原子与原子核
一、原子的核式结构
1．α粒子散射实验的结果
α粒子发生了大绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，α粒子的偏转超过了90°，有的甚至被撞了回来，如图所示． 2．原子的核式结构
都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转．
二、玻尔理论
1．定态：______的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量．
一定频率的光子，2．跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，．光子的能量由这两个定态的能量差决定．即hν(h 是普朗克常量，h ＝6.626×10
－34
J·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
的． 4．氢原子的能级、能级公式 (1)氢原子的能级图(
如图所示)
(2)氢原子的能级和轨道半径
1
①氢原子的能级公式：E n ＝1(n ＝1，2，3，„) ，其中E 1为基态能量，其数值式为
n E 1＝－13.6 eV.
②氢原子的半径公式：r n ＝n 2r 1(n ＝1，2，3，„) ，其中r 1为基态半径，又称玻尔半径，
－
其数值为r 1＝0.53×1010 m.
三、天然放射现象、原子核的组成 1．天然放射现象 (1)天然放射现象
地放出射线的现象，发现．天然放射现象的发现，说
具有复杂的结构．
．具有放射(2)元素． (3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，____射线．
2．原子核
(1)原子核的组成
． ． 、的原子，(2)同位素：性质． 四、原子核的衰变和半衰期 1．原子核的衰变
(1)原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变． (2)分类
A －44
α衰变：A Z X →Z －2Y ＋2He
A 0
β衰变：A Z X →Z ＋1Y ＋－1e 2．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．
、m (2)衰变规律：N (3)影响因素：由原子核内部因素决定，跟原子所处的物理化学状态无关． 五、核力、结合能、质量亏损、核反应 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：①核力是强相互作用的一种表现；
－
②核力是短程力，作用范围在1.5×1015 m之内； ③每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用． 2．核能 (1)结合能
的能量，叫做原子
核的结合能，亦称核能．
(2)比结合能
①定义：原子核的结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫平均结合能．
②特点：不同原子核的比结合能不同，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．
3．质能方程、质量亏损
，爱因斯坦质能方程E 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 4．获得核能的途径
(1)重核裂变；(2)轻核聚变． 5．核反应
(1)遵守的规律：电荷数守恒、质量数守恒．
(2)反应类型：衰变、人工转变、重核裂变、轻核聚变．, 1. 下列说法正确的是( ) A ．汤姆孙首先发现了电子，并测定了电子电荷量，且提出了“枣糕”式原子模型 B ．卢瑟福做α粒子散射实验时发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向
前进，只有少数α粒子发生大角度偏转
C ．α粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上 D ．卢瑟福提出了原子“核式结构”模型，并解释了α粒子发生大角度偏转的原因 2．(1)氢原子的部分能级如图所示，已知可见光的光子能量在1.62 eV到3.11 eV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波长比可见光的短 B ．从高能级向n ＝2能级跃迁时发出的光均为可见光
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 ．从n ＝3能级向n ＝2能级跃迁时发出的光为可见光
(2)大量氢原子处于不同能量激发态，发生跃迁时放出三种不同能量的光子，其能量值分别是：1.89 eV，10.2 eV，12.09 eV. 跃迁发生前这些原子分布在________个激发态能级上，其中最高能级的能量值是________eV(基态能量为－13.6 eV)．
3．天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可推知(
)
A ．②来自于原子核外的电子
B ．①的电离作用最强，是一种电磁波 C ．③的电离作用较强，是一种电磁波
D ．③的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子
4－1. 核电站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
4－2. 一块含铀的矿石质量为M ，其中铀元素的质量为m ，铀发生一系列衰变，最终生成物为铅，已知铀的半衰期为T ，那么下列说法中正确的是( )
A ．经过2个半衰期后，这块矿石中基本不再含有铀
m
B ．经过2个半衰期后，原来所含的铀元素的原子核有
4m
C ．经过3个半衰期后，其中铀元素的质量还剩8M
D ．经过1个半衰期后该矿石的质量剩下2
5－1. 氦原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力
和核力，则3种力从大到小的排列顺序是( )
A ．核力、万有引力、库仑力 B ．万有引力、库仑力、核力 C ．库仑力、核力、万有引力 D ．核力、库仑力、万有引力 5－2.(2014·扬州中学模拟) 根据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界上第一套全超导核聚变实验装置，又称“人造太阳”，已完成了首次工程调试，下列关于“人造太阳”的说法正确的是( )
241
A ．“人造太阳”的核反应方程是1H ＋31H →2He ＋0n
1141921
B ．“人造太阳”的核反应方程是 23592U ＋0n → 56Ba ＋36Kr ＋30n C ．“人造太阳”释放的能量大小计算公式是ΔE ＝Δmc 2
1D ．“人造太阳”核能大小计算公式是E ＝Δmc 2
2
氢原子能级及能级跃迁
1．原子跃迁的条件
(1)原子跃迁条件hν＝E m －E n 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13.6 eV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13.6 eV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 ＝E m －E n ) ，均可使原子发生能级跃迁．
2．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．
(2)直接跃迁与间接跃迁：原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时．有时可能是直接跃迁，有时可能是间接跃迁．两种情况下辐射(或吸收) 光子的能量是不同的．直接跃迁时辐射(或吸收) 光子的能量等于间接跃迁时辐射(或吸收) 的所有光子的能量和．
如图所示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，用这些光照射逸出功为2.49 eV的金属钠，则这群氢原子能发出________种频率不同的光，其中从n ＝3能级跃迁到n ＝1能级所发出的光波长最________，金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为________eV.
[尝试解答]
________________________________________________________________________ [总结提升] (1)能级之间跃迁时放出的光子频率是不连续的． (2)能级之间发生跃迁时放出(吸收) 光子的频率由hν＝E m －E n 求得．若求波长可由公式c ＝λν求得．
(3)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n －1) ． (4)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法．
①用数学中的组合知识求解：N ＝C 2n ＝
n （n －1）
. 2
②利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加．
1．(2014·南昌模拟) 如图所示为氢原子的能级图，已知可见光的光子能量范围为1.62 eV ～3.11 eV，锌板的电子逸出功为3.34 eV，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 ．用能量为11.0 eV的自由电子轰击，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态 C ．处于n ＝2能级的氢原子能吸收任意频率的紫外线
D ．处于n ＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离 E ．用波长为60 nm的伦琴射线照射，可使处于基态的氢原子电离出自由电子
氢原子的能量及其变化
E 1．原子能量：E n ＝E k n ＋E p n ＝，随n (r ) 增大而增大，其中E 1＝－13.6 eV.
n
v 2e 21e 2
2．电子动能：电子绕氢原子核运动时静电力提供向心力，即k ，所以E k n ＝，
r n r n 2r n
随n (r ) 增大而减小．
3．电势能：通过库仑力做功判断电势能的增减．当n 减小，即轨道半径减小时，库仑力做正功，电势能减小；反之，n 增大，即轨道半径增大时，电势能增加．
氢原子在基态时轨道半径r 1＝0.53×10
基态时：
(1)电子的动能； (2)原子的电势能；
(3)用波长是多少的光照射可使其电离？ [课堂笔记]
2．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E 1(E 1
原子核的衰变 半衰期
－10
m，能量E 1＝－13.6 eV，求氢原子处于
(1)半衰期的计算：根据半衰期的概念，可总结出公式．
1⎛1. 式中N 原、N 余＝N 原⎛，m m 原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，余＝m 原⎝2⎝2N 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．
(2)半衰期的理解：半衰期是表示放射性元素衰变快慢的物理量，同一放射性元素具有的衰变速率一定，不同的放射性元素半衰期不同，有的差别很大．
(3)适用条件：半衰期是一个统计规律，是对大量的原子核衰变规律的总结，对于一个特定的原子核，无法确定何时发生衰变．
(1)关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的有( ) A ．是原子核质量减少一半所需的时间 B ．是原子核有半数发生衰变所需的时间
C ．把放射性元素放在密封的容器中，可以减小放射性元素的半衰期 D ．可以用来测定地质年代、生物年代等
(2)某考古队发现一古生物骸骨．考古专家根据骸骨中14 6C 的含量推断出了该生物死亡的
1414
年代．已知此骸骨中14该生 6C 的含量为活着的生物体中 6C 的1/4， 6C 的半衰期为5 730年．物死亡时距今约________年．
[尝试解答]
________________________________________________________________________
3．目前，在居室装潢中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素．下列有关放射性知识的说法中正确的是( )
238A. 92U 衰变成 20682Pb 要经过6次β衰变和8次α衰变
B ．氡的半衰期为3.8天，若有16个氡原子核，经过7.6天后一定只剩下4个氡原子核 C ．放射性元素发生β衰变时所释放出的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的 D ．β射线与γ射线一样是电磁波，但穿透本领远比γ射线弱
核反应类型与核反应方程
1．核反应的四种类型：衰变、人工转变、裂变和聚变．
2．核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头连接并表示反应方向，不能用等号连接．
3．核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程．
4．核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中反应前后的总质量一般会发生变化．
5．核反应遵循电荷数守恒．
(1)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有( ) 2344
A. 23892U → 90Th ＋2He 是α衰变
4171
B. 147N ＋2He → 8O ＋1H 是β衰变
341
C. 21H ＋1H →2He ＋0n 是轻核聚变
820
D. 8234Se →36Kr ＋2－1e 是重核裂变
t /τt /τ
(2)现有四个核反应：
3412351891
A. 21H ＋1H →2He ＋0n B. 92U ＋0n →X ＋36Kr ＋30n 24049121C. 11Na →2412Mg ＋－1e D. 2He ＋4Be → 6C ＋0n
①________是发现中子的核反应方程，________是研究原子弹的基本核反应方程，________是研究氢弹的基本核反应方程．
②求B 中X 的质量数和中子数． [课堂笔记]
206
4．(2013·高考上海卷) 放射性元素210 84Po 衰变为 82Pb ，此衰变过程的核反应方程是____________；用此衰变过程中发出的射线轰击19 9F ，可得到质量数为22的氖(Ne)元素和另一种粒子，此核反应过程的方程是
________________________________________________________________________．
有关核能的计算
1．应用质能方程解题的流程图
书写核反计算质量利用ΔE ＝Δmc →→
应方程亏损Δm 计算释放的核能
(1)根据ΔE ＝Δmc 2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 ×931.5 MeV计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，所以计算时Δm 的单位是“u ”
，ΔE 的单位是“MeV ”．
2．利用质能方程计算核能时，不能用质量数代替质量进行计算． 假设两个氘核在一直线上相碰发生聚变反应生成氦的同位素和中子，已知氘核的
质量是2.0136 u，中子的质量是1.0087 u，氦核同位素的质量是3.0150 u.
(1)聚变的核反应方程式是____________，在聚变核反应中释放出的能量为________MeV(保留两位有效数字) ．
47
(2)若氚核和氦核发生聚变生成锂核，反应方程式为3已知各核子比结合能1H ＋2He →3Li ，
分别为E H ＝1.112 MeV、E He ＝7.075 MeV、E Li ＝5.603 MeV，试求此核反应过程中释放的核能．
[课堂笔记]
5．已知氦原子的质量为M He u，电子的质量为m e u，质子的质量为m p u，中子的质量为m n u，u 为原子质量单位，且由爱因斯坦质能方程E ＝mc 2可知：1 u对应于931.5 MeV的能量，若取光速c ＝3×108 m/s，则两个质子和两个中子聚变成一个氦核，释放的能量为( )
A ．[2(m p ＋m n ) －M He ]×931.5 MeV B ．[2(m p ＋m n ＋m e ) －M He ]×931.5 MeV C ．[2(m p ＋m n ＋m e ) －M He ]·c 2 J D ．[2(m p ＋m n ) －M He ]·c 2
J
核反应中的动量和能量问题
[规范解答]————————————该得的分一分不丢！
2184 (1)222 86Rn → 84Po ＋2He ＋γ.(2分)
(2)质量亏损Δm ＝222.086 63 u－4.002 6 u－218.076 6 u＝0.007 43 u(1分) ΔE ＝Δmc 2＝0.007 43×931.5 MeV＝6.92 MeV.(1分)
(3)设α粒子、钋核的动能分别为E k α、E k 钋，动量分别为p α、p 钋，由能量守恒定律得：ΔE ＝E k α＋E k 钋＋E (1分)
不计光子的动量，由动量守恒定律得：0＝p α＋p 钋(1分)
p 2
又E k ，故E k α∶E k 钋＝218∶4(2分)
2m
联立解得E k 钋＝0.12 MeV，E k α＝6.71 MeV.(1分)
2184
[答案] (1)222 86Rn → 84Po ＋2He ＋γ (2)6.92 MeV (3)0.12 MeV 6.71 MeV
[总结提升] (1)在动量守恒方程中，各质量都可用质量数表示．
(2)只有利用ΔE ＝Δmc 2时，才考虑质量亏损，在动量和能量守恒方程中，不考虑质量亏损．
(3)注意比例运算求解．
一_高考题组
1．(2013·高考天津卷) 下列说法正确的是( )
A ．原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律 B ．α射线、β射线、γ射线都是高速运动的带电粒子流 C ．氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子 D ．发生光电效应时光电子的动能只与入射光的强度有关
2.
(2013·高考江苏卷) 根据玻尔原子结构理论，氦离子(He) 的能级图如图所示．电子处在
＋
n ＝3轨道上比处在n ＝5轨道上离氦核的距离______(选填“近”或“远”) ．当大量He 处在n ＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有________条．
3．(2013·高考山东卷) 恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应，当温度达到108 K时，可以发生“氦燃烧”．
8
(1)完成“氦燃烧”的核反应方程：42He ＋________→4Be ＋γ.
－－
(2)8其半衰期为2.6×1016 s．一定质量的8经7.8×1016 s4Be 是一种不稳定的粒子，4Be ，后所剩84Be 占开始时的________．
238
4．(2012·高考海南卷) 一静止的 23892U 核经α衰变成为 90Th 核，释放出的总动能为4.27 MeV . 问此衰变后234 90Th 核的动能为多少MeV(保留1位有效数字)?
二_模拟题组
5．(2014·银川一中模拟) 下列说法正确的是( )
A ．根据玻尔理论，氢原子在辐射光子的同时，轨道也在连续地减小 B ．放射性物质的温度升高，则半衰期减小
C ．用能量等于氘核结合能的光子照射静止氘核不可能使氘核分解为一个质子和一个中子
D ．某放射性原子核经过2次α衰变和一次β衰变，核内质子数减少3个
E ．根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小
6．(2014·东北师大附中质检) 如图所示，氢原子在不同能级间发生a 、b 、c 三种跃迁时，释放光子的波长分别是λa 、λb 、λc ，则下列说法正确的是( )
＋
λa λc A ．从n ＝3能级跃迁到n ＝1能级时，释放光子的波长可表示为λb ＝ λa ＋λc
B ．从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级时，电子的势能减小，氢原子的能量增加
C ．若用波长为λc 的光照射某金属时恰好能发生光电效应，则用波长为λa 的光照射该金属时也一定能发生光电效应
D ．用12.09 eV的光子照射大量处于基态的氢原子时，可以发出三种频率的光
347．(2014·山东泰安质检) 氘核21H 和氚核1H 结合成氦核2He 的核反应方程如下：
23411H ＋1H →2He ＋0n ＋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.
参考答案：
基础再现·对点自测
01少数 □02极少数 □03正电荷 □04质量 □05不连续 □06稳定 □07辐射 □08吸收 □09E m □
－E n
10不连续 □11自发 □12贝克勒尔 □13原子核 □
14放射性 □15放射性 □16α □17β □18γ □19质子 □
20中子 □21核子 □22质子 □23质子数＋中子数 □
24质子数 □25中子数 □26位置 □27化学 □
1t /τ1t /τ2228N 0⎛ □29m 0⎛ □30放出 □31吸收 □32mc □33Δmc □⎝2⎝2[自我校对] 1.BCD 2.(1)AD (2)2；－1.51 3.D 4－1.D 4－2.C 5－1.D 5－
2.AC
考点透析·讲练互动
n (n －1)3×(3－1)【例1】[解析](1)N ＝＝3(条) ，能发出3条频率不同的光．(2)由n ＝22
3能级向低能级跃迁时，可以发出3种频率不同的光，其中从n ＝3能级跃迁到n ＝1能级所发出的光波长最短．(3)光子的最大能量E ＝E 3－E 1＝－1.51 eV－(－13.6 eV)＝12.09 eV.光电子的最大初动能E km ＝E －W 0＝12.09 eV－2.49 eV＝9.6 eV.
[答案]3 短 9.6
【突破训练1】
[解析]选BDE. 氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光子能量大于锌板电子的逸出功
3.34 eV ，锌板能发生光电效应，A 错误；n ＝2能级的轨道能量为－3.4 eV ，紫外线的最小能量为3.11 eV，则该氢原子只能吸收特定波段的紫外线，C 错误．
【例2】[解析](1)设处于基态的氢原子核外电子速度为v 1，则： 2e 2m v k r 1r 1
12ke 2
所以电子动能E k 1＝v 1＝22r 1
－19299×10×(1.6×10)＝. eV ＝13.6 eV2×0.53×10×1.6×10(2)因为E 1＝E k1＋E p1，
所以E p1＝E 1－E k1＝－13.6 eV－13.6 eV
＝－27.2 eV.
(3)设用波长为λ的光照射可使氢原子电离：
hc ＝0－E 1. λ
－348hc －6.63×10×3×10所以λ＝－m －E 1－13.6×1.6×10－＝9.14×108 m.
－[答案](1)13.6 eV (2)－27.2 eV (3)9.14×108 m
【突破训练2】[解析]电子离原子核越远电势能越大，原子能量也就越大；根据动能定
2(hν＋E 1)1理有，hν＋E 1＝v 2，所以电离后电子速度为 . 2m
2(hν＋E 1)[答案]越大 m
【例3】[解析](1)原子核衰变后变成新核，新核与未衰变的核在一起，故半衰期并不是原子核的数量、质量减少一半，A 错，B 对；衰变快慢由原子核内部因素决定，与原子所处的物理状态或化学状态无关，常用其测定地质年代、生物年代等，故C 错，D 对．
1⎫t (2)根据公式m ＝m 0⎛⎝2⎭τ其中m 、m 0分别是现在与原来的质量，t 为距今的时间，τ为半
衰期)
1⎫t m 1得⎛ m 0⎝2⎭5 7304
所以t ＝11 460年．
[答案](1)BD (2)11 460
238－206【突破训练3】[解析]选AC. 发生α衰变的次数为＝8(次) ，发生β衰变的次数4
为8×2－(92－82) ＝6(次) ，故A 正确．半衰期是对大量放射性原子核而言，对少数放射性
10原子核并不适用，故B 错误．中子衰变方程为：10n →1H ＋－1e ，故C 正确．β射线是电子，D
错．
【例4】[解析](1)A为α衰变，B 为原子核的人工转变，C 为轻核聚变，D 为β衰变，故A 、C 正确．
(2)①D 为查德威克发现中子的核反应方程；B 是研究原子弹的基本核反应方程；A 是研究氢弹的基本核反应方程．
②X 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.
[答案](1)AC (2)①D B A ②144 88
【突破训练4】[解析]根据核反应中的质量数、电荷数守恒规律，可以求出新生射线为421He ，另一粒子为1H. 方程式中一定要使用箭头，不能用等号．
2064[答案] 21084Po → 82Pb ＋2He
4192212He ＋ 9F →10Ne ＋1H
【例5】[解析](1)根据题中条件，可知核反应方程式为
22311H ＋1H →2He ＋0n.
核反应过程中的质量亏损：Δm ＝2m D －(m He ＋m n ) ＝2×2.0136 u －(3.0150＋1.0087) u ＝－3.5×103 u.
由于1 u的质量与931.5 MeV的能量相对应，所以氘核聚变时放出的能量：
－ΔE ＝3.5×103×931.5 MeV＝3.3 MeV.
4(2)31H 和2He 分解成7个核子所需的能量为
E 1＝3×1.112 MeV＋4×7.075 MeV
＝31.636 MeV
7个核子结合成73Li ，释放的能量为
E 2＝7×5.603 MeV＝39.221 MeV
所以此核反应过程中释放的核能为
ΔE ＝E 2－E 1＝39.221 MeV－31.636 MeV
＝7.585 MeV.
231[答案](1)21H ＋1H →2He ＋0n 3.3
(2)7.585 MeV
【突破训练5】[答案]B
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1．[解析]选C. 原子核发生衰变时遵守电荷数守恒和质量数守恒，而非质量守恒，选项A 错误；α、β、γ射线的实质是高速运动的氦原子核、电子流和光子，选项B 错误；根据玻尔理论，氢原子从激发态向基态跃迁时，只能辐射特定频率的光子，满足hν＝E m －E 1，选项C 正确；根据爱因斯坦光电效应方程E km ＝hν－W 知，光电子的动能与入射光的频率有关，选项D 错误．
2．[解析]量子数小的轨道半径小，因此n ＝3的轨道比n ＝5的轨道离核近；能级跃迁
2发射的谱线条数为C 2n ＝C 4＝6条．
[答案]近 6
3．[解析](1)由质量数、电荷数守恒
4482He ＋2He →4Be ＋γ
t －(2)在t ＝7.8×1016 s时间内，原子核衰变的次数n ＝＝3 T
1故m ＝m 0. 8
1[答案](1)42He 或α (2)或12.5% 8
4．[解析]据题意知：此α衰变的衰变方程为
2382344 92U → 90Th ＋2He
根据动量守恒定律得
m αv α＝m Th v Th ①
式中，m α和m Th 分别为α粒子和Th 核的质量，v α和v Th 分别为α粒子和Th 核的速度的大小，由题设条件知
112m αv 2α＋m Th v Th ＝E k ② 22
m 4 m Th 234
式中E k ＝4.27 MeV是α粒子与Th 核的总动能
由①②③式得
1m 2m Th v Th ＝E ④ 2m α＋m Th k
代入数据得，衰变后234 90Th 核的动能
12m Th v Th ＝0.07 MeV. 2
[答案]0.07 MeV
5．[解析]选CDE. 根据玻尔理论，原子轨道是量子化的，是不连续的，A 错；放射性物质的半衰期由其本身决定，与外界环境无关，B 错；用能量等于氘核结合能的光子照射静止氘核不可能使氘核分解为一个质子和一个中子，必须用能量大于氘核结合能的光子照射才可能使其分解，C 正确；据α衰变和β衰变的实质，2次α衰变放出2个42He ，一次β衰变放
0出一个－1e ，可知D 正确；据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，由高能级到低能级，电势能减小，动能增大，E 正确．
c c c λλ6．[解析]选AD. 从n ＝3能级跃迁到n ＝1能级，有h ＝h ＋h ，解得λb ＝，A λb λa λc λa ＋λc
正确；从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级，放出光子，原子能量减小，B 错误；从n ＝2能级跃迁到n ＝1能级放出的能量比从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级放出的能量大，可知波长为λc 的
光的频率比波长为λa 的光的频率大，根据光电效应发生的条件可知，C 错误；根据跃迁的条件，可知用12.09 eV的光子照射处于基态的氢原子，氢原子可以跃迁到n ＝3的能级，可以辐射出三种不同频率的光，D 正确．
3417．[解析]21H ＋1H →2He ＋0n ＋17.6 MeV 为轻核聚变反应，17.6 MeV 是反应中放出的能
ΔE －量，再由ΔE ＝Δmc 2可知，质量减少Δm ＝＝3.1×1029 kg. c －[答案](1)聚变 (2)放出 减少 3.1×1029