原子和原子核练习和习题解答

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1、第九章原子和原子核练习和习题解答.　练习一（1）卢瑟福的原子模型与汤姆生的原子模型的主要区别是什么？卢瑟福实验中少数α粒子大角度偏转的原因是什么？答：汤姆生原子模型认为原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，电子像枣糕里的枣子那样镶嵌在原子里面．而卢瑟福的原子模型认为在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转．汤姆生原子模型是“均匀”结构，而卢瑟福原子模型是“核式”结构，这是他们的主要区别．根据卢瑟福模型，由于原子的全部正电荷都集中在原子核中，所

2、以当α粒子与核十分接近时，会受到很大的库仑斥力，使它发生大角度的偏转．但是因为原子核很小，α粒子穿过原子时十分接近核的机会很少，绝大多数α粒子离核较远，受到的库仑斥力小，所以基本上仍按直线方向前进；只有极少数十分接近核的α粒子才能发生大角度的偏转．（2）氢原子核的半径是1.5×10-15m，核外电子绕核旋转的轨道半径是0.53×10-10m．如果把原子放大，使核的半径为0.1mm（尘粒大小），电子离核该有多远？解：练习二（1）为了使基态氢原子电离，要用波长多长的电磁波照射氢原子，这个波长属于电磁波谱中的哪个波段？如果氢原子处于

3、n=5的激发态时，情况又会怎样？解：从基态跃迁到n→∞，氢原子吸收的能量ΔE=13.6eV=2.18×=91.2nm，紫外线区．由第五激发态跃迁到n→∞，ΔE=0.54eV=8.64×10-20J．＝2.3×10-6m=2.3μm．此波长属红外区．（2）已知氢的电子在第1条轨道上运动时的能量是13.6eV，那么在第4条轨道上运动时的能量应该是：答：③是正确的．*（3）计算氢原子从第六能级跃迁到第二能级时辐射的光子的能量、频率和波长．它属于哪个光谱线系？解：=4.84×10-19J．=0.411μm．它属于可见光的范围——巴耳末

4、系．*（4）根据氢原子的能级，计算氢原子巴耳末线系第五条谱线和赖曼线系第一条谱线的波长．解：巴耳末系第五条谱线应是从n=7跃迁到n=2．=5.00×10-19J．＝3.98×10-7m=0.398μm．=1.22×10-7m=0.122μm．练习三（1）镭自发衰变为氦和氡．为什么镭被认为是一种元素而不是氦和氡的一种化合物？答：如果镭是氦和氡的化合物，镭衰变为氦和氡是一种化合物的分解反应，我们就可以用改变反应条件的办法来改变衰变进行的速度，或者反过来用化学合成的方法使氦和氡化合成镭．但这都是办不到的．所以镭不可能是氦和氡的化合物

5、，而是一种元素．①6.25g；②1.25g；③0.625g；④2.5g．答：③是正确的．（3）钍230是α放射性的，它放出一个α粒子后变成了什么？写出衰变方程．钫223是β放射性的，它放出一个β粒子后变成了什么？写出衰变方程．长？练习四（1）用α粒子轰击氩40时，产生一个中子和一个新的核．这新的核是什么？写出核反应方程．（2）用α粒子轰击硼10，产生一个中子和一个具有放射性的核．它是什么？这个核能放出正电子，它衰变后变成什么？写出核反应方程．（3）用中子轰击氮14，产生碳14，碳14具有β放射性，它放出一个β粒子后衰变成什么？

6、写出核反应方程．（4）用中子轰击铝27，产生钠24，写出核反应方程．钠24是具有放射性的，衰变后变成镁24，写出核反应方程．（5）带电的验电器在放射线照射下电荷会很快消失．说明它的原因．答：放射线具有电离本领，它可以使气体电离，从而靠电离后出现的离子把验电器上的静电中和掉．练习五（1）试证明，1原子质量单位u相当于931.50MeV的能量．1u=1.6606×10-27kg，光速c=2.9979×108m／s，leV=1.6022×10-19J．证：1u=1.6606×10-27kg，根据E=mc2可得E=1u×c2=1.66

7、06×10-27×（2.9979×108）2J＝9.3150×108eV=931.50MeV．（2）碳原子的质量是12.000　000u，可以看做是由6个氢原子（质量是1.007825u）和6个中子组成的．求核子结合成碳原子核时释放的能量．（在计算中可以用碳原子的质量代替碳原子核的质量，用氢原子的质量代替质子的质量，因为电子的质量可以在相减过程中消去．）解：因为6×1.007　825u=6.046　950u核子在结合成碳原子核时的质量亏损：Δm=0.098940u．由前题结果，∴ΔE=Δm×c2=0.098940×931MeV

8、=92.1MeV．过程中释放出多少能量．衰变过程中核的质量差Δm=232.0372u-（228.0287u＋4.0026u）=0.0059u．衰变过程中释放的能量ΔE=Δm·c2=0.0059×931MeV=5.5MeVν习题（1）如果把剥离了电子的原子核一个挨一个地叠放在一