1、第2节原子结构与原子核1.(2019贵州安顺模拟)根据粒子散射实验,卢瑟福提出了原子的核式结构模型.如图表示了原子核式结构模型的粒子散射图景.图中实线表示粒子的运动轨迹.其中一个粒子在从a运动到b、再运动到c的过程中(粒子在b点时距原子核最近),下列判断正确的是(B)A.粒子的动能先增大后减小B.粒子的电势能先增大后减小C.粒子的加速度先变小后变大D.电场力对粒子先做正功后做负功解析:粒子受到斥力作用,根据电场力做功特点可知从a运动到b过程中电场力做负功,电势能增加,动能减小,从b运动到c过程中,电场力做正功,电势能减小,动能增加,A,D错误,B正确;根据点电荷周围电场可知,距离原子核近的地方
2、电场强度大,故越靠近原子核加速度越大,因此粒子加速度先增大后减小,故C错误.2.(2018广东肇庆三模)如图所示为1934年约里奥居里夫妇用粒子轰击铝箔时的实验示意图,他们除探测到预料中的中子外,还发现拿走粒子放射源以后,铝箔仍继续发射出一种神奇的粒子.下列说法中正确的是(B)A.粒子轰击铝箔的核反应方程为AlHePHB.轰击铝箔后的生成物是磷P),它的衰变方程为 PSie+C.拿走粒子放射源以后,铝箔继续发射出的神奇粒子实际上是中子D.磷P)也具有放射性,只是它不像天然放射性元素那样有一定的半衰期解析:粒子轰击铝箔的核反应方程为AlHePn,轰击铝箔后的生成物是P,是磷的一种同位素,它具有放
3、射性,跟天然放射性元素一样发生衰变,也有一定的半衰期,衰变时放出正电子,衰变方程为PSie+,故选B.3.(2019湖南常德模拟)(多选)有关氢原子光谱的说法正确的是(BCD)A.氢原子的发射光谱是连续谱B.氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光C.氢原子光谱说明氢原子能级是分立的D.巴耳末公式反映了氢原子辐射光子频率的分立特性解析:由于氢原子发射的光子的能量E=Em-En,所以发射的光子的能量值E是不连续的,只能是一些特定频率的谱线,故A错误,B正确;由于氢原子的轨道是不连续的,故氢原子的能级是不连续的即是分立的,故C正确;由于跃迁时吸收或发射的光子的能量是两个能级的能量差,所以氢原子光谱的
4、频率与氢原子能级的能量差有关,巴耳末公式反映了氢原子辐射光子频率的分立特性,故D正确.4.(2019河南安阳模拟)一群处于基态的氢原子吸收某种光子后,向外辐射了a,b,c三种光,其波长分别为a,b,c,且abc,三种光子的能量分别为Ea,Eb,Ec,若a光恰能使某金属产生光电效应,则(D)A.被氢原子吸收的光子的能量为hB.Ea=Eb+EcC.=+D.b光一定能使该金属发生光电效应解析:根据能级间跃迁辐射或吸收的光子的能量等于两能级间的能级差,且E=及abc,知Ec=Ea+Eb,氢原子吸收的光子的能量为h,A,B错误;根据光子能量与波长的关系有,h=h+h,即=+,故C错误;b光的光子能量大于
5、a光的光子能量,a光恰好能使某金属发生光电效应,则b光一定能使该金属发生光电效应.故D正确.5.(2019河北保定模拟)氢原子能级的示意图如图所示,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(C)A.氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出射线B.大量氢原子从n=4的能级向n=2的能级跃迁时能够辐射出6种频率的光子C.a光子能量比b光子的能量大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解析:因为射线是原子核变化时辐射的,因此氢原子从高能级向低能级跃迁时,不会辐射射线,故A错误;大量的氢原子从n=4的能级向n=2的
6、能级跃迁时释放3种频率的光子,故B错误;从n=4的能级向n=2的能级跃迁时辐射出的光子能量大于从n=3的能级向n=2的能级跃迁时辐射出的光子能量,则a光子能量比b光子的能量大,故C正确;氢原子在n=2能级时,吸收的能量需大于等于3.4 eV,才能发生电离,故D错误.6.(2019湖北宜昌质检)关于天然放射现象,下列说法正确的是(B)A.放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间就是半衰期B.放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时,辐射出射线C.当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时,将发生衰变D.放射性物质放出的射线中,粒子动能很大,因此贯穿物质的本领很强解析:放
7、射性元素的半衰期是有一半该元素的原子核发生衰变所用的时间,故A错误;放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时,辐射出射线,故B正确;衰变的实质是核内的中子可以转化成质子和电子,产生的电子从核内发射出来,当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时将向低能级跃迁,不是发生衰变,故C错误;粒子动能很大,但是贯穿物质的本领很弱,故D错误.7.(2018安徽安庆二模)2017年9月29日世界首条量子保密通信干线“京沪干线”正式开通,我国科学家成功实现了世界上首次洲际量子保密通信.下列有关量子化学说的叙述中正确的是(A)A.爱因斯坦根据光电效应的实验规律,提出了“光子说”B.库仑通过对油滴
8、实验的分析,发现“电荷是量子化”的C.汤姆孙根据原子核式结构理论,提出了“原子轨道量子化”的假说D.卢瑟福根据原子光谱的实验规律,提出了“原子能量量子化”的假说解析:爱因斯坦通过对光电效应现象的研究提出了“光子说”,A对;密立根通过油滴实验发现了电荷是量子化的,B错;玻尔提出了原子轨道量子化及原子能量量子化假说,C,D错误.8.(2018江西上饶六校第一次联考)PET(正电子发射型计算机断层显像)的基本原理是:将放射性同位素O注入人体,参与人体的代谢过程O在人体内衰变放出正电子,与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子,被探测器探测到,经计算机处理后产生清晰的图像.根据PET原理,下列说法正确的
9、是(B)A.O衰变的方程为OFeB.将放射性同位素O注入人体O的主要用途是作为示踪原子C.一对正负电子湮灭后也可能只生成一个光子D.PET中所选的放射性同位素的半衰期应较长解析:由质量数守恒和电荷数守恒得O的衰变方程是 ONe,故A错误;将放射性同位素O注入人体,其主要用途是作为示踪原子,故B正确;由动量守恒定律可知,正负电子湮灭一定生成两个光子,故C错误;氧在人体内的代谢时间不长,因此PET中所选的放射性同位素的半衰期应较短,故D错误.9.(2019安徽宿州模拟)铀核U)经过m次衰变和n次衰变变成铅核Pb),关于该过程,下列说法中正确的是(B)A.m=5,n=4B.铀核U)的比结合能比铅核P
10、b)的比结合能小C.衰变产物的结合能之和小于铀核U)的结合能D.铀核U)衰变过程的半衰期与温度和压强有关解析:核反应方程为UPb+He+e根据质量数守恒和电荷数守恒,有235=207+4m,92=82+2m-n,解得m=7,n=4,故A错误;比结合能越大,原子核结合得越牢固,原子核越稳定,所以铀核的比结合能比铅核的比结合能小,故B正确;铀核U衰变成原子核Pb,根据爱因斯坦质能方程知,有质量亏损,释放能量,则衰变产物的结合能之和一定大于铀核的结合能,故C错误;放射性元素的半衰期与温度、压强无关,故D错误.10.(2019浙江宁波质检)静止的氡核Rn放出粒子后变成钋核Po,粒子动能为E.若衰变放出
11、的能量全部变为反冲核和粒子的动能,真空中的光速为c,则该反应中的质量亏损为(C)A.B.0C.D.解析:设粒子的质量为m1,速度大小为v,反冲核的质量为m2,速度大小为v.根据动量守恒定律可得,m1v=m2v,则=;粒子动能为E=m1v2,反冲核的动能E=m2v2,则E=E,释放的总动能为E+E=E,根据能量守恒知,释放的核能E=E,根据爱因斯坦质能方程E=mc2得,m=,C正确.11.(2019辽宁营口模拟)一个U原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应,其裂变方程为UnXSr+n,则下列叙述正确的是(A)A.X原子核中含有54个质子B.X原子核中含有141个核子C.因为裂变时释放能量,根
12、据E=mc2,所以裂变后的总质量数增加D.因为裂变时释放能量,出现质量亏损,所以生成物的总质量数减少解析:设X的原子核中含有x个质子,质量数为y,根据电荷数和质量数守恒有,92=x+38,235+1=y+94+2,解得x=54,y=140,故质子数为54个,而核子数为140个,故A正确,B错误;因为裂变时出现质量亏损,从而释放出能量,所以裂变后的总质量减少,但总的质量数是不变的,故C,D错误.12.(2019陕西吴起高中月考)(多选)在花岗岩、大理石等装饰材料中,都不同程度地含有放射性元素,下列有关放射性元素的说法中正确的是(CD)A.射线与射线一样都是电磁波,但穿透本领远比射线弱B.氡的半衰
13、期为3.8天,4个氡原子核经过7.6天后就一定只剩下1个氡原子核CU衰变成Pb要经过8次衰变和6次衰变D.放射性元素发生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解析:射线的实质是电子流,射线的实质是电磁波,射线的穿透本领比较强,故A项错误.半衰期对大量的原子核适用,对少量的原子核不适用,故B项错误.经过一次衰变,原子核的质量数不变,电荷数增加1,经过一次衰变,原子核的质量数减少4,电荷数减少2,则92-82=2n1-n2,238-206=4n1,衰变的次数n1=8,衰变的次数n2=6,故C项正确.发生衰变时,原子核中的一个中子,转变为一个质子和一个电子,电子释放出来.故D项正确.1
14、3.(2019福建龙岩模拟)日本9.0级大地震导致福岛核电站发生核泄漏事故,引起周边国家的关注和恐慌.核反应会产生许多放射性的副产品如碘131和铯137,由于发生核泄漏,许多国家都已检测出这两种元素.有关核反应及其产物,以下说法正确的是(D)A.日本福岛核电站是采用可控聚变反应技术,将产生的核能转化为电能B.反应堆可能发生的一种核反应方程是UnXeSr+nC.已知铯137的半衰期为30年,现有100个原子核铯137经过60年将剩下25个D.若核反应中质量亏损了m,则将释放mc2的核能.解析:日本福岛核电站是采用可控裂变反应技术,将产生的核能转化为电能,故A错误;核反应方程要满足质量数和电荷数守
15、恒,故该反应产生2个中子,故B错误;半衰期是对大量放射性元素的统计规律,对少量原子核是无意义的,故C错误;根据质能方程可知,若核反应中质量亏损了m,则将释放E=mc2的核能,故D正确.14.(2019湖北武汉模拟)(多选)一种典型的铀核裂变是生成钡和氪,同时放出3个中子,核反应方程是U+XBa+Kr+n;已知部分原子核的比结合能与核子数的关系如图所示,下列说法正确的是(AD)A.核反应方程中,X粒子是中子B.核反应方程中,X粒子是质子CUBa和Kr相比Ba核的比结合能最大,它最稳定DUBa和Kr相比U核的核子数最多,它的结合能最大解析:根据核反应方程结合质量数和电荷数守恒可知,X粒子是中子,故
16、A正确,B错误;根据比结合能的曲线可知,在Fe附近原子核的比结合能最大,然后随核子数的增大,比结合能减小,所以UBa和Kr相比Kr核的比结合能最大,它最稳定,故C错误;由于在核反应的过程中释放核能,可知UBa和Kr相比U核的核子数最多,它的结合能最大,故D正确.15.(2019山东烟台模拟)某实验室工作人员,用初速度 v0=0.09c(c为真空中的光速)的粒子轰击静止的氮原子核N,产生了质子H.若某次碰撞可看做对心正碰,碰后新核与质子同方向运动,垂直磁场方向射入磁场,通过分析偏转半径可得出新核与质子的速度大小之比为120,已知质子质量为m,则(B)A.该核反应方程为HeNOHB.质子的速度v约
17、为0.19cC.若用两个上述质子发生对心弹性碰撞,则每个质子的动量变化量是0.19mcD.若用两个上述质子发生对心弹性碰撞,则每个质子的动量变化量方向与末动量方向相反解析:由题意可知,该核反应方程为HeNOH,故A错误;设粒子、新核的质量分别为4m,17m,质子的速度为v,由题意可知,新核的速度为,选取粒子运动的方向为正方向,由动量守恒定律得,4mv0=+mv,解得,v0.19c,故B正确;两质子质量相等且发生对心弹性碰撞,则碰撞后两质子交换速度.对某一质子,选其末动量方向为正方向,则p2=mv,p1=-mv,又p=p2-p1,故解出p=0.38mc,方向与末动量方向一致,故C,D错误.16.
18、用速度大小为v的中子轰击静止的锂核Li),发生核反应后生成氚核和粒子.生成的氚核速度方向与中子的速度方向相反,氚核与粒子的速度之比为78,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粒子和氚核的动能,求出质量亏损.解析:(1nLiHHe.(2)由动量守恒定律得mnv=-mHv1+mHev2.由题意得v1v2=78,解得v1=,v2=.(3)氚核和粒子的动能之和为Ek=3m+4m=mv2.释放的核能为E=Ek-Ekn=mv2-mv2=mv2.由爱因斯坦质能方程得,质量亏损为m=.答案:(1nLiHHe(2)(3)
