（山東專用）2020版高考物理一輪復習 第十二章 第2節(jié) 原子結構與原子核練習（含解析）新人教版

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1、第2節(jié)　原子結構與原子核 1.(2019·貴州安順模擬)根據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

2、,A,D錯誤,B正確;根據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·廣東肇慶三模)如圖所示為1934年約里奧居里夫婦用α粒子轟擊鋁箔時的實驗示意圖,他們除探測到預料中的中子外,還發(fā)現(xiàn)拿走α粒子放射源以后,鋁箔仍繼續(xù)發(fā)射出一種神奇的粒子.下列說法中正確的是(　B　) A.α粒子轟擊鋁箔的核反應方程為AlHePH B.轟擊鋁箔后的生成物是磷P),它的衰變方程為 PSie+γ C.拿走α粒子放射源以后,鋁箔繼續(xù)發(fā)射出的神奇粒子實際上是中子 D.磷P)也具有放射性,只是它不像天然放射性元素那樣有一

3、定的半衰期 解析:α粒子轟擊鋁箔的核反應方程為AlHePn,轟擊鋁箔后的生成物是P,是磷的一種同位素,它具有放射性,跟天然放射性元素一樣發(fā)生衰變,也有一定的半衰期,衰變時放出正電子,衰變方程為P→Sie+γ,故選B. 3.(2019·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.巴耳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=Em-En,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

4、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,巴耳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.(2019·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:根據能級間躍遷輻射

5、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.(2019·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

6、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.(2019·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

7、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,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

8、,但是貫穿物質的本領很弱,故D錯誤. 7.(2018·安徽安慶二模)2017年9月29日世界首條量子保密通信干線——“京滬干線”正式開通,我國科學家成功實現(xiàn)了世界上首次洲際量子保密通信.下列有關量子化學說的敘述中正確的是(　A　) A.愛因斯坦根據光電效應的實驗規(guī)律,提出了“光子說” B.庫侖通過對油滴實驗的分析,發(fā)現(xiàn)“電荷是量子化”的 C.湯姆孫根據原子核式結構理論,提出了“原子軌道量子化”的假說 D.盧瑟福根據原子光譜的實驗規(guī)律,提出了“原子能量量子化”的 假說 解析:愛因斯坦通過對光電效應現(xiàn)象的研究提出了“光子說”,A對;密立根通過油滴實驗發(fā)現(xiàn)了電荷是量子化的,B錯;玻爾提

9、出了原子軌道量子化及原子能量量子化假說,C,D錯誤. 8.(2018·江西上饒六校第一次聯(lián)考)PET(正電子發(fā)射型計算機斷層顯像)的基本原理是:將放射性同位素O注入人體,參與人體的代謝過程O在人體內衰變放出正電子,與人體內負電子相遇而湮滅轉化為一對光子,被探測器探測到,經計算機處理后產生清晰的圖像.根據PET原理,下列說法正確的是(　B　) A.O衰變的方程為OFe B.將放射性同位素O注入人體O的主要用途是作為示蹤原子 C.一對正負電子湮滅后也可能只生成一個光子 D.PET中所選的放射性同位素的半衰期應較長 解析:由質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得O的衰變方程是 ONe,故A錯誤;將放射

10、性同位素O注入人體,其主要用途是作為示蹤原子,故B正確;由動量守恒定律可知,正負電子湮滅一定生成兩個光子,故C錯誤;氧在人體內的代謝時間不長,因此PET中所選的放射性同位素的半衰期應較短,故D錯誤. 9.(2019·安徽宿州模擬)鈾核U)經過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根據質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒,有235=207+4m,92=82+2m-n

11、,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.(2019·浙江寧波質檢)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,速度大小為v,反沖核的質量為m2,速度大小為

12、v′.根據動量守恒定律可得,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,根據能量守恒知,釋放的核能E=Eα,根據愛因斯坦質能方程E=Δmc2得,Δm=,C正確. 11.(2019·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Un→XSr+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

13、 解析:設X的原子核中含有x個質子,質量數(shù)為y,根據電荷數(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.(2019·陜西吳起高中月考)(多選)在花崗巖、大理石等裝飾材料中,都不同程度地含有放射性元素,下列有關放射性元素的說法中正確的是(　CD　) A.β射線與γ射線一樣都是電磁波,但穿透本領遠比γ射線弱 B.氡的半衰期為3.8天,4個氡原子核經過7.6天后就一定只剩下1個氡原子核 CU衰

14、變成Pb要經過8次α衰變和6次β衰變 D.放射性元素發(fā)生β衰變時所釋放的電子是原子核內的中子轉化為質子時產生的 解析:β射線的實質是電子流,γ射線的實質是電磁波,γ射線的穿透本領比較強,故A項錯誤.半衰期對大量的原子核適用,對少量的原子核不適用,故B項錯誤.經過一次β衰變,原子核的質量數(shù)不變,電荷數(shù)增加1,經過一次α衰變,原子核的質量數(shù)減少4,電荷數(shù)減少2,則92-82=2n1-n2,238-206=4n1,α衰變的次數(shù)n1=8,β衰變的次數(shù)n2=6,故C項正確.發(fā)生β衰變時,原子核中的一個中子,轉變?yōu)橐粋€質子和一個電子,電子釋放出來.故D項正確. 13.(2019·福建龍巖模擬)日本9

15、.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,將產生的核能轉化為電能,故A錯誤;核反應方程要滿足質量數(shù)和電荷數(shù)守恒

16、,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,對少量原子核是無意義的,故C錯誤;根據質能方程可知,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.(2019·湖北武漢模擬)(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+X→Ba+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:根據核反應方程結合質

17、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.(2019·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(　

18、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

19、=p2-p1,故解出Δp=0.38mc,方向與末動量方向一致,故C,D錯誤. 16.用速度大小為v的中子轟擊靜止的鋰核Li),發(fā)生核反應后生成氚核和α粒子.生成的氚核速度方向與中子的速度方向相反,氚核與α粒子的速度之比為7∶8,中子的質量為m,質子的質量可近似看成m,光速為c. (1)寫出核反應方程; (2)求氚核和α粒子的速度大小; (3)若核反應過程中放出的核能全部轉化為α粒子和氚核的動能,求出質量虧損. 解析:(1nLiHHe. (2)由動量守恒定律得mnv=-mHv1+mHev2. 由題意得v1∶v2=7∶8,解得v1=,v2=. (3)氚核和α粒子的動能之和為 Ek=·3m+·4m=mv2. 釋放的核能為 ΔE=Ek-Ekn=mv2-mv2=mv2. 由愛因斯坦質能方程得,質量虧損為 Δm==. 答案:(1nLiHHe　(2)　　(3) 8