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第2课时原子结构与原子核1.(2018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上海闵行区模拟)在分析粒子散射实验现象时,不考虑电子对粒子运动轨迹的影响,这是因为粒子与电子(C)A.不会相遇B.不发生相互作用C.发生的相互作用可以忽略D.发生的相互作用可以相互抵消解析:卢瑟福在分析粒子散射实验现象时,认为电子不会对粒子偏转产生影响,其主要原因是电子的质量很小,粒子与电子发生的相互作用可以忽略,就算碰到,也不会引起明显的偏转,故C正确,A,B,D错误.3.(2018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.巴尔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=En-Em,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,所以氢原子光谱的频率与氢原子能级的能量差有关,巴尔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.(2018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.(2018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.(2018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,这就是衰变,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沈阳模拟)(多选)正电子发射机断层显像(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而湮灭,转化为一对光子而被探测器探测到后,经计算机处理即产生清晰的图像.根据PET的原理.下列说法正确的是(AD)A.O在人体内衰变的方程式是ONeB.在PET中O的主要用途是正常参与代谢C.在PET中O注入人体参与代谢化合后半衰期会发生变化D.用O作为“示踪原子”是因为其半衰期短,对人体影响较小解析:根据电荷数守恒和质量数守恒知O在人体内衰变的方程是ONe,故A正确;在PET中O的主要用途是作为示踪原子,故B错误;半衰期的大小与元素所处的物理环境和化学状态无关,可知O注入人体参与代谢化合后半衰期不变,故C错误;用O作为“示踪原子”是因为其半衰期短,对人体影响较小,故D正确.8.(2018南通模拟)下列说法中正确的是(A)A.衰变的实质是原子核内的一个中子转化成一个质子,同时释放出一个电子B.铀核U)衰变成粒子和另一原子核,衰变产物的比结合能一定小于铀核的比结合能C.实验表明,只要照射光的强度足够大,就一定能发生光电效应D.放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关解析:衰变的实质是原子核内的一个中子转化成一个质子,同时释放出一个电子,故A正确;铀核U)衰变的过程中会释放能量,所以衰变产物的比结合能一定大于铀核的比结合能,故B错误;根据光电效应方程可知,发生光电效应的条件与光的频率有关,与光的强度无关,故C错误;放射性元素的半衰期是由放射性元素本身决定的,与原子所处的化学状态和外部条件无关,故D错误.9.(2018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Pb)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.导学号 58826253(2018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,反冲核的质量为m2,反冲核的速度大小为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.(2018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UnX+Sr+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.导学号 58826254(2017上饶一模)在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等材料,这些岩石都不同程度地含有放射性元素,如有些含有铀、钍的花岗岩会释放出放射性气体氡,氡会发生放射性衰变,放出,射线,已知氡的半衰期为3.8天,则下列说法正确的是(C)A.发生衰变时,生成的核与原来的核相比,中子数少4B.发生衰变时,释放出电子,说明原子核内有电子存在C.射线一般伴随着或射线产生,其中射线的穿透能力最强,电离能力却最弱D.若只有4个氡核,经7.6天一定只剩下1个氡核解析:根据质量数和电荷数守恒可知,发生衰变放出He,导致质子数减少2,质量数减少4,故中子数减少2,故A错误;发生衰变的过程是一个中子变为质子同时放出一个电子,并非原子核内有电子存在,故B错误;根据,三种射线特点可知,射线穿透能力最强,电离能力最弱,射线电离能力最强,穿透能力最弱,故C正确;半衰期是对大量原子核的衰变的统计规律,对于少量原子核是无意义的,故D错误.13.(2018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,故A错误;核反应方程要满足质量数和电荷数守恒,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,对个别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.导学号 58826255(2018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.导学号 58826256(2018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.导学号 58826257(2017潍坊期中)一个静止的Th核发生衰变生成Ra,放出粒子的运动速度为v0.已知一个核子的质量为m0,真空中的光速为c.设衰变过程中放出的能量全部转化成动能.求:(1)写出衰变方程;(2Ra核的运动速度;(3)衰变过程中的质量亏损.解析:(1)根据质量数守恒与电荷数守恒,写出该衰变方程为Th RaHe.(2)设镭核的反冲速度大小为v,选取粒子运动的方向为正方向.由动量守恒定律得0=mv0+Mv,所以,v=-=-=-v0,负号表示速度的方向与粒子运动的方向 相反.(3)由质能方程E=mc2得,E=m+Mv2联立得m=.答案:(1ThRaHe(2),方向与粒子运动的方向相反(3)
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