(江蘇專版)2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題五 第三講 原子結(jié)構(gòu)與原子核課前自測診斷卷(含解析)
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1、(江蘇專版)2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題五 第三講 原子結(jié)構(gòu)與原子核課前自測診斷卷(含解析) 考點(diǎn)一 原子結(jié)構(gòu)與原子光譜 A.該實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)證實(shí)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(huì)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:選A 盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn),提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;電子質(zhì)量太小,對α粒子的影響不大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后,基本上仍沿原方向前進(jìn),D錯(cuò)誤。 2.[考查對玻爾理論及氫原子能級的理解] 下列關(guān)于玻爾原子理論及氫原子能級的說法,正確的是(
2、 ) A.原子中的電子在某一定態(tài)時(shí),電子做加速運(yùn)動(dòng),向外輻射能量 B.原子中的電子運(yùn)行軌道分布是連續(xù)的 C.由氫原子能級示意圖知,處于基態(tài)的氫原子至少要吸收13.6 eV的能量才能發(fā)生電離 D.氫原子的核外電子由一個(gè)能級躍遷到另一個(gè)能級時(shí),氫原子的能量一定增大 解析:選C 原子處于稱為定態(tài)的能量狀態(tài)時(shí),雖然電子做加速運(yùn)動(dòng),但并不向外輻射能量,故A錯(cuò)誤。原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同的圓軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對應(yīng),而電子的可能軌道的分布是不連續(xù)的,故B錯(cuò)誤。由氫原子能級示意圖知,處于基態(tài)的氫原子至少要吸收13.6 eV的能量才能發(fā)生電離,故C正確。氫原子的核外電子由高能級向低能級躍遷時(shí)釋放能量
3、,能量減少;若從低能級向高能級躍遷,則要吸收能量,能量增大,故D錯(cuò)誤。 3.[考查氫原子能級分布圖及其應(yīng)用] [多選]如圖所示是氫原子的能級圖,大量處于n=5激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時(shí),一共可以輻射出10種不同頻率的光子。其中萊曼系是指氫原子由高能級向n=1能級躍遷時(shí)釋放的光子,則( ) A.10種光子中波長最短的是從n=5激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)產(chǎn)生的 B.10種光子中有4種屬于萊曼系 C.使n=5能級的氫原子電離至少要0.85 eV的能量 D.從n=2能級躍遷到基態(tài)釋放光子的能量等于從n=3能級躍遷到n=2能級釋放光子的能量 解析:選AB n=5激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)產(chǎn)生的光子的能
4、量最大,頻率最大,所以波長最短,故A正確;由題意知,從n=5、4、3、2激發(fā)態(tài)躍遷到n=1時(shí)發(fā)出的4種光子屬于萊曼系,故B正確;由題圖知,n=5能級的電離能為0.54 eV,所以C錯(cuò)誤;從n=2能級躍遷到基態(tài)釋放光子的能量大于從n=3能級躍遷到n=2能級釋放光子的能量,所以D錯(cuò)誤。 4.[考查玻爾氫原子能級躍遷理論] [多選]圖示為氫原子的能級圖,現(xiàn)有一群處于n=3激發(fā)態(tài)的氫原子,則這些原子躍遷時(shí)( ) A.能發(fā)出3種不同頻率的光子 B.發(fā)出的光子最小能量是0.66 eV C.發(fā)出的光子最大能量是12.75 eV D.由n=3能級躍遷到n=1能級時(shí)發(fā)出的光子頻率最高 解析:選A
5、D 一群處于n=3激發(fā)態(tài)的氫原子,可能發(fā)出C32=3種不同頻率的光子,故A正確;由n=3能級向n=2能級躍遷時(shí)發(fā)出的光子能量最小,則光子頻率也最小,最小能量為(-1.51 eV)-(-3.4 eV)=1.89 eV,故B錯(cuò)誤;由n=3能級向n=1能級躍遷時(shí)發(fā)出的光子能量最大,則光子頻率也最大,波長最小。最大能量為(-1.51 eV)-(-13.6 eV)=12.09 eV,故C錯(cuò)誤,D正確。 5.[考查玻爾氫原子躍遷和電離] 氫原子處于基態(tài)時(shí),原子的能量為E1=-13.6 eV,當(dāng)處于激發(fā)態(tài)時(shí),能量為En=(普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,真空中光速c=3.0×108 m/s)
6、。 (1)若有大量的氫原子處于n=4的激發(fā)態(tài),則在躍遷過程中可能釋放出幾種頻率的光子? (2)當(dāng)氫原子從n=3的激發(fā)態(tài)躍遷到n=1的基態(tài)時(shí),向外輻射光子的波長是多少?(結(jié)果保留3位有效數(shù)字) (3)若要使處于基態(tài)的氫原子電離,至少要用多大頻率的電磁波照射原子?(結(jié)果保留3位有效數(shù)字) 解析:(1)有大量的氫原子處于n=4的激發(fā)態(tài),則在躍遷過程中可能釋放出C42=6種頻率的光子。 (2)由躍遷方程得hν=E3-E1 又有c=λν,E3=, 聯(lián)立解得向外輻射光子的波長是λ=1.03×10-7 m。 (3)要使處于基態(tài)的氫原子電離,入射光子必須滿足hν≥0-E1 代入數(shù)據(jù)解得ν=-
7、=- Hz≈3.28×1015 Hz。 答案:(1)6種 (2)1.03×10-7 m (3)3.28×1015 Hz 考點(diǎn)二 原子核的衰變 半衰期 6.[考查歷史事實(shí)] 在人類對微觀世界進(jìn)行探索的過程中,科學(xué)實(shí)驗(yàn)起到了非常重要的作用。下列說法不符合歷史事實(shí)的是( ) A.密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測出了基本電荷的數(shù)值 B.貝可勒爾通過對天然放射現(xiàn)象的研究,發(fā)現(xiàn)了原子中存在原子核 C.居里夫婦從瀝青鈾礦中分離出了釙(Po)和鐳(Ra)兩種新元素 D.湯姆孫通過陰極射線在電場和磁場中偏轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)了陰極射線是由帶負(fù)電的粒子組成的,并測出了該粒子的比荷 解析:選B 密立根通過油滴實(shí)
8、驗(yàn)測得了基本電荷的數(shù)值,故A正確;貝可勒爾通過對天然放射性現(xiàn)象的研究,證明原子核有復(fù)雜結(jié)構(gòu),α粒子散射實(shí)驗(yàn)說明原子中存在原子核,故B錯(cuò)誤;居里夫婦從瀝青鈾礦中分離出了釙(Po)和鐳(Ra)兩種新元素,故C正確;湯姆孫通過陰極射線在電場和磁場中偏轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)了陰極射線是由帶負(fù)電的粒子組成的,并測出了該粒子的比荷,故D正確。 7.[考查三種射線的特點(diǎn)] 如圖是盧瑟福設(shè)計(jì)的一個(gè)實(shí)驗(yàn):他在鉛塊上鉆了一個(gè)小孔,孔內(nèi)放入一點(diǎn)鐳,使射線只能從這個(gè)小孔里發(fā)出,隨后他將射線引入磁場中,發(fā)現(xiàn)射線立即分成三束,他把三束射線分別命名為 α射線、β射線、 γ射線?;趯@三種射線的深入分析,盧瑟福獲得了1907年
9、的諾貝爾獎(jiǎng)。以下對這三束射線描述準(zhǔn)確的是( ) A.α射線的穿透能力最弱,容易被物體吸收 B.β射線在真空中的運(yùn)動(dòng)速度是光速 C.γ射線本質(zhì)上是波長極短的電磁波,電離能力極強(qiáng) D.β射線帶負(fù)電,是來自鐳原子的核外電子 解析:選A 穿透能力最弱是α射線,電離作用強(qiáng),容易被物體吸收,故A正確;β射線的速度約是光速的十分之九,故B錯(cuò)誤;γ射線是一種波長很短的電磁波,電離能力極弱,故C錯(cuò)誤;β射線(高速電子流)帶負(fù)電,是由一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子后轉(zhuǎn)化而來的,故D錯(cuò)誤。 8.[考查α、β衰變次數(shù)的計(jì)算] 在一個(gè) U原子核衰變?yōu)橐粋€(gè) Pb原子核的過程中,發(fā)生β衰變的次數(shù)為( ) A.6
10、次 B.10次 C.22次 D.32次 解析:選A 一個(gè) U原子核衰變?yōu)橐粋€(gè) Pb原子核的過程中,發(fā)生α衰變的次數(shù)為(238-206)÷4=8次,發(fā)生β衰變的次數(shù)為2×8-(92-82)=6次,選項(xiàng)A正確。 9.[考查對半衰期概念的理解] [多選]地球年齡有多大?一直是科學(xué)研究的問題,其中一種方法是利用天然放射性元素的衰變規(guī)律探測。通過對古老巖石中鈾和鉛的含量的測定,設(shè)鈾核衰變后全部變成鉛核,通過計(jì)算推出該巖石中含有的鈾是巖石形成初期的一半,鈾238的相對含量隨時(shí)間變化關(guān)系如圖,由此可判斷( ) A.鈾238的半衰期為90億年 B.地球年齡大約45億年 C.被測
11、定的巖石在90億年后鈾、鉛粒子比例約為1∶4 D.被測定的巖石在90億年后鈾、鉛粒子比例約為1∶3 解析:選BD 由于測定出該巖石中含有的鈾是巖石形成初期時(shí)的一半,由圖像可知對應(yīng)的時(shí)間是45億年,即地球年齡大約為45億年,半衰期為45億年,故A錯(cuò)誤,B正確;設(shè)被測定的巖石在90億年后鈾原子的數(shù)目為N,鉛原子的數(shù)目為N1,則=,可得:=,即鈾、鉛粒子數(shù)之比為1∶3,故C錯(cuò)誤,D正確。 考點(diǎn)三 核反應(yīng)方程與核能計(jì)算 10.[考查核反應(yīng)的分類] 對下列各原子核變化的方程,表述正確的是( ) A.H+H→He+n是核聚變反應(yīng) B.H+H→He+n是α衰變 C.Se→Kr+2-e是核
12、裂變反應(yīng) D. U+n→Xe+Sr+2n是β衰變 解析:選A H+H→He+n,屬于核聚變反應(yīng),A正確,B錯(cuò)誤;Se→Kr+-e是β衰變,C錯(cuò)誤;U+n→Xe+Sr+2n是核裂變反應(yīng),D錯(cuò)誤。 11.[考查常見的核反應(yīng)方程] [多選]以下說法正確的是( ) A.盧瑟福通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子的核反應(yīng)方程為:He+ N→ O+H B.鈾核裂變的核反應(yīng)是: U→Ba+Kr+2n C.質(zhì)子、中子、α粒子的質(zhì)量分別為m1、m2、m3,兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)α粒子,釋放的能量是:(m1+m2-m3)c2 D.在衰變方程 Pu→X+He+γ中,X原子核的質(zhì)量數(shù)是235 解析:選AD 盧
13、瑟福通過α粒子轟擊氮核得到質(zhì)子,A項(xiàng)中的核反應(yīng)方程式電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)都守恒,故A正確;鈾核裂變的核反應(yīng)是 U+n→Ba+Kr+3n,故B錯(cuò)誤;根據(jù)質(zhì)能方程知兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)α粒子,釋放的能量是[2(m1+m2)-m3]c2 ,故C錯(cuò)誤;根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知在衰變方程 Pu→X+He+γ中,X原子核的質(zhì)量數(shù)是235,故D正確。 12.[考查裂變與質(zhì)能方程] [多選]核電站中采用反應(yīng)堆使重核裂變,將釋放出的巨大能量轉(zhuǎn)換成電能。反應(yīng)堆中一種可能的核反應(yīng)方程式是 U+n→Nd+Zr+x+y,設(shè)U核質(zhì)量為m1,中子質(zhì)量為m2,Nd核質(zhì)量為m3,Zr核質(zhì)量為m4,x質(zhì)量為m5,y質(zhì)量為
14、m6,那么,在所給的核反應(yīng)中( ) A.x可能是3H,y可能是11-e B.x可能是3n,y可能是8-e C.釋放的核能為(m1+m2-m3-m4-m5-m6)c2 D.釋放的核能為(m3+m4+m5+m6+m1-m2)c2 解析:選BC 根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒,若x是3H,y是11-e,則質(zhì)量數(shù)不守恒,若x是3n,y是8-e,則都滿足,故A錯(cuò)誤B正確;根據(jù)質(zhì)能方程可知釋放的核能為(m1+m2-m3-m4-m5-m6)c2,故C正確D錯(cuò)誤。 13.[考查輕核聚變與質(zhì)能方程] [多選]太陽能量的來源是輕核的聚變,太陽中存在的主要元素是氫,核聚變反應(yīng)可以看作是4個(gè)氫核(11H)結(jié)合
15、成1個(gè)氦核同時(shí)放出2個(gè)正電子。下表中列出了部分粒子的質(zhì)量 粒子名稱 質(zhì)子(p) α粒子 正電子(e) 中子(n) 質(zhì)量/u 1.007 3 4.001 5 0.000 55 1.008 7 以下說法中正確的是( ) A.核反應(yīng)方程為4H→He+2e B.4個(gè)氫核結(jié)合成1個(gè)氦核時(shí)的質(zhì)量虧損約為0.026 6 kg C.4個(gè)氫核結(jié)合成1個(gè)氦核時(shí)的質(zhì)量虧損約為4.43×10-29 kg D.聚變反應(yīng)過程中釋放的能量約為4.0×10-12 J 解析:選ACD 由核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)守恒及電荷數(shù)守恒得4H→He+2e,故A正確。反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為Δm=4mp-mα-2m
16、e=(4×1.007 3-4.001 5-2×0.000 55)u=0.026 6 u=4.43×10-29 kg,故C正確,B錯(cuò)誤。由質(zhì)能方程得ΔE=Δmc2=4.43×10-29×(3×108)2 J≈4.0×10-12 J,故D正確。 14.[考查比結(jié)合能曲線] [多選](2017·江蘇高考)原子核的比結(jié)合能曲線如圖所示。根據(jù)該曲線,下列判斷正確的有( ) A.He核的結(jié)合能約為14 MeV B.He核比Li核更穩(wěn)定 C.兩個(gè)H核結(jié)合成He核時(shí)釋放能量 D. U核中核子的平均結(jié)合能比Kr核中的大 解析:選BC 由題圖可知,He的比結(jié)合能為7 MeV,因此它的結(jié)合能為7 MeV×4=28 MeV,A項(xiàng)錯(cuò)誤;比結(jié)合能越大,表明原子核中核子結(jié)合得越牢固,原子核越穩(wěn)定,結(jié)合題圖可知B項(xiàng)正確;兩個(gè)比結(jié)合能小的H核結(jié)合成比結(jié)合能大的He時(shí),會(huì)釋放能量,C項(xiàng)正確;由題圖可知, U的比結(jié)合能(即平均結(jié)合能)比Kr的小,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
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