专题8 原子能级问题-【学霸黑白题】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（教科版）

专题 原子能级问题 1.（2023·河北唐山三模)氢原子的能级图如 图甲所示，氢原子的光谱图如图乙所示.已 知光谱中谱线H。为氢原子从n=3能级跃 迁到n=2能级时辐射的光，则下列说法正 确的是 EleV 0 -0.54 -0.85 1.51 -3.40 -13.60 甲 410.29 397.1 434.17 486.27 656.47 H:Hs H A.谱线H。对应的是氢原子从n=2能级跃 迁到n=1能级发出的光 B.谱线H、,对应的是氢原子从n=5能级跃 迁到n=2能级发出的光 C.谱线H。对应的是氢原子从n=5能级跃 迁到n=3能级发出的光 D.谱线H。对应的是氢原子从n=5能级跃 迁到n=4能级发出的光 2.(2023·河南郑州期末)（多选）氩原子从一 个能级跃迁到一个较低能级时，可能不发 射光子，而是把相应的能量转交给另一能 级上的电子，并使之脱离原子，这一现象叫 俄歇效应，以这种方式脱离原子的电子叫 俄歇电子.若氩原子的基态能量为E,处于 n=2能级的电子跃迁时，将释放的能量转 交给处于n=4能级的电子，使之成为俄歇 电子α.假设氩原子的能级能量公式类似于 14黑白题物理|选择性必修第三册·JK O限时 15分钟 E 氢原子，即E,-n(n=12,3…),则（） A.氩原子从n=2能级向n=1能级跃迁时 释放的能量为4， B.氩原子从n=2能级向n=1能级跃迁时 3 释放的能量为-E 4 c.俄数电子a的动能为 11 E D.俄歌电子a的动能为16， 1 3.(2023·江苏南通海门中学期中)为了更形 象地描述氢原子能级和氢原子轨道的关 系，作出如图所示的能级轨道图，处于n=4 能级的氢原子向=2能级跃迁时辐射出可 见光a,处于n=3能级的氢原子向n=2能 级跃迁时辐射出可见光b,则以下说法正确 的是 E-3.4 eV E3=-1.51eV E4=-0.85eV E=0 A.a光的波长比b光的波长长 B.辐射出b光时，电子的动能变小，电势能 变大 C.一个处于n=4能级的氢原子自发跃迁 可释放6种频率的光 D.a光照射逸出功为2.14eV的金属时，光 电子的最大初动能为0.41eV 专题 核反应方程与结合能 1.(2023·湖南湘豫名校联盟三模)放射源钋 (9Po)自发衰变成铅(2Pb)时会放出一个 粒子，同时释放的核能为△E。.已知钋 (29Po)核的比结合能为E1,铅(Pb)核的比 结合能为E,则下列说法正确的是() A.该衰变为B衰变 B.该衰变为y衰变 10E1+△E,-206E2 C.所释放粒子的比结合能为 210E1-△E,-206E2 D.所释放粒子的比结合能为 4 2.(2023·北京首师二附中质检)（多选）不同 原子核的比结合能不同，如图是按照实际测 量结果画出的比结合能图线.下列判断正确 的是 ↑比结合能MeV 9 4He 1O 8 日4 sFe 6 4 3 2 20406080100120140160180200220240质量数A 原子核的比结合能 A.Fe原子核的比结合能最大，核最稳定 B.重核裂变生成的产物比结合能增大，吸 收能量 C.轻核聚变的产物平均核子质量比聚变 前小 D.比结合能大的原子核平均核子质量大 3.（2023·贵州黔西南质检)（多选）2021年9 月，在甘肃省武威市全球首台钍基熔盐核 反应堆进行试运行放电，也标志着我国成 ©限时 30分钟 为世界上第一个对第四代核电技术进行商 业化试验运营的国家.反应堆工作原理如图 所示，钍232(20T)吸收一个中子后会变成 钍233，钍233不稳定，会变成易裂变核素 铀233(22U).下列说法正确的是 ( ) 232Th吸收 °电子0电子 中子C 233Th 233Pa 233 A.钍232变成铀233的核反应方程式是 20Th+0n→237Pa+91e,23Pa→232U+91e B.中间产生的新核镤233(231Pa)从高能级 向低能级跃迁时，会伴随y辐射 C.新核铀233(U)的结合能小于钍232 (2Th) D.核反应堆是通过核裂变把核能直接转化 为电能发电 4.（2023·湖北模拟)（多选）核反应堆中发生 的一种裂变反应是：说U+0n→2%U→3Cs+ Rb+xn,下列说法正确的是 () A.裂变反应的生成物中x=2 B.U核与3Cs核相比，1Cs核的结合 能大 C.Cs核与Rb核相比，Rb核的比结合 能大 D.U核的结合能大于U核与。n核的结 合能之和 5.(2023·河南安阳质检)Ba是铀核裂变的 产物之一，仍有放射性，其发生B衰变的方 程是Ba→La+91e.已知Ba核的质量为 m1,La核的质量为m2,电子的质量为m, 质子的质量为m4,中子的质量为m5,光速为 c,则Ba的比结合能可表示为 () 进阶突破·专项练152√/2m(hw-W。) eB 专题八原子能级问题 1.B解析：根据氢原子能级跃迁时辐射光条件hw=Em-En,氢 原子的能级公式E,再由入三可得九E。-E 入 题意可知小只=名-名A根据图甲和图乙可刻号-么， 入B E2,则谱线H。对应的是氢原子从n=4能级跃迁到n=2能 级发出的光，故A错误；B.根据图甲和图乙可知h二=E, E2,则谱线H,对应的是氢原子从n=5能级跃迁到n=2能 级发出的光，故B正确：C.根据图甲和图乙可知hC=E。 E2,则谱线H。对应的是氢原子从n=6能级跃迁到n=2能 级发出的光，故C错误；D.根据图甲和图乙可知h=E,- 入。 E2,则谱线H。对应的是氢原子从n=7能级跃迁到n=2能 级发出的光，故D错误故选B. 2.BC解析：AB.根据玻尔理论，氩原子从n=2能级向n=1 能级跃迁时释放的能量等于这两个能级间的能量差为△E= E 3 B,-E,=4E,=4E,故A错误，B正确；CD.n=4能级的 电子电离时需要吸收的能量为△E'=o-E4=0 EE,由 1616 题意可知，俄歇电子a的动能为B,=△E-△E=-B,故 16 D错误，C正确.故选BC 3.D解析：A.处于n=4能级的氢原子向n=2能级跃迁时辐 射出可见光a,有E4-E2=hm,=2.55eV.处于n=3能级的氢 原子向n=2能级跃迁时辐射出可见光b,有E,-E,=w= 1.89eV.所以a光的频率将大于b光的频率，由于光的频率 越大其波长越小，则a光的波长比b光的波长小，故A错误： B.从高能级向低能级跃迁时，氢原子向外辐射光子，氢原子 的能量减小，核外电子的轨道半径减小，根据二=可知 电子的动能增大，同时电势能减小，故B错误；C.一群处于 n=4能级的氢原子自发跃迁可释放c?=6种频率的光，一个 处于n=4能级的氢原子自发跃迁最多可释放3种频率的 光，故C错误；D.a光照射逸出功为2.14eV的金属时，根据 光电效应方程有hw。-W=Ekm,联立解得Em=0.41eV,故 D正确.故选D. 专题九核反应方程与结合能 1.C解析：AB.根据质量数守恒和电荷数守恒可得2Po Pb+He,该衰变为a衰变，故AB错误；CD.由能量关系可 知210E,+△E。=206E,+4E,,所释放粒子的比结合能为E,= 210E,+AE。-206E,故C正确，D错误，故选C, 4 2.AC解析：A由题图可知，中等大小的原子核，比结合能较 大，比结合能越大，核越稳定，F原子核的比结合能最大，核 最稳定，A正确：B.重核裂变生成的产物比结合能增大，在 选择性必修第三册·JK 重核裂变中，有质量亏损，因此重核裂变会释放能量，B错 误：C.轻核聚变释放能量，比结合能增大，有质量亏损，产物 平均核子质量比聚变前小，C正确；D.比结合能大的原子核 平均核子质量小，D错误故选AC 3.AB解析：A.根据核反应的电荷数和质量数守恒可知， 钍232变成铀233的核反应方程式是0Th+dn→Pa+ 0e,Pa→U+91e,选项A正确；B.中间产生的新核镁 233(Pa)从高能级向低能级跃迁时，放出能量，会伴随y 辐射，选项B正确：C.整个过程中释放能量，则生成的新核 铀233(2U)更加稳定，则新核铀233(U)的结合能大于 钍232(T),选项C错误；D.在核电站的核反应堆内部， 核燃料具有的核能通过核裂变反应转化为内能，然后通过发 电机转化为电能，故D错误故选AB. 4.CD解析：A.根据核反应前后质量数相等，电荷数相等可 知，裂变反应的生成物中x=3,故A错误：B.核子数越多，结 合能越大，可知U核结合能大，故B错误：C.Rb核的比 结合能比Cs核的大，故C正确；D.由于U核与。n核结合 生成U核要发生质量亏损，平均核子质量变小，释放能量， 结合能变大，U核的结合能大于2U核与n核的结合能之 和，故D正确.故选CD. 5.D解析：根据△E=△mc2,可得6Ba的结合能为E1= [56m4+(141-56)m5-m1]c2=(56m4+85m5-m1)c2,则16Ba 的比结合能为E,141 _E,_（56m4+85m5-m1)c2 ,故选D. 141 6.C解析：根据质量数、电荷数守恒可知U经a衰变次数 235-207-7次，B衰变次数为82-(92-7×2)=4次，后变成 4 稳定的2Pb,衰变方程为5U→Pb+7He+491e,则衰变过 程释放的能量为△E=207E,+28E3-235E1,故选C. 7.B解析：A.根据核反应方程质量数和电荷数守恒可得X的 质量数为144，Y的电荷数为90，故A错误；B.由于2U不稳 定，裂变时释放核能，所以U的比结合能小于2Kx的比结 合能，故B正确：C.裂变过程温度升高，但铀235的半衰期 不会变，故C错误；D.由于镉吸收中子的能力很强，当反应 过于激烈时，可以在反应堆中将镉棒插入深一些，让其多吸 收一些中子，链式反应的速度就会慢一些，即减慢反应速度， 故D错误.故选B. 8.B解析：A.3Pa的中子数为233-91=142，A错误；B.根据 核反应规律和能量守恒知(mm-mp,-mg)c2=△E,得B粒子 △E 的质量为m=mm-c2 -mpa,B正确；C.根据比结合能曲线 可知，T的比结合能比H的大，C错误；D.在磁场中做匀 速圆周运动，有m=m发得R一8哀变过程满足动量守 恒，即Pa和B粒子动量等大反向，则在磁场中做匀速圆周 运动的半径之比与电量之比成反比，为1：91，D错误故选B. 9.(1)He+N-0+H(2)4e,+14e,+AB 17 (3)0.00325MeV 解析：(1)根据题意该反应的核反应方程为H+4N→？0+H. (2)根据能量守恒4e,+1462+△E=17e3,解得氧17的比结合 481+1482+△ 能83= .(3)反应过程质量增加△m=m+ 17 mo-m。-mw=0.001281u,结合能增加△E'=△mc2= 0.001281×931.5MeV=1.1932515MeV.根据能量守恒，入 射的a粒子的最小动能E=△E-△E=0.00325MeV. 黑白题40