原子结构和原子核李仕才考纲要求：原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期；放射性同位素；核力、核反应方程；结合能、质量亏损；裂变反应和聚变反应、裂变反应堆；放射性的防护；氢原子光谱；氢原子的能级结构、能级公式；（全部要求为Ⅰ级）。一、原子的核式结构模型1.汤姆生的“枣糕”模型（1）1897年汤姆生发现了电子，使人们认识到原子有复杂结构，揭开了研究原子的序幕．(2)“枣糕”模型：原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，电子像枣糕里的枣子一样镶嵌在原子里．2.卢瑟福的核式结构模型（1）α粒子散射实验的结果：α粒子通过金箔时，绝大多数不发生偏转，仍沿原来的方向前进，但有少数发生大角度偏转，偏转的角度甚至大于900，有的几乎达到1800．（2）核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转．原子核所带的单位正电荷数等于核外的电子数，所以整个原子是呈电中性的．电子绕着核旋转所需的向心力就是核对它的库伦引力．（3）从α粒子散射实验的数据估算出原子核核半径的数量级为10－15m，而原子半径的数量级为10—10m。【例1】在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，其原因是（）A.原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上B.正电荷在原子中是均匀分布的C.原子中存在着带负电的电子D.原子只能处于一系列不连续的能量状态中解析：α粒子散射实验中，有少数α粒子发生了较大偏转．这说明了这些α粒子受到很大的库伦力，施力物体应是体积甚小的带电实体。根据碰撞知识，我们知道只有质量非常小的轻球与质量非常大的物体发生碰撞时，较小的球才被弹回去，这说明被反弹回去的α粒子碰上了质量比它大得多的物质实体，即集中了全部质量和正电荷的原子核．答案：A【练习1】关于α粒子散射实验，下列说法中正确的是（）A．绝大多数α粒子经过重金属箔后，发生了角度不太大的偏转B．α粒子在接近原子核的过程中，动能减少，电势能减少C．α粒子离开原子核的过程中，动能增大，电势能增大D．对α粒子散射实验的数据进行分析，可以估算出原子核的大小解析：“由于原子核很小，α粒子十分接近它的机会很少，所以绝大多数α粒子基本上仍按直线方向前进，只有极少数发生大角度的偏转”。故选项A错误。用极端法，设α粒子在向重金属核射去，α粒子接近核时，克服电场力做功．其动能减小，势能增加；当α粒子远离原子核时，电场力做功，其动能增加，势能减小，故选项B、C是错误的。答案：D二、天然放射性现象1．放射性现象：贝克勒耳发现天然放射现象，使人们认识到原子核13\n也有复杂结构，揭开了人类研究原子核结构的序幕．通过对天然放射现象的研究，人们发现原子序数大于83的所有天然存在的元素都有放射性，原子序数小于83的天然存在的元素有些也具有放射性，它们放射出来的射线共有三种：α射线、β射线、γ射线．2.三种射线的本质和特性（1）α射线：速度约为光速1／10的氦核流，贯穿作用很弱，电离作用很强．（2）β射线：速度约为光速十分之几的电子流，贯穿作用很强，电离作用较弱．（3）γ射线：波长极短的电磁波，贯穿作用最强，电离作用最弱．种类本质质量（u）电荷（e）速度（c）电离性贯穿性α射线氦核4+20.1最强最弱，纸能挡住β射线电子1/1840-10.99较强较强，穿几mm铝板γ射线光子001最弱最强，穿几cm铅版βγαα γ β⑴ ⑵ ⑶三种射线在匀强磁场、匀强电场、正交电场和磁场中的偏转情况比较：O3.原子核的衰变规律（1）α衰变的一般方程为→＋He·每发生一次α衰变，新元素与原元素相比较，核电荷数减小2，质量数减少4．α衰变的实质是某元素的原子核同时放出由两个质子和两个中子组成的粒子（即氦核）．（核内）【练习2】以下几个原子核反应中，X代表α粒子的反应式是（C）A．B．C．D．（2）β衰变的一般方程为→＋e．每发生一次β衰变，新元素与原元素相比较，核电荷数增加1，质量数不变．β衰变的实质是元素的原子核内的一个中子变成质子时放射出一个电子．（核内），+β衰变：（核内）（3）γ射线是伴随α衰变或β衰变同时产生的、γ射线不改变原子核的电荷数和质量数．其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变时，产生的某些新核由于具有过多的能量（核处于激发态）而辐射出光子．（4）半衰期A．意义：放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间．用希腊字母τ表示公式：，13\nB．半衰期由放射性元素的原子核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理状态（如压强、温度等）或化学状态（如单质或化合物）无关．【练习】某放射性元素在9天内衰变了3/4,这种元素的半衰期为(B)A.6天 B.4.5天 C.3天 D.1.5天【练习3】有一种放射性元素X，它的氧化物X2O的半衰期为8天，X2O与F2能发生如下反应：2X2O+2F2=4XF+O2，则关于生成物XF的半衰期的说法正确的是(B)A.4天B.8天C.16天D.无法确定【例2】Th（钍）经过一系列α和β衰变，变成Pb（铅），下列说法正确的是（）A．铅核比钍核少8个质子B．铅核比钍核少16个中子C．共经过4次α衰变和6次β衰变D．共经过6次α衰变和4次β衰变解析：由原子核符号的意义，很容易判定A、B是正确的．至于各种衰变的次数，由于β衰变不会引起质量数的减少，故可先根据质量数的减少确定α衰变的次数为：x=＝6次）再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定β衰变的次数y应满足：2X－y＝90－82=8所以y＝2x—8＝4（次）即D也是正确的．答案：ABD【例3】铀（）经过α、β衰变形成稳定的铅（），问在这一变化过程中，共有多少中子转变为质子（）A．6；B．14；C．22；D．32解析：衰变为，需经过8次α衰变和6次β衰变，每经过一次β衰变就会有一个中子转变为质子，同时放出一个电子，所以共有6个中子转化为质子．答案：A【例4】如图所示，两个相切的圆表示一个静止原子核发生某种核变化后，产生的两种运动粒子在匀强磁场中的运动轨迹，可能的是（）A.原子核发生了α衰变；B．原子核发生了β衰变C．原子核放出了一个正电子；D．原子核放出了一个中子；解析：两个相切的圆表示在相切点处是静止的原子核发生了衰变，由于无外力作用，动量守恒，说明原子核发生衰变后，新核与放出的粒子速度方向相反，若是它们带相同性质的电荷，则它们所受的洛伦兹力方向相反，则轨道应是外切圆，若它们所带电荷的性质不同，则它们的轨道应是内切圆．图示的轨迹说明是放出了正电荷，所以可能是α衰变或放出了一个正电子，故A、C两选项正确．点评：本题仅仅只是判断衰变的种类，而没有判断轨迹是属于哪种粒子的．处于静止状态时的原子核发生的衰变，它们的动量大小相等，而新核的电量一般远大于粒子（α、β）的电量，又在同一磁场中，由洛伦兹力提供向心力时，其圆运动的半径R＝mv／qB，此式的分子是相等的，分母中电量大的半径小，电量小的半径大，所以，一般情况下，半径小的是新核的轨迹，半径大的是粒子（α、β或正电子）的轨迹．13\n【练习4】在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹如图a、b所示，由图可知(B)abA.该核发生的是α衰变B.该核发生的是β衰变C.磁场方向一定垂直纸面向里D.磁场方向一定垂直纸面向外三.原子核的人工转变核能1．原子核的组成：质子和中子组成原子核。质子和中子统称为核子，原子核的质量数等于其核子数，原子核的电荷数等于其质子数，原子核的中子数N等于其质量数A与电荷数Z之差，即N=A—Z。质子质量=1.007277u＝1．6725×10－27kg;中子质量=1.008665u＝1.6748×10--27kg具有相同的质子数、不同的中子数的原子核互称为同位素．【例5】现在，科学家们正在设法探寻“反物质”．所谓的“反物质”是由“反粒子”构成的，“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电量，但电荷的符号相反，据此，若反α的粒子，它的质量数为，电荷数为．【解析】α粒子是氦核，它是由二个质子和二个中子组成，故质量数为4，电荷数为2．而它的“反粒子”的质量数也是“4”，但电荷数为“－2”．2．原子核的人工转变：用高能粒子轰击靶核，产生另一种新核的反应过程，其核反应方程的一般形式为：→。式中是靶核的符号，为入射粒子的符号，是新生核符号，是放射出的粒子的符号。①卢瑟福发现质子的核反应方程为：②查德威克发现中子的核反应方程为：。③约里奥·居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程为：，其中，P是放射性同位素，e为正电子．3.放射性同位素的应用⑴利用其射线：α射线电离性强，用于使空气电离，将静电泄出，从而消除有害静电。γ射线贯穿性强，可用于金属探伤，也可用于治疗恶性肿瘤。各种射线均可使DNA发生突变，可用于生物工程，基因工程。⑵作为示踪原子。用于研究农作物化肥需求情况，诊断甲状腺疾病的类型，研究生物大分子结构及其功能。⑶进行考古研究。利用放射性同位素碳14，判定出土木质文物的产生年代。一般都使用人工制造的放射性同位素（种类齐全，半衰期短，可制成各种形状，强度容易控制）。【练习5】关于放射性同位素应用的下列说法中正确的有()A.放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到消除有害静电的目的B.利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视C.用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种D.用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的危害解：利用放射线消除有害静电是利用放射线的电离性，使空气分子电离成为导体，将静电泄出。γ射线对人体细胞伤害太大，不能用来进行人体透视。作物种子发生的DNA突变不一定都是有益的，还要经过筛选才能培育出优秀品种。用γ13\n射线治疗肿瘤对人体肯定有副作用，因此要科学地严格控制剂量。本题选D。四.核力与核能1．核力：原子核的半径很小，其中的质子之间的库仑力很大，受到这么大的库仑斥力却能是稳定状态，一定还有另外一种力把各核子紧紧地拉在一起．这种力叫做核力①核力是强相互作用的一种表现②核力作用范围小，是短程力,只在2．0×10－15m短距离内起作用③每个核子只跟它相邻的核子间才有核力作用(称为核力的饱和性)2．核能（1）结合能：核子结合成原子核时放出一定的能量，原子核分解成核子时吸收一定能量，这种能量叫结合能．（2）质量亏损：核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些，这种现象叫做质量亏损。也可以认为．在核反应中，参加核反应的总质量m和核反应后生成的核总质量m/之差：Δm=m一m/（3）爱因斯坦质能方程：爱因斯坦的相对论指出：物体的能量和质量之间存在着密切的联系，它们的关系是：E=mc2，这就是爱因斯坦的质能方程。质能方程的另一个表达形式是：ΔE=Δmc2。（4）核能计算：①应用公式ΔE=Δmc2时应选用国际单位，即ΔE的单位为焦耳，Δm的单位为千克，C的单位为米／秒．②1u相当于931．5MeV，其中u为原子质量单位：1u=1．660566×10－27kg，lMev=l06ev，leV＝1．6×10－19J③应用公式ΔE=931．5Δm时，ΔE的单位为兆电子伏（MeV），Δm的单位为原子质量单位．【例6】下面是一核反应方程，用表示光速，则（）A.X是质子，核反应放出的能量等于质子质量乘C2B.X是中子，核反应放出的能量等于质子质量乘C2C.X是质子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与质子的质量和，再乘C2D.X是中子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与中子的质量和，再乘C2分析：根据在核反应中，质量数和电荷数都守恒，可知核反应方程中的X为中子，根据爱因斯坦质能方程ΔE=Δmc2知，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与中子的质量和，再乘以C2，答案为D。五.重核的裂变与轻核的聚变1．重核的裂变①所谓重核即为质量数很大的原子核．②重核俘获一个中子后分裂为两个或几个中等质量数的原子核的反应过程叫重核的裂变。在裂变的同时，还会放出几个中子和大量能量．裂变方程式例举：铀235裂变时，同时放出2—13\n3个中子，如果这些中子再引起其他铀235核裂变，就可使裂变反应不断地进行下去，这种反应叫链式反应．铀235核能够发生接式反应的铀块的最小体积叫做它的临界体积．③核反应堆的构造：A.核燃料——用铀棒（含3%-4%的浓缩铀）。B．减速剂——用石墨、重水或普通水（只吸收慢中子）。C．控制棒——用镉做成（镉吸收中子的能力很强）。D．冷却剂——用水或液态钠（把反应堆内的热量传递出去）2．轻核的聚变①所谓轻核是指质量数很小的原子核，如氢核、氘核等．②某些轻核结合成质量数较大的原子核的反应过程叫做轻核的聚变，同时放出大量的能量．轻核聚变方程例举H＋H→He＋n经核聚变只能发生在超高温（需要几百万度高温）条件下，故轻核聚变也叫做热核反应．【例7】一个中子以1．9×107m/s的速度射中一个静止的氮核,并发生核反应，生成甲、乙两种新核，它们的运动方向与中子原来的运动方向相同，测得甲核质量是中子质量的11倍，速度是1×106m/s，乙核垂直进入B=2T的匀强磁场中做匀速圆周运动的半径为R=0．02m，已知中子质量m=1．6×10－27kg，e=1．6×10－19C，求乙核是何种原子核？并写出核反应方程。【解析】设乙核质量为m乙，甲核质量为m甲=11m，氮核质量为14m。则由核反应过程中质量数守恒知，乙核质量数为：14＋1－11＝4，即m乙=4m由动量守恒定律：mv0＝m甲v甲＋m乙v乙，解得v乙==2×l06m/s设乙核的电量为q，则由：R=mv/qB，得：q=m乙v/BR=3．2×10－19（C）=2e【例8】众所周知，地球围绕着太阳做椭圆运动，阳光普照大地，万物生长。根据你学过的知以，试论述随着岁月的流逝，地球公转的周期，日地的平均距离及地球的表面温度变化的趋势。（不考虑流星及外星球与地球发生碰撞的可能性）。【解析】太阳内部进行着激烈的热核反应，辐射大量光子，根据质能方程ΔE=Δm·C2，可知太阳的质量M在不断减小。由万有引力定律F＝GMm/r2知，太阳对地球的万有引力也在不断减小。根据牛顿第二定律F＝mv2/r知，日、地距离r将不断增大。由v=知，地球环绕太阳运动的速度将减小（或地球克服引力做功，动能减小），所以地球运行周期T＝2πr/v将增大。由于太阳质量不断减小，辐射光子的功率不断减小，而r日地增大，所以辐射到地球表面热功率也不断减小。这样，地球表面温度也将逐渐降低。六、粒子和宇宙到19世纪末，人们认识到物质由分子组成，分子由原子组成，原子由原子核和电子组成，原子核由质子和中子组成。20世纪30年代以来，人们认识了正电子、μ子、K介子、π介子等粒子。后来又发现了各种粒子的反粒子（质量相同而电荷及其它一些物理量相反）。13\n现在已经发现的粒子达400多种，形成了粒子物理学。按照粒子物理理论，可以将粒子分成三大类：媒介子、轻子和强子，其中强子是由更基本的粒子——夸克组成。从目前的观点看，媒介子、轻子和夸克是没有内部结构的“点状”粒子。用粒子物理学可以较好地解释宇宙的演化。七、原子光谱1.氢原子能级。①能级公式：；②半径公式：。在人们了解原子结构以前，就发现了气体光谱。和白光形成的连续光谱不同，稀薄气体通电后发出的光得到的光谱是不连续的几条亮线，叫做线状谱。因为各种原子的能级是不同的，它们的线状谱也就不会完全相同。因此把这些线状谱叫做原子光谱。利用原子光谱可以鉴别物质，分析物体的化学组成。玻尔理论能够很好地解释氢的原子光谱。根据hν=Em-En计算出的频率跟实验中观察到的线状谱对应的频率恰好相同。2.玻尔理论的局限性玻尔理论成功地解释了氢光谱的规律，它的成功是因为引进了量子理论（轨道量子化、能量量子化）。但用它解释其它元素的光谱就遇到了困难，它的局限性是由于它保留了过多的经典物理理论（牛顿第二定律、向心力、库仑力等）。3.量子化理论为了解决这种困难，需要建立更加彻底的量子理论，这就是量子力学。在量子力学种所谓电子绕核运行的轨道，实际上只是电子出现概率密度较大的位置。如果用疏密不同的点表示电子在各个位置出现的概率，画出的图形叫做电子云。【例9】氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论下述说法中正确的是（）A．电子绕核旋转的半径增大B.氢原子的能级增大C．氢原子的电势能增大D.氢原子的核外电子的速率增大解析：氢原子辐射出一个光子是由于绕核运转的电子由外层轨道向内层轨道跃迁产生的，即由高能级向低能级跃迁产生的。因此选项A、B、C都是错误的。电子和氢原子核之间的库仑力是电子绕核转动的向心力，即所以v＝e由于k、e、m都为定值，所以r减小时，v增大答案：D【练习6】用光子能量为E的单色光照射容器中处于基态的氢原子。停止照射后，发现该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为ν1、ν2、ν3，由此可知，开始用来照射容器的单色光的光子能量可以表示为：①hν1；②hν3；③h(ν1+ν2)；④h(ν1+ν2+ν3)以上表示式中A.只有①③正确B.只有②正确C.只有②③正确D.只有④正确321ν3ν2ν1【分析与解答】：该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，说明这时氢原子处于第三能级。根据玻尔理论应该有hν3=E3-E1，hν1=E3-E2，hν2=E2-E1，可见hν3=hν1+hν2=h(ν1+ν2)，所以照射光子能量可以表示为②或③，答案选C。【例10】如图给出氢原子最低的4个能级，在这些能级间跃迁所辐射的光子的频率最多有P种，其中最小频率为fmin，则（）13\nA．P＝5B．P=6C．fmin＝1．6×1014Hz。D．fmin＝1．5×1015Hz解析：由图可知，氢原子在能级间跃迁最多有6种可能情况：4→3；3→2；2→1；4→2；3→l；4→1．所以是多能辐射6种频率的光子．由hγ＝E高－E低可知，能级间能量差值越小．辐射的光子频率越小，所以从第4能级向第3能级跃迁辐射的光子频率最小γ＝（E4－E3）／h＝1．6×1014Hz答案：BC【练习7】原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子，例如在某种条件下，铬原子从n=2能级上的电子跃迁到n=1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n=4能级上的电子，使之能脱离原子，这一现象叫做俄歇效应，以这种方式脱离原子的电子叫俄歇电子.已知铬原子的能级公式可简化为En=-，式中n=1，2，3…表示不同的能级，A是正的已知常数.上述俄歇电子的动能是A.AB.AC.D.解析：铬原子n=2的能级E2=－A/22=－A/4，n=1的能级E1=-A，所以电子从n=2能级跃迁到n=1的能级释放的能量ΔE=E2-E1=3A/4.又铬原子n=4的能级E4=－A/42=A/16，说明电子从n=4能级跃迁到无穷远能级（E∞=0），即脱离原子需吸收A/16的能量，由能的转化和守恒知，该俄歇电子的能量应为Ek=ΔE-（-E4）=11A/16，即答案C正确.第十四章原子结构和原子核全章综合训练1．原子的核式结构学说，是卢瑟福根据以下哪个实验现象提出来的（ C ）A．光电效应实验； B．氢原子光谱实验；C．α粒子散射实验； D．阴极射线实验。2.在下列四个核反应中，X表示了质子的是哪些（ A ）A．B．；C．；D．3．如图所示，为氢原子的能级图，若用能量为10.5ev的光子去照射一群处于基态的氢原子，则氢原子(D)A．能跃迁到n=2的激发态上去B．能跃迁到n=3的激发态上去C．能跃迁到n=4的激发态上去D．以上三种说法均不对4．上题图示为氢原子的能级图，用光子能量为13.07ev的光子照射一群处在基态的氢原子，可能观测到氢原子发射的不同波长的光有多少种（B）A．15C．4B．10D．15.雷蒙德·戴维丝因研究来自太阳的电子中微子（）而获得了2022年度诺贝尔物理学奖。他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615t四氯已烯（）溶液中的巨桶。电子中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程为：已知核的质量为36.95658u，核的质量为36.95691u，的质量为0.00055u，质量对应的能量为931.5Mev。根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为(A)A．B.13\nC.D.6.中子，质子，氘核的质量分别为、、，现用光子能量为的射线照射静止氘核使之分解，反应的方程为：,若分解后中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是：(C)A．B.C.D.（分析：已知质子和中子结合成氘核时，会放出能量，反过来，将氘核分解成中子和质子需吸收同样多的能量，在光子的照射下，光子的能量中，有一部分（等于）会被氘核吸收用于分解，剩下的能量才转变成中子和质子的动能，因此有-，然后，便可求出中子的动能）7．一个氘核（）与一个氚核（）发生聚变，产生一个中子和一个新核，并出现质量亏损。聚变过程中（B）A．吸收能量，生成的新核是B．放出能量，生成的新核是C．吸收能量，生成的新核是D．放出能量，生成的新核是8.某原子核X吸收一个中子后，放出一个电子，分裂为两个粒子.由此可知（A ）A.A=7,Z=3B.A=7,Z=4C.A=8,Z=3D.A=8,Z=49.目前核电站利用的核反应是（ Ａ ）A.裂变，核燃料为铀B.聚变，核燃烧为铀C.裂变，核燃烧为氘 D.聚变，核燃料为氘10．一个原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为则下列叙述正确的是（ Ａ）A．X原子核中含有86个中子B．X原子核中含有141个核子C．因为裂变时释放能量，根据，所以裂变后的总质量数增加D．因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少11.某核反应方程为H+H→He+X.已知H的质量为2.0136u.H的质量为3.018u,He的质量为4.0026u,X的质量为1.0087u.则下列说法中错误的是（ＡＣＤ）A.X是质子，该反应释放能量B.X是中子，该反应释放能量C.X是质子，该反应吸收能量D.X是中子，该反应吸收能量12．有人欲减缓放射性元素的衰变，下面的说法错误的是（ABC）A．把放射性元素放置在密封的铅盒里B．把放射性元素放置在低温处C．把放射性元素同其它稳定性的元素结合成化合物D．上述各种办法都无法减缓放射性元素的衰变13．如图所示，x为未知放射源，将强力磁场M移开，计数器所测得的计数率保持不变，其后将铝薄片移开，则见计数器计数率大幅度上升，则x为（D）A．纯β放射源B．纯γ放射源C．α、β混合放射源D．α、γ混合放射源14.下列说法中正确的是（BC13\n ） Ａ.天然放射现象的发现，揭示了原子核是由质子和中子组成的 Ｂ.玻尔的原子结构理论是在卢瑟福核式结构学说上引进了量子理论 Ｃ.γ射线是波长很短的电磁波，它的贯穿能力很强 Ｄ.卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子核有复杂结构15．为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2022年定为“国际物理年”.对于爱因斯坦提出的质能方程E=mc2，下列说法中不正确的是（D）A.E=mc2表明物体具有的能量与其质量成正比B.根据ΔE=Δmc2可以计算核反应中释放的核能C.一个中子核一个质子结合成氘核使，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损D.E=mc2中的E是发生核反应中释放的核能16．下面哪个事实能证明原子核具有复杂的结构（B）A.粒子的散射实验B.天然放射性现象的发现C.阴极射线的发现D.伦琴射线的发现17．在匀强磁场中有一个原来静止的碳14原子核，它放射出的粒子与反冲核的径迹是两个内切的圆，两圆的直径之比为7：1，如图所示，那么碳14的衰变方程为（D）BA．Ce+B× × × ×B．CHe+Be× × × ×C．CH+B× × × ×D．Ce+N× × × ×18.氢原子核外电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，下列说法中错误的是（ACD） Ａ.电子动能增大，电势能减少，且减少量等于增大量 Ｂ.电子动能增大，电势能减少，且减少量大于增大量 Ｃ.电子动能增大，电势能减少，且减少量小于增大量Ｄ.电子动能减小，电势能增大，且减少量等于增大量19．一个静止的放射性原子核发生天然衰变时，在匀强磁场中得到内切圆的两条变经，如图14–3所示，两圆半径之比为44∶1，则下列说法中，正确的是(BC)Ａ．发生的是α衰变B2图14–31Ｂ．轨迹2是反冲核的径迹Ｃ．反冲核是逆时针运动，放射出的粒子是顺时针运动Ｄ．该放射性元素的原子序数是9020．以下说法中，正确的是（AC）A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应B．要使轻原子核发生聚变，必须使它们间的距离至少接近到10-10mC．氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，电势能增大，总能量增大D．随温度的升高，放射性元素的半衰期将减小21．在下列四个方程中，X1、X2、X3和X4各代表某种粒子，以下判断中正确的是（ACD）13\nA．X1是中子B．X2是质子C．X3是粒子D．X4是电子22.下列说法正确的是(BC)A．α射线与γ射线都是电磁波B．原子核发生α衰变后，新核的质量数比原核的质量数减少4C．原子核内某个中子转化为质子和电子，产生的电子从核内发射出来，这就是β衰变D．放射性元素的原子核数量越多，半衰期就越长23.1999年9月18日，中共中央、国务院、中央军委在人民大会堂隆重表彰研制“两弹一星”作出突出贡献的科学家，下列核反应方程中属于“两弹一星”的核反应方程式的是（BD）A.B.C.D.24.2022年2月4日,由中科院等离子体物理研究所设计、制造的EAST全超导非圆截面托卡马克实验装置大部件已安装完毕,进入抽真空降温试验阶段.其目的是建成一个受控核聚变反应堆,届时就相当于人类为自己制造了一个小太阳,可以得到无穷尽的清洁能源.据专家介绍,今年七、八月份如能按期完成首次放电实验,合肥将成为世界上第一个建成此类全超导非圆截面核聚变实验装置并能实际运行的地方.核聚变的主要原料是氘,在海水中含量极其丰富.已知氘核()的质量为2.0136u,中子()的质量为1.0087u,的质量为3.0150u,1u=931.5MeV,则下列说法正确的是(ACD)A.两个氘核聚变成一个所释放的核能为3.26MeVB.两个氘核聚变成一个所释放的核能为3.16MeVC.其核反应的方程式：+àD.与这种受控核聚变比较,核裂变反应堆产生的废物具有放射性25．把下列原子物理领域中科学家所做的重要贡献填在空格中(1)卢瑟福____b______(a)解释氢光谱规律(2)玻尔____a______(b)原子核式结构理论(3)玛丽·居里____f______(c)第一次制成人工放射性同位素(4)汤姆生____d______(d)发现电子(5)爱因斯坦____g______(e)发现中子(6)约里奥·居里____c______(f)发现天然放射性元素镭(7)查德威克____e______(g)解释光电效应现象26．完成下列核反应方程：(1)(2)(3)(4)(5)(6)（(1)(2)：(3)(4)(5)(6)：）27.如图所示，原子从的某一能级跃迁到的能级，辐射出能量为的光子。问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏的能量，才能使它辐射上述能量的光子？请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图答案：12.75Mev解析：首先弄清的能量是从哪一能级跃迁到13\n能级上的，，由能级图可知，是从能级跃迁的，对处于基态的氢原子所需吸收的能量，获得这一能量后，氢原子处于能级，它向较低能级的跃迁如图示所示。28.已知两个中子和两个质子结合成一个α粒子时，可放出28.30Mev的能量；三个α粒子结合成一个碳核时，可放出7.26Mev的能量。由此可知6个中子和6个质子结合成一个碳核时，可释放的能量为多少？答案：92.16Mev解析：可以先写出相应的核反应方程：比较这些方程，将第一个方程改为将第二个方程代入得所以29.在其他能源中，核能具有能量密度大，地区适应性强的优势。在核电站中，核反应堆释放的核能被转化成电能。核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量的核能。（1）以上的核反应方程是反应堆中发生的许多核反应中的一种，n为中子，X为待求粒子，为X的个数，则X为___________，=__________。以m1、m2、m3分别表示U、Ba、Kr核的质量，m4、m5分别表示中子、质子的质量，c为光在真空中传播的速度，则上述核反应过程中放出的核能DE=___________（2）有一座发电能力为P=1.00´106kw的核电站，核能转化为电能的效率h=40%。假定反应堆中发生的裂变反应全是（1）中的核反应，已知每次核反应过程放出的核能DE=2.78´10-11J，核的质量m1=390´10-27kg，求每年（1年=3.15´107s）消耗的的质量为多少？[参考答案]（1）中子（（2）110．477kg解析：(1)依据核电荷数守恒和质量数守恒可判断为中子，且，根据爱因斯坦的质能方程，即=（2）依据已知，，，，，，则，，则核反应次数为，则每年消耗的的质量，即30.如下一系列核反应是在恒星内部发生的：13\n其中为质子，为粒子，为正电子，为一种中微子。已知质子的质量为，粒子的质量为，正电子的质量为，中微子的质量可忽略不计，真空中的光速，试计算该系列核反应完成后释放的能量。解析：想办法计算出这一系列核反应的质量亏损是解决本题的关键，题中6个方程可等效为下面一个方程：根据爱因斯坦质能方程可算出整个过程释放的能量。答案：点评：不能对这6个方程进行等效，从而不能算出质量亏损，是解本题失败的主要原因。31．静止的氮核被速度是v0的中子击中生成甲、乙两核。已知甲、乙两核的速度方向同碰撞前中子的速度方向一致，甲、乙两核动量之比为1：1，动能之比为1：4，它们沿垂直磁场方向进入匀强磁场做圆周运动，其半径之比为1：6。问：甲、乙各是什么核？速度各是多大？写出该反应方程。解：设甲、乙两核质量分别为m甲，m乙，电量分别为q甲，q乙。由动量与动能关系和可得：=：=4：1。又由可得：=：=6：1因为+=15m0，+=7e，所以=12m0，=3m0，=6e，=e。即甲为，乙为。由动量守恒定律，可得m0v0=+=2=24m0进而求得甲的速度，乙的速度。核反应方程为。13
