2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十二章 近代物理 4 第二節(jié) 原子與原子核課后達(dá)標(biāo)能力提升.doc

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第二節(jié) 原子與原子核 (建議用時(shí)：40分鐘) 一、單項(xiàng)選擇題 1．(2017高考上海卷)在同位素氫、氘、氚的核內(nèi)具有相同的(　　) A．核子數(shù)　　　　　　　　　 B．電子數(shù) C．中子數(shù) D．質(zhì)子數(shù) 解析：選D.同位素是指在原子核中的質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的元素，故氫、氘、氚的核內(nèi)具有相同的質(zhì)子數(shù)，D項(xiàng)正確．　 2．如圖，放射性元素鐳衰變過程中釋放出α、β、γ三種射線，分別進(jìn)入勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中，下列說法正確的是　(　　) A．①表示γ射線，③表示α射線 B．②表示β射線，③表示α射線 C．④表示α射線，⑤表示γ射線 D．⑤表示β射線，⑥表示α射線 解析：選C.γ射線為電磁波，在電場、磁場中均不偏轉(zhuǎn)，故②和⑤表示γ射線，A、B、D項(xiàng)錯(cuò)誤；α射線中的α粒子為氦的原子核，帶正電，在勻強(qiáng)電場中，沿電場方向偏轉(zhuǎn)，故③表示α射線，由左手定則可知在勻強(qiáng)磁場中α射線向左偏，故④表示α射線，C項(xiàng)正確． 3. (2018高考天津卷)國家大科學(xué)工程——中國散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，獲得中子束流，可以為諸多領(lǐng)域的研究和工業(yè)應(yīng)用提供先進(jìn)的研究平臺(tái)．下列核反應(yīng)中放出的粒子為中子的是(　　) A.7N俘獲一個(gè)α粒子，產(chǎn)生8O并放出一個(gè)粒子 B.Al俘獲一個(gè)α粒子，產(chǎn)生P并放出一個(gè)粒子 C.5B俘獲一個(gè)質(zhì)子，產(chǎn)生Be并放出一個(gè)粒子 D.Li俘獲一個(gè)質(zhì)子，產(chǎn)生He并放出一個(gè)粒子 解析：選B.根據(jù)核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒及電荷數(shù)守恒可知，7N＋He→8O＋H，A項(xiàng)錯(cuò)誤；Al＋He→P＋n，B項(xiàng)正確；5B＋H→Be＋He，C項(xiàng)錯(cuò)誤；Li＋H→He＋He，D項(xiàng)錯(cuò)誤． 4．(2019上海理工大附中期中)如圖所示為盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖，圖中的顯微鏡可在圓周軌道上轉(zhuǎn)動(dòng)，通過顯微鏡前相連的熒光屏可觀察α粒子在各個(gè)角度的散射情況．下列說法正確的是(　　) A．在圖中的A、B兩位置分別進(jìn)行觀察，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)一樣多 B．在圖中的B位置進(jìn)行觀察，屏上觀察不到任何閃光 C．盧瑟福選用不同金屬箔片作為α粒子散射的靶，觀察到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本相似 D．α粒子發(fā)生散射的主要原因是α粒子撞擊到金原子后產(chǎn)生的反彈 解析：選C.放在A位置時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)應(yīng)最多，說明大多數(shù)射線基本不偏折，可知金箔原子內(nèi)部很空曠，故A錯(cuò)誤；放在B位置時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)較少，說明較少射線發(fā)生偏折，可知原子內(nèi)部帶正電的體積小，故B錯(cuò)誤；選用不同金屬箔片作為α粒子散射的靶，觀察到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本相似，故C正確；α粒子發(fā)生散射的主要原因是α粒子受到金原子庫侖力作用，且金原子質(zhì)量較大，從而出現(xiàn)的反彈，故D錯(cuò)誤． 5．(2018高考北京卷)在核反應(yīng)方程He＋7N→8O＋X中，X表示的是(　　) A．質(zhì)子　　　　　　　　　 B．中子 C．電子 D．α粒子 解析：選A.由核反應(yīng)方程中，電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可知，X為H，選項(xiàng)A正確． 6．(2016高考上海卷)研究放射性元素射線性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示．兩塊平行放置的金屬板A、B分別與電源的兩極a、b連接，放射源發(fā)出的射線從其上方小孔向外射出．則(　　) A．a(chǎn)為電源正極，到達(dá)A板的為α射線 B．a(chǎn)為電源正極，到達(dá)A板的為β射線 C．a(chǎn)為電源負(fù)極，到達(dá)A板的為α射線 D．a(chǎn)為電源負(fù)極，到達(dá)A板的為β射線 解析：選B.從題圖可以看出，到達(dá)兩極板的粒子做類平拋運(yùn)動(dòng)，到達(dá)A極板的粒子在初速度方向的位移小于到達(dá)B板的粒子在初速度方向的位移，粒子在初速度方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則根據(jù)公式x＝v0t＝v0，兩個(gè)粒子初速度v0相差不大，兩極板間電壓U相同，放射源與兩極板的距離也相同，而電子的小得多，所以電子在初速度方向的位移小，故達(dá)到A極板的是β射線，A極板帶正電，a為電源的正極，故選項(xiàng)B正確． 7．質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3.當(dāng)一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成氘核時(shí)，釋放的能量是(c表示真空中的光速)(　　) A．(m1＋m2－m3)c B．(m1－m2－m3)c C．(m1＋m2－m3)c2 D．(m1－m2－m3)c2 解析：選C.由質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2，其中Δm＝m1＋m2－m3，可得ΔE＝(m1＋m2－m3)c2，選項(xiàng)C正確，A、B、D錯(cuò)誤． 8．(2019江蘇清江中學(xué)高三模擬)如圖所示為氫原子的能級(jí)圖，當(dāng)氫原子從n＝4能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)，輻射出光子a；當(dāng)氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)時(shí)，輻射出光子b，則下列說法中正確的是(　　) A．光子a的能量大于光子b的能量 B．光子a的波長小于光子b的波長 C．b光比a光更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象 D．在同種介質(zhì)中，a光子的傳播速度大于b光子的傳播速度 解析：選D.氫原子從n＝4的能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)的能級(jí)差小于從n＝3的能級(jí)躍遷到n＝1的能級(jí)時(shí)的能級(jí)差，根據(jù)Em－En＝hν，知光子a的能量小于光子b的能量，故A錯(cuò)誤；光子a的頻率小于光子b的頻率，所以b的頻率大，波長小，所以a光更容易發(fā)生衍射，故B、C錯(cuò)誤；光子a的頻率小，則折射率小，根據(jù)v＝知，光子a在介質(zhì)中的傳播速度大于光子b在介質(zhì)中的傳播速度，故D正確． 二、多項(xiàng)選擇題 9．科學(xué)家使用核反應(yīng)獲取氚，再利用氘和氚的核反應(yīng)獲得能量，核反應(yīng)方程分別為：X＋Y→He＋H＋4.9 MeV和H＋H→He＋X＋17.6 MeV，下列表述正確的有(　　) A．X是中子 B．Y的質(zhì)子數(shù)是3，中子數(shù)是6 C．兩個(gè)核反應(yīng)都沒有質(zhì)量虧損 D．氘和氚的核反應(yīng)是核聚變反應(yīng) 解析：選AD.核反應(yīng)方程遵守核電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒，則由H＋H→He＋X＋17.6 MeV知 X為n，由X＋Y→He＋H＋4.9 MeV知Y為Li，其中Y的質(zhì)子數(shù)是3，中子數(shù)也是3，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；兩個(gè)核反應(yīng)都釋放出核能，故都有質(zhì)量虧損，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；X＋Y→He＋H＋4.9 MeV是原子核的人工轉(zhuǎn)變，H＋H→He＋n＋17.6 MeV為輕核聚變，選項(xiàng)D正確． 10．能源是社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，發(fā)展核能是解決能源問題的途徑之一．下列釋放核能的反應(yīng)方程，表述正確的有(　　) A.H＋H→He＋n是核聚變反應(yīng) B.H＋H→He＋n是β衰變 C.U＋n→Ba＋Kr＋3n是核裂變反應(yīng) D.U＋n→Xe＋Sr＋2n是α衰變 解析：選AC.β衰變時(shí)釋放出電子(e)，α衰變時(shí)釋放出氦原子核(He)，可知選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤；選項(xiàng)A中一個(gè)氚核和一個(gè)氘核結(jié)合成一個(gè)氦核并釋放出一個(gè)中子是典型的核聚變反應(yīng)；選項(xiàng)C中一個(gè)U235原子核吸收一個(gè)中子，生成一個(gè)Ba原子核和一個(gè)Kr原子核并釋放出三個(gè)中子是典型的核裂變反應(yīng)，故選項(xiàng)A、C正確． 11．(2016高考全國卷Ⅲ改編)一靜止的鋁原子核Al俘獲一速度為1.0107 m/s的質(zhì)子p后，變?yōu)樘幱诩ぐl(fā)態(tài)的硅原子核Si，下列說法正確的是(　　) A．核反應(yīng)方程為p＋Al―→Si B．核反應(yīng)過程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒 C．核反應(yīng)過程中系統(tǒng)能量不守恒 D．核反應(yīng)前后核子數(shù)相等，所以生成物的質(zhì)量等于反應(yīng)物的質(zhì)量之和 解析：選AB.核反應(yīng)方程滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，A項(xiàng)正確；微觀粒子相互作用過程中，滿足動(dòng)量守恒定律，B項(xiàng)正確；題述核反應(yīng)過程屬于“二合一”形式的完全非彈性碰撞，機(jī)械能有損失，但對(duì)于封閉的系統(tǒng)，能量仍然守恒，C項(xiàng)錯(cuò)誤；核反應(yīng)過程中的機(jī)械能有損失，故存在質(zhì)量虧損現(xiàn)象，D項(xiàng)錯(cuò)誤． 12. (2019東北三校聯(lián)考)如圖所示，氫原子可在下列各能級(jí)間發(fā)生躍遷，設(shè)從n＝4到n＝1能級(jí)輻射的電磁波的波長為λ1，從n＝4到n＝2能級(jí)輻射的電磁波的波長為λ2，從n＝2到n＝1能級(jí)輻射的電磁波的波長為λ3，則下列關(guān)系式中正確的是(　　) A．λ1<λ3 B．λ3<λ2 C．λ3>λ2 D.＝＋ 解析：選AB.已知從n＝4到n＝1能級(jí)輻射的電磁波的波長為λ1，從n＝4到n＝2能級(jí)輻射的電磁波的波長為λ2，從n＝2到n＝1能級(jí)輻射的電磁波的波長為λ3，則λ1、λ2、λ3的關(guān)系為h>h>h，即>，λ1<λ3，>，λ3<λ2，又h＝h＋h，即＝＋，則＝－，即正確選項(xiàng)為A、B. 13．如圖為氫原子的能級(jí)示意圖，則下列對(duì)氫原子躍遷的理解正確的是(　　) A．由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出來的光子一定不能使逸出功為3.34 eV的金屬發(fā)生光電效應(yīng) B．大量處于n＝4能級(jí)的氫原子向n＝1能級(jí)躍遷時(shí)，向外輻射6種不同頻率的光子 C．大量處于n＝3能級(jí)的氫原子向n＝1能級(jí)躍遷時(shí)，用發(fā)出的光照射逸出功為3.34 eV的金屬，從金屬表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能為8.75 eV D．如果用光子能量為10.3 eV的光照射處于n＝1能級(jí)的氫原子，則該能級(jí)的氫原子能夠躍遷到較高能級(jí) 解析：選BC.氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)放出的光子的能量等于前后兩個(gè)能級(jí)之差，當(dāng)氫原子從高能級(jí)躍遷到基態(tài)時(shí)放出的光子的能量最小值為－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，大于3.34 eV，所以一定能使逸出功為3.34 eV的金屬發(fā)生光電效應(yīng)，A錯(cuò)誤；大量處于n＝4能級(jí)的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí)，輻射光子的種類為C＝＝6，B正確；大量處于n＝3能級(jí)的氫原子向n＝1能級(jí)躍遷時(shí)，輻射出的光子能量最大為－1.51 eV－(－13.6 eV)＝12.09 eV，用此光子照射逸出功為3.34 eV的金屬，由愛因斯坦光電效應(yīng)方程可得該金屬的最大初動(dòng)能為12.09 eV－3.34 eV＝8.75 eV，C正確；當(dāng)氫原子由低能級(jí)向高能級(jí)躍遷時(shí)，氫原子吸收的光子能量一定等于兩能級(jí)之間的能量差，而由氫原子的能級(jí)圖可知任何兩能級(jí)間的能量差都不等于10.3 eV，因此不能使n＝1能級(jí)的氫原子躍遷到較高的能級(jí)，D錯(cuò)誤． 三、非選擇題 14．按照玻爾原子理論，氫原子中的電子離原子核越遠(yuǎn)，氫原子的能量________(選填“越大”或“越小”)．已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為E1(E1<0)，電子質(zhì)量為m，基態(tài)氫原子中的電子吸收一頻率為ν的光子被電離后，電子速度大小為________(普朗克常量為h)． 解析：電子離原子核越遠(yuǎn)電勢(shì)能越大，原子能量也就越大；根據(jù)動(dòng)能定理有，hν＋E1＝mv2，所以電離后電子速度為 . 答案：越大　　 15．小明用金屬銣為陰極的光電管，觀測(cè)光電效應(yīng)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖甲所示．已知普朗克常量h＝6.6310－34 Js. (1)圖甲中電極A為光電管的________(選填“陰極”或“陽極”)； (2)實(shí)驗(yàn)中測(cè)得銣的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關(guān)系如圖乙所示，則銣的截止頻率νc＝________Hz，逸出功W0＝________J； (3)如果實(shí)驗(yàn)中入射光的頻率ν＝7.001014Hz，則產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ek＝________J. 解析：(1)在光電效應(yīng)中，電子向A極運(yùn)動(dòng)，故電極A為光電管的陽極． (2)由題圖可知，銣的截止頻率νc為5.151014 Hz，逸出功W0＝hνc＝6.6310－345.151014 J≈3.4110－19 J. (3)當(dāng)入射光的頻率為ν＝7.001014Hz時(shí)，由Ek＝hν－h(huán)νc得，光電子的最大初動(dòng)能為 Ek＝6.6310－34(7.00－5.15)1014 J≈1.2310－19 J. 答案：(1)陽極 (2)5.151014[(5.12～5.18)1014均視為正確]　3.4110－19[(3.39～3.43)10－19均視為正確] (3)1.2310－19[(1.21～1.25)10－19均視為正確]