高考物理一輪復習訓練第12章第2講原子結構原子核

第十二章第2講知識鞏固練習1．如圖為盧瑟福的α粒子散射實驗，①、②兩條線表示實驗中α粒子運動的軌跡．則沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的運動軌跡為()A．軌跡a B．軌跡bC．軌跡c D．軌跡d【答案】A【解析】盧瑟福通過α粒子散射提出了原子的核式結構模型，正電荷全部集中在金原子核內(nèi)，α粒子帶正電，同種電荷相互排斥，所以沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的運動軌跡為a，因離原子核越近，受到的庫侖斥力越強，則偏轉程度越強．故A正確．2．根據(jù)玻爾理論，氫原子的能級公式為En＝eq\f(A,n2)(n為能級，A為基態(tài)能量)．一個氫原子中的電子從n＝4能級直接躍遷到基態(tài)，在此過程中()A．氫原子輻射一個能量為eq\f(15A,16)的光子B．氫原子輻射一個能量為－eq\f(15A,16)的光子C．氫原子輻射一系列頻率的光子，其中頻率最高的光子能量為eq\f(15A,16)D．氫原子輻射一系列頻率的光子，其中頻率最高的光子能量為－eq\f(15A,16)【答案】B【解析】一個氫原子中的電子從n＝4能級直接躍遷到基態(tài)的過程中只能向外輻射一個光子．由玻爾理論可知輻射的光子的能量ΔE＝E4－E1＝eq\f(A,42)－A＝－eq\f(15A,16).故B正確，A、C、D錯誤．3．(2021屆黑龍江名校模擬)如圖所示為氫原子能級．當氫原子從n＝3能級躍遷到n＝2能級時，輻射出波長為658nm的光．下列說法正確的是()A．氫原子從n＝2能級躍遷到n＝1能級時，輻射光的波長大于658nmB．用一束光子能量為15eV的光照射氫原子時，氫原子不會發(fā)生電離C．一群處于n＝3能級的氫原子向低能級躍遷時最多可產(chǎn)生3種頻率的光D．用波長為686mm的光照射，能使處于n【答案】C【解析】氫原子從n＝2能級躍遷到n＝1能級時的能量比氫原子從n＝3能級躍遷到n＝2能級時的能量大，由公式E＝hν＝heq\f(c,λ)可知，能量越大，波長越小，所以氫原子從n＝2能級躍遷到n＝1能級時，輻射光的波長小于658nm，故A錯誤；由于基態(tài)氫原子的能量為－13.6eV，所以用15eV的光照射氫原子時，能使氫原子電離，多余的能量轉換為電離后電子的動能，故B錯誤；一群處于n＝3能級的氫原子向低能級躍遷時最多可產(chǎn)生Ceq\o\al(2,3)＝3，故C正確；氫原子從n＝3能級躍遷到n＝2能級時，輻射出波長為658nm的光，當用波長為686mm的光照射即波長更長，頻率更小，能量更小，所以不能使處于n＝2的氫原子躍遷到高能級，故D錯誤．4．(2021年如皋質檢)圖為α粒子散射實驗中α粒子穿過某金屬原子核附近時的示意圖．A、B、C三點分別位于兩個等勢面上．則下列說法正確的是()A．α粒子在A處的速度比在B處的速度小B．α粒子在B處的速度最大C．α粒子在A、C處的速度相同D．α粒子在B處的速度比在C處的速度小【答案】D【解析】由A到B，庫侖力做負功，動能減小，則A處的動能大于B處的動能，A處的速度大于B處的速度，故A、B錯誤．由A運動到C，庫侖力做功為零，則動能不變，所以經(jīng)過A、C的速度大小相等，但方向不同，故C錯誤．由B到C，庫侖力做正功，根據(jù)動能定理知，動能增大，則C點的速度大于B點的速度．故D正確．5．(2021年莆田名校質檢)下列關于盧瑟福α粒子散射實驗結果的敘述，正確的是()A．全部α粒子都穿過金箔未發(fā)生偏轉B．絕大多數(shù)α粒子穿過金箔未發(fā)生偏轉，少數(shù)發(fā)生較大偏轉，極少數(shù)被彈回C．絕大多數(shù)α粒子發(fā)生很大偏轉，只有少數(shù)穿過金箔D．所有α粒子都發(fā)生較大偏轉【答案】B【解析】當α粒子穿過原子時，電子對α粒子影響很小，影響α粒子運動的主要是原子核．離核遠則α粒子受到的庫侖斥力很小，運動方向改變小．只有當α粒子與核十分接近時才會受到庫侖斥力的顯著影響．原子核很小，所以α粒子接近它的機會很小，所以只有極少數(shù)大角度偏轉，而絕大多數(shù)基本按直線方向前進．實驗結果是：離金原子核遠的α粒子偏轉角度小，離金原子核近的α粒子偏轉角度大，正對金原子核的α粒子被彈回．故A、C、D錯誤，B正確．6．(2021屆上海名校模擬)湯姆孫通過實驗研究發(fā)現(xiàn)了電子，其研究的是()A．α射線 B．β射線C．X射線 D．陰極射線【答案】D湯姆孫在研究陰極射線時發(fā)現(xiàn)了電子，但湯姆孫并未得出電子的電荷量，最早測出電子電荷量的是美國物理學家密立根，故D正確，A、B、C錯誤．7．(2021年上海模擬)下列關于α、β、γ三種射線的說法正確的是()A．β射線電離本領最強B．γ射線穿透本領最強C．α射線在真空中的傳播速度與光速相同D．α、β、γ射線都能在電場中發(fā)生偏轉【答案】B【解析】三種射線中α射線電離本領最強，穿透能力最弱；γ射線穿透能力最強，電離本領最弱．故B正確，A錯誤．α射線不屬于電磁波，在真空中的傳播速度與光速不相同，故C錯誤．γ射線在電場中不發(fā)生偏轉，故D錯誤．8.14C是碳元素的一種具有放射性的同位素，其半衰期約為5700年．在某次研究中，測得考古樣品中14C的含量大約是鮮活生命體中14C含量的eq\f(1,8)，A．11400年前 B．17100年前C．22800年前 D．45600年前【答案】B【解析】設原來14C的質量為M0，衰變后剩余質量為M，則有M＝M0×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))n，其中n為發(fā)生半衰期的次數(shù)．由題意可知剩余質量為原來的eq\f(1,8)，故n＝3，所以樣品生活年代約為3×5700＝17100年前．故B正確．9．一塊含鈾的礦石質量為M，其中鈾元素的質量為m.鈾發(fā)生一系列衰變，最終生成物為鉛．已知鈾的半衰期為T，那么下列說法正確的有()A．經(jīng)過兩個半衰期后這塊礦石中基本不再含有鈾B．經(jīng)過兩個半衰期后原來所含的鈾元素的原子核有eq\f(m,4)發(fā)生了衰變C．經(jīng)過三個半衰期后，其中鈾元素的質量還剩eq\f(m,8)D．經(jīng)過一個半衰期后該礦石的質量剩下eq\f(m,2)【答案】C【解析】總質量m，衰變質量m1，衰變時間t，半衰期t0之間的關系為m1＝m×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))n，n為半衰期數(shù)，即n＝eq\f(t,t0).所以，經(jīng)過2T后剩余質量為m1＝m×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))n，發(fā)生衰變的為eq\f(3,4)m；經(jīng)過時間2T后該礦石的質量為M′＝M－eq\f(3,4)m.故A、B錯誤．由以上分析可知，經(jīng)過三個半衰期后，其中鈾元素的質量還剩m1＝m×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))3＝eq\f(m,8)，故C正確．經(jīng)過一個半衰期后該礦石的質量剩下M－eq\f(1,2)m，故D錯誤．10．(2021年景洪名校模擬)以下核反應中的x代表中子的是()A．eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,)7N→eq\o\al(17,)8O＋x B．eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(9,4)Be→eq\o\al(12,)6C＋xC．eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋x D．eq\o\al(2,1)H＋x→eq\o\al(3,2)He【答案】B11．下列核反應方程中，屬于α衰變的是()A．eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H B．eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)HeC．eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n D．eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋0－1e【答案】B【解析】eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H是發(fā)現(xiàn)質子的核反應，不是α衰變，故A錯誤.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He，該反應自發(fā)進行，產(chǎn)生氦核，是α衰變，故B正確.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是聚變反應，故C錯誤.eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e是β衰變，故D錯誤．12．用中子轟擊eq\o\al(27,13)Al，產(chǎn)生eq\o\al(24,11)Na和x；eq\o\al(24,11)Na具有放射性，它衰變后變成eq\o\al(24,12)Mg和y.則x和y分別是()A．質子和α粒子 B．電子和α粒子C．α粒子和正電子 D．α粒子和電子【答案】D【解析】用中子轟擊eq\o\al(27,13)Al產(chǎn)生eq\o\al(24,11)Na和x.根據(jù)質量數(shù)和電荷數(shù)守恒有eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(24,11)Na＋eq\o\al(4,2)He，可知x是α粒子.eq\o\al(24,11)Na具有放射性，它衰變后變成eq\o\al(24,12)Mg和y.根據(jù)質量數(shù)和電荷數(shù)守恒有eq\o\al(24,11)Na→eq\o\al(24,12)Mg＋eq\o\al(0,－1)e，可知y是電子．故D正確．綜合提升練習13．(多選)用頻率為ν0的光照射大量處于基態(tài)的氫原子，在所發(fā)射的光譜中僅能觀測到頻率分別為ν1、ν2、ν3的三條譜線，且ν3＞ν2＞ν1，對應光子的能量分別為E1、E2、E3．已知普朗克常數(shù)為h.則下面說法正確的是()A．E1＜E2＜E3B．ν3＝ν2＋ν1C．觀測到的頻率分別為ν1、ν2、ν3的三條譜線都能使極限頻率為ν0的金屬表面逸出電子D．eq\f(1,ν1)＋eq\f(1,ν2)＝eq\f(1,ν3)【答案】AB14．(多選)(2021年石河子名校期末)關于玻爾的原子模型，下列說法正確的是()A．原子只能處于一系列不連續(xù)的狀態(tài)中，每個狀態(tài)都對應一定的能量B．原子中，雖然核外電子不斷地做加速運動，但只要能量狀態(tài)不改變，就不會向外輻射能量C．原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)，一定要輻射一定頻率的光子D．原子的每一個能量狀態(tài)都對應一個電子軌道，并且這些軌道是不連續(xù)的【答案】ABD【解析】根據(jù)玻爾理論可知，電子的軌道半徑是量子化的，半徑是一系列不連續(xù)的特定值，且電子繞核旋轉是定態(tài)，不向外輻射能量，原子的能量狀態(tài)不是連續(xù)的．故A正確．原子從高能級躍遷到低能級一定會輻射出一定頻率的光子，原子吸收了一定頻率的光子后能從低能級躍遷到高能級，而原子的核外電子在軌道上運動時，既不吸收能量，也不輻射能量．故C錯誤，B、D正確．15．下列與α粒子相關的說法正確的是()A．天然放射現(xiàn)象中產(chǎn)生的α射線速度與光速相當，穿透能力很強B．eq\o\al(238,92)U(鈾238)核放出一個α粒子后就變?yōu)閑q\o\al(234,90)Th(釷234)C．高速α粒子轟擊氮核可從氮核中打出中子，核反應方程為eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(16,8)O＋eq\o\al(1,0)nD．丹麥物理學家玻爾用α粒子轟擊氮核，第一次實現(xiàn)了人工轉變【答案】B16．(多選)關于近代物理學的結論中，下面敘述正確的是()A．比結合能越大表示原子核中的核子結合得越牢固B．β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉化成質子和電子所產(chǎn)生的C．一個氘核(eq\o\al(2,1)H)與一個氚核(eq\o\al(3,1)H)聚變生成一個氦核(eq\o\al(4,2)He)的同時，放出一個質子D．按照玻爾理論，一群處于第三激發(fā)態(tài)的氫原子在向低能級自發(fā)躍遷時，最多輻射3種不同頻率的光子【答案】ABD【解析】比結合能越大表示原子核中的核子結合得越牢固，故A正確．β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉化成質子和電子所產(chǎn)生的，不是來自核外電子，故B正確．根據(jù)電荷數(shù)守恒、質量數(shù)守恒，一個氘核eq\o\al(2,1)H與一個氚核eq\o\al(3,1)H聚變生成一個氦核eq\o\al(4,2)He的同時放出中子，故C錯誤．按照玻爾理論，一群處于第三激發(fā)態(tài)的氫原子在向低能級自發(fā)躍遷時，根據(jù)Ceq\o\al(2,3)＝3知，最多輻射3種不同頻率的光子，故D正確．17．(多選)(2021年甘肅質檢)如圖所示是原子核的核子平均質量與原子序數(shù)Z的關系圖像．下列說法正確的是()A．若原子核D和E結合成F，結合過程一定會吸收核能B．若原子核D和E結合成F，結合過程一定會釋放核能C．若原子核A分裂成B和C，分裂過程一定會吸收核能D．若原子核A分裂成B和C，分裂過程一定會釋放核能【答案】BD【解析】D和E結合成F，屬于輕核的聚變，有質量虧損，根據(jù)愛因斯坦質能方程，有能量釋放．故A錯誤，B正確．若A能分裂成B和C，則屬于重核的裂變，分裂過程有質量虧損，一定要釋放能量，故C錯誤，D正確．18．(2021年福州質檢)參考以下幾個示意圖，關于