高三物理二轮复习（通用版）对应练习-原子结构与原子核 word版含解析

课前诊断——原子结构与原子核考点一原子结构与原子光谱1.考查α粒子散射实验装置及结论]如图是卢瑟福的α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钋，它发出的α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()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．α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α粒子发生大角度偏转解析：选A卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，选项A正确，B错误；电子质量太小，对α粒子的影响不大，选项C错误；绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原方向前进，D错误。2．考查α粒子散射实验轨迹分析](北京市通州模拟)关于α粒子散射实验，α粒子的运动轨迹如图所示，在其中一条α粒子的运动轨迹上标出a、b、c三点。原子核对α粒子的作用力在哪个点最大()A．a点 B．b点C．c点 D．三个点一样大解析：选Bα粒子与金原子核间存在静电斥力，即库仑力，根据库仑定律，该力与距离的二次方成反比，故在b点位置作用力最大，B正确。3．考查对玻尔氢原子模型的理解](北京市丰台区二模)关于玻尔建立的氢原子模型，下列说法正确的是()A．氢原子处于基态时，电子的轨道半径最大B．氢原子在不同能量态之间跃迁时可以吸收任意频率的光子C．氢原子从基态向较高能量态跃迁时，电子的动能减小D．氢原子从基态向较高能量态跃迁时，系统的电势能减小解析：选C氢原子处于基态时，电子的轨道半径最小，故A错误；由hν＝Em－En知氢原子在不同能量态之间跃迁时只可以吸收特定频率的光子，故B错误；氢原子从基态向较高能量态跃迁，电子距离氢原子核的距离增大，匀速圆周运动的半径增大，线速度减小，动能减小，C正确；氢原子从基态向较高能量态跃迁时，电子距离氢原子核的距离增大，电场力做负功，电势能增大，D错误。4．考查氢原子能级分布图](龙岩模拟)1995年科学家“制成”了反氢原子，它是由一个反质子和一个围绕它运动的正电子组成。反质子和质子有相同的质量，带有等量异种电荷。反氢原子和氢原子有相同的能级分布，氢原子能级如图所示。下列说法中正确的是()A．反氢原子光谱与氢原子光谱不相同B．基态反氢原子的电离能是13.6eVC．基态反氢原子能吸收11eV的光子发生跃迁D．在反氢原子谱线中，从n＝2能级跃迁到基态辐射光子的波长最长解析：选B反氢原子和氢原子有相同的能级分布，所以反氢原子光谱与氢原子光谱相同，故A错误；处于基态的氢原子的电离能是13.6eV，具有大于等于13.6eV能量的光子可以使氢原子电离，故B正确；基态的反氢原子吸收11eV光子，能量为－13.6eV＋11eV＝－2.6eV，不能发生跃迁，所以该光子不能被吸收，故C错误；在反氢原子谱线中，从n＝2能级跃迁到基态辐射光子能量很大，频率很大，波长很小，故D错误。5．考查玻尔氢原子模型的应用]许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱研究是探索原子结构的一条重要途径。利用氢气放电管可以获得氢原子光谱，根据玻尔理论可以很好地解释氢原子光谱的产生机理。已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量为En＝eq\f(E1,n2)，其中n＝2,3,4，…。1885年，巴尔末对当时已知的在可见光区的四条谱线做了分析，发现这些谱线的波长能够用一个公式表示，这个公式写作eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))，n＝3,4,5，…。式中R叫做里德伯常量，这个公式称为巴尔末公式。用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则里德伯常量R可以表示为()A．－eq\f(E1,2hc) B.eq\f(E1,2hc)C．－eq\f(E1,hc) D.eq\f(E1,hc)解析：选C氢原子若从n＞2的能级跃迁到n＝2的能级，由玻尔理论可得：eq\f(E1,n2)－eq\f(E1,22)＝hν＝eq\f(hc,λ)，按照巴尔末公式，原子由n＞2的能级跃到n＝2的能级，放出的谱线的波长满足：eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))，以上两式相比较可得：－E1＝hcR，故里德伯常量R可表示为R＝－eq\f(E1,hc)，C选项正确。考点二原子核的衰变半衰期6.考查三种射线的特性]如图所示，一天然放射性物质发出三种射线，经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域(方向如图所示)。调整电场强度E和磁感应强度B的大小，使得在MN上只有两个点受到射线的照射，则下面判断正确的是()A．射到b点的一定是α射线B．射到b点的一定是β射线C．射到b点的一定是α射线或β射线D．射到b点的一定是γ射线解析：选Cγ射线不带电，在电场和磁场中它都不受力的作用，只能射到a点，选项D错误；调整E和B的大小，既可以使带正电的α射线沿直线前进，也可以使带负电的β射线沿直线前进，沿直线前进的条件是电场力与洛伦兹力平衡，即qE＝qBv。已知α粒子的速度比β粒子的速度小得多，当α粒子沿直线前进时，速度较大的β粒子向右偏转；当β粒子沿直线前进时，速度较小的α粒子也向右偏转，故选项C正确，A、B错误。7．考查α、β衰变次数的计算](上海高考)在一个eq\o\al(238,92)U原子核衰变为一个eq\o\al(206,82)Pb原子核的过程中，发生β衰变的次数为()A．6次 B．10次C．22次 D．32次解析：选A一个eq\o\al(238,92)U原子核衰变为一个eq\o\al(206,82)Pb原子核的过程中，发生α衰变的次数为(238－206)÷4＝8次，发生β衰变的次数为2×8－(92－82)＝6次，选项A正确。8．考查对半衰期概念的理解]将半衰期为5天、质量为64g的铋分成四份分别投入：(1)开口容器中；(2)100atm的密封容器中；(3)100℃的沸水中；(4)与别的元素形成化合物。经10天后，四种情况下剩下的铋的质量分别为m1、m2、m3、m4，则()A．m1＝m2＝m3＝m4＝4gB．m1＝m2＝m3＝4g，m4<4gC．m1>m2>m3>m4，m1＝4gD．m1＝4g，其余无法知道解析：选A放射性元素的半衰期是一定的，与放射性元素所处的物理环境和化学环境无关，故四种情况下铋剩余的质量相等，剩余的铋的质量为m余＝16×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(10,5)g＝4g，所以A正确。9．考查半衰期公式的应用]14C是碳的一种半衰期为5730年的放射性同位素，2010年2月科学家发现了曹操墓，若考古工作者探测到其棺木中14C的含量约为原来的eq\f(4,5)，则该古木死亡的时间距今大约为eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))\f(1,3)≈0.8))()A．22900年 B．11400年C．5700年 D．1900年解析：选D假设古木死亡时14C的质量为m0，现在的质量为m，从古木死亡到现在所含14C经过了n个半衰期，由题意可知：eq\f(m,m0)＝(eq\f(1,2))n＝eq\f(4,5)，所以n≈eq\f(1,3)，即古木死亡的时间距今约为5730×eq\f(1,3)年＝1910年，D正确。考点三核反应方程与核能计算10.考查核反应的分类]对下列各原子核变化的方程，表述正确的是()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是核聚变反应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α衰变C.eq\o\al(82,34)Se→eq\o\al(82,36)Kr＋2eq\o\al(0,－1)e是核裂变反应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β衰变解析：选Aeq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n，属于核聚变反应，A正确，B错误；eq\o\al(82,34)Se→eq\o\al(82,36)Kr＋2eq\o\al(0,－1)e是β衰变，C错误；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是核裂变反应，D错误。11．考查核反应方程遵守的规律及核能的理解](多选)(广东高考)科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：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，下列表述正确的有()A．X是中子B．Y的质子数是3，中子数是6C．两个核反应都没有质量亏损D．氘和氚的核反应是核聚变反应解析：选AD核反应方程遵守电荷数守恒和质量数守恒，则由eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋X＋17.6MeV知X为eq\o\al(1,0)n，由X＋Y→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(3,1)H＋4.9MeV知Y为eq\o\al(6,3)Li，其中Y的质子数是3，中子数也是3，选项A正确，选项B错误；两个核反应都释放出核能，故都有质量亏损，选项C错误；X＋Y→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(3,1)H＋4.9MeV是原子核的人工转变，eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n＋17.6MeV为轻核聚变，选项D正确。12．考查核反应方程的书写和质能方程的应用](黄冈高三期末)某些建筑材料可产生放射性气体——氡，氡可以发生α或β衰变，如果人长期生活在氡浓度过高的环境中，那么，氡经过人的呼吸道沉积在肺部，并放出大量的射线，从而危害人体健康。原来静止的氡核eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\o\al(222,)86Rn))发生一次α衰变生成新核钋(Po)，并放出一个能量为E0＝0.09MeV的光子。已知放出的α粒子动能为Eα＝5.55MeV；忽略放出光子的动量，但考虑其能量；1u＝931.5MeV/c2。(1)写出衰变的核反应方程；(2)衰变过程中总的质量亏损为多少？(保留三位有效数字)解析：(1)衰变方程为：eq\o\al(222,)86Rn→eq\o\al(218,)84Po＋eq\o\al(4,2)He＋γ；(2)忽略放出光子的动量，根据动量守恒定律，0＝pα＋pPo即新核钋(Po)的动量与α粒子的动量大小相等，又Ek＝eq\f(p2,2m)，可求出新核钋(Po)的动能为EPo＝eq\f(4,218)Eα，由题意，质量亏损对应的能量以光子的能量和新核、α粒子动能形式出现，衰变时释放出的总能量为ΔE＝Eα＋EPo＋E0＝Δmc2故衰变过程中总的质量亏损是Δm≈0.00616u。答案：(1)eq\o\al(222,)86Rn→eq\o\al(218,)84Po＋eq\o\al(4,2)He＋γ(2)0.00616u13．考查核能的计算]设氢弹内装的是氘和氚，试求在氢弹中当合成1kg的氦时所释放出的能量。(氘核eq\o\al(2,1)H的质量为2.0136u，氚核eq\o\al(3,1)H的质量为3.0166u，氦核eq\o\al(4,2)He的质量为4.0026u，中子的质量为1.0087u)。解析：氢弹内装的氘和氚在高温下聚变生成氦，核聚变方程为eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n。当