11.2原子结构 原子核
题组一 氢原子能级及能级跃迁
1．(单选)图2－4所示为氢原子的四个能级，其中E1为基态，若氢原子A处于激发态E2，氢
原子B处于激发态E3，则下列说法正确的是( )．
图2－4
A．原子A可能辐射出3种频率的光子 B．原子B可能辐射出3种频率的光子
C．原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁到能级E4 D．原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E4
解析 原子A从激发态E2跃迁到E1，只辐射一种频率的光子，A错．原子B从激发态E3跃迁到基态E1可能辐射三种频率的光子，B对．由原子能级跃迁理论可知，原子A可能吸收原子B由E3跃迁到E2时放出的光子并跃迁到E3，但不能跃迁到E4，C错．A原子发出的光子能量ΔE＝E2－E1大于E4－E3，故原子B不可能跃迁到能级E4，D错． 答案 B
2．(单选)如图2－5所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向
低能级跃迁时辐射出若干种不同频率的光，下列说法正确的是
( )．
图2－5
A．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光 B．由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的光频率最小
C．由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光最容易发生衍射现象
D．用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应
解析 由原子跃迁、光电效应的规律分析．这些氢原子向低能级跃迁时可辐射出6种光子，A错误；由n＝4能级跃迁到n＝3能级产生的光子能量最小，所以频率最小，B错误；由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光子能量最大，频率最大，波长最小，最不容易发生衍射现象，C错误；由n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子能量为10.20 eV>6.34 eV，所以能使金属铂发生光电效应，D正确． 答案 D
3．已知可见光光子的能量范围约为1.62～3.11 eV，而氢原子的能级图如图2－6所示，则最
低处于n＝________能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离；大量氢原子从高能级向n＝3的能级跃迁时，发出的光具有显著的________效应；大量处于n＝4的氢原子向低能级跃迁时，可能发出________种不同频率的可见光．
图2－6
解析 可从题目中得知紫外线的能量大于3.11 eV，而吸收1.51 eV以上的能量就可以使氢原子电离，n＝3；从大于3的能级向第3能级跃迁时，发出最大频率的光能量只有1.51 eV，在可见光频率范围以下的红外线区域，具有显著的热效应；从第4能级向低能级跃迁时，可以发出6种可能的光子，但在可见光区域的只有2种，即从第4能级跃迁到第2能级的能量为2.55 eV的光子和从第3能级跃迁到2能级的能量为1.89 eV的光子． 答案 3 热 2
题组二 原子核衰变及半衰期
4．(单选)居室装修中经常用到的花岗岩都不同程度地含有放射性元素(含铀、钍等)，会释放出
α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道疾病．根据有关放射性知识判断下列说法中正确的是( )．
A．α射线是发生α衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4个 B．β射线是发生β衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，质量数减少了1个
C．γ射线是发生γ衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了1个 D．在α、β、γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强、电离能力最弱
解析 α射线是发生α衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了2个，A错；β射线是发生β衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，质量数不变，中子数减少了1个，B错；γ射线是伴随着α、β衰变产生的，穿透能力最强，电离能力最弱，C错、D正确． 答案 D
5． (多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应式是 92235U＋01n→ 56144Ba＋
891
36Kr＋30n.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
01
n表示中子，反应式中有01n放出，A项正确．当铀块体积小于临界体积时链式反
应不会发生，B项错误．铀核的核反应中释放出的快中子被减速剂减速后变为慢中子，而慢中子会被铀核吸收发生链式反应，减速剂可由人工控制，C项正确．铀核的半衰期只由自身决定，而与其他外部因素无关，D项错误． 答案 AC
6．碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰期为8天．
①碘131核的衰变方程： 53131I→________(衰变后的元素用X表示)． ②经过________天有75%的碘131核发生了衰变． 解析 ①根据质量数、电荷数守恒， 53131I→ 54131X＋－10e ?1?t?1?t??②根据m＝m02τ得：0.25m0＝m0?2?8，解得t＝16天． ????答案 ① 54131X＋－100 ②16
题组三 核反应方程及核反应类型的判断
7．(多选)在下列4个核反应方程中，X表示α粒子的是( )．
A．1530P→1430Si＋X C．1327Al＋X→1227Mg＋11H
B． 92238U→ 90234Th＋X D．1327Al＋X→1530P＋01n
0414
解析 根据质量数守恒和电荷数守恒可知，四个选项中的X分别代表：1e、2He、0n、2He，
选项B、D正确． 答案 BD
8．舰载机歼-15在我国首艘航母“辽宁舰”上成功起降．可控核反应堆是驱动航空母舰的理想
设备，其工作原理是利用重核裂变反应释放出大量核能获得动力. 92235U＋01n→ 56141Ba＋
92
36Kr＋yX
是若干核反应中的一种，其中01n为中子，X为待求粒子，y为X的个数，则X
是____________(选填“质子”、“中子”或“电子”)，y＝________.
解析 由反应前后的质量数和电荷数守恒可知X的质子数为零，所以X为中子，y＝3. 答案 中子 3
9．一质子束入射到静止靶核1327Al上，产生如下核反应：p＋1327Al―→X＋n
式中p代表质子，n代表中子，X代表核反应产生的新核．由反应式可知，新核X的质子数为________，中子数为________．
解析 p代表质子，符号为11H，n代表中子，符号为01n，根据核反应中的双守恒可知，11H＋1327Al→1427Si＋01n，则新核X的质子数为14，中子数为27－14＝13. 答案 14 13
10．2011年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站严重的核泄漏事故．在泄漏的
污染物中含有
131
I和
137
Cs两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐
射．在下列四个式子中，有两个能分别反映131I和137Cs的衰变过程，它们分别是________和________(填入正确选项前的字母).131I和________． A．X1→ 56137Ba＋01n C．X3→ 56137Ba＋－10e
B．X2→ 54131Xe＋－10e D．X4→ 54131Xe＋11p
137
Cs原子核中的中子数分别是________和
解析 根据核反应方程的质量数、电荷数守恒知，131I的衰变为选项B,137Cs的衰变为选项C,131I的中子数为131－53＝78,137Cs的中子数为137－55＝82. 答案 B C 78 82 题组四 质量亏损及核能的计算
11． (多选)关于原子核的结合能，下列说法正确的是________．
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大于原来重核的结合能
C．铯原子核( 55133Cs)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
E．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能
解析 由原子核的结合能定义可知，原子核分解成自由核子时所需的最小能量为原子核的结合能，选项A正确；重原子核的核子平均质量大于轻原子核的平均质量，因此原子核衰变产物的结合能之和一定大于衰变前的结合能，选项B正确；铯原子核的核子数少，因此其结合能小，选项C正确；比结合能越大的原子核越稳定，选项D错误；自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，选项E错误． 答案 ABC
12．当前，发电站温室气体排放问题引起了越来越多的关注，相比煤炭等传统能源，核电能够
大幅降低二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和粉尘等物质的排放，已成为世界快速发展的电力工业．经广大科技工作者的不懈努力，我国的核电技术已进入世界的先进行列，世界各地现在正在兴建的核电反应堆达到57座，我国以20座名列第一．核电站的最核心部分是核反应堆，核反应堆中的燃料 92235U产生裂变，在短时间内释放出大量的核能可供人类利用．核反应堆中的镉棒起________作用，核反应方程应为 92235U＋________→3692Kr＋
141
Ba＋301n.若其质量分别为56
mU＝390.313 9×10－27 kg，mn＝1.674 9×10－27 kg，mBa＝
234.001 6×10－27 kg，mKr＝152.604 7×10－27 kg，核反应中释放的能量为ΔE＝________ J. 解析 控制中子数可以控制反应速度；Δm＝mU＋mn－mBa－mKr－3mn＝0.357 8×10－27 kg，ΔE＝Δmc2＝3.22×10－11 J. 答案 吸收中子控制核反应速度
01
n 3.22×10－11
13．氘核12H和氚核13H结合成氦核24He的核反应方程如下：
12
H＋13H―→24He＋01n＋17.6 MeV
①这个核反应称为________．
②要发生这样的核反应，需要将反应物质的温度加热到几百万开尔文．式中17.6 MeV是核反应中________(选填“放出”或“吸收”)的能量，核反应后生成物的总质量比核反应前物质的总质量________(选填“增加”或“减少”)了________kg. 解析
12
H＋13H→24He＋01n＋17.6 MeV为轻核聚变反应，17.6 MeV是反应中放出的能量，
ΔE
再由ΔE＝Δmc2可知，质量减少Δm＝c2＝3.1×10－29kg.
答案 ①聚变 ②放出 减少 3.1×10－29B 深化训练——提高能力技巧
14．室内装修污染四大有害气体是苯系物、甲醛、氨气和氡．氡存在于建筑水泥、矿渣砖、装
11.2原子结构 原子核—2021届高考物理一轮复习检测
