原子结构与原子核-2025届高考物理一轮复习专练

第35讲原子结构与原子核

考点一原子结构与a粒子

散射实验

考点二玻尔理论的理解与计算

考点三原子核的衰变

考点四核反应类型及核反应方程

考点五核力与核能的计算

本课内容

横由三摒科•例题,靖析

题型1谱线条数的确定

题型2受激跃迁和电离

理好田瞬惠♦感理专g东题型3与光电效应相结合

题型4a衰变、0衰变

题型5半衰期的理解及应用

题型6核反应方程及应用、核能的计算

知植•复力。林

1.知道两种原子结构模型,会用玻尔理论解释氢原子光谱.

2.掌握氢原子的能级公式并能结合能级图求解原子的跃迁问题.

3.掌握原子核的衰变、半衰期等知识4会书写核反应方程，并能根据质能方程求解核能问题.

知3,务实知M

考点一原子结构与a粒子散射实验

1.a粒子散射实验的结果

一，

a粒子散射实验的分析图

绝大多数a粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少鼠a粒子发生了大角度偏转，

如a粒子的偏转超过了90。，有的甚至被撞了回来，如图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.

辉科•创题样析

［例题1］（2024•湖南一模）在人类对世界进行探索的过程中，发现了众多物理规律，下列有关叙述

中正确的是（）

A.伽利略通过理想斜面实验得出力是维持物体运动的原因

B.核聚变反应所释放的丫光子来源于核外电子的能级跃迁

C.在“探究加速度与力和质量的关系”实验中，采用了等效替代法

D.汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成

的，并测出了该粒子的比荷

【解答】解：A.伽利略通过理想斜面实验得出力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动

的原因，故A错误；

B.核聚变反应所释放的丫光子来源于原子核内部，故B错误；

C.在“探究加速度与力和质量的关系”实验中，采用了控制变量法，故C错误；

D.汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的,

并测出了该粒子的比荷，故D正确。

故选：D。

［例题2］（多选）（2024•白云区校级模拟）英国物理学家卢瑟福用a粒子轰击厚度为微米的金箔，

发现少数a粒子发生较大偏转。如图所示，甲、乙两个a粒子从较远处（规定电势为零）分别

以相同的初速度轰击金箔，实线为两个a粒子在某一金原子核附近电场中的运动轨迹，两轨迹

的交点为a,虚线表示以金原子核为圆心的圆，两轨迹与该圆的交点分别为b、c。忽略其他原

子核及a粒子之间的作用，两粒子从较远处运动到b、c两点的过程中，下列说法正确的是（）

\b/

乙①

甲㊉

A.电场力对甲、乙两个粒子做的功一定相同

B.两个a粒子经过a点时加速度一定不同

C.乙粒子在a点的电势能一定大于在c点时的电势能

D.电场力对甲粒子冲量的大小一定等于对乙粒子冲量的大小

【解答】解：A、以场源电荷为圆心的同心圆为等势面，因此可知b、c两点的电势相同；由电势

能定义式Ep=（pq,则甲、乙粒子在b、c两点的电势能相等，结合电场力做功等电势能的变化量

可知，甲、乙两个a粒子从较远处（规定电势为零）运动到b、c两点的过程中电场力做的功相

等，故A正确；

B、根据点电荷的场强公式£=粤，可知离场源电荷距离相等的点场强大小相等，两个a粒子经

过a点时所受电场力F=qE相同，由牛顿第二定律可知，两粒子在该点加速度相同，故B错误;

C、距离正点电荷越近，电势越高，离正点电荷越远，电势越低，可知，a点电势高于c点电势,

即：口＞卬C，可知正电荷在电势越高的地方电势能越大，因此，乙粒子在a点的电势能大于c点

的电势能，故C正确；

D、甲、乙粒子在b、c两点的电势能相等，只有电场力做功，粒子的动能和电势能之和不变，所

以甲、乙粒子在b、C两点的动能相等，则两粒子在b、C两点的速度相等，即Vb=Vc，甲、乙两

粒子的初速度相等，但速度是矢量，b、c两点处速度大小相同，但方向不同，而根据矢量运算可

知，甲粒子速度的变化量与乙粒子速度的变化量的大小方向均不同，由I=mAv可知甲粒子从较

远处到b点过程中电场力冲量的大小不等于乙粒子从较远处到c点过程中电场力冲量的大小，故

D错误。

故选：ACo

[例题3]（2024•上海二模）如图（1）是一个经过改装的阴极射线管，其简化模型如图（2）所示。

将阴极K和阳极A与直流高压电源相连，阴极射线中带电粒子自K射出，并在AK间加速。

从A处狭缝射出的粒子沿直线向右运动。CD为一对平行金属板，接在另一个直流电源上，CD

间电场对粒子束产生偏转作用，使粒子做类平抛运动。粒子束从CD板右侧射出后沿直线射到

右端荧光屏上P点。管外CD极板前后两侧加装a和b两个载流线圈，通电线圈产生一个与CD

间电场和粒子束运动方向都垂直的匀强磁场B。调节线圈中电流，可使得粒子束无偏转地沿直

线射到荧光屏上的O点。已知KA间加速电压为Ui，CD间偏转电压为U2,CD板的长度为L,

间距离为d,忽略粒子从阴极K发出时的初速度和重力的大小，完成下列问题：

4-0b

(1)自K射出的带电粒子是。它是由物理学家(选填：①卢瑟福，②汤姆

孙，③玻尔，④法拉第)最早发现并通过实验确定这种带电粒子属性的。

(2)该粒子从阴极K发出后，向阳极A运动过程中，其电势能和动能变化情况是

A.电势能增加，动能减小

B.电势能增加，动能增加

C.电势能减小，动能增加

D.电势能减小，动能减小

(3)若已知粒子离开阳极A时的速度VA，为使粒子束不发生偏转：

①在载流线圈中通入的电流方向。

A.a线圈中顺时针，b线圈中逆时针

B.a线圈中顺时针，b线圈中顺时针

C.a线圈中逆时针，b线圈中逆时针

D.a线圈中逆时针，b线圈中顺时针

②此时的磁感应强度B=。

(4)(计算)若已知该粒子的比荷q/m大小为N,在载流线圈未通电时，粒子通过CD板后发生

偏转(设磁场和电场仅局限于CD板之间)。求：

①粒子离开阳极A时的速度VA大小；

②粒子打到荧光屏P点时速度vP大小；

③vp与VA方向的偏转角0的正切值tan。。

【解答】解：(1)从阴极射线管的K极射出的是电子，它是由物理学家汤姆孙最早通过实验确定

这种带电粒子属性的；

(2)电子从阴极K发出向阳极A运动过程中，电场力做正功，电势能减小，根据动能定理可知,

动能增加，故C正确，ABD错误。

故选：c；

(3)①若已知粒子离开阳极A时的速度VA，为使粒子束不发生偏转，则电场力和洛伦兹力平衡,

由题意可知电子受到的电场力竖直向上，则洛伦兹力竖直向下，根据右手螺旋定则可知，线圈中

的电流产生的磁场方向垂直纸面向里，故a线圈中电流为顺时针，b线圈中电流为顺时针，故B

正确，ACD错误。

故选：B；

②根据平衡条件有

U2

evAB=

解得

U

B=-2-；

VAd

(4)①设电子的质量为m,根据动能定理有

1?

eU1=-rmv^

又

e

­=N

m

联立解得

VA=J2NUI；

②电子在CD间受到的电场力为

eU

F=--2

a

根据牛顿第二定律，电子沿电场方向加速度为

FNU

a=-=—:-2

ma

根据运动学公式，电子通过CD的时间为

LL

t=—=----

%—72NU、

电子沿电场方向分速度

NLU-2.

vy=at=

则电子打到P点时的速度

"小+用小U1+爵;

③根据几何关系，VP与VA方向的偏转角的正切值为

八UyU2^

tan~~7o

VA2Uid

考点二玻尔理论的理解与计算

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，即一旦.("是普朗克常量，%=6.63x10-34J、)

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.

4.氢原子的能级、能级公式

(1)氢原子的能级图(如图所示)

nE/eV

8---------1--------[.......-7------；----厂-0

5

4:雷打-0.54

1X1

3T■----------0.85

1-------------------

2-3.4

1-13.6

(2)氢原子的能级和轨道半径

①氢原子的能级公式：£“=与1(〃=1,2,3,…)，其中£i为基态能量，其数值为Ei=-13.6eV.

n2

②氢原子的半径公式：厂”=〃2厂]("=1,2,3,…)，其中4为基态半径，又称玻尔半径，其数值为□=

0.53x10-1。m.

探秘•例题特析

[例题4](2024•太原二模)用大量氢原子发出的a、b、c三种光测试一新材料光电管，遏止电压

Uc与三种光的频率关系如图所示，图像斜率为k,截距为-d,电子带电量的大小为e,下列说

法正确的是()

A.三种光子的动量Pa〈Pb〈Pc

,k

B.由图像可知，普朗克常量一

e

C.由图像可知，金属材料的逸出功为ed

D.若a、b、c是大量氢原子从能级n=3跃迁到低能级时发出的光，则％=入a+入b

【解答】解：A、由题图可知三种光子的频率关系为：va>vb>vc,则波长关系为人a<入b<%，

h

根据P=7可知Pa>Pb>Pc，故A错误；

A.

hWoh

BC、根据eUc=Ek=hv-w（）可得：Uc=--v--,其图像斜率k=不解得普朗克常量h=ke

Wo

当入射光的频率为零时，有及=-一屋=一<1,解得金属的逸出功Wo=ed,故B错误，C正确；

hehehe

D、若这三种光是原子从能级n=3跃迁到较低能级时发出的光，根据玻尔理论可得L=T+

AaAc

111

整理可得丁=7-+了，故D错误。

A.a4Ac

故选：Co

[例题5]（2024•琼山区校级模拟）如图所示为氢原子的发射光谱和氢原子能级图，Ha、Hp、HY.H

8是其中的四条光谱线及其波长，分别对应能级图中从量子数为n=3、4、5、6的能级向量子数

为n=2的能级跃迁时发出的光谱线。已知可见光波长在400nm〜700nm之间，下列说法正确的

是（）

eV

nEo/

ooS8

6S4

410.29434.17486.27656.47A/nm5.3

S..55

4L81

3

.45o

3.

Ho.HyH„pHa

1---------------------13.60

A.Ha谱线对应的光是可见光中的紫光

B.四条光谱线中，H$谱线对应的光子能量最大

C.Hp谱线对应的是从n=5的能级向n=2的能级跃迁时发出的光谱线

D.Hy谱线对应的光，照射逸出功为3.20eV的金属，可使该金属发生光电效应

【解答】解：A.四条光谱线中，Ha谱线对应的光子波长最大，根据频率跟波长成反比可得：Ha

谱线对应的光子频率最小，而紫光频率最大，故A错误；

B.同理四条光谱线中，Hf谱线对应的光子波长最小，频率最大，能量最大，故B正确；

C.根据光子能量表达式，则Hp谱线对应的光子能量满足

C”3X108

E=hT=6.63x10-34x-------------------j=4.1x10~19J=2.56e7

A486.27X10-971

从n=5的能级向n=2的能级跃迁时的能量

E'=3.40eV-0.54eV=2.86eVWE

故C错误；

D.同理，%谱线对应的光子能量满足

c3x108皿

E=/IT=6.63X10-34）“J=4.6x=2.88eV<3.20eV

y丫A434.17x10-夕J

由此可知，光子能量小于金属的逸出功，所以该金属不能发生光电效应，故D错误。

故选：Bo

[例题6]（2024•黔南州二模）1885年，瑞士科学家巴尔末对当时已知的氢原子在可见光区的4条

谱线（记作Ha、M、出和HQ作了分析，发现这些谱线的波长满足一个简单的公式，称为巴

尔末公式。这4条特征谱线是玻尔理论的实验基础。如图所示，这4条特征谱线分别对应氢原

子从n=3、4、5、6能级向n=2能级的跃迁，下面4幅光谱图中，合理的是（选项图中标尺的

刻度均匀分布，刻度们从左至右增大）（）

%YH为aH

A.A/nmB.A/nm

HaHpHyH5HsHyH?Ha

IIIIIIII

C.A/nmD.A/nm

【解答】解：光谱图中谱线位置表示相应光子的波长。氢原子从n=3、4、5、6能级分别向n=2

能级跃迁时，发射的光子能量增大，所以光子频率增大，根据A=：可知光子波长减小，在标尺

上Ha、%和H$谱线应从右向左排列。由于氢原子从n=3、4、5、6能级分别向n=2能级

跃迁释放光子能量的差值越来越小，所以，从右向左4条谱线排列越来越紧密。故ABC错误，D

正确。

故选：D。

考点三原子核的衰变

1.原子核的衰变

(1)原子核放出a粒子或P粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变.

(2)分类

a衰变：，X-犷9Y+蛆e

P衰变：CXr2+iY+Qie

2.三种射线的成分和性质

电离贯穿

片片X3

名称构成付万电荷量质量

能力本领

a射线氢核iHe+2e4u最强最弱

1

B射线电子0-ie-eu较强较强

1837

丫射线光子Y00最弱最强

3.对半衰期的理解

(1)根据半衰期的概念，可总结出公式

N*=N+j-,加东=加原(5j-

式中N蜃、加原表示衰变前的放射性元素的原子核数和质量，N余、/制表示衰变后的放射性元素的原

子核数和质量，/表示衰变时间，7表示半衰期.

(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，与原子所处的物理状态(如温度、

压强）或化学状态（如单质、化合物）无关.

探秘•例题样析

[例题7]（2024•江门一模）某种核电池采用杯核（翁4pu）的放射性同位素杯核（e8pu）,其发

生的核反应方程是舒8pu-234U+X）以下说法正确的是（）

A.杯核（舒8pu）比杯核（244pu）少了6个质子

B.X粒子是氢核（夕He）

C.杯核（歌'PG的质量等于铀核（第七）与X粒子的质量之和

D.杯核（&8pu）的半衰期会随外界环境温度的变化而改变

【解答】解：A.杯核（丸8pu）和杯核（244pu）相比，质子数是相等的，少了6个中子。

故A错误；

B.根据核反应方程中质量数守恒和电荷数守恒，可知X粒子的电荷数为2,质量数为4,为氢核

（矩e）,故B正确；

C.依题意，核反应过程出现了质量亏损，可知杯核（舒8pu）的质量大于铀核（豺4u）与x

粒子的质量之和。故C错误；

D.半衰期由原子核内部性质决定，杯核（il8Pu）的半衰期不会随外界环境温度的变化而改变。

故D错误。

故选：Bo

[例题8]（2024•广东模拟）我国于2024年1月研发出全球首款民用核电池。该核电池利用半衰期

约为100年的银63来工作，其衰变方程为：用Ni-符Y+X,则（）

A.X是电子B.X是a粒子

C.Y与Ni是同位素D.Y的中子数为29

【解答】解：AB.根据电荷数守恒、质量数守恒可知X的质量数是A=63-63=0,电荷数：Z=

28-29=-1,则X是电子，故A正确，B错误；

CD.同位素是质子数相同，中子数不同的同一元素的不同原子，Y的质子数是29,是铜元素，

与Ni不是同位素，Y的中子数为n=A-Z=63-29=34,故CD错误。

故选：Ao

[例题9]（2024•浙江模拟）#介子会发生衰变，反应方程式为it+-「+v口，即生成一个仁介子和一

个印中微子。在云室中观测到位介子衰变时产生部分粒子的轨迹如图。轨迹所在平面与磁场

垂直，两段圆弧相切于P点，且r叶：rv^=2：lo则仁和作粒子的动量之比为()

A.3：1B.1：2C.2：1D.1：3

【解答】解：仁介子和日子在磁场中均做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定

律可得：evB=千，解得动量p=mv=eBr,则J的动量为：P〃+=eBr〃+,作粒子的动量为：

pVfi=eBrVfi,则p“+：p”=2：1,故C正确，ABD错误。

故选：Co

考点四核反应类型及核反应方程

类型可控性核反应方程典例

衰变a衰变自发23892U-23490Th+乡He

P衰变自发23490Th^23491Pa+0-ie

i47N+$He-i780+]H(卢瑟福发现质子)

3He+2Be-i26c+Jn(查德威克发现中子)

2713Al+3HeTS

人工转变人工控制约里奥一居里夫妇发现

P+6n

放射性同位素，同时发

否PT9Si+0

+现正电子

ie

比较容易进行23592U+An^14456Ba+^Kr+3An

重核裂变

人工控制23592U+3n—i3654Xe+即Sr+Win

轻核聚变目前无法控制?H+?H-3He+3n

注意：

(1)核反应过程一般都是不可逆的，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，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方

程.

(3)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒.

提秘­例题样析

[例题10]（2024•东湖区校级二模）近年来，我国在新能源汽车领域取得了巨大的突破和发展。目前，

核能汽车处于试验阶段，车上主要搭载了核动力电池，利用原子核衰变释放的核能转化为电池

的电能。某种核动力电池利用了舒8pu的衰变，衰变方程为舒8pu-第t+x,下列说法正

确的是（）

A.X为B粒子

B.该反应的发生需要吸收能量

C.e8pu的结合能大于234V的结合能

D.舒8pu的原子核比铠%的原子核更加稳定

【解答】解：A.由衰变过程电荷数守恒和质量数守恒可知，X的质量数A=238-234=4,电荷

数Z=94-92=2,可知X为a粒子，故A错误；

B.由题，原子核衰变释放的核能转化为电池的电能，可知衰变过程会放出能量，故B错误；

C.根据自然组成原子核的核子越多，它的结合能就越高，可知品8「&的核结合能大于能松的

核结合能，故C正确；

D.衰变的过程中释放能量，而且a粒子的比结合能比较小，可知能切的比结合能比舒8p”的

比结合能大，而原子核的比结合能越大越稳定，故韵切的原子核比品8「比的原子核更加稳定,

故D错误。

故选：Co

[例题11]（2024•雨花区校级模拟）2023年8月24日，日木政府正式向海洋排放福岛第一核电站的

核污水。核污水中的P。发生衰变时的核反应方程为3°。。一第6pb+x。设脑叩。的比结

合能为Ei，给6P°的比结合能为E2,X的比结合能为E3。已知光在真空中的传播速度为c,

^°P。的半衰期为138天，则下列说法正确的是（）

A.EI>E2

B.该衰变过程本质是原子核中的一个中子转变为质子并放出一个电子

206E2+4E3-210E1

C.该核反应过程中的质量亏损可以表示为------------------

c2

D.10个豺°P。核138天后剩余5个

【解答】解：A.比结合能越大，原子核越稳定，由于生成物比反应物稳定，所以EI<E2,故A

错误；

B、由质量数守恒和电荷数守恒可知X的质量数A=210-206=4,电荷数Z=84-82=2,即X

为氢原子核（方He）,该衰变的本质是原子核中两个质子和两个中子组成了,He进而发生了a

衰变，故B错误；

C、该核反应过程中放出能量，根据能量守恒定律结合质能方程可得：AE=2O6E2+4E3—210埒

一2O6E2+4E3—210E1

=21mc2,解得亏损的质量Am=--------------；--------,故C正确；

c2

D、半衰期是大量放射性原子衰变的统计结果，对个别放射性原子没有意义，故D错误。

故选：Co

[例题12]（2024•济宁一模）全球核电站日益增多，核电站产生的核污水对环境和人类健康构成了一

定的威胁。核污水中含有大量的铀137等几十种放射性元素，其中照7cs的半衰期为30年，

衰变方程为界Csr斓8a+）ie。下列说法正确的是（）

A.衰变过程中释放出电子说明段7cs原子核中存在电子

B.经过60年，1g的丝7cs原子核中将有0.25g发生衰变

C.将核污水稀释后，可以使鉴7cs原子核的半衰期变短

D.髭7cs的比结合能小于羔,Ba的比结合能

【解答】解：A.B衰变的本质是原子核内的一个中子转变成一个质子与一个电子，电子从原子

核中释放出来，不能说明原子核内有电子，故A错误：

1

B.梦Cs的半衰期为30年,经过60年即两个半衰期，1g的梦Cs原子核中将有m』m—（-）2

1

m=lg-7g=0.75g发生垠;变，故B错误；

C.半衰期与元素的物理性质和化学性质无关，核污水稀释后，其半衰期将不变，故C错误；

D.生成物要比反应物稳定，则盘7cs的比结合能小于羔78a的比结合能，故D正确。

故选：D。

考点五核力与核能的计算

1.应用质能方程解题的流程图

书写核反应方程-计算质量亏损公加一■利用AE=Amc2计算释放的核能

⑴根据A£=4wc2计算，计算时八％的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，A£■的单位是“J”.

⑵根据公£=&«*931.5\16丫计算.因1原子质量单位（u）相当于931.5MeV的能量，所以计算时△加

的单位是“u”，的单位是“MeV”.

2.利用质能方程计算核能时，不能用质量数代替质量进行计算

探秘•例题样析

[例题13]（2024•石家庄二模）2023年12月，新一代人造太阳“中国环流三号”面向全球开放。“人

4

造太阳”内部发生的一种核反应方程为汨+：HfHe+X,已知出的比结合能为Ei，汩

2

的比结合能为E2，夕He的比结合能为E3,光在真空中的传播速度为c。下列说法正确的是（）

A.核反应方程中X为电子

B.如e的比结合能小于汨的比结合能

C.核反应吸收的能量为E3-（EI+E2）

D.核反应中的质量亏损为岫一筲+3即

【解答】解：A.根据质量数与电荷数守恒可知X的质量数A=2+3-4=1,电荷数z=l+l-2=

0,所以X为加，故A错误；

B.反应过程中释放大量热量，则总结合能增大，的比结合能大于乡H的比结合能，故B

错误；

CD.核反应放出的能量为AE=4E3-（2EI+3E2）

由能量守恒可得4%—（2%+3%）=Amc2

限一（2£\+3汝）

解得△m

c2

故C错误，D正确。

故选：D。

[例题14]（2024•鹿城区校级模拟）太阳能源于太阳内部的聚变反应，太阳质量也随之不断减少。设

每次聚变反应可看作4个氢核结合成1个氢核，太阳每秒钟辐射的能量约为4.0X1026J,下列

说法正确的是（）

A.该聚变的核反应方程是4汨-lHe+21ie

B.聚变反应在常温下也容易发生

C.太阳每秒钟减少的质量约4.4X109kg

D.目前核电站采用的核燃料主要是氢核

【解答】解：A、根据氢核的聚变过程中，质量数和电荷数守恒可知其反应方程为：$He

+2?e,故A错误；

B、核聚变反应也叫热核反应，聚变反应必须在很高的温度下才能发生，温度要达到几百万开尔

文才可以，故B错误；

/E4.0X1026

B、根据△E=mc2可得太阳每秒钟减少的质量约为：△m=/"=五3"5kg=4.4Xl（）9kg,故c

正确；

D、目前核电站采用的核燃料主要是铀原子核，因为重核裂变反应是可控的，故D错误。

故选：C。

[例题15]（2024•平谷区模拟）2023年8月25日，新一代人造太阳“中国环流三号”首次实现100

万安培等离子体电流下的高约束模式运行，再次刷新中国磁约束聚变装置运行纪录。核聚变是

一种核反应的形式。下列关于核反应的说法中正确的是（）

A.要使轻核发生聚变，一种可行的方法是将物质加热到几百万开尔文的高温

B.笊旅核聚变的核反应方程为：汨+汨一担e+匕e

C.相同质量的核燃料，重核裂变比轻核聚变释放的核能更多

D.核聚变反应过程中没有质量亏损

【解答】解：A、根据核聚变的条件可知，要轻核发生聚变，一种可行的方法是将物质加热到几

百万开尔文的高温，同时还需要很大的压强，故A正确；

B、根据质量数守恒与电荷数守恒可知，气瓶核聚变的核反应方程为：汩+汨一知e+加；

故B错误；

C、根据核聚变与核裂变的特点可知，相同质量的核燃料重核裂变比轻核聚变释放的核能少，故

C错误；

D、核聚变过程中有质量亏损，故D错误。

故选：Ao

解惑•题型套球

题型1谱线条数的确定

1.（2024•山东模拟）图示为氢原子的能级图。已知可见光的光子能量范围为1.62〜3.1leV。根据

玻尔理论可知，大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁的过程中，能产生不同频率的可见光

光子有（）

nE/eV

00-------------------------------0

4-------------------------0.85

3-------------------------1.51

2-------------------------3.40

1-13.60

A.6种B.4种C.3种D.2种

【解答】解：大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁的过程中最多能产生肾=6种不同频率的

光子

从n=4能级向n=3能级跃迁的过程中,释放光子的能量E43=-0.85eV-(-1.51eV)

0.66eV；

从n=4能级向n=2能级跃迁的过程中,释放光子的能量E42=-0.85eV--3.40eV)

2.55eV：

从n=3能级向n=2能级跃迁的过程中,释放光子的能量E32=-1.51eV--3.40eV)

1.89eV；

从n=2能级向n=1能级跃迁的过程中,释放光子的能量E21=-3.40eV-(-13.6eV)

10.2eV；

从n=3能级向n=1能级跃迁的过程中,释放光子的能量E31=-1.51eV-(-13.6eV)

12.09eV；

从n=4能级向n=1能级跃迁的过程中,释放光子的能量E4I=-0.85eV--13.6eV)

12.75eVo

只有E42和E32的值在1.62〜3.1leV范围内，即产生不同频率的可见光光子有2种，故D正确，

ABC错误。

故选：D。

（2024•福州模拟）图甲是氢原子能级图，图乙中的Ha，Hy,He是氢原子从较高能级向n

=2能级跃迁时产生的在可见光区域的四条谱线，其中谱线Hs是氢原子从n=6能级向n=2能

级跃迁时产生的，则（）

R

8E/eV

60

--0.38H.H

5--0.54

4--0.85

3

2--1.51

-3.40

400nm700nm

1

-13.6

图甲

图乙

A.图乙中的氢原子光谱是连续光谱

B.四条谱线中Ha对应的光子能量最大

C.谱线Hs对应的光子能量是3.02eV

D.谱线网是氢原子从n=7能级向n=2能级跃迁时产生的

【解答】解：A、氢原子只能发出或者吸收特定频率的光，其谱线为线状光谱，故A错误：

B、Ha谱线的波长最长，频率最小，能量最小，故B错误；

C、谱线Hs是氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时产生的，其能量E$=E6-E2=-0.38eV-

（-3.4eV）=3.02eV,故C正确；

D、谱线Hy对应的光子能量仅次于谱线H$对应的光子能量，所以谱线Hy是氢原子从n=5能级

向n=2能级跃迁时产生的，故D错误。

故选：C=

3.（2024•浙江模拟）如图所示，能级间的跃迁产生不连续的谱线，从不同能级跃迁到某一特定能

级就形成一个线系，比如：巴耳末系就是氢原子从n=3,4,5……能级跃迁到n=2的能级时

111

辐射出的光谱，其波长人遵循以下规律：w=F）R为常数，下列说法正确的是（）

-E

^O

5"J54

4O.85

3O.51巴耳末赛（可见光区）

-1.

1----------------------------------13.6

A.氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时辐射出的光子，在巴耳末系中波长最短

B.氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级，该氢原子放出光子，其核外电子的动能增大

C.用能量为14.0eV的光子去照射一群处于基态的氢原子，受照射后，氢原子能跃迁到n=4的

能级

D.用大量电子去撞击一群处于基态的氢原子，使处于基态的氢原子跃迁到n=4能级的电子德

he

布罗意波长

【解答】解：A、根据玻尔理论可知氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时辐射出的光子，在巴

耳末系中光子中能量值最小，则波长最长，故A错误；

B、氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级，该氢原子放出光子，其核外电子的轨道半径静止，由

牛顿第二定律F=---得Ek=7m〃2=｝，据此可知电子动能增大。故B正确；

r2Y22r

C、用光子能量为14.0eV的光照射基态的氢原子，由于14.eV>13.6eV,能够使其电离，故C错

误；

D、n=l和n=4间的能级差为E4-E],由于用电子撞击基态的氢原子，电子动能的一部分被吸

收，所以电子的能量应大于其能级差，即£=11丫=与>64—Ei，所以电子的德布罗意波长入V

he

7一7，故D错误。

七4一七1

故选：Bo

题型2受激跃迁和电离

（2024•南昌二模）图甲是某光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率v的

关系图像，图乙为氢原子的能级图。一群处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时，发出的光照

射光电管，发出的光电子的最大初动能为（）

nE/eV

00...........---0

4-----------------------0.85

3--------------------------1.51

2-----------------------3.40

1-----------------------13.6

乙

A.2.29eVB.9.80eVC.10.20eVD.12.09eV

【解答】解：由甲图和光电效应方程

Ek=hv-Wo

可得Wo=2.29eV

根据图乙可知，处于n=3能级的氢原子向基态能级跃迁时，发出的光