高考物理一轮 （考纲自主研读+命题探究+高考全程解密） 第3讲原子结构 原子核（含解析） 新人教版选修3-5

第3讲原子结构原子核eq\f(对应学生,用书P238)原子的核式结构模型Ⅰ(考纲要求)【思维驱动】判断下列说法的正误：(1)汤姆孙首先发现了电子．并测定了电子电荷量，且提出了“枣糕”式原子模型()(2)卢瑟福做α粒子散射实验时发现α粒子绝大多数穿过，只有少数发生大角度偏转()(3)α粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上()(4)卢瑟福提出了原子“核式结构”模型，并解释了α粒子发生大角度偏转的原因()答案(1)×(2)√(3)√(4)√【知识存盘】1．电子的发现：1897年，英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子．2．原子的核式结构图1－3－1(1)α粒子散射实验的结果绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子甚至被撞了回来，如图1－3－1所示．(2)卢瑟福的原子核式结构模型在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核旋转．氢原子光谱Ⅰ(考纲要求)【思维驱动】(多选)对原子光谱，下列说法正确的是()．A．原子光谱是不连续的B．由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的原子光谱是相同的C．各种原子的原子结构不同，所以各种原子的原子光谱也不相同D．分析物质发光的光谱，可以鉴别物质中含哪些元素解析原子光谱为线状谱，A正确；各种原子都有自己的特征谱线，故B错、C对；根据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质组成，D正确．答案ACD【知识存盘】1．光谱用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱．2．光谱分类有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱．有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱．3．氢原子光谱的实验规律巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))(n＝3，4，5，…)，R是里德伯常量，R＝1.10×107m－1，n为量子数．原子的能级Ⅰ(考纲要求)【思维驱动】(单选)已知金属钾的逸出功为2.22eV，图1－3－2氢原子的能级如图1－3－2所示，一群处在n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，能够从金属钾的表面打出光电子的光波共有()．A．一种B．两种C．三种D．四种解析要从金属钾的表面打出光电子，入射光的能量应大于钾的逸出功，一群处在n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，只有3能级向1能级、2能级向1能级跃迁时发出的光子能量大于钾的逸出功，因此选B.答案B【知识存盘】1．玻尔理论(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量．(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝Em－En．(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s)(3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的．2．氢原子的能级、能级公式(1)氢原子的能级能级图如图1－3－3所示图1－3－3(2)氢原子的能级和轨道半径①氢原子的能级公式：En＝eq\f(1,n2)E1(n＝1，2，3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6eV.②氢原子的半径公式：rn＝n2r1(n＝1，2，3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10m.原子物理知识结构原子核的组成原子核的衰变半衰期放射性同位素Ⅰ(考纲要求)【思维驱动】(单选)表示放射性元素碘131(eq\o\al(131,53)I)β衰变的方程是()．A.eq\o\al(131,53)I→eq\o\al(127,51)Sb＋eq\o\al(4,2)HeB.eq\o\al(131,53)I→eq\o\al(131,54)Xe＋eq\o\al(0,－1)eC.eq\o\al(131,53)I→eq\o\al(130,53)I＋eq\o\al(1,0)nD.eq\o\al(131,53)I→eq\o\al(130,52)Te＋eq\o\al(1,1)H解析β衰变释放出电子eq\o\al(0,－1)e，根据质量数守恒和电荷数守恒可进一步确定选项B正确．答案B【知识存盘】1．原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数．2．天然放射现象(1)天然放射现象元素自发地放出射线的现象，首先由贝可勒尔发现．天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构．(2)放射性和放射性元素物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性．具有放射性的元素叫放射性元素．(3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是α射线、β射线、γ射线．(4)放射性同位素的应用与防护①放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同．②应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等．③防护：防止放射性对人体组织的伤害．3．原子核的衰变(1)衰变：原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变．(2)分类α衰变：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)Heβ衰变：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A,Z＋1)Y＋eq\o\al(0,－1)e(3)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关．1．天然放射及特点α衰变：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)Heβ衰变：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A,Z＋1)Y＋eq\o\al(0,－1)e原子核衰变过程，电荷数、质量数守恒.名称带电性电离能力穿透能力构成速度实质α正强弱eq\o\al(4,2)He0.1c氦核流β负弱强eq\o\al(0,－1)e0.99c电子流γ中最弱极强光子c光子流2.人造放射性同位素的优点(1)放射强度容易控制；(2)可以制成各种所需的形状；(3)半衰期很短，废料容易处理．核力与结合能、质量亏损Ⅰ(考纲要求)【思维驱动】(单选)太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少．太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近()．A．1036kgB．1018kgC．1013kgD．109kg解析根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，得Δm＝eq\f(ΔE,c2)＝eq\f(4×1026,（3×108）2)kg≈109kg.答案D【知识存盘】1．核力核子间的作用力．核力是短程强引力，作用范围在1.5×10－15m之内，只在相邻的核子间发生作用．2．核能核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能．3．质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E＝mc2，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm，这就是质量亏损．由质量亏损可求出释放的核能ΔE＝Δmc2．核反应方程重核裂变、核聚变Ⅰ(考纲要求)【思维驱动】(多选)下列说法正确的是()．A.eq\o\al(15,7)N＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(4,2)He是α衰变方程B.eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋γ是核聚变反应方程C.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He是核裂变反应方程D.eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)A1→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n是原子核的人工转变方程解析核反应类型分四种，方程特点各有不同，衰变方程的左边只有一个原子核，右边出现α或β粒子．聚变方程的左边是两个轻核反应，右边是中等原子核．裂变方程的左边是重核与中子反应，右边是中等原子核．人工核转变方程的左边是氦核与常见元素的原子核反应，右边也是常见元素的原子核，由此可知B、D两选项正确．答案BD【知识存盘】1．重核裂变和核聚变(1)重核裂变：是重核分裂成中等质量的核的反应过程．如：eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n.由重核裂变产生的中子使裂变反应能持续地进行的过程称为链式反应，发生链式反应的条件是：裂变物质的体积大于等于临界体积．裂变的应用：原子弹、核反应堆．(2)核聚变：聚变是两个轻核结合成质量较大的核的反应过程．如：eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n＋17.6MeV使核发生聚变需要几百万度以上的高温，因此聚变又叫热核反应．2．核反应的四种类型类型可控性核反应方程典例衰变α衰变自发eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)Heβ衰变自发eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e人工转变人工控制eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H(卢瑟福发现质子)eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(9,4)Be→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n(查德威克发现中子)eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n约里奥·居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,＋1)e重核裂变比较容易进行人工控制eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)neq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(136,54)Xe＋eq\o\al(90,38)Sr＋10eq\o\al(1,0)n轻核聚变很难控制eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n射线的应用和防护Ⅰ(考纲要求)【思维驱动】(单选)(·上海卷，7)在存放放射性元素时，若把放射性元素①置于大量水中；②密封于铅盒中；③与轻核元素结合成化合物．则()．A．措施①可减缓放射性元素衰变B．措施②可减缓放射性元素衰变C．措施③可减缓放射性元素衰变D．上述措施均无法减缓放射性元素衰变解析放射性元素的衰变快慢由其原子核内部结构决定，与外界因素无关，所以A、B、C错误，D正确．答案D【知识存盘】污染与防护举例与措施说明污染核爆炸核爆炸的最初几秒钟辐射出来的主要是强烈的γ射线和中子流，长期存在放射性污染核泄漏核工业生产和核科学研究中使用放射性原材料，一旦泄露就会造成严重污染医疗照射医疗中如果放射线的剂量过大，也会导致病人受到损害，甚至造成病人的死亡防护密封防护把放射源密封在特殊的包壳里，或者用特殊的方法覆盖，以防止射线泄漏距离防护距放射源越远，人体吸收的剂量就越少，受到的危害就越轻时间防护尽量减少受辐射的时间屏蔽防护在放射源与人体之间加屏蔽物能起到防护作用．铅的屏蔽作用最好eq\f(对应学生,用书P241)考点一能级跃迁问题【典例1】(单选)(·江苏，12C)图1－3－4如图1－3－4所示是某原子的能级图，a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光．在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是()．解析根据玻尔的原子跃迁公式heq\f(c,λ)＝Em－En可知，两个能级间的能量差值越大，辐射光的波长越短，从图中可看出，能量差值最大的是E3－E1，辐射光的波长a最短，能量差值最小的是E3－E2，辐射光的波长b最长，所以谱线从左向右的波长依次增大的是a、c、b，C正确．答案C【变式跟踪1】(单选)图1－3－6所示为氢原子图1－3－6的四个能级，其中E1为基态，若氢原子A处于激发态E2，氢原子B处于激发态E3，则下列说法正确的是()．A．原子A可能辐射出3种频率的光子B．原子B可能辐射出3种频率的光子C．原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁到能级E4D．原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E4解析原子A从激发态E2跃迁到E1，只辐射一种频率的光子，A错．原子B从激发态E3跃迁到基态E1可能辐射三种频率的光子，B对．由原子能级跃迁理论可知，原子A可能吸收原子B由E3跃迁到E2时放出的光子并跃迁到E3，但不能跃迁到E4，C错．A原子发出的光子能量ΔE＝E2－E1大于E4－E3，故原子B不可能跃迁到能级E4，D错．答案B,借题发挥能级跃迁的规律如图1－3－5所示图1－3－51．定态间的跃迁——满足能级差．n小→n大吸收能量hν＝En大－En小．n大→n小放出能量hν＝En大－En小．2．电离态与电离能电离态：n＝∞，E＝0基态→电离态：E吸＝0－(－13.6eV)＝13.6eV电离能．n＝2→电离态：E吸＝0－E2＝3.4eV3．如吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还携带动能．4．如果是一群氢原子，向低能级跃迁时最多发出的光谱线条数的求解方法方法1：采用画图法，原子在两个不同能级间跃迁能产生一条频率不同的光谱线方法2：用数学组合公式求解：N＝eq\f(n（n－1）,2)考点二原子核衰变及半衰期【典例2】(单选)(·大纲全国卷，15)eq\o\al(235,92)U经过m次α衰变和n次β衰变，变成eq\o\al(207,82)Pb，则()．．m＝7，n＝3B．m＝7，n＝4C．m＝14，n＝9D．m＝14，n＝18解析衰变过程满足质量数守恒和电荷数守恒．写出核反应方程：eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(207,82)Pb＋meq\o\al(4,2)He＋neq\o\al(0,－1)e根据质量数守恒和电荷数守恒列出方程235＝207＋4m92＝82＋2m－n解得m＝7，n＝4，故选项B正确，选项A、C、D错误．答案B【变式跟踪2】(多选)钍核(eq\o\al(234,90)Th)具有放射性，它能放出一个电子衰变成镤核(eq\o\al(234,91)Pa)，伴随该过程会放出γ光子，下列说法中正确的是()．A．因为衰变过程中原子核的质量数守恒，所以不会出现质量亏损B．γ光子是衰变过程中镤核(eq\o\al(234,91)Pa)辐射的C．给钍加热，钍的半衰期将变短D．原子核的天然放射现象说明原子核是可分的解析衰变过程中原子核的质量数守恒，但是会出现质量亏损，则选项A错误；给钍加热，钍的半衰期不变，故选项C错误．答案BD,借题发挥衰变规律及实质衰变类型α衰变β衰变衰变方程eq\o\al(A,A)Z→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)Heeq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A,Z＋1)Y＋eq\o\al(0,－1)e衰变实质2个质子和2个中子结合成一个整体放出中子转化为质子和电子2eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)Heeq\o\al(1,0)n→eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(0,－1)e衰变规律电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒考点三核反应方程及核反应类型的判断【典例3】(多选)(·广东卷，18)能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一．下列释放核能的反应方程，表述正确的有()．A.eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是核聚变反应B.eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是β衰变C.eq\o\al(235,)92U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,)56Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n是核裂变反应D.eq\o\al(235,)92U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(140,)54Xe＋eq\o\al(94,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)n是α衰变解析β衰变时释放出电子(0－1e)，α衰变时释放出氦原子核(eq\o\al(4,2)He)，可知选项B、D错误；选项A中一个氚核和一个氘核结合成一个氦核并释放出一个中子是典型的核聚变反应；选项C中一个U235原子核吸收一个中子，生成一个Ba原子核和一个Kr原子核并释放出三个中子是核裂变反应，A、C正确．答案AC【变式跟踪3】(1)(单选)现有三个核反应方程：①eq\o\al(24,11)Na→eq\o\al(24,12)Mg＋eq\o\al(0,－1)e②eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n③eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n下列说法正确的是()．A．①是裂变，②是β衰变，③是聚变B．①是聚变，②是裂变，③是β衰变C．①是β衰变，②是裂变，③是聚变D．①是β裂变，②是聚变，③是裂变(2)现有四个核反应：A.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nB.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→X＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)nC.eq\o\al(24,11)Na→eq\o\al(24,12)Mg＋eq\o\al(0,－1)eD.eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(9,4)Be→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n①________是发现中子的核反应方程，________是研究原子弹的基本核反应方程，________是研究氢弹的基本核反应方程．②求B中X的质量数和中子数．解析(1)eq\o\al(24,11)Na→eq\o\al(24,12)Mg＋eq\o\al(0,－1)e中Na核释放出β粒子，为β衰变.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n为铀核在被中子轰击后，分裂成两个中等质量的核，为裂变．而eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n为聚变，故C正确．(2)①人工转变方程的特点是箭头的左边是氦核与常见元素的原子核．箭头的右边也是常见元素的原子核．D是查德威克发现中子的核反应方程，B是裂变反应，是研究原子弹的核反应方程．A是聚变反应，是研究氢弹的核反应方程．②由电荷数守恒和质量数守恒可以判定，X质量数为144，电荷数为56，所以中子数为144－56＝88.答案(1)C(2)①DBA②14488,借题发挥核反应方程的书写1．核反应过程一般都不是可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接．2．核反应的生成物一定要以实验为基础，不能只依据两个守恒规律凭空杜撰出生成物来写核反应方程．3．核反应遵循质量数守恒，核反应过程中反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)且释放出核能．4．核反应遵循电荷数守恒．考点四质量亏损及核能的计算【典例4】(·浙江自选，14)一个静止的钚核eq\o\al(239,94)Pu自发衰变成一个铀核eq\o\al(235,92)U和另一个原子核X，并释放出一定的能量．其核衰变方程为：eq\o\al(239,94)Pu→eq\o\al(235,92)U＋X.(1)方程中的“X”核符号为________；(2)钚核的质量为239.0522u，铀核的质量为235.0439u，X核的质量为4.0026u，已知1u相当于931MeV，则该衰变过程放出的能量是________MeV；(3)假设钚核衰变释放的能量全部转变为铀核和X核的动能，则X核与铀核的动能之比是________．解析(1)根据质量数、电荷数守恒，得X核的质量数为239－235＝4，核电核数为94－92＝2，故“X”核为氦核，符号为eq\o\al(4,2)He.(2)钚核衰变过程中的质量亏损Δm＝239.0522u－235.0439u－4.0026u＝0.0057u，根据爱因斯坦质能方程，得出衰变过程中放出的能量E＝0.0057×931MeV≈5.31MeV.(3)钚核衰变成铀核和X核，根据动量守恒定律，两者动量大小相等，根据Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(p2,2m)，得X核和铀核的动能之比eq\f(Ekm,EkM)＝eq\f(M,m)≈58.7.答案(1)eq\o\al(4,2)He(2)5.31(3)58.7【变式跟踪4】(单选)已知氦原子的质量为MHeu，电子的质量为meu，质子的质量为mpu，中子的质量为mnu，u为原子质量单位，且由爱因斯坦质能方程E＝mc2可知：1u对应于931.5MeV的能量，若取光速c＝3×108m/s，则两个质子和两个中子聚变成一个氦核，释放的能量为()．A．[2×(mp＋mn)－MHe]×931.5MeVB．[2×(mp＋mn＋me)－MHe]×931.5MeVC．[2×(mp＋mn＋me)－MHe]×c2JD．[2×(mp＋mn)－MHe]×c2J解析核反应方程为2eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)He，质量亏损Δm＝2×(mp＋mn)－(MHe－2me)＝2×(mp＋mn＋me)－MHe，所以释放的能量为ΔE＝Δm×931.5MeV＝[2×(mp＋mn＋me)－MHe]×931.5MeV，选项B正确．答案B,借题发挥解有关核能问题的方法1．根据质量亏损计算：ΔE＝Δmc2及1u相当于931.5MeV.eq\x(\a\al(书写核反,应方程))→eq\x(计算质量亏损Δm)→eq\x(\a\al(利用ΔE＝Δmc2,计算释放的核能))2．根据能量守恒和动量守恒计算3．在计算具有宏观质量的物质中所有原子核发生核反应所释放能量时用阿伏加德罗常数来计算核能．eq\f(对应学生,用书P243)一、能级跃迁问题1．(单选)(·四川卷，17)图1－3－7如图1－3－7所示为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子()．A．从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出电磁波的波长长B．从n＝5能级跃迁到n＝1能级比从n＝5能级跃迁到n＝4能级辐射出电磁波的速度大C．处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的D．从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量解析因为E4－E3＝0.66eV<E3－E2＝1.89eV，根据c＝λν和hν＝En－Em得从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出电磁波的波长长，选项A正确；电磁波在真空中的传播速度都相等，与光子的频率无关，选项B错误；氢原子的核外电子处于不同能级时在各处出现的概率是不同的，能级越低，在靠近原子核较近的地方出现的频率越大，选项C错误；氢原子从高能级跃迁到低能级时，是氢原子核外的电子从高能级跃迁到了低能级向外放出能量，选项D错误．答案A2．(·山东卷，38)氢原子第n能级的能量为En＝eq\f(E1,n2)，其中E1为基态能量．当氢原子由第4能级跃迁到第2能级时，发出光子的频率为ν1；若氢原子由第2能级跃迁到基态，发出光子的频率为ν2，则eq\f(ν1,ν2)＝________．解析根据氢原子的能级公式，hν1＝E4－E2＝eq\f(E1,42)－eq\f(E1,22)＝－eq\f(3,16)E1，hν2＝E2－E1＝eq\f(E1,22)－eq\f(E1,12)＝－eq\f(3,4)E1，所以eq\f(ν1,ν2)＝eq\f(\f(3,16),\f(3,4))＝eq\f(1,4).答案eq\f(1,4)二、对原子结构的考查3．(单选)(·福建质检)图1－3－8如图1－3－8所示是卢瑟福的α粒子散射实验装置，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点．下列说法正确的是()．A．该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据B．该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性C．α粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转D．绝大多数的α粒子发生大角度偏转解析卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，选项A正确，B错误；电子质量太小，对α粒子的影响不大．选项C错误；绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原方向前进，D错误．答案A三、核反应及其类型4．(单选)(·重庆卷，19)以下是物理学史上3个著名的核反应方程x＋eq\o\al(7,3)Li→2yy＋eq\o\al(14,7)N→x＋eq\o\al(17,8)Oy＋eq\o\al(9,4)Be→z＋eq\o\al(12,6)Cx、y和z是3种不同的粒子，其中z是()．A．α粒子B．质子C．中子D．电子解析第二、三个核反应分别是发现质子和中子的核反应方程，根据核反应方程的质量数和电荷数守恒可得，x、y、z分别是eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(4,2)He、eq\o\al(1,0)n，C正确．答案C5．(单选)(·吉林一模)图1－3－9据央视报道，中科院等离子体物理研究所经过八年的艰苦努力，终于率先建成了世界上第一个全超导的托克马克试验装置并调试成功，这种装置被称为“人造太阳”(如图1－3－9所示)，它能够承受上亿摄氏度高温且能够控制等离子态的核子发生聚变并稳定持续地输出能量，就像太阳一样为人类提供无限清洁的能源．在下列核反应方程中有可能是该装置内部所进行的核反应的是()．A.eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HB.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nC.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)HeD.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n解析A项是发现质子的核反应方程，C项是铀238的衰变方程，D项是铀235的裂变方程，B项正确．答案B四、质量亏损和核能6．(多选)如图1－3－10所示，是国家国防科技工业局首次发布的“嫦娥二号”月面虹湾局部影像图，科学家发现在月球上含有丰富的eq\o\al(3,2)He(氦3)．它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(3,2)He→2eq\o\