3-5-2波粒二象性 原子结构与原子核

3-5-2波粒二象性 原子结构与原子核

一、选择题

1．(2011·天津)下列能揭示原子具有核式结构的实验是( ) A．光电效应实验 C．α粒子散射实验 [答案] C

[解析] ①光电效应实验揭示了光具有粒子性，故A错误； ②伦琴射线是原子内层电子能级跃迁产生，故B错误；

③α粒子散射实验揭示了原子具有核式结构．因为绝大部分α粒子不偏转，极少数α粒子发生了大角度散射．故C正确；

④氢原子光谱的发现揭示了氢原子能量分布是不连续的．故D错误． 2．(2011·北京)表示放射性元素碘131(131 53I)β衰变的方程是( )

1274A.131 53I→ 51Sb＋2He 1301C.131 53I→ 53I＋0n

131 0

B.131 53I→ 54Xe＋－1e 1301D.131 53I→ 52Te＋1H

B．伦琴射线的发现 D．氢原子光谱的发现

[答案] B

[解析] β衰变释放的是电子 －01e，A、C、D错误，B正确．

3．(2011·重庆)核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137.碘131的半衰期约为8天，会释放β射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射γ射线．下列说法正确的是( )

A．碘131释放的β射线由氦核组成

B．铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量 C．与铯137相比，碘131衰变更慢 D．铯133和铯137含有相同的质子数 [答案] D

[解析] ①β射线是高速电子流，A错误；②γ光子能量比可见光光子

能量大，B错误；③碘131比铯137衰变得更快，C错误．④铯137和铯133是同位素，即核内具有相同质子数和不同中子数，故D正确．

4．(2011·浙江)关于天然放射现象，下列说法正确的是( ) A．α射线是由氦原子核衰变产生 B．β射线是由原子核外电子电离产生 C．γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生 D．通过化学反应不能改变物质的放射性 [答案] D

[解析] ①α射线本身是氦核流，所以A错误；②β射线是高速电子流，是原子核内一个中子变成一个质子时放射出的电子，不是核外电子电离产生的，所以B错误 ；③γ射线是α衰变或β衰变发生时，产生的新核由于具有过多的能量(处于激发态)而辐射出的光子流，所以C错误；④化学反应中不会形成新的原子核，而物质的放射性主要是元素的放射性，所以D正确．

2085.23290Th(钍)经过一系列α和β衰变，变成82Pb(铅)，下列说法错误的是

( )

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 [答案] C

[解析] 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：

232－208x＝＝6

4

现结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判断β衰变的次数y应满足： 2x－y＝90－82＝8 所以y＝2x－8＝4.

6．(2011·苏北四市模拟)北京时间2011年3月11日在日本海域发生强烈地震，强震引发了福岛核电站危机．下列关于核裂变和核辐射的方程正确的是( )

1141921A.235U＋n→Ba＋Kr＋10 920 53360n 2354B.235 94Pu→ 92U＋2He 137 0C.137 35Cs→ 56Ba＋－1e 131 0D.131 53I→ 54Xe＋－1e

[答案] BCD

[解析] 根据电荷数和质量数守恒可知，BCD正确．

7．当用具有1.87eV能量的光子照射n＝3激发态的氢原子时( ) A．氢原子不会吸收这个光子

B．氢原子吸收该光子后被电离，电离后电子的动能为0.36eV C．氢原子吸收该光子后被电离，电离后电子的动能为零 D．氢原子吸收该光子后不会被电离 [答案] B

－13.6

[解析] 当n＝3时，氢原子的能量E3＝2eV＝－1.51eV，所以处

3于n＝3激发态的氢原子的电离能是1.51eV，当该原子吸收具有1.87eV能量的光子后被电离，电离后电子的动能是(1.87－1.51)eV＝0.36eV.

8．(2011·温州八校模拟)如图为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n＝3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光子照射逸出功为2.49eV的金属钠，下列说法中正确的是( )

A．这群氢原子能辐射出三种频率不同的光，其中从n＝3跃迁到n＝2所发出的光波长最短

B．这群氢原子在辐射光子的过程中电子绕核运动的动能减小，原子势能增大

C．金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为11.11eV D．金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为9.60eV [答案] D

[解析] ①氢原子由n＝3的激发态向较低能级跃迁的过程中，可辐射出三种不同频率的光，分别为n＝3→n＝2、n＝3→n＝1和n＝2→n＝1跃迁时发出，由E＝hc/λ可以得出：能级差越大的，所发出的光波长越短，选项A错误；②这群氢原子在辐射光子的过程中电子绕核运动的半径减小，动能增大，原子势能减小，选项B错误；③入射光能量越大，从金属钠表面所发出的光电子的最大初动能越大，所以金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为氢原子由n＝3向n＝1跃迁时发出的光子照射时获得的，Ek＝hν－W＝(13.6－1.51)eV－2.49eV＝9.60eV，选项C错误、D正确．

二、非选择题

9．(2011·江苏)按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量________(选填“越大”或“越小”)．已知氢原子的基态能量为E1(E1＜0)，电子质量为m, 基态氢原子中的电子吸收一频率为ν的光子被

电离后，电子速度大小为________(普朗克常量为h)．

[答案] 越大

2?E1＋hν?

m

E0

[解析] 由En＝－2可知，电子离原子核越远，n越大，En越大，故

n氢原子的能量越大．

1

由能量守恒定律得：E1＋hν＝mv2－0

2解得：v＝2?E1＋hν?

. m

10．(2011·茂名模拟)一个原来静止的锂核(63Li)俘获一个速度为v0＝1.54×105m/s的中子后，生成一个氚核和一个氦核，已知氚核的速度为v1＝2.0×103m/s，方向与中子的运动方向相反．

(1)请写出核反应方程；(2)求出氦核的速度v2.

1344[答案] (1)6Li＋n→H＋He (2)4×10m/s 3012134[解析] (1)核反应方程：6Li＋n→H＋3012He

(2)设中子速度v0的方向为正，中子质量为m，则氚核质量为3m，氦核质量为4m.

根据动量守恒定律得：mv0＝－3mv1＋4mv2 代入数据得：v2＝4×104m/s.

11．氢原子的核外电子质量为m，电荷量为e，在离核最近的轨道上运动，轨道半径为r1.

(1)电子运动的动能Ek是多少？ (2)电子绕核转动的频率是多少？

(3)氢原子核在离核最近的电子轨道处产生的电场强度E为多大？ ke2e[答案] (1) (2)2r12πr1

kke

(3)2 mr1r1