1、优质文档优质文档第二节 原子结构原子核能随堂演练巩固1.(2011上海单科,2)卢瑟福利用 粒子轰击金箔的实验研究原子结构,正确反映实验结果的示意图是( ) 【答案】 D 2.在下列 4个核反应方程中,x 表示质子的是( ) A. +x B. +x 3015PSi238492UThC. +x D. +x 2727301AlnMg7301315AlHeP【解析】 由核反应方程的质量数和电荷数守恒,可得各个选项中的 x分别为正电子、 粒子、质子、中子. 【答案】 C 3.(2011山东理综,38(1)碘 131核不稳定,会发生 衰变,其半衰变期为 8天. (1)碘 131核的衰变方程: I (衰变
2、后的元素用 X表示). 135(2)经过天有 75 %的碘 131核发生了衰变. 【解析】 (1)衰变过程遵循核电荷数和质量数守恒, 有 I X e 135401(2)根据半衰变期的定义可知,经 2个半衰期的时间,即 16天,共有 的碘发生了衰3124变. 【答案】 X e (2)16 1354()04.(2011全国卷理综,18)已知氢原子的基态能量为 E,激发态能量 / 其中 n=2,3.1nE2用 h表示普朗克常量,c 表示真空中的光速.能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为( ) A. B. 143cE 12hcE优质文档优质文档C. D. 14hcE 19hcE【解析】 根据激
3、发态能量公式 可知氢原子第一激发态的能量为 设能使氢原子从第12En14E一激发态电离的最大波长(设波长为 m)的光子能量为 E,则有 E=0,且rm1联立解得 所以本题正确选项只 有 C. mcEh14mhcE【答案】 C 5.氦氖激光器能产生三种波长的激光,其中两种波长分别为 0.632 8 , .39 1m23.已知波长为 的激光是氖原子在能级间隔为 .96 eV的两个能级之间跃迁产1E生的.用 表示产生波长为 的激光所对应的跃迁的能级间隔 ,则 的近似值为( ) 2E2 2EA.10.50 eV B.0.98 eV C.0.53 eV D.0.36 eV 【解析】 根据 知,h、c 为
4、常数,则 E与 成反比,即 将h12E1.96 eV 、 0.632 8 、 3.39 代 入,得 .36 1E1m2m20eV. 【答案】 D 6.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0.5 MeV 的质子 H轰击1静止的 X,生成两个动能均为8.9 MeV 的 He.(1 MeV=1. J) AZ 42360上述核反应方程为 . 质量亏损为 kg. 【解析】 或 17432HXe17432HLie由 得 2mcE末 初2cAkg 1382(905)63=3. kg. 【答案】 或 17432HXe17432HLie3. 290优质文档优质文档7.在 衰变中常伴有一种称为”中
5、微子”的粒子放出,中微子的性质十分特别,因此在实验中很难探测.1953 年,莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统,利用中微子与水中 的核反应,间接地证实了中微子的 存在. 1H(1)中微子与水中的 发生核反应,产生中子 和正电子 即 1 10()n01()e中微子 10ne可以判定,中微子的质量数和电荷数分别是.(填写选项前的字母) A.0和 0 B.0和 1 C.1和 0 D.1和 1 (2)上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇,与电子形成几乎静止的整体后,可以转变为两个光子( 即 )012e已知正电子和电子的质量都为 9. kg反应中产生的每个光子的能量约为 J.正电子1
6、310与电子相遇不可能只转变为一个光子,原因是 . (3)试通过分析比较,具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小. 【解析】 (1)由粒子的质量和电荷量守恒定律可知,A 选项 正确. (2)由爱因斯坦质能方程即可得出答案.如果只转变为一个光子,则反应后动量不为零,违反了动量守恒定律. (3)粒子的动量 物质波的波长 . 2rmkpEhp由 n e知 n e,则 n e. rmrrrrmr【答案】 (1)A (2)8. 遵循动量守恒 n e 140(3)rmr8.(2011浙江温州十校联考)下列有关说法中正确的是 ( ) A.卢瑟福的 粒子散射实验可以估测原子核的大小 B. 射线一般伴随着
7、或 射线产生,在这三种射线中, 射线的穿透能力最强,电离能力也最强 C. n是核裂变方程,其中 x=11 2359190136854UnSrXe10xD. 是 衰变方程 12FHO【解析】 射线的穿透能力最强,电离能力也最弱,B 错;C 项中 x=10;D不是衰变,应用原子核人工转变. 【答案】 A 9.如图所示为氢原子的能级示意图,一个氢原子处于基态,吸收 1个光子后氢原子处于 n=4的激发态,在向较低能级跃迁的过程中能向外发出光子,用这些光子照射逸出功为 2.49 eV的优质文档优质文档金属钠,下列说法正确的是( ) A.吸收的光子能量为 12.75 eV B.可能发出 6种不同频率的光子
8、 C.可能发出的光子中从 n=4跃迁到 n=3所发出的光波长最小 D.金属钠表面所发出光电子的初动能最大值为 10.26 eV 【解析】 吸收的光子能量等于 12.75 eV,A对;因为是一个氢原子,故可能最多发出 3种不同频率的光子,B 错;根据能级图,从 n=4跃迁到 n=3所发出的光子能量最小,频率最多,波长最长,C 错;从 n=4跃迁到 n=1所发出的光子能量最大,这样的光子照射金属钠表面所发出光电子的初动能最大值为 12.75 eV-2.49 eV=10.26 eV,D对. 【答案】 AD 10.( 选做题)云室处在磁感应强度为 B的匀强磁场中,一静止的质量为 M的原子核在云室中发生
9、一次 衰变 粒子的质量为 m,电荷量为 q,其运动轨迹在与磁场垂直的平面内.现测得 粒子运动的轨道半径 R,试求在衰变过程中的质量亏损.(注:涉及动量及动量问题时,亏损的质量可忽略不计). 【解析】 令 v表示 粒子的速度,由洛伦兹力和牛顿定律可得: 2RqBm令 v表示衰变后剩余核的速度,在考虑衰变过程中系统的动量守恒时,因为质量亏损很小,可不予考虑,由动量守恒可知:(M-m)v=mv 在衰变过程中, 粒子和剩余核的动能来自于核能,即 21()mcMv21m联立式解得: . 2()MqBRmc【答案】 2()MqBRmc课后作业夯基(时间:45 分钟 必做题满分:100 分 选做题:10 分
10、) 一、不定项选择题(本题共 8小题,每小题 8分,共 64分.选对但不全的得 5分) 1.下列说法中正确的是( ) A.天然放射现象说明原子核还具有复杂结构 B.卢瑟福通过 粒子散射实验,发现原子核有一定的结构 C.查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子 D.质子和中子也是具有复杂结构的 【解析】 天然放射现象是元素的原子核自发发出射线的现象,说明原子核还具有复杂结构,选项 A正确;卢瑟福通过 粒子散射实验,发现原子而非原子核有一定的结构,提出核式结构学说,选项 B错误;查德威克在用粒子轰击铍核时发现了中子,选项 C正确;质子和中子也不优质文档优质文档基本,可以再分,有自己复杂结构,选项
11、 D正确. 【答案】 ACD 2.放射性同位素钍 232经 、 衰变会生成氧,其衰变方程为 Rn+x +y ,其中23209086Th( ) A.x=1,y=3 B.x=2,y=3 C.x=3,y=1 D.x=3,y=2 【解析】 由衰变方程: He+ 由质量数守恒和电荷数守恒得:23902086ThRn42x01ey232=220+4x,90=86+2x-y,可解得:x=3,y=2. 【答案】 D 3.下列现象中,与原子核内部变化有关的是( ) A. 粒子散射现象 B.天然放射现象 C.光电效应现象 D.原子发光现象 【解析】 粒子散射现象是用 粒子轰击重金属核过程中产生的现象,与核内部的变
12、化无关,A错;天然放射现象是指放射性元素的原子核放出 、 、 等射线后产生新核的过程,与原子核内部变化有关,B 正确;光电效应是核外电子吸引光子能量后变成光电子的过程,与核内变化无关,C 错;原子发光是核外电子从高能级跃迁到低能级的过程中产生的,与核内变化无关,D 错. 【答案】 B 4.(2009四川高考理综,18)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 ( ) A.氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出 射线 B.氢原子从 n=4的能级向 n=3的能级跃迁时会辐射出紫外线
13、C.在水中传播时,a 光较 b光的速度小 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】 射线是由原子核受激发产生的,不是原子外层的电子受激发产生的,所以 A错误.从能级 4向能级 2比从能级 4向能级 3跃迁时辐射的能量大,所以不可能出现紫外线,故 B错误.因为 a光能量高于 b光,所以 a光的频率高于 b光的频率,所以 a光在介质中的折射率高于 b光在同种介质中的折射率,据 v=c/n可得 a光的速度小于 b光,所以 C正确.氢原子处于n=2能级时吸收的能量必须大于 3.4 eV才能发生电离,所以 D错误. 优质文档优质文档【答案】 C 5.科学家发现在月球上含有丰富
14、的 He(氦 3),它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料,其参32与的一种核聚变反应的方程式为 .关于 He聚变下列表述He1242He32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 32【解析】 对于氦核聚变来讲会放出大量的能量,故肯定会有质量亏损,所以 A、C 错误;目前世界上的核电站利用核能的主要方式为重核裂变,所以 D错误. 【答案】 B 6.(2011山东潍坊质检,38) C是一种半衰期为 5 730 年的放射性同位素.若考古工作者探测14到某古木中 C的含量为原来的 则该古树死亡时间距今
15、大约( ) 14A.22 920年 B.11 460年 C.5 730年 D.2 865年 【解析】 因为 又 C的含量为原来的 可知经过两个半衰期,故所用时间 5 95102()m414年=11 460 年. 7302【答案】 B 7.原子核 U经放射性衰变变为原子核 Th,继而经放射性衰变为原子核 Pa,再经放射892 23490 23491性衰变变为原子核 .放射性衰变和依次为 ( ) 234UA. 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 【解析】 根据核反应过程中的质量数守恒和电荷数守恒特点 U核与 Th核比较可知,核2
16、38923490反应的另一产物为 He,所以衰变为 衰变,BC 项排除; Pa核与 U核比较可知,核反42412应的另一产物为 e,所以衰变为 衰变,A 项 正确. 01【答案】 A 8.天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示,由此可推知( ) 优质文档优质文档A.来自于原子核外的电子 B.的电离作用最强,是一种电磁波 C.照射食品可以杀死腐败的细菌 D.的电离作用最弱,属于原子核内释放的光子 【解析】 从题图可知三种射线的穿透能力由强到弱分别是( 射线)、 射线)、(射线),其中 射线的电离作用最强,选项 B错; 射线是核内中子转化而来,选项 A错误;(射线是原子核从高能级到
17、低能级跃迁产生的,电离作用最弱,选项 D正确. 【答案】 CD 二、论述 计算题(本题共 2小题,共 36分) 9.(18分)(2011 湖南长沙一中模拟)太阳的能量来自下面的反应:四个质子(氢核)聚变成一个氮粒子,同时发射两个正电子,若太阳辐射能量的总功率为 P,质子 H、氦核 He、正电子 e14201的质量分别为 、 、 ,真空中的光速为 c,求: pmae(1)写出核反应方程式. (2)核反应所释放的能量 E. (3)1 s内参与上述热核反应的质子数目. 【解析】 (1)核反应方程式为 (3分) 144021He(2)质量亏损 ), (4分) (pmae根据爱因斯坦质能方程: E= 核
18、反应释放的能量, 2c(4分) (4pEae2c(3)设单位时间内参与热核反应的质子数为 N, 依据能量关系 (4分) E4PtN有 【答案】 (1)见解析 (2)pma2e)c优质文档优质文档(3)10.(18分)用中子轰击锂核 Li)发生核反应,生成氚核和 粒子,并放出 4.8 MeV的能量. 63( (1)写出核反应方程; (2)求出质量亏损; (3)若中子与锂核是以等值反向的动量相碰,则氚核和 粒子的动能之比是多少? 【解析】 (1)核反应方程为 4.8 MeV; (4分) 6313402LinHe(2)根据质能方程 E= 有 2mcu=0.005 2 u; (4分) 248E9315
19、cm(3)当中子与锂核以等值反向的动量相碰时,由动量守恒定律得 (5分) 则【答案】 .8 MeV (2)0.005 2 u (3)34 63(1)34012LinHe三、选做题(10 分) 11.(2011广东汕头考试,17)如图所示,静止在匀强磁场中的 Li核俘获一个速度为 .6307vm/s的中子而发生核反应 Li n H He,若已知 He的速度为 . 47106310342 241m/s,其方向跟中子反应前的速度方向相同(已知 =1 u u =3 u).求: meHmH的速度是多大? 31)(2)在图中画出粒子 H和 He的运动轨迹,并求它们的轨道半径之比. 3142(3)当粒子 He旋转了 3周时,粒子 H旋转几周?【解析】 Li核俘获 的过程,系统动4231 63(1)10n量守恒, 则 (2分) 即代入数据得 . m/s,负号表示跟 的方向相反. (1 分) 1v300v优质文档优质文档(2)运动轨迹如图所示 (2 分) H和 He在磁场中半径之比为 3142 HreH和 的周期之比为 所以它们的转速之比为31()42e(2分) 当 粒子转 3周时,氚核转动 2周. (1 分) 【答案】 (1)1. m/s,跟 的方向相反 (2)340 (3)2 3010v
