倒数第2天（原子结构）

倒数第2天 原子结构、原子核　

知识回扣导图

1．(1)所有涉及负电子和正电子的核转变过程都叫作β衰变，实际的例子有：

Co―→Ni＋e＋νe        Na―→Ne＋e＋νe其中νe是不带电而质量很小

可以忽略的中微子，由于原子核中没有单个的电子或正电子，所以上述衰变实际

上是核中的质子和中子相互变化的结果，已知静止中子质量大于质子的质量．以

下说法正确的是________．

A．负电子衰变是不稳定原子核中一个中子转变为质子，放出负电子

B．正电子衰变过程有质量亏损

C．静止的自由中子可能发生负电子衰变

D．静止的自由质子可能发生正电子衰变

(2)原子核从核外电子壳层中俘获一个轨道电子的衰变过程称为轨道电子俘获，该过程也称为β衰变．如：Na＋e―→Ne，上述过程实际上是原子核内一个质子俘获电子转变为________；若原子核俘获的是原子的K层电子，新原子的电子壳层K层留下一个空位，原子的L层电子会跃迁到K层并辐射频率为ν的光子，已知氖原子K层电子的能级EK＝E0，则氖原子L层电子能级EL为________．(普朗克常数为h)

(3)质量m1静止的U衰变为质量m2的Th，放出质量m3的α粒子，有γ光子辐射．

①求衰变过程释放的核能；

②若α粒子动量大小是p1，γ光子动量大小为p2，它们方向相同，求Th的动量大小．

解析(1)负电子的衰变为n―→H＋e，符合质量数守恒、电量守恒，故A正确；正电子的衰变是由一个质子转变为一个中子和一个正电子，而质子的质量小于中子的质量，质量增大，故B错误；静止的自由中子发生负电子衰变，质量亏损，是释放能量，所以有可能发生，故C正确；而质子转变为一个中子和一个正电子，质量增大，能量会增加，由能量守恒可得，静止的质子不可能发生正电子衰变，故D错误．

(2)该原子核反应质量数不变，核电荷数由11减小为10，是原子核的一个质子俘获一个电子变为中子；由电子的跃迁方程可知hν＝EL－E0，故EL＝E0＋hν. (3)①ΔE＝Δmc2＝(m1－m2－m3)c2   ②由动量守恒定律有0＝p1＋p2－p

得到p＝p1＋p2   答案　(1)AC　(2)中子　E0＋hν

(3)①(m1－m2－m3)c2　②p＝p1＋p2

2．(1)如图1所示，是国家国防科技工业局首次发布的“嫦娥一号”月面虹湾局部影图像，科学家发现在月球上含有丰富的He(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He＋He―→2H＋He.

图1

关于He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．聚变反应会没有质量亏损  D．目前核电站都采用He聚变反应发电

(2)氢原子处于基态时能量为E1，由于吸收某种单色光后氢原子产生能级跃迁，最多只能产生3种不同波长的光，则吸收单色光的能量为___，产生的3种不同波长的光中，最大波长为_____ (普朗克常量为h，光速为c，En＝)．

(3)如图2甲，光滑水平面上有A、B两物体，已知A的质量为2 kg，A以一定的初速度向右运动，与B发生正碰后粘在一起向右运动，它们位移—时间图象如图乙．求：

图2

①物体B的质量：    ②A、B碰撞过程中损失的机械能．

解析(1)聚变反应是将质量较小的轻核聚变成质量较大的核，聚变过程会有质量亏损，要放出大量的能量．但目前核电站都采用铀核的裂变反应发电．综上所述，选项B正确．

(2)根据题述氢原子由于吸收某种单色光后氢原子产生能级跃迁，最多只能产生3种不同波长的光，可知氢原子跃迁到n＝3能级，其能量为E3＝.吸收单色光的能量为ΔE＝E3－E1＝－E1.产生的3种不同波长的光中，从n＝3能级跃迁到n＝2能级产生的光波长最大，由E3－E2＝hc/λ，E2＝E1/22，联立解得最大波长为λ＝－.

(3)①由图知，碰前vA＝4 m/s，vB＝0，碰后两者速度v＝1 m/s

由mAvA＝(mA＋mB)v       解得mB＝6 kg

②损失的机械能ΔE＝mAv－(mA＋mB)v2＝12 J

答案　(1)B　(2)－E1　－　(3)①6 kg　②12 J