【物理】2020届一轮复习人教版　原子结构与原子核　作业

【物理】2020届一轮复习人教版　原子结构与原子核　作业

‎　原子结构与原子核 　　　　　　　　　　　‎ 一、选择题 ‎1．(2019年华南师大附中模拟)下列说法正确的是(　　)‎ A．汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，并提出了原子的核式结构模型 B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应 C．光电效应中光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 D.N＋H→C＋He是α衰变方程 解析：汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，并提出了原子的“枣糕模型”，选项A错误；太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应，选项B正确；光电效应中光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系，不成正比，选项C错误；N＋H→C＋He是人工转变，不是α衰变方程，选项D错误．‎ 答案：B ‎2．放射性元素氡(Rn)经α衰变成为钋Po，半衰期为3.8天；但勘测表明，经过漫长的地质年代后，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素Rn的矿石，其原因是(　　)‎ A．目前地壳中的Rn主要来自于其他放射元素的衰变 B．在地球形成的初期，地壳中元素Rn的含量足够高 C．当衰变产物Po积累到一定量以后，Po的增加会减慢Rn的衰变进程 D.Rn主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力会改变它的半衰期 解析：由于Rn的半衰期很短，衰变很快，如果没有新的Rn生成，含量不可能高，所以A对，B错．半衰期是不会随着物质的物理、化学性质改变的，故C、D错．‎ 答案：A 图51－1‎ ‎3．如图51－1所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图象，下列说法正确的是(　　)‎ A．若D、E结合成F，结合过程一定要释放能量 B．若D、E结合成F，结合过程一定要吸收能量 C．若C、B结合成A，结合过程一定要释放能量 D．若F、C结合成B，结合过程一定要释放能量 解析：由图可知F原子核的核子平均质量较小，则原子序数较小的核D、E结合成原子序数较大的核F时，因F的核子的平均质量小于D、E核子的平均质量，故出现质量亏损，根据质能方程知，该过程一定放出核能，选项A正确，选项B错误；因C、B的核子的平均质量小于A核子的平均质量，故C、B结合成A核时要吸收能量，选项C错误；因C核子的平均质量介于F、B核之间，‎ 结合过程能量的吸收释放不能确定，故选项D错误．‎ 答案：A 图51－2‎ ‎4．如图51－2所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光，下列说法正确的是(　　)‎ A．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光 B．由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的光频率最小 C．由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光最容易表现出衍射现象 D．用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应 解析：这些氢原子向低能级跃迁时可辐射出C＝＝6种光子，选项A错误；由n＝4能级跃迁到n＝3能级产生的光子能量最小，所以频率最小，选项B错误；由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光子能量最大，频率最大，波长最小，最不容易表现出衍射现象，选项C错误；从n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子能量为10.20 eV>6.34 eV，所以能使金属铂发生光电效应，选项D正确．‎ 答案：D 图51－3‎ ‎5．(2019年东北师大附中高三质检)如图51－3所示，氢原子在不同能级间发生a、b、c三种跃迁时，释放光子的波长分别是λa、λb、λc，则下列说法正确的是(　　)‎ A．从n＝3能级跃迁到n＝1能级时，释放光子的波长可表示为λb＝ B．从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，电子的势能减小，氢原子的能量增加 C．若用波长为λc的光照射某金属时恰好能发生光电效应，则用波长为λa的光照射该金属时也一定能发生光电效应 D．用12.09 eV的光子照射大量处于基态的氢原子时，一个氢原子可以辐射出三种频率的光 解析：从n＝3能级跃迁到n＝1能级，有h＝h＋h，解得λb＝，选项A正确；从n＝3能级跃迁到n＝2能级，放出光子，原子能量减小，选项B错误；从n＝2能级跃迁到n＝1能级的能量比从n＝3能级跃迁到n＝2能级放出的能量大，可知波长为λc的光的频率比波长为λa的光的频率大，根据光电效应发生的条件可知，选项C错误；根据跃迁的条件，可知用12.09 eV的光子照射处于基态的氢原子，氢原子可以跃迁到n＝3的能级，可以辐射出三种不同频率的光，‎ 但一个氢原子最多只能辐射两种频率的光，选项D错误．‎ 答案：A ‎6．(2019年湖南永州二模)如图51－4所示，图甲为氢原子的能级图，图乙为氢原子的光谱．已知谱线a是氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2能级时的辐射光，谱线b可能是氢原子在下列哪种跃迁情形时的辐射光(　　)‎ 图51－4‎ A．从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级 B．从n＝5的能级跃迁到n＝2的能级 C．从n＝4的能级跃迁到n＝3的能级 D．从n＝5的能级跃迁到n＝3的能级 解析：由题图乙可知，谱线a的波长大于谱线b的波长，所以a光的光子频率小于b光的光子频率，则b光的光子能量大于n＝4和n＝2间的能级差，分析可知A、C、D错误，B正确．‎ 答案：B ‎7．(多选)关于α粒子散射实验的说法中正确的是(　　)‎ A．在实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来方向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过90°，有的甚至接近180°‎ B．使α粒子发生明显偏转的力来自带负电的核外电子，当α粒子接近电子时，是电子的吸引力使之发生明显偏转 C．实验表明原子中心有一个核，它占有原子体积的极小部分 D．实验表明原子中心的核带有原子的全部正电荷及全部质量 解析：A项是对该实验现象的描述，正确；使α粒子偏转的力是原子核对它的静电排斥力，而不是电子对它的吸引力，故B错误；C项是对实验结论之一的正确分析；原子核集中了全部正电荷和几乎全部质量，因核外还有电子，故原子中心的核并没有包括原子的全部质量，故D错误．‎ 答案：AC ‎8．(2019年河南安阳一模)(多选)根据图片51－5及课本中有关历史事实，结合有关物理知识，判断下列说法正确的是(　　)‎ 图51－5‎ A．图甲是研究光电效应的示意图，发生光电效应的条件是入射光的波长大于金属的“极限波长”‎ B．图乙是链式反应的示意图，发生链式反应的条件之一是裂变物质的体积大于或等于临界体积 C．图丙是氢原子的能级图，一个处于n＝4能级的氢原子，跃迁时可以产生6种光子 D．图丁是衰变规律的示意图，原子序数大于83的元素都具有放射性，小于83的个别元素，也具有放射性 解析：根据光电效应方程Ek＝h－h，入射光的波长必须小于金属的极限波长才能发生光电效应，故A错误；当裂变物质的体积小于临界体积时，不会发生链式反应，有利于裂变物质的贮存，当大于或等于临界体积时，则可发生链式反应，故B正确；处于n＝4能级的氢原子向较低能级跃迁，最终跃迁到基态，跃迁情况可能是4→1，释放1种频率的光子，4→3→1，4→2→1，释放2种频率的光子，4→3→2→1，释放3种频率的光子，故C错误；原子序数大于83的元素都具有放射性，小于83的个别元素，也具有放射性，故D正确．‎ 答案：BD ‎9．(2019年广东清远高二期末)(多选)2011年3月由9.0级地震引发的海啸摧毁了日本福岛第一核电站的冷却系统，导致大量I泄露在大气中，I是一种放射性物质，会发生β衰变而变成Xe元素．下列说法中正确的是(　　)‎ A．福岛第一核电站是利用原子核衰变时释放的核能来发电 B.I发生β衰变的方程式为I→Xe＋e C.I原子核内有53个质子，78个中子 D．如果将碘131的温度降低到0度以下，可以延缓其衰变速度 解析：核电站是利用核裂变来发电的，选项A错；根据原子核的结构和方程式书写规则可知选项B、C正确；衰变与物质所处的物理、化学状态无关，选项D错．‎ 答案：BC 图51－6‎ ‎10．(多选)氢原子的能级如图51－6所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62 eV～3.11 eV.下列说法正确的是(　　)‎ A．处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离 B．大量氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应 C．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光 D．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的光 解析：大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，由N＝C可知，共可发出6种频率的光，故D错误，C正确；n＝3能级的能量为－1.51 eV，因紫外线能量大于1.51 eV，故紫外线可使处于n＝3能级的氢原子电离，故A正确；从高能级跃迁到n＝3能级释放能量最多为1.51 eV＜1.62 eV，此光为红外线具有显著热效应，故B正确．‎ 答案：ABC 图51－7‎ ‎11．(多选)静止在匀强磁场中的U核发生α衰变，产生一个α粒子和一个未知的粒子X，它们在磁场中的运动轨迹如图51－7所示，下列说法正确的是(　　)‎ A．该核反应方程为 ‎　U→X＋He B．α粒子和X粒子在磁场中做圆周运动时转动方向相同 C．轨迹1、2分别是α粒子、X粒子的运动轨迹 D．α粒子、X粒子运动轨迹半径之比为45∶1‎ 解析：显然选项A中核反应方程正确，选项A正确；U核静止，根据动量守恒可知α粒子和X粒子速度方向相反，又都带正电，故转动方向相同，选项B正确；根据动量守恒可知α粒子和X粒子的动量大小p相等，由带电粒子在磁场中运动半径公式R＝可知轨道半径R与其所带电荷量成反比，故α粒子、X粒子运动轨迹半径之比为45∶1，选项C错误，D正确．‎ 答案：ABD ‎12．(2019年湖北省武汉市四月调研)(多选)一种典型的铀核裂变是生成钡核和氪核，同时放出3个中子，核反应方程是U＋X→Ba＋Kr＋3n，已知部分原子核的比结合能与核子数的关系如图51－8所示，则下列说法正确的是(　　)‎ 图51－8‎ A．在核反应方程中，X粒子是中子 B．在核反应方程中，X粒子是质子 C.U、Ba和Kr相比，Ba的比结合能最大，它最稳定 D.U、Ba和Kr相比，U的核子数最多，它的结合能最大 解析：由质量数和电荷数守恒可得X为n，即中子，选项A正确，B错误；从图中可知中等质量的原子核的比结合能最大，故Kr 的比结合能最大，它最稳定，选项C错误；原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量，则U、Ba和Kr相比，U的核子数最多，它的结合能最大，选项D正确．‎ 答案：AD 二、非选择题 ‎13．(2019年石家庄模拟)实验室考查氢原子跃迁时的微观效应．已知氢原子能级图如图51－9所示，氢原子质量为mH＝1.67×10－27 kg.设原来处于静止状态的大量激发态氢原子处于n＝5的能级状态．‎ ‎(1)求氢原子由高能级向低能级跃迁时，可能发射出多少种不同频率的光；‎ ‎(2)若跃迁后光子沿某一方向飞出，且光子的动量可以用p＝表示(h为普朗克常量，ν为光子频率，c为真空中光速)，求发生电子跃迁后氢原子的最大反冲速率．(保留三位有效数字)‎ 图51－9‎ 解析：(1)不同频率的光的种类为 N＝C＝＝10(种)．‎ ‎(2)由动量守恒 mHvH＝p光子＝知：‎ 当ν最大时，反冲速率vH最大 又hν＝E5－E1＝－0.54 eV－(－13.6)eV＝13.06 eV ‎＝2.090×10－18 J 故vH＝＝m/s ‎＝4.17 m/s.‎ 答案：(1)10种　(2)4.17 m/s ‎14．(2017年高考·北京卷)在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变．放射出的α粒子(He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R.以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量．‎ ‎(1)放射性原子核用X表示，新核的元素符号用Y表示，写出该α衰变的核反应方程．‎ ‎(2)α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小．‎ ‎(3)设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损Δm.‎ 解析：(1)X―→Y＋He ‎(2)设α粒子的速度大小为v，‎ 由qvB＝m，T＝，得 α粒子在磁场中运动周期T＝ 环形电流大小I＝＝ ‎(3)由qvB＝m，得v＝ 设衰变后新核Y的速度大小为v′，系统动量守恒 Mv′－mv＝0‎ v′＝＝ 由Δmc2＝Mv′2＋mv2‎ 得Δm＝ 说明：若利用M＝m解答，亦可．‎ 答案：(1)X―→Y＋He　(2) ‎(3) ‎　　　　　　　　　　‎