133原子与原子核

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1、13.3 原子与原子核1氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为2，已知普朗克常量为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则()A吸收光子的能量为h1h2B辐射光子的能量为h1h2C吸收光子的能量为h2h1D辐射光子的能量为h2h1解析 氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光，说明能级m高于能级n，而从能级n跃迁到能级k时吸收紫光，说明能级k也比能级n高，而紫光的频率2大于红光的频率1，所以h2h1，因此能级k比能级m高，所以若氢原子从能级k跃迁到能级m，应辐射光子，且光子能量应为h2h1.故选项D正确答案 D2根据粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结

2、构模型如图1-3-9所示为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()图13-3-1A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根据题意，粒子运动过程中，电场力对粒子先做负功后做正功，所以其电势能先增大后减小，而动能先减小后增大，B正确，A、D错误根据库仑定律和牛顿第二定律可知粒子加速度先增大后减小，C错误答案B3氦原子被电离出一个核外电子，形成类氢结构的氦离子已知基态的氦离子能量为E154.4 eV，氦离子的能级示意图如

3、图13-3-3所示，在具有下列能量的光子或者电子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是()图13-3-2A42.8 eV(光子) B43.2 eV(电子)C41.0 eV(电子) D54.4 eV(光子)解析由于光子能量不可分，因此只有能量恰好等于两能级差的光子才能被氦离子吸收，故A项中光子不能被吸收，D项中光子能被吸收；而实物粒子(如电子)只要能量不小于两能级差，均可能被吸收，故B、C两项中电子均能被吸收答案A4如图13-3-3为氢原子的能级图，已知处于较高能级的氢原子能自发地向较低能级跃迁，则：图13-3-3(1)一群氢原子由n4能级向n1能级跃迁时最多可辐射出_种不同频率的光(2)要想使

4、处在n2激发态的氢原子电离至少吸收_eV的能量答案(1)6(2)3.405光子不仅具有能量Eh，而且像实物粒子一样具有大小为p的动量如果氢原子能级可用如下公式来描述：En(2.181018J)，n1,2,3，其中Z为原子序数已知电子电荷量取1.601019C.则氢原子第一激发态的能量为_，为使处于基态的氢原子进入激发态，入射光子所需的最小能量为_氢原子从第一激发态跃迁回基态时，如果考虑到原子的反冲，辐射光子的频率_(选填“小于”或“大于”)不考虑原子的反冲时辐射光子的频率解析 第一激发态E2()J3.4 eV.由能级跃迁公式：hEmEn，从基态跃迁至第一激发态，所需光子的最小能量为E最小E2E

5、110.2 eV.不考虑氢原子反冲时，辐射光子的频率为：h0E最小E2E1.考虑氢原子反冲时，设反冲的动能为m2，辐射的光子能量为h.由能量守恒：h0hm2，可见辐射光子的频率降低了答案 3.4 eV10.2 eV小于6一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个光子已知质子、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HnHB聚变反应中的质量亏损mm1m2m3C辐射出的光子的能量E(m3m1m2)cD光子的波长解析此核反应的核反应方程为HnH，A错；由质能方程，光子的能量为E(m1m2m3)c2，C错；由Eh知，波长，D错

6、；故B正确答案B7太阳内部持续不断地发生着4个质子(H)聚变为1个氦核(He)的热核反应，核反应方程是4HHe2X，这个核反应释放出大量核能已知质子、氦核、X的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c.下列说法中正确的是()A方程中的X表示中子(n)B方程中的X表示电子(e)C这个核反应中质量亏损m4m1m2D这个核反应中释放的核能E(4m1m22m3)c2解析由核反应质量数守恒、电荷数守恒可推断出X为e，A、B错；质量亏损为m4m1m22m3释放的核能为Emc2(4m1m22m3)c2，C错、D对选D.答案D8我国科学家研制“两弹”所涉及的基本核反应方程有：(1)UnSrXekn(2)H

7、HHedn关于这两个方程的下列说法，正确的是()A方程(1)属于衰变B方程(2)属于轻核聚变C方程(1)中k10，方程(2)中d1D方程(1)中k6，方程(2)中d1解析本题考查核反应方程(1)为典型的裂变方程，故A选项错误(2)为聚变反应，故B项正确根据质量数守恒和电荷数守恒定律可得k10，d1，故C选项正确答案BC9放射性同位素电池是一种新型电池，它是利用放射性同位素衰变放出的高速带电粒子(射线、射线)与物质相互作用，射线的动能被吸收后转变为热能，再通过换能器转化为电能的一种装置其构造大致是：最外层是由合金制成的保护层，次外层是防止射线泄漏的辐射屏蔽层，第三层是把热能转化成电能的换能器，最

8、里层是放射性同位素电池使用的三种放射性同位素的半衰期和发出的射线如下表：同位素90Sr210Po238Pu射线半衰期28年138天89.6年若选择上述某一种同位素作为放射源，使用相同材料制成的辐射屏蔽层，制造用于执行长期航天任务的核电池，则下列论述正确的是()A90Sr的半衰期较长，使用寿命较长，放出的射线比射线的贯穿本领弱，所需的屏蔽材料较薄B210Po的半衰期最短，使用寿命最长，放出的射线比射线的贯穿本领弱，所需的屏蔽材料较薄C238Pu的半衰期最长，使用寿命最长，放出的射线比射线的贯穿本领弱，所需的屏蔽材料较薄D放射性同位素在发生衰变时，出现质量亏损，但衰变前后的总质量数不变解析原子核衰

9、变时，释放出高速运动的射线，这些射线的能量来自原子核的质量亏损，即质量减小，但质量数不变，D对；从表格中显示Sr的半衰期为28年、Po的半衰期为138天、Pu的半衰期为89.6年，故Pu的半衰期最长，其使用寿命也最长，射线的穿透能力没有射线强，故较薄的屏蔽材料即可挡住射线的泄漏，C对答案CD102010年上海世博会太阳能应用技术引领了世界太阳能屋顶、太阳能幕墙、太阳能汽车、太阳能动态景观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4个氢核(H)转化成一个氦核(He)和两个正电子(e)并放出能量已知质子质量mp1.007 3 u，粒子的质量m4.001 5 u，

10、电子的质量me0.000 5 u，1 u的质量相当于931 MeV的能量(1)热核反应方程为_；(2)一次这样的热核反应过程中释放出多少MeV的能量？(结果保留四位有效数字)解析(1)4HHe2e(2)m4mpm2me41.007 3 u4.001 5 u20.000 5 u0.026 7 uEmc20.026 7 u931 MeV24.86 MeV答案(1)4HHe2e(2)24.86 MeV11(1)在核反应堆中，铀核吸收中子会发生裂变，裂变的产物是多样的，所生成的核往往还会衰变，其中一个衰变过程可表述为IXe_E.试问式中空格应为何种粒子？(2)I的半衰期为8天开始时核废料中有N0个I核

11、，经过16天，还有_个I核(3)核电站的固体废料放射性比较强，要在核电站内的专用废物库放置5年，且在放置的初始阶段要对固体废料进行冷却处理请简述需要进行冷却处理的理由解析(1)由核反应过程中质量数和核电核数守恒，得该粒子质量数为0，核电荷数为1，核反应方程为IXeeE，空格中粒子为电子(2)由半衰期定义得剩余I核数NN0N0.答案(1)e电子(2)N0(3)核电站的固体废料放射性比较强，能放出射线，放出巨大能量且刚开始放射性比较强，释放出的能量比较大，温度升高快，必须在初始阶段对核固体废料进行冷却处理12太阳中含有大量的氘核，因氘核不断发生核反应释放大量的核能，以光和热的形式向外辐射已知氘核质

12、量为2.013 6 u，氦核质量为3.015 0 u，中子质量为1.008 7 u，1 u的质量相当于931.5 MeV的能量则：(1)完成核反应方程：HH_n.(2)求核反应中释放的核能(3)在两氘核以相等的动能0.35 MeV进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，求反应中产生的中子和氦核的动能解析(1)He(2)Emc2(22.013 6 u3.015 0 u1.008 7 u)931.5 MeV3.26 MeV.(3)两核发生碰撞时：0Mv1mv2由能量守恒可得：E2EkMvmv由以上两式解得：EHeMv0.99 MeV，E中mv2.97 MeV答案(1)He(2)3.26 M

13、eV(3)0.99 MeV2.97 MeV13(1)Th是不稳定的，能自发的发生衰变完成Th衰变反应方程ThPa_.Th衰变为Rn，经过_次衰变，_次衰变(2)1919年，卢瑟福用粒子轰击氮核发现质子科学研究表明其核反应过程是：粒子轰击静止的氮核后形成了不稳定的复核，复核发生衰变放出质子，变成氧核设粒子质量为m1，初速度为v0，氮核质量为m2，质子质量为m0，氧核的质量为m3，不考虑相对论效应粒子轰击氮核形成不稳定复核的瞬间，复核的速度为多大？求此过程中释放的核能解析(1)根据核电荷数守恒和质量数守恒，粒子为e.设发生n次衰变，m次衰变，则有2342224n，90862nm，解得n3，m2.(2)设复核的速度为v，由动量守恒定律得m1v0(m1m2)v解得v.核反应过程中的质量亏损mm1m2m0m3反应过程中释放的核能Emc2(m1m2m0m3)c2.答案(1)e32(2)v(m1m2m0m3)c2