高考物理一輪復習 第十二章 波粒二象性、原子結構 第2節(jié) 原子結構 原子核練習 新人教版

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1、 第十二章 第二節(jié) 原子核 [A級—基礎練] 1．(08787213)2017年9月3日，朝鮮不顧國際社會強列反對進行第六次核試驗．下列核反應方程中，屬于α衰變的是(　　) A.N＋He→O＋H B.U→Th＋He C.H＋H→He＋n D.Th→Pa＋e 解析：B　[A選項為盧瑟福發(fā)現(xiàn)質子的核反應，為人工轉變，B選項為α衰變，C選項為輕核聚變；D選項為β衰變．] 2．(08787214)不能用盧瑟福原子核式結構模型得出的結論是(　　) A．原子中心有一個很小的原子核 B．原子核是由質子和中子組成的 C．原子質量幾乎全部集中在原子核內 D．原子的正電荷全部集中

2、在原子核內 解析：B　[當α粒子穿過原子時，電子對α粒子影響很小，影響α粒子運動的主要是原子核，離核遠則α粒子受到的庫侖斥力很小，運動方向改變小．只有當α粒子與核十分接近時，才會受到很大庫侖斥力，而原子核很小，所以α粒子接近它的機會就很少，所以只有極少數(shù)大角度的偏轉，而絕大多數(shù)基本按直線方向前進，因此為了解釋α粒子散射實驗，盧瑟福提出了原子核式結構模型：在原子的中心有一個很小的核，叫原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在原子核里，但不能得到原子核內的組成，故B項不能用盧瑟福原子核式結構模型得出的結論，A、C、D項可以．本題選擇不能用盧瑟福原子核式結構模型得出的結論，故選B項．] 3

3、．(08787215)氫原子的能級是氫原子處于各個狀態(tài)時的能量值，它包括氫原子系統(tǒng)的電勢能和電子在軌道上運動的動能．氫原子的電子由外層軌道躍遷到內層軌道時 (　　) A．氫原子的能量減小，電子的動能增加 B．氫原子的能量增加，電子的動能增加 C．氫原子的能量減小，電子的動能減小 D．氫原子的能量增加，電子的動能減小 解析：A　[由En＝，知n減小，En減小．由Ek＝＝，知n減小，Ek增大，故選A項．] 4．(08787216)關于天然放射現(xiàn)象，下列說法正確的是(　　) A．α射線是由氦原子核衰變產生 B．β射線是由原子核外電子電離產生 C．γ射線是由原子核外的內層電子躍

4、遷產生 D．通過化學反應不能改變物質的放射性 解析：D　[α射線是具有放射性的元素的原子核在發(fā)生衰變時兩個中子和兩個質子結合在一起而從原子核中釋放出來，故A選項錯誤；β射線是具有放射性的元素的原子核中的一個中子轉化成一個質子同時釋放出一個高速電子即β粒子，故B選項錯誤；γ射線是原子核在發(fā)生α衰變和β衰變時產生的能量以γ光子的形式釋放，故C選項錯誤；放射性元素的放射性是原子核自身決定的，而化學反應不能改變原子的原子核，故化學反應并不能改變物質的放射性，故D選項正確．] 5．(08787217)如圖所示是某原子的能級圖，a、b、c為原子躍遷所發(fā)出的三種波長的光．在下列該原子光譜的各選項中，譜

5、線從左向右的波長依次增大，則正確的是 (　　) 解析：C　[從能級圖可知，E3－E1>E2－E1>E3－E2，根據(jù)Em－En＝h知，λa<λc<λb，故C項正確，A、B、D項錯誤．] 6．(08787218)質子、中子和氘核的質量分別為m1、m2和m3，當一個質子和一個中子結合成氘核時，釋放的能量是(c表示真空中的光速)(　　) A．(m1＋m2－m3)c　　　 B．(m1－m2－m3)c C．(m1＋m2－m3)c2 D．(m1－m2－m3)c2 解析：C　[根據(jù)愛因斯坦質能方程ΔE＝Δmc2，此核反應放出的能量ΔE＝(m1＋m2－m3)c2，C選項正確，A、B、D選

6、項錯誤．] 7．(08787219)(多選)14C發(fā)生放射性衰變成為14N，半衰期約5 700年．已知植物存活期間，其體內14C與12C的比例不變；生命活動結束后，14C的比例持續(xù)減少．現(xiàn)通過測量得知，某古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一．下列說法正確的是(　　) A．該古木的年代距今約5 700年 B．12C、13C、14C具有相同的中子數(shù) C．14C衰變?yōu)?4N的過程中放出β射線 D．增加樣品測量環(huán)境的壓強將加速14C的衰變 解析：AC　[因古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一，則可知經過的時間為一個半衰期，即該古木的年代距今約為5 700

7、年，選項A正確；12C、13C、14C具有相同的質子數(shù)，由于質量數(shù)不同，故中子數(shù)不同，選項B錯誤；根據(jù)核反應方程可知，14C衰變?yōu)?4N的過程中放出電子，即發(fā)出β射線，選項C正確；外界環(huán)境不影響放射性元素的半衰期，選項D錯誤；故選A、C.] 8．(08787220)(多選)關于原子核的結合能，下列說法正確的是 (　　) A．原子核的結合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量 B．一重原子核衰變成α粒子和另一原子核，衰變產物的結合能之和一定大于原來重核的結合能 C．銫原子核(Cs)的結合能小于鉛原子核(Pb)的結合能 D．比結合能越大，原子核越不穩(wěn)定 解析：ABC　[原子核

8、分解成自由核子時，需要的最小能量就是原子核的結合能，選項A正確．重核衰變時釋放能量，衰變產物更穩(wěn)定，即衰變產物的比結合能更大，衰變前后核子數(shù)不變，所以衰變產物的結合能之和一定大于原來重核的結合能，選項B正確．銫核的核子數(shù)比鉛核的核子數(shù)少，其結合能也小，選項C正確．比結合能越大，原子核越穩(wěn)定，選項D錯誤．] 9．(08787221)(多選)關于天然放射性，下列說法正確的是(　　) A．所有元素都可能發(fā)生衰變 B．放射性元素的半衰期與外界的溫度無關 C．放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性 D．α、β和γ三種射線中，γ射線的穿透能力最強 解析：BCD　[自然界中絕大部分元素沒有

9、放射現(xiàn)象，選項A錯誤；放射性元素的半衰期只與原子核結構有關，與其他因素無關，選項B、C正確；α、β和γ三種射線電離能力依次減弱，穿透能力依次增強，選項D正確．] 10．(08787222)(多選)欲使處于基態(tài)的氫原子激發(fā)，下列措施可行的是(　　) A．用10.2 eV的光子照射 B．用11 eV的光子照射 C．用14 eV的光子照射 D．用11 eV的電子碰撞 解析：ACD　[由玻爾理論可知，氫原子在各能級躍遷時，只能吸收能量值剛好等于某兩能級之差的光子．由氫原子的能級關系可算出10.2 eV剛好等于氫原子n＝1和n＝2的兩能級之差，而11 eV則不是氫原子基態(tài)和任一激發(fā)態(tài)的能量之

10、差，因而氫原子能吸收前者而不能吸收后者．對于14 eV的光子，其能量大于氫原子的電離能(13.6 eV)，足以使氫原子電離——使電子脫離核的束縛而成為自由電子，因而不受氫原子能級間躍遷條件的限制．由能的轉化和守恒定律不難知道氫原子吸收14 eV的光子電離后，產生的自由電子還應具有0.4 eV的動能；用電子去碰撞氫原子時，入射電子的動能可全部或部分地為氫原子吸收，所以只要入射電子的動能大于或等于基態(tài)和某個激發(fā)態(tài)能量之差，也可使氫原子激發(fā)．綜上所述正確答案為A、C、D項．] [B級—能力練] 11．(08787223)(多選)美國科研人員正在研制一種新型鎳銅長效電池，它是采用半衰期長達100年

11、的放射性同位素鎳63(Ni)和銅兩種金屬作為長效電池的材料，利用鎳63發(fā)生β衰變時釋放電子給銅片，把鎳63和銅片做電池兩極外接負載，為負載提供電能．下面有關該電池的說法正確的是(　　) A．β衰變所釋放的電子是原子核內的中子轉化成質子和電子所產生的 B．鎳63的衰變方程是Ni→e＋Cu C．提高溫度，增大壓強可以改變鎳63的半衰期 D．該電池內部電流方向是從鎳63到銅片 解析：AB　[β衰變所釋放的電子是原子核內的中子轉化成質子同時釋放電子所產生的，A正確；根據(jù)電荷數(shù)守恒、質量數(shù)守恒知鎳63的裂變方程是Ni→e＋Cu，B正確；半衰期由原子核本身決定，與外界因素無關，故C錯誤；銅片得到

12、電子帶負電，鎳63帶正電，和外接負載時鎳63的電勢比銅片的高，該電池內部電流方向是從銅片到鎳63，故D錯誤．] 12．(08787224)現(xiàn)有兩動能均為E0＝0.35 MeV的H在一條直線上相向運動，兩個H發(fā)生對撞后能發(fā)生核反應，得到He和新粒子，且在核反應過程中釋放的能量完全轉化為He和新粒子的動能．已知H的質量為2.014 1 u，He的質量為3.016 0 u，新粒子的質量為1.008 7 u，核反應時質量虧損1 u釋放的核能約為931 MeV(如果涉及計算，結果保留整數(shù))．則下列說法正確的是(　　) A．核反應方程為H＋H→He＋H B．核反應前后不滿足能量守恒定律 C．新粒子

13、的動能約為3 MeV D.He的動能約為4 MeV 解析：C　[由核反應過程中的質量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知H＋H→He＋n，則新粒子為中子n，所以A錯誤；核反應過程中質量虧損，釋放能量，虧損的質量轉變?yōu)槟芰?，仍然滿足能量守恒定律，B錯誤；由題意可和ΔE＝(2.014 1 u2－3.016 0 u－1.008 7 u)931 MeV/u＝3.3 MeV，根據(jù)核反應中系統(tǒng)的能量守恒有EkHe＋Ekn＝2E0＋ΔE，根據(jù)核反應中系統(tǒng)的動量守恒有pHe－pn＝0，由Ek＝，可知＝，解得EkHe＝(2E0＋ΔE)＝1 MeV，Ekn＝(2E0＋ΔE)＝3 MeV，所以C正確，D錯誤．] 13．(087

14、87225)(2018石家莊模擬)實驗室考查氫原子躍遷時的微觀效應．已知氫原子能級圖如圖所示，氫原子質量為mH＝1.6710－27 kg.設原來處于靜止狀態(tài)的大量激發(fā)態(tài)氫原子處于n＝5的能級狀態(tài)． (1)求氫原子由高能級向低能級躍遷時，可能發(fā)射出多少種不同頻率的光； (2)若躍遷后光子沿某一方向飛出，且光子的動量可以用p＝表示(h為普朗克常量，ν為光子頻率，c為真空中光速)，求發(fā)生電子躍遷后氫原子的最大反沖速率．(保留三位有效數(shù)字) 解析：(1)不同頻率的光的種類為 N＝C＝＝10(種)． (2)由動量守恒 mHvH＝p光子＝知： 當ν最大時，反沖速率vH最大． 又hν＝E

15、5－E1＝－0.54 eV－(－13.6)eV＝13.06 eV ＝2.09010－18 J. 故vH＝＝ m/s ＝4.17 m/s. 答案：(1)10種　(2)4.17 m/s 14．(08787226)海水中含有豐富的氘，完全可充當未來的主要能源．兩個氘核的核反應產生一個He核和一個粒子，其中氘核的質量為2.013 0 u，氦核的質量為3.015 0 u，中子的質量為1.008 7 u．(1 u＝931.5 MeV)，求： (1)寫出核反應方程； (2)核反應中釋放的核能； (3)在兩個氘核以相等的動能0.35 MeV進行對心碰撞，并且核能全部轉化為機械能的情況下，求反應

16、中產生的粒子和氦核的動能． 解析：(1)核反應方程為：H＋H→He＋n. (2)核反應中的質量虧損為Δm＝2mH－mHe－mn， 由ΔE＝Δmc2可知釋放的核能： ΔE＝(2mH－mHe－mn)c2＝2.14 MeV. (3)把兩個氘核作為一個系統(tǒng)，碰撞過程系統(tǒng)的動量守恒，由于碰撞前兩氘核的動能相等，其動量等大反向，因此反應前后系統(tǒng)的總動量為零，即mHevHe＋mnvn＝0；反應前后系統(tǒng)的總能量守恒，即mHev＋mnv＝ΔE＋2EkH，又因為mHe∶mn＝3∶1，所以|vHe|∶|vn|＝1∶3，由以上各式代入已知數(shù)據(jù)得：EkHe＝0.71 MeV，Ekn＝2.13 MeV. 答案：(1)H＋H→He＋n　(2)2.14 MeV (3)2.13 MeV　0.71 MeV 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375