《2020版高考物理總復習 第十二章 第2節(jié) 原子結構與原子核練習（含解析）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2020版高考物理總復習 第十二章 第2節(jié) 原子結構與原子核練習（含解析）（6頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第2節(jié)　原子結構與原子核 1.以下是有關近代物理內(nèi)容的若干敘述,其中正確的是(　B　) A.α粒子散射實驗揭示了原子核內(nèi)部的復雜性 B.光電效應現(xiàn)象揭示了光具有粒子性 C.紫外線照射到金屬鋅板表面時能產(chǎn)生光電效應,當增大紫外線的照射強度時,從鋅板表面逸出的光電子的最大初動能也隨之增大 D.處于基態(tài)的氫原子最不穩(wěn)定 解析:α粒子散射實驗表明,原子絕大多數(shù)的質(zhì)量集中在很小的原子中心,天然放射現(xiàn)象揭示了原子核內(nèi)部的復雜性,故A錯誤;光電效應現(xiàn)象表明光具有粒子性,故B正確;根據(jù)愛因斯坦光電效應方程Ek= hν-W0,逸出的光電子的最大初動能與照射光的頻率有關,而與照射強度無關,

2、故C錯誤;處于基態(tài)的氫原子最穩(wěn)定,處于高能級激發(fā)態(tài)的氫原子不穩(wěn)定,總要向低能級激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷,故D錯誤. 2.(2018·黑龍江哈爾濱六中二模)(多選)某半導體激光器發(fā)射波長為1.5×10-6 m,功率為5.0×10-3 W的連續(xù)激光.已知可見光波長的數(shù)量級為10-7 m,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,該激光器發(fā)出的(　BD　) A.是紫外線 B.是紅外線 C.光子能量約為1.3×10-13 J D.光子數(shù)約為每秒3.8×1016個 解析:該激光的波長比可見光波長長,因此是紅外線,A錯誤,B正確;根據(jù)ν=解得ν= Hz=2×1014 Hz.光子能量ε=hν=1.32

3、6×10-19 J,故C錯誤;光子數(shù)n==3.8×1016(個),故D正確. 3.(2019·江西上饒六校聯(lián)考)PET(正電子發(fā)射型計算機斷層顯像)的基本原理是將放射性同位素O注入人體,參與人體的代謝過程O在人體內(nèi)衰變放出正電子,與人體內(nèi)負電子相遇而湮滅轉(zhuǎn)化為一對光子,被探測器探測到,經(jīng)計算機處理后產(chǎn)生清晰的圖像.根據(jù)PET原理,下列說法正確的是(　B　) A.O的衰變方程為OFe B.將放射性同位素O注入人體O的主要用途是作為示蹤原子 C.一對正負電子湮滅后也可能只生成一個光子 D.PET中所選的放射性同位素的半衰期應較長 解析:根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得O的衰變方程為ONe,

4、故A錯誤;將放射性同位素O注入人體O的主要用途是作為示蹤原子,故B正確;一對正負電子湮滅后動量為零,根據(jù)動量守恒定律,湮滅后的系統(tǒng)也必須動量為零,因此必定是兩個光子,故C錯誤;PET中所選的放射性同位素需要在人體內(nèi)衰變,故其半衰期較短為好,D 錯誤. 4.(2018·廣東廣州二模)氫原子第n能級的能量為En=(n=1,2, 3,…),其中E1是基態(tài)能量.若氫原子從第k能級躍遷到第p能級,輻射的能量為-E1,第p能級比基態(tài)能量高-E1,則(　A　) A.k=3,p=2 B.k=4,p=3 C.k=5,p=3 D.k=6,p=2 解析:氫原子在第k能級的能量為,氫原子在第p能級的能量為

5、,有-=-E1,-E1=-E1,解得k=3,p=2,故A正確. 5.(2019·四川樂山調(diào)研)某科學家提出年輕熱星體中核聚變的一種理論,其中的兩個核反應方程為H+N+Q1HNC+X+Q2;方程中Q1,Q2表示釋放的能量,相關的原子核質(zhì)量見下表,下列判斷正確的是(　B　) 原子核 H He He C N N 質(zhì)量/u 1.007 8 3.016 0 4.002 6 12.000 0 13.005 7 15.000 1 A.X是He,Q2>Q1 B.X是He,Q2>Q1 C.X是He,Q2

6、得HNCHe+Q2;根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程得,Q1=Δm1c2,Q2=Δm2c2,根據(jù)Δm1=(1.007 8+12.000 0- 13.005 7)u=0.002 1 u,Δm2=(1.007 8+15.000 1-12.000 0-4.002 6)u=0.005 3 u,故Q2>Q1,B正確. 6.(2019·四川綿陽南山中學模擬)2018年8月23日,國家重大科技基礎設施中國散裂中子源項目在東莞順利通過國家驗收,正式投入運行.對于有關中子的研究,下面說法正確的是(　A　) A.中子和其他微觀粒子,都具有波粒二象性 B.一個氘核和一個氚核經(jīng)過核反應后生成氦核和中子是裂變反應 C.盧瑟

7、福通過分析α粒子散射實驗結果,發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子和中子 D.核反應方程PoXHe中的y=206,X的中子個數(shù)為128 解析:所有粒子都具有波粒二象性,A正確;裂變是較重的原子核分裂成較輕原子核的反應,而B項中的核反應是較輕的原子核的聚變反應,B錯誤;盧瑟福通過分析α粒子散射實驗結果,提出了原子的核式結構模型,查德威克通過α粒子轟擊鈹核Be)獲得碳核C)的實驗發(fā)現(xiàn)了中子,C錯誤;y=210-4=206,X的中子個數(shù)為206-82=124,D錯誤. 7.(2019·廣東深圳模擬)某些放射性元素如Np的半衰期很短,在自然界很難被發(fā)現(xiàn),可以在實驗室使用人工的方法發(fā)現(xiàn).已知Np經(jīng)過一系列α衰變和β衰變后變

8、成Bi,下列說法正確的是(　C　) A.Bi的原子核比Np的原子核少28個中子 B.衰變過程中共發(fā)生了4次α衰變和7次β衰變 C.衰變過程中共有4個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子 D.若Bi繼續(xù)衰變成新核Bi,只需放出一個α粒子 解析Bi的原子核比Np少10個質(zhì)子,質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)總共少237-209=28,故Bi的原子核比Np少18個中子,故A錯誤;設Np衰變?yōu)锽i需要經(jīng)過x次α衰變和y次β衰變,根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒,有93=2x-y+83,4x=237-209,解得x=7,y=4,即衰變過程中共發(fā)生了7次α衰變和4次β衰變,故B錯誤;衰變過程中共發(fā)生了7次α衰變和4次β衰變,所以衰變過程中共有4

9、個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子,故C正確;根據(jù)衰變前后質(zhì)量數(shù)守恒可知,D錯誤. 8.室內(nèi)裝修污染四大有害氣體是苯系物、甲醛、氨氣和氡.氡存在于建筑水泥、礦渣磚、裝飾石材及土壤中.氡看不到,嗅不到,即使在氡濃度很高的環(huán)境里,人們對它也毫無感覺.氡進入人的呼吸系統(tǒng)能誘發(fā)肺癌,是除吸煙外導致肺癌的第二大因素.靜止的氡核Rn放出某種粒子X后變成釙核Po,粒子X的動能為Ek1,若衰變放出的能量全部變成釙核和粒子X的動能.試回答以下問題: (1)寫出上述衰變的核反應方程(請用物理學上規(guī)定的符號表示粒 子X); (2)求釙核的動能Ek2. 解析:(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得,該核反應方程為Rn PoHe.

10、 (2)設粒子X的質(zhì)量為m1、速度為v1,釙核的質(zhì)量為m2、速度為v2 根據(jù)動量守恒定律,有0=m1v1-m2v2 釙核的動能Ek2==m1=. 答案:(1RnPoHe　(2) 9.(多選)如圖所示是氫原子的能級圖,大量處于n=4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時,一共可以輻射出6種不同頻率的光子,其中巴耳末系是指氫原子由高能級向n=2能級躍遷時釋放的光子,則(　BC　) A.6種光子中波長最長的是n=4激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時產(chǎn)生的 B.在6種光子中,從n=4能級躍遷到n=1能級釋放的光子康普頓效應最明顯 C.使n=4能級的氫原子電離至少要0.85 eV的能量 D.若從n=2能級

11、躍遷到基態(tài)釋放的光子能使某金屬板發(fā)生光電效應,則從n=3能級躍遷到n=2能級釋放的光子也一定能使該金屬板發(fā)生光電效應 解析:n=4激發(fā)態(tài)躍遷到n=3激發(fā)態(tài)時產(chǎn)生光子的能量最小,根據(jù)E=知,波長最長,故A錯誤;根據(jù)氫光譜的特點可知,從n=4激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時產(chǎn)生光子的能量最大,根據(jù)E=知,波長最短,粒子性最明顯,康普頓效應最明顯,故B正確;n=4能級的氫原子具有的能量為-0.85 eV,故要使其發(fā)生電離,能量變?yōu)?,至少需要0.85 eV的能量,故C正確;從n=2能級躍遷到基態(tài)釋放的光子能量為-3.4 eV-(-13.6 eV) =10.2 eV,能使某金屬板發(fā)生光電效應,從n=3能級躍遷到n

12、=2能級釋放的光子能量為-1.51 eV-(-3.4 eV)=1.89 eV<10.2 eV,不一定能使該金屬板發(fā)生光電效應,D錯誤. 10.(2018·天津南開區(qū)二模)太陽內(nèi)部不斷地發(fā)生著熱核反應,質(zhì)量減少.核反應方程是HHe+2X,這個核反應釋放出大量核能.已知質(zhì)子、氦核、X的質(zhì)量分別為m1,m2,m3,真空中的光速為c.下列說法中正確的是(　D　) A.方程中的X表示中子n B.方程中的X表示電子e C.這個核反應中質(zhì)量虧損Δm=4m1-m2 D.這個核反應中釋放的核能ΔE=(4m1-m2-2m3)c2 解析:根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可以知道,X是e,故A,B錯;核反應過程中的

13、質(zhì)量虧損Δm=4m1-m2-2m3,故C錯誤;這個核反應中釋放的核能ΔE=(4m1-m2-2m3)c2,故D正確. 11.(多選)關于核反應方程ThPa+X+ΔE(ΔE為釋放出的核能,X為新生成的粒子),已知Th的半衰期為T,則下列說法正確的是(　ABC　) A.Th的半衰期T由原子核內(nèi)部的因素決定,跟原子所處的物理、化學狀態(tài)無關 BPa比Th少1個中子,X粒子是從原子核中射出的,此核反應為β衰變 C.N個Th經(jīng)2T時間因發(fā)生上述核反應而放出的核能為NΔE(N數(shù)值很大) DTh的比結合能為 解析:原子核的半衰期T由原子核內(nèi)部的因素決定,跟原子所處的物理、化學狀態(tài)無關,故A正確;由質(zhì)

14、量數(shù)和電荷數(shù)守恒知X的質(zhì)量數(shù)是0,電荷數(shù)是-1,為電子,是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子而釋放一個電子,為β衰變,故B正確;經(jīng)2T時間還剩余四分之一沒衰變,發(fā)生上述核反應而放出的核能為NΔE,故C正確Pa的比結合能是234個核子結合成Pa時放出的能量,該能量不是它衰變時放出的能量ΔE,所以Pa的比結合能不是Th的比結合能也不是,故D錯誤. 12.(2019·河北保定模擬)在勻強磁場中有一個原來靜止的碳14原子核,它放射出的粒子與反沖核的徑跡是兩個內(nèi)切的圓,兩圓的直徑之比為7∶1,如圖所示,那么碳14的衰變方程為(　D　) ACeB BCHeBe CCHB DCeN 解析:原子核的

15、衰變過程滿足動量守恒,粒子與反沖核的速度方向相反,根據(jù)左手定則判斷得知,粒子與反沖核的電性相反,則知粒子帶負電,所以該衰變是β衰變,此粒子是β粒子,即電子.兩帶電粒子動量大小相等,方向相反,根據(jù)動量守恒定律,有m1v1=m2v2,由帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑公式r=可得,r與q成反比.由題意,大圓與小圓的直徑之比為7∶1,半徑之比為7∶1,則粒子與反沖核的電荷量之比為1∶7.反沖核的電荷量為7e,電荷數(shù)是7,其符號為N.碳14的衰變方程為CeN,故D正確. 13.(2019·江西上饒模擬)用一個中子轟擊U,可發(fā)生裂變反應生成Ba和Kr,已知U的質(zhì)量為 235.043 9 u,B

16、a的質(zhì)量為140.913 9 uKr的質(zhì)量為91.897 3 u,中子質(zhì)量為1.008 7 u,1 u相當于931 MeV. (1)請寫出裂變中的核反應方程; (2)求一個U在裂變反應中釋放的核能; (3)求1 U全部反應釋放的能量. 解析:(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得,該核反應方程為Un BaKr+n. (2)反應前后質(zhì)量虧損為Δm=235.043 9 u+1.008 7 u-140.913 9 u- 91.897 3 u-3×1.008 7 u=0.215 3 u 釋放的能量為ΔE=0.215 3×931 MeV=200 MeV. (3)1 U的物質(zhì)的量為n= mol=4.26×10-3 mol, 1 U個數(shù)為N=4.26×10-3×6.02×1023=2.56×1021(個) 因此,1 U完全裂變時釋放的能量 E=2.56×1021×200 MeV=5.12×1023MeV. 答案:(1UnBaKr+n　 (2)200 MeV (3)5.12×1023 MeV - 6 -