2019年高考物理總復習 第十二章 原子與原子核 第2課時 原子結構與原子核課時訓練 教科版.doc

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第2課時　原子結構與原子核 1.(2018貴州安順模擬)根據(jù)α粒子散射實驗,盧瑟福提出了原子的核式結構模型.如圖表示了原子核式結構模型的α粒子散射圖景.圖中實線表示α粒子的運動軌跡.其中一個α粒子在從a運動到b、再運動到c的過程中(α粒子在b點時距原子核最近),下列判斷正確的是(　B　) A.α粒子的動能先增大后減小 B.α粒子的電勢能先增大后減小 C.α粒子的加速度先變小后變大 D.電場力對α粒子先做正功后做負功 解析:α粒子受到斥力作用,根據(jù)電場力做功特點可知從a運動到b過程中電場力做負功,電勢能增加,動能減小,從b運動到c過程中,電場力做正功,電勢能減小,動能增加,A,D錯誤,B正確;根據(jù)點電荷周圍電場可知,距離原子核近的地方電場強度大,故越靠近原子核加速度越大,因此α粒子加速度先增大后減小,故C錯誤. 2.(2018上海閔行區(qū)模擬)在分析α粒子散射實驗現(xiàn)象時,不考慮電子對α粒子運動軌跡的影響,這是因為α粒子與電子(　C　) A.不會相遇 B.不發(fā)生相互作用 C.發(fā)生的相互作用可以忽略 D.發(fā)生的相互作用可以相互抵消 解析:盧瑟福在分析α粒子散射實驗現(xiàn)象時,認為電子不會對α粒子偏轉產生影響,其主要原因是電子的質量很小,α粒子與電子發(fā)生的相互作用可以忽略,就算碰到,也不會引起明顯的偏轉,故C正確,A,B,D錯誤. 3.(2018湖南常德模擬)(多選)有關氫原子光譜的說法正確的是(　BCD　) A.氫原子的發(fā)射光譜是連續(xù)譜 B.氫原子光譜說明氫原子只發(fā)出特定頻率的光 C.氫原子光譜說明氫原子能級是分立的 D.巴爾末公式反映了氫原子輻射光子頻率的分立特性 解析:由于氫原子發(fā)射的光子的能量E=En-Em,所以發(fā)射的光子的能量值E是不連續(xù)的,只能是一些特定頻率的譜線,故A錯誤,B正確;由于氫原子的軌道是不連續(xù)的,故氫原子的能級是不連續(xù)的即是分立的,故C正確;由于躍遷時吸收或發(fā)射的光子的能量是兩個能級的能量差,所以氫原子光譜的頻率與氫原子能級的能量差有關,巴爾末公式反映了氫原子輻射光子頻率的分立特性;故D正確. 4.(2018河南安陽模擬)一群處于基態(tài)的氫原子吸收某種光子后,向外輻射了a,b,c三種光,其波長分別為λa,λb,λc,且λa>λb>λc,三種光子的能量分別為Ea,Eb,Ec,若a光恰能使某金屬產生光電效應,則(　D　) A.被氫原子吸收的光子的能量為h B.Ea=Eb+Ec C.=+ D.b光一定能使該金屬發(fā)生光電效應 解析:根據(jù)能級間躍遷輻射或吸收的光子的能量等于兩能級間的能級差,且E=及λa>λb>λc,知Ec=Ea+Eb,氫原子吸收的光子的能量為h, A,B錯誤;根據(jù)光子能量與波長的關系有,h=h+h,即=+,故C錯誤;b光的光子能量大于a光的光子能量,a光恰好能使某金屬發(fā)生光電效應,則b光一定能使該金屬發(fā)生光電效應.故D正確. 5.(2018河北保定模擬)氫原子能級的示意圖如圖所示,大量氫原子從n=4的能級向n=2的能級躍遷時輻射出可見光a,從n=3的能級向n=2的能級躍遷時輻射出可見光b,則(　C　) A.氫原子從高能級向低能級躍遷時可能會輻射出γ射線 B.大量氫原子從n=4的能級向n=2的能級躍遷時能夠輻射出6種頻率的光子 C.a光子能量比b光子的能量大 D.氫原子在n=2的能級時可吸收任意頻率的光而發(fā)生電離 解析:因為γ射線是原子核變化時輻射的,因此氫原子從高能級向低能級躍遷時,不會輻射γ射線,故A錯誤;大量的氫原子從n=4的能級向n=2的能級躍遷時釋放3種頻率的光子,故B錯誤;從n=4的能級向n=2的能級躍遷時輻射出的光子能量大于從n=3的能級向n=2的能級躍遷時輻射出的光子能量,則a光子能量比b光子的能量大,故C正確;氫原子在n=2能級時,吸收的能量需大于等于3.4 eV,才能發(fā)生電離,故D錯誤. 6.(2018湖北宜昌質檢)關于天然放射現(xiàn)象,下列說法正確的是(　B　) A.放射性元素的原子核內的核子有半數(shù)發(fā)生變化所需的時間就是半衰期 B.放射性的原子核發(fā)生衰變后產生的新核從高能級向低能級躍遷時,輻射出γ射線 C.當放射性元素的原子的核外電子具有較高能量時,將發(fā)生β衰變 D.放射性物質放出的射線中,α粒子動能很大,因此貫穿物質的本領很強 解析:放射性元素的半衰期是有一半該元素的原子核發(fā)生衰變所用的時間,故A錯誤;放射性的原子核發(fā)生衰變后產生的新核從高能級向低能級躍遷時,輻射出γ射線,故B正確;β衰變的實質是核內的中子可以轉化成質子和電子,產生的電子從核內發(fā)射出來,這就是β衰變,當放射性元素的原子的核外電子具有較高能量時將向低能級躍遷,不是發(fā)生衰變,故C錯誤;α粒子動能很大,但是貫穿物質的本領很弱,故D錯誤. 7.(2018沈陽模擬)(多選)正電子發(fā)射機斷層顯像(PET)的基本原理是將放射性同位素O注入人體O在人體內衰變放出的正電子與人體內的負電子相遇而湮滅,轉化為一對γ光子而被探測器探測到后,經(jīng)計算機處理即產生清晰的圖像.根據(jù)PET的原理.下列說法正確的是(　AD　) A.O在人體內衰變的方程式是ONe B.在PET中O的主要用途是正常參與代謝 C.在PET中O注入人體參與代謝化合后半衰期會發(fā)生變化 D.用O作為“示蹤原子”是因為其半衰期短,對人體影響較小 解析:根據(jù)電荷數(shù)守恒和質量數(shù)守恒知O在人體內衰變的方程是ONe,故A正確;在PET中O的主要用途是作為示蹤原子,故B錯誤;半衰期的大小與元素所處的物理環(huán)境和化學狀態(tài)無關,可知O注入人體參與代謝化合后半衰期不變,故C錯誤;用O作為“示蹤原子”是因為其半衰期短,對人體影響較小,故D正確. 8.(2018南通模擬)下列說法中正確的是(　A　) A.β衰變的實質是原子核內的一個中子轉化成一個質子,同時釋放出一個電子 B.鈾核U)衰變成α粒子和另一原子核,衰變產物的比結合能一定小于鈾核的比結合能 C.實驗表明,只要照射光的強度足夠大,就一定能發(fā)生光電效應 D.放射性元素的半衰期與原子所處的化學狀態(tài)和外部條件有關 解析:β衰變的實質是原子核內的一個中子轉化成一個質子,同時釋放出一個電子,故A正確;鈾核U)衰變的過程中會釋放能量,所以衰變產物的比結合能一定大于鈾核的比結合能,故B錯誤;根據(jù)光電效應方程可知,發(fā)生光電效應的條件與光的頻率有關,與光的強度無關,故C錯誤;放射性元素的半衰期是由放射性元素本身決定的,與原子所處的化學狀態(tài)和外部條件無關,故D錯誤. 9.(2018安徽宿州模擬)鈾核U)經(jīng)過m次α衰變和n次β衰變變成鉛核Pb),關于該過程,下列說法中正確的是(　B　) A.m=5,n=4 B.鈾核U)的比結合能比鉛核Pb)的比結合能小 C.衰變產物的結合能之和小于鈾核U)的結合能 D.鈾核U)衰變過程的半衰期與溫度和壓強有關 解析:核反應方程為UPb+He+e根據(jù)質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒,有235=207+4m,92=82+2m-n,解得m=7,n=4,故A錯誤;比結合能越大,原子核結合得越牢固,原子核越穩(wěn)定,所以鈾核的比結合能比鉛核的比結合能小,故B正確;鈾核U衰變成原子核Pb,根據(jù)愛因斯坦質能方程知,有質量虧損,釋放能量,則衰變產物的結合能之和一定大于鈾核的結合能,故C錯誤;放射性元素的半衰期與溫度、壓強無關,故D錯誤. 10.導學號 58826253(2018寧波質檢)靜止的氡核Rn放出α粒子后變成釙核Po,α粒子動能為Eα.若衰變放出的能量全部變?yōu)榉礇_核和α粒子的動能,真空中的光速為c,則該反應中的質量虧損為(　C　) A. B.0 C. D. 解析:設α粒子的質量為m1,反沖核的質量為m2,反沖核的速度大小為v′.根據(jù)動量守恒定律可得,m1v=m2v′,則==;α粒子動能為Eα=m1v2,反沖核的動能E′=m2v′2,則E′=Eα,釋放的總動能為Eα+Eα=Eα,根據(jù)能量守恒知,釋放的核能E=Eα,根據(jù)愛因斯坦質能方程E=Δmc2得,Δm=,C正確. 11.(2018遼寧營口模擬)一個U原子核在中子的轟擊下發(fā)生一種可能的裂變反應,其裂變方程為UnX+Sr+n,則下列敘述正確的是(　A　) A.X原子核中含有54個質子 B.X原子核中含有141個核子 C.因為裂變時釋放能量,根據(jù)E=mc2,所以裂變后的總質量數(shù)增加 D.因為裂變時釋放能量,出現(xiàn)質量虧損,所以生成物的總質量數(shù)減少 解析:設X的原子核中含有x個質子,質量數(shù)為y,根據(jù)電荷數(shù)和質量數(shù)守恒有,92=x+38,235+1=y+94+2,解得,x=54,y=140,故質子數(shù)為54個,而核子數(shù)為140個,故A正確,B錯誤;因為裂變時出現(xiàn)質量虧損,從而釋放出能量,所以裂變后的總質量減少,但總的質量數(shù)是不變的,故C,D錯誤. 12.導學號 58826254(2017上饒一模)在居室裝修中經(jīng)常用到花崗巖、大理石等材料,這些巖石都不同程度地含有放射性元素,如有些含有鈾、釷的花崗巖會釋放出放射性氣體氡,氡會發(fā)生放射性衰變,放出α,β,γ射線,已知氡的半衰期為3.8天,則下列說法正確的是(　C　) A.發(fā)生α衰變時,生成的核與原來的核相比,中子數(shù)少4 B.發(fā)生β衰變時,釋放出電子,說明原子核內有電子存在 C.γ射線一般伴隨著α或β射線產生,其中γ射線的穿透能力最強,電離能力卻最弱 D.若只有4個氡核,經(jīng)7.6天一定只剩下1個氡核 解析:根據(jù)質量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知,發(fā)生α衰變放出He,導致質子數(shù)減少2,質量數(shù)減少4,故中子數(shù)減少2,故A錯誤;發(fā)生β衰變的過程是一個中子變?yōu)橘|子同時放出一個電子,并非原子核內有電子存在,故B錯誤;根據(jù)α,β,γ三種射線特點可知,γ射線穿透能力最強,電離能力最弱,α射線電離能力最強,穿透能力最弱,故C正確;半衰期是對大量原子核的衰變的統(tǒng)計規(guī)律,對于少量原子核是無意義的,故D錯誤. 13.(2018龍巖模擬)日本9.0級大地震導致福島核電站發(fā)生核泄漏事故,引起周邊國家的關注和恐慌.核反應會產生許多放射性的副產品如碘131和銫137,由于發(fā)生核泄漏,許多國家都已檢測出這兩種元素.有關核反應及其產物,以下說法正確的是(　D　) A.日本福島核電站是采用可控聚變反應技術,將產生的核能轉化為 電能 B.反應堆可能發(fā)生的一種核反應方程是UnXeSr+n C.已知銫137的半衰期為30年,現(xiàn)有100個原子核銫137經(jīng)過60年將剩下25個 D.若核反應中質量虧損了Δm,則將釋放Δmc2的核能. 解析:日本福島核電站是采用可控裂變反應技術,故A錯誤;核反應方程要滿足質量數(shù)和電荷數(shù)守恒,故該反應產生2個中子,故B錯誤;半衰期是對大量放射性元素的統(tǒng)計規(guī)律,對個別少量原子核是無意義的,故C錯誤;根據(jù)質能方程可知,若核反應中質量虧損了Δm,則將釋放E=Δmc2的核能,故D正確. 14.導學號 58826255(2018武漢模擬)(多選)一種典型的鈾核裂變是生成鋇和氪,同時放出3個中子,核反應方程是U+XBa+ Kr+n;已知部分原子核的比結合能與核子數(shù)的關系如圖所示,下列說法正確的是(　AD　) A.核反應方程中,X粒子是中子 B.核反應方程中,X粒子是質子 CUBa和Kr相比Ba核的比結合能最大,它最穩(wěn)定 DUBa和Kr相比U核的核子數(shù)最多,它的結合能最大 解析:根據(jù)核反應方程結合質量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知,X粒子是中子,故A正確,B錯誤;根據(jù)比結合能的曲線可知,在Fe附近原子核的比結合能最大,然后隨核子數(shù)的增大,比結合能減小,所以UBa和Kr相比Kr核的比結合能最大,它最穩(wěn)定,故C錯誤;由于在核反應的過程中釋放核能,可知UBa和Kr相比U核的核子數(shù)最多,它的結合能最大,故D正確. 15.導學號 58826256(2018山東煙臺模擬)某實驗室工作人員,用初速度v0=0.09c(c為真空中的光速)的α粒子轟擊靜止的氮原子核N,產生了質子H.若某次碰撞可看做對心正碰,碰后新核與質子同方向運動,垂直磁場方向射入磁場,通過分析偏轉半徑可得出新核與質子的速度大小之比為1∶20,已知質子質量為m,則(　B　) A.該核反應方程為HeNOH B.質子的速度v約為0.19c C.若用兩個上述質子發(fā)生對心彈性碰撞,則每個質子的動量變化量是0.19mc D.若用兩個上述質子發(fā)生對心彈性碰撞,則每個質子的動量變化量方向與末動量方向相反 解析:由題意可知,該核反應方程為HeNOH,故A錯誤;設α粒子、新核的質量分別為4m,17m,質子的速度為v,由題意可知,新核的速度為,選取α粒子運動的方向為正方向,由動量守恒定律得,4mv0=+mv,解得,v≈0.19c,故B正確;兩質子質量相等且發(fā)生對心彈性碰撞,則碰撞后兩質子交換速度.對某一質子,選其末動量方向為正方向,則p2=mv,p1=-mv,又Δp=p2-p1,故解出Δp=0.38mc,方向與末動量方向一致,故C,D錯誤. 16.導學號 58826257(2017濰坊期中)一個靜止的Th核發(fā)生α衰變生成Ra,放出α粒子的運動速度為v0.已知一個核子的質量為m0,真空中的光速為c.設衰變過程中放出的能量全部轉化成動能.求: (1)寫出衰變方程; (2Ra核的運動速度; (3)衰變過程中的質量虧損. 解析:(1)根據(jù)質量數(shù)守恒與電荷數(shù)守恒,寫出該衰變方程為Th RaHe. (2)設鐳核的反沖速度大小為v,選取α粒子運動的方向為正方向.由動量守恒定律得 0=mv0+Mv, 所以,v=-=-=-v0,負號表示速度的方向與α粒子運動的方向 相反. (3)由質能方程ΔE=Δmc2得, ΔE=m+Mv2 聯(lián)立得m=. 答案:(1ThRaHe (2),方向與α粒子運動的方向相反 (3)