（山東專(zhuān)用）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十二章 第2節(jié) 原子結(jié)構(gòu)與原子核練習(xí)（含解析）新人教版

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1、第2節(jié)　原子結(jié)構(gòu)與原子核 1.(2019·貴州安順模擬)根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn),盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型.如圖表示了原子核式結(jié)構(gòu)模型的α粒子散射圖景.圖中實(shí)線(xiàn)表示α粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡.其中一個(gè)α粒子在從a運(yùn)動(dòng)到b、再運(yùn)動(dòng)到c的過(guò)程中(α粒子在b點(diǎn)時(shí)距原子核最近),下列判斷正確的是(　B　) A.α粒子的動(dòng)能先增大后減小 B.α粒子的電勢(shì)能先增大后減小 C.α粒子的加速度先變小后變大 D.電場(chǎng)力對(duì)α粒子先做正功后做負(fù)功 解析:α粒子受到斥力作用,根據(jù)電場(chǎng)力做功特點(diǎn)可知從a運(yùn)動(dòng)到b過(guò)程中電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增加,動(dòng)能減小,從b運(yùn)動(dòng)到c過(guò)程中,電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小,動(dòng)能增加

2、,A,D錯(cuò)誤,B正確;根據(jù)點(diǎn)電荷周?chē)妶?chǎng)可知,距離原子核近的地方電場(chǎng)強(qiáng)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(cuò)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(shí)的實(shí)驗(yàn)示意圖,他們除探測(cè)到預(yù)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(shuō)法中正確的是(　B　) A.α粒子轟擊鋁箔的核反應(yīng)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(shí)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(yīng)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(shí)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(guān)氫原子光譜的說(shuō)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(shuō)明氫原子只發(fā)出特定頻率的光 C.氫原子光譜說(shuō)明氫原子能級(jí)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(xiàn),故A錯(cuò)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(jí)是不連續(xù)的即是分立的,故C正確;由于躍遷時(shí)吸收或發(fā)射的光子的能量是兩個(gè)能級(jí)的能量差,所以氫原子光譜的頻率與氫原子能級(jí)的能量差有關(guān),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(yáng)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(zhǎng)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(chǎn)生光電效應(yīng),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(yīng) 解析:根據(jù)能級(jí)間躍遷輻射

5、或吸收的光子的能量等于兩能級(jí)間的能級(jí)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(cuò)誤;根據(jù)光子能量與波長(zhǎng)的關(guān)系有,h=h+h,即=+,故C錯(cuò)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(yīng),則b光一定能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng).故D正確. 5.(2019·河北保定模擬)氫原子能級(jí)的示意圖如圖所示,大量氫原子從n=4的能級(jí)向n=2的能級(jí)躍遷時(shí)輻射出可見(jiàn)光a,從n=3的能級(jí)向n=2的能級(jí)躍遷時(shí)輻射出可見(jiàn)光b,則(　C　) A.氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)可能會(huì)輻射出γ射線(xiàn) B.大量氫原子從n=4的能級(jí)向n=2的能級(jí)躍遷時(shí)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(jí)時(shí)可吸收任意頻率的光而發(fā)生電離 解析:因?yàn)棣蒙渚€(xiàn)是原子核變化時(shí)輻射的,因此氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí),不會(huì)輻射γ射線(xiàn),故A錯(cuò)誤;大量的氫原子從n=4的能級(jí)向n=2的能級(jí)躍遷時(shí)釋放3種頻率的光子,故B錯(cuò)誤;從n=4的能級(jí)向n=2的能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的光子能量大于從n=3的能級(jí)向n=2的能級(jí)躍遷時(shí)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(jí)時(shí),吸收的能量需大于等于3.4 eV,才能發(fā)生電離,故D錯(cuò)誤. 6.(2019·湖北宜昌質(zhì)檢)關(guān)于天然放射現(xiàn)象,下列說(shuō)法正確的是(　B　) A.放

7、射性元素的原子核內(nèi)的核子有半數(shù)發(fā)生變化所需的時(shí)間就是半衰期 B.放射性的原子核發(fā)生衰變后產(chǎn)生的新核從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí),輻射出γ射線(xiàn) C.當(dāng)放射性元素的原子的核外電子具有較高能量時(shí),將發(fā)生β衰變 D.放射性物質(zhì)放出的射線(xiàn)中,α粒子動(dòng)能很大,因此貫穿物質(zhì)的本領(lǐng)很強(qiáng) 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(shí)間,故A錯(cuò)誤;放射性的原子核發(fā)生衰變后產(chǎn)生的新核從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí),輻射出γ射線(xiàn),故B正確;β衰變的實(shí)質(zhì)是核內(nèi)的中子可以轉(zhuǎn)化成質(zhì)子和電子,產(chǎn)生的電子從核內(nèi)發(fā)射出來(lái),當(dāng)放射性元素的原子的核外電子具有較高能量時(shí)將向低能級(jí)躍遷,不是發(fā)生衰變,故C錯(cuò)誤;α粒子動(dòng)能很大

8、,但是貫穿物質(zhì)的本領(lǐng)很弱,故D錯(cuò)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(xiàn)——“京滬干線(xiàn)”正式開(kāi)通,我國(guó)科學(xué)家成功實(shí)現(xiàn)了世界上首次洲際量子保密通信.下列有關(guān)量子化學(xué)說(shuō)的敘述中正確的是(　A　) A.愛(ài)因斯坦根據(jù)光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,提出了“光子說(shuō)” B.庫(kù)侖通過(guò)對(duì)油滴實(shí)驗(yàn)的分析,發(fā)現(xiàn)“電荷是量子化”的 C.湯姆孫根據(jù)原子核式結(jié)構(gòu)理論,提出了“原子軌道量子化”的假說(shuō) D.盧瑟福根據(jù)原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,提出了“原子能量量子化”的 假說(shuō) 解析:愛(ài)因斯坦通過(guò)對(duì)光電效應(yīng)現(xiàn)象的研究提出了“光子說(shuō)”,A對(duì);密立根通過(guò)油滴實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電荷是量子化的,B錯(cuò);玻爾提

9、出了原子軌道量子化及原子能量量子化假說(shuō),C,D錯(cuò)誤. 8.(2018·江西上饒六校第一次聯(lián)考)PET(正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)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(guò)程O(píng)在人體內(nèi)衰變放出正電子,與人體內(nèi)負(fù)電子相遇而湮滅轉(zhuǎn)化為一對(duì)光子,被探測(cè)器探測(cè)到,經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后產(chǎn)生清晰的圖像.根據(jù)PET原理,下列說(shuō)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(duì)正負(fù)電子湮滅后也可能只生成一個(gè)光子 D.PET中所選的放射性同位素的半衰期應(yīng)較長(zhǎng) 解析:由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得O的衰變方程是 ONe,故A錯(cuò)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(dòng)量守恒定律可知,正負(fù)電子湮滅一定生成兩個(gè)光子,故C錯(cuò)誤;氧在人體內(nèi)的代謝時(shí)間不長(zhǎng),因此PET中所選的放射性同位素的半衰期應(yīng)較短,故D錯(cuò)誤. 9.(2019·安徽宿州模擬)鈾核U)經(jīng)過(guò)m次α衰變和n次β衰變變成鉛核Pb),關(guān)于該過(guò)程,下列說(shuō)法中正確的是(　B　) A.m=5,n=4 B.鈾核U)的比結(jié)合能比鉛核Pb)的比結(jié)合能小 C.衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和小于鈾核U)的結(jié)合能 D.鈾核U)衰變過(guò)程的半衰期與溫度和壓強(qiáng)有關(guān) 解析:核反應(yīng)方程為UPb+He+e根據(jù)質(zhì)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(cuò)誤;比結(jié)合能越大,原子核結(jié)合得越牢固,原子核越穩(wěn)定,所以鈾核的比結(jié)合能比鉛核的比結(jié)合能小,故B正確;鈾核U衰變成原子核Pb,根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程知,有質(zhì)量虧損,釋放能量,則衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于鈾核的結(jié)合能,故C錯(cuò)誤;放射性元素的半衰期與溫度、壓強(qiáng)無(wú)關(guān),故D錯(cuò)誤. 10.(2019·浙江寧波質(zhì)檢)靜止的氡核Rn放出α粒子后變成釙核Po,α粒子動(dòng)能為Eα.若衰變放出的能量全部變?yōu)榉礇_核和α粒子的動(dòng)能,真空中的光速為c,則該反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為(　C　) A.· B.0 C.· D.· 解析:設(shè)α粒子的質(zhì)量為m1,速度大小為v,反沖核的質(zhì)量為m2,速度大小為

12、v′.根據(jù)動(dòng)量守恒定律可得,m1v=m2v′,則==;α粒子動(dòng)能為Eα=m1v2,反沖核的動(dòng)能E′=m2v′2,則E′=Eα,釋放的總動(dòng)能為 Eα+Eα=Eα,根據(jù)能量守恒知,釋放的核能E=Eα,根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程E=Δmc2得,Δm=,C正確. 11.(2019·遼寧營(yíng)口模擬)一個(gè)U原子核在中子的轟擊下發(fā)生一種可能的裂變反應(yīng),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(gè)質(zhì)子 B.X原子核中含有141個(gè)核子 C.因?yàn)榱炎儠r(shí)釋放能量,根據(jù)E=mc2,所以裂變后的總質(zhì)量數(shù)增加 D.因?yàn)榱炎儠r(shí)釋放能量,出現(xiàn)質(zhì)量虧損,所以生成物的總質(zhì)量數(shù)減少

13、 解析:設(shè)X的原子核中含有x個(gè)質(zhì)子,質(zhì)量數(shù)為y,根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒有,92=x+38,235+1=y+94+2,解得x=54,y=140,故質(zhì)子數(shù)為54個(gè),而核子數(shù)為140個(gè),故A正確,B錯(cuò)誤;因?yàn)榱炎儠r(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損,從而釋放出能量,所以裂變后的總質(zhì)量減少,但總的質(zhì)量數(shù)是不變的,故C,D錯(cuò)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(guān)放射性元素的說(shuō)法中正確的是(　CD　) A.β射線(xiàn)與γ射線(xiàn)一樣都是電磁波,但穿透本領(lǐng)遠(yuǎn)比γ射線(xiàn)弱 B.氡的半衰期為3.8天,4個(gè)氡原子核經(jīng)過(guò)7.6天后就一定只剩下1個(gè)氡原子核 CU衰

14、變成Pb要經(jīng)過(guò)8次α衰變和6次β衰變 D.放射性元素發(fā)生β衰變時(shí)所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的 解析:β射線(xiàn)的實(shí)質(zhì)是電子流,γ射線(xiàn)的實(shí)質(zhì)是電磁波,γ射線(xiàn)的穿透本領(lǐng)比較強(qiáng),故A項(xiàng)錯(cuò)誤.半衰期對(duì)大量的原子核適用,對(duì)少量的原子核不適用,故B項(xiàng)錯(cuò)誤.經(jīng)過(guò)一次β衰變,原子核的質(zhì)量數(shù)不變,電荷數(shù)增加1,經(jīng)過(guò)一次α衰變,原子核的質(zhì)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(xiàng)正確.發(fā)生β衰變時(shí),原子核中的一個(gè)中子,轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子,電子釋放出來(lái).故D項(xiàng)正確. 13.(2019·福建龍巖模擬)日本9

15、.0級(jí)大地震導(dǎo)致福島核電站發(fā)生核泄漏事故,引起周邊國(guó)家的關(guān)注和恐慌.核反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生許多放射性的副產(chǎn)品如碘131和銫137,由于發(fā)生核泄漏,許多國(guó)家都已檢測(cè)出這兩種元素.有關(guān)核反應(yīng)及其產(chǎn)物,以下說(shuō)法正確的是(　D　) A.日本福島核電站是采用可控聚變反應(yīng)技術(shù),將產(chǎn)生的核能轉(zhuǎn)化為 電能 B.反應(yīng)堆可能發(fā)生的一種核反應(yīng)方程是UnXeSr+n C.已知銫137的半衰期為30年,現(xiàn)有100個(gè)原子核銫137經(jīng)過(guò)60年將剩下25個(gè) D.若核反應(yīng)中質(zhì)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(yīng)技術(shù),將產(chǎn)生的核能轉(zhuǎn)化為電能,故A錯(cuò)誤;核反應(yīng)方程要滿(mǎn)足質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒

16、,故該反應(yīng)產(chǎn)生2個(gè)中子,故B錯(cuò)誤;半衰期是對(duì)大量放射性元素的統(tǒng)計(jì)規(guī)律,對(duì)少量原子核是無(wú)意義的,故C錯(cuò)誤;根據(jù)質(zhì)能方程可知,若核反應(yīng)中質(zhì)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(shí)放出3個(gè)中子,核反應(yīng)方程是U+X→Ba+Kr+n;已知部分原子核的比結(jié)合能與核子數(shù)的關(guān)系如圖所示,下列說(shuō)法正確的是(　AD　) A.核反應(yīng)方程中,X粒子是中子 B.核反應(yīng)方程中,X粒子是質(zhì)子 CUBa和Kr相比Ba核的比結(jié)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(jié)合能最大 解析:根據(jù)核反應(yīng)方程結(jié)合質(zhì)

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(cuò)誤;根據(jù)比結(jié)合能的曲線(xiàn)可知,在Fe附近原子核的比結(jié)合能最大,然后隨核子數(shù)的增大,比結(jié)合能減小,所以UBa和Kr相比Kr核的比結(jié)合能最大,它最穩(wěn)定,故C錯(cuò)誤;由于在核反應(yīng)的過(guò)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(jié)合能最大,故D正確. 15.(2019·山東煙臺(tái)模擬)某實(shí)驗(yàn)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(chǎn)生了質(zhì)子H.若某次碰撞可看做對(duì)心正碰,碰后新核與質(zhì)子同方向運(yùn)動(dòng),垂直磁場(chǎng)方向射入磁場(chǎng),通過(guò)分析偏轉(zhuǎn)半徑可得出新核與質(zhì)子的速度大小之比為1∶20,已知質(zhì)子質(zhì)量為m,則(　

18、B　) A.該核反應(yīng)方程為HeNOH B.質(zhì)子的速度v約為0.19c C.若用兩個(gè)上述質(zhì)子發(fā)生對(duì)心彈性碰撞,則每個(gè)質(zhì)子的動(dòng)量變化量是0.19mc D.若用兩個(gè)上述質(zhì)子發(fā)生對(duì)心彈性碰撞,則每個(gè)質(zhì)子的動(dòng)量變化量方向與末動(dòng)量方向相反 解析:由題意可知,該核反應(yīng)方程為HeNOH,故A錯(cuò)誤;設(shè)α粒子、新核的質(zhì)量分別為4m,17m,質(zhì)子的速度為v,由題意可知,新核的速度為,選取α粒子運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎较?由動(dòng)量守恒定律得,4mv0=+mv,解得,v≈0.19c,故B正確;兩質(zhì)子質(zhì)量相等且發(fā)生對(duì)心彈性碰撞,則碰撞后兩質(zhì)子交換速度.對(duì)某一質(zhì)子,選其末動(dòng)量方向?yàn)檎较?則p2=mv,p1=-mv,又Δp

19、=p2-p1,故解出Δp=0.38mc,方向與末動(dòng)量方向一致,故C,D錯(cuò)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(yīng)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(zhì)量為m,質(zhì)子的質(zhì)量可近似看成m,光速為c. (1)寫(xiě)出核反應(yīng)方程; (2)求氚核和α粒子的速度大小; (3)若核反應(yīng)過(guò)程中放出的核能全部轉(zhuǎn)化為α粒子和氚核的動(dòng)能,求出質(zhì)量虧損. 解析:(1nLiHHe. (2)由動(dòng)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(dòng)能之和為 Ek=·3m+·4m=mv2. 釋放的核能為 ΔE=Ek-Ekn=mv2-mv2=mv2. 由愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程得,質(zhì)量虧損為 Δm==. 答案:(1nLiHHe　(2)　　(3) 8