1、选修3-5 第2章 原子 原子核【例1】在卢瑟福的粒子散射实验中，有少数粒子发生大角度偏转，其原因是（ ） A原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上B正电荷在原子中是均匀分布的 C、原子中存在着带负电的电子D原子只能处于一系列不连续的能量状态中解析：粒子散射实验中，有少数粒子发生了较大偏转并且有极少数粒子的偏转超过了900，有的甚至被反弹回去，偏转角达到l800，这说明了这些粒子受到很大的库仑力，施力体应是体积甚小的带电实体。根据碰撞知识，我们知道只有质量非常小的轻球与质量非常大的物体发生碰撞时，较小的球才被弹回去，这说明被反弹回去的粒子碰上了质量比它大得多的物质实体，即集中了全部质量
2、和正电荷的原子核答案：A类型二 能级跃迁与光纤谱线【例2】（09全国卷18）氢原子的部分能级如图所示。已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间。由此可推知, 氢原子 （ ）A. 从高能级向n=1能级跃迁时了出的光的波长比可见光的短 B. 从高能级向n=2能级跃迁时发出的光均为可见光C. 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. 从n=3能级向n=2能级跃迁时发出的光为可见光解析：本题考查玻尔的原理理论. 从高能级向n=1的能级跃迁的过程中辐射出的最小光子能量为9.20ev,不在1.62eV到3.11eV之间,A正确.已知可见光子能量在1.62eV到3.11eV之间从
3、高能级向n=2能级跃迁时发出的光的能量3.40ev，B错. 从高能级向n=3能级跃迁时发出的光的频率只有能量大于3.11ev的光的频率才比可见光高,C错.从n=3到n=2的过程中释放的光的能量等于1.89ev介于1.62到3.11之间,所以是可见光D对。类型三 核能的计算【例3】（09山东物理38） (1)历史上第一次利用加速器实现的核反应，是用加速后动能为0.5MeV的质子H轰击静止的X，生成两个动能均为8.9MeV的He.（1MeV=1.6-13J）上述核反应方程为_。质量亏损为_kg。解析：（1）或，。考点：原子核【巩固练习】1（2010重庆1）氢原子分能级示意图如题19所示，不同色光的
4、光子能量如下表所示。色光赤橙黄绿蓝靛紫光子能量范围（eV）1.612.002.002.072.072.142.142.532.532.762.763.10处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为（ ）1. 红、蓝靛2. 黄、绿3. 红、紫4. 蓝靛、紫【答案】A【解析】如果激发态的氢原子处于第二能级，能够发出10.2 eV的光子，不属于可见光；如果激发态的氢原子处于第三能级，能够发出12.09 eV、10.2 eV、1.89 eV的三种光子，只有1.89 eV属于可见光；如果激发态的氢原子处于第四能级，能够发出12.75 eV、12.09 eV、10.2 eV、
5、2.55 eV、1.89 eV、0.66 eV的六种光子，1.89 eV和2.55 eV属于可见光，1.89 eV的光子为红光，2.55 eV的光子为蓝靛，A正确。2.（2010全国卷14）原子核经放射性衰变变为原子核，继而经放射性衰变变为原子核，再经放射性衰变变为原子核。放射性衰变、和依次为（ ）A衰变、衰变和衰变 B衰变、衰变和衰变C衰变、衰变和衰变 D衰变、衰变和衰变【答案】A【解析】,质量数少4,电荷数少2,说明为衰变. ,质子数加1,说明为衰变,中子转化成质子. ,质子数加1,说明为衰变,中子转化成质子.【命题意图与考点定位】主要考查根据原子核的衰变反应方程，应用质量数与电荷数的守恒
6、分析解决。3. （2010天津2）下列关于原子和原子核的说法正确的是（ ）A衰变现象说明电子是原子核的组成部分B波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答案：B4.（2010天津8）用同一光管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图。则这两种光（ ）A照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大B.从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角大C.通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大D.通过同一玻璃三棱镜时，a光的偏折程度大答案：BC5. （2010全国卷14）原
7、子核与氘核反应生成一个粒子和一个质子。由此可知（ ）AA=2，Z=1 B. A=2，Z=2 C. A=3，Z=3 D. A=3，Z=2【答案】D【解析】，应用质量数与电荷数的守恒，解得，答案D。【命题意图与考点定位】主要考查根据原子核的聚变反应方程，应用质量数与电荷数的守恒分析解决。6（2010北京15）太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少。太阳每秒钟辐射出的能量约为41026 J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近（ ）A.1036 kgB.1018 kgC.1013 kgD.109 kg【答案】 D【解析】根据爱因斯坦的质能方程，kg，D正确7（2010上海物理1
8、）卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是（ ）（A）粒子的散射实验 （B）对阴极射线的研究（C） 天然放射性现象的发现 （D）质子的发现答案：A解析：卢瑟福根据粒子的散射实验结果，提出了院子的核式结构模型：原子核聚集了院子的全部正电荷和几乎全部质量，电子在核外绕核运转。本题考查原子的核式结构的建立。8. （2010上海物理4）现已建成的核电站的能量来自于（ ）（A）天然放射性元素衰变放出的能量 （B）人工放射性同位素放出的的能量（C）重核裂变放出的能量 （D）化学反应放出的能量【解析】C 本题考查原子核反应。难度：易。9. （2010上海物理4）某放射性元素经过11.4天有的原子
9、核发生了衰变，该元素的半衰期为（ ）（A）11.4天 （B）7.6天 （C）5. 7天 （D）3.8天答案：D解析：根据，因为t=11.4day，所以=3.8day，选D。本题考查原子核半衰期的计算。难度：中等。10. （2010新课标34(1)）用频率为的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为的三条谱线，且，则_.(填入正确选项前的字母)A、 B、 C、 D、答案：B解析：大量氢原子跃迁时只有三个频率的光谱，这说明是从n=3能级向低能级跃迁，根据能量守恒有，解得：，选项B正确【考点模拟演练】1科学家发现在月球上含有丰富的He(氦3)它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃
10、料，其参与的一种核聚变反应的方程式为HeHe2HHe.关于He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He聚变反应发电【答案】B【详解】轻核聚变而生成质量较大(中等)的新核故B正确2.仔细观察氢原子的光谱,发现它只有几条分离的不连续的亮线,其原因是( )A.氢原子只有几个能级B.氢原子只能发出平行光C.氢原子有时发光,有时不发光D.氢原子辐射的光子的能量是不连续的,所以对应的光的频率也是不连续的 【答案】选D.【详解】光谱中的亮线对应不同频率的光,“分离的不连续的亮线”对应着不同频率的光,B、C错.氢原子在不同的能级之间跃
11、迁时,辐射不同能量的光子,并且满足E=h.能量不同,相应光子频率不同,体现在光谱上是一些不连续的亮线,A错误D正确.3.卢瑟福和他的助手做粒子轰击金箔实验,获得了重要发现:关于粒子散射实验的结果,下列说法正确的是( )A.证明了质子的存在B.证明了原子核是由质子和中子组成的C.证明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里D.说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动【答案】选C.【详解】粒子散射实验发现了原子内存在一个集中了全部正电荷和几乎全部质量的核.数年后卢瑟福发现核内有质子并预测核内存在中子,所以C对,A、B错.玻尔发现了电子轨道量子化,D错.4.下列关于放射性现象的说法中,正
12、确的是( )A.原子核发生衰变时,生成核与原来的原子核相比,中子数减少了4B.原子核发生衰变时,生成核与粒子的总质量等于原来的原子核的质量C.原子核发生衰变时,生成核的质量数比原来的原子核的质量数多1D.单质的铀238与化合物中的铀238的半衰期是相同的【答案】选D.【详解】原子核发生衰变时,生成核与原来的原子核相比,中子数减少了2,A错误;生成核与粒子的总质量小于原来的原子核的质量,B错误;原子核发生衰变时,生成核的质量数与原来的原子核的质量数相同,C错误;放射性元素的半衰期由原子核的内部因素决定,跟元素的化学状态无关,所以单质的铀238与化合物中的铀238的半衰期是相同的,D正确.5(20
13、11河北石家庄三月)正电子发射型计算机断层显像(PET)的基本原理是：将放射性同位素O注入人体，O在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇湮灭转化为一对光子，被探测器采集后，经计算机处理生成清晰图像则根据PET原理判断下列表述正确的是 () A.O在人体内衰变方程是ONeB正、负电子湮灭方程是ee2C在PET中，O主要用途是作为示踪原子D在PET中，O主要用途是参与人体的新陈代谢【答案】ABC【详解】由题意知A、B正确，显像的原理是采集光子，即注入人体内的O衰变放出正电子和人体内的负电子湮灭转化为光子，因此O主要用途是作为示踪原子，故C对，D错6光电效应的实验结论是：对于某种金属()A无论
14、光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应C超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小D超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大【答案】AD【详解】根据光电效应规律可知A正确，B、C错误根据光电效应方程mvhW，频率越高，初动能就越大，D正确7裂变反应是目前核能利用中常见的反应以原子核为燃料的反应堆中，当俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为：UnXeSr3X23504321.0087138.917893.9154反应方程下方的数字是中子及有关原子核的静止质量(以原
15、子质量单位 u 为单位，取1 u 的质量对应的能量为9.3102 MeV，此裂变反应中()A释放出的能量是30102 MeV，X是中子B释放出的能量是30 MeV，X是质子C释放出的能量是1.8102 MeV，X是中子D释放出的能量是1.8102 MeV，X是质子【答案】C【结束】据核反应过程中质量数和电荷数守恒可判断X是中子m(235.04321.0087138.917893.915431.0087) u0.1926 u，可见该反应释放能量，释放的能量E0.19269.3102 MeV1.8102 MeV.故C正确8.(1)氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时,下列说
16、法中正确的是( )A.氢原子的能量增加B.氢原子的能量减少C.氢原子要吸收一定频率的光子D.氢原子要放出一定频率的光子(2)在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到n=2能级发出的谱线属于巴耳末线系，若一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有2条属于巴耳末线系，则这群氢原子自发跃迁时最多发出_条不同频率的谱线.【答案】(1)B、D (2)6【详解】(1)选B、D.氢原子的核外电子离原子核越远,氢原子的能量(包括动能和势能)越大.当氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时,原子的能量减少,氢原子要放出一定频率的光子.显然,选项B、D正确.(2)氢原子发出的光谱线中有2条属于巴耳末线系
17、，说明电子是从n=4能级向低能级跃迁的，因此可发出的谱线条数为 (条). 9(2010年济宁模拟)根据巴耳末公式，指出氢原子光谱在可见光范围内波长最长的两条谱线所对应的n，它们的波长各是多少？氢原子光谱有什么特点？【答案】6.5107 m4.8107 m不连续的线状谱【详解】根据巴耳末公式R()，得当n3,4时氢原子发光所对应的波长最长当n3时有1.10107()解得16.5107m当n4时有1.10107()解得24.8107 m.除巴耳末系外，在红外和紫外光区的其他谱线也都是满足与巴耳末公式类似的关系式，即R()其中a分别为1,3,4，对应不同的线系，由此可知氢原子光谱是由一系列线系组成的
18、不连续的线状谱10原子可以从原子间的碰撞中获得能量，从而发生能级跃迁(在碰撞中，动能损失最大的是完全非弹性碰撞)一个具有13.6 eV动能、处于基态的氢原子与另一个静止的、也处于基态的氢原子发生对心正碰(1)是否可以使基态氢原子发生能级跃迁(氢原子能级如图11所示)?(2)若上述碰撞中可以使基态氢原子发生电离，则氢原子的初动能至少为多少？【答案】(1)不能(2)27.2 eV【详解】(1)设运动氢原子的速度为v0，完全非弹性碰撞后两者的速度为v，损失的动能E被基态氢原子吸收若E10.2 eV，则基态氢原子可由n1跃迁到n2.由动量守恒和能量守恒有：mv02mvmvmv2mv2EmvEkEk13.6 eV解得，Emv6.8 eV因为E6.8 eV10.2 eV.所以不能使基态氢原子发生跃迁(2)若使基态氢原子电离，则E13.6 eV，代入得Ek27.2 eV.
