2023年高考物理总复习第三部分考点培优训练课时分层作业(三十六)原子结构、原子核

课时分层作业（三十六）原子结构原子核

基础题组

1.如图是卢瑟福的a粒子散射实验装置，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素针，

它发出的a粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上

产生闪烁的光点.下列说法正确的是（）

:警子源

噂子束散射粒子

环形荧光屏」

金箔

A.该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据

B.该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性

C.a粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转

D.绝大多数的a粒子发生大角度偏转

2.如图所示是卢瑟福设计的一个实验：他在铅块上钻了一个小孔，孔内放入一点镭，

使射线只能从这个小孔里发出，随后他将射线引入磁场中，发现射线立即分成三束，他把这

三束射线分别命名为a射线、B射线、Y射线.基于对这三种射线的深入分析，卢瑟福获得

了1907年的诺贝尔奖.以下对这三束射线描述准确的是（）

洞的底部

A.a射线的穿透能力最弱，容易被物体吸收

B.[3射线在真空中的运动速度是光速

C.丫射线本质上是波长极短的电磁波，电离能力极强

D.0射线带负电，是来自镭原子的核外电子

3.[2021•广东卷，1]（多选）科学家发现银河系中存在大量的放射性同位素铝26.铝26的

半衰期为72万年，其衰变方程为患A1一%Mg+Y.下列说法正确的是（）

A.Y是氢核

B.Y是质子

C.再经过72万年，现有的铝26衰变一半

D.再经过144万年，现有的铝26全部衰变

„E/eV

2-----------------------3.40

1---------------------13.60

4.[2019•全国卷I,14]氢原子能级示意图如图所示.光子能量在1.63eV〜3.10eV的

光为可见光.要使处于基态（〃=1）的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子

提供的能量为（）

A.12.09eVB.10.20eV

C.1.89eVD.1.51eV

5.[2021・山东卷，1]在测定年代较近的湖泊沉积物形成年份时，常利用沉积物中半衰期

较短的馈1Pb,其衰变方程为$*Pb—骨Bi+X.以下说法正确的是（）

A.衰变方程中的X是电子

B.升高温度可以加快拶Pb的衰变

C.翌Pb与碧Bi的质量差等于衰变的质量亏损

D.方程中的X来自于曾Pb内质子向中子的转化

6.

%V

“80

5

4

-0..5&4

3-O.

2-1.51

40

-3.

1-13.60

抗战疫情取得阶段性的胜利，2020年5月6日湖北省高三学生迎来了开学，学校校门

口都设有红外测温仪，其原理是：被测物体辐射的电磁波只有红外线可被该测温仪捕捉，并

转变成电信号.如图为氢原子能级示意图，己知红外线单个光子能量的最大值为1.62eV,

当大量处于第5能级的氢原子向较低能级跃迁时;所辐射出的光子中能被红外测温仪捕捉到

的光子频率种类有（）

A.1种B.2种

C.3种D.4种

7.[2021•全国乙卷，17]医学治疗中常用放射性核素"31n产生丫射线，而"31n是由半衰

期相对较长的113Sn衰变产生的.对于质量为恤的“3sn,经过时间f后剩余”3sn质量为处

其T图线如图所示.从图中可以得到”3sn的半衰期为（）

A.67.3dB.lOl.Od

C.115.1dD.124.9d

8.有四个核反应方程如下：

①$U+in-Sr+劈Xe+3xi

②；H+及—>2He+on

③$UTTh+黑

④为Mg+iHe—Al+%4

下列说法正确的是（）

A.①是核聚变B.X2为；H

C.③是核裂变D.同为中子

9.太阳能源于其内部的聚变反应，太阳质量也随之不断减少.设每次聚变反应可看作

4个氢核结合成1个氢核，太阳每秒钟辐射的能量约为4.0X1026J.下列说法正确的是（）

A.该聚变反应在常温下也容易发生

B.太阳每秒钟减少的质量约4.4X1（）9kg

C.该聚变的核反应方程是4；H-；He+2_?e

D.目前核电站采用的核燃料主要是氢核

综合题组

10.[2022•福建三明模拟]按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为小的圆轨道

自发地直接跃迁到一半径为〃的圆轨道上，已知心＞仍，则在此过程中（）

A.原子要发出某一频率的光子，电子的动能增大，原子的电势能减小，原子的能量也

减小

B.原子要吸收某一频率的光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量也

减小

C.原子要发出一系列频率的光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量也

减小

D.原子要吸收一系列频率的光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量

也增大

11.

[2022•潍坊模拟]威耳逊云室是能显示带电粒子径迹的实验装置，是研究微观粒子的重要

器材.在真空云室中的矩形区域内存在着匀强磁场，在A点有一静止的原子核留Th发生了

某种衰变，生成的新核和释放出的粒子在磁场中的径迹如图中的曲线〃所示，下列说法

正确的是（）

A.窗Th核发生的是a衰变

B.曲线a是新核的径迹

C.匀强磁场方向垂直纸面向里

D.曲线“、匕的半径比与新核和粒子的质量有关

12.

XXXX

XXXX

•嚼U

XXXX

XXXX

如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中，静止的黄U发生a衰变，生成新原子核X,

己知a粒子和新核X在纸面内做匀速圆周运动，则（）

A.原子核X的电荷数为91,质量数为236

B.a粒子做顺时针圆周运动

C.a粒子和原子核X的周期之比为10：13

D.a粒子和原子核X的半径之比为45：2

13.（多选）如图所示，甲图为演示光电效应的实验装置；乙图为八仄c三种光照射下

得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线；丙图为氢原子的能级图；丁图给出了几种

金属的逸出功和极限频率.以下说法正确的是（）

几种金属的逸出功和极限频率

金属WeVoj（x10I4HZ）

钠2.295.53

钾2.255.44

锄2.135.15

T

A.若匕光为绿光，c光可能是紫光

B.若“光为绿光，c光可能是紫光

C.若匕光光子能量为2.81eV,用它照射由金属锄构成的阴极，产生的大量具有最大

初动能的光电子去轰击大量处于〃=3激发态的氢原子，可以产生6种不同频率的光

D.若b光光子能量为2.81eV,用它直接照射大量处于"=2激发态的氢原子，可以产

生6种不同频率的光

1.解析：卢瑟福根据a粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，选项A正确；卢瑟

福提出了原子核式结构模型的假设，从而否定了汤姆孙原子模型的正确性，选项B错误；

电子质量太小，对a粒子的影响不大，选项C错误；绝大多数的a粒子穿过金箔后，几乎

仍沿原方向前进，选项D错误.

答案：A

2.解析：a射线穿透能力最弱，电离能力最强，容易被物体吸收，故A正确；0射线

的速度约是光速的99%,故B错误；丫射线本质是一种波长极短的电磁波，电离能力极弱,

故C错误；p射线（高速电子流）带负电，是由中子转变成质子后释放的电子组成的，故D

错误.

答案：A

3.解析：根据电荷数守恒与质量数守恒可知Y为正电子？e,A、B错误.经过一个半

衰期，铝26衰变一半，经过两个半衰期，铝26还剩下四分之一，C正确，D错误.

答案：C

4.解析：本题考查原子的能级跃迁问题，体现了模型建构的核心素养.

由题图数据分析可知，只有氢原子从"=3能级跃迁到"=2能级辐射出的光子能量在可

见光光子能量范围内，所以处于基态（〃=1）的氢原子最少也要跃迁到〃=3能级，氢原子

吸收的能量最小为AE=E3-Ei=12.09eV,故选A.

答案:A

5.解析：根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X是电子，A项正确；放射性元素的半

衰期非常稳定，不受温度、压强以及该物质是单质还是化合物的影响，B项错误；2*Pb与

猾Bi和电子X的质量差等于衰变的质量亏损，C项错误；方程中的X来自于置Pb内中子

向质子的转化，D项错误.

答案：A

5X4

6.解析：根据C：=10种知，大量处于"=5的氢原子向低能级跃迁时，可能

发出10种不同频率的可见光.根据能级的跃迁满足E”，得跃迁产生的光子能量分

别是13.06eV,12.75eV,12.09eV,10.2eV,2.86eV,2.55eV,1.89eV,0.97eV,0.66eV,

0.31eV.由于红外线单个光子能量的最大值为1.62eV,所以能被红外测温仪捕捉的光子能量

有0.97eV,0.66eV,0.31eV,共3种，故C正确，A、B、D错误.

答案：C

7.解析：题中给出喘7图线是向下凹的曲线，第时对应的时间小于

67.3:82.4d=i24.85d,且由数学知识知其与124.85d相差不会太大，所以ABD选项错

误，选项C正确.

答案:C

235+1-95-138

8.解析：根据质量数守恒与电荷数守恒可知，M的质量数为而

3=1,

92—38—54

电荷数为空号=0,所以凡是:n,①是核裂变反应，故A错误；及的质量数为3+1

-2=2,而电荷数为2-1=1,所以念是；H,故B正确；心的质量数为238—234=4,而

电荷数为92—90=2,所以用是；He,③是a衰变，故C错误；足的质量数为24+4—27

=1,而电荷数为12+2-13=1,所以心是；H,故D错误.

答案：B

9.解析：该聚变反应需要在高温高压条件下发生，所以A错误；根据爱因斯坦的质能

方程，可得太阳每秒钟减少的质量为=4.4X109kg,所以B正确；根据核反应过

程中的质量数守恒可得，该聚变的核反应方程为4；H-；He+2?e,生成物中是正电子，

不是电子，所以C错误；目前核电站采用的核燃料是铀核，利用铀核的裂变反应过程中释

放的核能，所以D错误.故选B.

答案：B

10.解析：由玻尔氢原子理论知，电子轨道半径越大，原子能量越大，当电子从5跃

迁到%时，原子能量减小，放出光子；在电子跃迁过程中，库仑力做正功，原子的电势能

减小；由库仑力提供电子做圆周运动的向心力，即警=%，厂减小，电子速度增大，动

能增大，综上所述可知A正确.

答案：A

11.解析：衰变后生成的新核和释放的粒子的初速度反向，由题图可知新核和释放出的

粒子在磁场中做圆周运动的方向相反，则新核和释放出的粒子的电性相反，所以$Th核发

生的是p衰变，其核反应方程为锵Th-需pa+Le,故A错误；衰变后新核和粒子在磁

2

场中做圆周运动，由卯8=竿知「=狷，衰变过程中动量守恒，新核和B粒子的动量大

小相等，其轨迹半径比为新核和B粒子电荷量的反比，与质量无关，所以曲线a半径较大应

是。粒子的径迹，故B、D错误；对于。粒子的轨迹曲线°,由左手定则可知磁场方向垂直

纸面向里，故C正确.

答案：C

12.解析：根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，原子核X的电荷数为92—2=90,

质量数为238—4=234,选项A错误；a粒子带正电，由左手定则可知，a粒子做逆时针圆