（江蘇專版）2019版高考物理二輪復(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）.doc

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原子結(jié)構(gòu)與原子核 考點一 原子結(jié)構(gòu)與原子光譜 1.[考查α粒子散射實驗裝置及結(jié)論] 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(xì)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．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：選A　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，選項A正確，B錯誤；電子質(zhì)量太小，對α粒子的影響不大，選項C錯誤；絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上仍沿原方向前進，D錯誤。 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(　　) A．原子中的電子在某一定態(tài)時，電子做加速運動，向外輻射能量 B．原子中的電子運行軌道分布是連續(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能級躍遷到另一個能級時，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，雖然電子做加速運動，但并不向外輻射能量，故A錯誤。原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同的圓軌道繞核運動相對應(yīng)，而電子的可能軌道的分布是不連續(xù)的，故B錯誤。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釋放能量，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，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)時產(chǎn)生的光子的能量最大，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(　　) 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能級時發(fā)出的光子頻率最高 解析：選AD　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錯誤；由n＝3能級向n＝1能級躍遷時發(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，原子的能量為E1＝－13.6 eV，當(dāng)處于激發(fā)態(tài)時，能量為En＝(普朗克常量h＝6.6310－34 Js，真空中光速c＝3.0108 m/s)。 (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，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＝1.0310－7 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＝－＝－ Hz≈3.281015 Hz。 答案：(1)6種　(2)1.0310－7 m　(3)3.281015 Hz 考點二 原子核的衰變　半衰期 6.[考查歷史事實] 在人類對微觀世界進行探索的過程中，科學(xué)實驗起到了非常重要的作用。下列說法不符合歷史事實的是(　　) A．密立根通過油滴實驗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)的實驗，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　密立根通過油滴實驗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粒子散射實驗說明原子中存在原子核，故B錯誤；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)的實驗，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] 如圖是盧瑟福設(shè)計的一個實驗：他在鉛塊上鉆了一個小孔，孔內(nèi)放入一點鐳，使射線只能從這個小孔里發(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。基于對這三種射線的深入分析，盧瑟福獲得了1907年的諾貝爾獎。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射線在真空中的運動速度是光速 C．γ射線本質(zhì)上是波長極短的電磁波，電離能力極強 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，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錯誤；γ射線是一種波長很短的電磁波，電離能力極弱，故C錯誤；β射線(高速電子流)帶負(fù)電，是由一個中子轉(zhuǎn)化成一個質(zhì)子后轉(zhuǎn)化而來的，故D錯誤。 8．[考查α、β衰變次數(shù)的計算] 在一個 U原子核衰變?yōu)橐粋€ Pb原子核的過程中，發(fā)生β衰變的次數(shù)為(　　) A．6次　　　　　　　　 B．10次 C．22次 D．32次 解析：選A　一個 U原子核衰變?yōu)橐粋€ 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28－(92－82)＝6次，選項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的一半，由圖像可知對應(yīng)的時間是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錯誤，D正確。 考點三 核反應(yīng)方程與核能計算 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錯誤；Se→Kr＋-e是β衰變，C錯誤；U＋n→Xe＋Sr＋2n是核裂變反應(yīng)，D錯誤。 11．[考查常見的核反應(yīng)方程] [多選]以下說法正確的是(　　) A．盧瑟福通過實驗發(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、m3，兩個質(zhì)子和兩個中子結(jié)合成一個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　盧瑟福通過α粒子轟擊氮核得到質(zhì)子，A項中的核反應(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錯誤；根據(jù)質(zhì)能方程知兩個質(zhì)子和兩個中子結(jié)合成一個α粒子，釋放的能量是[2(m1＋m2)－m3]c2 ，故C錯誤；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個氫核(11H)結(jié)合成1個氦核同時放出2個正電子。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個氫核結(jié)合成1個氦核時的質(zhì)量虧損約為0.026 6 kg C．4個氫核結(jié)合成1個氦核時的質(zhì)量虧損約為4.4310－29 kg D．聚變反應(yīng)過程中釋放的能量約為4.010－12 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－2me＝(41.007 3－4.001 5－20.000 55)u＝0.026 6 u＝4.4310－29 kg，故C正確，B錯誤。由質(zhì)能方程得ΔE＝Δmc2＝4.4310－29(3108)2 J≈4.010－12 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H核結(jié)合成He核時釋放能量 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 MeV4＝28 MeV，A項錯誤；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項正確；兩個比結(jié)合能小的H核結(jié)合成比結(jié)合能大的He時，會釋放能量，C項正確；由題圖可知， U的比結(jié)合能(即平均結(jié)合能)比Kr的小，D項錯誤。