【物理】2020届一轮复习人教版选修3－5原子结构与原子核作业

【物理】2020届一轮复习人教版选修3－5原子结构与原子核作业

‎ (七十三) 原子结构与原子核 作业 ‎1．对卢瑟福的α粒子散射实验的结果，下列说法中正确的是(　　)‎ A．原子内存在电子 B．原子的大小为10－‎‎10 m C．原子的正电荷均匀分布在它的全部体积上 D．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内 解析：选D　根据α粒子散射实验现象，绝大多数α粒子穿过金箔后沿原方向前进，少数发生较大角度的偏转，极少数偏转角超过90°，可知C错，D对；α粒子散射实验的结果不能说明原子内存在电子也不能判定原子的大小为10－‎10 m，A、B错。‎ ‎2.(2019·沈阳联考)如图所示，根据氢原子的能级图，现让一束单色光照射到一群处于基态(量子数n＝1)的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为(　　)‎ A．13.6 eV　　　　　　　 B．3.4 eV C．12.75 eV D．12.09 eV 解析：选C　根据受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光，有6＝，解得n＝4，即能自发地发出6种不同频率的光的受激氢原子一定是在n＝4能级，则照射处于基态的氢原子的单色光的光子能量为－0.85 eV－(－13.6 eV)＝12.75 eV，C正确。‎ ‎3．“慧眼”观测的范围是美丽的银河系，γ射线暴是主要研究的对象之一。γ射线暴是自天空中某一方向的γ射线强度在短时间内突然增强，随后又迅速减弱的现象，它是仅次于宇宙大爆炸的爆发现象。下列关于γ射线的论述中正确的是(　　)‎ A．γ射线同α、β射线一样，都是高速带电粒子流 B．γ射线的穿透能力比α射线强，但比β射线弱 C．γ射线是原子核能级跃迁时产生的 D．利用γ射线可以使空气电离，消除静电 解析：选C　γ射线是电磁波，不是高速带电粒子流，A错误；α、β、γ三种射线中，γ射线能量最高，穿透能力最强，B错误；利用α射线的电离作用可以使空气电离，将静电泄出，从而消除有害静电，D错误；γ射线是原子核能级跃迁时产生的，C正确。‎ ‎4．(2018·江苏高考)已知A和B两种放射性元素的半衰期分别为T和2T，则相同质量的A和B经过2T后，剩有的A和B质量之比为(　　)‎ A．1∶4 B．1∶2‎ C．2∶1 D．4∶1‎ 解析：选B　根据衰变规律，经过2T后A剩有的质量mA＝m0＝m0，B 剩有的质量mB＝m0＝m0，所以＝，故选项B正确。‎ ‎5．(2018·天津高考)国家大科学工程——中国散裂中子(CSNS)于‎2017年8月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台。下列核反应中放出的粒子为中子的是(　　)‎ A.N俘获一个α粒子，产生O并放出一个粒子 B.Al俘获一个α粒子，产生P并放出一个粒子 C.B俘获一个质子，产生Be并放出一个粒子 D.Li俘获一个质子，产生He并放出一个粒子 解析：选B　根据质量数守恒、电荷数守恒，各选项核反应方程如下：N＋HeO＋H，故A错误；Al＋HeP＋n，故B正确；B＋HBe＋He，故C错误；Li＋HHe＋He，故D错误。‎ ‎6．中子n、质子p、氘核D的质量分别为mn、mp、mD。现用光子能量为E的γ射线照射静止氘核使之分解，反应方程为γ＋D→p＋n。若分解后的中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是(　　)‎ A.[(mD－mp－mn)c2－E]‎ B.[(mp＋mn－mD)c2＋E]‎ C.[(mD－mp－mn)c2＋E]‎ D.[(mp＋mn－mD)c2－E]‎ 解析：选C　氘核分解成中子、质子时，质量增加Δm＝mp＋mn－mD，所以2Ek＝E－(mp＋mn－mD)c2，中子动能为Ek＝[(mD－mp－mn)c2＋E]。故C正确。‎ ‎7．如图所示是氢原子从n＝3、4、5、6能级跃迁到n＝2能级时辐射的四条光谱线，其中频率最大的是(　　)‎ A．Hα B．Hβ C．Hγ D．Hδ 解析：选D　根据能级跃迁公式可知，当氢原子由第6能级跃迁到第2能级时，发出光子的能量最高，为hν＝E6－E2，辐射的光子Hδ频率最大，故D选项正确。‎ ‎8．(2017·天津高考)我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是(　　)‎ A.H＋H→He＋n B.N＋He→O＋H C.He＋Al→P＋n D.U＋n→Ba＋Kr＋3n 解析：选A　A项是氢元素的两种同位素氘和氚聚变成氦元素的核反应方程，B、C项属于原子核的人工转变，D项属于重核的裂变，因此只有A项正确。‎ ‎9．(多选)(2019·周口模拟)卢瑟福通过用α粒子(He)轰击氮核(N)的实验，首次实现了原子核的人工转变，则下列说法中正确的是(　　)‎ A．该核反应的方程为He＋N→O＋H B．通过此实验发现了质子 C．原子核在人工转变的过程中，电荷数可以不守恒 D．在此实验中，核子反应前的总质量一定等于反应后的总质量 解析：选AB　由质量数守恒和电荷数守恒，可知核反应方程为：He＋N→O＋H，选项A正确；卢瑟福通过此实验发现了质子，选项B正确；在原子核的人工转变过程中，其电荷数守恒，选项C错误；由于在核反应中有能量转化，所以质量数守恒，质量不守恒，选项D错误。‎ ‎10．(多选)在某些恒星内，3个α粒子结合成1个C原子核，C原子核的质量是12.000 0 u，He原子核的质量是4.002 6 u。已知1 u＝1.66×10－‎27 kg,1 eV＝1.6×10－19 J。则(　　)‎ A．反应过程中的质量亏损是0.007 8 u B．反应过程中的质量亏损是1.29×10－‎‎29 kg C．反应过程中释放的能量是7.26 MeV D．反应过程中释放的能量是1.16×10－19 J 解析：选ABC　由题意可得核反应方程为3He→‎6C＋ΔE。则核反应中的质量亏损为Δm＝(3×4.002 6－12.000 0)u＝0.007 8 u＝0.007 8×1.66×10－‎27 kg≈1.29×10－‎29 kg，由质能方程得ΔE＝Δmc2＝1.29×10－29×(3×108)2 J＝1.161×10－12 J≈7.26 MeV。故A、B、C正确。‎ ‎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：选ABD　由题意可知该核反应方程为U→X＋He，选项A正确；核反应前U核静止，动量为零，根据动量守恒可知反应后系统总动量为零，所以α粒子和X粒子的动量大小相等，方向相反，即速度方向相反，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。‎ ‎12．裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核U为燃料的反应堆中，当U俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为 ‎　U　 ＋　 n　→　Xe　＋　Sr　＋　3n ‎235．043 9　1.008 7　138.917 8　 93.915 4‎ 反应方程下方的数字是中子及有关原子的静止质量(原子的质量单位为u)，已知1 u的质量对应的能量为9.3×102 MeV，此裂变反应释放出的能量是________MeV。‎ 解析：此裂变反应的质量亏损为：(235.043 9＋1.008 7)u－(138.917 8＋93.915 4＋3×1.008 7)u＝0.193 3 u 由1 u的质量对应的能量为9.3×102 MeV ΔE＝9.3×102×0.193 3 MeV≈1.80×102 MeV。‎ 答案：1.80×102‎