《原子結(jié)構(gòu) 原子核》復(fù)習(xí)

第十八章原子結(jié)構(gòu)第十九章原子核一、知識(shí)框架 二、知識(shí)梳理和例題講練1.α粒子散射實(shí)驗(yàn)1909～1911年，英國(guó)物理學(xué)家和他的助手們進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。（1）實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示：（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果：絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后基本上仍，少數(shù)α粒子發(fā)生了，絕少數(shù)α粒子甚至被.2.原子的核式結(jié)構(gòu)模型內(nèi)容：在原子的中心有，叫做，原子的全部和幾乎全部都集中在，帶負(fù)電的電子在.[說(shuō)明]核式結(jié)構(gòu)模型的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)是，從α粒子散射的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，估計(jì)原子核半徑的數(shù)量級(jí)為，而原子半徑的數(shù)量級(jí)是.例題1．如圖為盧瑟福和他的同事們做粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A、B、C、D四個(gè)位置時(shí)，關(guān)于觀察到的現(xiàn)象，下述說(shuō)法中正確的是（AC）A.相同時(shí)間內(nèi)放在A位置時(shí)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多。B.相同時(shí)間內(nèi)放在B位置時(shí)觀察到屏上的閃光次數(shù)比放在A位置時(shí)稍少些。C.放在D位置時(shí)屏上仍能觀察到一些閃光，但次數(shù)極少。D.放在C、D位置時(shí)屏上觀察不到閃光。例題2．盧瑟福通過(guò)對(duì)a粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，提出（A）（A）原子的核式結(jié)構(gòu)模型．（B）原子核內(nèi)有中子存在．（C）電子是原子的組成部分．（D）原子核是由質(zhì)子和中子組成的．3.玻爾的原子模型內(nèi)容：玻爾認(rèn)為，圍繞原子核運(yùn)動(dòng)的電子軌道半徑只能是，這種現(xiàn)象叫；不同的軌道對(duì)應(yīng)著不同的狀態(tài)，在這些狀態(tài)中，盡管電子做變速運(yùn)動(dòng)，卻不輻射能量，因此這些狀態(tài)是穩(wěn)定的；原子在不同的狀態(tài)中具有不同的能量，所以原子的能量也是的.理解要點(diǎn)：玻爾的原子模型是以假說(shuō)的形式提出來(lái)的，包括以下三方面的內(nèi)容：（1）軌道假設(shè)：即軌道是量子化的，只能是某些.（2）定態(tài)假設(shè)：即不同的軌道對(duì)應(yīng)著不同的能量狀態(tài)，這些狀態(tài)中原子是，不向外.（3）躍遷假設(shè)：原子在不同的狀態(tài)具有不同的能量，從一個(gè)定態(tài)向另一個(gè)定態(tài)躍遷時(shí)要輻射或吸收一定頻率的光子，該光子的能量，等于.即：例題3．氫原子的能級(jí)如圖所示，已知可見(jiàn)光的光子能量范圍約為1.62eV—3.11eV，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（D）A．處于n=3能級(jí)的氫原子可以吸收任意頻率的紫外線，并發(fā)生電離B．大量氫原子從高能級(jí)向n=3能級(jí)躍遷時(shí)，發(fā)出的光具有顯著的熱效應(yīng)C．大量處于n＝4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，可能發(fā)出6種不同頻率的光D．大量處于n＝4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，可能發(fā)出3種不同頻率的可見(jiàn)光4.三種射線的比較（1）α射線：是氦核（He）流，速度約為光速的十分之一，在空氣中射程幾厘米，小，強(qiáng).（2）β射線：是，穿透本領(lǐng)較大，能穿透幾毫米的鋁板，電離作用較弱.（3）γ射線：是高能光子流，貫穿本領(lǐng)，能穿透幾厘米鉛板，電離作用.5.衰變定義：放射性元素的原子核由于而轉(zhuǎn)變?yōu)榉Q為衰變.衰變規(guī)律：都守恒.（1）α衰變：X→Y+He，α衰變的實(shí)質(zhì)是某元素的原子核放出由（2）β衰變：X→Y+e，β衰變的實(shí)質(zhì)是某元素的原子核內(nèi)的（3）γ衰變：γ衰變是α衰變或β衰變同時(shí)發(fā)生的.γ衰變不改變?cè)雍说?其實(shí)質(zhì)是放射性原子核在發(fā)生α衰變或β衰變時(shí)，產(chǎn)生的某些新核由于具有而輻射出光子.例題4．某原子核的衰變過(guò)程是表示放出一個(gè)α粒子，下列說(shuō)法中正確的是（AD）A、核C比核B的中子數(shù)少2B、核C比核A的質(zhì)量數(shù)少5C、原子核為A的中性原子的電子數(shù)比原子核為B的中性原子的電子數(shù)多1D、核C比核A的質(zhì)子數(shù)少1例題5U衰變后Rn共發(fā)生了4次α衰變和2次β衰變.例題6．“軌道電子俘獲”是放射性同位素衰變的一種形式，它是指原子核（稱為母核）俘獲一個(gè)核外電子，使其內(nèi)部的一個(gè)質(zhì)子變?yōu)橹凶樱⒎懦鲆粋€(gè)中微子，從而變成一個(gè)新核（稱為子核）的過(guò)程。中微子的質(zhì)量遠(yuǎn)小于質(zhì)子的質(zhì)量，且不帶電，很難被探測(cè)到，人們最早就是通過(guò)核的反沖而間接證明中微子的存在的，一個(gè)靜止的原子核發(fā)生“軌道電子俘獲”，衰變?yōu)樽雍瞬⒎懦鲋形⒆?，下面說(shuō)法正確的是（AB）A．母核的質(zhì)量數(shù)等于子核的質(zhì)量數(shù)B．母核的電荷數(shù)大于子核的電荷數(shù)C．子核的動(dòng)量與中微子的動(dòng)量相同D．子核的動(dòng)能大于中微子的動(dòng)能6.半衰期定義：放射性元素的原子核有，叫這種元素的半衰期.[說(shuō)明]（1）半衰期由放射性元素的原子核決定的，跟原子所處的（如壓強(qiáng)、溫度等）或（如單質(zhì)或化合物）無(wú)關(guān).（2）半衰期只對(duì)才有意義，因?yàn)榉派湫栽氐乃プ円?guī)律是統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)少數(shù)原子核衰變不再起作用.（3）確定衰變次數(shù)的方法：設(shè)放射性元素X經(jīng)過(guò)n次α衰變m次β衰變后，變成穩(wěn)定的新元素Y，則表示核反應(yīng)的方程為：X→Y+nHe+me.例題7．放射性同位素C被考古學(xué)家稱為“碳鐘”，它可以用來(lái)判定古生物體的年代，此項(xiàng)研究獲得1960年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng).（1）宇宙射線中高能量的中子碰到空氣中的氮原子后，會(huì)形成很不穩(wěn)定的，它很容易發(fā)生衰變，放出β射線變成一個(gè)新核，其半衰期為5730年.試寫(xiě)出此核反應(yīng)方程.（2）若測(cè)得一古生物遺骸中的含量只有活體中的12.5%，則此遺骸距今約有多少年？17190Y7.原子核的人工轉(zhuǎn)變?cè)雍说娜斯まD(zhuǎn)變：用人工方法使一種原子核變成另一種原子核的變化.原子核人工轉(zhuǎn)變的三大發(fā)現(xiàn)：①③1919年盧瑟夫發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)：N+He→O+H②1932年查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)：Be+He→C+n③1934年約里奧·居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素和正電子的核反應(yīng)：Al+He→P+nP→Si+e8.放射性同位素的應(yīng)用（1）：如利用鈷60放出的很強(qiáng)的γ射線來(lái)檢查金屬內(nèi)部有沒(méi)有砂眼和裂紋，這叫γ射線探傷，利用放射線的貫穿本領(lǐng)了解物體的厚度和密度的關(guān)系，可以用放射性同位素來(lái)檢查各種產(chǎn)品的厚度、密封容器中的液面高度，從而自動(dòng)控制生產(chǎn)過(guò)程，再如利用α射線的電離作用，可以消除機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)中因摩擦而產(chǎn)生的有害靜電，利用射線殺死體內(nèi)的癌細(xì)胞等.（2）：如在生物科學(xué)研究方面，同位素示蹤技術(shù)起著十分重要的作用，在人工方法合成牛胰島素的研制、驗(yàn)證方向、示蹤原子起著重要的作用.在輸油管線漏的檢查和對(duì)植物生長(zhǎng)的檢測(cè)方面，示蹤原子都起著重要作用.例題8如圖是工廠利用放射線自動(dòng)控制鋁板厚度的裝置示意圖.（1）請(qǐng)你簡(jiǎn)述自動(dòng)控制的原理；

（2）如果工廠生產(chǎn)的是厚度為1毫米的鋁板，在α、β和γ三種射線中，你認(rèn)為哪一種射線在鋁板的厚度控制中起主要作用，為什么？β射線，因?yàn)樗拇┩改芰m中，能穿透幾毫米厚的鋁板9.核能及其計(jì)算（1）核力與結(jié)合能：①核力具有短程、飽和性、與電荷無(wú)關(guān)的特點(diǎn)②當(dāng)核子結(jié)合成原子核時(shí)要放出一定能量；原子核分解成核子時(shí)，要吸收同樣的能量．這個(gè)能量叫做原子核的結(jié)合能．結(jié)合能與核子數(shù)之比，稱做為比結(jié)合能。也叫平均結(jié)合能。比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定（2）核能①質(zhì)能方程：愛(ài)因斯擔(dān)的相對(duì)論指出，物體的質(zhì)量和能量存在著密切聯(lián)系，即.這就是愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程.②核能：稱為核能.③核能的計(jì)算根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程，用核子結(jié)合成原子核時(shí)質(zhì)量虧損（）的千克數(shù)乘以真空中光速的平方.即：根據(jù)1原子質(zhì)量單位（u）相當(dāng)于931.5MeV能量，用核子結(jié)合成原子核時(shí)質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位數(shù)乘以931.5MeV.即：MeV例題10一個(gè)靜止的U（原子質(zhì)量為232.0372u），放出一個(gè)α粒子（原子質(zhì)量為4.00260u）后，衰變成Th（原子質(zhì)量為228.0287u）.假設(shè)放出的結(jié)合能完全變成Th核和α粒子的動(dòng)能，試計(jì)算α粒子的動(dòng)能.5.4Mev10.釋放核能的途徑——重核的裂變和輕核的聚變（1）裂變：鏈?zhǔn)椒磻?yīng)核反應(yīng)堆：目前的所有正式運(yùn)行的核電站都是應(yīng)用裂變發(fā)電的。核反應(yīng)堆的主要組成是：核燃料、減速劑、控制棒、冷卻劑、水泥防護(hù)層（2）聚變：熱核反應(yīng)

《原子結(jié)構(gòu)與原子核》檢測(cè)題1．如圖所示，鉛盒A中裝有天然放射性物質(zhì)，放射線從其右端小孔中水平向右射出，在小孔和熒光屏之間有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則下列說(shuō)法中正確的有（C）A．打在圖中a、b、c三點(diǎn)的依次是射線、射線和射線B．射線和射線的軌跡是拋物線C．射線和射線的軌跡是圓弧D．如果在鉛盒和熒光屏間再加一豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，則屏上的亮斑可能只剩下b2．在盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)中，某一粒子經(jīng)過(guò)某一原子核附近時(shí)的軌跡如圖所示．圖中P、Q為軌跡上的點(diǎn)，虛線是經(jīng)過(guò)P、Q兩點(diǎn)并與軌跡相切的直線，兩虛線和軌跡將平面分為四個(gè)區(qū)域．不考慮其他原子核對(duì)粒子的作用，則關(guān)于該原子核的位置，正確的是（A）A．一定在①區(qū)域B．可能在②區(qū)域C．可能在③區(qū)域D．一定在④區(qū)域3．如圖所示為盧瑟福和他的同事們做粒子散射實(shí)驗(yàn)的裝置示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A、B、C、D四個(gè)位置時(shí)，下面關(guān)于觀察到的現(xiàn)象的說(shuō)法中正確的是（AD）A．放在A位置時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)觀察到熒光屏上的閃光次數(shù)最多B．放在B位置時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)只比A位置時(shí)稍少些C．放在C、D位置時(shí)，屏上觀察不到閃光D．放在D位置時(shí)，屏上仍能觀察一些閃光，但次數(shù)極少4．下列四個(gè)方程中，表示衰變的是（AB）A.B.C.D.5．某原子核的衰變過(guò)程為：，則（D）A．X的中子數(shù)比P的中子數(shù)少2B．X的質(zhì)量數(shù)比P的質(zhì)量數(shù)多5C．X的質(zhì)子數(shù)比P的質(zhì)子數(shù)少1D．X的質(zhì)子數(shù)比P的質(zhì)子數(shù)多16．由圖可得出結(jié)論（C）A．質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和小于氘核的質(zhì)量B.質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和等于氘核的質(zhì)量C．氘核分解為質(zhì)子和中子時(shí)要吸收能量D．質(zhì)子和中子結(jié)合成氘核時(shí)要吸收能量7．如圖所示為氫原子的能級(jí)示意圖，一群氫原子處于n=3的激發(fā)態(tài)，在向較低能級(jí)躍遷的過(guò)程中向外發(fā)出光子，用這些光照射逸出功為2.49eV的金屬鈉，下列說(shuō)法正確的是（D）A．這群氫原子能發(fā)出三種頻率不同的光，其中從n=3躍遷到n=2所發(fā)出的光波長(zhǎng)最短B．這群氫原子能發(fā)出兩種頻率不同的光，其中從n=3躍遷到n=1所發(fā)出的光頻率最高C．金屬鈉表面所發(fā)出的光電子的初動(dòng)能最大值為11.11eVD．金屬鈉表面所發(fā)出的光電子的初動(dòng)能最大值為9.60eV8．氦原子被電離一個(gè)核外電子，形成類氫結(jié)構(gòu)的氦離子，已知基態(tài)的氦離子能量為E1=－54.4eV,氦離子的能級(jí)示意圖如圖所示．在具有下列能量的光子或者電子中，不能被基態(tài)氦離子吸收而發(fā)生躍遷的是（A）A．42.8eV（光子）B．43.2eV（電子）C．41.0eV（電子）D．54.4eV（光子）9．下列說(shuō)法正確的是（C）A．鈾235只要俘獲中子就能進(jìn)行鏈?zhǔn)椒磻?yīng)B．所有的鈾核俘獲中子后都能裂變C．太陽(yáng)不斷地向外輻射大量能量，太陽(yáng)質(zhì)量應(yīng)不斷減小，日地間距離應(yīng)不斷增大，地球公轉(zhuǎn)速度應(yīng)不斷減小D．粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果證明原子核是由質(zhì)子和中子組成的10．由原子核的衰變規(guī)律可知（CD）A．放射性元素一次衰變就同時(shí)產(chǎn)生射線和射線B．放射性元素發(fā)生衰變，產(chǎn)生的新核的化學(xué)性質(zhì)不變C．放射性元素衰變的快慢跟它所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)D．放射性元素發(fā)生正電子衰變時(shí)，產(chǎn)生的新核質(zhì)量數(shù)不變，核電荷數(shù)減少111．一群處于基態(tài)的氫原子受某種單色光照射時(shí)，只能發(fā)射甲、乙、丙三種單色光，其中甲光的波長(zhǎng)最短，丙光的波長(zhǎng)最長(zhǎng)，則甲、丙這兩種單色光的光子能量之比E甲:E丙等于（C）A.3:2B.6:1C.32:512．有兩束均由質(zhì)子和氘核混合組成的粒子流，第一束中的質(zhì)子和氘核具有相同的動(dòng)量，第二束中的質(zhì)子和氘核具有相同的動(dòng)能．現(xiàn)打算將質(zhì)子和氘核分開(kāi)，有以下一些做法，這些方法中可行的是（AD）A．讓第一束粒子流垂直電場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)后穿出B．讓第一束粒子流垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后穿出C．讓第二束粒子流垂直電場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)后穿出D．讓第二束粒子流垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后穿出13．用紫外線照射一些物質(zhì)時(shí)會(huì)發(fā)生熒光效應(yīng)，即物質(zhì)發(fā)出可見(jiàn)光，這些物質(zhì)中的原子先后發(fā)生兩次躍遷，其能量變化分別為和，下列關(guān)于原子這兩次躍遷的說(shuō)法中正確的是（D）A．兩次均向高能級(jí)躍遷，且≥B．兩次均向低能級(jí)躍遷，且≤C．先向高能級(jí)躍遷，再向低能級(jí)躍遷，且≤D．先向高能級(jí)躍遷，再向低能級(jí)躍遷，且≥14.“秒”是國(guó)際單位制中的時(shí)間單位，它等于133Cs原子基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)之間躍遷時(shí)所輻射的電磁波周期的9192631770倍．據(jù)此可知，該兩能級(jí)之間的能量差為（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．正電子是電子的反粒子，它跟普通電子的電量相等，而電性相反，科學(xué)家設(shè)想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子構(gòu)成的物質(zhì)—反物質(zhì)．1997年初和年底，歐洲和美國(guó)的科學(xué)研究機(jī)構(gòu)先后宣布：他們分別制造出9個(gè)和7個(gè)反氫原子，這是人類探索反物質(zhì)的一大進(jìn)步．你推測(cè)反氫原子的結(jié)構(gòu)是（B）A．由一個(gè)帶正電荷的質(zhì)子與一個(gè)帶負(fù)電荷的電子構(gòu)成B．由一個(gè)帶負(fù)電荷的質(zhì)子與一個(gè)帶正電荷的電子構(gòu)成C．由一個(gè)不帶電的中子與一個(gè)帶負(fù)電荷的電子構(gòu)成D．由一個(gè)帶負(fù)電荷的質(zhì)子與一個(gè)帶負(fù)電荷的電子構(gòu)成16．一個(gè)電子（質(zhì)量為m、電荷量為－e)和一個(gè)正電子（質(zhì)量為m、電荷量為e），以相等的初動(dòng)能Ek相向運(yùn)動(dòng)，并撞到一起發(fā)生“湮滅”，產(chǎn)生兩個(gè)頻率相同的光子，設(shè)產(chǎn)生光子的頻率為．若這兩個(gè)光子的能量都為h，動(dòng)量分別為p和p'，下面關(guān)系正確的是（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·戴維斯因研究來(lái)自太陽(yáng)的電子中微子（）而獲得了年度諾貝爾物理學(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615t四氯乙烯（C2Cl4）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，其核反應(yīng)方程式為＋ClAr＋e,己知Cl核的質(zhì)量為36.95658u,Ar核的質(zhì)量為36.95691u，e的質(zhì)量為0.00055u,lu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應(yīng)的電子中微子的最小能量為（B）A.1.33MeVB.0.82MeVC.0.51MeVD.0.31MeV18．已知氦離子He能級(jí)En與量子數(shù)n的關(guān)系和氫原子能級(jí)公式類似，處于基態(tài)的氦離子He的電離能力為E=54.4eV．為使處于基態(tài)的氦離子He處于激發(fā)態(tài)，入射光子所需的最小能量為（B）A.13.6eVB.40.8eVC.48.4eVD.54.4eV19．“軌道電子俘獲”也是放射性同位素衰變的一種形式，它是指原子核（稱為母核）俘獲一個(gè)核外電子，其內(nèi)部一個(gè)質(zhì)子變?yōu)橹凶?，從而變成一個(gè)新核（稱為子核），并且放出一個(gè)中微子的過(guò)程．中徽子的質(zhì)量很小，不帶電，很難被探測(cè)到，人們最早就是通過(guò)子核的反沖而間接證明中微子的存在的．一個(gè)靜止的原子的原子核發(fā)生“軌道電子俘獲”，衰變?yōu)樽雍瞬⒎懦鲋形⒆樱旅娴恼f(shuō)法中正確的是（AB）A．母核的質(zhì)量數(shù)等于子核的質(zhì)量數(shù)B．母核的電荷數(shù)大于子核的電荷數(shù)C．子核的動(dòng)量與中徽子的動(dòng)量相同D．子核的動(dòng)能大于中微子的動(dòng)能20．中子n、質(zhì)子P、氘核D的質(zhì)量分別為、、．現(xiàn)用光子能量為E的射線照射靜止的氘核使之分解，核反應(yīng)方程＋D=p＋n，若分解后中子、質(zhì)子的動(dòng)能可視為相等，則中子的動(dòng)能是（C）A.B.C.D.21．