2020版高考物理大一輪復習 第十二章 近代物理 4 第二節(jié) 原子與原子核課后達標能力提升.doc

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第二節(jié) 原子與原子核 (建議用時：40分鐘) 一、單項選擇題 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，分別進入勻強電場和勻強磁場中，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，故②和⑤表示γ射線，A、B、D項錯誤；α射線中的α粒子為氦的原子核，帶正電，在勻強電場中，沿電場方向偏轉，故③表示α射線，由左手定則可知在勻強磁場中α射線向左偏，故④表示α射線，C項正確． 3. (2018高考天津卷)國家大科學工程——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，可以為諸多領域的研究和工業(yè)應用提供先進的研究平臺．下列核反應中放出的粒子為中子的是(　　) A.7N俘獲一個α粒子，產(chǎn)生8O并放出一個粒子 B.Al俘獲一個α粒子，產(chǎn)生P并放出一個粒子 C.5B俘獲一個質(zhì)子，產(chǎn)生Be并放出一個粒子 D.Li俘獲一個質(zhì)子，產(chǎn)生He并放出一個粒子 解析：選B.根據(jù)核反應過程中質(zhì)量數(shù)守恒及電荷數(shù)守恒可知，7N＋He→8O＋H，A項錯誤；Al＋He→P＋n，B項正確；5B＋H→Be＋He，C項錯誤；Li＋H→He＋He，D項錯誤． 4．(2019上海理工大附中期中)如圖所示為盧瑟福α粒子散射實驗裝置的示意圖，圖中的顯微鏡可在圓周軌道上轉動，通過顯微鏡前相連的熒光屏可觀察α粒子在各個角度的散射情況．下列說法正確的是(　　) A．在圖中的A、B兩位置分別進行觀察，相同時間內(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，觀察到的實驗結果基本相似 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，相同時間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)應最多，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錯誤；放在B位置時，相同時間內(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錯誤；選用不同金屬箔片作為α粒子散射的靶，觀察到的實驗結果基本相似，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錯誤． 5．(2018高考北京卷)在核反應方程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.由核反應方程中，電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可知，X為H，選項A正確． 6．(2016高考上海卷)研究放射性元素射線性質(zhì)的實驗裝置如圖所示．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A板的為α射線 B．a(chǎn)為電源正極，到達A板的為β射線 C．a(chǎn)為電源負極，到達A板的為α射線 D．a(chǎn)為電源負極，到達A板的為β射線 解析：選B.從題圖可以看出，到達兩極板的粒子做類平拋運動，到達A極板的粒子在初速度方向的位移小于到達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動，則根據(jù)公式x＝v0t＝v0，兩個粒子初速度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B正確． 7．質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3.當一個質(zhì)子和一個中子結合成氘核時，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C正確，A、B、D錯誤． 8．(2019江蘇清江中學高三模擬)如圖所示為氫原子的能級圖，當氫原子從n＝4能級躍遷到n＝2能級時，輻射出光子a；當氫原子從n＝3能級躍遷到n＝1能級時，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的能級躍遷到n＝2的能級的能級差小于從n＝3的能級躍遷到n＝1的能級時的能級差，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、多項選擇題 9．科學家使用核反應獲取氚，再利用氘和氚的核反應獲得能量，核反應方程分別為：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．兩個核反應都沒有質(zhì)量虧損 D．氘和氚的核反應是核聚變反應 解析：選AD.核反應方程遵守核電荷數(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A正確，選項B錯誤；兩個核反應都釋放出核能，故都有質(zhì)量虧損，選項C錯誤；X＋Y→He＋H＋4.9 MeV是原子核的人工轉變，H＋H→He＋n＋17.6 MeV為輕核聚變，選項D正確． 10．能源是社會發(fā)展的基礎，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方程，表述正確的有(　　) A.H＋H→He＋n是核聚變反應 B.H＋H→He＋n是β衰變 C.U＋n→Ba＋Kr＋3n是核裂變反應 D.U＋n→Xe＋Sr＋2n是α衰變 解析：選AC.β衰變時釋放出電子(e)，α衰變時釋放出氦原子核(He)，可知選項B、D錯誤；選項A中一個氚核和一個氘核結合成一個氦核并釋放出一個中子是典型的核聚變反應；選項C中一個U235原子核吸收一個中子，生成一個Ba原子核和一個Kr原子核并釋放出三個中子是典型的核裂變反應，故選項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．核反應方程為p＋Al―→Si B．核反應過程中系統(tǒng)動量守恒 C．核反應過程中系統(tǒng)能量不守恒 D．核反應前后核子數(shù)相等，所以生成物的質(zhì)量等于反應物的質(zhì)量之和 解析：選AB.核反應方程滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，A項正確；微觀粒子相互作用過程中，滿足動量守恒定律，B項正確；題述核反應過程屬于“二合一”形式的完全非彈性碰撞，機械能有損失，但對于封閉的系統(tǒng)，能量仍然守恒，C項錯誤；核反應過程中的機械能有損失，故存在質(zhì)量虧損現(xiàn)象，D項錯誤． 12. (2019東北三校聯(lián)考)如圖所示，氫原子可在下列各能級間發(fā)生躍遷，設從n＝4到n＝1能級輻射的電磁波的波長為λ1，從n＝4到n＝2能級輻射的電磁波的波長為λ2，從n＝2到n＝1能級輻射的電磁波的波長為λ3，則下列關系式中正確的是(　　) A．λ1<λ3 B．λ3<λ2 C．λ3>λ2 D.＝＋ 解析：選AB.已知從n＝4到n＝1能級輻射的電磁波的波長為λ1，從n＝4到n＝2能級輻射的電磁波的波長為λ2，從n＝2到n＝1能級輻射的電磁波的波長為λ3，則λ1、λ2、λ3的關系為h>h>h，即>，λ1<λ3，>，λ3<λ2，又h＝h＋h，即＝＋，則＝－，即正確選項為A、B. 13．如圖為氫原子的能級示意圖，則下列對氫原子躍遷的理解正確的是(　　) A．由高能級向低能級躍遷時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 B．大量處于n＝4能級的氫原子向n＝1能級躍遷時，向外輻射6種不同頻率的光子 C．大量處于n＝3能級的氫原子向n＝1能級躍遷時，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能級的氫原子，則該能級的氫原子能夠躍遷到較高能級 解析：選BC.氫原子從高能級向低能級躍遷時放出的光子的能量等于前后兩個能級之差，當氫原子從高能級躍遷到基態(tài)時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，A錯誤；大量處于n＝4能級的氫原子向基態(tài)躍遷時，輻射光子的種類為C＝＝6，B正確；大量處于n＝3能級的氫原子向n＝1能級躍遷時，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方程可得該金屬的最大初動能為12.09 eV－3.34 eV＝8.75 eV，C正確；當氫原子由低能級向高能級躍遷時，氫原子吸收的光子能量一定等于兩能級之間的能量差，而由氫原子的能級圖可知任何兩能級間的能量差都不等于10.3 eV，因此不能使n＝1能級的氫原子躍遷到較高的能級，D錯誤． 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，氫原子的能量________(選填“越大”或“越小”)．已知氫原子的基態(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：電子離原子核越遠電勢能越大，原子能量也就越大；根據(jù)動能定理有，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，觀測光電效應現(xiàn)象，實驗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)實驗中測得銣的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關系如圖乙所示，則銣的截止頻率νc＝________Hz，逸出功W0＝________J； (3)如果實驗中入射光的頻率ν＝7.001014Hz，則產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek＝________J. 解析：(1)在光電效應中，電子向A極運動，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)當入射光的頻率為ν＝7.001014Hz時，由Ek＝hν－h(huán)νc得，光電子的最大初動能為 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]