2023版高考物理一轮复习课时跟踪检测（三十八）第十一章近代物理初步第2节原子结构与原子核（选修3-4）

PAGEPAGEPAGE2课时跟踪检测〔三十八〕原子结构与原子核对点训练：原子的核式结构1．(2022·上海高考)卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子内部存在()A．电子 B．中子C．质子 D．原子核解析：选D卢瑟福在α粒子散射实验中观察到绝大多数α粒子穿过金箔后几乎不改变运动方向，只有极少数的α粒子发生了大角度的偏转，说明在原子的中央存在一个体积很小的带正电的物质，将其称为原子核。应选项D正确。2．(2022·安徽高考)如下图是α粒子(氦原子核)被重金属原子核散射的运动轨迹，M、N、P、Q是轨迹上的四点，在散射过程中可以认为重金属原子核静止。图中所标出的α粒子在各点处的加速度方向正确的选项是()A．M点 B．N点C．P点 D．Q点解析：选Cα粒子(氦原子核)和重金属原子核都带正电，互相排斥，加速度方向与α粒子所受斥力方向相同。带电粒子加速度方向沿相应点与重金属原子核连线指向曲线的凹侧，故只有选项C正确。3．(多项选择)(2022·天津高考)物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的开展。以下说法符合事实的是()A．赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论B．查德威克用α粒子轰击714N获得反冲核817O，发现了中子C．贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构D．卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型解析：选AC麦克斯韦曾提出光是电磁波，赫兹通过实验证实了麦克斯韦关于光的电磁理论，选项A正确；查德威克用α粒子轰击49Be，获得反冲核126C对点训练：原子能级跃迁规律4．(2022·衡水枣强中学高三检测)原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子。例如在某种条件下，铬原子的n＝2能级上的电子跃迁到n＝1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n＝4能级上的电子，使之脱离原子，这一现象叫做俄歇效应，以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子，铬原子的能级公式可简化表示为En＝－eq\f(A,n2)，式中n＝1,2,3，…表示不同能级，A是正的常数，上述俄歇电子的动能是()A.eq\f(11,16)A B.eq\f(7,16)AC.eq\f(3,16)A D.eq\f(13,16)A解析：选A由题意可知铬原子n＝1能级能量为：E1＝－A，n＝2能级能量为：E2＝－eq\f(A,4)，从n＝2能级跃迁到n＝1能级释放的能量为：ΔE＝E2－E1＝eq\f(3A,4)，n＝4能级能量为：E4＝－eq\f(A,16)，电离需要能量为：E＝0－E4＝eq\f(A,16)，所以电子从n＝4能级电离后的动能为：Ek＝ΔE－E＝eq\f(3A,4)－eq\f(A,16)＝eq\f(11A,16)，故B、C、D错误，A正确。5．(多项选择)(2022·唐山二模)19世纪初，爱因斯坦提出光子理论，使得光电效应现象得以完美解释，玻尔的氢原子模型也是在光子概念的启发下提出的。关于光电效应和氢原子模型，以下说法正确的选项是()A．光电效应实验中，入射光足够强就可以有光电流B．假设某金属的逸出功为W0，该金属的截止频率为eq\f(W0,h)C．保持入射光强度不变，增大入射光频率，金属在单位时间内逸出的光电子数将减小D．一群处于第四能级的氢原子向基态跃迁时，将向外辐射六种不同频率的光子解析：选BCD发生光电效应的条件是入射光频率大于极限频率，并不是光足够强，就能发生光电效应，故A错误；金属的逸出功W0＝hν，得截止频率：ν＝eq\f(W0,h)，故B正确；一定强度的入射光照射某金属发生光电效应时，入射光的频率越高，单个光子的能量值越大，光子的个数越少，单位时间内逸出的光电子数就越少，故C正确；一群处于第四能级的氢原子向基态跃迁的过程中，根据C42＝6知，将向外辐射六种不同频率的光子，故D正确。6．(多项选择)(2022·安徽师大附中二模)氢原子的基态能量为E1，n＝2、3能级所对应的能量分别为E2和E3，大量处于第3能级的氢原子向低能级跃迁放出假设干频率的光子，依据玻尔理论，以下说法正确的选项是()A．产生的光子的最大频率为eq\f(E3－E2,h)B．当氢原子从能级n＝2跃迁到n＝1时，对应的电子的轨道半径变小，能量也变小C．假设氢原子从能级n＝2跃迁到n＝1时放出的光子恰好能使某金属发生光电效应，那么当氢原子从能级n＝3跃迁到n＝1时放出的光子照到该金属外表时，逸出的光电子的最大初动能为E3－E2D．假设要使处于能级n＝3的氢原子电离，可以采用两种方法：一是用能量为－E3的电子撞击氢原子，二是用能量为－E3的光子照射氢原子解析：选BC大量处于能级n＝3的氢原子向低能级跃迁能产生3种不同频率的光子，产生光子的最大频率为eq\f(E3－E1,h)；当氢原子从能级n＝2跃迁到n＝1时，能量减小，电子离原子核更近，电子轨道半径变小；假设氢原子从能级n＝2跃迁到n＝1时放出的光子恰好能使某金属发生光电效应，由光电效应方程可知，该金属的逸出功恰好等于E2－E1，那么当氢原子从能级n＝3跃迁到n＝1时放出的光子照射该金属时，逸出光电子的最大初动能为E3－E1－(E2－E1)＝E3－E2；电子是有质量的，撞击氢原子是发生弹性碰撞，由于电子和氢原子质量不同，故电子不能把－E3的能量完全传递给氢原子，因此不能使氢原子完全电离，而光子的能量可以完全被氢原子吸收。综上所述，B、C正确。对点训练：原子核的衰变规律7．(多项选择)关于天然放射现象，以下说法中正确的选项是()A．α、β、γ三种射线中，α射线的穿透能力最强B．α、β、γ三种射线都是电磁波C．α射线由高速氦原子核组成，β射线是高速电子流D．γ射线是原子核受到激发后产生的解析：选CDα、β、γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强，A错；α射线是α粒子流，由高速氦原子核组成，β射线是高速电子流，γ射线是电磁波，B错，C对；γ射线是原子核受到激发后产生的，D对。8．(2022·上海高考)放射性元素A经过2次α衰变和1次β衰变后生成一新元素B，那么元素B在元素周期表中的位置较元素A的位置向前移动了()A．1位 B．2位C．3位 D．4位解析：选Cα粒子是24He，β粒子是－10e，因此发生一次α衰变电荷数减少2，发生一次β衰变电荷数增加1，据题意，电荷数变化为：－2×2＋1＝－3，所以新元素在元素周期表中的位置向前移动了3位。应选项C正确。9．(多项选择)(2022·山东高考)14C发生放射性衰变成为14N，半衰期约5700年。植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14A．该古木的年代距今约5700年B．12C、13C、C．14C衰变为14D．增加样品测量环境的压强将加速14C解析：选AC古木样品中14C的比例是现代植物所制样品的二分之一，根据半衰期的定义知该古木的年代距今约5700年，选项A正确；同位素具有相同的质子数，不同的中子数，选项B错误；14C的衰变方程为146C→147N＋10．一个静止的放射性同位素的原子核1530P衰变为1430Si，另一个静止的天然放射性元素的原子核90234Th衰变为91234Pa，在同一磁场中，得到衰变后粒子的运动径迹1、2、3、4，如下图，那么这四条径迹依次是()A．电子、91234Pa、1430Si、正电子 B.91234Pa、电子、正电子、1430SiC．1430Si、正电子、电子、91234Pa D．正电子、1430Si、91234Pa、电子解析：选B1530P→1430Si＋＋10e(正电子)，产生的两个粒子，都带正电，应是外切圆，由R＝eq\f(mv,qB)，电荷量大的半径小，故3是正电子，4是1430Si。90234Th→91234Pa＋－10e(电子)，产生的两个粒子，一个带正电，一个带负电，应是内切圆，由R＝eq\f(mv,qB)知，电荷量大的半径小，故1是91234Pa,2是电子，故B项正确。对点训练：核反响方程与核能计算11．(多项选择)(2022·枣庄二中高考模拟)科学家利用核反响获取氚，再利用氘和氚的核反响获得能量，核反响方程分别为：X＋Y→24He＋13H＋4.9MeV和12H＋13H→24He＋X＋17.6MeV。以下表述正确的有()A．X是中子B．Y的质子数是3，中子数是6C．两个核反响都没有出现质量亏损D．氘和氚的核反响是核聚变反响解析：选AD根据核反响方程：12H＋13H→24He＋X，X的质量数：m1＝2＋3－4＝1，核电荷数：z1＝1＋1－2＝0，所以X是中子，故A正确；根据核反响方程：X＋Y→24He＋13H，X是中子，所以Y的质量数：m2＝4＋3－1＝6，核电荷数：z2＝2＋1－0＝3，所以Y的质子数是3，中子数是3，故B错误；根据两个核反响方程可知，都有大量的能量释放出来，所以一定都有质量亏损，故C错误；氘和氚的核反响过程中是质量比拟小的核生成质量比拟大的新核，所以是核聚变反响，故D正确。12．(2022·唐山调研)在匀强磁场中，有一个原来静止的146C原子核，它放出的粒子与反冲核的径迹是两个相内切的圆，圆的直径之比为7∶A.146C→10e＋145BB.146C→24He＋C.146C→12H＋125BD.146C→eq\a\vs4\al(0－1e＋147N)解析：选D静止的放射性原子核发生了衰变放出粒子后，新核的速度与粒子速度方向相反，放出的粒子与新核所受的洛伦兹力方向相同，根据左手定那么判断出粒子与新核的电性相反，根据r＝eq\f(mv,Bq)，因粒子和新核的动量大小相等，可由半径之比7∶1确定电荷量之比为1∶7，即可根据电荷数守恒及质量数守恒得出核反响方程式为D。13．(2022·儋州二中月考)1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子。科学研究说明其核反响过程是：α粒子轰击静止的氮核后形成了不稳定的复核，复核发生衰变放出质子，变成氧核。设α粒子质量为m1，初速度为v0，氮核质量为m2，质子质量为m0，氧核的质量为m3，不考虑相对论效应。(1)写出α粒子轰击氮核的核反响方程；(2)α粒子轰击氮核形成不稳定复核的瞬间，复核的速度为多大？(3)求此过程中释放的核能。解析：(1)根据质量数和电荷数守恒可得α粒子轰击氮核方程为：147N＋24He→178O＋11H。(2)设复核的速度为v，由动量守恒定律得：m1v0＝(m1＋m2)v解得：v＝eq\f(m1v0,m1＋m2)。(3)核反响过程中的质量亏损：Δm＝m1＋m2－m0－m3反响过程中释放的核能：ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m0－m3)·c2。答案：(1)147N＋24He→178O＋11H(2)eq\f(m1v0,m1＋m2)(3)(m1＋m2－m0－m3)c214．(2022·银川模拟)卢瑟福用α粒子轰击氮核时发现质子。发现质子的核反响方程为：714N＋24He→817O＋11H。氮核质量为mN＝14.00753u，氧核质量为mO＝17.00454u，氦核质量为mHe＝4.00387u，质子(氢核)质量为mp＝1.00815u。(：1uc2＝931MeV，结果保存2位有效数字)求：(1)这一核反响是吸收能量还是放出能量的反响？