2018高考物理大一轮复习第12章近代物理初步第2节原子和原子核课时规范训练

1、 原子和原子核 课时规范训练 基础巩固题组 1( 多选) 下列说法正确的是 ( ) A. 天然放射性现象说明原子核内部具有复杂的结构 B. a 粒子散射实验说明原子核内部具有复杂的结构 C. 原子核发生 3 衰变生成的新核原子序数增加 D. 氢原子从能级 3 跃迁到能级 2 辐射出的光子的波长小于从能级 2 跃迁到能级 1 辐射 出的光子的波长 解析：选 AC.天然放射性现象说明原子核内部具有复杂的结构， 选项 A 正确；a 粒子散 射实验说明原子具有核式结构，选项 B 错误；根据电荷数守恒和质量数守恒知， 3 衰变放 出一个电子，新核的电荷数增加 1,即原子序数增加，故 C 正确；氢原子从能

2、级 3 跃迁到能 级 2 辐射出的光子的能量小于从能级 2 跃迁到能级 1 辐射出的光子的能量， 故从能级 3 跃迁 到能级 2 辐射出的光子的波长大于从能级 2 跃迁到能级 1 辐射出的光子的波长，选项 D 错误. 2. ( 多选) 下列说法中正确的是 ( ) A. 3 衰变现象说明电子是原子核的组成部分 B. 目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变 C. 一个氢原子从n= 3 的激发态跃迁到基态时，能辐射 3 种不同频率的光子 D. 卢瑟福依据极少数 a 粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型 解析：选 BD. 3 衰变现象不能说明电子是原子核的组成部分， A 选项是错误的；目前已 建成

3、的核电站的能量来自于重核裂变，故 B 选项正确；一群氢原子从 n=3 的激发态跃迁到 基态时，能辐射 C2= 3 种不同频率的光子，而一个氢原子从 n= 3 的激发态跃迁到基态时， 只能是三种可能频率中的一种或两种，故 C 选项错误；卢瑟福依据极少数 a 粒子发生大角 度散射提出了原子核式结构模型， D 选项正确. 3( 多选) 下列说法正确的是 ( ) A. 发现中子的核反应方程是 4Be+ 16c+ in B. 汤姆孙发现了电子，说明原子核有复杂的结构 C. 卢瑟福在 a 粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型 D. 要使金属发生光电效应，照射光的频率必须超过某一数值 9 4 12

4、1 2 解析：选 ACD发现中子的核反应方程是 4Be+ 2Hh6C+ on，选项 A 正确；汤姆孙发现了 电子，说明原子有复杂的结构，选项 B 错误；卢瑟福在 a 粒子散射实验的基础上提出了原 子的核式结构模型， 选项 C 正确；要使金属发生光电效应， 照射光的频率必须超过某一数值， 即超过这种金属的极限频率，选项 D 正确 4（ 多选） 下列说法中正确的是 （ ） A. 放射性元素的半衰期是针对大量原子核的统计规律 B. a、B、丫射线比较，a 射线的电离作用最弱 C. 光的波长越短，光子的能量越大，光的粒子性越明显 D. 原子的全部正电荷和全部质量都集中在原子核里 解析：选 AC放射性元

5、素的半衰期是针对大量原子核的统计规律， A 正确；a、B、丫 三种射线电离本领依次减弱，贯穿本领依次增强， B 错误；根据公式C=v可得光的波长 越短，频率越大，根据公式 E= hv可得频率越大，光子的能量越大，光的粒子性越明显， C 正确；原子的正电荷都集中在原子核里， 绝大部分质量在原子核里， 不是全部质量，D 错误. 5. （ 多选） 以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中正确的是 （ ） A. 紫外线照射到金属锌板表面时能产生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从 锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大 B. 每个核子只跟邻近的核子发生核力作用 C. 原子核式结构模型是由汤姆孙在

6、 a 粒子散射实验基础上提出的 D. 太阳内部发生的核反应是热核反应 解析：选 BD.根据爱因斯坦光电效应方程 Ek= hv W 可知，最大初动能与光的照射强 度无关，与光的频率有关，选项 A 错误；核子之间的核力是短程力，每个核子只跟邻近的核 子发生核力作用，选项 B 正确；原子核式结构模型是由卢瑟福在 a 粒子散射实验基础上提 出的，选项 C 错误；太阳内部发生的核反应是聚变反应，属于热核反应，选项 D 正确. 6. （ 多选） 下列说法正确的是 （ ） 238 234 4 A. 方程式92 U 90 Th + 2He 是重核裂变反应方程 B. 铯原子核（Cs）的结合能小于铅原子核（?Pb

7、）的结合能 C. 3 衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的 D. 核力是短程力，与核子间的距离有关，有时表现为引力，有时表现为斥力 解析：选 BCD 方程式9?LH g?Th+ ；He 的反应物只有一个，生成物有 ；He,属于 a 衰变， 选项 A 错误；由原子核的平均结合能的曲线可知， 铯原子核的比结合能与铅原子核的比结合 能差不多， 而铯原子核的核子数少得多， 所以铯原子核的结合能小于铅原子核的结合能， 选 项 B 正确； 3 衰变所释放的电子不是来源于原子核外面的电子，而是原子核内的中子转化 成质子时所产生的3 （0n；H+ ie）， 选项 C 正确； 相邻的质子与质子、

8、 中子与质子、 中子与中 子既不会融合在一起（斥力），又相距一定距离组成原子核 （引力），选项 D 正确. 7（多选）关于原子核的结合能，下列说法正确的是 （ ） A. 原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量 B. 重原子核衰变成 a 粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核 的结合能 C. 铯原子核（CS）的结合能小于铅原子核（Pb）的结合能 D. 比结合能越大，原子核越不稳定 解析：选 ABC.原子核的结合能等于核子结合成原子核所释放的能量，也等于将原子核 完全分解成核子所需要的最小能量， A 正确；重核衰变时释放能量，从能量守恒的角度可以 理解，要把衰变产物

9、分解成单个核子需要更多的能量， 所以衰变产物的结合能之和一定大于 原来重核的结合能，B 正确；原子核的结合能是该原子核的比结合能与核子数的乘积，铯原 子核（Cs）的比结合能与铅原子核（駕 Pb）的比结合能差不多，但铯原子核 （Cs）的核子数比 铅原子核（Pb）的核子数少得多，因此其结合能小， C 正确；比结合能越大，要将原子核分 解成核子平均需要的能量越大，因此原子核越稳定， D 错误. &自然界里一些放射性重元素往往会发生一系列连续的衰变，形成放射系.如图所示 为锕系图的一部分，纵坐标N表示中子数，则图中 U 衰变成 Po,经历了 _ 次 a 衰变, _ 次 3 衰变. 解析：由题图

10、得出 U 变为 Po 时，U 的中子数为 143,质子数为 92, Po 的中子数为 131 , 质子数为 84,设发生x次 a 衰变，y次 3 衰变，则有 235= 4x+ 215,92 = 2x y + 84 联立两方程得x= 5, y = 2 答案：5 2 综合应用题组 9. （1）（多选）卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变，其核反应方程为： ；He+； NR g 1H,下列说法正确的是 （ ） A. 卢瑟福通过该实验提出了原子的核式结构模型 B. 实验中是用 a 粒子轰击氮核的 C. 卢瑟福通过该实验发现了质子 4 D. 原子核在人工转变的过程中，电荷数一定守恒 （2）为确定爱因

11、斯坦的质能方程 E= m6的正确性，设计了如下实验：用动能为 E = 0.60 MeV 的质子轰击静止的锂核 】Li，生成两个 a 粒子，测得两个 a 粒子的动能之和为 6 =19.9 MeV，已知质子、 a 粒子、锂粒子的质量分别取 m= 1.007 3 u、m = 4.001 5 u、11. 5 mLi = 7.016 0 u，求： 写出该反应方程； 通过计算说明 E= A mC正确.（1 u = 1.660 6 x 10 _27 kg） 解析：（1）原子的核式结构模型是卢瑟福在 a 粒子的散射实验的基础上提出的， A 错.1919 年卢瑟福做了用 a 粒子轰击氮原子核的实验，用人工的方法

12、使原子核发生变化从 而发现了质子，原子核在人工转变过程中，电荷数一定守恒，选项 B、C D 正确. （2）核反应方程为：3Li + 1HH2 2He. 核反应的质量亏损： A rr mi + mp-2m= 7.016 0 u+ 1.007 3 u 2x 4.001 5 u= 0.020 3 u，由质能方程可得与质量亏损相当的能量： A E= A mC= 0.020 3x 931.5 MeV= 18.9 MeV, 而系统增加的能量： A E= E E= 19.3 MeV 这些能量来自核反应中，在误差允许的范围 内可认为相等，所以 A E= A mC正确. 答案：（1）BCD （2）3Li + !

13、HR2 4He见解析 10. （1）（多选）关于天然放射现象，下列叙述正确的是 （ 为m质子的质量可近似看成 m光速为c. 写出核反应方程; 求氚核和 a 粒子的速度大小; 衰变，D 正确. （2）根据质量数电荷数守恒可知核反应方程为 0n+ 3Li T 1H+ 2He A. 若使放射性物质所在处的压强升高，其半衰期将减小 B. 当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时，将发生 3 衰变 C. D. 3、丫这三种射线中，丫射线的穿透能力最强, 铀核（238U）衰变为铅核（206Pb）的过程中， a 射线的电离能力最强 要经过 8 次 a （2）用速度大小为v的中子轰击静止的锂核 衰变和6 次

14、 3衰变 成的氚核速度方向与中子的速度方向相反，氚核与 a 粒子的速度之比为 7 : 8，中子的质量 若核反应过程中放出的核能全部转化为 a 粒子和氚核的动能， 求出质量亏损. 解析：（1）半衰期是由核内部因素决定的，不受外部因素影响, A 错误.3 衰变产生的 电子不是核外电子跑出来的，而是核内的中子转化成质子和电子产生的, B 错误. 丫这三种射线，穿透能力依次增强，电离能力依次减弱， C 正确.衰变过程中电荷数减少 10,质量数减少 32,由质量数守恒知经过 32=8 次 4 a 衰变，再由电6 由动量守恒定律得 mv = mv1 + meV2. 由题意得V1 : V2= 7 : 8，解

15、得V1=石，V2 氚核和 a 粒子的动能之和为 Ek= 2 mV+1 4 mV= 203m/. 释放的核能为 403 2 1 2 141 2 A E=压-Ekn =莎mv2mv= 1Fmv. 由爱因斯坦质能方程得，质量亏损为 141mv 121c2 “宀 7 6 3 4 7v 8v 41mv 答案：（1）CDon + 3Li fH+ 2He石-济 11 . (1)下列说法正确的是( ) A. 3 射线的穿透能力比 丫射线强 B. 电子的衍射图样表明实物粒子也具有波动性 1 C. Bi 的半衰期是 1 小时，质量为 m的28fBi 经过 3 小时后还有m 没有衰变 3 D. 对黑体辐射的研究表明

16、，温度越高，辐射强度极大值所对应的电磁波的频率不变 (2)氢原子的能级如图所示.氢原子从 n= 3 能级向n= 1 能级跃迁所放出的光子，恰能 使某种金属产生光电效应，则该金属的逸出功为 _ eV；用一群处n= 4 能级的氢原子 向低能级跃迁时所发出的光照射该金属，产生的光电子最大初动能为 _ eV. n E/eV g - (J 4 - .B5 3 - 1.51 2 - 3.4 1 - 13.6 (3) 一静止的铀核(UU)发生 a 衰变转变成钍核(Th)，已知放出的 a 粒子的质量为m, 速度为Vo,假设铀核发生衰变时，释放的能量全部转化为 a 粒子和钍核的动能. 试写出铀核衰变的核反应方程

17、； 求出铀核发生衰变时的质量亏损. (已知光在真空中的速度为 C,不考虑相对论效应) 解析：(1)三种射线中，丫射线的穿透能力最强，故 A 错误；干涉和衍射是波的特有现 象，电子的衍射图样说明实物粒子具有波动性，故 B 正确.由衰变规律得 m剩m t 2 8 2 T 故 C 错误；随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都有增加， 另一方面辐射强度的极 8v 7 大值向波长较短、频率较高的方向移动，故 D 错误. (2)氢原子从n= 3 能级向n= 1 能级跃迁释放光子的能量 A E=巳一 E = 1.51 eV+ 13.3 eV= 12.09 eV,该能量恰能使某金属发生光电效应，说明该金属的逸出功为 Wt= 12.09 eV； 氢原子从 n= 4 能级向n= 1 能级跃迁释放光子的能