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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．
7
【例7】一个中子以1．9 ×10 m/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
6
倍，速度是1×10m/s，乙核垂直进入B=2 T的匀强磁场中做匀速圆周运动的半径为R=0．02
－27－19
m，已知中子质量m=1．6×10kg，e=1．6×10C，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=
mv0?m甲v甲m乙=2×l0m/s
－19
6
设乙核的电量为q，则由：R=mv/qB，得：q=m乙v/BR=3．2×10（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）。
2
【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·C，
2
可知太阳的质量M在不断减小。由万有引力定律F＝GMm/r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＝mv/r知，日、地距离r将不断增大。由v=GM/r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）。
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：En?2
1E1(E1??13.6eV)； n2。 2②半径公式：rn?nr1(r1?0.53A)。
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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。
e2v2 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k2?m
rr所以v＝ek/mr 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 【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
3 ν1 明这时氢原子处于第三能级。根据玻尔理论应该有hν3=E3- E1，h2 ν3 ν2 ν1=E3- E2，hν2=E2- E1，可见hν3= hν1+ hν2= h(ν1+ν2)，所以
1 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（ ） A． P＝ 5 B．P=6
1415
C．fmin＝1．6×10Hz。 D．fmin＝1．5×10Hz
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
14
第3能级跃迁辐射的光子频率最小 γ＝（E4－E3）／h ＝1．6×10 Hz 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
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子叫俄歇电子.已知铬原子的能级公式可简化为En = -级，A是正的已知常数.上述俄歇电子的动能是
A.
A，式中n=1，2，3…表示不同的能n2371113A AB.A C.AD.
161616162
解析： 铬原子n=2的能级E2=－A/2=－A/4，n=1的能级E1= -A，所以电子从n=2能级跃迁
2
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/4=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 ）
417A．147N?2He?8O?X 27430B．13Al?2He?15P?X； 234C．1H?1H?2He?X；
901361D．23592U?X?38Sr?54Xe?100n
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．15 C．4 B．10 D．1
5.雷蒙德戴维丝因研究来自太阳的电子中微子（）而获得了2002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（C2Cl4）溶液中的巨桶。电
37370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：vE?17Cl?18Ar??1e已知
371737Cl核的质量为36.95658u，18Ar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．0.82Mev B.0.31Mev C.1.33Mev D.0.51Mev 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
??D?p?n,若分解后中子、的方程为：质子的动能可视为相等，则中子的动能是：( C )
11(mD?mp?mn)c2?E B.(mD?mp?mn)c2?E 221122C.(mD?mp?mn)c?E D.(mD?mp?mn)c?E 222（分析：已知质子和中子结合成氘核时，会放出能量?E?(mp?mn?mD)c，反过来，
A．
????????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2EK，因
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此有2EK?E(mp?mn?mD)c2，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 ）
4A．吸收能量，生成的新核是2He 3C．吸收能量，生成的新核是2He
4B．放出能量，生成的新核是2He 3D．放出能量，生成的新核是2He
A8.某原子核ZX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=3 B.A=7,Z=4 C.A=8,Z=3 D.A=8,Z=4 9.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（BC ）
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2005年定为“国际物理年”.对于爱因
2
斯坦提出的质能方程E=mc，下列说法中不正确的是（ D ） ．．．A.E=mc表明物体具有的能量与其质量成正比
2
B.根据ΔE=Δmc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
2
D.E=mc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
2
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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 ） A．C e + B ×××× B．C He + Be ×××× B C．C H+B ×××× D．C e + 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
Ｂ．轨迹2是反冲核的径迹 1 Ｃ．反冲核是逆时针运动，放射出的粒子是顺时针运动
2 B Ｄ．该放射性元素的原子序数是90 20．以下说法中，正确的是（ AC ）
-10
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10m
图14–3
C．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 ）
23592238921923030U?0n?36Kr?14156Ba?3X115P?14Si?X2
234234U?234Th?XTh?9039091Pa?X4
A．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4
C．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 ）
1901??8O?1H B.235A.7N?2He???38Sr?13692U?0n?54Xe?100n 23442341C.238 D.U???Th?HeH?H???He?929021120n 14417124.2006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
精选高考物理一轮复习原子结构和原子核全章训练(含解析)新人教版
