2020年物理高考大一輪復(fù)習(xí) 第12章 波粒二象性 原子結(jié)構(gòu)與原子核 第34講 原子結(jié)構(gòu)與原子核練習(xí)（含解析）

《2020年物理高考大一輪復(fù)習(xí) 第12章 波粒二象性 原子結(jié)構(gòu)與原子核 第34講 原子結(jié)構(gòu)與原子核練習(xí)（含解析）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020年物理高考大一輪復(fù)習(xí) 第12章 波粒二象性 原子結(jié)構(gòu)與原子核 第34講 原子結(jié)構(gòu)與原子核練習(xí)（含解析）（8頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第34講 原子結(jié)構(gòu)與原子核 [解密考綱]綜合考查氫原子能級的躍遷、放射性元素的衰變、半衰期、核反應(yīng)，以及質(zhì)能方程、核反應(yīng)方程的有關(guān)計算． 1．(2019·黃山質(zhì)檢)關(guān)于下列四幅圖的說法正確的是(　　) A．圖甲中A處能觀察到大量的閃光點，B處能看到較多的閃光點，C處觀察不到閃光點 B．圖乙中1為α射線，它的電離作用很強可消除靜電 C．圖丙中處于基態(tài)的氫原子能吸收能量為10.4 eV的光子而發(fā)生躍遷 D．圖丁中用弧光燈照射原來就帶電的鋅板時，發(fā)現(xiàn)驗電器的張角變大，說明鋅板原來帶負電 B　解析 圖甲中A處能觀察到大量的閃光點，B處能看到較多的閃光點，在C處也可以觀察到很少的閃光點

2、，選項A錯誤；根據(jù)左手定則可知，1帶正電，為α射線，α射線的電離作用很強，可消除靜電，選項B正確；吸收光子能量發(fā)生躍遷，吸收的光子能量需等于兩能級間的能級差，從基態(tài)氫原子發(fā)生躍遷到n＝2能級，需要吸收的能量最小，吸收的能量為－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，即受10.2 eV光子照射，可以從基態(tài)氫原子發(fā)生躍遷到n＝2能級，10.4 eV的光子不能被吸收，不能發(fā)生躍遷，選項C錯誤；圖中用弧光燈照射鋅板，鋅板上的電子逸出，鋅板帶上正電，發(fā)現(xiàn)驗電器的張角變大，說明原來就帶正電，選項D錯誤． 2．(2019·河南天一大聯(lián)考高三期末)(多選)根據(jù)國家科技部2017年3月6日報道，迄

3、今為止，科學(xué)家已經(jīng)成功檢測定位了納米晶體結(jié)構(gòu)中的氫原子，按玻爾氫原子理論，氫原子的能級如圖所示，下列判斷正確的是(　　) A．用光子能量為13.01 eV的光照射一群處于基態(tài)的氫原子，可觀測到多種不同頻率的光 B．大量處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子向基態(tài)躍遷時，可能發(fā)出6條光譜線 C．氫原子從第4激發(fā)態(tài)躍遷到第2激發(fā)態(tài)需要吸收光子 D．氫原子的核外電子由高能級躍遷到低能級時，氫原子的電勢能減小，電子的動能增大 BD　解析 氫原子發(fā)生能級躍遷吸收或放出的光子能量等于兩能級的能量差，選項A錯誤；大量處于在n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子向基態(tài)躍遷時可發(fā)出的光譜線條數(shù)為＝6條，選項B正確；第4激發(fā)態(tài)是n

4、＝5的能級態(tài)，第2激發(fā)態(tài)為n＝3的能級態(tài)，氫原子由高能級態(tài)向低能級態(tài)躍遷時輻射光子，選項C錯誤；氫原子的核外電子由高能級躍遷到低能級時，軌道半徑減小，因電場力做正功，故氫原子電勢能減小，電子的動能增大，選項D正確． 3．(2019·煙臺一模)下列說法正確的是 (　　) A．玻爾通過對氫原子光譜的研究建立了原子的核式結(jié)構(gòu)模型 B．某些原子核發(fā)生衰變時能夠放出β粒子，說明原子核內(nèi)有β粒子 C．原子核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損現(xiàn)象違反了能量守恒定律 D．某種單色光照射某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，若增大光照強度，則單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)增加 D　解析 盧瑟福通過α粒子散射實驗建立了原子核式結(jié)構(gòu)模型，玻爾

5、將量子觀念引入原子領(lǐng)域，其理論能夠解釋氫原子光譜的特征，故選項A錯誤；β衰變中產(chǎn)生的β射線實際上是原子核中的中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子，而放出電子，故選項B錯誤；核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損現(xiàn)象遵循能量守恒定律，故選項C錯誤；發(fā)生光電效應(yīng)時，單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)隨入射光強度的增加而增加，故選項D正確． 4．(2019·南平高三一模)下列說法正確的是 (　　) A．—束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng)，可能是因為這束光的光照強度太弱 B．氫原子核外電子從半徑較大的軌道躍遷到半徑較小的軌道，電子的動能增大，但原子的能量減小 C．原子核發(fā)生一次β衰變，該原子外層就失去一個電子 D．鈾核裂變產(chǎn)物多樣，其中一

6、種核反應(yīng)方程為U＋n→Ba＋Kr＋2n B　解析 能不能發(fā)生光電效應(yīng)，和入射光的頻率有關(guān)，和入射光的強度無關(guān)，選項A錯誤；按照玻爾理論，氫原子核外電子從半徑較大的軌道躍遷到半徑較小的軌道時，釋放光子，原子的能量減小，電子受到的庫侖力提供向心力，則＝?Ek＝mv2＝，r越小，動能越大，選項B正確；β衰變的實質(zhì)是原子核內(nèi)一個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€質(zhì)子和一個電子，電子釋放出來，不是來自核外電子，選項C錯誤；U＋n→Ba＋Kr＋3n，選項D錯誤． 5．(2019·聊城一模)下列說法正確的是(　　) A．鈾核裂變的某種核反應(yīng)方程是U→Ba＋Kr＋3n B．已知質(zhì)子、中子、α粒子的質(zhì)量分別為m1、m2、m

7、3，那么2個質(zhì)子和2個中子結(jié)合成一個α粒子，釋放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2 C．盧瑟福通過α粒子散射實驗驗證了在原子核內(nèi)部存在質(zhì)子 D．一群處于n＝4能級態(tài)的氫原子，自發(fā)向低能級躍遷的過程中能輻射12種不同頻率的電磁波 B　解析 鈾核裂變的核反應(yīng)是U＋n→Ba＋Kr＋3n，選項A錯誤；已知質(zhì)子、中子、α粒子的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，那么2個質(zhì)子和2個中子結(jié)合成一個α粒子，根據(jù)質(zhì)能方程可得釋放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2，選項B正確；盧瑟福通過α粒子散射實驗驗證了原子核式結(jié)構(gòu)模型，選項C錯誤；一群處于n＝4能級態(tài)的氫原子，自發(fā)向低能級躍遷的過程中能輻射C＝6 種不同頻

8、率的電磁波，選項D錯誤． 6．(2019·蘇北四市高三調(diào)研)(多選)下列說法正確的有 (　　) A．比結(jié)合能大的原子核分解成比結(jié)合能小的原子核時要吸收能量 B．用紫光照射某金屬表面時發(fā)生光電效應(yīng)，改用紅光照射時也一定能發(fā)生光電效應(yīng) C．黑體輻射的強度隨溫度的升高而變大，且最大值向波長較短的方向移動 D．改變壓強、溫度可改變放射性元素的半衰期 AC　解析 比結(jié)合能大的原子核分解為比結(jié)合能小的原子核時，核子的總結(jié)合能減小，一定要吸收核能才能完成，選項A正確；用紫光照射某種金屬可以發(fā)生光電效應(yīng)，可知紫光的頻率大于金屬的極限頻率，紅光的頻率小于紫光的頻率，用紅光照射不一定能產(chǎn)生光電效應(yīng)，選

9、項B錯誤；隨溫度升高，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動，選項C正確；半衰期由原子核本身決定，與外界因素?zé)o關(guān)，選項D錯誤． 7. (多選)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 BC　解析 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 MeV×4＝28 MeV，選項A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，選項B正確；兩個比結(jié)合能小的H核結(jié)合成比結(jié)合能大的

10、He時，會釋放能量，選項C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，選項D錯誤． 8．(2019·南昌重點中學(xué)模擬)下列說法正確的是 (　　) A．光子像其他粒子一樣，不但具有能量，也具有動量 B．比結(jié)合能越大，原子核越不穩(wěn)定 C．將由放射性元素組成的化合物進行高溫分解，會改變放射性元素的半衰期 D．原子核的質(zhì)量大于組成它的核子的質(zhì)量之和，這個現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損 A　解析 光子像其他粒子一樣，不但具有粒子性，而且也有波動性，則不但具有能量，也具有動量，選項A正確；比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，選項B錯誤；放射性元素的半衰期與外界因素沒有任何關(guān)系，只和本身性質(zhì)有關(guān)，選項C

11、錯誤；原子核的質(zhì)量小于組成它的核子的質(zhì)量之和，這個現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損，選項D錯誤． 9．(2019·承德期末)(多選)一個氘核(H)與氚核(H)反應(yīng)生成一個新核同時放出一個中子，并釋放能量．下列說法正確的是(　　) A．該核反應(yīng)為裂變反應(yīng) B．該新核的中子數(shù)為2 C．氘核(H)與氚核(H)是兩種不同元素的原子核 D．若該核反應(yīng)釋放的核能為ΔE，真空中光速為c，則反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損為 BD　解析 一個氘核和一個氚核經(jīng)過核反應(yīng)后生成一個氦核和一個中子，是質(zhì)量數(shù)小的原子核聚變生成質(zhì)量數(shù)大的原子核的過程，屬于輕核聚變，選項A錯誤；當一個氘核和一個氚核經(jīng)過核反應(yīng)后生成一個氦核和一個中子時，由

12、質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，核反應(yīng)方程是H＋H→He＋n，新核的中子數(shù)為2，選項B正確；氘核(H)與氚核(H)是同種元素，不同中子數(shù)的原子核，是同位素，選項C錯誤；根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2，因此核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損為，選項D正確． 10．(2019·丹東高三一模)下列說法錯誤的是(　　) A．核反應(yīng)方程 Be＋He→C＋X中的“X”為中子 B．在光電效應(yīng)中，飽和電流的大小與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強度無關(guān) C．釋放核能時必伴隨質(zhì)量虧損，因為質(zhì)量和能量有對應(yīng)關(guān)系 D．玻爾將量子觀念引入原子領(lǐng)域，其理論能夠解釋氫原子光譜的特征 B　解析 根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，知該核反

13、應(yīng)方程中的X電荷數(shù)為零，質(zhì)量數(shù)為1，是中子，選項A正確；發(fā)生光電效應(yīng)后，增加照射光電管的入射光的強度，電路中的光電流就一定增加，則飽和光電流的大小取決于入射光的強度，選項B錯誤；根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2，可知釋放核能的核反應(yīng)必伴隨著質(zhì)量虧損，選項C正確；玻爾將量子觀念引入原子領(lǐng)域，能夠很好解釋氫原子光譜，但不能解釋氦原子光譜特征，這就是玻爾理論的局限性，選項D正確． 11．(2019·石家莊高三二模)如圖所示為氫原子的部分能級圖，則下列說法正確的是 (　　) A．氫原子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)后，核外電子動能增大，原子的電勢能減小 B．大量處于n＝3激發(fā)態(tài)的氫原子，向低能級躍遷時

14、可輻射出2種不同頻率的光 C．處于基態(tài)的氫原子可吸收能量為12.09 eV的光子發(fā)生躍遷 D．用氫原子n＝2躍遷到n＝1能級輻射出的光照射金屬鉑(逸出功為6.34 eV)時不能發(fā)生光電效應(yīng) C　解析 氫原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)時，總能量變大，電子的軌道半徑變大，電子的速度減小，動能減小，電勢能增大，選項A錯誤；大量的氫原子處于n＝3的激發(fā)態(tài)，向低能級躍遷時可輻射出n＝C＝3種不同頻率的光，選項B錯誤；大量處于基態(tài)的氫原子吸收了能量為12.09 eV的光子后，氫原子能量為－1.51 eV，躍遷到第3能級，選項C正確；用氫原子n＝2躍遷到n＝1能級，輻射出的光(10.20 eV)照射金屬鉑(逸

15、出功為6.34 eV)時能發(fā)生光電效應(yīng)，選項D錯誤． 12．(2019·北京師大附中期末)太陽中含有大量的氘核，氘核不斷發(fā)生核反應(yīng)放出核能，以光和熱的形式向外輻射．已知兩個氘核發(fā)生核反應(yīng)可以產(chǎn)生一個新核，并放出一個中子．該新核質(zhì)量為3.0150u，氘核質(zhì)量為2.0136u，中子質(zhì)量為1.0087u,1u的質(zhì)量相當于931.5 MeV的能量． (1)寫出該核反應(yīng)方程式； (2)求核反應(yīng)中釋放的核能；(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) (3)若兩氘核以相等的動能0.35 MeV進行對心碰撞，假設(shè)核能全部轉(zhuǎn)化為機械能，求反應(yīng)后新核的動能．(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 解析 (1)由質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)守恒，

16、寫出核反應(yīng)方程為H＋H→He＋n. (2)反應(yīng)過程中質(zhì)量減少了 Δm＝2×2.013 6u－1.008 7u－3.015 0u＝0.003 5u， 反應(yīng)過程中釋放的核能 ΔE＝0.003 5×931.5MeV＝3.26MeV. (3)設(shè)n核和He的動量分別為p1和p2，由動量守恒定律得0＝p1＋p2， 由此得p1和p2大小相等， 由動能和動量關(guān)系E＝及He核和n質(zhì)量關(guān)系得，中子的動能E1是He核動能E2的3倍，即E1∶E2＝3∶1， 由能量守恒定律得E1＋E2＝ΔE＋2×0.35， 由以上可以算出E2＝0.99 MeV. 答案 (1)H＋H→He＋n　(2)3.26 MeV

17、　(3)0.99 MeV 13．(2019·衡水中學(xué)期末)一個靜止的鈾核U(原子質(zhì)量為232.037 2u)放出一個α粒子(原子質(zhì)量為4.002 6u)后衰變成釷核Th(原子質(zhì)量為228.028 7u)．已知：原子質(zhì)量單位1u＝1.67×10－27kg,1u相當于931 MeV(計算結(jié)果均保留兩位小數(shù))． (1)寫出核衰變反應(yīng)方程并計算該核反應(yīng)釋放出的核能； (2)假設(shè)反應(yīng)中釋放出的核能全部轉(zhuǎn)化為釷核和α粒子的動能，請計算釷核的動能大?。? 解析 (1)U→Th＋He， 質(zhì)量虧損Δm＝0.005 9u， 由愛因斯坦質(zhì)能方程得ΔE＝Δmc2， ΔE ≈ 5.50 MeV. (2)系

18、統(tǒng)動量守恒，釷核和α粒子的動量大小相等，即pTh＝pα， 由EkTh＝，Ekα＝，得EkTh＋Ekα＝ΔE， 所以釷核獲得的動能EkTh＝ΔE＝≈0.09 MeV. 答案 (1)5.50 MeV　(2)0.09 MeV 14．在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，一個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)在與磁場垂直的平面內(nèi)做圓周運動，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，新核的元素符號用Y表示，寫出該α衰變的核反應(yīng)方程； (2)α粒子的圓周運動可以等效成一個環(huán)形電流，求圓周運動的周期和環(huán)形電流大?。? (3)設(shè)該衰變過程釋放的核能都轉(zhuǎn)化為α粒子和新核的動能，新核的質(zhì)量為M，求衰變過程的質(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粒子在磁場中運動周期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)動量守恒 Mv′－mv＝0， 解得v′＝＝， 由Δmc2＝Mv′2＋mv2， 得Δm＝. (若利用M＝m解答，亦可) 答案 (1)X→Y＋He　(2)　 (3) 8