（浙江選考）2021版新高考物理一輪復習 17 第十三章 近代物理 2 第2節(jié) 原子結(jié)構(gòu)和原子核達標檢測鞏固提能

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1、第2節(jié)　原子結(jié)構(gòu)和原子核 [隨堂檢測] 1．(2019·4月浙江選考)靜止在勻強磁場中的原子核X發(fā)生α衰變后變成新原子核Y.已知核X的質(zhì)量數(shù)為A，核電荷數(shù)為Z，核X、核Y和α粒子的質(zhì)量分別為mX、mY和mα，α粒子在磁場中運動的半徑為R.則(　　) A．衰變方程可表示為X→Y＋He B．核Y的結(jié)合能為(mX－mY－mα)c2 C．核Y在磁場中運動的半徑為 D．核Y的動能為EkY＝ 解析：選AC.衰變過程中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)均守恒，故該衰變方程為X→Y＋He，故A正確；結(jié)合能是把核子分開而需要的能量，而(mX－mY－mα)c2是衰變過程中釋放的能量，故B錯誤；衰變過程中滿足動量守恒

2、定律，即有0＝mYvY－mαvα，又粒子在磁場中做圓周運動的半徑r＝，故核Y與α粒子在磁場中做圓周運動的半徑之比＝＝，則rY＝，故C正確；衰變過程中根據(jù)能量守恒定律，若釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為動能，則EkY＋Ekα＝(mX－mY－mα)c2，而＝＝，聯(lián)合上述二式可得，EkY＝，若釋放的核能不完全轉(zhuǎn)化為動能，則無法計算，故D錯誤． 2．能源是社會發(fā)展的基礎，發(fā)展核能是解決能源問題的途徑之一．下列釋放核能的反應方程，表述正確的有(　　) A.H＋H→He＋n是核聚變反應 B.H＋H→He＋n是β衰變 C.U＋n→Ba＋Kr＋3n是核裂變反應 D.U＋n→Xe＋Sr＋2n是α衰變 解析：選A

3、C.β衰變時釋放出電子(e)，α衰變時釋放出氦原子核(He)，可知選項B、D錯誤；選項A中一個氚核和一個氘核結(jié)合成一個氦核并釋放出一個中子是典型的核聚變反應；選項C中一個U235原子核吸收一個中子，生成一個Ba原子核和一個Kr原子核并釋放出三個中子． 3．(2018·11月浙江選考)一個鈹原子核(Be)俘獲一個核外電子(通常是最靠近原子核的K殼層的電子)后發(fā)生衰變，生成一個鋰核(Li)，并放出一個不帶電的質(zhì)量接近零的中微子νe，人們把這種衰變稱為“K俘獲”．靜止的鈹核發(fā)生了“K俘獲”，其核反應方程為Be＋－1e→Li＋νe.已知鈹原子的質(zhì)量為MBe＝7.016 929 u，鋰原子的質(zhì)量為ML

4、i＝7.016 004 u，1 u相當于9.31×102 MeV.下列說法正確的是(　　) A．中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)均為零 B．鋰核(Li)獲得的動能約為0.86 MeV C．中微子與鋰核(Li)的動量之和等于反應前電子的動量 D．中微子與鋰核(Li)的能量之和等于反應前電子的能量 解析：選AC.中微子是不帶電的，且質(zhì)量接近于零，根據(jù)質(zhì)量數(shù)的確定法，可知中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)均為零，選項A正確；Li核獲得的動能約為由于核衰變時的質(zhì)量虧損放出的能量E＝Δmc2＝9.31×102(MBe＋Me－MLi)＞0.86 MeV，選項B錯誤；根據(jù)動量守恒定律可知中微子與鋰核(Li)的動量之和等

5、于反應前電子的動量，但能量不等，選項C正確，D錯誤． 4.(2020·浙江省綠色評估聯(lián)盟高三考試)如圖為氫原子的能級示意圖，則下列對氫原子躍遷的理解正確的是(　　) A．由高能級向低能級躍遷時輻射出來的光電子一定不能使逸出功為3.34 eV的金屬發(fā)生光電效應 B．大量處于n＝4能級的氫原子向n＝1能級躍遷時，向外輻射6種不同頻率的光子 C．大量處于n＝3能級的氫原子向n＝1能級躍遷時，用發(fā)出的光照射逸出功為3.34 eV的金屬，從金屬表面逸出的光電子的最大初動能為8.75 eV D．如果用光子能量為10.3 eV的光照射處于n＝1能級的氫原子，則該能級的氫原子能夠躍遷到較高能級 解

6、析：選BC.氫原子從高能級向低能級躍遷時放出的光子的能量等于前后兩個能級之差，當氫原子從高能級躍遷到基態(tài)時放出的光子的能量最小值為－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，大于3.34 eV，所以一定能使逸出功為3.34 eV的金屬發(fā)生光電效應，A錯誤；大量處于n＝4能級的氫原子向基態(tài)躍遷時，輻射光子的種類為C＝＝6，B正確；大量處于n＝3能級的氫原子向n＝1能級躍遷時，輻射出的光子能量最大為－1.51 eV－(－13.6 eV)＝12.09 eV，用此光子照射逸出功為3.34 eV的金屬，由愛因斯坦光電效應方程可得該金屬的最大初動能為12.09 eV－3.34 eV＝8.75 e

7、V，C正確；當氫原子由低能級向高能級躍遷時，氫原子吸收的光子能量一定等于兩能級之間的能量差，而由氫原子的能級圖可知任何兩能級間的能量差都不等于10.3 eV，因此不能使n＝1能級的氫原子躍遷到較高的能級，D錯誤． 5．一靜止的鋁原子核Al俘獲一速度為1.0×107 m/s的質(zhì)子p后，變?yōu)樘幱诩ぐl(fā)態(tài)的硅原子核Si，下列說法正確的是(　　) A．核反應方程為p＋Al―→Si B．核反應過程中系統(tǒng)動量守恒 C．核反應過程中系統(tǒng)能量不守恒 D．核反應前后核子數(shù)相等，所以生成物的質(zhì)量等于反應物的質(zhì)量之和 解析：選AB.核反應方程滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，A項正確；微觀粒子相互作用過程中，滿

8、足動量守恒定律，B項正確；題述核反應過程屬于“二合一”形式的完全非彈性碰撞，機械能有損失，但對于封閉的系統(tǒng)，能量仍然守恒，C項錯誤；核反應過程中的機械能有損失，故存在質(zhì)量虧損現(xiàn)象，D項錯誤． [課后達標] 一、不定項選擇題 1.我國核聚變反應研究大科學裝置“人造太陽”2018年獲得重大突破，等離子體中心電子溫度首次達到1億度，為人類開發(fā)利用核聚變能源奠定了重要的技術基礎．下列關于聚變的說法正確的是(　　) A．核聚變比核裂變更為安全、清潔 B．任何兩個原子核都可以發(fā)生聚變 C．兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，總質(zhì)量較聚變前增加 D．兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，核子的比結(jié)合能增加 答

9、案：AD 2．(2016·10月浙江選考)用中子(n)轟擊鈾核(U)產(chǎn)生裂變反應，會產(chǎn)生鋇核(Ba)和氪核(Kr)并釋放出中子(n)，當達到某些條件時可發(fā)生鏈式反應．一個鈾核(U)裂變時，釋放的能量約為200 MeV(1 eV＝1.6×10－19J)．以下說法正確的是(　　) A.U的裂變方程為U→Ba＋Kr＋n B.U的裂變方程為U＋n→Ba＋Kr＋3n C.U發(fā)生鏈式反應的條件與鈾塊的體積有關 D．一個U裂變時，質(zhì)量虧損約為3.6×10－28kg 答案：BCD 3.(2018·4月浙江選考)氫原子的能級圖如圖所示，關于大量氫原子的能級躍遷，下列說法正確的是(可見光的波長范圍為

10、4.0×10－7～7.6×10－7 m，普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s ，真空中的光速＝3.0×108 m/s)(　　) A．氫原子從高能級躍遷到基態(tài)時，會輻射γ射線 B．氫原子處在n＝4能級，會輻射可見光 C．氫原子從高能級向n＝3能級躍遷時，輻射的光具有顯著的熱效應 D．氫原子從高能級向n＝2能級躍遷時，輻射的光在同一介質(zhì)中傳播速度最小的光子能量為1.89 eV　 答案：BC 4．在一個U原子核衰變?yōu)橐粋€Pb原子核的過程中，發(fā)生β衰變的次數(shù)為(　　) A．6次　　　　　　　　　 B．10次 C．22次 D．32次 解析：選A.一個U原子核衰變?yōu)橐粋€Pb原子核

11、的過程中，發(fā)生α衰變的次數(shù)為(238－206)÷4＝8次，發(fā)生β衰變的次數(shù)為2×8－(92－82)＝6次，選項A正確． 5．(2020·杭州調(diào)研)原子處于基態(tài)時最穩(wěn)定，處于較高能級時會自發(fā)地向較低能級躍遷，用n表示氫原子所處能級狀態(tài)的量子數(shù)，N表示由該能級狀態(tài)發(fā)生躍遷時可能發(fā)出的不同波長的光譜線的數(shù)目，則(　　) A．當n＝1時，N＝1 B．當n＝2時，N＝2 C．當n＝3時，N＝3 D．當n＝4時，N＝4 解析：選C.據(jù)玻爾理論，處在n能級的氫原子向低能級躍遷時輻射光子的頻率種類N＝. 6．下列說法正確的是(　　) A．發(fā)現(xiàn)中子的核反應方程是Be＋He→C＋n B．20

12、個U的原子核經(jīng)過兩個半衰期后剩下5個U C.U在中子轟擊下生成Sr和Xe的過程中，原子核中的平均核子質(zhì)量變大 D．原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，一定要輻射出一定頻率的光子 解析：選A.發(fā)現(xiàn)中子的核反應方程是Be＋He→C＋n，A正確．原子核的半衰期是一個統(tǒng)計規(guī)律，只對大量的原子核才適用，所以B錯誤.U在中子轟擊下生成Sr和Xe的過程中，原子核中的平均核子質(zhì)量變小，所以該反應過程會產(chǎn)生質(zhì)量虧損，從而放出核能，C錯誤．原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，可能要輻射出一定頻率的光子，也可能會吸收一定頻率的光子，所以D錯誤． 7．(2020·麗水質(zhì)檢)質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和

13、m3.當一個質(zhì)子和一個中子結(jié)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：選C.由質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2，其中Δm＝m1＋m2－m3，可得ΔE＝(m1＋m2－m3)c2，選項C正確． 8．一個電子(質(zhì)量為m，電量為－e)和一個正電子(質(zhì)量為m，電量為e)，以相等的初動能Ek相向運動，并撞到了一起，發(fā)生“湮滅”，產(chǎn)生兩個頻率相同的光子，設產(chǎn)生光子的頻率為ν；若這兩個光子的能量都是hν，動量分別為p和p′，下列關系中正確的是(　　) A．hν＝mc2

14、，p＝－p′ B．hν＝mc2，p＝p′ C．hν＝mc2＋Ek，p＝－p′ D．hν＝(mc2＋Ek)，p＝－p′ 解析：選C.由能量守恒知2mc2＋2Ek＝2hν，故hν＝mc2＋Ek，由動量守恒知0＝p＋p′，故p＝－p′，故選項C正確，選項A、B、D錯誤． 9．(2020·臺州質(zhì)檢)下列說法正確的是(　　) A．核電站造成的污染遠小于相等發(fā)電能力的火電站 B．原子反應堆主要由原子燃料、慢化劑、冷卻系統(tǒng)和控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成 C．鈾塊的體積對產(chǎn)生鏈式反應無影響 D．重核裂變釋放出大量的能量，產(chǎn)生明顯的質(zhì)量虧損，所以核子數(shù)減少 解析：選AB.只要措施得當，核電站造成的污染很

15、小，A正確；原子反應堆主要由原子燃料、慢化劑、冷卻系統(tǒng)和控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成，B正確；要引起鏈式反應，須使鈾塊體積超過臨界體積，C錯誤；重核裂變的質(zhì)量虧損遠小于一個核子的質(zhì)量，核子數(shù)不會減少，D錯誤． 10.(2020·臺州調(diào)研)U放射性衰變有多種可能途徑，其中一種途徑是先變成Bi，而Bi可以經(jīng)一次衰變變成X(X代表某種元素)，也可 以經(jīng)一次衰變變成Ti，X和Ti最后都變成Pb，衰變路徑如圖所示．可知圖中(　　) A．a(chǎn)＝82，b＝206 B．a(chǎn)＝84，b＝206 C．①是β衰變，放出電子，電子是由中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子和電子而生成的 D．②是α衰變，放出的是正電子，正電子是由質(zhì)子轉(zhuǎn)變成中子和

16、一個正電子而生成的 解析：選BC.衰變①的方程式為：Bi→X＋e，為β衰變，放出電子，選項C正確；衰變②的方程式為：Bi→Ti＋He，為α衰變，選項A、D錯誤，B正確． 11．下列說法正確的是(　　) A．采用物理或化學方法可以有效地改變放射性元素的半衰期 B．由玻爾理論知道氫原子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時會放出光子 C．從高空對地面進行遙感攝影是利用紫外線良好的穿透能力 D．原子核所含核子單獨存在時的總質(zhì)量小于該原子核的質(zhì)量 解析：選B.對A項，半衰期是元素固有性質(zhì)；對C項，利用紅外線的波長長，穿透能力強；對D項，重核裂變，輕核聚變，質(zhì)量虧損，中等核向重核、輕核變化時，質(zhì)量增加．

17、12．(2020·嘉興測試)按照玻爾理論，一個氫原子中的電子從一半徑為ra的圓軌道直接躍遷到另一半徑為rb的圓軌道上，ra>rb，在此過程中(　　) A．原子要發(fā)出一系列頻率的光子 B．原子要吸收一系列頻率的光子 C．原子要吸收某一頻率的光子 D．原子要發(fā)出某一頻率的光子 解析：選D.因ra>rb，則能級Ea>Eb，故電子向低能級軌道躍遷而發(fā)出光子，又因電子是直接躍遷，故只能發(fā)出某一頻率的光子． 13．下列說法正確的是(　　) A．原子中的電子繞原子核高速運轉(zhuǎn)時，運行軌道的半徑不是任意的 B．利用γ射線的貫穿性可以為金屬探傷，也能進行人體的透視 C．一束光照射到某種金屬上不能

18、發(fā)生光電效應，是因為該束光的波長太短 D．根據(jù)玻爾理論，氫原子的核外電子由較高能級躍遷到較低能級時，要釋放一定頻率的光子，同時電子的動能增大，電勢能減小 解析：選AD.由量子理論可知，原子中的電子繞原子核高速運轉(zhuǎn)時，運行軌道的半徑是不連續(xù)的、不是任意的，選項A正確；利用γ射線的貫穿能力可以為金屬探傷，但是γ射線對人體細胞傷害太大，因此不能用來人體透視，選項B錯誤；一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應，是因為該束光的頻率小于該金屬的極限頻率，說明該束光的波長太長，選項C錯誤；根據(jù)玻爾理論，氫原子的核外電子由較高能級躍遷到較低能級時，要釋放一定頻率的光子，同時電子的動能增大，電勢能減小，選項

19、D正確． 二、非選擇題 14．(2020·金華質(zhì)檢)靜止的Li核俘獲一個速度v1＝7.7×104 m/s的中子而發(fā)生核反應，生成兩個新核．已知生成物中He的速度v2＝2.0×104 m/s，其方向與反應前中子速度方向相同． (1)寫出上述反應方程． (2)求另一生成物的速度． 解析：(1)Li＋n→He＋H. (2)設中子、氦核、新核的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，它們的速度分別為v1、v2、v3，根據(jù)核反應動量守恒有：m1v1＝m2v2＋m3v3 v3＝＝－1×103 m/s 負號說明新核運動方向與氦核相反． 答案：(1)Li＋n→He＋H　(2)大小是1×103 m/s，方向與氦核速度方向相反 7