（江蘇專用）2020高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 專題五 動量與原子物理學(xué) 第三講 原子結(jié)構(gòu)與原子核——課后自測診斷卷

第三講 原子結(jié)構(gòu)與原子核課后自測診斷卷1多選(2019江蘇七市三模)中微子是一種不帶電、質(zhì)量很小的粒子。早在1942年我國物理學(xué)家王淦昌首先提出證實中微子存在的實驗方案。靜止的鈹核(Be)可能從很靠近它的核外電子中俘獲一個電子(動能忽略不計)形成一個新核并放出中微子，新核處于激發(fā)態(tài)，放出光子后回到基態(tài)。通過測量新核和光子的能量，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)過程吸收能量C中微子的動量與處于激發(fā)態(tài)新核的動量大小相等D中微子的動能與處于激發(fā)態(tài)新核的動能相等解析：選AC根據(jù)題意可知發(fā)生的核反應(yīng)方程為BeeLie，所以產(chǎn)生的新核是鋰核，反應(yīng)過程放出能量，故A正確，B錯誤；根據(jù)動量守恒可知中微子的動量與處于激發(fā)態(tài)新核的動量大小相等，方向相反，故C正確；因為中微子的動量與處于激發(fā)態(tài)新核的動量大小相等，質(zhì)量不等，根據(jù)Ek，可知中微子的動能與處于激發(fā)態(tài)新核的動能不相等，故D錯誤。2多選(2019武漢質(zhì)檢)我國自主研發(fā)的釷基熔鹽是瞄準(zhǔn)未來2030年后核能產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求的第四代核反應(yīng)堆，是一種液態(tài)燃料堆，使用釷鈾核燃料循環(huán)，以氧化鹽為冷卻劑，將天然核燃料和可轉(zhuǎn)化核燃料熔融于高溫氯化鹽中，攜帶核燃料在反應(yīng)堆內(nèi)部和外部進(jìn)行循環(huán)。釷232不能直接使用，需要俘獲一個中子后經(jīng)過2次衰變轉(zhuǎn)化成鈾233再使用，鈾233的一種典型裂變方程是UnBaKr3n。已知鈾233的結(jié)合能為E1、鋇142的結(jié)合能為E2、氪89的結(jié)合能為E3，則()A鈾233比釷232少一個中子B鈾233、鋇142、氪89三個核中氪89的結(jié)合能最小，比結(jié)合能卻最大C鈾233、鋇142、氪89三個核中鈾233的結(jié)合能最大，比結(jié)合能也最大D鈾233的裂變反應(yīng)釋放的能量為EE1E2E3解析：選AB設(shè)釷核的電荷數(shù)為a，則釷232俘獲一個中子后經(jīng)過2次衰變轉(zhuǎn)化成鈾233，則a92290，則釷232中含有中子數(shù)為23290142，鈾233含有中子數(shù)為23392141，則鈾233比釷232少一個中子，選項A正確；鈾233、鋇142、氪89三個核中氪89質(zhì)量數(shù)最小，結(jié)合能最小，因核子數(shù)較小，則比結(jié)合能卻最大，選項B正確，C錯誤；鈾233的裂變反應(yīng)中釋放的能量等于生成物的結(jié)合能減去反應(yīng)物的結(jié)合能，選項D錯誤。3多選(2019南京、鹽城三模)下列對物理知識的理解正確的有()A射線的穿透能力較弱，用厚紙板就能擋住B動能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長也相等C放射性元素釙的半衰期為138天，100 g的釙經(jīng)276天，已發(fā)生衰變的質(zhì)量為75 gD質(zhì)子、中子、粒子的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，兩個質(zhì)子和兩個中子結(jié)合成一個粒子，釋放的能量是(m1m2m3)c2解析：選AC射線電離最弱，穿透最強(qiáng)，射線電離最強(qiáng)，穿透最弱，用厚紙板就能擋住，故A正確；動能相同的質(zhì)子和電子，它們的動量大小可以用公式p判斷，質(zhì)子與電子的質(zhì)量不同，所以動能相等的電子與質(zhì)子的動量是不同的，再根據(jù)德布羅意波的波長公式，可知其波長也不相同，故B錯誤；根據(jù)mm0知，100 g的Po經(jīng)276天，即經(jīng)過2個半衰期，已衰變的質(zhì)量為75 g，故C正確；質(zhì)子、中子、粒子的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，兩個質(zhì)子和兩個中子結(jié)合成一個粒子，由愛因斯坦質(zhì)能方程可知，釋放的能量是(2m12m2m3)c2，故D錯誤。4多選(2019南京、鹽城二模)放射性元素氡(Rn)的半衰期為T，氡核放出一個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，下列說法正確的是()A該過程的核反應(yīng)方程是RnPoHeB發(fā)生一次核反應(yīng)釋放的核能為(m2m3m1)c2C1 g氡經(jīng)2T時間后，剩余氡原子的質(zhì)量為0.5 gD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)過程質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒，該核反應(yīng)方程是RnPoHe，故A正確；聚變反應(yīng)中虧損的質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量，故釋放的核能為E(m1m2m3)c2，故B錯誤；1 g氡經(jīng)2T時間后，剩余氡原子的質(zhì)量為0.25 g，故C錯誤；從氡核衰變成釙核放出核能，所以釙核的比結(jié)合能比氡核的比結(jié)合能大，故D正確。5多選(2019南師附中模擬)基于下列四幅圖的敘述正確的是()A由甲圖可知，黑體溫度升高時，各種波長的電磁波輻射強(qiáng)度都增加，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動B由乙圖可知，a光光子的頻率高于b光光子的頻率C由丙圖可知，該種元素的原子核每經(jīng)過7.6天就有發(fā)生衰變D由丁圖可知，中等大小的核的比結(jié)合能大，這些核最穩(wěn)定解析：選AD由題圖甲觀察可知黑體溫度升高時，各種波長的電磁波輻射強(qiáng)度都增加，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動，故A正確；由題圖乙可知，a光光子的頻率低于b光光子的頻率，故B錯誤；由題圖丙可知，該種元素的原子核每經(jīng)過7.6天就有發(fā)生衰變，故C錯誤；由題圖丁可知，質(zhì)量數(shù)為40的原子的比結(jié)合能最大，即中等大小的核的比結(jié)合能大，這些核最穩(wěn)定，故D正確。6多選(2019南通一模)已知氫原子基態(tài)能量為13.6 eV，下列說法正確的有()A使n2能級的氫原子電離至少需要吸收3.4 eV的能量B氫原子由n3能級躍遷到n2能級，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n4激發(fā)態(tài)D大量處于n3激發(fā)態(tài)的氫原子會輻射出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n2能級為E2 eV3.4 eV，因此要使處于n2能級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n3能級躍遷到n2能級，放出光子，能量減少，故B錯誤；處于基態(tài)的氫原子吸收能量為10.2 eV的光子，能量變?yōu)镋13.6 eV10.2 eV3.4 eV，因此會從n1能級躍遷到n2能級，故C錯誤；根據(jù)C3，可知大量處于n3能級的氫原子躍遷時能輻射出3種不同頻率的光子，故D正確。7多選(2019宿遷一模)下列說法中正確的有()A氡核的半衰期為3.8天，20個氡原子核經(jīng)7.6天后剩下5個氫原子核B由質(zhì)能方程可知，物體的能量發(fā)生變化時，物體的質(zhì)量也相應(yīng)變化C鐳核發(fā)生一次衰變時，產(chǎn)生的新核與原來的原子核相比，中子數(shù)減少了4D釷核發(fā)生衰變后，產(chǎn)生新核的比結(jié)合能大于原來釷核的比結(jié)合能解析：選BD半衰期具有統(tǒng)計意義，對大量的原子核適用，對少數(shù)的原子核不適用，故A錯誤；質(zhì)能方程Emc2可知，物體的能量發(fā)生變化時，物體的質(zhì)量也相應(yīng)變化，故B正確；鐳核發(fā)生一次衰變時，新核與原來的原子核相比，質(zhì)量數(shù)減少了4，中子數(shù)減少2，故C錯誤；釷核發(fā)生衰變后，產(chǎn)生新核處于高能級，所以產(chǎn)生的新核比結(jié)合能增加，故D正確。8多選(2019鹽城四模)下列說法正確的是()A氘和氚聚變反應(yīng)中產(chǎn)生的氦核具有放射性B核反應(yīng)堆中的石墨是將快中子減速為慢中子C核反應(yīng)堆中的鎘是調(diào)節(jié)中子數(shù)目控制反應(yīng)速度D裂變反應(yīng)后的平均結(jié)合能比反應(yīng)前的平均結(jié)合能小解析：選BC氘和氚聚變反應(yīng)中產(chǎn)生的氦核因原子序數(shù)較小，則不具有放射性，選項A錯誤；核反應(yīng)堆中的石墨是將快中子減速為慢中子，選項B正確；核反應(yīng)堆中的鎘是調(diào)節(jié)中子數(shù)目控制反應(yīng)速度，選項C正確；裂變反應(yīng)放出核能，則反應(yīng)后的平均結(jié)合能比反應(yīng)前的平均結(jié)合能大，選項D錯誤。9多選(2019蘇北四市一模)下列說法正確的是()A比結(jié)合能大的原子核分解成比結(jié)合能小的原子核時要吸收能量B用紫光照射某金屬表面時發(fā)生光電效應(yīng)，改用紅光照射時也一定能發(fā)生光電效應(yīng)C黑體輻射的強(qiáng)度隨溫度的升高而變大，且極大值向波長較短的方向移動D改變壓強(qiáng)、溫度可改變放射性元素的半衰期解析：選AC比結(jié)合能大的原子核分解為比結(jié)合能小的原子核時，核子的總結(jié)合能減小，一定要吸收核能才能完成，故A正確；用紫光照射某種金屬可以發(fā)生光電效應(yīng)，可知紫光的頻率大于金屬的極限頻率，紅光的頻率小于紫光的頻率，用紅光照射不一定能產(chǎn)生光電效應(yīng)，故B錯誤；黑體輻射的強(qiáng)度隨溫度的升高而變大，且極大值向波長較短的方向移動，故C正確；半衰期由原子核本身決定，與外界因素?zé)o關(guān)，故D錯誤。10.(2019蘇北四市一模)如圖所示為氫原子的能級圖，萊曼線系是氫原子從n2,3,4，5，激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時輻射的光譜線系，輻射出光子的最小頻率為_，該光子被某種金屬吸收后，逸出的光電子最大初動能為Ek，則該金屬的逸出功為_。已知普朗克常量為h，氫原子處于基態(tài)時的能量為E1。解析：由激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)的能級差越小，輻射出的光子能量越小，頻率也越小，則從n2躍遷到n1輻射出的光子頻率最小，E2E1Eminh，而E2，可得min；根據(jù)愛因斯坦的光電效應(yīng)方程EkhminW0，可得W0E1Ek。答案：Ek11.(2019揚州期末)可見光中某綠光的光子能量是2.5 eV，若用它照射逸出功是2.2 eV的某種金屬，產(chǎn)生光電子的最大初動能為_eV。如圖所示為氫原子能級的示意圖，若用該綠光照射處于n2能級的氫原子，_(選填“能”或“不能”)使氫原子躍遷。解析：用能量為2.5 eV的光子照到逸出功是2.2 eV的某種金屬，根據(jù)光電效應(yīng)方程，產(chǎn)生光電子的最大初動能為EkhW00.3 eV；綠光的光子能量2.5 eV不等于處于n2能級的氫原子與任一能級間的能量差，故不能使氫原子躍遷。答案：0.3不能12.(2019蘇北三市一模)靜止的電子經(jīng)電場加速后，撞擊氫原子使其由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，電子的加速電壓至少為_V；用大量處于n4能級的氫原子向低能級躍遷釋放的光子，照射某種金屬，有兩種頻率的光子能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則該金屬的逸出功W0一定小于_ eV。解析：使處于n1的氫原子躍遷到n2激發(fā)態(tài)，所需要的能量最小，即：Ue3.4 eV(13.6 eV)10.2 eV則電子的加速電壓至少為：U10.2 V；根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律可知，從n4躍遷到n1和從n3躍遷到n1時釋放的兩種頻率的光子能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則從n3躍遷到n1時釋放出光子的能量為：E12.09 eV，則可知該金屬的逸出功W0一定小于12.09 eV。答案：10.212.0913.(2019鹽城、南京一模)氦原子的一個核外電子被電離，形成類氫結(jié)構(gòu)的氦離子。如圖所示是氦離子能級的示意圖?，F(xiàn)有氦離子從n4 能級到n_能級輻射出的光子能量為10.2 eV；用該光照射逸出功為2.29 eV的金屬鈉，光電子產(chǎn)生的最大初動能為_eV。解析：根據(jù)氫原子能級躍遷時吸收或放出的能量等于兩能級差，即hEmEn，由題意可知，10.2 eV3.4 eVEn，解得En13.6 eV，所以n2；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW0可知，Ek10.2 eV2.29 eV7.91 eV。答案：27.9114(2019江蘇六市二模)氫原子能級圖如圖所示，大量處于n2能級的氫原子躍遷到基態(tài)，發(fā)射出的光照射光電管陰極K，測得遏止電壓為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n3能級直接躍遷到n2能級形成的譜線)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，光電子的最大初動能為7.91 eV，光子的能量為(3.4 eV)(13.6 eV)10.2 eV，故陰極K的逸出功W10.2 eV7.91 eV2.29 eV。在氫原子巴爾末系中，從n3躍遷到n2釋放光子的能量為1.51 eV(3.4 eV)1.89 eV，小于2.29 eV，從n4躍遷到 n2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：2.29115(2019江蘇七市三模)60Co是金屬元素鈷的一種放射性同位素，用中子輻射金屬鈷(Co)可得到60Co。質(zhì)量為m0、速度大小為v0的中子打進(jìn)一個質(zhì)量為m1的原子核Co，形成一個處于激發(fā)態(tài)的新核Co，新核輻射光子后躍遷到基態(tài)。已知真空中光速為c，不考慮相對論效應(yīng)。(1)求處于激發(fā)態(tài)新核60Co的速度大小v；(2)已知原子核60Co的質(zhì)量為m2，求整個過程中由于質(zhì)量虧損釋放的核能E。解析：(1)由動量守恒定律有m0v0(m0m1)v，解得v；(2)質(zhì)量虧損mm1m0m2，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程：釋放的核能Emc2，解得E(m1m0m2)c2。答案：(1)(2)(m1m0m2)c26