2020屆高考物理總復(fù)習(xí) 作業(yè)51 原子結(jié)構(gòu)與原子核（含解析）

作業(yè)51原子結(jié)構(gòu)與原子核 7一、選擇題1(2019年華南師大附中模擬)下列說法正確的是()A湯姆孫通過研究陰極射線發(fā)現(xiàn)了電子，并提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型B太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的熱核反應(yīng)C光電效應(yīng)中光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成正比D.NHCHe是衰變方程解析：湯姆孫通過研究陰極射線發(fā)現(xiàn)了電子，并提出了原子的“棗糕模型”，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的熱核反應(yīng)，選項(xiàng)B正確；光電效應(yīng)中光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成線性關(guān)系，不成正比，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；NHCHe是人工轉(zhuǎn)變，不是衰變方程，選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案：B2放射性元素氡(Rn)經(jīng)衰變成為釙Po，半衰期為3.8天；但勘測(cè)表明，經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代后，目前地殼中仍存在天然的含有放射性元素Rn的礦石，其原因是()A目前地殼中的Rn主要來自于其他放射元素的衰變B在地球形成的初期，地殼中元素Rn的含量足夠高C當(dāng)衰變產(chǎn)物Po積累到一定量以后，Po的增加會(huì)減慢Rn的衰變進(jìn)程D.Rn主要存在于地球深處的礦石中，溫度和壓力會(huì)改變它的半衰期解析：由于Rn的半衰期很短，衰變很快，如果沒有新的Rn生成，含量不可能高，所以A對(duì)，B錯(cuò)半衰期是不會(huì)隨著物質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)改變的，故C、D錯(cuò)答案：A圖5113如圖511所示是原子核的核子平均質(zhì)量與原子序數(shù)Z的關(guān)系圖象，下列說法正確的是()A若D、E結(jié)合成F，結(jié)合過程一定要釋放能量B若D、E結(jié)合成F，結(jié)合過程一定要吸收能量C若C、B結(jié)合成A，結(jié)合過程一定要釋放能量D若F、C結(jié)合成B，結(jié)合過程一定要釋放能量解析：由圖可知F原子核的核子平均質(zhì)量較小，則原子序數(shù)較小的核D、E結(jié)合成原子序數(shù)較大的核F時(shí)，因F的核子的平均質(zhì)量小于D、E核子的平均質(zhì)量，故出現(xiàn)質(zhì)量虧損，根據(jù)質(zhì)能方程知，該過程一定放出核能，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；因C、B的核子的平均質(zhì)量小于A核子的平均質(zhì)量，故C、B結(jié)合成A核時(shí)要吸收能量，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；因C核子的平均質(zhì)量介于F、B核之間，結(jié)合過程能量的吸收釋放不能確定，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案：A圖5124如圖512所示為氫原子能級(jí)示意圖，現(xiàn)有大量的氫原子處于n4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出若干不同頻率的光，下列說法正確的是()A這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光B由n2能級(jí)躍遷到n1能級(jí)產(chǎn)生的光頻率最小C由n4能級(jí)躍遷到n1能級(jí)產(chǎn)生的光最容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象D用n2能級(jí)躍遷到n1能級(jí)輻射出的光照射逸出功為6.34 eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng)解析：這些氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)可輻射出C6種光子，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由n4能級(jí)躍遷到n3能級(jí)產(chǎn)生的光子能量最小，所以頻率最小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由n4能級(jí)躍遷到n1能級(jí)產(chǎn)生的光子能量最大，頻率最大，波長最小，最不容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；從n2能級(jí)躍遷到n1能級(jí)輻射出的光子能量為10.20 eV>6.34 eV，所以能使金屬鉑發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)D正確答案：D圖5135(2019年東北師大附中高三質(zhì)檢)如圖513所示，氫原子在不同能級(jí)間發(fā)生a、b、c三種躍遷時(shí)，釋放光子的波長分別是a、b、c，則下列說法正確的是()A從n3能級(jí)躍遷到n1能級(jí)時(shí)，釋放光子的波長可表示為bB從n3能級(jí)躍遷到n2能級(jí)時(shí)，電子的勢(shì)能減小，氫原子的能量增加C若用波長為c的光照射某金屬時(shí)恰好能發(fā)生光電效應(yīng)，則用波長為a的光照射該金屬時(shí)也一定能發(fā)生光電效應(yīng)D用12.09 eV的光子照射大量處于基態(tài)的氫原子時(shí)，一個(gè)氫原子可以輻射出三種頻率的光解析：從n3能級(jí)躍遷到n1能級(jí)，有hhh，解得b，選項(xiàng)A正確；從n3能級(jí)躍遷到n2能級(jí)，放出光子，原子能量減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；從n2能級(jí)躍遷到n1能級(jí)的能量比從n3能級(jí)躍遷到n2能級(jí)放出的能量大，可知波長為c的光的頻率比波長為a的光的頻率大，根據(jù)光電效應(yīng)發(fā)生的條件可知，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)躍遷的條件，可知用12.09 eV的光子照射處于基態(tài)的氫原子，氫原子可以躍遷到n3的能級(jí)，可以輻射出三種不同頻率的光，但一個(gè)氫原子最多只能輻射兩種頻率的光，選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案：A6(2019年湖南永州二模)如圖514所示，圖甲為氫原子的能級(jí)圖，圖乙為氫原子的光譜已知譜線a是氫原子從n4的能級(jí)躍遷到n2能級(jí)時(shí)的輻射光，譜線b可能是氫原子在下列哪種躍遷情形時(shí)的輻射光()圖514A從n3的能級(jí)躍遷到n2的能級(jí)B從n5的能級(jí)躍遷到n2的能級(jí)C從n4的能級(jí)躍遷到n3的能級(jí)D從n5的能級(jí)躍遷到n3的能級(jí)解析：由題圖乙可知，譜線a的波長大于譜線b的波長，所以a光的光子頻率小于b光的光子頻率，則b光的光子能量大于n4和n2間的能級(jí)差，分析可知A、C、D錯(cuò)誤，B正確答案：B7(多選)關(guān)于粒子散射實(shí)驗(yàn)的說法中正確的是()A在實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象是絕大多數(shù)粒子穿過金箔后，仍沿原來方向前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)超過90°，有的甚至接近180°B使粒子發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)的力來自帶負(fù)電的核外電子，當(dāng)粒子接近電子時(shí)，是電子的吸引力使之發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)C實(shí)驗(yàn)表明原子中心有一個(gè)核，它占有原子體積的極小部分D實(shí)驗(yàn)表明原子中心的核帶有原子的全部正電荷及全部質(zhì)量解析：A項(xiàng)是對(duì)該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述，正確；使粒子偏轉(zhuǎn)的力是原子核對(duì)它的靜電排斥力，而不是電子對(duì)它的吸引力，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)是對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論之一的正確分析；原子核集中了全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量，因核外還有電子，故原子中心的核并沒有包括原子的全部質(zhì)量，故D錯(cuò)誤答案：AC8(2019年河南安陽一模)(多選)根據(jù)圖片515及課本中有關(guān)歷史事實(shí)，結(jié)合有關(guān)物理知識(shí)，判斷下列說法正確的是()圖515A圖甲是研究光電效應(yīng)的示意圖，發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的波長大于金屬的“極限波長”B圖乙是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的示意圖，發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件之一是裂變物質(zhì)的體積大于或等于臨界體積C圖丙是氫原子的能級(jí)圖，一個(gè)處于n4能級(jí)的氫原子，躍遷時(shí)可以產(chǎn)生6種光子D圖丁是衰變規(guī)律的示意圖，原子序數(shù)大于83的元素都具有放射性，小于83的個(gè)別元素，也具有放射性解析：根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekhh，入射光的波長必須小于金屬的極限波長才能發(fā)生光電效應(yīng)，故A錯(cuò)誤；當(dāng)裂變物質(zhì)的體積小于臨界體積時(shí)，不會(huì)發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，有利于裂變物質(zhì)的貯存，當(dāng)大于或等于臨界體積時(shí)，則可發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，故B正確；處于n4能級(jí)的氫原子向較低能級(jí)躍遷，最終躍遷到基態(tài)，躍遷情況可能是41，釋放1種頻率的光子，431，421，釋放2種頻率的光子，4321，釋放3種頻率的光子，故C錯(cuò)誤；原子序數(shù)大于83的元素都具有放射性，小于83的個(gè)別元素，也具有放射性，故D正確答案：BD9(2019年廣東清遠(yuǎn)高二期末)(多選)2011年3月由9.0級(jí)地震引發(fā)的海嘯摧毀了日本福島第一核電站的冷卻系統(tǒng)，導(dǎo)致大量I泄露在大氣中，I是一種放射性物質(zhì)，會(huì)發(fā)生衰變而變成Xe元素下列說法中正確的是()A福島第一核電站是利用原子核衰變時(shí)釋放的核能來發(fā)電B.I發(fā)生衰變的方程式為IXeeC.I原子核內(nèi)有53個(gè)質(zhì)子，78個(gè)中子D如果將碘131的溫度降低到0度以下，可以延緩其衰變速度解析：核電站是利用核裂變來發(fā)電的，選項(xiàng)A錯(cuò)；根據(jù)原子核的結(jié)構(gòu)和方程式書寫規(guī)則可知選項(xiàng)B、C正確；衰變與物質(zhì)所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，選項(xiàng)D錯(cuò)答案：BC圖51610(多選)氫原子的能級(jí)如圖516所示，已知可見光的光子能量范圍約為1.62 eV3.11 eV.下列說法正確的是()A處于n3能級(jí)的氫原子可以吸收任意頻率的紫外線，并發(fā)生電離B大量氫原子從高能級(jí)向n3能級(jí)躍遷時(shí)，發(fā)出的光具有顯著的熱效應(yīng)C大量處于n4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，可能發(fā)出6種不同頻率的光D大量處于n4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，可能發(fā)出3種不同頻率的光解析：大量處于n4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，由NC可知，共可發(fā)出6種頻率的光，故D錯(cuò)誤，C正確；n3能級(jí)的能量為1.51 eV，因紫外線能量大于1.51 eV，故紫外線可使處于n3能級(jí)的氫原子電離，故A正確；從高能級(jí)躍遷到n3能級(jí)釋放能量最多為1.51 eV1.62 eV，此光為紅外線具有顯著熱效應(yīng)，故B正確答案：ABC圖51711(多選)靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的U核發(fā)生衰變，產(chǎn)生一個(gè)粒子和一個(gè)未知的粒子X，它們?cè)诖艌?chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖517所示，下列說法正確的是()A該核反應(yīng)方程為UXHeB粒子和X粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同C軌跡1、2分別是粒子、X粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡D粒子、X粒子運(yùn)動(dòng)軌跡半徑之比為451解析：顯然選項(xiàng)A中核反應(yīng)方程正確，選項(xiàng)A正確；U核靜止，根據(jù)動(dòng)量守恒可知粒子和X粒子速度方向相反，又都帶正電，故轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，選項(xiàng)B正確；根據(jù)動(dòng)量守恒可知粒子和X粒子的動(dòng)量大小p相等，由帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑公式R可知軌道半徑R與其所帶電荷量成反比，故粒子、X粒子運(yùn)動(dòng)軌跡半徑之比為451，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確答案：ABD12(2019年湖北省武漢市四月調(diào)研)(多選)一種典型的鈾核裂變是生成鋇核和氪核，同時(shí)放出3個(gè)中子，核反應(yīng)方程是UXBaKr3n，已知部分原子核的比結(jié)合能與核子數(shù)的關(guān)系如圖518所示，則下列說法正確的是()圖518A在核反應(yīng)方程中，X粒子是中子B在核反應(yīng)方程中，X粒子是質(zhì)子C.U、Ba和Kr相比，Ba的比結(jié)合能最大，它最穩(wěn)定D.U、Ba和Kr相比，U的核子數(shù)最多，它的結(jié)合能最大解析：由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得X為n，即中子，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；從圖中可知中等質(zhì)量的原子核的比結(jié)合能最大，故Kr的比結(jié)合能最大，它最穩(wěn)定，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；原子核的結(jié)合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量，則U、Ba和Kr相比，U的核子數(shù)最多，它的結(jié)合能最大，選項(xiàng)D正確答案：AD二、非選擇題13(2019年石家莊模擬)實(shí)驗(yàn)室考查氫原子躍遷時(shí)的微觀效應(yīng)已知?dú)湓幽芗?jí)圖如圖519所示，氫原子質(zhì)量為mH1.67×1027 kg.設(shè)原來處于靜止?fàn)顟B(tài)的大量激發(fā)態(tài)氫原子處于n5的能級(jí)狀態(tài)(1)求氫原子由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，可能發(fā)射出多少種不同頻率的光；(2)若躍遷后光子沿某一方向飛出，且光子的動(dòng)量可以用p表示(h為普朗克常量，為光子頻率，c為真空中光速)，求發(fā)生電子躍遷后氫原子的最大反沖速率(保留三位有效數(shù)字)圖519解析：(1)不同頻率的光的種類為NC10(種)(2)由動(dòng)量守恒mHvHp光子知：當(dāng)最大時(shí)，反沖速率vH最大又hE5E10.54 eV(13.6)eV13.06 eV2.090×1018 J故vHm/s4.17 m/s.答案：(1)10種(2)4.17 m/s14(2017年高考·北京卷)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)靜止的放射性原子核發(fā)生了一次衰變放射出的粒子(He)在與磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑為R.以m、q分別表示粒子的質(zhì)量和電荷量(1)放射性原子核用X表示，新核的元素符號(hào)用Y表示，寫出該衰變的核反應(yīng)方程(2)粒子的圓周運(yùn)動(dòng)可以等效成一個(gè)環(huán)形電流，求圓周運(yùn)動(dòng)的周期和環(huán)形電流大小(3)設(shè)該衰變過程釋放的核能都轉(zhuǎn)化為粒子和新核的動(dòng)能，新核的質(zhì)量為M，求衰變過程的質(zhì)量虧損m.解析：(1)XYHe(2)設(shè)粒子的速度大小為v，由qvBm，T，得粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)周期T環(huán)形電流大小I(3)由qvBm，得v設(shè)衰變后新核Y的速度大小為v，系統(tǒng)動(dòng)量守恒Mvmv0v由mc2Mv2mv2得m說明：若利用Mm解答，亦可答案：(1)XYHe(2)(3)8