1、1第 30 讲 原子结构、原子核1.(2017 浙江 11 月选考,15,2 分)(多选)a、b 是两种单色光,其光子能量分别为 a和 b,且 =k,( ) a bA.则 a、b 的光子动量之比 =1kpapbB.若 a、b 入射到同一双缝干涉装置上,则相邻亮条纹的间距之比 =1k xa xbC.若 a、b 都能使某种金属发生光电效应,则光电子最大初动能之差 Eka-Ekb= b(k-1)D.若 a、b 是由处在同一激发态的原子跃迁到 a 态和 b 态时产生的,则 a、b 两态能级之差 Ea-Eb= b(k-1)答案 BC 根据德布罗意方程 = 以及光子的能量 =h ,联立得 p= ,所以 =
2、 ,选项 A 错误。x= ,联hp c c papb a b Ld立以上各式可得 x= ,因此选项 B 正确。光电子最大初动能 Ek=h-W 0,因此 Eka-Ekb=(k-1) b,选项 CLhcd正确。由题意可知,E a+ a=Eb+ b,所以 Ea-Eb= b- a= b(1-k),选项 D 错误。2.(2018 天津理综,1,6 分)国家大科学工程中国散裂中子源(CSNS)于 2017 年 8 月 28 日首次打靶成功,获得中子束流,可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台。下列核反应中放出的粒子为中子的是 ( )A N 俘获一个 粒子,产生 O 并放出一个粒子.147 178
3、B Al 俘获一个 粒子,产生 P 并放出一个粒子.2713 3015C B 俘获一个质子,产生 Be 并放出一个粒子.115 84D Li 俘获一个质子,产生 He 并放出一个粒子.63 32答案 B 本题考查核反应方程。由核反应过程中遵循质量数、电荷数均守恒的原则,可写出选项中的四个核反应方程 N+ He O H,选项 A 错误 Al He P n,选项 B 正确。 147 42 178 +11 。 2713 +42 3015+10Be He,选项 C 错误 Li H He He,选项 D 错误。 115B+11H 84 +42 。 63 +11 32 +423.(多选)下列说法正确的是(
4、 )A.卢瑟福通过 粒子散射实验提出了原子的核式结构模型B.原子核放出 粒子后,转变成新核所对应的元素是原来的同位素2C.能级处于 n=4 的一个氢原子,自发辐射时最多可以辐射出 3 种不同的光子D.用频率为 0的光照射逸出功为 W0的金属时,逸出光电子的动能均为 h 0-W0答案 AC 同位素是同一元素的不同原子,特点是质子数相同中子数不同。 衰变是一种核反应,并不是放出核外电子,实质是原子核中的一个中子转变为一个质子及一个电子,因此反应后新核对应的元素不是原来的同位素。在计算辐射光子种类时,若对象为“一群原子”,算法为 ;若对象为“一个原子”,C2n则只能走一条跃迁路径。根据题意,辐射光子
5、种类最多的跃迁路径为 4321,最多有三种,通用算法为 n-1。光电效应中,只有入射光频率大于截止频率,才能逸出光电子。故选 A、C。4.(多选)在家居装饰中常用到花岗石、大理石等天然石材,这些岩石都含有不同程度的放射性元素。下列说法中正确的是( )A.放射性元素 U 发生 衰变的方程是 U Th He 23892 :23892 23490 +42B. 衰变中, 粒子获得的能量越大,其德布罗意波波长越短C. 衰变中产生的电子来源于原子核的内部,故半衰期会受元素化学状态的影响D.若某一原子核衰变辐射出一个频率为 的 光子,该过程质量亏损为 m,则 hmc 2答案 AB 粒子能量越大,动量也越大,
6、根据 = 可知波长越小。半衰期不受物理、化学状态的影响。hp物质的能量对应质量,根据爱因斯坦质能方程可知 h=mc 2。5.(多选)如图所示为卢瑟福和他的助手做 粒子散射实验的装置示意图,荧光屏和显微镜一起分别放在图中的 A、B、C 三个位置时,关于观察到的现象,下列说法中正确的是( )A.相同时间内放在 A 位置时观察到屏上的闪光次数最多B.相同时间内放在 B 位置时观察到屏上的闪光次数最少C.相同时间内放在 C 位置时观察到屏上的闪光次数最少D.放在 C 位置时观察不到屏上有闪光答案 AC 卢瑟福 粒子散射实验的结论是绝大多数 粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进,但有少数 粒子发生了大
7、角度偏转,偏转的角度甚至大于 90,几乎被弹回,A、C 正确。6.(2018 浙江 11 月选考,14,2 分)(多选)处于较高能级的氢原子向较低能级跃迁时,能辐射出 a、b 两种可见光,a 光照射某金属表面时有光电子逸出,b 光照射该金属表面时没有光电子逸出,则( )3A.以相同的入射角射向一平行玻璃砖,a 光的侧移量小于 b 光的B.垂直入射到同一单缝衍射装置,a 光的衍射中央亮条纹宽度小于 b 光的C.a 光和 b 光的频率之比可能是 2027D.a 光子的动量大于 b 光子的答案 BD 根据光电效应可知,a 光能发生光电效应,b 光不能发生光电效应,E=h,说明频率 a b,故 C 错
8、;同种介质中的折射率 nanb,玻璃砖中的侧移量 yayb,A 错;波长 a(MBe-MLi)9.31102 MeV=0.86 MeV,B 错误;根据动量守恒定律可知中微子与锂核 Li)的动量之和等于反应前电子的动量,但能量不同,(73C 正确,D 错误。510.下列说法正确的是( )A.氡的半衰期是 3.8 天,所以 10 个氡原子核经过 3.8 天一定还剩 5 个B.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应C.核子凭借核力结合在一起构成原子核D.温度越高,放射性元素衰变越快答案 C 半衰期对大量的原子核适用,对少量的原子核不适用,故 A 错误;太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应,
9、选项 B 错误;核子凭借核力结合在一起构成原子核,选项 C 正确;半衰期与外界条件无关,选项 D 错误;故选 C。11.(多选)我国首次使用核电池随“嫦娥三号”软着陆月球,并用于“嫦娥三号”的着陆器和月球车上。核电池是通过半导体换能器,将放射性同位素衰变过程中释放出的能量转变为电能。“嫦娥三号”采用放射性同位素 Pu,静止的 Pu 衰变为铀核 U 和 粒子,并放出频率为 的 光子。已知 23994 23994 23592Pu U 和 粒子的质量分别为 mPu、m U和 m 。下列说法正确的是( ):23994、 23592A Pu 的衰变方程为 Pu U He+.23994 23994 235
10、92+42B.此核反应过程中的质量亏损为 m=m Pu-mU-mC.释放出的 光子能量为(m Pu-mU-m )c2D.反应后的 U 和 粒子比结合能之和比 Pu 的比结合能大 23592 23994答案 ABD Pu 的衰变方程为 Pu U He+,选项 A 正确;此核反应过程中的质量亏损为 23994 23994 23592+42m=m Pu-mU-m ,选项 B 正确;释放出的 光子的能量为 h,能量关系 h+E kU+Ek =(mPu-mU-m )c2,选项C 错误 Pu 衰变成 U 和 粒子后,释放出核能,原子变得更稳定,比结合能更大,选项 D 正确。;23994 2359212.氡
11、气有天然放射性,其衰变产生的粒子可对人的呼吸系统造成辐射损伤。氡衰变方程为Rn Po+X,衰变过程中同时产生 射线,半衰期为 3.8 天,以下说法正确的是( ) 22286 21884A.该衰变过程为 衰变B.对一个特定的氡核,在 3.8 天内一定会衰变C. 射线的穿透性比 射线弱D.衰变后 Po 核与 X 粒子的质量之和等于衰变前 Rn 核的质量,21884 22286答案 A 根据电荷数守恒、质量数守恒得,X 的电荷数为 2,质量数为 4,为 粒子,故 A 正确;对一个特定的氡核,半衰期没有意义,故 B 错误; 射线的穿透性比 射线强,故 C 错误;由于衰变过程中同时产6生 射线,释放出能
12、量,会发生质量亏损,衰变后 Po 核与 X 粒子的质量之和小于衰变前 Rn 核的,21884 22286质量,故 D 错误。13.(多选)如图所示,是氢原子光谱的两条谱线,图中给出了谱线对应的波长及氢原子的能级图,已知普朗克常量 h=6.6310-34 Js,则( )A.H 谱线对应光子的能量小于 H 谱线对应光子的能量B.若两种谱线对应光子都能使某种金属发生光电效应,则 H 谱线对应光子照射到该金属表面时,形成的光电流较小C.H 谱线对应光子的能量为 1.89 eVD.H 谱线对应的光子是氢原子从 n=4 能级跃迁到 n=3 能级发出的答案 AC 本题考查学生对量子论、玻尔原子模型的理解。H
13、 谱线对应的波长大于 H 对应的波长,故H 谱线对应的频率较小,H 谱线对应光子的能量小于 谱线对应光子的能量,故 正确;光电流与光的强度有关,故选项 错误; 谱线对应光子的能量为 E=h =3.0310-19 J=1.89 eV,选项 C 正确;E 4-cE3=0.66 eV,选项 D 错误。14.用中子轰击 U 原子核,某次的裂变方程为 U nY Xe+1 n U n、Y Xe 的质 23592 23592+10 +13638 010,23592、 10 、 13638量分别为 m1、m 2、m 3、m 4 U 半衰期为 T,真空中的光速为 c。下列说法正确的是( ),23592A.裂变时
14、质量亏损为 m1-9m2-m3-m4B.裂变时释放的能量为 (m1-9m2-m3-m4)c212C.若增大对 U 的压力 U 的半衰期小于 T 23592 ,23592D.Y 原子核中含有 54 个中子7答案 A 裂变时质量亏损为(m 1+m2)-(m3+m4-10m2)=m1-9m2-m3-m4,选项 A 正确;根据质能方程可知,裂变时释放的能量为(m 1-9m2-m3-m4)c2,选项 B 错误;半衰期与外界条件无关,选项 C 错误;Y 原子核的质量数90,电荷数为 54,则中子数为 36 个,选项 D 错误。15.(多选)氢原子光谱如图甲所示,图中给出了谱线对应的波长。玻尔的氢原子能级图
15、如图乙所示。已知普朗克常量 h=6.6310-34 Js,则( )乙A.H 谱线对应光子的能量小于 H 谱线对应光子的能量B.图甲所示的四种光均属于可见光范畴C. 对应光子的能量约为 10.2 eVD.H 谱线对应的跃迁是从 n=3 能级到 n=2 能级答案 ABD A 选项中 H 谱线对应光子的波长大于 H ,因此由 = 可知频率更小,再由 E=h 可知能量c更小,A 正确。根据这两个关系也可定量计算出 H 对应光子的能量,即 E=h=h =6.6310-34c(1.610-19) eV=2.56 eV,C 错误。可见光的波长范围为 400 nm 到 760 nm,故上述四种光31084.86110-7都属于可见光,B 正确。根据 E=h=h 可知 H 谱线对应的光子能量为 H 对应光子的 倍,约为 1.89 c eV,结合能级图可知,从 n=3 到 n=2 跃迁时辐射的光子能量为-1.51-(-3.40)eV=1.89 eV,故 D 选项正确。
