2023版高考物理大一輪復習第十二章波粒二象性原子結(jié)構(gòu)和原子核基礎(chǔ)課2原子結(jié)構(gòu)原子核課時訓練（含解析）粵教版

PAGEPAGE1根底課2原子結(jié)構(gòu)原子核選擇題〔1～7題為單項選擇題，8～14題為多項選擇題〕1．以mD、mP、mn分別表示氘核、質(zhì)子、中子的質(zhì)量，那么〔〕 A．mD＝mP＋mn B．mD＝mP＋2mn C．mD＞mP＋mn D．mD＜mP＋mn 解析質(zhì)子和中子通過聚變反響生成氘核，并釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量損失，所以mP＋mn＞mD。 答案D2．按照玻爾理論，一個氫原子中的電子從一半徑為ra的圓軌道自發(fā)地直接躍遷到另一半徑為rb的圓軌道上，ra>rb，在此過程中〔〕 A．原子發(fā)出一系列頻率的光子 B．原子要吸收一系列頻率的光子 C．原子要吸收某一頻率的光子 D．原子要發(fā)出某一頻率的光子 解析ra>rb，是從高能級向低能級躍遷，應向外發(fā)射能量，且所發(fā)射光子的能量等于兩個能級的能量差。選項D正確。 答案D3．碘131的半衰期約為8天，假設(shè)某藥物含有質(zhì)量為m的碘131，經(jīng)過32天后，該藥物中碘131的含量大約還有〔〕 A.eq\f(m,4) B.eq\f(m,8) C.eq\f(m,16) D.eq\f(m,32) 解析由半衰期公式m′＝可知，m′＝＝eq\f(1,16)m，應選項C正確。 答案C4．氦原子的質(zhì)量為MHeu，電子的質(zhì)量為meu，質(zhì)子的質(zhì)量為mpu，中子的質(zhì)量為mnu，u為原子質(zhì)量單位，且由愛因斯坦質(zhì)能方程E＝mc2可知：1u對應于931.5MeV的能量，假設(shè)取光速c＝3×108 A．[2×〔mp＋mn〕－MHe]×931.5MeV B．[2×〔mp＋mn＋me〕－MHe]×931.5MeV C．[2×〔mp＋mn＋me〕－MHe]×c2J D．[2×〔mp＋mn〕－MHe]×c2J 解析核反響方程為2eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)He，質(zhì)量虧損Δm＝2×〔mp＋mn〕－〔MHe－2me〕＝2×〔mp＋mn＋me〕－MHe，所以釋放的能量為ΔE＝Δm×931.5MeV＝[2×〔mp＋mn＋me〕－MHe]×931.5MeV，選項B正確。 答案B5．如圖1所示，x為未知的放射源，L為薄鋁片，假設(shè)在放射源和計數(shù)器之間加上L后，計數(shù)器的計數(shù)率大幅度減小，在L和計數(shù)器之間再加豎直向下的勻強磁場，計數(shù)器的計數(shù)率不變，那么x可能是〔〕圖1 A．α射線和β射線的混合放射源 B．純α射線放射源 C．α射線和γ射線的混合放射源 D．純γ射線放射源 解析在放射源和計數(shù)器之間加上鋁片后，計算器的計數(shù)率大幅度減小，說明射線中有穿透力很弱的射線，即α射線，在鋁片和計數(shù)器之間再加豎直向下的勻強磁場，計數(shù)器的計數(shù)率不變，說明穿過鋁片的粒子中無帶電粒子，故只有γ射線，因此放射源可能是α射線和γ射線的混合放射源。 答案C6．核能作為一種新能源在現(xiàn)代社會中已不可缺少，我國在完善核電平安根底上將加大核電站建設(shè)。核泄漏中的钚〔Pu〕是一種具有放射性的超鈾元素，它可破壞細胞基因，提高罹患癌癥的風險。钚的一種同位素eq\o\al(239,94)Pu的半衰期為24100年，其衰變方程為eq\o\al(239,94)Pu→X＋eq\o\al(4,2)He＋γ，以下說法中正確的選項是〔〕 A．X原子核中含有92個中子 B．100個eq\o\al(239,94)Pu經(jīng)過24100年后一定還剩余50個 C．由于衰變時釋放巨大能量，根據(jù)E＝mc2，衰變過程總質(zhì)量增加 D．衰變發(fā)出的γ射線是波長很短的光子，具有很強的穿透能力 解析根據(jù)核反響過程中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得，X原子核中含有92個質(zhì)子，235個核子，那么中子數(shù)為235－92＝143〔個〕，選項A錯誤；半衰期是大量原子核衰變時的統(tǒng)計規(guī)律，100個eq\o\al(239,94)Pu經(jīng)過24100年后不一定還剩余50個，選項B錯誤；由于衰變時釋放巨大能量，衰變過程總質(zhì)量減少，選項C錯誤；衰變發(fā)出的γ射線是波長很短的光子，具有很強的穿透能力，選項D正確。 答案D7．一中子與一質(zhì)量數(shù)為A〔A>1〕的原子核發(fā)生彈性正碰。假設(shè)碰前原子核靜止，那么碰撞前與碰撞后中子的速率之比為〔〕 A.eq\f(A＋1,A－1) B.eq\f(A－1,A＋1) C.eq\f(4A,〔A＋1〕2) D.eq\f(〔A＋1〕2,〔A－1〕2) 解析設(shè)中子質(zhì)量為m，那么原子核的質(zhì)量為Am。設(shè)碰撞前、后中子的速度分別為v0、v1，碰后原子核的速度為v2，由彈性碰撞可得mv0＝mv1＋Amv2，eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)Amveq\o\al(2,2)，解得v1＝eq\f(1－A,1＋A)v0，故|eq\f(v0,v1)|＝eq\f(A＋1,A－1)，A正確。 答案A8．如圖2為盧瑟福的α粒子散射實驗的經(jīng)典再現(xiàn)，用放射性元素發(fā)出的α粒子轟擊金箔，用顯微鏡觀測在環(huán)形熒光屏上所產(chǎn)生的亮點，根據(jù)實驗現(xiàn)象分析〔〕圖2 A．在熒光屏上形成的亮點是由α粒子在金箔上打出的電子產(chǎn)生的 B．該實驗證明原子幾乎全部質(zhì)量和全部正電荷都集中在一個很小的體積內(nèi) C．在熒光屏上觀測到極少數(shù)的α粒子發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn) D．該實驗中α粒子由于和電子發(fā)生碰撞而發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn) 解析在熒光屏上形成的亮點是由α粒子穿過金箔后打在熒光屏上產(chǎn)生的，A錯誤；根據(jù)實驗現(xiàn)象，絕大多數(shù)α粒子仍沿原來的直線運動，說明原子幾乎全部質(zhì)量和全部正電荷都集中在一個很小的體積內(nèi)，B正確；α粒子散射實驗的內(nèi)容是絕大多數(shù)α粒子幾乎不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，少數(shù)α粒子發(fā)生了較大角度的偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)〔偏轉(zhuǎn)角度超過90°，有的幾乎到達180°，被反彈回來〕，C正確；該實驗中α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的原因是α粒子和金箔中的原子核發(fā)生了碰撞，D錯誤。 答案BC9．如圖3所示，為氫原子能級圖，A、B、C分別表示電子三種不同能級躍遷時放出的光子，其中〔〕圖3 A．頻率最大的是B B．波長最長的是C C．頻率最大的是A D．波長最長的是B 解析根據(jù)hν＝ΔE和c＝λν可知，ΔE大，頻率就大，波長就小。選項A、B正確。 答案AB10．〔2022·廣東理綜，18〕科學家使用核反響獲取氚，再利用氘和氚的核反響獲得能量，核反響方程分別為：X＋Y→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(3,1)H＋4.9MeV和eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋X＋17.6MeV，以下表述正確的有〔〕 A．X是中子 B．Y的質(zhì)子數(shù)是3，中子數(shù)是6 C．兩個核反響都沒有質(zhì)量虧損 D．氘和氚的核反響是核聚變反響 解析根據(jù)核反響中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，可知X是eq\o\al(1,0)X，所以為中子，A正確；Y應為eq\o\al(6,3)Y，所以Y的質(zhì)子數(shù)為3，核子數(shù)為6，中子數(shù)為3，B錯誤；兩核反響均有能量釋放，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，兩核反響都有質(zhì)量虧損，C錯誤；由聚變反響概念知，D正確。 答案AD11．如圖4為氫原子的能級示意圖，那么以下對氫原子躍遷的理解正確的選項是〔〕圖4 A．由高能級向低能級躍遷時輻射出來的光電子一定不能使逸出功為3.34eV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級級的氫原子向n＝1能級躍遷時，用發(fā)出的光照射逸出功為3.34eV的金屬，從金屬外表逸出的光電子的最大初動能為8.75eV D．如果用光子能量為10.3eV的光照射處于n＝1能級的氫原子，那么該能級的氫原子能夠躍遷到較高能級 解析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－3.4eV－〔－13.6eV〕＝10.2eV，大于3.34eV，所以一定能使逸出功為3.34eV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Ceq\o\al(2,4)＝eq\f(4×3,2)＝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－1.51eV－〔－13.6eV〕＝12.09eV，用此光子照射逸出功為3.34eV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12.09eV－3.34eV＝8.75eV，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10.3eV，因此不能使n＝1能級的氫原子躍遷到較高的能級，D錯誤。 答案BC12．能源是社會開展的根底，開展核能是解決能源問題的途徑之一。以下釋放核能的反響方程，表述正確的有〔〕 A.eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是核聚變反響 B.eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是β衰變C.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n是核裂變反響D.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(140,54)Xe＋eq\o\al(94,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)n是α衰變 解析β衰變時釋放出電子〔0－1e〕，α衰變時釋放出氦原子核〔eq\o\al(4,2)He〕，可知選項B、D錯誤；選項A中一個氚核和一個氘核結(jié)合成一個氦核并釋放出一個中子是典型的核聚變反響；選項C中一個235U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核裂變反響，A、C正確。 答案AC13．〔2022·河北石家莊質(zhì)檢〕以下說法正確的選項是〔〕 A．Th核發(fā)生一次α衰變時，新核與原來的原子核相比，中子數(shù)減少了4 B．太陽輻射的能量最主要來自太陽內(nèi)部的熱核反響 C．假設(shè)使放射性物質(zhì)的溫度升高，其半衰期可能變小 D．用14eV的光子照射處于基態(tài)的氫原子，可使其電離 解析因α衰變的本質(zhì)是發(fā)生衰變的核中減少2個質(zhì)子和2個中子形成氦核，所以一次α衰變，新核與原來的核相比，中子數(shù)減少了2，A項錯；太陽輻射的能量是太陽內(nèi)部核聚產(chǎn)生的，所以B項正確；半衰期由核內(nèi)部自身因素決定，與其他因素無關(guān)，所以C項錯；因為氫原子基態(tài)的能量為－13.6eV，所以用14eV光子照射一定能電離，D項正確。 答案BD14．〔2022·湖北黃岡模擬〕以下說法中正確的選項是〔〕 A．盧瑟福的α粒子散射實驗揭示了原子核有復雜的結(jié)構(gòu) B.eq\o\al(232,90)Th衰變成eq\o\al(208,82)Pb要經(jīng)過6次α衰變和4次β衰變 C．β衰變中產(chǎn)生的β射線實際上是原子的核外電子掙脫原子核的束縛而形成的 D．對于某種金屬，超過極限頻率的入射光頻率越