2019年高考物理總復(fù)習(xí) 第十二章 原子與原子核 第2課時(shí) 原子結(jié)構(gòu)與原子核課時(shí)訓(xùn)練 教科版.doc

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第2課時(shí)　原子結(jié)構(gòu)與原子核 1.(2018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,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上海閔行區(qū)模擬)在分析α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí),不考慮電子對(duì)α粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的影響,這是因?yàn)棣亮Ｗ优c電子(　C　) A.不會(huì)相遇 B.不發(fā)生相互作用 C.發(fā)生的相互作用可以忽略 D.發(fā)生的相互作用可以相互抵消 解析:盧瑟福在分析α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí),認(rèn)為電子不會(huì)對(duì)α粒子偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生影響,其主要原因是電子的質(zhì)量很小,α粒子與電子發(fā)生的相互作用可以忽略,就算碰到,也不會(huì)引起明顯的偏轉(zhuǎn),故C正確,A,B,D錯(cuò)誤. 3.(2018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.巴爾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=En-Em,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),巴爾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.(2018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.(2018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.(2018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),這就是β衰變,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,但是貫穿物質(zhì)的本領(lǐng)很弱,故D錯(cuò)誤. 7.(2018沈陽(yáng)模擬)(多選)正電子發(fā)射機(jī)斷層顯像(PET)的基本原理是將放射性同位素O注入人體O在人體內(nèi)衰變放出的正電子與人體內(nèi)的負(fù)電子相遇而湮滅,轉(zhuǎn)化為一對(duì)γ光子而被探測(cè)器探測(cè)到后,經(jīng)計(jì)算機(jī)處理即產(chǎn)生清晰的圖像.根據(jù)PET的原理.下列說(shuō)法正確的是(　AD　) A.O在人體內(nèi)衰變的方程式是ONe B.在PET中O的主要用途是正常參與代謝 C.在PET中O注入人體參與代謝化合后半衰期會(huì)發(fā)生變化 D.用O作為“示蹤原子”是因?yàn)槠浒胨テ诙?對(duì)人體影響較小 解析:根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒知O在人體內(nèi)衰變的方程是ONe,故A正確;在PET中O的主要用途是作為示蹤原子,故B錯(cuò)誤;半衰期的大小與元素所處的物理環(huán)境和化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān),可知O注入人體參與代謝化合后半衰期不變,故C錯(cuò)誤;用O作為“示蹤原子”是因?yàn)槠浒胨テ诙?對(duì)人體影響較小,故D正確. 8.(2018南通模擬)下列說(shuō)法中正確的是(　A　) A.β衰變的實(shí)質(zhì)是原子核內(nèi)的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子,同時(shí)釋放出一個(gè)電子 B.鈾核U)衰變成α粒子和另一原子核,衰變產(chǎn)物的比結(jié)合能一定小于鈾核的比結(jié)合能 C.實(shí)驗(yàn)表明,只要照射光的強(qiáng)度足夠大,就一定能發(fā)生光電效應(yīng) D.放射性元素的半衰期與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件有關(guān) 解析:β衰變的實(shí)質(zhì)是原子核內(nèi)的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子,同時(shí)釋放出一個(gè)電子,故A正確;鈾核U)衰變的過(guò)程中會(huì)釋放能量,所以衰變產(chǎn)物的比結(jié)合能一定大于鈾核的比結(jié)合能,故B錯(cuò)誤;根據(jù)光電效應(yīng)方程可知,發(fā)生光電效應(yīng)的條件與光的頻率有關(guān),與光的強(qiáng)度無(wú)關(guān),故C錯(cuò)誤;放射性元素的半衰期是由放射性元素本身決定的,與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無(wú)關(guān),故D錯(cuò)誤. 9.(2018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,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.導(dǎo)學(xué)號(hào) 58826253(2018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,反沖核的質(zhì)量為m2,反沖核的速度大小為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.(2018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UnX+Sr+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 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.導(dǎo)學(xué)號(hào) 58826254(2017上饒一模)在居室裝修中經(jīng)常用到花崗巖、大理石等材料,這些巖石都不同程度地含有放射性元素,如有些含有鈾、釷的花崗巖會(huì)釋放出放射性氣體氡,氡會(huì)發(fā)生放射性衰變,放出α,β,γ射線(xiàn),已知氡的半衰期為3.8天,則下列說(shuō)法正確的是(　C　) A.發(fā)生α衰變時(shí),生成的核與原來(lái)的核相比,中子數(shù)少4 B.發(fā)生β衰變時(shí),釋放出電子,說(shuō)明原子核內(nèi)有電子存在 C.γ射線(xiàn)一般伴隨著α或β射線(xiàn)產(chǎn)生,其中γ射線(xiàn)的穿透能力最強(qiáng),電離能力卻最弱 D.若只有4個(gè)氡核,經(jīng)7.6天一定只剩下1個(gè)氡核 解析:根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知,發(fā)生α衰變放出He,導(dǎo)致質(zhì)子數(shù)減少2,質(zhì)量數(shù)減少4,故中子數(shù)減少2,故A錯(cuò)誤;發(fā)生β衰變的過(guò)程是一個(gè)中子變?yōu)橘|(zhì)子同時(shí)放出一個(gè)電子,并非原子核內(nèi)有電子存在,故B錯(cuò)誤;根據(jù)α,β,γ三種射線(xiàn)特點(diǎn)可知,γ射線(xiàn)穿透能力最強(qiáng),電離能力最弱,α射線(xiàn)電離能力最強(qiáng),穿透能力最弱,故C正確;半衰期是對(duì)大量原子核的衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律,對(duì)于少量原子核是無(wú)意義的,故D錯(cuò)誤. 13.(2018龍巖模擬)日本9.0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),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,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)個(gè)別少量原子核是無(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.導(dǎo)學(xué)號(hào) 58826255(2018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+XBa+ 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)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.導(dǎo)學(xué)號(hào) 58826256(2018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(　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=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.導(dǎo)學(xué)號(hào) 58826257(2017濰坊期中)一個(gè)靜止的Th核發(fā)生α衰變生成Ra,放出α粒子的運(yùn)動(dòng)速度為v0.已知一個(gè)核子的質(zhì)量為m0,真空中的光速為c.設(shè)衰變過(guò)程中放出的能量全部轉(zhuǎn)化成動(dòng)能.求: (1)寫(xiě)出衰變方程; (2Ra核的運(yùn)動(dòng)速度; (3)衰變過(guò)程中的質(zhì)量虧損. 解析:(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒與電荷數(shù)守恒,寫(xiě)出該衰變方程為T(mén)h RaHe. (2)設(shè)鐳核的反沖速度大小為v,選取α粒子運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎较?由動(dòng)量守恒定律得 0=mv0+Mv, 所以,v=-=-=-v0,負(fù)號(hào)表示速度的方向與α粒子運(yùn)動(dòng)的方向 相反. (3)由質(zhì)能方程ΔE=Δmc2得, ΔE=m+Mv2 聯(lián)立得m=. 答案:(1ThRaHe (2),方向與α粒子運(yùn)動(dòng)的方向相反 (3)