第二單元原子結(jié)構(gòu)與原子核

1、第二單元原子結(jié)構(gòu)與原子核即時(shí)檢測(cè)1對(duì)盧瑟福的a粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析說(shuō)明了A. 原子內(nèi)存在著質(zhì)量和正電荷集中的原子核B. 原子內(nèi)有帶負(fù)電的電子C. 電子繞核運(yùn)行的軌道是不連續(xù)的D. 原子核只占原子體積的極小局部E4E3E2Ei2 . 07廣東圖1所示為氫原子的四個(gè)能級(jí)，其中 Ei 為基態(tài)，假設(shè)氫原子 A處于激發(fā)態(tài) E2，氫原子B處于激發(fā)態(tài) E3,那么以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A 原子A可能輻射出3種頻率的光子B 原子B可能輻射出3種頻率的光子C.原子A能夠吸收原子 B發(fā)出的光子并躍遷到能級(jí)E4D 原子B能夠吸收原子 A發(fā)出的光子并躍遷到能級(jí)E43. 07四川關(guān)于天然放射現(xiàn)象，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A

2、.放射性元素的原子核內(nèi)的核子有半數(shù)發(fā)生變化所需的時(shí)間就是半衰期B 放射性物質(zhì)放出的射線中，a粒子動(dòng)能很大因此貫穿物質(zhì)的本領(lǐng)很強(qiáng)C 當(dāng)放射性元素的原子的核外電子具有較高能量時(shí)，將發(fā)生B哀變D 放射性的原子核發(fā)生衰變后產(chǎn)生的新核從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，輻射出 丫射線904. 鈾裂變的產(chǎn)物之一氟90 36 Kr 是不穩(wěn)定的，它經(jīng)過(guò)一系列衰變最終成為穩(wěn)定的鋯90 40Zr這些衰變是A 1次a衰變，6次B衰變B 4次B衰變C. 2次a衰變D 2次a衰變，2次B衰變5 08廣東鋁箔被 a粒子轟擊后發(fā)生了以下核反響：23AI+ 2 HeX+ ；n.以下判斷正確的選項(xiàng)是1 1A . 0n是質(zhì)子B . 0n是中

3、子C . X是28 Si的同位素D . X是35 P的同位素6 . 08全國(guó)卷n 中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核時(shí)，質(zhì)量虧損厶m ,相應(yīng)的能量2 E= me =2.2M eV是氘核的結(jié)合能。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A .用能量小于2.2MeV的光子照射靜止氘核時(shí)，氘核不能分解為一個(gè)質(zhì)子和一 個(gè)中子B.用能量等于2.2MeV的光子照射靜止氘核時(shí)，氘核可能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子，它們的動(dòng)能之和為零C.用能量大于2.2MeV的光子照射靜止氘核時(shí)，氘核可能分解為一個(gè)質(zhì)子和一 個(gè)中子，它們的動(dòng)能之和為零D 用能量大于2.2MeV的光子照射靜止氘核時(shí)，氘核可能分解為一個(gè)質(zhì)子和一 個(gè)中子，它們的動(dòng)能之和不為零考點(diǎn)闡釋1

4、 能級(jí)躍遷中的能量變化原子由低能級(jí)向高能級(jí)躍遷時(shí)，只能吸收特定能量值的光子，具體說(shuō)，只有能量值等于某兩個(gè)能級(jí)之間能量差的光子才能被吸收，并且原子吸收該光子后一定躍遷到相應(yīng)的高級(jí)。如果光子的能量大于原子在該能級(jí)時(shí)的電離能，那么可以將原子電離，光 子的能量不再受限制。例107全國(guó)卷I用大量具有一定能量的電子轟擊大量處于基態(tài)的氫原子，觀測(cè)到了一定數(shù)目的光譜線。調(diào)高電子的能量在次進(jìn)行 觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)光譜線的數(shù)目比原來(lái)增加了5條。用如表示兩次觀測(cè)中最高激發(fā)態(tài)的量子數(shù)n之差，E表示調(diào)高后電子的能量。根據(jù)氫原子的能級(jí)圖可以判斷，如和E的可能值為A n=1, 13.22 eV <E<13.32 eVB

5、 n=2, 13.22 eV <E<13.32 eVC. A n=1 , 12.75 eV <E<13.06 eVD. n=2, 12.75 eV <E<13.06 Ev針對(duì)訓(xùn)練用 xkb!23. con7=1. 07廣東圖1所示為氫原子的四個(gè)能級(jí)，其廠間中E1為基態(tài)，假設(shè)氫原子 A處于激發(fā)態(tài)E2，氫原子B 處于激發(fā)態(tài)E3,那么以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A 原子A可能輻射出3種頻率的光子B 原子B可能輻射出3種頻率的光子C原子A能夠吸收原子B發(fā)出的光子并躍遷到能級(jí) E4D 原子B能夠吸收原子 A發(fā)出的光子并躍遷到能級(jí)E42玻爾理論對(duì)氫原子能級(jí)的解釋玻爾理論的實(shí)質(zhì)是

6、將量子化假設(shè)和牛頓的圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律相結(jié)合, 的核外電子運(yùn)動(dòng)。用以解釋氫原子氫原子核外電子繞核做勻速圓周運(yùn)動(dòng),庫(kù)侖力充當(dāng)向心力,rn得動(dòng)能Eknmv22e=k，可見(jiàn)，電子的動(dòng)能隨軌道半徑的增加而減小,且與半2 2徑成反比，又因半徑rn二n ri(ri =0.53A),故動(dòng)能與n成反比。將基態(tài)軌道半徑代 入，可求得E" =13.6eV ,即各能級(jí)電子動(dòng)能等于能級(jí)能量的絕對(duì)值。由En = Ekn - Epn，可得 E 小=-27.2eV, Epn = 2Ep。例2氫原子從A能級(jí)躍遷到B能級(jí)，核外電子的兩個(gè)可能的軌道半徑之比以：rB=1 : 4,求:電子在這兩個(gè)軌道上運(yùn)行的周期和線速度之比。電

7、子在這兩個(gè)軌道上運(yùn)行時(shí)的向心加速度之比。針對(duì)訓(xùn)練2氫原子的核外電子從距核較近的軌道躍遷到距核較遠(yuǎn)的軌道過(guò)程中()A 原子要吸收光子，電子的動(dòng)能增大，原子的電勢(shì)能增大，原子的能量增大B 原子要放出光子，電子的動(dòng)能減小，原子的電勢(shì)能減小，原子的能量也減小C.原子要吸收光子，電子的動(dòng)能增大，原子的電勢(shì)能減小，原子的能量增大 D 原子要吸收光子，電子的動(dòng)能減小，原子的電勢(shì)能增大，原子的能量增加 3 .氫光譜及其應(yīng)用氫原子光譜包括不同的線系，不同能級(jí)之間的躍遷對(duì)應(yīng)不同的線系，向同一能級(jí)躍遷發(fā)出的光線構(gòu)成同一線系，其中從更高的能級(jí)向第二能級(jí)躍遷時(shí)對(duì)應(yīng)的線系稱(chēng)為巴爾末線系。各線系光子的能量等于躍遷時(shí)的能級(jí)之

8、差：h£ =En - Em&例3根據(jù)玻爾理論，氫原子核外電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)，基態(tài)時(shí)的軌道半徑 為r，電子質(zhì)量為 m,電量為e，試求：(1) 電子在基態(tài)軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)能；(2) 電子在n=2軌道上運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)形成的等效電流；(3) 有一群氫原子處于量子數(shù) n=3的激發(fā)態(tài)，畫(huà)出能級(jí)圖，在圖上用箭頭標(biāo)出 這些氫原子能發(fā)出哪幾條光譜線；(4) 假設(shè)氫原子基態(tài)能量為 Eo,求這幾條光譜線中波長(zhǎng)最短的一條的波長(zhǎng)和光子 的動(dòng)量。變式練習(xí)3. (08廣東)有關(guān)氫原子光譜的說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A 氫原子的發(fā)射光譜是連續(xù)譜B 氫原子光譜說(shuō)明氫原子只發(fā)出特定頻率的光C.氫原子光譜說(shuō)明氫原子能級(jí)是分立的D

9、氫原子光譜的頻率與氫原子能級(jí)的能量差無(wú)關(guān)4 關(guān)于天然放射現(xiàn)象1天然放射現(xiàn)象中三種射線及其物質(zhì)微粒的有關(guān)特性的比擬。射線a射線P射線Y射線物質(zhì)微粒氦核：He電子_Je光子Y帶電情況帶正電2e帶負(fù)電-e不帶電速度1約為c10接近c(diǎn)c貫穿本領(lǐng)小空氣中飛行幾 厘米中穿透幾毫米鋁 板大穿透幾厘米鉛 板電離作用強(qiáng)次弱2天然衰變中核的變化規(guī)律在核的天然衰變中，核變化的最根本的規(guī)律是質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒。 a衰變：隨著a衰變，新核在元素周期表中位置向后移2位，即MX 碼;Y ：He ：衰變：隨著：衰變，新核在元素周期表中位置向前移1位，即MX jY ；e。 衰變：隨著 衰充數(shù)，變化的不是核的種類(lèi)，而是核的能

10、量狀態(tài)。但一般情況下，衰變總是伴隨a衰變或：衰變進(jìn)行的。3 關(guān)于半衰期的幾個(gè)問(wèn)題 定義：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時(shí)間。 意義：反映了核衰變過(guò)程的統(tǒng)計(jì)快慢程度。 特征：只由核本身的因素所決定， 而與原子所處的物理狀態(tài)或化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)。 理解：搞清了對(duì)半衰期的如下錯(cuò)誤 認(rèn)識(shí)，也就正確地理解了半衰期的真正含義。第一種錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)是： N。大量個(gè)放射性元素的核，經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期 T,衰變了 一半，再經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期 T,全部衰變完。第二種錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)是：假設(shè)有 4個(gè)放射性元素 的核，經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期 T,將衰變2個(gè)。事實(shí)上，No 大量個(gè)某種放射性元素的核，經(jīng)過(guò)時(shí)間t后剩下的這種核的個(gè)數(shù)為而對(duì)于少量的核

11、如 4個(gè),是無(wú)法確定其衰變所需要的時(shí)間的。這實(shí)質(zhì)上就是“半衰期反映了核衰變過(guò)程的統(tǒng)計(jì)快慢程度的含義。例4關(guān)于天然放射現(xiàn)象，以下表達(dá)正確的選項(xiàng)是A 假設(shè)使放射性物質(zhì)的溫度升高，其半衰期將減小B . 3衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子時(shí)所產(chǎn)生的C.在a、3、丫這三種射線中，丫射線的穿透能力最強(qiáng)，a射線的電離能力最 強(qiáng)d 鈾核928u衰變?yōu)殂U核206(82Pb的過(guò)程中，要經(jīng)過(guò)8次a衰變和10次3衰變針對(duì)訓(xùn)練222 2184. 08天津一個(gè)氡核86 Rn衰變成釙核84 Po并放出一個(gè)粒子，其半衰期為3.8天。1g18氡經(jīng)過(guò)7.6天衰變掉氡的質(zhì)量，以及 86 Rn衰變成84 Po的過(guò)程放出的粒

12、子是A . 0.2 5g , a粒子C. 0.25g, 3粒子重點(diǎn)突破B . 0.75g, a粒子D. 0.75g,3粒子1.衰變中的動(dòng)量守恒孤立的原子核發(fā)生衰變時(shí)滿(mǎn)足動(dòng)量守恒，釋放出的粒子和反沖核的總動(dòng)量與衰變前孤立的原子核的動(dòng)量相等，假設(shè)靜止的原子核發(fā)生衰變，那么釋放出的粒子和反沖核的 總動(dòng)量為零。利用這一規(guī)律，可將衰變規(guī)律與動(dòng)量守恒、帶電粒子的運(yùn)動(dòng)等結(jié)合命題。例5如圖15-2-3K-介子衰變的方程為K ; u_- n0，其中K-介子和n -介子帶負(fù)的基元電荷，n 0介子不帶電。一個(gè) K-介子沿垂直于磁場(chǎng)的 方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其軌跡為圓弧AP,衰變后產(chǎn)生的n 介子的軌跡為圓弧 PB,兩軌

13、跡在P點(diǎn)相切，它們的半徑 Rk-與Rn -之比為2 : 1。 n 0介子的軌跡未畫(huà)出。由此可知n -介子的動(dòng)量大小與n0介子的動(dòng)量大小之比為XAXXX0XK n-BXXwXXXPxX15-2-3A.1 : 1B.1 : 2C.1 : 3D.1 : 6針對(duì)訓(xùn)練5. 08煙臺(tái)8分鐳Ra是歷史上第一個(gè)被別離出來(lái)的放射性元素,226Ra能自發(fā)地放出a鑿子而變成新核 Rn，28f Ra的質(zhì)量為M尸3.7533氷0-25kg ,_ 25一 27新核Rn的質(zhì)量為M2=3.6867相 kg, a粒子的質(zhì)量為 m=6.6466 >10kg,現(xiàn)有個(gè)靜止的88 Ra核發(fā)生a衰變，衰變后a粒子的速度為3.68

14、>105m/s,求(計(jì)算 結(jié)果保存兩位有效數(shù)字).(1 )寫(xiě)出該核反響的方程；(2) 此反響過(guò)程中放出的能量；(3) 反響后新核Rn的速度大小.2 核反響中的能量守恒無(wú)論哪種核反響都伴隨著能量轉(zhuǎn)化，或吸收能量，或放出能量。假設(shè)反響吸收能量，那么反響后原子核的總質(zhì)量一定增加；假設(shè)反響放出能量，那么反響后原子核的總質(zhì)量一定減少。能量轉(zhuǎn)化與質(zhì)量變化的關(guān)系由質(zhì)能方程決定。吸收的能量可以來(lái)自光子、粒子 碰撞或其他核反響，放出的能量可以是光子(射線)、熱能或生成核的動(dòng)能。例6雷蒙德 戴維斯因研究來(lái)自太陽(yáng)的電子中微子(V。)而獲得了 2002年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)他探測(cè)中微子所用的探測(cè)器的主體是一個(gè)貯滿(mǎn)6

15、15t四氯乙烯(C2CI4)溶液的巨桶.電子中微子可以將一個(gè)氯核轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)氫核，其核反響方程式為v+ ；CI T；Ar 十；e。；CI 核的質(zhì)量為 36.95658 u, 18Ar 核的質(zhì)量為 36.95691 u,： e的質(zhì)量為0.00055 u , 1 u質(zhì)量對(duì)應(yīng)的能量為 931.5MeV.根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以判斷參與 上述反響的電子中微子的最小能量為(A) 0.82 Me V( B) 0.31 MeV( C) 1.33 MeV( D) 0.51 MeV針對(duì)訓(xùn)練6. 質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m2>m 3 ,質(zhì)子和中子結(jié)合成氘核時(shí)，發(fā)出丫射線，普朗克恒量為h,真空中光速為c,貝U丫射

16、線的頻率u = 3.原子核的人工轉(zhuǎn)變和碰撞中動(dòng)量守恒的結(jié)合例7 (08濰坊、棗莊質(zhì)檢) 關(guān)于原子核組成 的研究，經(jīng)歷了一些重要階段, 其中：(1) 1919年，盧瑟福用:粒子轟擊氮核從而發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，其核反響方程為(2) 1932年，理查威克用一種中性粒子流轟擊氫原子和氮原子，打處了一些氫 核(質(zhì)子)和氮核，測(cè)量處被打出的氮核和氫核的速度，并由此推算處這種粒子的質(zhì) 量而發(fā)現(xiàn)了中子。理查威克認(rèn)為：原子核的熱運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)小于中性粒子的速度而可以忽略不計(jì)；被碰出的氫核、氮核之所以會(huì)具有不同的速率是由于碰撞的情況不同而造成的，其中速率最大的應(yīng)該是彈性正碰的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)中測(cè)得被碰氫核的最大速度為Vh =3.3

17、0 107m/s，被碰氮核的最大速度為Vn =4.50 1 06m/s ；mN =14mH 。請(qǐng)你根據(jù)理查威克的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，推導(dǎo)中性粒子中子的質(zhì)量m與氫核的質(zhì)量mH 的關(guān)系？保存三位有效數(shù)字針對(duì)訓(xùn)練7用a粒子轟擊14N原子核，產(chǎn)生一個(gè)1：0 ,并釋放出一個(gè)實(shí)物粒子。17N原子核的質(zhì)量 mN=14.00753u , 17O原子核的質(zhì)量 m°=17.00454u , a粒子的質(zhì)量 mHe=4.00387u，質(zhì)子的質(zhì)量 mH=1.00815u，中子的質(zhì)量 mn=1.00852u，電子的質(zhì) 量 me=me = 0.0005u , 1u=931.5MeV1寫(xiě)出核反響方程，并指出釋放出的是哪種粒子

18、；2試判斷該反響是吸收能量還是放出能量，能量變化多少？3 假設(shè)上述反響是用速度為V的a粒子轟擊靜止的14N原子核而發(fā)生的，反響后原子核的速度為0.1V,求釋放出的粒子的速度是多少？對(duì)應(yīng)的德布羅意波的波長(zhǎng)是多少？涉及動(dòng)量守恒時(shí)，反響中的質(zhì)量變化可以忽略不計(jì)4原子、原子核物理與前沿理論的結(jié)合例8 08江蘇1以下實(shí)驗(yàn)中，深入地揭示了光的粒子性一面的 有射繼祓石墨散射后局部波祓増長(zhǎng)侶)鋅板鍍紫外錢(qián)照射時(shí)有電子逸出1旦被可見(jiàn)光曜射時(shí)i殳有電子逸出(C)轟擊金箔的謚子中育水?dāng)?shù)運(yùn)動(dòng)方(D)氫原子發(fā)射的光經(jīng)三棱銃分光后向發(fā)生義大傭轉(zhuǎn)星現(xiàn)線狀光諳(2)場(chǎng)強(qiáng)為E、方向豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有兩小球 A、B,它們的質(zhì)

19、量分別為 mi、 m2,電量分別為q 1、 q2. A、B兩球由靜止釋放，重力加速度為 g，那么小球A和E組 成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒應(yīng)滿(mǎn)足的關(guān)系式為(3) 約里奧 居里夫婦因發(fā)現(xiàn)人工放射性而獲得了1935年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，他們發(fā)現(xiàn)的放射性元素35P衰變成10Si的同時(shí)放出另一種粒子，這種粒子是.35p是30p的同位素，被廣泛應(yīng)用于生物示蹤技術(shù).img35p隨時(shí)間衰變的關(guān)系如下圖，請(qǐng)估算 4 mg的*P經(jīng)多少天的衰變后還剩0.25 mg?i/day針對(duì)訓(xùn)練8. 1916年，愛(ài)因斯坦指出，光子不僅具有能量；=hv，而且象實(shí)物粒子一樣具有大小為 p =hv/c =h/ 的動(dòng)量。H原子能級(jí)可用如下公式來(lái)描述

20、：=-(2.18108j)Z2n =1,2,3，其中Z為原子序數(shù)。1H原子基態(tài)和第一激發(fā)態(tài)的能量各為多少電子伏特？2分2為使處于基態(tài)的H進(jìn)入激發(fā)態(tài)，入射光子所需的最小能量為多少？2分3H從第一激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)時(shí)，如果考慮到原子的反沖，輻射光子的頻率與不考慮原子的反沖相比，是增大還是減小？原子的反沖速度多大？4分電子電荷取1.60 109C,質(zhì)子和中子質(zhì)量均取1.67 107 kg，計(jì)算中可采用合理的近似【隨堂分層演練】1根底穩(wěn)固nEn/eVT-%.853-1.512 -3.41 . 07天津右圖為氫原子能級(jí)的示意圖，現(xiàn)有大量 的氫原子處于n = 4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出 假設(shè)干不同頻

21、率的光。關(guān)于這些光以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是9-13.6A.最容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象的光是由n = 4能級(jí)躍到n=l能級(jí)產(chǎn)生的E.頻率最小的光是由n = 2能級(jí)躍遷到n=l能級(jí)產(chǎn)生的C. 這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光D. 用n = 2能級(jí)躍遷到n=l能級(jí)輻射出的光照射逸出功為6.34 eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng)。2. 假設(shè)原子的某內(nèi)層電子被電離形成空位，其它的電子躍遷到該空位上時(shí)，會(huì)將 多余的能量以電磁輻射的形式釋放出來(lái)，此電磁輻射就是原子的特征X射線。內(nèi)層空位的產(chǎn)生有多種機(jī)制，其中的一種稱(chēng)為內(nèi)轉(zhuǎn)換，即原子中處于激發(fā)態(tài)的核躍遷回基態(tài)時(shí)，將躍遷時(shí)釋放的能量交給某一內(nèi)層電子，使此內(nèi)層電子電離而形成

22、空位被電 離的電子稱(chēng)為內(nèi)轉(zhuǎn)換電子。214PO的原子核從某一激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時(shí)，可將能量Eo=1.416MeV交給內(nèi)層電子如K、L、M層電子，K、L、M標(biāo)記原子中最靠近核的 三個(gè)電子層使其電離。實(shí)驗(yàn)測(cè)得從 214PO原子的K、L、M層電離出的動(dòng)能分別為EK=1.323MeV、EL=1.399MeV、EM=1.412MeV。那么可能發(fā)射的特征 X射線的能量為A. 0.013MeV B. 0.017MeVC. 0.076MeVD. 0.093MeV3. 07江蘇子與氫原子核質(zhì)子構(gòu)成的原子稱(chēng)為 氫原子hydrogen muonEkV-2S1J-632.4atom，它在原子核物理的研究中有重要作用。圖為氫

23、原子的能級(jí)示意圖。假定光子能量為E的一束光照射容器中大量處于n=2能級(jí)的氫原子，卩氫原子吸收光子后，發(fā)出頻率 為r、r、r、r、r、和r的光，且頻率依次增大，那么E等A、h ( i3- ri )B、 h (15+16)4. 07重慶可見(jiàn)光光子的能量在C、h r D、h r1.61 eV3.10 eV 范圍內(nèi).假設(shè)氫原子從高能級(jí)躍遷到量子數(shù)為n的低能級(jí)的譜線中有可見(jiàn)光，根據(jù)氫原子能級(jí)圖可判斷n為A.1B.2C.3D.45.欲使處于基態(tài)的氫原子激發(fā)，以下措施可行的是A .用10.2eV的光子照射B .用11eV的光子照射C.用14eV的光子照射D.用11eV的電子碰撞6. 08天津一個(gè)氡核2228

24、6 Rn衰變成釙核218P84 ro并放出一個(gè)粒子，其半衰期為3.8天。1g氡經(jīng)過(guò)7.6天衰變掉氡的質(zhì)量，以及。86 Rn衰變成218P84 O的過(guò)程放出的粒子是A . 0.25g, a粒子B. 0.75g, a粒子C. 0.25g, 竝子D. 0.75g, 竝子7. 08北京一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子聚變結(jié)合成一個(gè)氘核，同時(shí)輻射一個(gè)光子。質(zhì)子、中子、氘核的質(zhì)量分別為m“ m2、m3,普朗克常量為h,真空中的光速為 c。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是、113A .核反響方程是i H + ont i H + yD. 丫光子的波長(zhǎng)hm1 m2m3c2B .聚變反響中的質(zhì)量虧損 m = mi + m2_ mi C.輻

25、射出的 丫光子的能量 E=(m3 mi m2)c8. (2007廣東)(1)放射性物質(zhì)284°Po和27Co 的核衰變方程為：28：Po=28；Pb X1方程中的X1代表的是, X2代表的是。(2)如圖12所示，鉛盒內(nèi)裝有能釋放 a 3和丫射線的放射性物質(zhì)，在靠近鉛盒的頂部加上電場(chǎng) E或磁場(chǎng)B，在圖12 (a)、( b)中分別畫(huà)出射線運(yùn)動(dòng)軌跡的示意圖。(在所畫(huà)的軌跡上須標(biāo)明是a、3和丫中的哪種射線)9 .如圖9所示，氫原子從n>2的某一能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí)，輻射出能量為2.55eVnE/eV00- -0-0.54-0.853-1.512-3.401圖9的光子。問(wèn)最少要給基態(tài)的

26、氫原子提供多少電子伏特的能量， 才能使它輻射上述能量的光子？請(qǐng)?jiān)趫D9中畫(huà)出獲得該能量后的氫原子可能的輻射躍遷圖。10. 氫原子從A能級(jí)躍遷到B能級(jí)，核外電子的兩個(gè)可能的軌道半徑之比rA: rB=1 : 4，求： 電子在這兩個(gè)軌道上運(yùn)行的周期和線速度之比。電子在這兩個(gè)軌道上運(yùn)行時(shí)的向心加速度之比。11. (07海南)氫原子第n能級(jí)的能量為En=g，其中E 1是基態(tài)能量，而n=1,2,。 n33假設(shè)一氫原子發(fā)射能量為E1的光子后處于比基態(tài)能量高出E1的激發(fā)態(tài)，那么氫164原子發(fā)射光子前后分別處于第幾能級(jí)？拓展一步12. (08青島質(zhì)檢)某實(shí)驗(yàn)室工作人員，用初速為vo=O.O9c (c為真空中的光速

27、)的a粒子，轟擊靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的鈉原子核23 Na，產(chǎn)生了質(zhì)子。假設(shè)某次碰撞可看作對(duì)心正碰，碰后新核的運(yùn)動(dòng)方向與 a粒子的初速方向相同， 質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)方向 與新核運(yùn)動(dòng)方向相反，它們?cè)诖怪庇诖艌?chǎng)的平面內(nèi)分別做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。通過(guò)分析軌跡半徑，可得出新核與質(zhì)子的速度大小之比為1: 10，質(zhì)子質(zhì)量為 m。(1) 寫(xiě)出核反響方程；(2) 求出質(zhì)子的速度 v (結(jié)果保存兩位有效數(shù)字)。13. (08臨沂質(zhì)檢)靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的6 Li核俘獲一個(gè)運(yùn)動(dòng)方向垂直于磁場(chǎng), 速度大小為7.7X 104m/s的中子，假設(shè)發(fā)生核反響后只產(chǎn)生了兩個(gè)新粒子，其中一個(gè)粒子為氦核(：He )。反響前后各粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡如

28、下圖。2He核與另一種未知新粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑之比為40: 3。那么:(1 )寫(xiě)出此核反響的方程式(2 )求產(chǎn)生的未知新粒子的速度。-1014. 氫原子的基態(tài)軌道半徑為門(mén)=0.53槍 m,基態(tài)的能量值為 E1=-13.6eV ,求電子在基態(tài)軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的等效電流；假設(shè)有大量氫原子處在 n=4的軌道上時(shí)，氫原子能自發(fā)產(chǎn)生的光譜線有幾條， 并計(jì)算其中波長(zhǎng)最大的光譜線的波長(zhǎng)。6 615. (08濱州質(zhì)檢)靜止的鋰核(3Li )俘獲一個(gè)速度為 7.7 10 m/s的中子，發(fā)生核4反響后假設(shè)只產(chǎn)生了兩個(gè)新粒子，其中一個(gè)粒子為氦核(2 He),它的速度大小是8.0 106m/s，方向與反響前

29、的中子速度方向相同。(1) 寫(xiě)出此核反響的方程式；(2) 求反響后產(chǎn)生的另一個(gè)粒子的速度大小及方向；(3) 此反響過(guò)程中是否發(fā)生了質(zhì)量虧損，說(shuō)明依據(jù)。16. 靜止的氮核；N被速度是vo的中子0n擊中生成甲、乙兩核。甲、乙兩核的速度方向同碰撞前中子的速度方向一致，甲、乙兩核動(dòng)量之比為1： 1，動(dòng)能之比為1 : 4,它們沿垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)做圓周運(yùn)動(dòng)，其半徑之比為1： 6。問(wèn):甲、乙各是什么核？速度各是多大？寫(xiě)出該反響方程。答案:6: ADN =也衛(wèi)，從第2能級(jí)開(kāi)2即時(shí)檢測(cè) 1： AD 2: B 3: D 4： B 5: BD例1解析：各激發(fā)態(tài)最多能夠輻射的光譜線條數(shù)為始分別為1條、3條、6

30、條、10條、15條、21條。 n=2時(shí)對(duì)應(yīng)從第2能級(jí)躍遷到第4能級(jí)，對(duì)應(yīng)的電子最小能量為-0.85-13.6 =12.75 eV，最大能量為-0.54- T3.6 =13.06eV , n=1時(shí)對(duì)應(yīng)從第5能級(jí)躍遷到第6能級(jí)，對(duì)應(yīng)的電大能量為子最小 能量為-0.38-13.6 =13.22eV-0.28 -13.6 =13.32eV。答案：AD針對(duì)1答案：B例2解析:2.ek 2 二 mr r2 得叢3 二“2 TaTbTb2由ke?rrB2由16aB2A針對(duì)2 D.2 2e v例3解析：(1)kp二m 所以電子的動(dòng)能為:rEk1 2二一 mv2ke22r(2)電子繞核核運(yùn)轉(zhuǎn)周期4二 2m2T2

31、電子在n=2軌道上運(yùn)轉(zhuǎn):r2 二n2r =4r I =.-T解得:2 e16二r ， mr(3)由這群氫原子的自發(fā)躍遷輻射， 會(huì)得到三條光譜線，能級(jí)圖如下圖。(4)氫原子處于量子數(shù) n=3的激發(fā)態(tài)時(shí)對(duì)應(yīng)的能n=2n=3n=1量E3=E0，躍遷時(shí)與波長(zhǎng)最短的一條光譜線對(duì)應(yīng)的能級(jí)差為9E3- Eo=- Eo，波長(zhǎng):9heE39heh 8E0光子動(dòng)量為：p08E09e針對(duì)3答案：BC跟元素的化學(xué)狀態(tài)、例4解析：半衰期是由放射性元素原子核的內(nèi)部因素所決定,溫度、壓強(qiáng)等因素?zé)o關(guān).A錯(cuò)；B衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子時(shí)所產(chǎn)生的，oT ；H+,e, B對(duì)；根據(jù)三種射線的物理性質(zhì)，C對(duì)；292u

32、的質(zhì)子數(shù)為92,中子數(shù)為146,駕Pb的質(zhì)子數(shù)為82,中子數(shù)為124,因而鉛核比鈾核少 10個(gè)質(zhì)238 206 子，22個(gè)中子。注意到一次a衰變質(zhì)量數(shù)減少4,故a衰變的次數(shù)為x=84次。再結(jié)合核電荷數(shù)的變化情況和衰變規(guī)律來(lái)判定B衰變的次數(shù)y應(yīng)滿(mǎn)足 2x-y+82=92, y= 2x-10=6次。故此題正確答案為 B、C。針對(duì)4答案：B例5解析：根據(jù)題意，分別計(jì)算出帶電粒子在磁場(chǎng)中作圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑。根據(jù)動(dòng)量的定義，分別求出兩個(gè)介子的動(dòng)量大小，再?gòu)膱D中確定兩個(gè)介子動(dòng)量的方向，最后運(yùn)用動(dòng)量守恒，計(jì)算出二0粒子的動(dòng)量大小qvKB=m kVkRk2mK VkqvKBPkqBP 二qBPk2p 二1o

33、Pk=-P - +p -，答案：C針對(duì)5解析：(1) 2886Ra 烏He 鴛Rn(2)2212E = Amc = (M M -m)c =1.< 10 J3(3) M 2v2 -mv = 0v2 二 mv/ M 2 = 6.6 10 m/s例6解析：由題意可得：電子中微子的能量 EE=mc2-(mAr+me-mci) 31.5MeV=(36.95691+0.00055-36.95658) 931.5MleV=0.82MeV那么電子中微子的最小能量為Emin=0.82MeV針對(duì)6解析：核反響中釋放的能量 E=Amc 2以釋放光子的形式釋放出來(lái)，由于光子的能量為 hu,依能量守恒定律可知：h

34、u =mc 2據(jù)此便可求出光子的頻率。1 1 2質(zhì)子和中子結(jié)合成氘核：1 H + 0 n* 1 H + 丫這個(gè)核反響的質(zhì)量虧損為：m = m 1 +m 2 m 3根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程AE=Amc 22 此核反響放出的能量AE=(m 1 +m 2 m) c(g +m2 m3)c2 以丫射線形式放出，由E= hu u = -123h例 7 解析：(1) 74N 2 He >1 H 17O(2)理查威克認(rèn)為氫核、氮核與未知粒子之間的碰撞是彈性正碰；設(shè)未知粒子質(zhì)量為m，速度為v0，氫核的質(zhì)量為 mH，最大速度為VH，并認(rèn)為氫核在打出前為靜止的，那么根據(jù)動(dòng)量守恒和能量守恒可知：12 1 2 12m

35、v0 二 mv mH |_VHmv0mvmHVH2 2 2其中v疋碰撞后未知粒子的速度，由此可得：VH -m + mH同樣可得出未知射線與氮原子核碰撞后，打出的氮核的速度vh二2mv°m + mH理查威克在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得氫核的最大速度為：Vh =3.3 107m/s ,氮核是最大速度： Vn -4.5 106m/sVHm mN m 14mH因?yàn)閙N - 14mH，由方程可得VNm+mHm + mH將速度的最大值代入方程 ，3.3 106 = m 14叫 解得：m=1.05mH4.5疋106m + mH144171針對(duì)7解析：(1 )核反響方程為：7N+2H1 gO+iH，釋放出的粒子是質(zhì)

36、子(2) 反響過(guò)程的質(zhì)量變化為 m= (m°+mH)- (mN+mHe) = 0.00129u，反響過(guò)程中質(zhì)量增加，所以此反響為吸能反響，所吸收的能量為： E=A 后=0.00129 S31.5MeV=1.2MeV(3) 設(shè)反響釋放出的質(zhì)子的速度為V1,由動(dòng)量守恒定律：mHe V1 = mo 0.1v+mH V1上式中各個(gè)質(zhì)量只取質(zhì)量數(shù)代入，解得V1=2.3 v由，二一對(duì)應(yīng)的德布羅意波的波長(zhǎng)為：p2.3mH v例8解析：1 A為康普頓散射，B為光電效應(yīng)，康普頓散射和光電效應(yīng)都深入揭示了光的粒子性；C為粒子散射，不是光子，揭示了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。D為光的折射，揭示了氫原子能級(jí)的不連續(xù)

37、；2系統(tǒng)動(dòng)量守恒的條件為所受合外力為零。即電場(chǎng)力與重力平衡Eqi 72=5 m2g ；3 由核反響過(guò)程中電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可寫(xiě)出核反響方程：30P > uSi 0e，可知這種粒子是正電子。由圖象可知3；P的半衰期為14天，4mg的32P衰32變后還剩0.25mg 15 P，經(jīng)歷了 4個(gè)半衰期，所以為 56天。Z 2針對(duì)8解析：由H原子能級(jí)表達(dá)式 En=2.18 108丿篤，n = 1,2,3,.n基態(tài)和第一激發(fā)態(tài)分別對(duì)應(yīng)n=1, n=2基態(tài)巳=2.18 10,8J - -2.18 10,8/1.6 109eV - -13.6eV 第一激發(fā)態(tài) E2 = -2.18 10J8/22J= -1

38、3.6/4eV - -3.4eV1 該最小能量可使H原子進(jìn)入第一激發(fā)態(tài)。2由能級(jí)躍遷公式hv二En - Em 從基態(tài)躍遷至第一激發(fā)態(tài)，所需光子的最小能量為E最小二E2 -巳二10.2eV減小。不計(jì)H原子反沖時(shí)，輻射的光子頻率為：hv。二E最小二E2 - E1考慮H原子反沖時(shí)，設(shè)反沖的動(dòng)能為1/2M： 2，輻射的光子為hv。(b)(a)由能量守恒：hvhv 1/2M 2 可見(jiàn)輻射光子的頻率降低了，能量減小了。由動(dòng)量守恒：M = hv/c 原子反沖速17圖12度：, - hvMe1答案:2答案A、Co 3答案：C 4答案:B 5答案：ACD 6.答案：B7答案：B8答案:(1)a粒子，電子(2)如圖。9解析:(1)氫原子從n>2的某一能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí),滿(mǎn)足:h v En E2= 2.55eVEn= h 卄 E2= 0.85eV，所以 n=4基態(tài)氫原子要躍遷到 n=4的能級(jí)，應(yīng)提供: E= E4- Ei = 12.75eV躍遷圖見(jiàn)答圖3o-13.n00E/e0