《原子结构 原子核》复习

第十八章原子结构第十九章原子核一、知识框架 二、知识梳理和例题讲练1.α粒子散射实验1909～1911年，英国物理学家和他的助手们进行了实验。（1）实验装置如图所示：（2）实验结果：绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍，少数α粒子发生了，绝少数α粒子甚至被.2.原子的核式结构模型内容：在原子的中心有，叫做，原子的全部和几乎全部都集中在，带负电的电子在.[说明]核式结构模型的实验基础是，从α粒子散射的实验数据，估计原子核半径的数量级为，而原子半径的数量级是.例题1．如图为卢瑟福和他的同事们做粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，关于观察到的现象，下述说法中正确的是（AC）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比放在A位置时稍少些。C.放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少。D.放在C、D位置时屏上观察不到闪光。例题2．卢瑟福通过对a粒子散射实验结果的分析，提出（A）（A）原子的核式结构模型．（B）原子核内有中子存在．（C）电子是原子的组成部分．（D）原子核是由质子和中子组成的．3.玻尔的原子模型内容：玻尔认为，围绕原子核运动的电子轨道半径只能是，这种现象叫；不同的轨道对应着不同的状态，在这些状态中，尽管电子做变速运动，却不辐射能量，因此这些状态是稳定的；原子在不同的状态中具有不同的能量，所以原子的能量也是的.理解要点：玻尔的原子模型是以假说的形式提出来的，包括以下三方面的内容：（1）轨道假设：即轨道是量子化的，只能是某些.（2）定态假设：即不同的轨道对应着不同的能量状态，这些状态中原子是，不向外.（3）跃迁假设：原子在不同的状态具有不同的能量，从一个定态向另一个定态跃迁时要辐射或吸收一定频率的光子，该光子的能量，等于.即：例题3．氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62eV—3.11eV，下列说法错误的是（D）A．处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离B．大量氢原子从高能级向n=3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应C．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光D．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的可见光4.三种射线的比较（1）α射线：是氦核（He）流，速度约为光速的十分之一，在空气中射程几厘米，小，强.（2）β射线：是，穿透本领较大，能穿透几毫米的铝板，电离作用较弱.（3）γ射线：是高能光子流，贯穿本领，能穿透几厘米铅板，电离作用.5.衰变定义：放射性元素的原子核由于而转变为称为衰变.衰变规律：都守恒.（1）α衰变：X→Y+He，α衰变的实质是某元素的原子核放出由（2）β衰变：X→Y+e，β衰变的实质是某元素的原子核内的（3）γ衰变：γ衰变是α衰变或β衰变同时发生的.γ衰变不改变原子核的.其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变时，产生的某些新核由于具有而辐射出光子.例题4．某原子核的衰变过程是表示放出一个α粒子，下列说法中正确的是（AD）A、核C比核B的中子数少2B、核C比核A的质量数少5C、原子核为A的中性原子的电子数比原子核为B的中性原子的电子数多1D、核C比核A的质子数少1例题5U衰变后Rn共发生了4次α衰变和2次β衰变.例题6．“轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核（称为母核）俘获一个核外电子，使其内部的一个质子变为中子，并放出一个中微子，从而变成一个新核（称为子核）的过程。中微子的质量远小于质子的质量，且不带电，很难被探测到，人们最早就是通过核的反冲而间接证明中微子的存在的，一个静止的原子核发生“轨道电子俘获”，衰变为子核并放出中微子，下面说法正确的是（AB）A．母核的质量数等于子核的质量数B．母核的电荷数大于子核的电荷数C．子核的动量与中微子的动量相同D．子核的动能大于中微子的动能6.半衰期定义：放射性元素的原子核有，叫这种元素的半衰期.[说明]（1）半衰期由放射性元素的原子核决定的，跟原子所处的（如压强、温度等）或（如单质或化合物）无关.（2）半衰期只对才有意义，因为放射性元素的衰变规律是统计规律，对少数原子核衰变不再起作用.（3）确定衰变次数的方法：设放射性元素X经过n次α衰变m次β衰变后，变成稳定的新元素Y，则表示核反应的方程为：X→Y+nHe+me.例题7．放射性同位素C被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定古生物体的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖.（1）宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后，会形成很不稳定的，它很容易发生衰变，放出β射线变成一个新核，其半衰期为5730年.试写出此核反应方程.（2）若测得一古生物遗骸中的含量只有活体中的12.5%，则此遗骸距今约有多少年？17190Y7.原子核的人工转变原子核的人工转变：用人工方法使一种原子核变成另一种原子核的变化.原子核人工转变的三大发现：①③1919年卢瑟夫发现质子的核反应：N+He→O+H②1932年查德威克发现中子的核反应：Be+He→C+n③1934年约里奥·居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应：Al+He→P+nP→Si+e8.放射性同位素的应用（1）：如利用钴60放出的很强的γ射线来检查金属内部有没有砂眼和裂纹，这叫γ射线探伤，利用放射线的贯穿本领了解物体的厚度和密度的关系，可以用放射性同位素来检查各种产品的厚度、密封容器中的液面高度，从而自动控制生产过程，再如利用α射线的电离作用，可以消除机器在运转中因摩擦而产生的有害静电，利用射线杀死体内的癌细胞等.（2）：如在生物科学研究方面，同位素示踪技术起着十分重要的作用，在人工方法合成牛胰岛素的研制、验证方向、示踪原子起着重要的作用.在输油管线漏的检查和对植物生长的检测方面，示踪原子都起着重要作用.例题8如图是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图.（1）请你简述自动控制的原理；

（2）如果工厂生产的是厚度为1毫米的铝板，在α、β和γ三种射线中，你认为哪一种射线在铝板的厚度控制中起主要作用，为什么？β射线，因为它的穿透能力适中，能穿透几毫米厚的铝板9.核能及其计算（1）核力与结合能：①核力具有短程、饱和性、与电荷无关的特点②当核子结合成原子核时要放出一定能量；原子核分解成核子时，要吸收同样的能量．这个能量叫做原子核的结合能．结合能与核子数之比，称做为比结合能。也叫平均结合能。比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定（2）核能①质能方程：爱因斯担的相对论指出，物体的质量和能量存在着密切联系，即.这就是爱因斯坦的质能方程.②核能：称为核能.③核能的计算根据爱因斯坦质能方程，用核子结合成原子核时质量亏损（）的千克数乘以真空中光速的平方.即：根据1原子质量单位（u）相当于931.5MeV能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以931.5MeV.即：MeV例题10一个静止的U（原子质量为232.0372u），放出一个α粒子（原子质量为4.00260u）后，衰变成Th（原子质量为228.0287u）.假设放出的结合能完全变成Th核和α粒子的动能，试计算α粒子的动能.5.4Mev10.释放核能的途径——重核的裂变和轻核的聚变（1）裂变：链式反应核反应堆：目前的所有正式运行的核电站都是应用裂变发电的。核反应堆的主要组成是：核燃料、减速剂、控制棒、冷却剂、水泥防护层（2）聚变：热核反应

《原子结构与原子核》检测题1．如图所示，铅盒A中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔中水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，则下列说法中正确的有（C）A．打在图中a、b、c三点的依次是射线、射线和射线B．射线和射线的轨迹是抛物线C．射线和射线的轨迹是圆弧D．如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下b2．在卢瑟福的粒子散射实验中，某一粒子经过某一原子核附近时的轨迹如图所示．图中P、Q为轨迹上的点，虚线是经过P、Q两点并与轨迹相切的直线，两虚线和轨迹将平面分为四个区域．不考虑其他原子核对粒子的作用，则关于该原子核的位置，正确的是（A）A．一定在①区域B．可能在②区域C．可能在③区域D．一定在④区域3．如图所示为卢瑟福和他的同事们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、D四个位置时，下面关于观察到的现象的说法中正确的是（AD）A．放在A位置时，相同时间内观察到荧光屏上的闪光次数最多B．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置时稍少些C．放在C、D位置时，屏上观察不到闪光D．放在D位置时，屏上仍能观察一些闪光，但次数极少4．下列四个方程中，表示衰变的是（AB）A.B.C.D.5．某原子核的衰变过程为：，则（D）A．X的中子数比P的中子数少2B．X的质量数比P的质量数多5C．X的质子数比P的质子数少1D．X的质子数比P的质子数多16．由图可得出结论（C）A．质子和中子的质量之和小于氘核的质量B.质子和中子的质量之和等于氘核的质量C．氘核分解为质子和中子时要吸收能量D．质子和中子结合成氘核时要吸收能量7．如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n=3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.49eV的金属钠，下列说法正确的是（D）A．这群氢原子能发出三种频率不同的光，其中从n=3跃迁到n=2所发出的光波长最短B．这群氢原子能发出两种频率不同的光，其中从n=3跃迁到n=1所发出的光频率最高C．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为11.11eVD．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为9.60eV8．氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子，已知基态的氦离子能量为E1=－54.4eV,氦离子的能级示意图如图所示．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（A）A．42.8eV（光子）B．43.2eV（电子）C．41.0eV（电子）D．54.4eV（光子）9．下列说法正确的是（C）A．铀235只要俘获中子就能进行链式反应B．所有的铀核俘获中子后都能裂变C．太阳不断地向外辐射大量能量，太阳质量应不断减小，日地间距离应不断增大，地球公转速度应不断减小D．粒子散射实验的结果证明原子核是由质子和中子组成的10．由原子核的衰变规律可知（CD）A．放射性元素一次衰变就同时产生射线和射线B．放射性元素发生衰变，产生的新核的化学性质不变C．放射性元素衰变的快慢跟它所处的物理、化学状态无关D．放射性元素发生正电子衰变时，产生的新核质量数不变，核电荷数减少111．一群处于基态的氢原子受某种单色光照射时，只能发射甲、乙、丙三种单色光，其中甲光的波长最短，丙光的波长最长，则甲、丙这两种单色光的光子能量之比E甲:E丙等于（C）A.3:2B.6:1C.32:512．有两束均由质子和氘核混合组成的粒子流，第一束中的质子和氘核具有相同的动量，第二束中的质子和氘核具有相同的动能．现打算将质子和氘核分开，有以下一些做法，这些方法中可行的是（AD）A．让第一束粒子流垂直电场方向进入匀强电场后穿出B．让第一束粒子流垂直磁场方向进入匀强磁场后穿出C．让第二束粒子流垂直电场方向进入匀强电场后穿出D．让第二束粒子流垂直磁场方向进入匀强磁场后穿出13．用紫外线照射一些物质时会发生荧光效应，即物质发出可见光，这些物质中的原子先后发生两次跃迁，其能量变化分别为和，下列关于原子这两次跃迁的说法中正确的是（D）A．两次均向高能级跃迁，且≥B．两次均向低能级跃迁，且≤C．先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且≤D．先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且≥14.“秒”是国际单位制中的时间单位，它等于133Cs原子基态的两个超精细能级之间跃迁时所辐射的电磁波周期的9192631770倍．据此可知，该两能级之间的能量差为（普朗克常量h=6.63×1034J·s)（C）A.7.21×10-24eVB.6.09×10-24eVC.3.81×10-5eVD.4.50×10-5eV15．正电子是电子的反粒子，它跟普通电子的电量相等，而电性相反，科学家设想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子构成的物质—反物质．1997年初和年底，欧洲和美国的科学研究机构先后宣布：他们分别制造出9个和7个反氢原子，这是人类探索反物质的一大进步．你推测反氢原子的结构是（B）A．由一个带正电荷的质子与一个带负电荷的电子构成B．由一个带负电荷的质子与一个带正电荷的电子构成C．由一个不带电的中子与一个带负电荷的电子构成D．由一个带负电荷的质子与一个带负电荷的电子构成16．一个电子（质量为m、电荷量为－e)和一个正电子（质量为m、电荷量为e），以相等的初动能Ek相向运动，并撞到一起发生“湮灭”，产生两个频率相同的光子，设产生光子的频率为．若这两个光子的能量都为h，动量分别为p和p'，下面关系正确的是（C）A.h=mc2，p=p'B.h=mc2，p=p'C.h=mc2＋Ek，p=－p'D.h=(mc2＋Ek)，p=－p'17．雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子（）而获得了年度诺贝尔物理学奖，他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615t四氯乙烯（C2Cl4）溶液的巨桶，电子中微子可以将一个氯核转变为一个氢核，其核反应方程式为＋ClAr＋e,己知Cl核的质量为36.95658u,Ar核的质量为36.95691u，e的质量为0.00055u,lu质量对应的能量为931.5MeV。根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为（B）A.1.33MeVB.0.82MeVC.0.51MeVD.0.31MeV18．已知氦离子He能级En与量子数n的关系和氢原子能级公式类似，处于基态的氦离子He的电离能力为E=54.4eV．为使处于基态的氦离子He处于激发态，入射光子所需的最小能量为（B）A.13.6eVB.40.8eVC.48.4eVD.54.4eV19．“轨道电子俘获”也是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核（称为母核）俘获一个核外电子，其内部一个质子变为中子，从而变成一个新核（称为子核），并且放出一个中微子的过程．中徽子的质量很小，不带电，很难被探测到，人们最早就是通过子核的反冲而间接证明中微子的存在的．一个静止的原子的原子核发生“轨道电子俘获”，衰变为子核并放出中微子．下面的说法中正确的是（AB）A．母核的质量数等于子核的质量数B．母核的电荷数大于子核的电荷数C．子核的动量与中徽子的动量相同D．子核的动能大于中微子的动能20．中子n、质子P、氘核D的质量分别为、、．现用光子能量为E的射线照射静止的氘核使之分解，核反应方程＋D=p＋n，若分解后中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是（C）A.B.C.D.21．