三个粒子运动轨迹如图中 1、2、3 所示,三个粒子的初速度分别为 v 1、v 2、v 3。
根据轨迹可以推断出( ) A .正电子的轨迹是 1 B .正电子的轨迹是 2 C .v 1 > v 2 > v 3D .v 3 > v 2 > v 15.铀 235 受到中子轰击后,会发生核裂变。
(1)完成核裂变方程:10n + 23592U → 14156Ba + 9236Kr + ______。
阴极 阳极+−P123(2)(计算)如果按一个铀235 原子核裂变时放出200 MeV 能量计算,1 g 铀235 全部裂变后释放的能量是多少J?(阿伏加德罗常数6.02×1023 mol−1,铀235 的摩尔质量235 g/mol,e = 1.60×10−19 C)(结果保留2 位有效数字)二、机械波与电磁波机械波与电磁波在本质上虽然不同,但具有波动的共同特征。
高中物理,原子和原子核,典型题,精品含答案
《原子和原子核》典型题1.(多选)下列说法正确的是( )A.天然放射性现象说明原子核内部具有复杂的结构B.a粒子散射实验说明原子核内部具有复杂的结构C.原子核发生p衰变生成的新核原子序数增加D.氢原子从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的波长小于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的波长2.(多选)下列说法中正确的是( )A. p衰变现象说明电子是原子核的组成部分B.目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变C.一个氢原子从n = 3的激发态跃迁到基态时,能辐射3种不同频率的光子D.卢瑟福依据极少数a粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型3.(多选)下列说法正确的是( )A.发现中子的核反应方程是4Be+2He f国+0nB.汤姆孙发现了电子,说明原子核有复杂的结构C.卢瑟福在a粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型D.要使金属发生光电效应,照射光的频率必须超过某一数值4.(多选)下列说法中正确的是( )A.放射性元素的半衰期是针对大量原子核的统计规律B.a、P、Y射线比较,a射线的电离作用最弱C.光的波长越短,光子的能量越大,光的粒子性越明显D.原子的全部正电荷和全部质量都集中在原子核里5.(多选)以下是有关近代物理内容的若干叙述,其中正确的是( )A.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B.每个核子只跟邻近的核子发生核力作用C.原子核式结构模型是由汤姆孙在a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6.(多选)下列说法正确的是()A.方程式赞U-204Th+2He是重核裂变反应方程B.铯原子核(甯Cs)的结合能小于铅原子核您Pb)的结合能C.P衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的D.核力是短程力,与核子间的距离有关,有时表现为引力,有时表现为斥力7.(多选)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8.一重原子核衰变成a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(甯Cs)的结合能小于铅原子核您Pb)的结合能D.比结合能越大,原子核越不稳定8.自然界里一些放射性重元素往往会发生一系列连续的衰变,形成放射系.如图所示为锕系图的一部分,纵坐标N表示中子数,则图中U衰变成Po, 经历了次a衰变,次P衰变.9. (1)(多选)卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变,其核反应方程为:2He+174N f gO+l H,下列说法正确的是()A.卢瑟福通过该实验提出了原子的核式结构模型B.实验中是用a粒子轰击氮核的C.卢瑟福通过该实验发现了质子D.原子核在人工转变的过程中,电荷数一定守恒(2)为确定爱因斯坦的质能方程A E=A mc2的正确性,设计了如下实验:用动能为E 1 = 0.60 MeV的质子轰击静止的锂核7U,生成两个a粒子,测得两个a粒子的动能之和为E2=19.9 MeV,已知质子、a粒子、锂粒子的质量分别取m =1.007 3 u、m a=4.001 5 u、m Li=7.016 0 u,求:①写出该反应方程;②通过计算说明A E=A mc2正确.(1 u= 1.660 6义10f kg)10.(1)(多选)关于天然放射现象,下列叙述正确的是( )A.若使放射性物质所在处的压强升高,其半衰期将减小B.当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时,将发生P衰变C.在a、|3、Y这三种射线中,Y射线的穿透能力最强,a射线的电离能力最强D.铀核(燹U)衰变为铅核(/Pb)的过程中,要经过8次a衰变和6次P衰变(2)用速度大小为v的中子轰击静止的锂核(6Li),发生核反应后生成氚核和a 粒子.生成的氚核速度方向与中子的速度方向相反,氚核与a粒子的速度之比为7:8,中子的质量为m,质子的质量可近似看成m,光速为c.①写出核反应方程;②求氚核和a粒子的速度大小;③若核反应过程中放出的核能全部转化为a粒子和氚核的动能,求出质量亏损.11.(1)下列说法正确的是()A. P射线的穿透能力比Y射线强B.电子的衍射图样表明实物粒子也具有波动性C.雷Bi的半衰期是1小时,质量为m的超Bi经过3小时后还有6m没有衰变D.对黑体辐射的研究表明,温度越高,辐射强度极大值所对应的电磁波的频率不变(2)氢原子的能级如图所示.氢原子从n = 3能级向n =1能级跃迁所放出的光子,恰能使某种金属产生光电效应,则该金属的逸出功为eV;用一群处n=4能级的氢原子向低能级跃迁时所发出的光照射该金属,产生的光电子最大初动能为eV.n.㈤足V«--- ------ 04----------------- 0.853----------------- -L5I2------------------- 3A1----------------- 13,6(3)—静止的铀核(燹U)发生a衰变转变成钍核(Th),已知放出的a粒子的质量为m,速度为v0,假设铀核发生衰变时,释放的能量全部转化为a粒子和钍核的动能.①试写出铀核衰变的核反应方程;②求出铀核发生衰变时的质量亏损.(已知光在真空中的速度为如不考虑相对论效应)《原子和原子核》典型题参考答案1.解析:选AC.天然放射性现象说明原子核内部具有复杂的结构,选项A正确;a粒子散射实验说明原子具有核式结构,选项B错误;根据电荷数守恒和质量数守恒知,B衰变放出一个电子,新核的电荷数增加1,即原子序数增加,故C正确;氢原子从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的能量小于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的能量,故从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的波长大于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的波长,选项D错误.2.解析:选BD.P衰变现象不能说明电子是原子核的组成部分,A选项是错误的;目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变,故B选项正确;一群氢原子从n= 3的激发态跃迁到基态时,能辐射03 = 3种不同频率的光子,而一个氢原子从n = 3的激发态跃迁到基态时,只能是三种可能频率中的一种或两种,故C 选项错误;卢瑟福依据极少数a粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型,D选项正确.3.解析:选ACD.发现中子的核反应方程是4Be + 4He - i62C + 0n,选项A正确;汤姆孙发现了电子,说明原子有复杂的结构,选项B错误;卢瑟福在a粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型,选项C正确;要使金属发生光电效应,照射光的频率必须超过某一数值,即超过这种金属的极限频率,选项D 正确.4.解析:选AC.放射性元素的半衰期是针对大量原子核的统计规律,A正确;a、区Y三种射线电离本领依次减弱,贯穿本领依次增强,B错误;根据公式c 二人可得光的波长越短,频率越大,根据公式E=hv可得频率越大,光子的能量越大,光的粒子性越明显,C正确;原子的正电荷都集中在原子核里,绝大部分质量在原子核里,不是全部质量,D错误.5.解析:选BD.根据爱因斯坦光电效应方程E k= hv - %可知,最大初动能与光的照射强度无关,与光的频率有关,选项A错误;核子之间的核力是短程力,每个核子只跟邻近的核子发生核力作用,选项B正确;原子核式结构模型是由卢瑟福在a粒子散射实验基础上提出的,选项C错误;太阳内部发生的核反应是聚变反应,属于热核反应,选项D正确.6.解析:选BCD.方程式赞U-204Th+ g He的反应物只有一个,生成物有g He , 属于a衰变,选项A错误;由原子核的平均结合能的曲线可知,铯原子核的比结合能与铅原子核的比结合能差不多,而铯原子核的核子数少得多,所以铯原子核的结合能小于铅原子核的结合能,选项B正确;B衰变所释放的电子不是来源于原子核外面的电子,而是原子核内的中子转化成质子时所产生的(0n-]H+ 01 e),选项C正确;相邻的质子与质子、中子与质子、中子与中子既不会融合在一起(斥力),又相距一定距离组成原子核(引力),选项D正确.7.解析:选ABC.原子核的结合能等于核子结合成原子核所释放的能量,也等于将原子核完全分解成核子所需要的最小能量,A正确;重核衰变时释放能量,从能量守恒的角度可以理解,要把衰变产物分解成单个核子需要更多的能量,所以衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能,B正确;原子核的结合能是该原子核的比结合能与核子数的乘积,铯原子核(甯Cs)的比结合能与铅原子核(208Pb)的比结合能差不多,但铯原子核。
高三物理原子核的天然衰变试题答案及解析
高三物理原子核的天然衰变试题答案及解析1.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→+。
已知的半衰期约为 3.8天,则约经过天,16g的衰变后还剩1g。
【答案】,15.2【解析】根据衰变过程中,质量数与电荷数守恒可知,该衰变过程中,所释放的粒子的质量数为A=222-218=4,电荷数为Z=86-84=2,所以该粒子为,根据半衰期公式有:m=,代入数据解得:t=4τ=15.2天m【考点】本题主要考查了核反应中质量数与电荷数守恒、半衰期公式的应用问题,属于中档偏低题。
2.碘131的半衰期约为8天,若某药物含有质量为的碘131,经过32天后,该药物中碘131的含量大约还有A.B.C.D.【答案】C【解析】放射性物质发生衰变时,由原子核的衰变公式,其中为半衰期的次数,解得,故选C.【考点】本题考查了原子核的衰变规律、半衰期的计算.3.核可以通过衰变产生粒子,下列说法中正确的有( )A.式中x=90、y=234,由此可推得所有的衰变均满足电荷数和质子数守恒B.核的比结合能比核的大C.1.0×1024个核经过两个半衰期后还剩1.0×106个D.若核原来是静止的,则衰变后瞬间核和粒子的速度方向有可能相同【答案】B【解析】因为所有的衰变均满足电荷数与质量数守恒,故可推得式中x=90、y=234,所以A错误;该衰变发反应释放能量,故核的比结合能比核的大,所以B正确;半衰期是大量的统计规律,少量的核衰变,不满足,所以C错误;由于核反应满足动量守恒,反应前总动量为零,故反应后核和粒子的总动量也为零,故速度方向相反,所以D错误。
【考点】本题考查原子核的衰变4.(6分)下列说法正确的是。
(选对一个给3分,选对两个给4分,选对3个给6分。
每选错一个扣3分,最低得分为0分)A.汤姆孙通过对阴极射线的研究,发现了电子,从而揭示了原子是有复杂结构的B.卢瑟福用α粒子轰击氮原子核,发现了质子,实现了人类第一次原子核的人工转变C.氡的半衰期为3.8天,若取4个氡原子核,经7. 6天后就一定剩下一个原子核D.β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子而产生的E.玻尔建立了量子理论,成功解释了各种原子发光现象【答案】ABD【解析】汤姆孙通过对阴极射线的研究,发现了电子,从而揭示了原子是可分的,有复杂的结构,A正确;卢瑟福发现了质子,是通过α粒子轰击氮原子核,,实现了人类第一次原子核的人工转变,B正确;半衰期是对大量原子核的一个统计规律,对于少量的原子不成立,C错误;β衰变所释放的电子是原子核内的一个中子转化成一个质子和一个电子而产生的,D正确;爱因斯坦提出了光的量子化,玻尔建立玻尔理论成功解释了氢原子发光的现象,E错误。
高中物理《原子结构》练习题(附答案解析)
高中物理《原子结构》练习题(附答案解析)学校:___________姓名:___________班级:___________一、单选题1.提出原子核式结构模型的科学家是()A.汤姆孙B.法拉第C.卢瑟福D.奥斯特2.卢瑟福预言原子核内除质子外还有中子的事实依据是()A.电子数与质子数相等B.绝大多数原子核的质量与电荷量之比都大于质子的质量与电荷量之比C.原子核的核电荷数等于质子数D.质子和中子的质量几乎相等3.世界上第一台激光器诞生于1960年,我国于1961年研制出第一台激光器,40多年来,激光技术与应用发展迅猛,已与多个学科相结合形成多个应用技术领域。
原子从高能级向低能级跃迁产生光子,将频率相同的光子汇聚可形成激光。
下列说法正确的是()A.频率相同的光子能量相同B.原子跃迁发射的光子频率连续C.原子跃迁只产生单一频率的光子D.激光照射金属板不可能发生光电效应n=的激发态向低能级跃迁时,产生的光子种类可能是()4.一个氢原子从5A.4种B.10种C.6种D.8种5.如图所示为氢原子的能级分布图,已知可见光光子的能量在1.61 3.10eV范围内,由图可知()n=能级A.基态氢原子吸收能量为10.3eV的光子能从n=1能级跃迁到2B.基态氢原子的电离能为13.6eVn=能级的氢原子向低能级跃迁时,可辐射6种不同频率的光子C.一群处于5D .氢原子从4n =能级跃迁到3n =能级,辐射的是可见光光子6.下列说法中正确的是( )A .汤姆孙依据极少数α粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型B .目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变C .β衰变现象说明电子是原子核的组成部分D .质子不可能衰变为一个中子和一个正电子7.如图所示为玻尔原子理论的氢原子能级图,下列说法正确的是( )A .大量处于5n =能级的氢原子向基态跃迁,最多可以发出20种不同频率的光B .处于2n =能级的氢原子其电势能比处于3n =能级的氢原子的电势能小C .若氢原子由4n =能级分别直接跃迁至3n =和2n =能级时所发出光的波长为λ1和λ2,则λ1<λ2D .用光子能量为12.5eV 的光照射大量处于基态的氢原子,此过程中氢原子最多可以发出3种不同频率的光8.处于不同能级的氢原子,电子做匀速圆周运动,下列说法中正确的是( )A .能量越大的氢原子,电子的向心加速度越大B .能量越大的氢原子,电子的动能越大,电势能越小C .处于基态的氢原子,电子的运动周期最大D .处于基态的氢原子,电子运动的角速度最大二、多选题9.对于原子光谱,下列说法正确的是( )A .原子光谱是不连续的B .因为原子都是由原子核和电子组成的,所以各种原子的光谱是相同的C .各种原子的原子结构不同,所以各种原子的光谱也是不同的D .分析物质的光谱,可鉴别物质含哪种元素10.关于元电荷,下列说法正确的是( )A .元电荷就是电子B .元电荷所带电荷量等于电子或质子所带的电荷量C .某物体所带电荷量可以是196.610C -⨯D .美国物理学家密立要用实验最早测定了元电荷的数量值11.下列四幅图涉及到不同的物理知识,其中说法正确的是( )A .图甲:卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果,发现了质子和中子B .图乙:玻尔理论指出氢原子能级是分立的,所以原子发射光子的频率也是不连续的C .图丙:普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念,成为量子力学的奠基人之一D .图丁:每种原子都有自己的特征谱线,故光谱分析可用来鉴别物质12.图甲为氢原子的能级图,大量处于n =2激发态的氢原子吸收一定频率的光子后跃迁到较高的能级,之后再向低能级跃迁时辐射出10种不同频率的光子。
2021版高考物理大复习通用版:原子结构和原子核含答案
(2)原子的核式结构模型:在原子中心有一个很小的核,原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里,带负电的电子在核外空间绕核旋转。
二、氢原子光谱
1.光谱:
用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开,获得光的波长(频率)和强度分布的记录,即光谱。
2.光谱分类
3.氢原子光谱的实验规
律:巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线,其波长公式
1
λ
=R(
1
22
-1
n2
),(n=3,4,5,…,R是里德伯常量,R=1.10×107 m-1)。
4.光谱分
析:利用每种原子都有自己的特征谱线可以用来鉴别物质和确定物质的组成成分,且灵敏度很高。
在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义。
三、氢原子的能级、能级公式
1.玻尔理论。
【单元练】人教版高中物理选修3第五章【原子核】经典练习题(含答案解析)
一、选择题1.下列有关原子、原子核的说法中正确的是()A.天然放射现象说明原子核内部有电子B.卢瑟福用α粒子散射实验证明了原子核内存在中子C.平均结合能越大,原子核中的核子结合得越牢固,原子核越稳定D.放射性元素的半衰期与外界压强和温度有关,与原子的化学状态无关C解析:CA.天然放射现象说明了原子核具有复杂的结构,不能说明原子核内有电子,放射现象中放出的电子是由中子转化为质子同时产生一个电子放出的,A错误;B.卢瑟福用α粒子散射实验得出了原子核式结构模型,查德威克发现了中子,B错误;C.比结合能越大,原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定,C正确;D.原子核的衰变是由原子核内部因素决定的,与外界环境无关,D错误。
故选C。
2.下列关于原子和原子核的说法正确的是()A.卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析,提出了原子核是由质子和中子组成的B.23892U(铀)衰变为23491Pa(镤)要经过1次α衰变和2次β衰变C.质子与中子结合成氘核的过程中发生质量亏损并释放能量D.β射线是原子核外电子挣脱原子核的束缚后而形成的电子流C解析:CA.卢瑟福通过对α粒子散射实验揭示了原子的核式结构,并不是提出来了原子核是由质子和中子组成的,故A错误;B.经过1次α衰变和1次β衰变,则质量数减小4,而质子减小1,因此23892U(铀)衰变为23491Pa(镤)要经过1次α衰变和1次β衰变,故B错误;C.中子与质子结合成氘核的过程中能释放能量,故C正确;D.β衰变中产生的β射线实际上是原子核内的中子转化为质子同时释放一个电子,故D错误。
故选C。
3.下列说法中正确的是()A.机械波和光有波动性,实物粒子不具有波动性B.用弧光灯发出紫外线照射锌板并发生光电效应后,锌板带正电C.由于核聚变需要很高的环境温度,21H和31H发生聚变过程中是需要从外界吸收能量的D.构成物体的质量是守恒不变的B解析:BA.机械波和光有波动性,实物粒子也有波动性,只不过波长很小,不易观察,故选项A错误;B.锌板发生光电效应后,电子减少,锌板带正电,故选项B正确;C.21H 和31H 发生聚变过程中,质量亏损,向外释放能量,故选项C 错误; D.当物体发生高速运动后,物体的质量会变大,故选项D 错误。
新高考物理模拟题分类汇编专题专题20-原子结构和原子核(含答案)
专题20 原子结构和原子核1.(2021·湖南娄底市高三零模)23292U 具有放射性,会发生α衰变;23292U 俘获中子会发生裂变产生中等质量的原子核,同时放出大量的核能,下列说法正确的是( )A .23292U 发生α衰变时需要吸收热量 B .23292U 能发生α衰变说明24292U 中有α粒子C .23292U 的比结合能比裂变产生的中等质量原子核比结合能小 D .23292U 裂变产生的能量即为23292U 的结合能【答案】C【解析】A .23292U 发生α衰变时会放出热量,A 错误;B .23292U 发生α衰变是原子核中两个中子和两个质子组成的一个粒子释放出来即为α粒子,原子核中并没有α粒子,B 错误;C .23292U 裂变时释放核能,有质量亏损,产生的中等质量原子核的核子平均质量减小,核子的比结合能增大,C 正确;D .核子结合成原子核或原子核分解成核子吸收的能量为结合能,因此23292U 裂变产生的能量并不是23292U 的结合能,D 错误。
故选C 。
2.(2021·湖南高三一模)图甲是“光电效应”实验电路图,图乙为某次“光电效应”实验中得到的同一光电管两端的遏止电压c U 随入射光频率v 变化的函数关系图像,下列判断正确的是( )A .入射光的频率v 不同,遏止电压c U 相同B .入射光的频率v 不同,光照强度不同,c U ν-图像的斜率相同C .只要光的光照强度相同,光电子的最大初动能就一定相同D .图甲所示电路中,当电压表增大到一定数值时,电流计将达到饱和电流 【答案】B【解析】A .逸出功与金属材料有关,与入射光的频率无关,由km 0E h W ν=-,可知,入射光的频率不同,电子的最大初动能不同,又c km eU E =,所以入射光的频率不同,遏止电压c U 不同,A 错误;B .由km c c E h h eU νν=-=,可得()c c hU eνν=-,故图线的斜率为相同的常量,B 正确;C .由爱因斯坦光电效应km 0E h W ν=-,可知在入射光频率不同的情况下,光电子的最大初动能不同,最大初动能与光照强度无关,C 错误;D .必须使图甲所示电路中的电源正负极反接过来,才能用来验证光电流与电压的关系,即当电压表增大到一定数值时电流计将达到饱和电流,D 错误。
原子及原子核物理答案(郭江,赵晓凤,彭直兴)
1.1 若卢瑟福散射用的α粒子是放射性物质镭'C 放射的,其动能为67.6810×电子伏特。
散射物质是原子序数79Z =的金箔。
试问散射角150οθ=所对应的瞄准距离b 多大?解:根据卢瑟福散射公式:2222442K Mv ctg b b ZeZeαθπεπε==得到:2192150152212619079(1.6010) 3.97104(48.8510)(7.681010)Ze ctg ctg b K οθαπεπ−−−××===××××××米式中212K Mv α=是α粒子的功能。
1.2已知散射角为θ的α粒子与散射核的最短距离为2202121()(1)4sinmZe r Mv θπε+ ,试问上题α粒子与散射的金原子核之间的最短距离m r 多大?解:将1.1题中各量代入m r 的表达式,得:2min 202121()(1)4sin Ze r Mv θπε=+ 1929619479(1.6010)1910(1)7.6810 1.6010sin 75ο−−×××=×××+×××143.0210−×米1.3 若用动能为1兆电子伏特的质子射向金箔。
问质子与金箔。
问质子与金箔原子核可能达到的最小距离多大?又问如果用同样能量的氘核(氘核带一个e +电荷而质量是质子的两倍,是氢的一种同位素的原子核)代替质子,其与金箔原子核的最小距离多大?解:当入射粒子与靶核对心碰撞时,散射角为180ο。
当入射粒子的动能全部转化为两粒子间的势能时,两粒子间的作用距离最小。
根据上面的分析可得:220min124pZe Mv K r πε==,故有:2min 04p Ze r K πε=19291361979(1.6010)910 1.141010 1.6010−−−××=××=×××米 由上式看出:min r 与入射粒子的质量无关,所以当用相同能量质量和相同电量得到核代替质子时,其与靶核的作用的最小距离仍为131.1410−×米。
新教材2024年高中物理章末综合测评4原子与原子核粤教版选择性必修第三册
章末综合测评(四) 原子与原子核1.下列叙述中符合史实的是( )A.玻尔理论很好地说明了氢原子的光谱B.汤姆孙发觉了电子,提出了原子具有核式结构C.卢瑟福依据α粒子散射试验的现象,提出了原子的能级假设D.贝可勒尔发觉了自然放射现象,并提出了原子的核式结构模型A[玻尔理论很好地说明了氢原子的光谱,选项A正确;汤姆孙发觉了电子,提出了原子具有“葡萄干面包模型”结构,选项B错误;卢瑟福依据α粒子散射试验的现象,提出了原子的核式结构模型,选项C错误;贝可勒尔发觉了自然放射现象,卢瑟福提出了原子的核式结构模型,选项D错误.]2.如图所示为α粒子散射试验装置,粒子打到荧光屏上都会引起闪耀,若将带有荧光屏的显微镜分别放在图中A、B、C、D四处位置.则这四处位置在相等时间内统计的闪耀次数肯定符合事实的是( )A.1 305、25、7、1B.202、405、625、825C.1 202、1 010、723、203D.1 202、1 305、723、203A[依据α粒子散射试验的统计结果,大多数粒子能按原来方向前进,少数粒子方向发生了偏转,极少数粒子偏转超过90°,甚至有的被反向弹回.所以在相等时间内A处闪耀次数最多,其次是B、C、D三处,并且数据相差比较大,所以只有选项A符合事实.] 3.氢原子辐射出一个光子后,据玻尔理论,正确的推断是( )A.电子绕核旋转的半径增大B.电子的动能增大C.氢原子的电势能增大D.氢原子的能量增大B[辐射光子的过程氢原子的能级降低,能量减小,D错误;氢原子由较高能级向较低能级跃迁才会辐射光子,轨道半径减小,A错误;核对核外电子的库仑引力做正功,电势能肯定减小,C 错误;依据库仑定律、牛顿其次定律有ke 2r 2=mv 2r ,动能E k =12mv 2,所以E k =ke 22r,动能增大,B 正确.]4.如图甲所示为氢原子的能级图,图乙为氢原子的光谱.已知谱线a 对应氢原子从n =4能级跃迁到n =2能级时的辐射光,则谱线b 可能对应氢原子( )甲 乙A .从n =5能级跃迁到n =3能级时的辐射光B .从n =4能级跃迁到n =3能级时的辐射光C .从n =5能级跃迁到n =2能级时的辐射光D .从n =3能级跃迁到n =2能级时的辐射光C [从题图乙中可以看出,谱线a 对应的光子的波长大于谱线b 对应的光子的波长,所以谱线a 对应的光子的频率小于谱线b 对应的光子的频率,谱线a 对应的光子的能量小于谱线b 对应的光子的能量,因谱线a 对应氢原子从n =4能级跃迁到n =2能级时的辐射光,所以谱线b 对应的光子的能量大于n =4与n =2能级间的能量差,结合各选项分析可知C 项可能,故选C .]5.我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上领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( )A .21H +31H→42He +10n B .147N +42He→178O +11H C .42He +2713Al→3015P +10n D .23592U +10n→14456Ba +8936Kr +310nA [A 项是氢元素的两种同位素氘和氚聚变成氦元素的核反应方程,B 项是用α粒子轰击氮原子核发觉质子的核反应方程,C 项属于原子核的人工转变,D 项属于重核的裂变,因此只有A 项符合要求.]6.居室装修中常常用到的花岗岩、大理石等装饰材料含有放射性元素.这些放射性元素会发生衰变,放射出α、β、γ射线,这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病.关于衰变及三种射线,下列说法正确的是( )A .γ射线是高速电子流B .发生α衰变时,生成核与原来的原子核相比,中子数削减了2C .β衰变中释放的电子是核外电子D .三种射线中α射线的穿透实力最强,电离作用最弱B [γ射线是高频率的电磁波,A 错误;依据质量数和核电荷数守恒可知,发生α衰变放出42He ,导致生成核比原来的原子核的质子数减小2,质量数减小4,故中子数减小2,B 正确;β射线是原子核内的中子变为质子时放出的电子,是高速的电子流,C 错误;三种射线中α射线的穿透实力最弱,电离作用最强,故D 错误.]7.一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氦核和中子,同时放出一个γ光子.已知氘核、氚核、中子、氦核的质量分别为m 1、m 2、m 3、m 4,普朗克常量为h ,真空中的光速为c .下列说法正确的是( )A .这个核反应是裂变反应B .这个反应的核反应方程是21H +31H→42He +210n +γ C .辐射出的γ光子的能量E =(m 3+m 4-m 1-m 2)c 2D .辐射出的γ光子在真空中的波长λ=hm 1+m 2-m 3-m 4cD [该核反应方程为21H +31H→42He +10n +γ,该反应为聚变反应,故AB 错误;依据爱因斯坦质能方程知,辐射的光子能量E =Δmc 2=(m 1+m 2-m 3-m 4)c 2,故C 错误;光子能量为:E =hν=h c λ,则有:λ=hm 1+m 2-m 3-m 4c,故D 正确.]8.静止的硼核(105B)汲取一个慢中子(速度可忽视)后,转变成锂核(73Li)并放出一个新粒子,则该过程的核反应方程为______________________________,已知新粒子的动能为1.8 MeV ,则锂核的动能为________MeV .(计算结果保留三位有效数字)[解析] 依据质量数和电荷数守恒,可知生成的新粒子是氦核,核反应方程为105B +10n→73Li +42He .以粒子的速度方向为正方向,依据动量守恒定律,有|p α|=|p Li |,依据E k =p 22m,结合粒子的动能E kα=1.8 MeV ,解得E kLi =47×1.8 MeV=1.03 MeV .[答案]10 5B +10n→73Li +42He 1.039.氢原子处于基态时,原子能量E 1=-13.6 eV ,普朗克常量取h =6.6×10-34J·s.(1)处于n =2激发态的氢原子,至少要汲取多少能量的光子才能发生电离?(2)今有一群处于n =4激发态的氢原子,可以辐射几种不同频率的光?其中最小的频率是多少?(结果保留2位有效数字)[解析] (1)E 2=E 122=-3.4 eV ,E =E ∞-E 2=3.4 eV .(2)N =C 24=4×32=6(种),E 4=E 142=-0.85 eV ,E 3=E 132=-1.51 eV , E 4-E 3=hνmin , νmin =1.6×1014 Hz .[答案] (1)3.4 eV (2)6种 1.6×1014Hz10.用初动能为E 1=0.6 MeV 的质子轰击静止锂核(73Li)生成2个α粒子.已知质子质量m p =1.007 8 u ,α粒子的质量m α=4.002 6 u ,锂核质量m Li =7.016 0 u .试回答下列问题(1 u 相当于931.5 MeV)(1)写出核反应方程式; (2)核反应中释放出的能量ΔE ;(3)核反应释放的能量全部用来增加了两个α粒子的动能,则核反应后两个α粒子具有总动能是多少?[解析] (1)依据质量数与电荷数守恒,由题意可知反应方程式是: 73Li +11H →242He . (2)核反应前后发生的静止质量亏损为:Δm =m Li +m p -2m α=7.0160 u +1.0078 u -2×4.0026 u=0.018 6 u ;由质能方程得,核反应释放的能量为:ΔE =Δmc 2=0.018 6 u×931.5 MeV≈17.3 MeV. (3)依据能量守恒可得,两个α粒子具有总动能为:E 1+ΔE =0.6 MeV +17.3 MeV =17.9 MeV .[答案] (1)73Li +11H→242He (2)17.3 MeV (3)17.9 MeV11.(多选)如图所示,氢原子可在下列各能级间发生跃迁,设从n =4跃迁到n =1能级辐射的电磁波的波长为λ1,从n =4跃迁到n =2能级辐射的电磁波的波长为λ2,从n =2跃迁到n =1能级辐射的电磁波的波长为λ3,则下列关系式中正确的是( )A .λ1<λ3B .λ3<λ2C .λ3>λ2D .1λ3=1λ1+1λ2AB [由题意知h c λ1=E 4-E 1、h c λ2=E 4-E 2、h c λ3=E 2-E 1,可见h c λ1=h c λ2+h c λ3,1λ1=1λ2+1λ3,D 错误;由能级图可以看出,E 4-E 1最大、E 4-E 2最小,故λ1最小、λ2最大,AB正确,C 错误.]12.(多选)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,视察磷肥对植物的影响BD [同位素应具有相同的质子数,故A 错误;同位素具有相同的化学性质与半衰期,故B 正确,C 错误;放射性同位素可作为示踪原子,故D 正确.]13.(多选)关于原子核的有关学问,下列说法正确的是( ) A .自然放射性射线中的β射线实际就是电子流,它来自原子的核内B .放射性原子经过α、β衰变致使新的原子核处于较高能级,因此不稳定,从而产生γ射线C .氡222经过衰变为钋218的半衰期为3.8天,一个氡222原子核四天后肯定衰变为钋218D .比结合能越大,原子越简单发生衰变AB [因为半衰期是统计规律,对单个核子没有意义,所以C 项错;比结合能描述原子核的稳定性,比结合能越大,原子越稳定,越不易发生衰变,所以D 项错.]14.(多选)重元素的放射性衰变共有四个系列,分别是U238系列(从23892U 起先到稳定的20882Pb 为止)、Th232系列、U235系列及Np237系列(从23793Np 起先到稳定的20983Bi 为止),其中,前三个系列都已在自然界找到,而第四个系列在自然界始终没有被发觉,只是在人工制造出23793Np 后才发觉的,下面的说法正确的是( )A .Np237系列中全部放射性元素的质量数都等于4n +1(n 等于正整数)B .从23793Np 到20983Bi ,共发生7次α衰变和4次β衰变C .可能Np237系列中的全部放射性元素的半衰期对于地球年龄都比较短D .自然的Np237系列中的放射性元素在地球上从来就没有出现过ABC [从23793Np 起先到20983Bi ,质量数削减28,所以发生7次α衰变,电荷数削减10,所以还发生4次β衰变,并且全部放射性元素的质量数都等于4n +1(n 等于正整数).对于C 、D 选项我们要留意关键词“可能”与“从来”就很简单推断了.]15.(多选)关于核反应方程23490Th→23491Pa +X +ΔE (ΔE 为释放出的核能,X 为新生成粒子),已知23490Th 的半衰期为T ,则下列说法正确的是( )A .234 91Pa 没有放射性B .23491Pa 比23490Th 少1个中子,X 粒子是从原子核中射出的,此核反应为β衰变 C .N 0个23490Th 经2T 时间因发生上述核反应而放出的核能为34N 0ΔE (N 0数值很大)D .23490Th 的比结合能为ΔE 234BC [原子序数大于或等于83的元素都有放射性,A 错误;X 粒子是电子,它是由一个中子衰变成一个质子而放出电子,所以此核反应为β衰变,B 正确;有半数原子核发生衰变的时间为半衰期,N 0个234 90Th 经2T 时间发生两次衰变,剩余14原子核,C 正确;ΔE 不是23490Th原子核分解成自由核子的结合能,则D 错误.]16.在下列描述核过程的方程中,属于α衰变的是____,属于β衰变的是______,属于裂变的是________,属于聚变的是______________________.(填正确答案标号)A .146C→147N + 0-1e B .3215P→3216S + 0-1e C .23892U→23490Th +42He D .147N +42He→178O +11H E .23592U +10n→14054Xe +9438Sr +210n F .31H +21H→42He +10n[解析] A 和B 的反应生成物里都有电子,属于β衰变,C 的反应生成物里有α粒子,是α衰变,裂变是重核裂变成轻核,属于裂变的是E ,聚变是轻核生成次轻核,属于聚变的是F .[答案] C AB E F17.假设某航空母舰的动力来自核反应堆,其中主要的核反应方程式是23592U +10n→14156Ba +9236Kr +( )10n .(1)在括号内填写10n 前的系数;(2)用m 1、m 2、m 3分别表示23592U 、14156Ba 、9236Kr 核的质量,m 表示中子的质量,则上述反应过程中一个铀235核发生裂变产生的核能ΔE 是多少?(3)假设核反应堆的功率P =6.0×105 kW ,若一个铀235核裂变产生的能量为2.8×10-11J ,则该航空母舰在海上航行一个月须要消耗多少kg 铀235?(铀235的摩尔质量M =0.235kg/mol ,一个月约为t =2.6×106s ,阿伏伽德罗常数N A =6.0×1023mol -1,计算结果保留两位有效数字)[解析] (1)由电荷数守恒和质量数守恒可知10n 前的系数为3. (2)ΔE =Δmc 2=(m 1-m 2-m 3-2m )c 2. (3)一个月内核反应产生的总能量为E =Pt , 同时E =mMN A ΔE , 解得m =PtMN A ΔE≈22 kg. [答案] (1)3 (2)(m 1-m 2-m 3-2m )c 2(3)22 kg18.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=7.7×104m/s 的中子而发生核反应,即63Li +10n→31H +42He ,若已知42He 的速度v 2=2.0×104m/s ,其方向与反应前中子速度方向相同,试求:甲 乙(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,请计算出轨道半径之比; (3)当42He 旋转三周时,粒子31H 旋转几周?[解析] (1)反应前后动量守恒:m 0v 0=m 1v 1+m 2v 2(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=-1.0×103m/s ,方向与v 0相反.(2)31H 和42He 在磁场中均受洛伦兹力,做匀速圆周运动的半径之比r 1∶r 2=m 1v 1Bq 1∶m 2v 2Bq 2=3∶40.(3)31H 和42He 做匀速圆周运动的周期之比T 1∶T 2=2πm 1Bq 1∶2πm 2Bq 2=3∶2,所以它们的旋转周数之比:n 1∶n 2=T 2∶T 1=2∶3, 即42He 旋转三周,31H 旋转两周.[答案] (1)大小为1.0×103m/s ,方向与v 0相反 (2)3∶40 (3)两周。
物理原子与核能试题
物理原子与核能试题第一题:原子核由质子和中子组成,其中质子带正电,中子不带电。
以下关于原子核的说法,哪些是正确的?请将正确的说法写在下面的空格中,并简要解释:1. ( ) 原子核中的质子数量与中子数量相同。
2. ( ) 原子核的质子数量决定了元素的原子序数。
3. ( ) 原子核中的中子数量可以影响同位素的形成。
4. ( ) 原子核的质量几乎全部来自其中的质子和中子。
5. ( ) 原子核中的电子数目与质子数目相同。
解释:1. 正确。
原子核中的质子数量与中子数量相同,以保持电中性。
2. 正确。
原子核的质子数量决定了元素的原子序数,也决定了元素的化学性质。
3. 正确。
原子核中的中子数量可以影响同位素的形成。
同位素是质子数相同、中子数不同的原子核。
4. 正确。
原子核的质量几乎全部来自其中的质子和中子。
电子质量相对较小,可以忽略不计。
5. 错误。
原子核中没有电子,因此原子核中的电子数目为零。
第二题:核能是当前世界重要的能源之一,以下是有关核能的试题,请选择正确的答案并写在下面的空格中:1. ( ) 核能是指核聚变反应产生的能量。
2. ( ) 核聚变是指两个轻核聚合成一个重核的反应过程。
3. ( ) 核裂变是指一个重核分裂成两个轻核的反应过程。
4. ( ) 核能只可以用于发电,无法应用于其他领域。
5. ( ) 核能的发展不受限制,可以无限制地利用。
正确答案:1. 错误。
核能是指核裂变或核聚变反应产生的能量。
2. 错误。
核聚变是指两个轻核聚合成一个重核的反应过程。
3. 正确。
核裂变是指一个重核分裂成两个轻核的反应过程。
4. 错误。
核能不仅可以用于发电,还可以应用于其他领域,如核医学和核科学研究。
5. 错误。
核能的发展受到许多限制,包括安全风险、废物处理等问题,无法无限制地利用。
第三题:核能的利用和发展也存在着一些问题和争议。
请根据以下内容回答问题:核能的优点:- 高能量密度,能够提供大量的能源。
- 可以减少对化石燃料的依赖,减少二氧化碳等温室气体的排放。
新教材高中物理第五章原子与原子核阶段评价试题粤教版选择性必修第三册(含答案)
新教材高中物理粤教版选择性必修第三册:第五章阶段评价查缺漏(本试卷满分:100分)一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。
在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.关于核聚变,以下说法正确的是( )A.与裂变相比轻核聚变辐射极少,更为安全、清洁B.世界上已经有利用核聚变能来发电的核电站C.要使轻核发生聚变,必须使它们的距离达到10-10 m以内,核力才能起作用D.核聚变比核裂变更易控制解析:选A 与核裂变相比,核聚变有下面的几个优势:(1)安全、清洁、辐射少;(2)核燃料储量多;(3)核废料易处理。
但核聚变不易控制,其发电还没有投入实际运行,要使轻核发生聚变,必须使轻核接近核力发生作用的距离10-15 m,B、C、D错误,A正确。
2.(2021·广东高考)科学家发现银河系中存在大量的放射性同位素铝26,铝26的半衰期为72万年,其衰变方程为2613Al―→2612Mg+Y,下列说法正确的是( )A.Y是氦核B.Y是质子C.再经过72万年,现有的铝26衰变一半D.再经过144万年,现有的铝26全部衰变解析:选C 根据核反应的质量数和电荷数守恒可知,该核反应是2613Al―→2612Mg+01e,即Y 是正电子,选项A、B错误;因72万年是一个半衰期,可知再过72万年,现有的铝26衰变一半,再过144万年,即两个半衰期,现有的铝26衰变四分之三,选项C正确,D错误。
3.铀核裂变时,对于产生链式反应的重要因素,下列说法中正确的是( )A.铀块的质量是重要因素,与体积无关B.为了使裂变的链式反应容易发生,最好直接利用裂变时产生的中子C.若铀235的体积超过它的临界体积,裂变的链式反应就能够发生D.能否发生链式反应与铀块的质量无关解析:选C 要使铀核裂变产生链式反应,铀块的体积必须大于临界体积或铀块的质量大于临界质量,只要组成铀块的体积小于临界体积或质量小于临界质量就不会产生链式反应,裂变反应中产生的中子为快中子,这些快中子不能直接引发新的裂变,如果铀块的质量大,则其体积大,若超过临界体积则发生链式反应,由此知A、B、D错误,C正确。
新高考物理考试易错题易错点29原子原子核附答案
易错点29 原子 原子核易错总结一、氢原子光谱、氢原子的能级、能级公式1.原子的核式结构(1)电子的发现:英国物理学家汤姆孙发现了电子。
(2)α粒子散射实验:1909~1911年,英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验,实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进,但有少数α粒子发生了大角度偏转,偏转的角度甚至大于90°,也就是说它们几乎被“撞”了回来。
(3)原子的核式结构模型:在原子中心有一个很小的核,原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里,带负电的电子在核外空间绕核旋转。
2.光谱(1)光谱用光栅或棱镜可以把光按波长展开,获得光的波长(频率)和强度分布的记录,即光谱。
(2)光谱分类有些光谱是一条条的亮线,这样的光谱叫做线状谱。
有的光谱是连在一起的光带,这样的光谱叫做连续谱。
(3)氢原子光谱的实验规律巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线,其波长公式1λ=R ⎝⎛⎭⎫122-1n 2,(n =3,4,5,…),R 是里德伯常量,R =1.10×107 m -1,n 为量子数。
3.玻尔理论(1)定态:原子只能处于一系列不连续的能量状态中,在这些能量状态中原子是稳定的,电子虽然绕核运动,但并不向外辐射能量。
(2)跃迁:原子从一种定态跃迁到另一种定态时,它辐射或吸收一定频率的光子,光子的能量由这两个定态的能量差决定,即hν=E m -E n 。
(h 是普朗克常量,h =6.63×10-34 J·s ) (3)轨道:原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应。
原子的定态是不连续的,因此电子的可能轨道也是不连续的。
4.氢原子的能级、能级公式(1)氢原子的能级能级图如图所示(2)氢原子的能级和轨道半径①氢原子的能级公式:E n=1n2E1(n=1,2,3,…),其中E1为基态能量,其数值为E1=-13.6 eV。
②氢原子的半径公式:r n=n2r1(n=1,2,3,…),其中r1为基态半径,又称玻尔半径,其数值为r1=0.53×10-10m。
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原子和原子核问题一、氢原子光谱与能级跃迁1.氢原子光谱(1) 光谱:用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开,获得光的波长(频率)和强度分布的记录,即光谱.(2)光谱分类(3)氢原子光谱的实验规律:巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线,其波长公式1λ=R (122-1n2) (n=3,4,5,…,R是里德伯常量,R=1.10×107 m-1).光谱分析:利用每种原子都有自己的特征谱线,可以用来鉴别物质和确定物质的组成成分,它的优点是灵敏度高,样本中一种元素的含量达到10-10 g时就可以被检测到,这种方法称为光谱分析。
(4)在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义.2.氢原子的能级结构、能级公式(1) 玻尔理论①定态:原子只能处于一系列不连续的能量状态中,在这些能量状态中原子是稳定的,电子虽然绕核运动,但并不向外辐射能量.②跃迁:电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时,会放出能量为hν的光子,这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定,即hν=E m-E n.(h是普朗克常量,h=6.63×10-34 J·s)③轨道:原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应.原子的定态是不连续的,因此电子的可能轨道也是不连续的.(2)几个概念①能级:在玻尔理论中,原子的能量是量子化的,这些量子化的能量值,叫做能级.②基态:原子能量最低的状态.③激发态:在原子能量状态中除基态之外的其他的状态.④量子数:原子的状态是不连续的,用于表示原子状态的正整数.(3) 氢原子的能级公式:E n=1n2E1(n=1,2,3,…),其中E1为基态能量,其数值为E1=-13.6 eV.(4) 氢原子的半径公式:r n=n2r1(n=1,2,3,…),其中r1为基态半径,又称玻尔半径,其数值为r1=0.53×10-10 m..3.氢原子的能级图【例题】1 当用具有1.87eV能量的光子照射n=3激发态的氢原子时,氢原子()A. 不会吸收这个光子B. 吸收该光子后被电离,电离后的动能为0.36eVC. 吸收该光子后被电离,电离后电子的动能为零D. 吸收该光子后不会被电离解析:当n=3时,氢原子的能量,所以处于n=3激发态的氢原子的电离能是1.51eV,当该原子吸收具有1.87eV能量的光子后被电离,电离后电子的动能是,所以选项B正确。
2 如图为氢原子的能级示意图的部分,氢原子光谱在可见光部分只有四条谱线,一条红色、一条蓝色、两条紫色,它们分别是从n=3、4、5、6能级向n=2能级跃迁时产生的,则下列说法中正确的是()A 红色光谱是氢原子从n =6能级向n =2能级跃迁时产生的B蓝色光谱是氢原子从n =6能级或n =5能级向n =2能级跃迁时产生的C若从n =7能级向n =3能级跃迁时,则能够产生紫外线D若原子从n =6能级向n =1能级跃迁时所产生的辐射不能使某金属发生光电效应,则原子从n =6能级向n =2能级跃迁时所产生的辐射将不可能使该金属发生光电效应【答案】D【解析】A、四条谱线中,红色光谱的频率最小,知红色光谱是氢原子从n=3 能级向n=2 能级跃迁时产生的.故A错误.B、蓝色谱线频率大于红色谱线,小于紫色谱线,知蓝色光谱是氢原子从n=4能级或n=5能级向n=2能级跃迁时产生的.故B错误.C、从n=7能级向n=3能级跃迁时,辐射的光子能量小于n=6能级向n=2能级跃迁时辐射的光子能量,即辐射的光子频率小于紫光的频率,不可能是紫外线.故C错误.D、若原子从n=6 能级向n=1 能级跃迁时所产生的辐射不能使某金属发生光电效应,知光子频率小于金属的极限频率,而原子从n=6 能级向n=2 能级跃迁时辐射的光子频率更小于金属的极限频率,不可能发生光电效应.故D正确.故选D.3 【2014·浙江卷】玻尔氢原子模型成功解释了氢原子光谱的实验规律,氢原子能级图如图2所示,当氢原子从n=4的能级跃迁到n =2的能级时,辐射出频率为______Hz的光子.用该频率的光照射逸出功为2.25eV的钾表面,产生的光电子的最大初动能为_____eV. (电子电荷量e=1.60×10-19 C,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s)【解析】由跃迁条件,可知hν=E4-E2=(3.40-0.85) eV=4.08×10-19J,解得辐射出的光子的频率为6.2×1014Hz,根据爱因斯坦光电效应方程E k=hν-W,计算可得产生电子的最大初动能为0.3 eV.4 用总能量为13eV的一个自由电子与处于基态的氢原子发生碰撞(不计氢原子的动量变化),则电子可能剩余的能量(碰撞中无能量损失)是()A. 10.2eVB. 2.8eVC. 0.91eVD. 12.75eV【解析】:根据光子说,每一个光子的能量均不可“分”,也只有频率的光子才能使k态的原子跃迁到n态。
实物粒子与光子不同,其能量不是一份一份的。
实物粒子使原子发生能级跃迁是通过碰撞来实现的。
当实物粒子速度达到一定数值,具有一定的动能时,实物粒子与原子发生碰撞,其动能可全部或部分地被原子吸收,使原子从一个较低的能级跃迁到另一个较高的能级,原子从实物粒子所处获得的能量只是两个能级的能量之差。
只要入射粒子的能量大于或等于两个能级的能量差值,均可使原子发生能级跃迁。
本题母氢原子各级能量由低到高分别用E1、E2、E3、E4表示,则,,,因射电子的能量大于任一激发态与基态的能量差,处于基态的氢原子可能分别跃迁到n=2、3、4能级,而电子可能剩余的能量分别为2.8eV、0.91eV、0.25eV,故正确选项为B、C。
【练习】1如图为氢原子的能级图,A、B、C分别表示电子在三种不同能级跃迁时放出的光子,其中()A频率最大的是B B波长最长的是CC频率最大的是A D波长最长的是B【解析】:选A,B2如图所示是氢原子的能级图,大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃时,一共可以辐射出6种不同频率的光子.其中巴耳末系是指氢原子由高能级n=2能级跃迁时释放的光子,则()A6种光子中波长最长的是n=4激发态跃迁到基态时产生的B6种光子中有2种属于巴耳末系C使n=4能级的氢原子电离至少要0.85eV的能量D从n=2能级跃迁到基态释放光子的能量小于n=3能级跃迁到n=2能级释放光子的能量解:A、n=4激发态跃迁到基态时产生光子的能量最大,根据E=h知,波长最短,故A错误;B、6中巴耳末系是指氢原子由高能级向n=2能级跃迁时释放的光子,6种光子中从n=4→2与n=3→2的属于巴耳末系,即2种,故B正确;C、n=4能级的氢原子具有的能量为-0.85ev,故要使其发生电离能量变为0,至少需要0.85eV的能量,故C正确;D、从n=2能级跃迁到基态释放的光子能量为13.6-3.4=10.2ev,若能使某金属板发生光电效应,从n=3能级跃迁到n=2能级释放的光子能量3.4-1.51=1.89ev<10.2ev,不一定能使该板发生光电效应,故D错误.故选:BC3 有一个处于量子数n=4的激发态的氢原子,它向低能级跃迁时,最多可能发出几种频率的光子?【解析】:对于一个氢原子,它只能是多种可能的跃迁过程的一种,如图所示,由能级跃迁规律可知:处于量子数n=4的氢原子跃迁到n=3,n=2,n=1较低能级,所以最多的谱线只有3条。
4 已知氢原子的能级公式为:,其中E1=-13.6eV.现让一束单色光照射一群处于基态的氢原子,受照射后的氢原子能自发地发出3种不同频率的光,则该照射单色光的光子能量为()A 13.6eVB 12.75eVC 12.09eVD 10.2eV【解析】:选C 根据氢原子能自发的发出3种不同频率的光,可得:,解得:n=3,此时氢原子处于第3能级,有:能级差为:△E=E3-E1=-1.51-(-13.6)=12.09eV,故ABD错误,C正确.5 已知氢原子的能级规律为E1=-13.6eV、E2=-3.4eV、E3=-1.51eV、E4=-0.85eV.现用光子能量介于11eV~12.5eV范围内的光去照射一大群处于基态的氢原子,下列说法中正确的是()A 照射光中可能被基态的氢原子吸收的光子只有一种B 照射光中可能被基态的氢原子吸收的光子有无数种C 激发后的氢原子发射的不同能量的光子最多有三种D 激发后的氢原子发射的不同能量的光子最多有两种【解析】:选AC 6 氢原子能级图的一部分如图所示,a、b、c 分别表示在不同能级之间的三种跃迁途径,设在a、b、c三种跃迁过程中,放出光子的能量和波长分别是和A. B. ,则()【解析】:由能量关系可知C. D.,由代入上式有,即。
所以选项B、D正确。
7用大量具有一定能量的电子轰击大量处于基态的氢原子,观测到了一定数目的光谱线。
调高电子的能量再此进行观测,发现光谱线的数目比原来增加了5条。
用△n表示两次观测中最高激发态的量子数n之差,E表示调高后电子的能量。
根据氢原子的能级图可以判断,△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 eV C.△n=1,12.75 eV<E<13.06 eV D.△n=2,12.75 eV<E<13.06 eV【解析】:本题由于是电子轰击, 存在两种可能:第一种n=2到n=4,所以电子的能量必须满足13.6-0.85<E<13.6-0.54,故D选项正确;第二种可能是n=5,n=6,电子能量必须满足13.6-0.38<E<13.6-0.28,故A选项正确。
所以答案应选AD。
8一个氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级,该氢原子() A.放出光子,能量增加B.放出光子,能量减少C.吸收光子,能量增加D.吸收光子,能量减少答案 B解析氢原子从高能级向低能级跃迁时,放出光子,能量减少,故选项B正确,选项A、C、D错误.二、原子核核反应和核能1.原子核的组成(1) 原子核由质子和中子组成,质子和中子统称为核子.质子带正电,中子不带电.(2) X元素的原子核的符号为AZX,A—质量数=核子数=质子数+中子数,Z—核电荷数=质子数(Z)=元素的原子序数=核外电子数.2.天然放射现象(1) 天然放射现象:元素自发地放出射线的现象,首先由贝可勒尔发现.天然放射现象的发现,说明原子核具有复杂的结构. (2) 三种射线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两类,放射性同位素的化学性质相同.② 应用:消除静电、工业探伤、做示踪原子等. ③ 防护:防止放射性对人体组织的伤害. 3.核反应类型及核反应方程① 衰变:原子核放出α粒子或β粒子,变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变.α衰变:Z AX→Z -2A -4Y +24He β衰变:Z AX→Z+1 AY +-1 0e 当放射性物质连续发生衰变时,原子核中有的发生α衰变,有的发生β衰变,同时伴随着γ辐射.两个典型的衰变方程 α衰变: 92238U→ 90234Th +24Heβ衰变: 90234Th→ 91234Pa +-1 0e.②核反应遵从的规律①质量数守恒电荷数守恒动量守恒;能量守恒.4. 半衰期①定义:放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间.②影响因素:放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的,跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系.(3) 公式:N余=N原·,m余=m原·.5.核力:原子核内部,核子间所特有的相互作用力.6.核能(1) 核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm,其对应的能量ΔE=Δmc2.(2) 原子核分解成核子时要吸收一定的能量,相应的质量增加Δm,吸收的能量为ΔE=Δmc2.7.核能释放的两种途径的理解(1) 使较重的核分裂成中等大小的核;(2) 较小的核结合成中等大小的核.核子的比结合能都会增大,都可以释放能量.【例题】1 贝可勒尔在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. 614C → 714N +-1 0eB. 92235U +01n → 53139I +3995Y +201n C.12H +13H →24He +01n D.24He +1327Al →1530P +01n 答案 A解析 A 属于β衰变,B 属于重核裂变,C 是轻核聚变,D 是原子核的人工转变,故选A 项.2一个静止的氮核 714N 俘获一个速度为1.1×107 m/s 的氦核变成B 、C 两个新核.设B 的速度方向与氦核速度方向相同、大小为4×106 m/s ,B 的质量数是C 的17倍,B 、C 两原子核的电荷数之比为8∶1. (1)写出核反应方程; (2)估算C 核的速度大小.答案 (1) 714N +24He→ 817O +11H (2)2.4×107 m/s 解析 (2)由动量守恒定律:m He v He =m O v O +m H v Hv H =-2.4×107 m/s即C 核的速度大小为2.4×107 m/s【练习】1下列有关原子结构和原子核的认识,其中正确的是( ) A .γ射线是高速运动的电子流B .氢原子辐射光子后,其绕核运动的电子动能增大C .太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变D . 83210Bi 的半衰期是5天,100克 83210Bi 经过10天后还剩下50克 答案 B解析 β射线是高速电子流,而γ射线是一种电磁波,选项A 错误.氢原子辐射光子后,绕核运动的电子距核更近,动能增大,选项B 正确.太阳辐射能量的主要来源是太阳内部氢核的聚变,选项C 错误.10天为两个半衰期,剩余的 83210Bi为100×g =100×(21)2 g =25g ,选项D 错误.2核反应方程49Be +24He→ 612C +X 中的X 表示( ) A .质子 B .电子 C .光子D .中子 答案 D3 614C 能自发地进行β衰变,下列判断正确的是( ) A . 614C 经β衰变后变成 612C B . 614C 经β衰变后变成 714NC . 614C 发生β衰变时,原子核内一个质子转化成中子D . 614C 发生β衰变时,原子核内一个中子转化成质子 答案 BD4 科学家使用核反应获取氚,再利用氘和氚的核反应获得能量,核反应方程分别为:X +Y→24He +13H +4.9 MeV 和12H +13H→24He +X +17.6 MeV .下列表述正确的有( ) A .X 是中子B .Y 的质子数是3,中子数是6C .两个核反应都没有质量亏损D .氘和氚的核反应是核聚变反应 答案 AD解析 根据核反应方程:12H +13H→24He +X ,X 的质量数:m 1=2+3-4=1,核电荷数:z 1=1+1-2=0,所以X 是中子,故A 正确;根据核反应方程:X +Y→24He +13H ,X 是中子,所以Y 的质量数:m 2=4+3-1=6,核电荷数:z 2=2+1-0=3,所以Y 的质子数是3,中子数是3,故B 错误;根据两个核反应方程可知,都有大量的能量释放出来,所以一定都有质量亏损,故C 错误;氘和氚的核反应过程中是质量比较小的核生成质量比较大的新核,所以是核聚变反应,故D 正确.5关于天然放射现象,以下叙述正确的是( ) A .若使放射性物质的温度升高,其半衰期将变大B .β衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的C .在α、β、γ这三种射线中,α射线的穿透能力最强,γ射线的电离能力最强D .铀核( 92238U)衰变为铅核( 82206Pb)的过程中,要经过8次α衰变和6次β衰变 答案 D6(2018年模拟卷)目前核电站都是利用铀核裂变释放大量核能进行发电,其发生的核反应方程是一座发电功率为P=1.00×106kW的核电站,核能转化为电能的效率η=50%,每次核反应过程中放出的核能ΔE=2.78×10-11J,铀核的质量m U=390×10-27kg,则下列说法正确的是()A.X=3B.每年核电站消耗的能量约为6.3× 1016JC.每年消耗的数目约为2.27×1024个D.每年消耗的质量约为885kg【解析】选ABD 根据核反应方程遵循质量数和电荷数守恒知,X=3,A正确;因核电站发电效率为50%,则核电站消耗的功率为P′=2.00×106kW 核电站年消耗的能量W=P′t=2.00×109×365×24h≈6.3×1016J,B正确;产生这些能量消耗的铀核的数目:n==≈2.27×1027(个),C 错误;每年消耗的质量为M=nm U=2.27×1027×390×10-27kg=885.3kg,D正确;7 太阳现在正处于主序星演化阶段.它主要是由电子和11H、42He等原子核组成.维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应,核反应方程是:2 0-1e+411H→42He+释放核能,这些核能最后转化为辐射能.(1)已知质子质量m p,氦核的质量mα,电子质量m e,光速c.试求每发生一次上述核反应所释放的核能;(2)用上述辐射中产生的波长为400 nm某一单色光去照射逸出功为3.0×10-19J金属材料铯时,能否产生光电效应?若能,试求出产生的光电子的最大初动能.(保留三位有效数字,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s)答案(1)(4m p+2m e-mα)c2(2)能 1.97×10-19 J解析(1)根据爱因斯坦质能方程得,ΔE=Δmc2=(4m p+2m e-mα)c2 (2)单色光的能量为E=hcλ=6.63×10-34×3×1084×10-7J=4.97×10-19 J>3.0×10-19 J所以可以产生光电效应,最大初动能为E km=hν-W0=4.97×10-19 J -3.0×10-19 J=1.97×10-19J.。