（江蘇專(zhuān)版）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤檢測(cè)（三十九）原子結(jié)構(gòu)與原子核（含解析）

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1、（江蘇專(zhuān)版）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤檢測(cè)（三十九）原子結(jié)構(gòu)與原子核（含解析） 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：原子的核式結(jié)構(gòu) 1.如圖所示為盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)的經(jīng)典再現(xiàn)，用放射性元素發(fā)出的粒子轟擊金箔，用顯微鏡觀測(cè)在環(huán)形熒光屏上所產(chǎn)生的亮點(diǎn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，下列分析正確的是(　　) A．在熒光屏上形成的亮點(diǎn)是由α粒子在金箔上打出的電子產(chǎn)生的 B．原子核應(yīng)該帶負(fù)電 C．在熒光屏上觀測(cè)到極少數(shù)的α粒子發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn) D．該實(shí)驗(yàn)中α粒子由于和電子發(fā)生碰撞而發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn) 解析：選C　在熒光屏上形成的亮點(diǎn)是由α粒子打在熒光屏上產(chǎn)生的，故A錯(cuò)誤；原子核帶正電，故B錯(cuò)誤；當(dāng)α粒子穿過(guò)原子時(shí)，電

2、子對(duì)α粒子影響很小，影響α粒子運(yùn)動(dòng)的主要是原子核，離核較遠(yuǎn)時(shí)，α粒子受到的庫(kù)侖斥力很小，運(yùn)動(dòng)方向改變量較小。只有當(dāng)α粒子與原子核十分接近時(shí)，才會(huì)受到很大庫(kù)侖斥力，而原子核很小，所以α粒子接近原子核的機(jī)會(huì)就很少，所以只有極少數(shù)α粒子發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)，而絕大多數(shù)基本按直線方向前進(jìn)，故C正確，D錯(cuò)誤。 2.如圖為盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)，①、②兩條線表示實(shí)驗(yàn)中α粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡，則沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的運(yùn)動(dòng)軌跡為(　　) A．軌跡a　　　　　　　　　 B．軌跡b C．軌跡c D．軌跡d 解析：選A　盧瑟福通過(guò)α粒子散射并由此提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，正電荷全部集中在原子核內(nèi)，α

3、粒子帶正電，同種電荷相互排斥，所以沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的運(yùn)動(dòng)軌跡為a，因離原子核越近，受到的庫(kù)侖斥力越強(qiáng)，則偏轉(zhuǎn)程度越強(qiáng)，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。 3．[多選](2016·天津高考)物理學(xué)家通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)的深入觀察和研究，獲得正確的科學(xué)認(rèn)知，推動(dòng)物理學(xué)的發(fā)展。下列說(shuō)法符合事實(shí)的是(　　) A．赫茲通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了麥克斯韋關(guān)于光的電磁理論 B．查德威克用α粒子轟擊N獲得反沖核O，發(fā)現(xiàn)了中子 C．貝克勒爾發(fā)現(xiàn)的天然放射性現(xiàn)象，說(shuō)明原子核有復(fù)雜結(jié)構(gòu) D．盧瑟福通過(guò)對(duì)陰極射線的研究，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型 解析：選AC　麥克斯韋曾提出光是電磁波，赫茲通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了麥克斯韋

4、關(guān)于光的電磁理論，選項(xiàng)A正確；查德威克用α粒子轟擊Be，獲得反沖核6C，發(fā)現(xiàn)了中子，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，說(shuō)明原子核有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，選項(xiàng)C正確；盧瑟福通過(guò)對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的研究，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：原子能級(jí)躍遷規(guī)律 4．[多選](2019·南通一模)已知?dú)湓踊鶓B(tài)能量為－13.6 eV，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．使n＝2能級(jí)的氫原子電離至少需要吸收3.4 eV的能量 B．氫原子由n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)，放出光子，能量增加 C．處于基態(tài)的氫原子吸收能量為10.2 eV的光子躍遷到n＝4激發(fā)態(tài) D．大量處于n＝3激發(fā)態(tài)的氫原子會(huì)輻射出

5、3種不同頻率的光 解析：選AD　氫原子基態(tài)能量為－13.6 eV，則n＝2能級(jí)的能量為E2＝－ eV＝－3.4 eV，因此要使處于n＝2能級(jí)的氫原子電離至少需要吸收3.4 eV的能量，故A正確；氫原子由n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)，放出光子，能量減少，故B錯(cuò)誤；處于基態(tài)的氫原子吸收能量為10.2 eV的光子，能量變?yōu)棣＝－13.6 eV＋10.2 eV＝－3.4 eV，因此會(huì)從n＝1能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)，故C錯(cuò)誤；根據(jù)C＝3，可知，大量處于n＝3能級(jí)的氫原子躍遷時(shí)能輻射出3種不同頻率的光子，故D正確。 5.(2019·蘇北一模)如圖所示為氫原子的能級(jí)圖，萊曼線系是氫原子從n＝2,3,4,5

6、，…激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)輻射的光譜線系，輻射出光子的最小頻率為_(kāi)_____，該光子被某種金屬吸收后，逸出的光電子最大初動(dòng)能為Ek，則該金屬的逸出功為_(kāi)_______。(已知普朗克常量為h，氫原子處于基態(tài)時(shí)的能級(jí)為E1) 解析：由激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)的能級(jí)差越小，輻射出的光子能量越小，則從n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)輻射出的光子頻率最小，E2－E1＝ΔEmin＝hνmin，而E2＝＝，可得νmin＝－；根據(jù)愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)方程Ek＝hνmin－W0，可得W0＝－E1－Ek。 答案：－　－－Ek 6.(2018·南京、鹽城二模)如圖是氫原子的能級(jí)示意圖，已知基態(tài)氫原子能量為E1，普朗克常量為h，則

7、氫原子從n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)時(shí)輻射出的光子的頻率為_(kāi)_____；若此光子恰好能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則當(dāng)氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)時(shí)放出的光子照到該金屬表面時(shí)，逸出的光電子的最大初動(dòng)能為_(kāi)_______。 解析：根據(jù)玻爾理論，處于n＝2能級(jí)的能量為，當(dāng)氫原子從能級(jí)n＝2躍遷到n＝1能級(jí)時(shí)，放出光子的頻率為－E1＝hν，ν＝－；根據(jù)玻爾理論，處于n＝3能級(jí)的能量為，當(dāng)氫原子從能級(jí)n＝3躍遷到n＝1時(shí)，放出光子的能量為－E1＝－，照射到該金屬表面時(shí)，逸出的光電子的最大初動(dòng)能為Ek＝－－＝－。 答案：－?。? 7．(2018·泰州二模)氫原子能級(jí)圖如圖所示，大量處于n＝2能級(jí)的氫原

8、子躍遷到基態(tài)，發(fā)射出的光照射光電管陰極K，測(cè)得遏止電壓為7.91 V，則陰極K的逸出功W＝______eV；在氫原子巴爾末系(氫原子從n≥3能級(jí)直接躍遷到n＝2能級(jí)形成的譜線)中有________種頻率的光照射該光電管不能發(fā)生光電效應(yīng)。 解析：由題意知，遏止電壓為7.91 V，光電子的最大初動(dòng)能為7.91 eV，光子的能量是(－3.4 eV)－(－13.6 eV)＝10.2 eV，故陰極K的逸出功W0＝10.2 eV－7.91 eV＝2.29 eV；在氫原子巴爾末系中，從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)釋放光子的能量為(－1.51 eV)－(－3.4 eV)＝1.89 eV，小于2.29 eV，從

9、n＝4能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)釋放光子的能量為(－0.85 eV)－(－3.4 eV)＝2.55 eV，大于2.29 eV，故氫原子巴爾末系中只有1種頻率的光照射該光電管不能發(fā)生光電效應(yīng)。 答案：2.29　1 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：原子核的衰變規(guī)律 8．[多選]目前，在居室裝修中經(jīng)常用到花崗巖、大理石等裝飾材料，這些材料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(　　) A．β射線與γ射線一樣都是電磁波，但穿透本領(lǐng)遠(yuǎn)比γ射線弱 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 C.U衰變成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)

10、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：選CD　β射線的實(shí)質(zhì)是電子流，γ射線的實(shí)質(zhì)是電磁波，γ射線的穿透本領(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，核電荷數(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，核電荷數(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。 9．[多選](2019·徐州模擬)下列說(shuō)法正確的是(　　) A．質(zhì)量數(shù)越小的原子核，比結(jié)合能

11、越大 B．粒子被加速后，其物質(zhì)波的波長(zhǎng)將變短 C．玻爾的能級(jí)和電子軌道不連續(xù)的觀點(diǎn)，成功地解釋了氫原子的光譜 D．某放射性元素的400個(gè)原子核中有200個(gè)發(fā)生衰變的時(shí)間為它的一個(gè)半衰期 解析：選BC　組成原子核的核子越多，它的結(jié)合能就越高，它的結(jié)合能與核子數(shù)之比，稱(chēng)做比結(jié)合能，所以質(zhì)量數(shù)越小的原子核，比結(jié)合能不一定越大，故A錯(cuò)誤；根據(jù)物質(zhì)波的波長(zhǎng)λ＝＝，則粒子被加速后，其物質(zhì)波的波長(zhǎng)將變短，故B正確；玻爾的能級(jí)和電子軌道不連續(xù)的觀點(diǎn)，成功地解釋了氫原子的光譜，故C正確；放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變時(shí)所需要的時(shí)間叫半衰期，這是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)于大量的原子核才適用，對(duì)于少量原子核是

12、不成立的，故D錯(cuò)誤。 10．[多選]放射性元素釙(Po)發(fā)生α衰變，其半衰期是138天，衰變方程為Po→X＋He＋γ，則下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．X原子核含有124個(gè)中子 B．X原子核含有206個(gè)核子 C．γ射線是由處于激發(fā)態(tài)的釙核從較高能級(jí)向較低能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的 D．100 g的Po經(jīng)276天，已衰變的質(zhì)量為75 g 解析：選ABD　根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒得，X的電荷數(shù)為82，質(zhì)量數(shù)為206，則中子數(shù)為206－82＝124，故A、B正確；衰變發(fā)出的γ放射線是伴隨著α衰變產(chǎn)生的，故C錯(cuò)誤；根據(jù)m＝m0知100 g的Po經(jīng)276天，已衰變的質(zhì)量為75 g，故D正確。 11

13、．能源是社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，發(fā)展核能是解決能源問(wèn)題的途徑之一，核能作為一種新能源在現(xiàn)代社會(huì)中已不可缺少，我國(guó)在完善核電安全基礎(chǔ)上將加大核電站建設(shè)規(guī)模，核泄漏中的钚(Pu)是一種具有放射性的超鈾元素，它可破壞細(xì)胞基因，提高罹患癌癥的風(fēng)險(xiǎn)。已知钚的一種同位素Pu的半衰期為24 100年，其衰變方程為Pu→X＋He＋γ。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(　　) A．X原子核中含有92個(gè)中子 B．100個(gè)Pu經(jīng)過(guò)24 100年后一定還剩余50個(gè) C．由于衰變時(shí)釋放巨大的能量，根據(jù)E＝mc2，衰變過(guò)程總質(zhì)量增加 D．衰變發(fā)出的γ射線是波長(zhǎng)很短的光子，具有很強(qiáng)的穿透能力 解析：選D　由方程式可計(jì)算X，原子核含質(zhì)

14、子92個(gè)，中子143個(gè)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；放射性元素的衰變規(guī)律是統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)大量的原子核衰變才有意義，100個(gè)原子核過(guò)少，不一定在半衰期后只剩余一半，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；衰變時(shí)釋放巨大能量，即有能量損失，根據(jù)E＝mc2，應(yīng)有質(zhì)量損失，總質(zhì)量減少，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；γ射線是光子流，穿透能力很強(qiáng)，能穿透幾厘米厚的鉛板，故D項(xiàng)正確。 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：核反應(yīng)方程與核能計(jì)算 12．[多選](2018·南通三模)中微子是一種不帶電、質(zhì)量很小的粒子，早在1942年我國(guó)物理學(xué)家王淦昌首先提出證實(shí)中微子存在的實(shí)驗(yàn)方案。靜止的鈹核(Be)可能從很靠近它的核外電子中俘獲一個(gè)電子(動(dòng)能忽略不計(jì))形成一個(gè)新核并放出中微子，新核處于激發(fā)態(tài)，放

15、出γ光子后回到基態(tài)。通過(guò)測(cè)量新核和γ光子的能量，可間接證明中微子的存在。則(　　) A．產(chǎn)生的新核是鋰核(Li) B．反應(yīng)過(guò)程吸收能量 C．中微子的動(dòng)量與處于激發(fā)態(tài)新核的動(dòng)量大小相等 D．中微子的動(dòng)能與處于激發(fā)態(tài)新核的動(dòng)能相等 解析：選AC　根據(jù)題意可知發(fā)生的核反應(yīng)方程為：Be＋ e→Li＋νe，所以產(chǎn)生的新核是鋰核，反應(yīng)過(guò)程放出能量，故A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)動(dòng)量守恒可知中微子的動(dòng)量與處于激發(fā)態(tài)新核的動(dòng)量大小相等，方向相反，故C正確；因?yàn)橘|(zhì)量不等，根據(jù)Ek＝，可知中微子的動(dòng)能與處于激發(fā)態(tài)新核的動(dòng)能不相等，故D錯(cuò)誤。 13．[多選](2018·南京、鹽城二模)放射性元素氡(Rn)的半衰

16、期為T(mén)，氡核放出一個(gè)X粒子后變成釙核(Po)，設(shè)氡核、釙核和X粒子的質(zhì)量分別為m1、m2、m3。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．該過(guò)程的核反應(yīng)方程是Rn→Po＋He B．發(fā)生一次核反應(yīng)釋放的核能為(m2＋m3－m1)c2 C．1 g氡經(jīng)2T時(shí)間后，剩余氡原子的質(zhì)量為0.5 g D．釙核的比結(jié)合能比氡核的比結(jié)合能大 解析：選AD　根據(jù)核反應(yīng)過(guò)程質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒，該核反應(yīng)方程是Rn→Po＋He，故A正確；該核反應(yīng)中虧損的質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量，故釋放的核能為E＝(m1－m2－m3)c2，故B錯(cuò)誤；1 g氡經(jīng)2T時(shí)間后，剩余氡原子的質(zhì)量為0.25 g，故C錯(cuò)誤；從氡核衰變到釙核放出核能，所以釙

17、核的比結(jié)合能比氡核的比結(jié)合能大，故D正確。 14．[多選](2019·蘇錫常鎮(zhèn)一模)下列四副圖涉及不同的物理知識(shí)，其中說(shuō)法正確的是(　　) A．甲圖中，原子核D和E聚變成原子核F要放出能量 B．乙圖中，盧瑟福通過(guò)分析α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子和中子 C．丙圖中，原來(lái)有1 000個(gè)氡222，經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期的時(shí)間，一定還剩下500個(gè) D．丁圖中，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)屬于重核的裂變 解析：選AD　甲圖中，原子核D和E聚變成原子核F有質(zhì)量虧損要放出能量，選項(xiàng)A正確；乙圖中，盧瑟福通過(guò)分析α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果，確定了原子的核式結(jié)構(gòu)理論，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)少量的原子核不

18、適用，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；丁圖中，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)屬于重核的裂變，選項(xiàng)D正確。 15．正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層顯像，是核醫(yī)學(xué)領(lǐng)域比較先進(jìn)的臨床檢查影像技術(shù)。放射性同位素在衰變過(guò)程中會(huì)釋放出正電子，一個(gè)正電子遇到一個(gè)電子后發(fā)生湮滅，產(chǎn)生方向相反的一對(duì)光子。已知電子的質(zhì)量為m，光速為c，則一對(duì)靜止的正、負(fù)電子湮滅過(guò)程中產(chǎn)生的一個(gè)光子能量是________，湮滅的反應(yīng)方程式為_(kāi)_________________。 解析：由于光子無(wú)靜止的質(zhì)量，則電子對(duì)撞過(guò)程中的質(zhì)量虧損為Δm＝2m－0＝2m。由愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程知電子對(duì)撞放出的能量為ΔE＝Δmc2＝2mc2，根據(jù)能量守恒得，每個(gè)光子的能量為mc2，根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒與電

19、荷數(shù)守恒寫(xiě)出湮滅的反應(yīng)方程式為：e＋e→2γ。 答案：mc2　e＋e→2γ 16．(2018·南京三模)用速度為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初速度方向相反，氚核與α粒子的速度之比為7∶8。已知中子的質(zhì)量為m，質(zhì)子的質(zhì)量也可近似看作m，普朗克常量為h。 (1)寫(xiě)出核反應(yīng)方程； (2)該核反應(yīng)中α粒子對(duì)應(yīng)的物質(zhì)波的波長(zhǎng)為多少？ 解析：(1)由題意可得，核反應(yīng)方程為n＋Li→H＋He。 (2)由動(dòng)量守恒定律得mv＝－3mv1＋4mv2 又v1∶v2＝7∶8 解得v1＝v，v2＝v α粒子對(duì)應(yīng)的物質(zhì)波的波長(zhǎng)為 λ＝＝＝。 答案：(1)n＋Li→H＋He　(2)