2019版高考物理一輪復(fù)習 第十二章 波粒二象性 原子結(jié)構(gòu)與原子核 課后分級演練34 原子結(jié)構(gòu)和原子核.doc

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課后分級演練(三十四) 原子結(jié)構(gòu)和原子核 【A級——基礎(chǔ)練】 1．(多選)(2017河南三市二模)以下有關(guān)近代物理內(nèi)容的敘述，正確的是 (　　) A．紫外線照射到鋅板表面時能夠發(fā)生光電效應(yīng)，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 B．盧瑟福的α粒子散射實驗證實了在原子核內(nèi)部存在質(zhì)子 C．重核的裂變和輕核的聚變過程一定有質(zhì)量虧損，釋放出核能 D．氫原子的核外電子由較高能級躍遷到較低能級時，輻射一定頻率的光子，同時氫原子的電勢能減少，電子的動能增大 解析：CD　由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0知，發(fā)生光電效應(yīng)時光電子的最大初動能與光的頻率有關(guān)，與光強無關(guān)，A項錯誤．盧瑟福通過α粒子散射實驗提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，不能證實原子核內(nèi)部存在質(zhì)子，B項錯誤． 2．(2017湖南六校聯(lián)考)關(guān)于近代物理，下列說法中不正確的是(　　) A．光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性 B．單個氫原子從n＝4能級向較低能級躍遷時，最多可以向外輻射6種不同頻率的光子 C．在U235的裂變反應(yīng)中(U＋n→Ba＋Kr＋3n)，發(fā)生了質(zhì)量虧損，Ba144和Kr89的比結(jié)合能比U235的大，該核反應(yīng)釋放出核能 D．在α、β、γ這三種射線中，γ射線的穿透能為最強，α射線的電離能力最強 解析：B　當大量氫原子從n＝4能級向較低能級躍遷時最多可以向外輻射6種不同頻率的光子，但單個氫原子從n＝4能級向較低能級躍遷時最多向外輻射3種不同頻率的光子，B項錯誤．A、C、D三項說法符合事實．故選B. 3．(多選)(2017梅州一模)關(guān)于天然放射現(xiàn)象，以下敘述正確的是(　　) A．若使放射性物質(zhì)的溫度升高，其半衰期將變大 B．β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶訒r產(chǎn)生的 C．在α、β、γ這三種射線中，γ射線的穿透能力最強，α射線的電離能力最強 D．鈾核(U)衰變?yōu)殂U核(Pb)的過程中，要經(jīng)過8次α衰變和6次β衰變 解析：CD　半衰期的時間與元素的物理狀態(tài)無關(guān)，若使某放射性物質(zhì)的溫度升高，其半衰期不變，故A錯誤；β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子時產(chǎn)生的，故B錯誤；在α、β、γ這三種射線中，γ射線的穿透能力最強，α射線的電離能力最強，故C正確；鈾核(U)衰變?yōu)殂U核(Pb)的過程中，每經(jīng)過一次α衰變質(zhì)子數(shù)少2，質(zhì)量數(shù)少4；而每經(jīng)過一次β衰變質(zhì)子數(shù)增加1，質(zhì)量數(shù)不變；由質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)守恒，可知要經(jīng)過8次α衰變和6次β衰變，故D正確． 4．(2017河南南陽模擬)玻爾認為，圍繞氫原子核做圓周運動的核外電子，軌道半徑只能取某些特殊的數(shù)值，這種現(xiàn)象稱為軌道的量子化．若離核最近的第一條可能的軌道半徑為r1，則第n條可能的軌道半徑為rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中n叫量子數(shù)．設(shè)氫原子的核外電子繞核近似做勻速圓周運動形成的等效電流，在n＝3狀態(tài)時其大小為I，則在n＝2狀態(tài)時等效電流為(　　) A.I B.I C.I D.I 解析：C　根據(jù)k＝mr解得T＝2π，n＝2和n＝3軌道半徑之比為4∶9，則n＝2和n＝3兩個軌道上的周期之比為8∶27，根據(jù)I＝知，電流之比為27∶8，所以n＝3狀態(tài)時其強度為I，則n＝2狀態(tài)時等效電流為I，C正確． 5．(2017唐山調(diào)研)在勻強磁場中，有一個原來靜止的C原子核，它放出的粒子與反沖核的徑跡是兩個相內(nèi)切的圓，圓的直徑之比為7∶1，那么碳14的衰變方程應(yīng)為(　　) A.C→e＋B B.C→He＋Be C.C→H＋B D.C→ e＋N 解析：D　靜止的放射性原子核發(fā)生了衰變放出粒子后，新核的速度與粒子速度方向相反，放出的粒子與新核所受的洛倫茲力方向相同，根據(jù)左手定則判斷粒子與新核的電性關(guān)系，即可判斷發(fā)生了哪種衰變．即可根據(jù)電荷數(shù)守恒及質(zhì)量數(shù)守恒寫出核反應(yīng)方程式． 6．(多選)如圖甲所示，國際原子能機構(gòu)2007年2月15日公布了核輻射警示新標志，新標志為黑框紅底三角，內(nèi)有一個輻射波標記：一個骷髏頭標記和一個逃跑的人形．核輻射會向外釋放3種射線：α射線帶正電，β射線帶負電，γ射線不帶電．現(xiàn)有甲、乙兩個原子核，原來都靜止在同一勻強磁場中，其中一個核放出一個α粒子，另一個核放出一個β粒子，得出圖乙所示的4條徑跡，則(　　) A．磁場的方向一定垂直于紙面向里 B．甲核放出的是α粒子，乙核放出的是β粒子 C．a(chǎn)為α粒子的徑跡，d為β粒子的徑跡 D．b為α粒子的徑跡，c為β粒子的徑跡 解析：BD　衰變過程中滿足動量守恒，粒子與新核的動量大小相等，方向相反．據(jù)帶電粒子在磁場中的運動不難分析：若軌跡為外切圓，則為α衰變；若軌跡為內(nèi)切圓，則為β衰變．又由R＝知半徑與電荷量成反比，B、D正確． 7．原子從一個高能級躍遷到一個較低的能級時，有可能不發(fā)射光子．例如在某種條件下，鉻原子的n＝2能級上的電子躍遷到n＝1能級上時并不發(fā)射光子，而是將相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)交給n＝4能級上的電子，使之能脫離原子，這一現(xiàn)象叫做俄歇效應(yīng)，以這種方式脫離了原子的電子叫做俄歇電子．已知鉻原子的能級公式可簡化表示為En＝－，式中n＝1,2,3，……表示不同能級，A是正的已知常數(shù)，上述俄歇電子的動能是(　　) A.A B.A C.A D.A 解析：C　先計算鉻原子的n＝2能級上的電子躍遷到n＝1能級上時應(yīng)釋放的能量：ΔE＝E2－E1＝－＋A＝A.n＝4能級上的電子要電離所需的能量E4＝A，則n＝4能級上的電子得到ΔE的能量后，首先需要能量使之電離，然后多余的能量以動能的形式存在，所以Ek＝ΔE－E4＝ A，選項C正確． 8．(2017安徽江南十校聯(lián)考)(U)經(jīng)過m次α衰變和n次β衰變變成鉛核(Pb)，關(guān)于該過程，下列說法中正確的是(　　) 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)衰變過程的半衰期與溫度和壓強有關(guān) 解析：B　原子核衰變時質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒，235＝4m＋207,92＝82＋2m－n，兩式聯(lián)立解得：m＝7，n＝4，A項錯誤．衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和大于鈾核(U)的結(jié)合能，C錯誤．半衰期由原子核內(nèi)部自身的因素決定，與溫度和壓強無關(guān)，D項錯誤． 9．(多選)14C發(fā)生放射性衰變成為14N，半衰期約5 700年．已知植物存活期間，其體內(nèi)14C與12C的比例不變；生命活動結(jié)束后，14C的比例持續(xù)減少．現(xiàn)通過測量得知，某古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一．下列說法正確的是(　　) A．該古木的年代距今約5 700年 B．12C、13C、14C具有相同的中子數(shù) C．14C衰變?yōu)?4N的過程中放出β射線 D．增加樣品測量環(huán)境的壓強將加速14C的衰變 解析：AC　古木樣品中14C正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一，可知時間正好是5 700年，A正確.12C中子數(shù)為6，13C中子數(shù)為7，14C中子數(shù)為8，B錯誤．與14N相比，質(zhì)量數(shù)一樣而質(zhì)子數(shù)少一個，可知發(fā)生的是β衰變，C正確．半衰期與外界環(huán)境無關(guān)，D錯誤． 10．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、β衰變和α衰變 C．β衰變、α衰變和β衰變 D．α衰變、β衰變和α衰變 解析：A　衰變過程中電荷數(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，選項A正確，選項B、C、D錯誤． 【B級——提升練】 11．(多選)根據(jù)玻爾理論，推導(dǎo)出了氫原子光譜譜線的波長公式：＝R(－)，m與n都是正整數(shù)，且n>m.當m取定一個數(shù)值時，不同數(shù)值的n得出的譜線屬于同一個線系．如：m＝1，n＝2、3、4、…組成的線系叫賴曼系，m＝2，n＝3、4、5、…組成的線系叫巴耳末系，則(　　) A．賴曼系中n＝2對應(yīng)的譜線波長最長 B．賴曼系中n＝2對應(yīng)的譜線頻率最大 C．巴耳末系中n＝3對應(yīng)的譜線波長最長 D．巴耳末系中，n＝3對應(yīng)的譜線的光子能量最小 E．賴曼系中所有譜線頻率都比巴耳末系譜線頻率大 解析：ACD　在賴曼系中m＝1，n＝2、3、4、…，利用氫原子光譜譜線的波長公式＝R(－)可知n值越大，波長λ就越短，頻率f就越大，則A正確，B錯誤；在巴耳末系中m＝2，n＝3、4、5、…，利用氫原子光譜譜線的波長公式＝R(－)可知，n值越大，波長λ就越短，頻率f就越大，光子能量就越大，則C正確，D正確；由公式可判斷，賴曼系中與巴耳末系中的波長相比可以小也可以大，那么頻率可以大也可以小，所以E錯誤． 12．(多選)(2017湖北七市三月聯(lián)考)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：AB　由n＝5激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時產(chǎn)生的光子能量最大，頻率最高，波長最短，A項正確.5→1、4→1、3→1和2→1躍遷時釋放的4種光子屬于萊曼系，B項正確．使n＝5能級的氫原子電離至少要0.54 eV的能量，C項錯誤．從n＝2能級躍遷到基態(tài)釋放光子的能量為－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，從n＝3能級躍遷到n＝2能級釋放光子的能量為－1.51 eV－(－3.4 eV)＝1.89 eV，D項錯誤． 13．目前，在居室裝修中經(jīng)常用到花崗巖、大理石等裝飾材料，這些巖石都不同程度地含有放射性元素．比如，有些含有鈾、釷的花崗巖等巖石會釋放出放射性惰性氣體氡，而氡會發(fā)生放射性衰變，放射出α、β、γ射線，這些射線會導(dǎo)致細胞發(fā)生癌變及呼吸道等方面的疾?。鶕?jù)有關(guān)放射性知識可知，下列說法正確的是(　　) A．氡的半衰期為3.8天，若取4個氡原子核，經(jīng)7.6天后就剩下一個原子核了 B．β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子和電子所產(chǎn)生的 C．γ射線一般伴隨著α或β射線產(chǎn)生，在這三種射線中，α射線的穿透能力最強，電離能力最弱 D．發(fā)生α衰變時，生成核與原來的原子核相比，中子數(shù)減少了4 解析：B　半衰期遵循統(tǒng)計規(guī)律，對單個或少數(shù)原子核是沒有意義的，A錯誤．根據(jù)3種射線的特性及衰變實質(zhì)可知B正確，C、D錯誤． 14．1930年英國物理學(xué)家考克饒夫和瓦爾頓建造了世界上第一臺粒子加速器，他們獲得了高速運動的質(zhì)子，用來轟擊靜止的鋰7(Li)原子核，形成一個不穩(wěn)定的復(fù)合核后分解成兩個相同的原子核． (1)寫出核反應(yīng)方程； (2)已知質(zhì)子的質(zhì)量為m，初速度為v0，反應(yīng)后產(chǎn)生的一個原子核速度大小為v0，方向與質(zhì)子運動方向相反，求反應(yīng)后產(chǎn)生的另一個原子核的速度以及反應(yīng)過程中釋放的核能(設(shè)反應(yīng)過程釋放的核能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?． 解析：(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒，則有 Li＋H→2He (2)由動量守恒定律得mv0＝4m(－v0)＋4mv 解得v＝v0 釋放的核能為 ΔE＝4mv2＋4m(v0)2－mv 解得ΔE＝mv. 答案：(1)Li＋H→2He　(2)v0　mv 15．(2017銀川模擬)盧瑟福用α粒子轟擊氮核時發(fā)現(xiàn)質(zhì)子．發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程為：N＋He―→O＋H.已知氮核質(zhì)量為mN＝14.007 53 u，氧核質(zhì)量為mO＝17. 004 54 u，氦核質(zhì)量為mHe＝4.003 87 u，質(zhì)子(氫核)質(zhì)量為mp＝1.008 15 u．(已知：1 uc2＝931 MeV，結(jié)果保留2位有效數(shù)字)求： (1)這一核反應(yīng)是吸收能量還是放出能量的反應(yīng)？相應(yīng)的能量變化為多少？ (2)若入射氦核以v0＝3107 m/s的速度沿兩核中心連線方向轟擊靜止氮核．反應(yīng)生成的氧核和質(zhì)子同方向運動，且速度大小之比為1∶50.求氧核的速度大?。? 解析：(1)由Δm＝mN＋mHe－m0－mP得： Δm＝－0.001 29 u. 所以這一核反應(yīng)是吸收能量的反應(yīng)， 吸收能量ΔE＝|Δm|c2＝0.001 29 uc2≈1.2 MeV. (2)由動量守恒定律可得： mHev0＝mOv氧＋mPvP 又v氧∶vP＝1∶50， 可解得：v氧≈1.8106 m/s. 答案：(1)吸收能量　1.2 MeV　(2)1.8106 m/s