2023年高考物理——原子结构与原子核.pdf

第二节原子结构与原子核必 备 知 识双基夯实 温 故 知 新 强 基 固 本1一、原子结构,_s r-a粒子散射实验“原 子 核 式 结*L m _的核式结构模型原L特点f _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 光谱子氢原子光谱卜结J 公式一-9“=3,4,5,构【基础练1】如图所示，这是卢瑟福的a 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针，它发出的a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粒子源金消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.a 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a 粒子发生大角度偏转解析：选 A。卢瑟福根据a粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，A正确；卢瑟福提出了原子核式结构模型的假设，从而否定了汤姆孙原子模型的正确性，B错误；电子质量太小,对 a粒子的影响不大，C错误；绝大多数a粒子穿过金箔后，几乎仍沿原方向前进，D错误。【基础练2】（多选）如图所示，这是氢原子的能级图，一群氢原子处于=3 能级，下列说法正确的是（）n 刎4-0.853-1.512-3.41 -13.6A.这群氢原子跃迁时能够发出3 种不同频率的光子B.这群氢原子发出的光子中，能量最大为1 0.2 e VC.从=3 能级跃迁到=2能级时发出的光波长最大D.这群氢原子能够吸收任意光子的能量而向更高能级跃迁解析：选 A C。根据C g =3 知，这群氢原子能够发出3 种不同频率的光子，故A正确；由=3能级跃迁到=1能级辐射的光子能量最大，E=（1 3.6 L 5 1）e V=1 2.0 9 e V,故 B错误；从=3能级跃迁到=2能级辐射的光子能量最小，频率最小，则波长最大，故C正确；一群处于=3能级的氢原子向更高能级跃迁，吸收的能量必须等于两能级之差，故D错误。二、原子核的衰变及核能由国 和中子组成核电荷数等于核内质子数,也等于核外组成_ _ _ _ _ _ _ _ 数 核质量数等于核内国 数与中子数之和a 衰变一氢 核（；He）B衰变一电子（_?e）y 衰变一高频电磁波定义 原子核半数发生衰变所用的时间由核图 自身的因素决定，与物理化学状态无关口 公式 f A=S,m=,-L质能方程E=mc获取途径一回_ _ _ _ _ _ 裂变、固_ _ _ _ _ _ _ _聚变答案：质 子 电 子 质 子 内 部颁重 核 轻 核【基础练3】放射性元素衰变时放出的三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是（）A.a射线，。射线，丫射线B.丫射线，P射线，a射线C.丫射线，a射线，。射线D.。射线，a射线，y射线解析：选B。贯穿能力最强的是丫射线，p射线次之，a射线最弱，故B正确。【基础练4】以下是物理学史上3个著名的核反应方程x+?Lif 2yy+147N-*x+87Oy+?Bef z+丫 Cx、y和z是3种不同的粒子，其中2是（）A.a粒子 B.质子C.中子 D.电子解析：选C 根据质量数和电荷数守恒，三个核反应方程为|H+&Lif 2?He,?He+苧N-|H+9 0,挤e+?B e-，n+RC,z 为中子，C 正确。关 键 能 力深度研析 考 点 研 析 能 力 突 破1各 高考热点师生共研考点一玻尔理论和能级跃迁1.对氢原子能级图的理解（1）能级图如图所示门8 5 4 3E/eVU0i=-0.54-0.85-1.51-3.41-u-tii-i-(2)氢原子的能级和轨道半径氢原子的能级公式：&=弥】5=1，2,3,)，其中昌为基态能量，其数值为E=一13.6 eVo氢原子的半径公式：=(=1,2,3,)其中r为基态半径，又称玻尔半径，其数值为 n=0.53X10,om(3)能级图中相关量意义的说明相关量意义能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态定态横线左端的数字“1,2,3”表示量子数横线右端的数字“136 3.4”表示氢原子的能量相邻横线间的距离表示相邻的能量差，量子数越大，相邻的能量差越小，距离越小带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁的条件为hv=Em-E“2.两类能级跃迁(1)自发跃迁：高能级低能级，释放能量，发出光子。“，,E E曲Eftt光子的频率V=飞O(2)受激跃迁：低能级一高能级，吸收能量。光照(吸收光子)：吸收光子的全部能量，光子的能量必须恰好等于能级差加=E。碰撞、加热等：可以吸收实物粒子的部分能量，只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E处)E。大于电离能的光子被吸收，将原子电离。颤工(2021广东省选择性考试模考)原子从高能级向低能级跃迁产生光子，将频率相同的光子汇聚可形成激光。下列说法正确的是()A.频率相同的光子能量相同B.原子跃迁发射的光子频率连续C.原子跃迁只产生单一频率的光子D.激光照射金属板不可能发生光电效应解析根据=的可知，频率相同的光子能量相同，故A正确；原子从一个定态跃迁到另一个定态时，原子辐射一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定。电子轨道是量子化的，能量是量子化的，故而频率是不连续的。这也就成功解释了氢原子光谱不连续的特点频率不连续特点，故B错误；原子在不同的轨道之间跃迂产生不同频率的光子，故C错误；根据可知，激光光子的能量大于金属板的逸出功时，照射金属板即可发生光电效应，故D错误。答案1 A【对 点 练1】（2020石家庄市数学质量检测）金属钠的逸出功为2.49 e V,氢原子的能级分布如图所示，一群氢原子处于=4的激发态，当它们向较低的能级跃迁时发出的光照射金属钠,能使金属钠逸出光电子的光子频率有（）n E/eV8-04-0.853-1.512-3.401 -13.60A.1种B.2种C.3种D.4种解析：选D。根据C3=6可知，这群处于=4激发态的氢原子共能辐射出6种不同频率的光，由图可知，从”=4到=3跃迁时放出的能量为0.66 e V,小于金属钠的逸出功，不能使金属钠逸出光电子，同理从w=3到=2跃迂时放出的能量为1.89 e V,小于金属钠的逸出功，不能使金属钠逸出光电子，同理计算可得能使金属钠逸出光电子的光子频率有4种，故D正确。【对 点 练2】（2020泰安市一轮检测）已知氢原子基态的能量为Ei=13.6 eV。大量氢原子处于某一激发态。由这些氢原子可能发出的所有光子中，频率最大的光子能量为-0.937 5后，（激发态能量E,尸祟其中”=2,3,）则下列说法正确的是（）A.这些氢原子中最高能级为5能级B.这些氢原子中最高能级为6能级C.这些光子可具有6种不同的频率D.这些光子可具有4种不同的频率解析：选C。氢原子基态的能量为-13.6 e V,大量氢原子处于某一激发态，由这些氢原子可能发出的所有光子中，频率最大的光子能量为-0.937 5昌，则有AE=-0.937 5EI=E-EI解得 E,=0.062 5Ei=-0.85 eV 魄即处在=4能级；根据C 5=6,所以这些光子可具有6种不同的频率，故C正确，A、B、D错误。【对点练3】（2020江西省重点中学盟校第一次联考）如图所示，这是氢原子的能级分布图,一群处于=5能级的氢原子向低能级跃迁时，可辐射不同频率的光子，将辐射出的光子照射到逸出功为3.20 eV某金属表面，下列说法正确的是（）n/eV5-0.544-0.853-1.512-3.41-13.6A.可辐射4种不同频率的光子B.氢原子从=5能级跃迁到=4能级，辐射的光子频率最大C.辐射出的所有光子照射到该金属表面，均能发生光电效应D.从该金属表面逸出的光电子的最大初动能的最大值为9.8 6 e V解析：选D。根据C g=1 0可知，一群处于，?=5能级的氢原子向低能级跃迁时能辐射出1 0种不同频率的光，故A错误；由图可知，氢原子从=5能级跃迁到=4能级，能级差最小，释放的能量最小，故辐射的光子频率最小，故B错误；根据能级差公式加=E,“一瓦 可 知 从“=5跃迁到，?=4辐射的光子能量为0.3 1 e V,=4跃迁到=3辐射的光子能量为0.6 6 e V,=3跃迁到n=2辐射的光子能量为1.8 9 e V,”=5跃迁到 =3辐射的光子能量为0.9 7 eV等，由此分析可知，当其他能级间发生跃迁辐射的能量小于逸出功3.2 0 e V时，这些辐射出来光子照射到该金属表面，不能发生光电效应，故C错误：当氢原子从 =5能级跃迁到”=1能级，能级差最大，根据能级差公式v=E 5 E|=1 3.0 6 e V,根据爱因斯坦光电效应方程有&、=加 一 死，解得E =9.8 6 e V,故D正确。【对点练4 (2 0 2 0成都市第二次诊断)图为氢原子的能级示意图。处 于n=4能级的一群氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光子再照射到逸出功为2.2 9 e V的某金属板上，下列说法正确的是()E/eV-o5-0.544-0.853-1.512-3.401 -13.6A.共 有1 0种不同频率的光子辐射出来B.共有6种不同频率的光子能使该金属发生光电效应现象C.入射光子的频率越高，逸出光电子的最大初动能越大D.从金属板中逸出的光电子就是a粒子解析：选C。共有C 3=6种不同频率的光子辐射出来，A错误；其中能级差大于2.2 9 e V的跃迁有：4 f 1、3-1、2-1、4 f 2,即共有4种不同频率的光子能使该金属发生光电效应现象，B错误；根据光电效应规律可知，入射光子的频率越高，逸出光电子的最大初动能越大，C正确；从金属板中逸出的光电子是0-储，不是a粒子，D错误。陋基础考点*自主练通考 点 二 原 子 核 的 衰 变 半 衰 期1.衰变规律及实质(l)a衰变、。衰变的比较衰变类型a衰变P衰变衰变方程9 X Y+拍eO X-z d i Y+J e衰变实质2个质子和2个中子结合成一个整体射出1个中子转化为1个质 子 和1个电子2|H+2 A n-a H eA n-*|H+-?e(2)丫 射线：丫射线经常是伴随着a衰变或。衰变同时产生的。其实质是放射性原子核在发生衰变类型a衰变0衰变匀强磁场中轨迹形状衰变规律电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒2.三种射线的成分和性质a 衰变或。衰变的过程中，产生的新核由于具有过多的能量（原子核处于激发态）而辐射出光子。名称构成符号电荷量质量电离能力贯穿本领a 射线氢核3He+2e4u最强最弱。射线电子-?e-e1 837u较强较强Y射线光子Y00最弱最强3.半衰期（1）定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。（2）衰变规律：N=N&、m=m .（3）影响因素：由原子核内部因素决定，跟原子所处的物理化学状态无关。题12：（2020 皖 南，、校 4 月联考）2019年 9 月 1 0 日，我国国产首批医用钻一6 0 原料组件从秦山核电站启运，这标志着我国国产伽马刀设备“中国芯”供应问题得到解决。核电站是利用中子照射钻一59制备钻一6 0,伽马刀是利用钻一60发生B衰变释放的y 射线工作的，已知钻一6 0 的半衰期约为5.3年，下列说法正确的是（）A.秦山核电站制备钻一60的反应是重核衰变B.钻一60发生|3衰变后产生的新核比钻一60少一个电子C.钻一60发生（J 衰变后产生的新核比钻一6 0 多一个中子D.钻一60制成后，经过5.3年剩下的钻一60约有一半 解析1利用中子照射钻一5 9 制备钻一6 0 是原子核的人工转变，重核裂变是质量较大的核在中子轰击下分裂成两个（或多个）中等质量的核的反应，钻一6 0 是中等核，故 A 错误；钻一60发生P 衰变释放的电子是钻一6 0 原子核中的中子转变为质子，同时释放一个电子，新核比钻一6 0 少一个中子，而核中没有电子，故 B、C 错误；半衰期就是有一半原子核发生衰变所用的时间，所以钻一60制成后，经过5.3年剩下的钻一6 0 约有一半，故 D 正确。答案1 D【对点练5】（2020天门市模拟）4 月 1 日，由于太阳光不能照射到太阳能电池板上，“玉兔二号”月球车开始进入第十六个月夜休眠期。在之后的半个月内，月球车采用同位素赞P u 电池为其保暖供电，已知Pu238是人工放射性元素，可用中子辐照锣N p得到。Pu238衰变时只放出a 射线，其半衰期为88年。则（）A.用中子辐照Np237制造Pu238时将放出电子B.Pu238经一次衰变会有两个质子转变为两个中子C.Pu238经一次衰变形成的新核含有144个中子D.当到达下个月昼太阳能电池板工作时，Pu238停止衰变不再对外供电解析：选 A。用中子辐照Np237时的核反应方程为An+密N p f赞P u+je 根据核反应方程可知，有电子放出，故 A 正确；Pu238经一次a 衰变，衰变方程为敏Pu熨U+粗ePu238经一次a 衰变会把2 个质子和2 个中子作为一个整体抛射出来，衰变后形成的新核中中子数为234 92=142（个）故 B、C 错误；放射性元素的半衰期是由放射性元素本身决定的，与外界环境无关，故 D错误。【对点练6】（2020辽南协作校第二次模拟）下列说法正确的是（）A.光电效应现象说明光子既有能量也有动量B.a、仇 丫射线都是高速带电粒子流，是原子核发生衰变产生的C.查德威克发现中子的核反应方程为：山e+?Be一片C+JnD.处于基态的氢原子可吸收任意能量的光子解析：选C o光电效应现象只表明光子具有能量，康普顿效应表明光子除了具有能量还具有动量，A错误；a射线是高速表核流，带正电：。射线是高速的电子流，带负电；丫射线是电磁波，不带电，B错误；用a粒子轰击钺原子核，能够产生中子，是发现中子的核反应方程，核反应方程为坦e+?B e C+，n,C正确；处于基态的氢原子只吸收能量刚好等于激发态与基态两能级之差的光子，也就是只吸收特定能量的光子，不是任意能量的光子都能吸收，D错误。【对点练7】（2020和平区常二次质量调查）2020年3月15日中国散列中子源（CSNS）利用中子成像技术帮助中国科技大学进行了考古方面的研究。散射中子源是研究中子特性、探测物质微观结构和运动的科研装置。下列关于中子研究的说法正确的是（）A.a粒子轰击苧N,生成RO并产生了中子B.锣U经过4次a衰变，2次。衰变后，新核与原来的原子核相比中子数少了 10个C.丫射线实质是高速中子流，可用于医学的放射治疗D.核电站可通过“慢化剂”控制中子数目来控制核反应的速度解析：选B。根据质量数守恒和电荷数守恒知，？H e+早N-9 O+|H,故A错误；每次a衰变，质量数少4,电荷数少2,中子数少2;每 次3衰变一个中子转化成一个质子和一个电子，中子数少1;所以4次a衰变，2次p衰变，新核与原来的原子核相比，中子数少4X2+2X1=1 0,故B正确；丫射线实质是光子流，故C错误；镉棒可以吸妆中子，核反应堆中，通过改变镉棒插入的深度，可以控制核反应的速度，故D错误。通高考热点*师生共考点三核反应类型与核反应方程1.核反应的四种类型类型可控性核反应方程典例衰变a衰变自发赞U-钳T h+HeB衰变自发钳 T h-锣 Pa+J e人工转变人工控制苧N+t H e T O+l H（卢瑟福发现质子）i He+B e-C+A n（查德威克发现中子）召 A l+lHe P+A n四P f褥i（约里奥一居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子）重核裂变比较容易进行人工控制赞 U+A n f 第B a+然 K r+3，n赞U+H f 劈X e+?g S r+10 H轻核聚变很难控制彳 H+i H T H e+，n2.核反应方程式的书写（1）熟记常见基本粒子的符号，是正确书写核反应方程的基础。如质子（IH）、中子n）、a粒子He）、P粒子（一、正电子用e）、笊核（汨）、瓶核（旧 等。（2）掌握核反应方程遵守的规律，是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据，由于核反应不可逆，所以书写核反应方程式时只能用“f”表示反应方向。（3）核反应过程中质量数守恒，电荷数守恒。制3 （多选）（2020 高考全国卷I）下列核反应方程中，Xi、X2、X3、X4代 表a粒子的有A?H+汨fJn+X iB.TH+H-A n+X2C 帮 U+Jn-弟 Ba+%Kr+3X3D.Jn+?Lif YH+X4 解析根据核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，可知选项A中的X i质量数是3,电荷数是2,A错误；选 项B中的X2质量数是4,电荷数是2,代表a粒子，B正确；选项C中的X3质量数是1,电荷数是0,代表中子，C错误：选项D中的X4质量数是4,电荷数是2,代表a粒子，D正确。答案BD【对点练8】（多选）（2020离考全国卷IQ1934年，约里奥一居里夫妇用a粒子轰击铝箔，首次产生了人工放射性同位素X,反应方程为扭e+刃A 1-X+加。X会衰变成原子核Y,衰变方程为X f Y+怛。则（）A.X的质量数与Y的质量数相等B.X的电荷数比Y的电荷数少1C.X的电荷数比召A1的电荷数多2D.X的质量数与HA1的质量数相等解析：选A Co根据电荷数守恒和质量数守恒，可知?He+召A lX+J n方程中X的质量数为3 0,电荷数为1 5,再根据X-Y+Y e方程可知Y的质量数为3 0,电荷数为1 4,故X的质量数与Y的质量数相等，X的电荷数比Y的电荷数多1,X的电荷数比刃A1的电荷数多2,X的质量数比日A1的质量数多3,A、C正确，B、D错误。【对点练9】（2021 湖南省适应性考试模考）2020年12月4日，新一代“人造太阳”装置中国环流器二号M装置（HL-2M）在成都建成并首次实现利用核聚变放电。下列方程中，正确的核聚变反应方程是（）A|H+汨 f?He+JnB.赞 U f 翎 Th+MHeC.熨U+k一组Ba+-Kr+3加D.,He+召 A lf 也 P+24n解析：选A。核聚变反应是两轻核反应变成中等质量的核。汨+tH f?H e+Jn是轻核聚变，故A正确；赞U-掰Th+H e,此核反应反应物只有一个原子核且生成物有氢核，属于a衰变，故B错误：赞U+Jn-图Ba+瑞K r+3 jn,此反应反应物和生成物都有中子，构成链式反应，且生成物至少有两个中等质量的核，故属于重核裂变，故C错误；?He+日A 1-也P+2版,此反应是 用a粒子轰击，生成了同位素磷，是人工核转变，发现同位素磷和正电子的方程，故D错误。险高考热点-师生共研考点四质量亏损及核能的计算1.应用质能方程解题的流程图，,A 计算质量亏损Am 根据：=昭2计算，计算时加的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，A E的单位是“J”。利用 A E=A me2计算释放的核能书写核反应方程（2）根据AE=AmX931.5MeV计算。因1原子质量单位（u）相当于931.5 MeV的能量，所以计算时机的单位是“U”，A E的单位是“MeV”。2.根据核子比结合能来计算核能：原子核的结合能=核子的比结合能X核子数。特 别 提 醒 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。题（2020高考全国卷H）笊核汨可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式6+H-2?He+2|H+2，n+43.15MeV表示。海水中富含笊，已 知1 k g海水中含有的笊核约为1.0X 1022个，若全都发生聚变反应，其释放的能量与质量为M的标准煤燃烧时释放的热量相等；己知1kg标准煤燃烧释放的热量约为 2.9X107J,1 MeV=1.6X10 j,则 约为（）A.40kg B.100kgC.400 kg D.1 000 kgI 0 X （）2 2 解析1结合核反应方程知，1 kg海水中的九核全部发生聚变反应放出的能量E=E 15 XX43.15X1.6X10-13 1.15X 101J,根据题意得=五 0=彳衣而厂乂 1 kgg 400 k g,故 A、B、D错误，C正确。答案C【对 点 练10 （2021湖北省选择性考试模考）用粒子加速器加速后的质子轰击静止的锂原子核，生成两个动能均为&919MeV的a粒子（2He）,其核反应方程式为：旧+Iif-H e+田e。已知质子质量为1.007 825 u,锂原子核的质量为7.016 004 u,a粒子的质量为4.002 60 u,1 u相当于931 MeV。若核反应释放的能量全部转化为a粒子的动能，则入射质子的动能约为（）A.0.5 MeV B.8.4 MeVC.8.9 MeV D.17.3 MeV解析：选 Ao 该反应放出能量4七二。.。？825 u+7.016 004 u2X4.00 260 u）X931 MeV/u=17.34 M eV,入射质子的动能 EkH=2Eka-AE=0.498 M eV,故选 A。课后达标二知能提升 考点强化以练促学1（建议用时：35分钟）基础达标J1.（2020 日照市4月模拟）在放射性同位素的应用中，下列做法正确的是（）A.应该用a射线探测物体的厚度B.应该用丫粒子放射源制成“烟雾报警器”C.放射育种利用Y射线照射种子使遗传基因发生变异D.医院在利用放射线诊断疾病时用半衰期较长的放射性同位素解析：选C。y光子的贯穿能力最强，应该用丫射线探测物体的厚度，故A错误；因为a粒子的电离本领强，所以应该用a粒子放射源制成“烟雾报警器，故B错误；Y光子的贯穿能力最强，从而使DNA发生变异，所以放射育种利用丫射线照射种子使遗传基因发生变异，故C正确；人体长时间接触放射线会影响健康，所以医院在利用放射线诊断疾病时用半衰期较短的放射性同位素，故D错误。2.（2020红桥区第一次模拟）以下关于原子核的说法正确的是（）A.放射性元素的半衰期决定于原子的化学状态，与物理状态无关B.天然放射现象中的。射线，来源于原子的最外层电子C.p射线的穿透能力比丫射线强，能穿透几厘米厚的铅板D.原子核的平均结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定解析：选D。放射性元素的半衰期与原子的化学状态和物理状态均无关，A错误；天然放射现象中的。射线，来源于原子核内的中子转化为质子时放出的电子，B错误：丫射线的穿透能力 比P射线强，C错误；原子核的平均结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，D正确。3.（多选）（2020天津市苓级考模拟）下列说法正确的是（）A.原子的特征谱线是原子具有核式结构的有力证据B.考古专家测出某具骸骨I g碳样品中件C的含量为活着的生物体1 g碳样品中式：含量的己知式:的半衰期为5 730年，则该生物死亡时距今约11 460年C.核泄漏事故污染物能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为奥C s-罢B a+X可以判断X为p射线D.核反应堆利用石墨吸收中子控制核反应速度解析：选BC。原子的特征谱线说明原子只能处于不连续的、分立的能级上，是原子具有分立能级的有力证据，故A错误；考古专家测出某具骸骨1g碳样品中牛C的含量为活着的生物体1 g碳样品中中C含量的;，经过2个半衰期，故该生物死亡时距今约11 460年，故B正确；根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为一 1,质量数为0,可知X为电子，故C正确：镉具有很大的中子吸收界面，所以用镉来吸收裂变产生的中子，故D错误。4.（2021 广东省高三大联考）物理知识在科技上具有非常广泛的应用，下列说法正确的是（）A.根据卢瑟福原子核式结构学说，人类发现了核能B.根据玻尔的原子模型理论，可以计算核反应中释放出的核能C.根据爱因斯坦光电效应理论，人类对光能的利用催生了光伏产业的发展D.根据贝克勒尔和居里夫妇对放射性的研究，人们发现所有的放射线都适用于治疗肿瘤答案：C5.（2020山东省等级考试物理模拟卷）2019年是世界上首次实现元素人工转变100周年。1919年，卢瑟福用氨核轰击氮原子核，发现产生了另一种元素，该核反应方程可写为：？H e+中N-m8X+,Yo以下判断正确的是（）A.m=16,n=l B.m=17,n=C.机=16,k=0 D.m=17,n=0解析：选B。由质量数和电荷数守恒可得：4+14=加+1,2+7=8+，解得m=17,n=1,故B正确，A、C、D错误。6.（2020大同市第一次联考）下列说法正确的是（）A.氢原子的核外电子从低能级跃迁到高能级时，吸收光子，电子的轨道半径增大，动能变小，电势能变大B.赞U-筑Th+3He是核裂变方程，当铀块体积大于临界体积时，才能发生链式反应C.从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的强度无关，与照射光的频率成正比D.香烟燃烧会释放一种放射性元素“针（例P。）”，如果每天抽1包香烟，一周后累积的辐射相当于3次胸透的辐射，耨P。发生一次a衰变和一次。衰变后产生了新核，新核的中子数比质子数多42个解析：选A o氢原子的核外电子从低能级跃迁到高能级时，吸收光子，且电子的轨道半径增大，动能变小，电势能变大，A正确：该方程式属于a衰变，不是核裂变方程，B错误；根据光电效应方程EkmuRv-Wo知光电子的最大初动能与光子的频率成一次函数关系，不是正比关系，C错误：根据质量数守恒和核电荷数守恒，有新核的核电荷数即质子数为：84-2+1=83新核的质量数为：2104=206则新核的中子数为：20683=123所以新核的中子数比质子数多：123 83=40D错误。7.（2020福州市4月模拟）下列说法正确的是（）A.卢瑟福根据a粒子散射实验判断出原子核是由质子和中子构成的B.根据玻尔理论，氢原子从高能级向低能级跃迁时，电子的动能将减少C.某频率紫外线照射到锌板表面时能够发生光电效应，若增大该紫外线的照射强度，逸出的光电子的最大初动能也随之增大D.铀核（锣U）衰变为铅核（锣Pb）的过程中共发生了 8次a衰变和6次p衰变解析：选D。卢瑟福通过a粒子散射实验确定了原子的核式结构模型，故A错误：从高能级向低能级跃迂，即从离核较远到较近的轨道，由 母=点可知，电子的动能增大，故B错误;紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，根据光电效应方程，最大初动能与入射光的频率有关，与光照强度无关，故C错误；铀核（赞U）衰变为铅核（修Pb）的过程中，质量数减少了238206=32,一次a衰变质量数减少4,因此经过了 8次a衰变，8次a衰变电荷数应该减少1 6,而实际电荷数只减少了 92 8 2=1 0,一 次。衰变电荷数增加1,因此发生了 6次。衰变，故D正确。8.（2020永州市第二次模拟）2018年11月12日中科院等离子体物理研究所发布消息：全超导托克马克装置EAST在实验中有了新突破，等离子体中心电子温度达到1亿摄氏度；其主要核反应方程为：汨+H fH e+X 汨+Y T H e+X,则下列表述正确的是（）A.X是质子B.Y是僦核C.X与Y是同位素D.两个核反应都属于裂变反应解析：选B。根据质量数守恒、电荷数守恒可知X是中子，故A错误；对第二个方程，根据质量数守恒、电荷数守恒可知Y是鼠核，故B正确；X是中子，Y是氤核，X与Y不是同位素，故C错误；两个核反应都属于聚变反应，故D错误。素养提升9.（2020山东省等级考试第二次模拟卷）在核反应堆中，锣U吸收一个中子后生成费P u,弱Pu是重要的核燃料，其衰变方程式为贽P u-翎U+扭e+丫。以下说法正确的是（）A.费Pu衰变过程是一个P衰变过程B.赞Pu衰变过程质量数守恒，所以没有核能量释放C.费Pu衰变过程中的y光子是由黄U原子核能级跃迁产生的D.赞U吸收一个中子后生成赞Pu的核反应过程是一个a衰变过程解析：选C。由赞Pu衰变过程放出a粒子，则其为a衰变过程，故A错误；错Pu衰变过程质量发生亏损，由爱因斯坦质能方程可知，衰变过程放出能量，故B错误；赞P u衰变过程中产生的赞U原子核不稳定而发生跃迁同时放出光子即释放能量，故C正确；避U吸收一个中子后生成赞Pu的核反应过程没有放出a粒子，故不是一个a衰变过程，故D错误。10.（2020广州市二模）一种利用红外线感应控制的紫外线灯，人在时自动切断紫外线灯电源，人离开时自动开启紫外线灯杀菌消毒。己知红外线的光子最高能量是1.61 e V,紫外线的光子最低能量是311eV；氢原子能级示意图如图所示，则大量氢原子（）aa543E/eV0-0.54-0.85-1.512-3.401-13.60A.从=2跃迁到低能级过程只可能辐射出红外线B.从n=3跃迁到低能级过程不可能辐射出红外线C.从=4跃迁到低能级过程只可能辐射出紫外线D.从=5跃迁到低能级过程不可能辐射出紫外线解析：选B。从=2跃迁到低能级过程中辐射的光子能量为AVI=E 2-EI=10.2 e V,由题意可知该光子属于紫外线，故A错误；从 =3跃迁到低能级过程中，跃迂到=2能级过程辐射的光子能量最小，其值为也=&-E2=L89eV,该光子能量大于红外线光子的最高能量，其他光子能量均大于该光子，故B正确；从=4跃迁到=3能级辐射的光子能量为/”3 =E4一瓦=0.66 e V,该光子属于红外线，故C错误；从=5跃迁到低能级过程中辐射的光子能量最大为6%=E5-Ei=13.06eV,该光子属于紫外线，故D错误。11.（2020武汉市五月质检）氢原子能级示意图如图所示，已知可见光能量范围是1.63 eV3.10eV,为使氢原子能辐射出红外线，至少应给处于基态的氢原子提供的能量为（）aa543E/eV0-0.54-0.85-1.512-3.401-13.60A.2.55 eV B.10.20 eVC.12.75 eV D.13.06 eV解析：选C。如果氢原子能辐射出红外线，也就是两个能级间的能量差小于1.63 e V,因此至少从基态跃迁到第4能级，吸收的能量等于这两个能级间的能量差，即一0.85丫一（一13.66丫）=12.75 eV,C 正确。12.（2020黑龙江大庆实验中学开学考试）2019年4月1日，在中国核能可持续发展论坛上,生态环境部介绍2019年会有核电项目陆续开工建设，某核电站获得核能的核反应方程为赞U+A n-患Ba+SXKr+石n,已知铀核的质量为g,钢核的质量为m-,氨核的质量为in3,中子的质量为加4,下列说法正确的是（）A.该核电站通过核聚变获得核能B.铀核的质子数为143C.在上述核反应中x=2D.一个铀核发生上述核反应，释放的能量为（，|一，2 ，3 2 “）/解析：选D。该核电站利用核裂变获得核能，故A错误；铀核黄U的质子数为9 2,故B错误；根据电荷数守恒、质量数守恒，得x=3,故C错误；核反应后的中子数是3个，所以中子增加2个，则一个铀核遭U发生上述核反应，释放的能量为（7|一一加3-2侬）C2,故D正确。1 3.（多选）（2020洛阳市一模）“东方超环”是我国自主设计建造的世界上第一个非圆截面全超导托卡马克核聚变实验装置。2018年11月，有“人造太阳”之称的东方超环实现1亿摄氏度等离子体运行等多项重大突破，获得的实验参数接近未来聚变堆稳态运行模式所需要的物理条件，朝着未来聚变堆实验运行迈出了关键一步，已 知“人造太阳”核聚变的反应方程为?H+?H iH e+X+17.6 M eV,关于此核聚变，以下说法正确的是（）A.要使轻核发生聚变，就要利用粒子加速器，使轻核拥有很大的动能B.Z=0,M=C.1 mol笊核和1 mol泉核发生核聚变，可以放出17.6 MeV的能量D.聚变比裂变更安全、清洁解析：选BD。“人造太阳”是以超导磁场约束，通过波加热，让等离子气体达到上亿度的高温而发生轻核聚变，故A错误；根据质量数和核电荷数守恒，可以求出yX为中子A n,即Z=0,M=,故B正确；1个信核和1个前核发生核聚变，可以放出17.6MeV的能量，故C错误；轻核聚变产生物为氮核，没有辐射和污染，所以聚变比裂变更安全、清洁，故D正确。14.（2020衡阳市第一次联考）下列说法正确的是（）A.原子核发生一次B衰变，该原子外层就一定失去一个电子B.核泄漏事故污染物织C s能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为界Cs-%Ba+X可以判断X为质子C.若氢原子从”=2能级向”=1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光有可能使该金属发生光电效应D.质子、中子、a粒子的质量分别是犯，加3,质子和中子结合成一个a粒子，释放的能量是（2m|+2 m 2 加3）!?解析：选D。原子核发生一次P衰变，该原子核内中子变成质子，放出一个电子，A错误；根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为零，电荷数为-1,则X是电子，B错误；根据玻尔理论可知，氢原子从=2能级向”=1能级跃迁时辐射出的光的能量为九二反一E,=-3.4 eV-（-13.6 eV）=10.2 eV,氢原子从=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光的能量为=芯6E2=-0.38eV-（-3.4eV）=3.02eV,结合光电效应发生的条件可知，若氢原子从N=2能级向n=1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光也不能使该金属发生光电效应，故C错误；质子、中子、a粒子的质量分别是加、机2、机3，两个质子和两个中子结合成一个a粒子的过程中亏损的质量为（2孙+2/2mi）,根据爱因斯坦质能方程可知释放的能量是（2利|+2旗一加3）/,故D正确。15.（2020 三湘名校散育联盟第二次联考）中国核学会发布消息称，截至2019年6月底，中国大陆在运行核电机组47台，装机容量4873万千瓦，位居全球第三。铀核（费U）是获得核能主要原料之一，其中一种核反应方程为赞U+4n-X+黑S r+2 jn并释放核能，下列说法正确的是（）A.该核反应是重核裂变，产物的结合能之和大于铀核（赞U）的结合能B.该核反应在中子的轰击下发生，核反应为人工转变C.X原子核中的核子数为140个，中子数为84个D.因为裂变时释放能量，根 据 所 以 裂 变 后 的 总 质 量 数 减 少解析：选A 结合质量数守恒与电荷数守恒可知，铀核裂变的产物为氤核和锯核，并会释放能量，则裂变产物的结合能之和一定大于铀核的结合能，故A正确；该核反应为重核裂变，不是人工转变，故B错误；X原子核中的核子数为（235+1）（94+2）=140个，中子数为140（9238）=8 6个，故C错误；裂变时释放能量，出现质量亏损，但是总质量数不变，故D错误。1 6.（多选）（2020天津市等级考模拟）下列关于原子结构和原子核的说法正确的是（）核子平均质量o Fe 原子序数ZA.卢瑟福在a粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型B.天然放射性元素在衰变过程中电荷数和质量数守恒，其放射线在磁场中不偏转的是丫射线C.据图可知，原子核A裂变成原子核B和C要放出核能D.据图可知，原子核D和E聚变成原子核F要吸收能量解析：选A B C。卢瑟福在a粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型，故A正确；天然放射性元素在衰变过程中电荷数和质量数守恒，其放射线在磁场中不偏转的是丫射线,B正确；裂变和聚变都要有质量亏损，根据质能方程都放出能量，C正确，D错误。1 7.（2 0 2 0嘉兴市5月教学测试）用中子轰击静止的Li核，核反应方程如下：A n+Li-X+H e。中子的速度为。，质量为加，生成的X核速度方向与中子的速度方向相反，X核 与？H e核的速度之比为7：8,质子的质量可近似为机，光速为c。则（）A.X核 为TH核B.反应过程质量守恒、电荷数也守恒C.核反应过程中释放的核能全部转化为X核的动能D y H e核的速度为导Q7;解析：选D。根据质量数守恒，电荷数守恒可知，X电荷数为1,质量数为3,故X核 为H核，故A错误：反应过程电荷数守恒，但释放能量，存在质量亏损，质量不守恒，故B错误；核反应过程中释放的核能全部转化为X核和氯原子核的动能，故C错误；反应中动量守恒加o=3恤1+4?。2，X核与j H e核的速度之比为7 ：8,代入解得。2=7 ，故D正确。考 点 4 0 原 子 结 构 原 子 核第A；步 狂刷小题夯基础题组一基础小题1.现代技术的发展促进了人们对原子、原子核的认识，下列说法正确的是（）A.电子的发现说明原子核内部有复杂结构B.核反应过程中如果核子的平均质量减小，则要吸收能量C.汤姆孙根据a 粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型D.卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变，核反应方程为夕He+l47N-1 78O+|