高考物理一轮复习 单元过关检测14 原子结构 原子核（含解析）-人教版高三物理试题

单元过关检测(十四)原子结构原子核一、选择题(本题共13小题，在每小题给出的四个选项中，第1～9题只有一项符合题目要求，第10～13题有多项符合题目要求．)1．(2019·广东东莞质检)物理学是一门以实验为基础的科学，以下说法正确的是()A．光电效应实验表明光具有波动性B．电子的发现说明电子是构成物质的最小微粒C．居里夫人首先发现了天然放射现象D．α粒子散射实验是原子核式结构理论的实验基础D[光电效应实验表明光具有粒子性，故A错误．电子的发现说明原子内部有着复杂的结构，原子是可以再分的，不能说明电子是构成物质的最小微粒，故B错误．贝可勒尔首先发现了天然放射现象，故C错误．α粒子散射实验是原子核式结构理论的实验基础，故D正确．]2．下列核反应方程中，属于α衰变的是()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＋eq\o\al(0,－1)eB[A项属于原子核的人工转变，B项属于α衰变，C项属于聚变反应，D项属于β衰变．]3．下列说法正确的是()A．重核裂变和轻核聚变过程质量守恒B．比结合能大的原子核分解成比结合能小的原子核时吸收能量C．氡的半衰期为3.8天，若有4个氡原子核，则经过3.8天后就一定只剩下2个氡原子核D．β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的B[重核裂变和轻核聚变过程都有质量亏损，都向外界放出核能，故A错误；比结合能大的原子核分解成比结合能小的原子核时，核子的总结合能减小，一定要吸收能量才能完成，故B正确；半衰期是大量放射性元素原子核衰变的统计规律，对少数原子核没有意义，故C错误；β衰变中产生的β射线实际上是原子核中的一个中子转变成一个质子时形成的，故D错误．]4．(2019·江西鹰潭联考)一群处于量子数为n＝3的激发态的氢原子跃迁到量子数n＝2的激发态时，向外辐射频率为ν0的光子，该光子恰好能使某种金属发生光电效应．下列说法正确的是()A．这群氢原子可以向外辐射2种不同频率的光子B．当照射光的频率ν大于ν0时，若ν增大，则此金属的逸出功增大C．当照射光的频率ν大于ν0时，若光强增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍D．当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hν0D[一群处于量子数为n＝3的激发态的氢原子向外辐射的光子频率种数为Ceq\o\al(2,3)＝3，故A错误；金属外层电子克服原子核的束缚，从材料表面逸出所需的最小能量，称为金属的逸出功．由金属本身决定，与入射光的频率无关，故B错误；光电子的最大初动能Ekm＝hν－W，与光强无关，故C错误；频率为ν0的光子，恰好能使某种金属发生光电效应，则hν0＝W，用频率为2ν0的单色光照射该金属，所产生的光电子的最大初动能Ekm＝2hν0－W＝hν0，故D正确．]5．(2018·广东佛山二模)下列四幅图的有关说法中正确的是()A．图甲中的α粒子散射实验说明了原子核是由质子与中子组成B．图乙中若改用绿光照射，验电器金属箔一定不会张开C．图丙一群氢原子处于n＝4的激发态，最多能辐射6种不同频率的光子D．图丁原子核C、B结合成A时会有质量亏损，要释放能量C[α粒子散射实验说明了原子具有核式结构，故A项错误．紫外线照射金属板时能产生光电效应，换用绿光照射金属板可能会产生光电效应，验电器金属箔可能会张开，故B项错误．一群氢原子处于n＝4的激发态，最多能辐射不同频率的光子种数为Ceq\o\al(2,4)＝6，故C项正确．原子核C、B结合成A时，核子平均质量增大，质量增大，要吸收能量，故D项错误．]6．(2019·河北衡水模拟)一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子．已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c.下列说法正确的是()A．核反应方程是eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(3,1)H＋γB．聚变反应中的质量亏损Δm＝m3－m2－m1C．辐射出的γ光子的能量E＝(m3－m1－m2)cD．γ光子的波长λ＝eq\f(h,m1＋m2－m3c)D[根据电荷数守恒、质量数守恒知，该核反应方程为：eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(2,1)H＋γ，故A项错误；聚变反应中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3，根据爱因斯坦质能方程知，辐射的光子能量ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3)c2，故B、C项错误；根据ΔE＝heq\f(c,λ)得，波长λ＝eq\f(hc,ΔE)＝eq\f(hc,m1＋m2－m3c2)＝eq\f(h,m1＋m2－m3c)，故D项正确．]7．在匀强磁场里有一个原来静止的放射性碳14，它所放射的粒子与反冲核的轨迹是两个相切的圆，圆的半径之比为5∶1，如图所示．那么碳的衰变方程是()A．eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(10,4)Be B．eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,1)e＋eq\o\al(14,5)BC．eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(14,7)N D．eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(12,5)BD[由于两个轨迹为外切圆，放出的粒子和反冲核的速度方向相反，由左手定则可知，它们必均为正电荷；而衰变过程中两者动量大小相等，方向相反，由于qBv＝eq\f(mv2,R)，则R＝eq\f(mv,qB)，因半径之比为5∶1，所以它们的电荷量之比为1∶5，由此可知选项D正确．]8．(2019·山东青岛二中模拟)用如图甲所示的装置研究光电效应现象．闭合开关S，用频率为ν的光照射光电管时发生了光电效应．图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象，图线与横轴的交点坐标为(a,0)，与纵轴的交点坐标为(0，－b)，下列说法中正确的是()A．普朗克常量为h＝eq\f(a,b)B．断开开关S后，电流表的示数不为零C．仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大D．保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表的示数保持不变B[根据Ekm＝hν－W0得，纵轴截距的绝对值等于金属的逸出功，等于b，当最大初动能为零时，入射光的频率等于截止频率，所以金属的截止频率为ν0＝a，普朗克常量为h＝eq\f(b,a)，故A错误．开关S断开后，因光电子有初动能，因此电流表G的示数不为零，故B正确．根据光电效应方程可知，最大初动能与入射光频率有关，与光的强度无关，故C错误．若保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，则光子数目减少，电流表的示数减小，故D错误．]9．(2019·领航高考冲刺卷)如图所示为氢原子的能级图，已知某金属的逸出功为6.44eV，则下列说法正确的是()A．处于基态的氢原子可以吸收能量为12.1eV的光子而被激发B．用能量为12.5eV的电子轰击处于基态的氢原子，一定不能使氢原子发生能级跃迁C．用n＝4能级跃迁到n＝1能级辐射的光子照射金属，从金属表面逸出的光电子最大初动能为6.31eVD．一群处于n＝4能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生4种谱线C[(－13.6eV)＋(12.1eV)＝1.50eV不等于任何能级差，则处于基态的氢原子吸收能量为12.1eV的光子不能被激发，选项A错误；12.5eV大于1、2和1、3之间的能级差，则用能量为12.5eV的电子轰击处于基态的氢原子，能使氢原子发生能级跃迁，选项B错误；从n＝4能级跃迁到n＝1能级辐射的光子能量为(－0.85eV)－(－13.6eV)＝12.75eV，则用它照射金属，从金属表面逸出的光电子最大初动能为12.75eV－6.44eV＝6.31eV，选项C正确；一群处于n＝4能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生Ceq\o\al(2,4)＝6种谱线，选项D错误．]10．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．一重原子核衰变成α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(eq\o\al(133,53)Cs)的结合能小于铅原子核(eq\o\al(208,55)Pb)的结合能D．比结合能越大，原子核越不稳定ABC[根据结合能的定义，A正确；由比结合能曲线可知，轻原子核和重原子核的比结合能较小，中等质量的原子核比结合能较大，故B、C正确；比结合能越大原子核越稳定，D错误．]11．下列说法正确的是()A．α、β、γ三种射线中，α射线的穿透能力最强B．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性C．卢瑟福通过实验发现质子的核反应方程为eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HD．质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，那么质子和中子结合成一个α粒子，所释放的核能为ΔE＝(m1＋m2－m3)c2BC[α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱，故A错误．放射性元素的放射性与核外电子无关，故放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性，故B正确．卢瑟福通过实验发现质子的核反应方程为eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,7)O＋eq\o\al(1,1)H，故C正确．两个质子和两个中子结合成一个α粒子，质量亏损Δm＝2m1＋2m2－m3，由质能方程可知，释放的能量ΔE＝Δmc2＝(2m1＋2m2－m3)c2，故D错误．]12．(2019·湖北七市州联考)如图所示是氢原子的能级图，大量处于n＝5激发态的氢原子向低能级跃迁时，一共可以辐射出10种不同频率的光子．其中莱曼系是指氢原子由高能级向n＝1能级跃迁时释放的光子，则()A．10种光子中波长最短的是从n＝5能级跃迁到n＝1能级时产生的B．10种光子中有4种属于莱曼系C．使n＝5能级的氢原子电离至少要0.85eV的能量D．从n＝2能级跃迁到基态释放光子的能量等于从n＝3能级跃迁到n＝2能级释放光子的能量AB[10种光子中波长最短的就是频率(能量)最大的，是从n＝5能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子，A正确；10种光子中，从激发态跃迁到n＝1能级辐射出的光子有四种，分别为从n＝5、4、3、2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子，它们都属于莱曼系，B正确；使n＝5能级的氢原子电离至少要0.54eV的能量，C错误；从n＝2能级跃迁到基态释放光子的能量为10.20eV，而从n＝3能级跃迁到n＝2能级释放光子的能量为1.89eV，D错误．]13．(2019·湖北八校联考)如图甲所示，在光电效应实验中，某同学用相同频率的单色光，分别照射阴极材料为锌和铜的两个不同的光电管，结果都能发生光电效应．图乙为其中一个光电管的遏止电压Uc随入射光频率ν变化的函数关系图象．对于这两个光电管，下列判断正确的是()A．因为材料不同逸出功不同，所以遏止电压Uc不同B．光电子的最大初动能不同C．因为光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，饱和光电流也可能相同D．两个光电管的Uc－ν图象的斜率可能不同ABC[根据光电效应方程Ek＝hν－W0和Uce＝Ek得，频率相同，逸出功不同，则遏止电压也不同，A正确；根据光电效应方程Ek＝hν－W0得，频率相同，逸出功不同，则光电子的最大初动能也不同，B正确；虽然光的频率相同，但光的强度不确定．所以单位时间内逸出的光电子数可能相同，饱和光电流也可能相同，C正确；由Uc＝eq\f(hν,e)－eq\f(W0,e)知图线的斜率为eq\f(h,e)，即只与h和e有关，斜率为常数，一定相同，D错误．]二、非选择题14．一个静止的氮核(eq\o\al(14,7)N)俘获了一个速度为2.3×107m/s的中子生成一个复核A，A又衰变成B、C两个新核，设B、C的速度方向与中子方向相同，B的质量是中子的11倍，速度是106m/s，B、C在同一磁场中做圆周运动的半径之比RB∶RC＝11∶30.求：(1)C核的速度大小；(2)根据计算判断C核是什么？(3)写出核反应方程．解析氮核吸收了一个中子变成复核不稳定，发生衰变，整个过程中，中子、氮核以及两个新核组成一个系统过程前后都不受外界的干扰，所以整个系统在俘获与衰变过程中动量均守恒，利用这一点，可求出C核的速度，然后根据粒子在磁场中的运动情况就可以判断出新核的种类，写出核反应方程．氮核俘获中子到衰变成B、C两个新核的过程中动量守恒mnvn＝mBvB＋mCvC ①根据衰变规律，可知C核的质量数为14＋1－11＝4解得vC＝3×106m/s再由带电粒子在洛伦兹力的作用下做圆周运动的知识R＝