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原子结构核

1.(多选)如图，是氢原子的能级图。当处于n=4激发态的大量氢原子跃迁到低能级时，总共可以辐射出6种不同频率的光子，其中巴尔末系统是指氢原子从高能级跃迁到n=2能级时释放的光子，那么()

形容词（adjective的缩写）当N=4的激发态跃迁到基态时，产生六个光子中最长的波长。

B.六个光子中的两个属于巴尔末系统。

碳（carbon的缩写）电离n=4能级的氢原子至少需要0.85 eV的能量。

D.如果从N=2能级释放到基态的光子可以引起金属板的光电效应，那么从N=3能级释放到N=2能级的光子也可以引起金属板的光电效应。

2.(1)1934年，欧里奥-居里夫妇用粒子轰击铝芯Al，产生了第一个人工放射性核素X: +Al N+X，X的原子序数和质量数是()

A.15和28b.15和30c.16和30d.17和31

(2)现有四种核反应：

形容词（adjective的缩写）H+HHe+n B.U+nX+Kr+3n

碳（carbon的缩写）钠镁+氘，氦+铍碳+氮

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

B中X的质量数是_ _ _ _ _ _ _ _，中子数是_ _ _ _ _ _ _ _。

一、多项选择题

1.已知Th的半衰期为24天。72天后剩余4 gTh()

0.5克C.1克D.1.5克

2.研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示。两块平行的金属板A和B分别连接在电源的两个极A和B上，放射源发出的射线从它们上方的孔中发出。然后()

形容词（adjective的缩写）A是电源的正极，射线到达A板。

B.A是电源的正极，射线到达A板。

碳（carbon的缩写）A是电源的负极，射线到达A板。

D.A是电源的负极，射线到达A板。

3.下列关于氢原子光谱的说法正确的是()

形容词（adjective的缩写）氢原子的发射光谱是连续光谱。

B.氢原子的光谱表明，氢原子只发出特定频率的光。

碳（carbon的缩写）氢原子的光谱表明氢原子的能量是连续的。

D.氢原子谱线的频率与氢原子能级的能量差无关。

4.如图，是卢瑟福粒子散射实验装置示意图。图中的显微镜可以在圆形轨道上旋转，通过连接在显微镜前的荧光屏可以观察到粒子在各个角度的散射。下列说法正确的是()

形容词（adjective的缩写）分别在图中A、B位置观察，相同时间内屏幕闪烁次数相同。

B.在图中B位置观察，屏幕上观察不到闪光。

碳（carbon的缩写）卢瑟福选择不同的金属箔作为粒子的散射靶，观察到的实验结果基本相似。

D.粒子散射的主要原因是粒子撞击金原子后的反弹。

5.一个放射性原子核X在垂直于纸面的均匀磁场中静止不动，原子核Y和衰变后产生的粒子的运动轨迹如图所示，则()

形容词（adjective的缩写）这种衰变可能是衰变。

B.Y的质子数比x少4。

C.Y的中子数比x的少4。

D.轨迹2是y的运动轨迹。

6.大科学项目“人造太阳”主要利用氘核聚变反应释放的能量来发电。氘核聚变反应方程式为：H+H he+N已知H的质量为2.0136U，He的质量为3.015 0 u，N的质量为1.008 7 u，1 U=931 MeV/C2。氘核聚变反应释放的核能约为()

3.3兆电子伏

0.93兆电子伏

7.图为氢原子的能级图。图中a、B、C、D对应氢原子的四个跃迁。已知可见光光子的能量范围是1.61~3.10 eV关于这四个跃迁，下列说法正确的是()

形容词（adjective的缩写）一次跃迁后，氢原子吸收的光子能量为0.66 eV。

B.B跃迁后，氢原子的轨道半径增加，核外电子的动能增加

8.两个氘以相等的动能Ek相互碰撞进行核聚变。核反应方程式为H+H He+N，其中氘的质量为m1，氦核的质量为m2，中子的质量为m3。假设核反应释放的核能E全部转化为动能，下列说法正确的是()

形容词（adjective的缩写）核反应后，氮核和中子的动量是一样的。

B.这个核反应释放的能量是E=(2M1-M2-M3) C2

碳（carbon的缩写）核反应后氮核的动能为

D.核反应后中子的动能为

9.中国核聚变反应研究科学仪器“人造太阳”2018年取得重大突破，等离子体中心电子温度首次达到1亿度，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要技术基础。下列关于聚变的说法正确的是()

形容词（adjective的缩写）核聚变比核裂变更安全、更清洁

B.任何两个原子核都可以融合。

碳（carbon的缩写）两个轻核结合成一个更大的核，总质量高于聚变前。

D.两个轻核结合形成一个更大的核，核的比结合能增加。

10.太阳的能量来源是轻原子核的聚变。太阳中的主要元素是氢。核聚变反应可以看做是四个氢核(H)结合成一个氦核，发射两个正电子。下表列出了一些粒子的质量(取1 U= 10-26 kg):

粒子名称

质子

阿尔法粒子

电子

中子

质量/u

1.007 3

4.001 5

0.000 55

1.008 7

下列说法正确的是()

形容词（adjective的缩写）核反应方程式是4h he+2e

b四个氢核结合成一个氦核的质量亏损约为0.026 6 kg。

c当四个氢核结合成一个氦核时，质量亏损约为4.4310-29 kg。

D.聚变反应释放的能量约为4.0 10-12 J

11.氢原子的能级图如图。在n=4的能级上有大量氢原子跃迁到低能级。下列说法正确的是()

形容词（adjective的缩写）这些氢原子可以发出六种不同频率的光。

B.如果已知钾的功函数为2.22 eV，则氢原子从N=3能级跃迁到N=2能级释放的光子可以击中金属钾表面的光电子。

碳（carbon的缩写）氢原子从N=2能级跃迁到N=1能级释放的光子能量最小。

D.当氢原子从N=4跃迁到N=3时，氢原子的能量降低，电子的动能增加。

三。非选择题

12.在下列描述核过程的方程式中，_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

形容词（adjective的缩写）CN+e B.PS+e

碳（carbon的缩写）UTh+He D.N+HeO+H

E.U+nXe+Sr+2nF。H+HHe+n

13.(1) 100年前，卢瑟福用粒子轰击氮核，产生质子。后来人们用粒子轰击Ni核也产生质子：He+Ni Cu+H+X，这个反应中的X是_ _ _ _ _ _ _ _ _(选“电子”、“正电子”或“中子”)。从那以后，

(2)在“焊接”视网膜的眼科手术中，使用的激光波长为=6.4 10-7 m，每个激光脉冲的能量为E=1.5 10-2 J，求每个脉冲的光子数。(普朗克常数h=6.6310-34js，光速c=3 108已知

回答和分析

1.【答案】公元前

【解析】根据跃迁假说，跃迁时释放的光子能量等于两个能级之差，所以n=4到n=3跃迁时释放的光子能量最小，频率最小，波长最长。a是错的；根据题目的意思，六个光子中有两个属于巴尔末系统。分别是从n=4跳到n=2和从n=3跳到n=2时释放的光子。b是正确的。E4=-0.85 eV，所以n=4能级电离能等于0.85 eV，C是正确的；根据该图，从n=3能级释放到n=2能级的光子的能量小于从n=2能级释放到基态的光子的能量。d是错的。

2.【答案】(1)B (2)D B A 144 88

【解析】(1)根据粒子和中子的质量数和电荷数写出核反应方程式：He+Al N+X，由质量数守恒和电荷数守恒结合得到。A=4+27-1=30，Z=2+13-0=15，并且

(2)D是查德威克发现中子的核反应方程；b是研究原子弹的基本核反应方程；a是研究氢弹的基本核反应方程式。

x的质量数为：(235+1)-(89+3)=144。

X的质子数是92-36=56。

x的中子数是：144-56=88。

一、多项选择题

1.【答案】b

【解析】m=m0=4 g=0.5g，b正确。

2.【答案】B

【解析】从题图中可以看出，到达两板的质点像平抛一样运动，到达A板的质点在初速度方向上的位移小于到达B板的质点，质点在匀速方向上作直线运动。根据公式X=V0t=v0，两个粒子的初速度几乎相同，两板之间的电压U相同，放射源与两板之间的距离相同，电子小得多，所以电子在

【答案】b

【解析】因为氢原子发射的光子的能量e=en-em=E1-E1=E1，所以发射光子的能量值e是不连续的，只能是一些特定频率的谱线。a是错的，B是对的；因为氢原子的轨道是不连续的，根据玻尔的原子理论，氢原子的能级也是不连续的，即离散的，C是错的；当氢原子从较高轨道的第n能级跃迁到较低轨道的第m能级时，发射光子的能量为E=en-em=h 。显然，n和m的不同取值会导致发射光子的频率不同，所以氢原子谱线的频率与氢原子能级的能量差有关，D是错误的。

【答案】c

【分辨率】放在位置A时，屏幕上同时观察到的闪光次数应该是最多的，说明大部分射线基本上是无偏的。可见金箔原子内部很空，所以A是错的；当放置在位置B时，屏幕在相同时间内闪烁的次数较少，表明偏转的光线较少。可见原子内部带正电荷的体积小，所以B是错的；选择不同的金属箔作为粒子的散射靶，观察到的实验结果基本相似，所以C是正确的；粒子散射的主要原因是粒子受到金原子的库仑力，金原子质量大，导致反弹，所以D是错的。

5.【答案】D

【解析】衰变瞬间，粒子和原子核的Y速度是相反的。根据轨迹图，它们在切点所受的洛伦兹力是相反的，它们处于同一磁场中。根据左手定则，可以判断它们电荷相同，即X在进行衰变，A是错误的；Y的质子数比X少2，Y的中子数比X少2，B和C都是错的；衰变过程遵循动量守恒定律，粒子和Y的动量大小相等，方向相反。结合QVB=M，电荷越大，运动半径越小，所以轨迹2就是Y的轨迹，D是正确的。

【答案】b

【解析】氘聚变反应的质量亏损m=22.0136 U-(3.0150 U+1.0087 U)=0.0035 U，释放的核能为e=MC2=0.0035931 MeV/C2C23.3 MeV，正确。

7.【答案】D

【解析】经过一次跃迁，氢原子从高能级跃迁到低能级时辐射的光子的能量为0.66 eV，这是一个错误；B跃迁后，氢原子吸收能量，轨道半径增大，但核外电子动能减小。b是错的；C跃迁后，氢原子辐射的光子能量为0.97 eV，所以该光子不是可见光光子，C是错误的；D跃迁后，跃迁后氢原子的电离能为1.51 eV，所以可以用可见光光子照射电离。d是正确的。

二、选择题

8.【答案】公元前

【解析】核反应前后两个氘的动量之和为零，所以反应后氦核和中子的动量大小相等方向相反，所以A是错误的；核反应前后释放的能量 e为(2m1-m2-m3) C2，所以B是正确的；根据能量守恒，核反应后的总能量为E+2EK。从动能和动量的关系，EK=，和mHe=3mn，我们可以知道

【解析】与核裂变相比，轻核聚变更安全、更清洁，A正确；自然界中最容易发生的聚变反应是氢同位素氘和氚的聚变，并不是任何两个原子核都能发生核聚变。b错误；当两个轻原子核融合形成一个更大的原子核时，就会释放出巨大的能量。根据E=mc2，如果聚变反应中存在质量缺陷，总质量会比聚变前减少，C是错误的；在两个轻原子核结合成一个更大的原子核的过程中，能量被释放，原子核的平均质量减小，所以原子核的比结合能增加，D是正确的。

10.【答案】ACD

【解析】从核反应的质量数和电荷数守恒，4h He+2e，a是正确的；反应中的质量亏损m=4mp-m-2me=(41.0073-4.0015-20.00055)u=0.0266 u=4.4310-29kg，C正确，B错误；E=MC2=4.4310-29(3108)2J410-12J从质能方程看，d是正确的。

11.【答案】AD

【解析】大量氢原子处于n=4的激发态，可能发光频率的种类数为n=c=6，故A正确；氢从N=3能级到N=2能级释放的光子能量为1.89 eV，比钾的功函数小2.22 eV，所以不能产生光电效应，所以B是错的；从题图可以看出，氢原子从N=2能级到N=1能级释放的光子能量不是最小的，光的频率也不是最小的，所以C是错的；当氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级时，它释放能量，因此氢原子的能量降低。同时电子向原子核靠近，库仑引力做正功，所以电子的动能增加，所以D是正确的。

三。非选择题

12.[答案] CABEF

【解析】一个原子核自发放出一个粒子，生成新核的过程是衰变，所以C项是衰变；在一个粒子的轰击下，一个重核分裂成几个中等质量核的过程就是重核的裂变，所以E项就是重核的裂变；两个较轻的原子核会聚成一个较大的原子核并释放出粒子的过程就是轻核的聚变，所以F项就是轻核的聚变；另外，A项和B项是衰变，D项是人工改造原子核。

13.【答案】(1)中子核裂变(2)51016

【解析】(1)根据核反应方程式，遵循质量数和电荷数守恒，X的质量数为1，电荷数为0，所以X是中子。目前人类获取核能的主要方式是核裂变。

(2)替代数据的光子能量=，光子数n=，n=5 1016。

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