2020版高考物理一輪復習 第十二章 課時作業(yè)40 原子結(jié)構(gòu) 原子核 新人教版

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1、課時作業(yè)40　原子結(jié)構(gòu)　原子核 時間：45分鐘 1．如圖是盧瑟福的α粒子散射實驗裝置，在一個小鉛盒里放有少量的放射性元素釙，它發(fā)出的α粒子從鉛盒的小孔射出，形成很細的一束射線，射到金箔上，最后打在熒光屏上產(chǎn)生閃爍的光點．下列說法正確的是(　A　) A．該實驗是盧瑟福建立原子核式結(jié)構(gòu)模型的重要依據(jù) B．該實驗證實了湯姆孫原子模型的正確性 C．α粒子與原子中的電子碰撞會發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn) D．絕大多數(shù)的α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn) 解析：盧瑟福根據(jù)α粒子散射實驗，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，A項正確，B項錯誤；電子質(zhì)量太小，對α粒子的影響不大，C項錯誤；絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上仍沿原

2、方向前進，D項錯誤． 2．氡222經(jīng)過α衰變變成釙218，t＝0時氡的質(zhì)量為m0，任意時刻氡的質(zhì)量為m，下列四幅圖中正確的是(　B　) 解析：每經(jīng)過一個半衰期有一半質(zhì)量發(fā)生衰變，則剩余質(zhì)量m＝m0n＝m0，解得＝，T為半衰期，可知與t成指數(shù)函數(shù)關(guān)系，故B項正確，A、C、D項錯誤． 3．如圖為氫原子能級示意圖，則氫原子(　A　) A．從n＝4能級躍遷到n＝3能級比從n＝3能級躍遷到n＝2能級輻射出電磁波的波長長 B．從n＝5能級躍遷到n＝1能級比從n＝5能級躍遷到n＝4能級輻射出電磁波的速度大 C．處于不同能級時，核外電子在各處出現(xiàn)的概率是一樣的 D．從高能級向低能級躍遷時

3、，氫原子核一定向外放出能量 解析：光子能量E＝hν＝，而E4－3λ3－2，A項正確．不同頻率的電磁波在真空中傳播時速度均相等，故B錯誤．電子在核外不同能級出現(xiàn)的概率是不同的，故C錯誤．能級躍遷是核外電子在不同軌道間的躍遷，與原子核是否放出能量無關(guān)，故D錯誤． 4．如圖所示為氫原子的能級圖，當一群氫原子從n＝3能級向低能級躍遷時，共輻射出三種不同頻率的光子，光子的頻率分別為ν1、ν2、ν3，且ν1>ν2>ν3，則下列說法正確的是(　B　) A.＋＝ B．ν1＝ν2＋ν3 C．從n＝3能級躍遷到n＝2能級，輻射出的光子頻率為ν1 D．輻射出頻率為ν1的光子后

4、的氫原子的電勢能比輻射出頻率為ν2的光子后的氫原子的電勢能大 解析：由題意及玻爾理論可知，E3－E1＝hν1，E2－E1＝hν2，E3－E2＝hν3，因此有hν1＝hν2＋hν3，即ν1＝ν2＋ν3，選項A錯誤，B正確；從n＝3能級躍遷到n＝2能級，輻射出的光子頻率為ν3，選項C錯誤；輻射出的頻率為ν1的光子后的氫原子處于基態(tài)，輻射出頻率為ν2的光子后氫原子也處于基態(tài)，因此氫原子的電勢能相同，選項D錯誤． 5．下列關(guān)于核反應方程及描述正確的是(　C　) A.H＋H→He＋n是α衰變方程 B.U＋n→Xe＋Sr＋2n是核聚變方程 C.He＋Al→P＋n是居里夫婦發(fā)現(xiàn)人工放射性同位素的核

5、反應方程 D.N＋He→O＋H是α衰變方程 解析：A項是輕核聚變反應，故A錯誤；B項是核裂變方程，故B錯誤；D項是盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應方程，故D錯誤；故本題選C. 6．一靜止的鈾核放出一個α粒子衰變成釷核，衰變方程為U→Th＋He.下列說法正確的是(　B　) A．衰變后釷核的動能等于α粒子的動能 B．衰變后釷核的動量大小等于α粒子的動量大小 C．鈾核的半衰期等于其放出一個α粒子所經(jīng)歷的時間 D．衰變后α粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量 解析：衰變過程滿足動量守恒定律，所以衰變后釷核的動量與α粒子的動量等大反向，B正確；由動能和動量的關(guān)系式可知Ek＝mv2＝，由于釷核的

6、質(zhì)量大于α粒子的質(zhì)量，所以釷核的動能小于α粒子的動能，A錯誤；半衰期的定義是大量放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間，并不是其放出一個α粒子所經(jīng)歷的時間，C錯誤；由于該反應放出能量，所以一定會發(fā)生質(zhì)量虧損，衰變后α粒子與釷核的質(zhì)量之和小于衰變前鈾核的質(zhì)量，D錯誤． 7．在某些恒星內(nèi)部，3個α粒子可以結(jié)合成一個C核，已知C核的質(zhì)量為m1＝1.993 02×10－26 kg，α粒子的質(zhì)量為m2＝6.646 72×10－27 kg，真空中光速c＝3×108 m/s，求： (1)寫出這個核反應方程． (2)這個核反應中釋放的核能(保留一位有效數(shù)字)．試比較α粒子的比結(jié)合能與C的比結(jié)合能哪個

7、大？ 解析：(1)3個α粒子可以結(jié)合成一個C核，這個核反應方程是3He→C. (2)由愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2，有：ΔE＝Δmc2＝(3×6.646 72×10－27－1.993 02×10－26)×(3×108)2 J＝9×10－13 J 結(jié)合能與核子數(shù)的比值即為比結(jié)合能，因此可知，α粒子的比結(jié)合能小于C的比結(jié)合能． 答案：(1)3He→C　(2)9×10－13 J　C的比結(jié)合能大 8．(2019·福建福州質(zhì)檢)(多選)氫原子能級如圖所示，已知可見光光子的能量在1.61～3.10 eV范圍內(nèi)，則下列說法正確的是(　BD　) A．氫原子能量狀態(tài)由n＝2能級躍遷到n＝1

8、能級，放出的光子為可見光 B．大量氫原子處于n＝4能級時，向低能級躍遷能發(fā)出6種不同頻率的光子 C．處于基態(tài)的氫原子電離需要釋放13.6 eV的能量 D．氫原子處于n＝2能級時，可吸收2.86 eV能量的光子躍遷到高能級 解析：由n＝2能級躍遷到n＝1能級產(chǎn)生的光子能量為E＝－3.4 eV－(－13.6) eV＝10.2 eV，不在可見光的能量范圍內(nèi)，故放出的光子不是可見光，故A錯誤；大量處于n＝4能級的激發(fā)態(tài)氫原子向低能級躍遷時，能產(chǎn)生C＝6種不同頻率的光子，故B正確；處于基態(tài)的氫原子電離需要吸收13.6 eV的能量，故C錯誤；氫原子處于n＝2能級吸收能量為2.86 eV的光子，能量

9、變?yōu)椋?.54 eV，即將躍遷到n＝5能級，故D正確． 9．(2019·安徽六校二聯(lián))近幾年中國等許多國家積極發(fā)展“月球探測計劃”，該計劃中的科研任務(wù)之一是探測月球上氦3的含量．氦3是一種清潔、安全和高效的核發(fā)電燃料，可以采用在高溫高壓下用氘和氦3進行核聚變反應發(fā)電．若已知氘核的質(zhì)量為2.013 6 u，氦3的質(zhì)量為3.015 0 u，氦核的質(zhì)量為4.001 51 u，質(zhì)子質(zhì)量為1.007 83 u，中子質(zhì)量為1.008 665 u,1 u相當于931.5 MeV.則下列說法正確的是(　A　) A．一個氘和一個氦3的核聚變反應釋放的核能約為17.9 MeV B．氘和氦3的核聚變反應方程式

10、：H＋He→He＋X，其中X是中子 C．因為聚變時釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以生成物的總質(zhì)量數(shù)減少 D．目前我國的泰山、大亞灣等核電站廣泛使用氦3進行核聚變反應發(fā)電 解析：氘和氦3的核聚變反應方程式：H＋He→He＋H，可知X為質(zhì)子，B項錯誤．釋放的核能ΔE＝Δmc2＝(2.013 6＋3.015 0－4.001 51－1.007 83)×931.5 MeV≈17.9 MeV，所以A項正確．因為聚變時釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，則反應后的總質(zhì)量小于反應前的總質(zhì)量，但是在核反應中質(zhì)量數(shù)守恒，故C項錯誤．現(xiàn)在的核電站均使用核裂變反應發(fā)電，故D項錯誤． 10．(2019·山東菏澤一模)如圖所示為

11、氫原子的能級圖，一群氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，在向低能級躍遷的過程中向外發(fā)出光子，用這些光子照射逸出功為1.90 eV的金屬銫，下列說法正確的是(　D　) A．這群氫原子能發(fā)出6種頻率不同的光，其中從n＝4能級躍遷到n＝3能級所發(fā)出的光波長最短 B．這群氫原子能發(fā)出3種頻率不同的光，其中從n＝4能級躍遷到n＝1能級所發(fā)出的光頻率最高 C．金屬銫表面所逸出的光電子的初動能最大值為12.75 eV D．金屬銫表面所逸出的光電子的初動能最大值為10.85 eV 解析：這群氫原子能發(fā)出C＝6種頻率的光子，從n＝4能級躍遷到n＝3能級所發(fā)出的光的頻率最小，波長最長，從n＝4能級躍遷到n＝1

12、能級所發(fā)出的光的頻率最高，波長最短，選項A、B錯誤；光電子的初動能最大值對應入射光子的頻率最高，ΔE＝E4－E1＝－0.85 eV－(－13.6 eV)＝12.75 eV，由光電效應方程知Ek＝ΔE－W0＝10.85 eV，選項C錯誤，D正確． 11．(2019·安徽滁州模擬)2017年，量子通信衛(wèi)星“墨子號”首席科學家潘建偉獲得“物質(zhì)科學獎”．對于有關(guān)粒子的研究，下列說法正確的是(　A　) A．在鈾核的裂變中，當鈾塊的體積小于“臨界體積”時，不能發(fā)生鏈式反應 B．當溫度發(fā)生變化時，鈾元素的半衰期也發(fā)生變化 C．輕核聚變的過程質(zhì)量增大，重核裂變的過程有質(zhì)量虧損 D．比結(jié)合能小的原子核

13、結(jié)合成(或分裂成)比結(jié)合能大的原子核時一定吸收能量 解析：在鈾核的裂變中，當鈾塊的體積小于“臨界體積”時，不能發(fā)生鏈式反應，故A正確；半衰期由原子核內(nèi)部因素決定，與溫度等環(huán)境因素無關(guān)，故B錯誤；裂變和聚變都有質(zhì)量虧損，故C錯誤；比結(jié)合能小的原子核結(jié)合成(或分裂成)比結(jié)合能大的原子核時有質(zhì)量虧損，釋放能量，故D錯誤． 12．在磁感應強度為B的勻強磁場中，一個靜止的放射性原子核發(fā)生了一次α衰變．放射出的α粒子(He)在與磁場垂直的平面內(nèi)做圓周運動，其軌道半徑為R.以m、q分別表示α粒子的質(zhì)量和電荷量． (1)放射性原子核用X表示，新核的元素符號用Y表示，寫出該α衰變的核反應方程； (2)α

14、粒子的圓周運動可以等效成一個環(huán)形電流，求圓周運動的周期和環(huán)形電流的大?。? (3)設(shè)該衰變過程釋放的核能都轉(zhuǎn)化為α粒子和新核的動能，新核的質(zhì)量為M，求衰變過程的質(zhì)量虧損Δm. 解析：(1)X→Y＋He (2)洛倫茲力提供向心力，有qvB＝m 所以v＝，T＝＝ 等效電流I＝＝. (3)衰變過程動量守恒，有0＝pY＋pα 所以pY＝－pα，“－”表示方向相反． 因為p＝mv，Ek＝mv2　所以Ek＝ 即EkYEkα＝mM 由能量守恒Δmc2＝EkY＋Ekα Δm＝，其中Ekα＝mv2＝， 所以Δm＝. 答案：(1)X→Y＋He　(2)　 (3) 7