2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十二章 原子與原子核 第2講 原子結(jié)構(gòu)與原子核作業(yè) 新人教版

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1、2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十二章 原子與原子核 第2講 原子結(jié)構(gòu)與原子核作業(yè) 新人教版 [課時(shí)作業(yè)]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　單獨(dú)成冊(cè)　方便使用 [基礎(chǔ)題組] 一、單項(xiàng)選擇題 1．(2017·四川宜賓高三診斷)有關(guān)原子結(jié)構(gòu)和原子核的認(rèn)識(shí)，下列說(shuō)法正確的是 (　　) A．居里夫人最先發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象 B．倫琴射線(xiàn)的發(fā)現(xiàn)揭示了原子具有核式結(jié)構(gòu) C．在光電效應(yīng)中，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān) D．在衰變方程X原子核的質(zhì)量數(shù)是234 解析：貝克勒爾首先發(fā)現(xiàn)了天然放射性現(xiàn)象，證明原子核有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，故A錯(cuò)誤；盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)揭示了原子具有核式結(jié)構(gòu)，B錯(cuò)

2、誤；在光電效應(yīng)中，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，選項(xiàng)C正確；在衰變方程 →X＋中，X原子核的質(zhì)量數(shù)是235，電荷數(shù)為92，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 答案：C 2．(2018·湖北六校聯(lián)考)關(guān)于近代物理，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．β衰變現(xiàn)象說(shuō)明電子是原子核的組成部分 B．目前已建成的核電站的能量來(lái)自于重核裂變 C．一個(gè)氫原子從n＝3的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)，能輻射3種不同頻率的光子 D．α粒子散射實(shí)驗(yàn)表明核外電子軌道是量子化的 解析：β衰變時(shí)β射線(xiàn)是原子核內(nèi)部發(fā)出來(lái)的，不是原子核外的電子釋放出來(lái)的，A錯(cuò)誤．目前的核電都是利用重核裂變發(fā)電的，B正確．一群氫原子從n＝3的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)

3、，能輻射C＝3種不同頻率的光子，而只有一個(gè)氫原子時(shí)，只能是三種可能頻率中的一種或兩種，C錯(cuò)誤．α粒子散射實(shí)驗(yàn)表明原子具有核式結(jié)構(gòu)，D錯(cuò)誤． 答案：B 3．(2018·安徽江南十校聯(lián)考)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(　　) 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：原子核衰變時(shí)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(xiàng)錯(cuò)誤．衰變產(chǎn)物的結(jié)合能

4、之和大于鈾核(U)的結(jié)合能，C錯(cuò)誤．半衰期由原子核內(nèi)部自身的因素決定，與溫度和壓強(qiáng)無(wú)關(guān)，D項(xiàng)錯(cuò)誤． 答案：B 4．(2018·湖南長(zhǎng)沙模擬)一個(gè)靜止的鈾核，放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它發(fā)生一次α衰變后變?yōu)殁Q核，α粒子和釷核都在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．某同學(xué)作出如圖所示運(yùn)動(dòng)徑跡示意圖，以下判斷正確的是(　　) A．1是α粒子的徑跡，2是釷核的徑跡 B．1是釷核的徑跡，2是α粒子的徑跡 C．3是α粒子的徑跡，4是釷核的徑跡 D．3是釷核的徑跡，4是α粒子的徑跡 解析：由動(dòng)量守恒可知，靜止的鈾核發(fā)生α衰變后，生成的均帶正電的α粒子和釷核的動(dòng)量大小相等，但方向相反，由左手定則可知它們的運(yùn)動(dòng)軌

5、跡應(yīng)為“外切”圓，又R＝＝，在p和B相等的情況下，R∝，因q釷>qα，則R釷hν

6、1，因此能級(jí)k比能級(jí)m高，所以若氫原子從能級(jí)k躍遷到能級(jí)m，應(yīng)輻射光子，且光子能量應(yīng)為hν2－h(huán)ν1.故選項(xiàng)D正確． 答案：D 二、多項(xiàng)選擇題 6．(2017·高考江蘇卷)原子核的比結(jié)合能曲線(xiàn)如圖所示．根據(jù)該曲線(xiàn)，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(gè)H核結(jié)合成He核時(shí)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：由圖像可知，He的比結(jié)合能約為7 MeV，其結(jié)合能應(yīng)約為28 MeV，故A錯(cuò)誤．比結(jié)合能較大的核較穩(wěn)定，故B正確．比結(jié)合能較小的核結(jié)合成比結(jié)合能較大的核時(shí)釋放能量，故C正確．比結(jié)合能就是平均結(jié)合

7、能，故由圖可知D錯(cuò)誤． 答案：BC 7．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．方程式U→Th＋He是重核裂變反應(yīng)方程 B．銫原子核(Cs)的結(jié)合能小于鉛原子核(Pb)的結(jié)合能 C．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(shí)所產(chǎn)生的 D．核力是短程力，與核子間的距離有關(guān)，有時(shí)表現(xiàn)為引力，有時(shí)表現(xiàn)為斥力 解析：方程式U→Th＋He的反應(yīng)物只有一個(gè)，生成物有He，屬于α衰變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由原子核的比結(jié)合能的曲線(xiàn)可知，銫原子核的比結(jié)合能與鉛原子核的比結(jié)合能差不多，而銫原子核的核子數(shù)少得多，所以銫原子核的結(jié)合能小于鉛原子核的結(jié)合能，選項(xiàng)B正確；β衰變所釋放的電子不是來(lái)源于原子核外的電子，而是原

8、子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子時(shí)所產(chǎn)生的(n→H＋e)，選項(xiàng)C正確；相鄰的質(zhì)子與質(zhì)子、中子與質(zhì)子、中子與中子既不會(huì)融合在一起(斥力)，又相距一定距離組成原子核(引力)，選項(xiàng)D正確． 答案：BCD 8．氫原子核外電子發(fā)生了兩次躍遷，第一次從外層軌道躍遷到n＝3軌道；第二次核外電子再?gòu)膎＝3軌道躍遷到n＝2軌道，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．兩次躍遷原子的能量增加相等 B．第二次躍遷原子的能量減小量比第一次的大 C．兩次躍遷原子的電勢(shì)能減小量均大于電子的動(dòng)能增加量 D．兩次躍遷原子均要放出光子，第一次放出的光子能量要大于第二次放出的光子能量 解析：氫原子核外電子從外層軌道躍遷到內(nèi)層軌道這一

9、過(guò)程中，原子的能量減小，原子要放出光子，由能量守恒定律可知原子的電勢(shì)能減小量大于電子的動(dòng)能增加量．又由氫原子能級(jí)圖知因躍遷到n＝3軌道放出的光子能量(或原子的能量減小量)最多為1.51 eV，而氫原子核外電子從n＝3軌道躍遷到n＝2軌道放出的光子的能量(或原子的能量減小量)為1.89 eV，B、C正確． 答案：BC [能力題組] 一、選擇題 9．原子從一個(gè)能級(jí)躍遷到一個(gè)較低的能級(jí)時(shí)，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(jí)上的電子躍遷到n＝1能級(jí)上時(shí)并不發(fā)射光子，而是將相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)交給n＝4能級(jí)上的電子，使之脫離原子，這一現(xiàn)象叫作俄歇效應(yīng)，以這種方式脫離了原子的電子叫

10、作俄歇電子，已知鉻原子的能級(jí)公式可簡(jiǎn)化表示為En＝－，式中n＝1,2,3，…表示不同能級(jí)，A是正的已知常數(shù)，上述俄歇電子的動(dòng)能是(　　) A.A　　　　　　　　 B.A C.A D.A 解析：由題意可知鉻原子n＝1能級(jí)能量為E1＝－A，n＝2能級(jí)能量為E2＝－，從n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)釋放的能量為ΔE＝E2－E1＝，n＝4能級(jí)能量為E4＝－，電離需要能量為E＝0－E4＝，所以電子從n＝4能級(jí)電離后的動(dòng)能為Ek＝ΔE－E＝－＝，故B、C、D錯(cuò)誤，A正確． 答案：A 10.K－介子衰變的方程為K－→π－＋π0，其中K－介子和π－介子帶負(fù)的基元電荷，π0介子不帶電．如圖所示，一個(gè)K

11、－介子沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其軌跡為圓弧AP，衰變后產(chǎn)生的π－介子的軌跡為圓弧PB，兩軌跡在P點(diǎn)相切，它們半徑RK－與Rπ－之比為2∶1.π0介子的軌跡未畫(huà)出．由此可知π－的動(dòng)量大小與π0的動(dòng)量大小之比為(　　) A．1∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．1∶6 解析：由帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律知 R＝＝∝p， ＝. 即pπ－＝pK－. 又由動(dòng)量守恒定律pK－＝pπ0－pπ－ 得pπ0＝pK－＋pπ－＝pK－. 即＝. 答案：C 11．下列描述中正確的是(　　) A．質(zhì)子與中子結(jié)合成氘核的過(guò)程中需要吸收能量 B．某原子核經(jīng)過(guò)一次α衰變和兩次

12、β衰變后，核內(nèi)中子數(shù)減少2個(gè) C． (氡核)要經(jīng)過(guò)3次α衰變，4次β衰變 D．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)入射光波長(zhǎng)相同，從金屬表面逸出的光電子最大初動(dòng)能越大，這種金屬的逸出功越小 解析：中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核有質(zhì)量虧損，釋放能量，選頊A錯(cuò)誤；某原子核經(jīng)過(guò)一次 α衰變和兩次β衰變后，核內(nèi)中子數(shù)減少4個(gè)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；Rn(氡核)質(zhì)量數(shù)減小16，故要經(jīng)過(guò)4次α衰變，由于電荷數(shù)減少6，則應(yīng)該有2次β衰變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)入射光波長(zhǎng)相同，則光的頻率相同，根據(jù)hν＝W逸出功＋mvm2，從金屬表面逸出的光電子最大初動(dòng)能越大，這種金屬的逸出功越小，選項(xiàng)D正確． 答案：D 12．(多選)下列說(shuō)法正確的是(

13、　　) A．人們?cè)谘芯刻烊环派洮F(xiàn)象過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子 B．鈾核裂變的一種核反應(yīng)方程為U→Ba＋Kr＋2n C．設(shè)質(zhì)子、中子、α粒子的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)α粒子，釋放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2 D．原子在a、b兩個(gè)能級(jí)的能量分別為Ea、Eb，且Ea>Eb，當(dāng)原子從a能級(jí)躍遷到b能級(jí)時(shí)，放出光子的波長(zhǎng)λ＝(其中c為真空中的光速，h為普朗克常量) 解析：盧瑟福通過(guò)α粒子轟擊氮核，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；鈾核裂變的一種核反應(yīng)方程為U＋n→Ba＋Kr＋3n，反應(yīng)前后的中子不能抵消，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程E＝mc2可知，當(dāng)兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)

14、合成一個(gè)α粒子時(shí)釋放的能量為E＝(2m1＋2m2－m3)c2，選項(xiàng)C正確；根據(jù)玻爾原子模型可知，原子從高能級(jí)躍遷到低能級(jí)時(shí)會(huì)釋放光子，由Ea－Eb＝解得λ＝，選項(xiàng)D正確． 答案：CD 二、非選擇題 13．氡222是一種天然放射性氣體，被吸入后，會(huì)對(duì)人的呼吸系統(tǒng)造成輻射損傷．它是世界衛(wèi)生組織公布的主要環(huán)境致癌物質(zhì)之一．其衰變方程是Rn→Po＋________.已知Rn的半衰期約為3.8天，則約經(jīng)過(guò)________天16 g的Rn衰變后還剩1 g. 解析：衰變過(guò)程中質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒，有Rn→Po＋He；由半衰期定義，解得t＝15.2天． 答案：He(或α)　15.2 14．(2017

15、·高考北京卷)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)靜止的放射性原子核發(fā)生了一次α衰變．放射出的α粒子(He)在與磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑為R.以m、q分別表示α粒子的質(zhì)量和電荷量． (1)放射性原子核用X表示，新核的元素符號(hào)用Y表示，寫(xiě)出該α衰變的核反應(yīng)方程． (2)α粒子的圓周運(yùn)動(dòng)可以等效成一個(gè)環(huán)形電流，求圓周運(yùn)動(dòng)的周期和環(huán)形電流大?。? (3)設(shè)該衰變過(guò)程釋放的核能都轉(zhuǎn)化為α粒子和新核的動(dòng)能，新核的質(zhì)量為M，求衰變過(guò)程的質(zhì)量虧損Δm. 解析：(1)X→Y＋He (2)設(shè)α粒子的速度大小為v，由qvB＝m，T＝，得α粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)周期T＝ 環(huán)形電流大小I＝＝ (3)由qvB＝m，得v＝ 設(shè)衰變后新核Y的速度大小為v′，系統(tǒng)動(dòng)量守恒 Mv′－mv＝0 v′＝＝ 由Δmc2＝Mv′2＋mv2 得Δm＝ 答案：見(jiàn)解析