2020届高考物理第十二单元波粒二象性原子结构与原子核课时2原子结构原子核教师用书（含解析） 14页

课时2　原子结构　原子核　　1.原子的核式结构模型　　(1)电子的发现:英国物理学家汤姆孙发现了电子。(2)α粒子散射实验:1909~1911年,英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验,实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进,但有少数α粒子发生了大角度偏转,几乎被“撞”了回来。(3)卢瑟福提出原子的核式结构模型:在原子中心有一个很小的核,原子几乎全部质量都集中在核里,带负电的电子在核外空间绕核旋转。　　2.氢原子的能级结构　　(1)玻尔理论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hν=Em-En。(h是普朗克常量,h=6.626×10-34J·s)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。(2)基态和激发态:原子能量最低的状态叫基态,其他能量较高的状态叫激发态。　　3.原子核的组成　　(1)原子核由质子和中子组成,它们统称为核子。(2)原子核的核电荷数=质子数,原子核的质量数=质子数+中子数。(3)同位素:具有相同质子数、不同中子数的原子。同位素在元素周期表中的位置相同。　　4.天然放射现象　　(1)天然放射现象:元素自发地放出射线的现象,首先由贝可勒尔发现。天然放射现象的发现,说明原子核还具有复杂的结构。(2)三种射线放射性元素放射出的射线共有三种,分别是α射线、β射线、γ射线。其中α射线是高速运动的氦核,β射线是高速运动的电子流,γ射线是光子。(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,跟原子所处的物理状态(如温度、压强)及化学状态(如单质、化合物)无关。(4)α衰变和β衰变的实质α衰变:核内两个中子和两个质子作为一个整体从较大的原子核内抛射出来。β衰变:核内的一个中子转化为一个质子,同时放出一个电子。　5.核力、结合能、质量亏损　　(1)核力①定义:原子核内部,核子间所特有的相互作用力。②特点a.核力是强相互作用的一种表现。b.核力是短程力,作用范围在1.5×10-15m之内。c.每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用。(3)爱因斯坦质能方程E=mc2。n(4)质量亏损:原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm,这就是质量亏损。由质量亏损可求出释放的核能ΔE=Δmc2。　　6.裂变与聚变　　(1)重核裂变:质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程。裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫作临界体积。裂变的应用:原子弹、核反应堆。(2)轻核聚变:两个轻核结合成质量较大的核的反应过程。轻核聚变反应必须在高温下进行,因此又叫热核反应。1.(2019湖南常德模拟考试)(多选)如图所示为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验装置的示意图,荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时观察到的现象,下述说法中正确的是(　　)。A.放在A位置时,相同时间内观察到屏上的闪光次数最多B.放在B位置时,相同时间内观察到屏上的闪光次数比A位置时少C.放在C、D位置时,屏上观察不到闪光D.放在D位置时,屏上仍能观察到一些闪光,但次数极少答案　ABD2.(2018江西上饶市第二次联考)卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析,提出了原子内部存在(　　)。A.电子　　　　　B.中子　　　　　C.质子　　　　　D.原子核答案　D3.(2018山西长治四校联考)一个氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级,该氢原子(　　)。A.放出光子,能量增加B.放出光子,能量减少C.吸收光子,能量增加D.吸收光子,能量减少答案　B4.(2019浙江富阳质量摸底)(多选)氢原子的部分能级如图所示,已知可见光子能量在1.62eV~3.11eV之间。由此可推知氢原子(　　)。A.从高能级向n=1能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高B.从高能级向n=2能级跃迁时发出的光一定为可见光C.从高能级向n=3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高D.大量处于n=4能级的氢原子向基态跃迁时可以发出两种可见光答案　AD5.(2019湖南长沙开学质量调研)(多选)下列关于12C和14C的说法中正确的是(　　)。A.它们有相同的质子数B.它们有相同的中子数C.它们有相同的化学性质D.它们有相同的物理性质答案　AC6.(2019辽宁沈阳摸底考试)很多装饰材料中都不同程度地含有放射性元素,下列说法正确的是(　　)。A.α射线、β射线和γ射线都是电磁波B.在α、β、γ三种射线中,γ射线的电离能力最强C.氡的半衰期为3.8天,4个氡原子核经过7.6天后一定只剩下1个氡原子核D.放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的答案　Dn7.(2019福建厦门质量检测)在贝可勒尔发现天然放射现象后,人们对放射线的性质进行了深入的研究,发现α、β、γ射线的穿透本领不同。图示为这三种射线穿透能力的比较,图中射线①②③分别是(　　)。A.γ、β、αB.β、γ、αC.α、β、γ　　D.γ、α、β答案　C8.(2018贵州铜仁10月模拟)下列现象中,与原子核内部变化有关的是(　　)。A.α粒子散射现象B.天然放射现象C.光电效应现象D.原子跃迁时的发光现象答案　B9.(2019湖北黄冈开学考试)(多选)关于核力的说法正确的是(　　)。A.核力是弱相互作用的一种表现B.核力是一种短程力,作用范围为1.5×10-10mC.每个核子只与邻近的核子发生核力作用,这种性质称为核力的饱和性D.弱相互作用是引起原子核β衰变的原因答案　CD　10.(2019四川广元摸底考试)关于原子核的结合能,下列说法错误的是(　　)。A.原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B.一重原子核衰变成α粒子和另一原子核,衰变产物的结合能之和一定小于原来重核的结合能C.铯原子核(55113Cs)的结合能小于铅原子核(82208Pb)的结合能D.比结合能越大,原子核越不稳定答案　D11.(2018四川西昌五校联考)下列说法正确的是(　　)。A. 1530P→1430Si+10e是一种核裂变反应B.核反应堆产生的能量一定来自轻核聚变C.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应D.卢瑟福为解释α粒子散射实验现象提出了原子核式结构模型答案　D12.(2019青海西宁开学考试)(多选)如图所示是国家国防科技工业局首次发布的“嫦娥二号”月面虹湾局部影像图,科学家发现在月球上含有丰富的 23He(氦3)。它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料,其参与的一种核聚变反应的方程式为 23He+23He→211H+24He。关于 23He聚变下列表述正确的是(　　)。A.聚变反应不会释放能量B.聚变反应产生了新的原子核C.聚变反应会有质量亏损D.目前核电站都采用 23He聚变反应发电答案　BCn1.(2018全国卷Ⅲ,14)1934年,约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝核 1327Al,产生了第一个人工放射性核素X:α+1327Al→n+X。X的原子序数和质量数分别为(　　)。A.15和28　　B.15和30　　C.16和30　　D.17和31解析　根据核反应方程中质量数守恒可知X的质量数为4+27-1=30,根据电荷数守恒可知X的电荷数为2+13=15。根据原子核的电荷数等于原子序数,可知X的原子序数为15,质量数为30,可知B项正确。答案　B2.(2018天津卷,1)国家大科学过程——中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功,获得中子束流,可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台,下列核反应中放出的粒子为中子的是(　　)。A. 714N俘获一个α粒子,产生 817O并放出一个粒子B.1327Al俘获一个α粒子,产生 1530P并放出一个粒子C.511B俘获一个质子,产生 48Be并放出一个粒子D.36Li俘获一个质子,产生 23He并放出一个粒子解析　根据质量数和电荷数守恒可知四个核反应方程分别为 714N+24He→817O+11H、1327Al+24He→1530P+01n、511B+11H→48Be+24He、36Li+11H→23He+24He,B项正确,A、C、D三项错误。答案　B见《自学听讲》P219一理解玻尔模型　　1.氢原子能级根据氢原子光谱和量子假说,玻尔提出原子量子化理论,并进一步总结了氢原子能级规律氢原子的能级图2.光谱研究表明每种原子只能吸收或辐射特定频率的光,说明原子能量状态是不连续的,即量子化的。玻尔据此提出了玻尔模型:定态假设、跃迁假设和轨道假设。例1　(多选)如图是氢原子的能级图,一群氢原子处于n=3能级,下列说法中正确的是(　　)。nA.这群氢原子跃迁时能够发出3种不同频率的光B.这群氢原子发出的光子中,能量最大为10.2eVC.从n=3能级跃迁到n=2能级时发出的光波长最长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　根据C32=3知,这群氢原子能够发出3种不同频率的光子,A项正确;由n=3跃迁到n=1,辐射的光子能量最大,ΔE=(13.6-1.51)eV=12.09eV,B项错误;从n=3跃迁到n=2,辐射的光子能量最小,频率最小,则波长最长,C项正确;一群处于n=3能级的氢原子发生跃迁,吸收的能量必须等于两能级的能级差,D项错误。答案　AC二衰变规律及实质1.α衰变、β衰变的比较衰变类型α衰变β衰变衰变过程 ZAX→Z-2A-4Y+24He ZAX→Z+1　AY+-1　0e衰变实质2个质子和2个中子结合成一个整体射出211H+201n→24He1个中子转化为1个质子和1个电子 01n→11H+-1　0e(续表)衰变类型α衰变β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　　γ射线:γ射线经常是伴随着α射线和β射线产生的。其实质是放射性原子核在发生α衰变、β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)而辐射出的光子。2.确定衰变次数的方法3.半衰期半衰期的计算:根据半衰期的概念,可总结出公式。N余=N原12tτ,m余=m原12tτ,式中N原、m原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量,N余、m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量,t表示衰变时间,τ表示半衰期。4.三种射线的比较　　　　射线名称比较项目　　　　α射线β射线γ射线n组成高速氦核流高速电子流光子流(高频电磁波)带电荷量2e-e0质量4mpmp1836静止质量为零符号 24He -1　0eγ速度可达0.1c可达0.99cc垂直进入电场或磁场的偏转情况偏转偏转不偏转贯穿本领最弱较强最强对空气的电离作用很强较弱很弱　　例2　(多选)日本福岛核电站泄漏事故中释放出大量的碘131,碘131是放射性同位素,衰变时会发出β射线与γ射线,碘131被人摄入后,会危害身体健康,由此引起了全世界的关注。下列关于核辐射的相关知识,说法正确的是(　　)。A.人类无法通过改变外部环境来改变碘131衰变的快慢B.若碘131的半衰期为8.3天,则4个碘原子核经16.6天后就一定剩下一个原子核C.β射线与γ射线都是电磁波,但γ射线穿透本领比β射线强D.碘131发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的解析　衰变的快慢是由放射性元素本身决定的,与外部环境无关,A项正确。半衰期是大量原子核衰变的统计规律,对少数几个原子核无意义,B项错误。β射线是高速电子流,γ射线是电磁波,故C项错误。β衰变的实质是 01n→11H+-1　0e,D项正确。答案　AD变式1　(多选)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分别如图中a、b所示,由图可以判定(　　)。A.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.磁场方向向里还是向外不能判定解析　原来静止的核,放出粒子后,由于衰变前后动量守恒,所以粒子和反冲核的速度方向一定相反,根据图示,它们在同一磁场中是向同一侧偏转的,由左手定则可知它们必带异种电荷,故应为β衰变;由于不知它们的旋转方向,因而无法判定磁场是向里还是向外,故D项正确。答案　BD三核反应的四种类型比较　1.几种核反应和核反应方程　　(1)衰变:放射性元素自发地放出射线的现象。放射出的射线共有三种,分别是α射线、β射线、γ射线,不同的放射性元素有不同的半衰期。天然放射现象的发现,说明原子核具有复杂的结构。n(2)裂变:质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程。裂变会释放巨大的能量。(3)聚变:两轻核结合成质量较大的核的反应过程。轻核聚变反应必须在高温下进行,因此又叫热核反应,聚变也会释放巨大的能量。(4)人工核反应:科学家用其他高能粒子轰击原子核产生新原子核的过程,称为人工核反应。(5)核反应方程:核反应前后质量数守恒和电荷数守恒。　2.核反应的四种类型比较类　型可控性核反应方程典例衰变α衰变自发 92238U→90234Th+24Heβ衰变自发 90234Th→91234Pa+-1　0e人工转变人工控制147N+24He→817O+11H(卢瑟福发现质子) 24He+49Be→612C+01n(查德威克发现中子) 1327Al+24He→1530P+01n(约里奥—居里夫妇发现放射性同位素及正电子) 1530P→1430Si+10e重核裂变比较容易进行人工控制 92235U+01n→56144Ba+3689Kr+301n 92235U+01n→54136Xe+3890Sr+1001n轻核聚变除氢弹外无法控制 12H+13H→24He+01n　　3.核反应方程式的书写注意事项(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(11H)、中子(01n)、α粒子(24He)、β粒子(-10e)、正电子(+10e)、氘核(12H)、氚核(13H)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“→”表示反应方向。(3)核反应过程中质量数守恒,电荷数守恒。例3　(多选)关于核衰变和核反应的类型,下列表述正确的有(　　)。A.92238U→90234Th+24He是α衰变B.714N+24He→817O+11H是β衰变C.12H+13H→24He+01n是轻核聚变D.3482Se→3682Kr+2-1　0e是重核裂变解析　B项错误,这是卢瑟福发现质子的核反应;D项错误,这是β衰变;A、C两项正确。答案　AC四理解氢原子能级图及原子跃迁　　1.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n横线左端的数字“1,2,3,…”表示量子数横线右端的数字“-13.6,-3.4,…”表示氢原子的能量(可以发现:En=1n2E1)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hν=Em-En　　2.对原子跃迁条件hν=Em-En的说明(1)原子跃迁条件hν=Em-En只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况。(2)当光子能量大于或等于13.6eV时,也可以被处于基态的氢原子吸收,使氢原子电离;当处于基态的氢原子吸收的光子能量大于13.6eV时,氢原子电离后,电子具有一定的初动能。(3)原子还可吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而被激发。由于实物粒子的动能可全部或部分被原子吸收,所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值(E=Em-En),均可使原子发生能级跃迁。3.跃迁中两个易混问题(1)一群原子和一个原子氢原子核外只有一个电子,这个电子在某个时刻只能处在某一个可能的轨道上,在某段时间内,由某一轨道跃迁到另一个轨道时,可能的情况只有一种,但是如果容器中盛有大量的氢原子,这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现了。一群氢原子处于量子数为n的激发态时,可能辐射出的光谱线条数N=Cn2。(2)跃迁和电离处于基态或激发态的原子中的电子由于受激发而脱离原子核的束缚成为自由电子所需要的最小的能量,叫作电离能。①各激发态的电离能等于各能级的能量。量子数越小、电离能越大。②电子电离可以通过吸收光子和与实物粒子碰撞来实现。吸收光子的能量必须不小于电离能,才会发生电离,外来粒子和原子碰撞,外来粒子的能量必须不小于电离能才会发生电离。例4　(多选)图示为氢原子的能级示意图,锌的逸出功是3.34eV,那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是(　　)。A.用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能产生光电效应现象B.一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时,能放出3种不同频率的光C.用能量为10.3eV的光子照射,可使处于基态的氢原子跃迁到激发态D.用能量为14.0eV的光子照射,可使处于基态的氢原子电离解析　当氢原子从高能级向低能级跃迁时,辐射出光子的能量有可能大于3.34eV,锌板有可能产生光电效应,A项错误;由跃迁关系可知,一群处于n=3能级的氢原子可以向n=1与n=2能级跃迁,然后形成n=2能级的原子又可以再向n=1能级跃迁,能放出3种不同频率的光,B项正确;氢原子在吸收光子能量时须满足两能级间的能量差,由于-3.4eV-(-13.6eV)<10.3eV<-1.51eV-(-13.6eV),故不能使处于基态的氢原子跃迁到激发态,因此C项错误;由于14.0eV>13.6eV,故可以使处于基态的氢原子电离,D项正确。答案　BDn(1)原子从低能级向高能级跃迁的能量情况吸收一定能量的光子,当一个光子的能量满足hν=E末-E初时,才能被某一个原子吸收,使原子从低能级E初向高能级E末跃迁。当实物粒子(如电子)能量大于或等于hν=E末-E初时,可以通过碰撞被氢原子吸收,使原子从低能级E初向高能级E末跃迁。(2)原子从高能级向低能级跃迁的能量情况以光子的形式向外辐射能量,所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差。(3)电离时的能量当光子能量大于或等于原子所处的能级绝对值时,可以被氢原子吸收,使氢原子电离,多余的能量作为电子的初动能。当实物粒子(如电子)能量大于或等于原子所处的能级绝对值时,可以通过碰撞被氢原子吸收,使氢原子电离,多余的能量作为入射电子(或氢原子的电子)的初动能。五质能方程与核能的计算　核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量,叫作原子核的结合能,亦称核能。原子核的结合能与核子数之比,称作比结合能,原子核的比结合能越大,表示原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定。根据爱因斯坦理论,质量与能量相对应:E=mc2,发生核反应时释放能量,就会出现质量亏损,释放的能量ΔE=Δmc2。例5　钚的放射性同位素 94239Pu静止时衰变为铀核激发态 92235U*和α粒子,而铀核激发态 92235U*立即衰变为铀核 92235U,并放出能量为0.097MeV的γ光子。94239Pu、92235U和α粒子的质量分别为mPu=239.0521u、mU=235.0439u和mα=4.0026u,衰变放出的光子的动量可忽略,求铀核235的动能及反冲核的动能(已知1u相当于931.5MeV,假设核反应释放的能量全部转化为动能)。解析　衰变方程为 94239Pu→92235U*+α,92235U*→92235U+γ合起来为 94239Pu→92235U+α+γ上述衰变过程的质量亏损Δm=mPu-mU-mα放出的能量ΔE=Δmc2这些能量是轴核 92235U的动能EU、α粒子的动能Eα和γ光子的能量Eγ之和,即ΔE=EU+Eα+Eγ则有EU+Eα=(mPu-mU-mα)c2-Eγ设衰变后的轴核和α粒子的速度分别为vU和vα,根据动量守恒有mUvU=mαvα又由动能的定义有EU=12mUvU2Eα=12mαvα2联立解得EU=mαmα+mU[(mPu-mU-mα)c2-Eγ]代入数据解得EU=0.086MeV同理可得Eα=mUmα+mU[(mPu-mU-mα)c2-Eγ]解得Eα=5.03MeV。答案　0.086MeV　5.03MeVn计算核能的几种方法(1)根据ΔE=Δmc2计算,计算时Δm的单位是kg,c的单位是m/s,ΔE的单位是J。(2)根据ΔE=Δm·931.5MeV计算。因1原子质量单位(u)相当于931.5MeV的能量,所以计算时Δm的单位是u,ΔE的单位是MeV。(3)有时可结合动量守恒和能量守恒进行分析计算,此时应注意动量、动能关系式p2=2mEk的应用。　　核反应中的综合问题1.两个守恒定律的应用若两原子核发生核反应生成两种或两种以上的新生原子核过程中满足动量守恒的条件,则m1v1+m2v2=m3v3+m4v4+…若核反应过程中释放的核能全部转化为新生原子核的动能,由能量守恒得12m1v12+12m2v22+ΔE=12m3v32+12m4v42+…2.原子核衰变过程中,α粒子、β粒子和新生原子核在磁场中的轨迹。(1)α衰变中,α粒子和新生原子核在磁场中的轨迹外切,如图甲所示。(2)β衰变中,β粒子和新生原子核在磁场中的轨迹内切,如图乙所示。例6　如图甲所示,静止在匀强磁场中的 36Li核俘获一个速度v0=7.7×104m/s的中子而发生核反应,36Li+01n→13H+24He,若已知24He的速度v2=2.0×104m/s,其方向跟中子反应前的速度方向相同(已知mn=1u,mHe=4u,mH=3u)。(1)求 13H的速度。(2)在图中画出粒子13H和24He的运动轨迹,并求它们的轨道半径之比。(3)当粒子 24He旋转了3周时,粒子 13H旋转几周?解析　(1)36Li俘获 01n的过程,系统动量守恒,设 13H的速度为v1,则mnv0=mHv1+mHev2代入数据解得v1=-1.0×103m/s,负号表示与v0的方向相反。(2)运动轨迹如图乙所示n 13H和 24He在磁场中半径之比rH∶rHe=mHv1Bq1∶mHev2Bq2=3∶40。(3)13H和 24He的周期之比TH∶THe=2πmHBq1∶2πmHeBq2=3∶2即当粒子 24He转3周时,粒子 13H转动2周。答案　(1)1.0×103m/s,与v0方向相反　(2)3∶40(3)2周变式2　(多选)一静止的铝原子核 1327Al俘获一速度为1.0×107m/s的质子p后,变为处于激发态的硅原子核 1428Si。下列说法正确的是(　　)。A.核反应方程为p+1327Al→1428SiB.核反应过程中系统能量不守恒C.核反应前后核子数相等,所以生成物的质量等于反应物的质量之和D.硅原子核速度的数量级为105m/s,方向与质子初速度的方向一致解析　核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒,A项正确;题述核反应过程属于“二合一”形式的完全非弹性碰撞,机械能有损失,存在质量亏损现象,但对于封闭的系统,能量仍然守恒,B、C两项错误;硅原子质量约是质子质量的28倍,由动量守恒定律知,m0v0=28m0v,所以硅原子核速度数量级为105m/s,方向与质子初速度的方向一致,D项正确。答案　AD见《高效训练》P1261.(2017天津卷,1)我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证,如图所示,这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是(　　)。A.12H+13H→24He+01nB.714N+24He→817O+11HC.24He+1327Al→1530P+01nD.92235U+01n→56144Ba+3689Kr+301n解析　12H+13H→24He+01n是一个氘核与一个氚核结合成一个氦核,同时放出一个中子,属于聚变反应,故A项正确;714N+24He→817O+11H是卢瑟福发现质子的核反应,他用α粒子轰击氮原子核,产生氧的同位素——氧17和一个质子,是人类第一次实现原子核的人工转变,属于人工核反应,故B项错误;24He+1327Al→1530P+01n是小居里夫妇用α粒子轰击铝片时发现了放射性磷(磷30),属于人工核反应,故C项错误;92235U+01n→56144Ba+3689Kr+301n是一种典型的铀核裂变,属于裂变反应,故D项错误。答案　A2.(2018陕西咸阳10月模拟)以mD、mp、mn分别表示氘核、质子、中子的质量,则(　　)A.mD=mp+mn　　　　　　B.mD=mp+2mnC.mD>mp+mnD.mDmD,D项正确。答案　D3.(2019河南郑州模拟考试)按照玻尔理论,一个氢原子中的电子从一半径为ra的圆轨道自发地直接跃迁到另一半径为rb的圆轨道上,ra>rb,在此过程中(　　)。A.原子发出一系列频率的光子B.原子要吸收一系列频率的光子C.原子要吸收某一频率的光子D.原子要发出某一频率的光子解析　ra>rb,说明电子是从高能级向低能级跃迁,应向外发射能量,且所发射光子的能量等于两个能级的能量差,D项正确。答案　D4.(2019湖北黄石质量检测)如图所示,x为未知的放射源,L为薄铝片,若在放射源和计数器之间加上L后,计数器的计数率大幅度减小,在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场,计数器的计数率不变,则x可能是(　　)。A.α射线和β射线的混合放射源B.纯α射线放射源C.α射线和γ射线的混合放射源D.纯γ射线放射源解析　在放射源和计数器之间加上铝片后,计数器的计数率大幅度减小,说明射线中有穿透力很弱的射线,即α射线,在铝片和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场,计数器的计数率不变,说明穿过铝片的粒子中无带电粒子,只有γ射线,因此放射源可能是α射线和γ射线的混合放射源,C项正确。答案　C5.(2019四川广汉第一期质量调研)(多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源,其中一种裂变反应为 92235U+01n→56144Ba+3689Kr+301n,下列说法正确的有(　　)。A.上述裂变反应中伴随着中子放出B.铀块体积对链式反应的发生无影响C.铀核的链式反应可人工控制D.铀核的半衰期会受到环境温度的影响解析　从裂变反应方程式可以看出裂变反应中伴随着中子放出,A项正确;铀块体积对链式反应的发生有影响,B项错误;铀核的链式反应可人工控制,C项正确;铀核的半衰期不会受到环境温度的影响,D项错误。答案　AC6.(2018贵州遵义12月模拟)(多选)如图所示,为氢原子能级图,A、B、C分别表示电子三种不同能级跃迁时放出的光子,其中(　　)。A.频率最高的是BB.波长最长的是CnC.频率最高的是AD.波长最长的是B解析　由ΔE=hν和c=λν可知,ΔE越大,频率越高,波长越小,A、B两项正确。答案　AB7.(2019云南昆明开学考试)三个原子核X、Y、Z,X核放出一个正电子后变为Y核,Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个氦核(24He),则下列说法正确的是(　　)。A.X核比Z核多一个质子B.X核比Z核少一个中子C.X核的质量数比Z核的质量数大2D.X核与Z核的总电荷数是Y核电荷数的2倍解析　设X核的核电荷数与质量数分别为a、b,X核放出正电子及Y核与质子的核反应如下:abX→a-1　bY+10e,a-1　bY+11H→a-2b-3Z+24He,可见,X核比Z核多2个质子,故A项错误。X核比Z核多1个中子,故B项错误。X核的质量数比Z核的质量数大3,故C项错误。Z核与X核的总电荷数为(2a-2),是Y核的2倍,故D项正确。答案　D8.(2019江西南康1月考试)现有四个核反应:①12H+13H→24He+01n②92235U+01n→X+3689Kr+301n③1124Na→1224Mg+-10e下列说法正确的是(　　)。A.①发现中子的核反应方程B.②是研究原子弹的基本核反应方程C.③是研究氢弹的基本核反应方程D.②中X的质量数为144,中子数为56解析　①是研究氢弹的基本核反应方程,A项错误。②是研究原子弹的基本核反应方程,B项正确。③是一种衰变反应,C项错误。②中X的质量数为(235+1)-(89+3)=144,X的质子数为92-36=56,X的中子数为144-56=88,D项错误。答案　B9.(2019山东日照1月考试)图示为氢原子能级示意图的一部分,则氢原子(　　)。A.从n=4能级跃迁到n=3能级比从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出电磁波的波长长B.从n=5能级跃迁到n=1能级比从n=5能级跃迁到n=4能级辐射出电磁波的速度大C.处于不同能级时,核外电子在各处出现的概率是一样的D.从高能级向低能级跃迁时,氢原子核一定向外放出能量解析　由hν=Em-En和E4-E3λ32,A项正确。所有电磁波的速度都相同,B项错误。处于不同能级时,核外电子在各处出现的概率不一样,C项错误。从高能级向低能级跃迁时,氢原子向外放出能量,D项错误。答案　An10.(2019贵州贵阳开学测试)(多选)92238U放射性衰变有多种可能途径,其中一种途径是先变成 83210Bi,而 83210Bi可以经一次衰变变成 　a210X(X代表某种元素),也可以经一次衰变变成 81bTi,　a210X和 81bTi最后都变成 82206Pb,衰变路径如图所示。可知图中(　　)。A.a=82,b=206B.a=84,b=206C.①是β衰变,放出电子,电子是由中子转变成质子和电子而生成的D.②是α衰变,放出的是正电子,正电子是由质子转变成中子和一个正电子而生成的解析　衰变①的方程式:83210Bi→84210X+-10e,为β衰变,放出电子,C项正确;衰变②的方程式: 83210Bi→81206Ti+24He,为α衰变,A、D两项错误,B项正确。答案　BC