2019屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)作業(yè)55 原子結(jié)構(gòu)與原子核.doc

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課時(shí)作業(yè)(五十五)　原子結(jié)構(gòu)與原子核 [基礎(chǔ)訓(xùn)練] 1．“慧眼”觀測(cè)的范圍是美麗的銀河系，γ射線暴是主要研究的對(duì)象之一．γ射線暴是來(lái)自天空中某一方向的γ射線強(qiáng)度在短時(shí)間內(nèi)突然增強(qiáng)，隨后又迅速減弱的現(xiàn)象，它是僅次于宇宙大爆炸的爆發(fā)現(xiàn)象．下列關(guān)于γ射線的論述中正確的是(　　) A．γ射線同α、β射線一樣，都是高速帶電粒子流 B．γ射線的穿透能力比α射線強(qiáng)，但比β射線弱 C．γ射線是原子核能級(jí)躍遷蛻變時(shí)產(chǎn)生的 D．利用γ射線可以使空氣電離，消除靜電 答案：C　解析：γ射線是電磁波，不是高速帶電粒子流；α、β、γ三種射線中，γ射線能量最高，穿透能力最強(qiáng)；利用α射線的電離作用可以使空氣電離，將靜電泄出，從而消除有害靜電． 2．(2018東北三校二模)如圖所示為查德威克發(fā)現(xiàn)中子的實(shí)驗(yàn)示意圖，利用釙(Po)衰變放出的α粒子轟擊鈹(Be)，產(chǎn)生的粒子P能將石蠟中的質(zhì)子打出來(lái)，下列說(shuō)法正確的是(　　) 　　 A．α粒子是氦原子 B．粒子Q的穿透能力比粒子P的強(qiáng) C．釙的α衰變方程為Po→Pb＋He D．α粒子轟擊鈹?shù)暮朔磻?yīng)方程為He＋Be→C＋n 答案：D　解析：α粒子是氦原子核，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；粒子P是中子，粒子Q是質(zhì)子，由于質(zhì)子帶正電，當(dāng)質(zhì)子射入物體時(shí)，受到的庫(kù)侖力作用會(huì)阻礙質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)，而中子不帶電，不受庫(kù)侖力作用，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在釙衰變中，根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒知產(chǎn)生的是Pb，并非Pb，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；He＋Be→6C＋n是查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程，選項(xiàng)D正確． 3．(2018遼寧沈陽(yáng)聯(lián)考)根據(jù)氫原子的能級(jí)圖，現(xiàn)讓一束單色光照射到一群處于基態(tài)(量子數(shù)n＝1)的氫原子上，受激的氫原子能自發(fā)地發(fā)出6種不同頻率的光，則照射氫原子的單色光的光子能量為(　　) A．13.6 eV B．3.4 eV C．12.75 eV D．12.09 eV 答案：C　解析：根據(jù)受激的氫原子能發(fā)出6種不同頻率的色光，有6＝，解得n＝4，即能發(fā)出6種不同頻率的光的受激氫原子一定是在n＝4能級(jí)，則照射處于基態(tài)的氫原子的單色光的光子能量為－0.85 eV－(－13.6 eV)＝12.75 eV，C正確． 4．(2018福建質(zhì)檢)用波長(zhǎng)為λ0的光照射大量處于基態(tài)的氫原子，在所發(fā)射的光譜中僅有波長(zhǎng)分別為λ1、λ2、λ3的三條譜線，且λ1>λ2>λ3，則(　　) A．λ0＝λ1 B．λ0＝λ2＋λ3 C.＝＋ D.＝＋ 答案：C　解析：處于激發(fā)態(tài)的氫原子在向低能級(jí)躍遷時(shí)向外輻射三種頻率的光子，因此氫原子是由n＝3能級(jí)向低能級(jí)躍遷的，因?yàn)棣?>λ2>λ3，由此可知＝＝＋，解得λ0＝λ3、＝＋，所以C正確． 5．如圖所示是氫原子從n＝3、4、5、6能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)輻射的四條光譜線，其中頻率最大的是(　　) A．Hα B．Hβ C．Hγ D．Hδ 答案：D　解析：根據(jù)能級(jí)躍遷公式可知，當(dāng)氫原子由第6能級(jí)躍遷到第2能級(jí)時(shí)，發(fā)出光子能量為hν＝E6－E2，輻射的光子Hδ頻率最大，故D選項(xiàng)正確． 6．(2018東北師大附中高三質(zhì)檢)如圖所示，氫原子在不同能級(jí)間發(fā)生a、b、c三種躍遷時(shí)，釋放光子的波長(zhǎng)分別是λa、λb、λc，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．從n＝3能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)時(shí)，釋放光子的波長(zhǎng)可表示為λb＝ B．從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)，電子的勢(shì)能減小，氫原子的能量增加 C．若用波長(zhǎng)為λc的光照射某金屬時(shí)恰好能發(fā)生光電效應(yīng)，則用波長(zhǎng)為λa的光照射該金屬時(shí)也一定能發(fā)生光電效應(yīng) D．用12.09 eV的光子照射大量處于基態(tài)的氫原子時(shí)，一個(gè)氫原子可以輻射出三種頻率的光 答案：A　解析：從n＝3能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)，有h＝h＋h，解得λb＝，選項(xiàng)A正確；從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)，放出光子，原子能量減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；從n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)的能量比從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)放出的能量大，可知波長(zhǎng)為λc的光的頻率比波長(zhǎng)為λa的光的頻率大，根據(jù)光電效應(yīng)發(fā)生的條件可知，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)躍遷的條件，可知用12.09 eV的光子照射處于基態(tài)的氫原子，氫原子可以躍遷到n＝3的能級(jí)，可以輻射出三種不同頻率的光，但一個(gè)氫原子只能輻射一種頻率的光，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 7．(2018湖南懷化三模)氦原子被電離失去一個(gè)核外電子，形成類(lèi)氫結(jié)構(gòu)的氦離子．已知基態(tài)的氦離子能量為E1＝－54.4 eV，氦離子的能級(jí)示意圖如圖所示．以下關(guān)于該基態(tài)氦離子的說(shuō)法中正確的是(　　) A．該基態(tài)氦離子吸收某種光子發(fā)生躍遷，當(dāng)能量為E4＝－3.4 eV時(shí)，氦離子最穩(wěn)定 B．能量為48.4 eV的光子，能被該基態(tài)氦離子吸收而發(fā)生躍遷 C．一個(gè)該基態(tài)氦離子吸收能量為51.0 eV的光子后，向低能級(jí)躍遷能輻射出6種不同頻率的光子 D．該基態(tài)氦離子吸收一個(gè)光子后，核外電子的動(dòng)能增大 答案：B　解析：原子處于最低能量狀態(tài)時(shí)最穩(wěn)定，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；吸收能量為48.4 eV的光子，則氦離子的能量為－6.0 eV，能躍遷到n＝3能級(jí)，選項(xiàng)B正確；一個(gè)處于基態(tài)的氦離子吸收能量為51.0 eV的光子后，能量為－3.4 eV，然后從n＝4能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)，最多可釋放3種不同頻率的光子，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；基態(tài)氦離子吸收一個(gè)光子后，由低能級(jí)向高能級(jí)躍遷，核外電子的軌道半徑增大，根據(jù)k＝m得v＝，軌道半徑增大，則核外電子的速度減小，動(dòng)能減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 8．(2018河南周口考前模擬)(多選)盧瑟福通過(guò)用α粒子(He)轟擊氮核(N)的實(shí)驗(yàn)，首次實(shí)現(xiàn)了原子核的人工轉(zhuǎn)變，則下列有關(guān)的說(shuō)法中正確的是(　　) A．該核反應(yīng)的方程為He＋N→O＋H B．通過(guò)此實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子 C．原子核在人工轉(zhuǎn)變的過(guò)程中，電荷數(shù)可以不守恒 D．在此實(shí)驗(yàn)中，核子反應(yīng)前的總質(zhì)量一定等于反應(yīng)后的總質(zhì)量 答案：AB　解析：由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，即可寫(xiě)出核反應(yīng)方程：He＋N→O＋H，選項(xiàng)A正確；在這個(gè)核反應(yīng)中產(chǎn)生了質(zhì)子，選項(xiàng)B正確；在原子核的人工轉(zhuǎn)變過(guò)程中，其電荷數(shù)守恒，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由于在核反應(yīng)中是質(zhì)量數(shù)守恒，而非質(zhì)量守恒，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤． [能力提升] 9．由于放射性元素Np的半衰期很短，所以在自然界一直未被發(fā)現(xiàn)，只是在使用人工的方法制造后才被發(fā)現(xiàn)．已知Np經(jīng)過(guò)一系列α衰變和β衰變后變成Bi，下列論斷中正確的是(　　) A.Bi比Np少28個(gè)中子 B．衰變過(guò)程中共發(fā)生了7次α衰變和4次β衰變 C．衰變過(guò)程中共發(fā)生了4次α衰變和7次β衰變 D．發(fā)生β衰變時(shí)，核內(nèi)中子數(shù)不變 答案：B　解析：Bi和Np的中子數(shù)分別為126和144，相差18個(gè)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；α衰變的次數(shù)為次＝7次，7次α衰變減少了14個(gè)中子，所以還需再發(fā)生4次β衰變才能共減少18個(gè)中子，故選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤；β衰變是核內(nèi)中子變?yōu)橘|(zhì)子而放出的，故核內(nèi)中子數(shù)要減少，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 10．(2018江西臨川模擬)氦3是一種清潔、高效和安全的核發(fā)電燃料，可以在高溫高壓下用氘和氦3進(jìn)行核聚變反應(yīng)從而實(shí)現(xiàn)發(fā)電．下列有關(guān)的說(shuō)法中正確的是(　　) A．氘和氦3發(fā)生核聚變反應(yīng)的方程為H＋He→He＋X，其中X為中子 B．因?yàn)楹司圩儠r(shí)釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，故其反應(yīng)前后的質(zhì)量數(shù)不守恒 C．核聚變反應(yīng)后，核子的平均結(jié)合能增大 D．目前我國(guó)的核電站廣泛采用氦3進(jìn)行核聚變反應(yīng)發(fā)電 答案：C　解析：由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，X應(yīng)為質(zhì)子，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；核聚變過(guò)程中釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，但質(zhì)量數(shù)仍然守恒，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由于在這個(gè)核反應(yīng)中會(huì)釋放核能，所以反應(yīng)后核子的平均結(jié)合能增大，選項(xiàng)C正確；目前我國(guó)的核電站均采用重核裂變的形式進(jìn)行發(fā)電，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 11．(多選)靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的U核發(fā)生α衰變，產(chǎn)生一個(gè)α粒子和一個(gè)未知的粒子X(jué)，它們?cè)诖艌?chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．該核反應(yīng)方程為U→X＋He B．α粒子和X粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同 C．軌跡1、2分別是α粒子、X粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡 D．α粒子、X粒子運(yùn)動(dòng)軌跡半徑之比為45∶1 答案：ABD　解析：顯然選項(xiàng)A中核反應(yīng)方程正確，選項(xiàng)A正確；U核靜止，根據(jù)動(dòng)量守恒可知α粒子和X粒子速度方向相反，又都帶正電，故轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，選項(xiàng)B正確；根據(jù)動(dòng)量守恒可知α粒子和X粒子的動(dòng)量大小p相等，由帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑公式R＝可知軌道半徑R與其所帶電荷量成反比，故α粒子、X粒子運(yùn)動(dòng)軌跡半徑之比為45∶1，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確． 12．(2018湖北省武漢市四月調(diào)研)(多選)一種典型的鈾核裂變是生成鋇核和氪核，同時(shí)放出3個(gè)中子，核反應(yīng)方程是U＋X→Ba＋Kr＋3n，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，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．在核反應(yīng)方程中，X粒子是中子 B．在核反應(yīng)方程中，X粒子是質(zhì)子 C.U、Ba和Kr相比，Ba的比結(jié)合能最大，它最穩(wěn)定 D.U、Ba和Kr相比，U的核子數(shù)最多，它的結(jié)合能最大 答案：AD　解析：由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得X為n，即中子，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；從圖中可知中等質(zhì)量的原子核的比結(jié)合能最大，故Kr的比結(jié)合能最大，它最穩(wěn)定，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；原子核的結(jié)合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量，則U、Ba和Kr相比，U的核子數(shù)最多，它的結(jié)合能最大，選項(xiàng)D正確． 13．(1)原子核U經(jīng)放射性衰變①變?yōu)樵雍薚h，繼而經(jīng)放射性衰變②變?yōu)樵雍薖a，再經(jīng)放射性衰變③變?yōu)樵雍薝.放射性衰變①、②和③依次為(　　) A．α衰變、β衰變和β衰變 B．β衰變、α衰變和β衰變 C．β衰變、β衰變和α衰變 D．α衰變、β衰變和α衰變 (2)法國(guó)科學(xué)家貝可勒爾(H.A.Becquerel)在1896年發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象．如圖反映的是放射性元素鈾核衰變的特性曲線．由圖可知，鈾的半衰期為_(kāi)_______年；請(qǐng)?jiān)谙率降睦ㄌ?hào)中，填入鈾在衰變過(guò)程中原子核放出的粒子的符號(hào)． U→Th＋(　　) 答案：(1)A　(2)1 620　He 解析：(1)衰變過(guò)程中電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)守恒，由題意可得衰變方程分別為：U→Th＋He，Th→Pa＋e，Pa→U＋e，所以A對(duì)． (2)根據(jù)半衰期的定義，由題圖坐標(biāo)軸數(shù)據(jù)可知，鈾的半衰期為1 620年；由核反應(yīng)所遵循的電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可知，衰變過(guò)程中放出的粒子的電荷數(shù)為Z＝92－90＝2，質(zhì)量數(shù)為A＝238－234＝4，符號(hào)為He. 14．如圖甲所示，靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的Li核俘獲一個(gè)速度為v0＝7.7104 m/s的中子而發(fā)生核反應(yīng)，即Li＋n→H＋He，若已知He的速度v2＝2.0104 m/s，其方向與反應(yīng)前中子速度方向相同，試求： 　 (1)H的速度大小和方向； (2)在圖乙中，已畫(huà)出并標(biāo)明兩粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，請(qǐng)計(jì)算出軌跡半徑之比； (3)當(dāng)He旋轉(zhuǎn)三周時(shí)，粒子H旋轉(zhuǎn)幾周？ 答案：(1)1.0103 m/s，方向與v0相反　(2)3∶40 (3)2周 解析：(1)反應(yīng)前后動(dòng)量守恒：m0v0＝m1v1＋m2v2　① (v1為氚核速度，m0、m1、m2分別代表中子、氚核、氦核質(zhì)量) 代入數(shù)值可解得：v1＝－1.0103 m/s?、? 方向與v0相反． (2)H、He在磁場(chǎng)中均受洛倫茲力F洛，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑之比為 r1∶r2＝∶＝3∶40.?、? (3)H和He做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期之比為 T1∶T2＝∶＝3∶2?、? 所以它們的旋轉(zhuǎn)周數(shù)之比為 n1∶n2＝T2∶T1＝2∶3　⑤ 即He旋轉(zhuǎn)3周時(shí)，H旋轉(zhuǎn)2周．