【物理】2020届一轮复习人教版原子结构与原子核作业(江苏专用)

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【物理】2020届一轮复习人教版原子结构与原子核作业(江苏专用)

课时跟踪检测(三十九) 原子结构与原子核 对点训练:原子的核式结构 ‎1.如图所示为卢瑟福的粒子散射实验的经典再现,用放射性元素发出的粒子轰击金箔,用显微镜观测在环形荧光屏上所产生的亮点,根据实验现象,下列分析正确的是(  )‎ A.在荧光屏上形成的亮点是由α粒子在金箔上打出的电子产生的 B.原子核应该带负电 C.在荧光屏上观测到极少数的α粒子发生了大角度的偏转 D.该实验中α粒子由于和电子发生碰撞而发生了大角度的偏转 解析:选C 在荧光屏上形成的亮点是由α粒子打在荧光屏上产生的,故A错误;原子核带正电,故B错误;当α粒子穿过原子时,电子对α粒子影响很小,影响α粒子运动的主要是原子核,离核较远时,α粒子受到的库仑斥力很小,运动方向改变量较小。只有当α粒子与原子核十分接近时,才会受到很大库仑斥力,而原子核很小,所以α粒子接近原子核的机会就很少,所以只有极少数α粒子发生大角度的偏转,而绝大多数基本按直线方向前进,故C正确,D错误。‎ ‎2.如图为卢瑟福的α粒子散射实验,①、②两条线表示实验中α粒子运动的轨迹,则沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的运动轨迹为(  )‎ A.轨迹a          B.轨迹b C.轨迹c D.轨迹d 解析:选A 卢瑟福通过α粒子散射并由此提出了原子的核式结构模型,正电荷全部集中在原子核内,α粒子带正电,同种电荷相互排斥,所以沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的运动轨迹为a,因离原子核越近,受到的库仑斥力越强,则偏转程度越强,故A正确,B、C、D错误。‎ ‎3.[多选](2016·天津高考)物理学家通过对实验的深入观察和研究,获得正确的科学认知,推动物理学的发展。下列说法符合事实的是(  )‎ A.赫兹通过一系列实验,证实了麦克斯韦关于光的电磁理论 B.查德威克用α粒子轰击N获得反冲核O,发现了中子 C.贝克勒尔发现的天然放射性现象,说明原子核有复杂结构 D.卢瑟福通过对阴极射线的研究,提出了原子核式结构模型 解析:选AC 麦克斯韦曾提出光是电磁波,赫兹通过实验证实了麦克斯韦关于光的电磁理论,选项A正确;查德威克用α粒子轰击Be,获得反冲核 ‎6C,发现了中子,选项B错误;贝克勒尔发现了天然放射现象,说明原子核有复杂的结构,选项C正确;卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究,提出了原子核式结构模型,选项D错误。‎ 对点训练:原子能级跃迁规律 ‎4.[多选](2019·南通一模)已知氢原子基态能量为-13.6 eV,下列说法正确的是(  )‎ A.使n=2能级的氢原子电离至少需要吸收3.4 eV的能量 B.氢原子由n=3能级跃迁到n=2能级,放出光子,能量增加 C.处于基态的氢原子吸收能量为10.2 eV的光子跃迁到n=4激发态 D.大量处于n=3激发态的氢原子会辐射出3种不同频率的光 解析:选AD 氢原子基态能量为-13.6 eV,则n=2能级的能量为E2=- eV=-3.4 eV,因此要使处于n=2能级的氢原子电离至少需要吸收3.4 eV的能量,故A正确;氢原子由n=3能级跃迁到n=2能级,放出光子,能量减少,故B错误;处于基态的氢原子吸收能量为10.2 eV的光子,能量变为ΔE=-13.6 eV+10.2 eV=-3.4 eV,因此会从n=1能级跃迁到n=2能级,故C错误;根据C=3,可知,大量处于n=3能级的氢原子跃迁时能辐射出3种不同频率的光子,故D正确。‎ ‎5.(2019·苏北一模)如图所示为氢原子的能级图,莱曼线系是氢原子从n=2,3,4,5,…激发态跃迁到基态时辐射的光谱线系,辐射出光子的最小频率为______,该光子被某种金属吸收后,逸出的光电子最大初动能为Ek,则该金属的逸出功为________。(已知普朗克常量为h,氢原子处于基态时的能级为E1)‎ 解析:由激发态跃迁到基态的能级差越小,辐射出的光子能量越小,则从n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光子频率最小,E2-E1=ΔEmin=hνmin,而E2==,可得νmin=-;根据爱因斯坦的光电效应方程Ek=hνmin-W0,可得W0=-E1-Ek。‎ 答案:- --Ek ‎6.(2018·南京、盐城二模)如图是氢原子的能级示意图,已知基态氢原子能量为E1,普朗克常量为h,则氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级时辐射出的光子的频率为______;若此光子恰好能使某金属发生光电效应,则当氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级时放出的光子照到该金属表面时,逸出的光电子的最大初动能为________。‎ 解析:根据玻尔理论,处于n=2能级的能量为,当氢原子从能级n=2跃迁到n=1能级时,放出光子的频率为-E1=hν,ν=-;根据玻尔理论,处于n=3能级的能量为,当氢原子从能级n=3跃迁到n=1时,放出光子的能量为-E1=- ‎,照射到该金属表面时,逸出的光电子的最大初动能为Ek=--=-。‎ 答案:- - ‎7.(2018·泰州二模)氢原子能级图如图所示,大量处于n=2能级的氢原子跃迁到基态,发射出的光照射光电管阴极K,测得遏止电压为7.91 V,则阴极K的逸出功W=______eV;在氢原子巴尔末系(氢原子从n≥3能级直接跃迁到n=2能级形成的谱线)中有________种频率的光照射该光电管不能发生光电效应。‎ 解析:由题意知,遏止电压为7.91 V,光电子的最大初动能为7.91 eV,光子的能量是(-3.4 eV)-(-13.6 eV)=10.2 eV,故阴极K的逸出功W0=10.2 eV-7.91 eV=2.29 eV;在氢原子巴尔末系中,从n=3能级跃迁到n=2能级释放光子的能量为(-1.51 eV)-(-3.4 eV)=1.89 eV,小于2.29 eV,从n=4能级跃迁到n=2能级释放光子的能量为(-0.85 eV)-(-3.4 eV)=2.55 eV,大于2.29 eV,故氢原子巴尔末系中只有1种频率的光照射该光电管不能发生光电效应。‎ 答案:2.29 1‎ 对点训练:原子核的衰变规律 ‎8.[多选]目前,在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料,这些材料都不同程度地含有放射性元素。下列有关放射性元素的说法中正确的是(  )‎ A.β射线与γ射线一样都是电磁波,但穿透本领远比γ射线弱 B.氡的半衰期为3.8天,4个氡原子核经过7.6天后就一定只剩下1个氡原子核 C.U衰变成Pb要经过8次α衰变和6次β衰变 D.放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的 解析:选CD β射线的实质是电子流,γ射线的实质是电磁波,γ射线的穿透本领比较强,故A项错误;半衰期对大量的原子核适用,对少量的原子核不适用,故B项错误;经过一次β衰变,原子核的质量数不变,核电荷数增加1,经过一次α衰变,原子核的质量数减少4,核电荷数减少2,则92-82=2n1-n2,238-206=4n1,α衰变的次数n1=8,β衰变的次数n2=6,故C项正确;发生β衰变时,原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子,电子释放出来,故D项正确。‎ ‎9.[多选](2019·徐州模拟)下列说法正确的是(  )‎ A.质量数越小的原子核,比结合能越大 B.粒子被加速后,其物质波的波长将变短 C.玻尔的能级和电子轨道不连续的观点,成功地解释了氢原子的光谱 D.某放射性元素的400个原子核中有200个发生衰变的时间为它的一个半衰期 解析:选BC 组成原子核的核子越多,它的结合能就越高,它的结合能与核子数之比,称做比结合能,所以质量数越小的原子核,比结合能不一定越大,故A错误;根据物质波的波长λ==,则粒子被加速后,其物质波的波长将变短,故B正确;玻尔的能级和电子轨道不连续的观点,成功地解释了氢原子的光谱,故C正确;放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间叫半衰期,这是一个统计规律,对于大量的原子核才适用,对于少量原子核是不成立的,故D错误。‎ ‎10.[多选]放射性元素钋(Po)发生α衰变,其半衰期是138天,衰变方程为Po→X+He+γ,则下列说法中正确的是(  )‎ A.X原子核含有124个中子 B.X原子核含有206个核子 C.γ射线是由处于激发态的钋核从较高能级向较低能级跃迁时发出的 D.100 g的Po经276天,已衰变的质量为75 g 解析:选ABD 根据电荷数守恒和质量数守恒得,X的电荷数为82,质量数为206,则中子数为206-82=124,故A、B正确;衰变发出的γ放射线是伴随着α衰变产生的,故C错误;根据m=m0知100 g的Po经276天,已衰变的质量为75 g,故D正确。‎ ‎11.能源是社会发展的基础,发展核能是解决能源问题的途径之一,核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少,我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设规模,核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素,它可破坏细胞基因,提高罹患癌症的风险。已知钚的一种同位素Pu的半衰期为24 100年,其衰变方程为Pu→X+He+γ。下列有关说法正确的是(  )‎ A.X原子核中含有92个中子 B.100个Pu经过24 100年后一定还剩余50个 C.由于衰变时释放巨大的能量,根据E=mc2,衰变过程总质量增加 D.衰变发出的γ射线是波长很短的光子,具有很强的穿透能力 解析:选D 由方程式可计算X,原子核含质子92个,中子143个,故A项错误;放射性元素的衰变规律是统计规律,对大量的原子核衰变才有意义,100个原子核过少,不一定在半衰期后只剩余一半,故B项错误;衰变时释放巨大能量,即有能量损失,根据E=mc2,应有质量损失,总质量减少,故C项错误;γ射线是光子流,穿透能力很强,能穿透几厘米厚的铅板,故D项正确。‎ 对点训练:核反应方程与核能计算 ‎12.[多选](2018·南通三模)‎ 中微子是一种不带电、质量很小的粒子,早在1942年我国物理学家王淦昌首先提出证实中微子存在的实验方案。静止的铍核(Be)可能从很靠近它的核外电子中俘获一个电子(动能忽略不计)形成一个新核并放出中微子,新核处于激发态,放出γ光子后回到基态。通过测量新核和γ光子的能量,可间接证明中微子的存在。则(  )‎ A.产生的新核是锂核(Li)‎ B.反应过程吸收能量 C.中微子的动量与处于激发态新核的动量大小相等 D.中微子的动能与处于激发态新核的动能相等 解析:选AC 根据题意可知发生的核反应方程为:Be+ e→Li+νe,所以产生的新核是锂核,反应过程放出能量,故A正确,B错误;根据动量守恒可知中微子的动量与处于激发态新核的动量大小相等,方向相反,故C正确;因为质量不等,根据Ek=,可知中微子的动能与处于激发态新核的动能不相等,故D错误。‎ ‎13.[多选](2018·南京、盐城二模)放射性元素氡(Rn)的半衰期为T,氡核放出一个X粒子后变成钋核(Po),设氡核、钋核和X粒子的质量分别为m1、m2、m3。下列说法正确的是(  )‎ A.该过程的核反应方程是Rn→Po+He B.发生一次核反应释放的核能为(m2+m3-m1)c2‎ C.1 g氡经2T时间后,剩余氡原子的质量为0.5 g D.钋核的比结合能比氡核的比结合能大 解析:选AD 根据核反应过程质量数守恒,电荷数守恒,该核反应方程是Rn→Po+He,故A正确;该核反应中亏损的质量转化为能量,故释放的核能为E=(m1-m2-m3)c2,故B错误;1 g氡经2T时间后,剩余氡原子的质量为0.25 g,故C错误;从氡核衰变到钋核放出核能,所以钋核的比结合能比氡核的比结合能大,故D正确。‎ ‎14.[多选](2019·苏锡常镇一模)下列四副图涉及不同的物理知识,其中说法正确的是(  )‎ A.甲图中,原子核D和E聚变成原子核F要放出能量 B.乙图中,卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果,发现了质子和中子 C.丙图中,原来有1 000个氡222,经过一个半衰期的时间,一定还剩下500个 D.丁图中,链式反应属于重核的裂变 解析:选AD 甲图中,原子核D和E聚变成原子核F有质量亏损要放出能量,选项A正确;乙图中,卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果,确定了原子的核式结构理论,选项B错误;半衰期是大量原子核衰变的统计规律,对少量的原子核不适用,选项C错误;丁图中,链式反应属于重核的裂变,选项D正确。‎ ‎15.正电子发射型计算机断层显像,是核医学领域比较先进的临床检查影像技术。放射性同位素在衰变过程中会释放出正电子,一个正电子遇到一个电子后发生湮灭,产生方向相反的一对光子。已知电子的质量为m,光速为c,则一对静止的正、负电子湮灭过程中产生的一个光子能量是________,湮灭的反应方程式为__________________。‎ 解析:由于光子无静止的质量,则电子对撞过程中的质量亏损为Δm=2m-0=2m。由爱因斯坦质能方程知电子对撞放出的能量为ΔE=Δmc2=2mc2,根据能量守恒得,每个光子的能量为mc2,根据质量数守恒与电荷数守恒写出湮灭的反应方程式为:e+e→2γ。‎ 答案:mc2 e+e→2γ ‎16.(2018·南京三模)用速度为v的中子轰击静止的锂核(Li),发生核反应后生成氚核和α粒子,生成的氚核速度方向与中子的初速度方向相反,氚核与α粒子的速度之比为7∶8。已知中子的质量为m,质子的质量也可近似看作m,普朗克常量为h。‎ ‎(1)写出核反应方程;‎ ‎(2)该核反应中α粒子对应的物质波的波长为多少?‎ 解析:(1)由题意可得,核反应方程为n+Li→H+He。‎ ‎(2)由动量守恒定律得mv=-3mv1+4mv2‎ 又v1∶v2=7∶8‎ 解得v1=v,v2=v α粒子对应的物质波的波长为 λ===。‎ 答案:(1)n+Li→H+He (2)
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