高考物理二轮复习 专题五 第三讲 原子结构与原子核课后达标检测卷（含解析）-人教版高三物理试题

原子结构与原子核1．(2018·江苏高考)已知A和B两种放射性元素的半衰期分别为T和2T，则相同质量的A和B经过2T后，剩有的A和B质量之比为()A．1∶4 B．1∶2C．2∶1 D．4∶1解析：选B根据衰变规律，经过2T后A剩有的质量所以eq\f(mA,mB)＝eq\f(1,2)，故选项B正确。2．[多选](2018·江苏七市三模)中微子是一种不带电、质量很小的粒子。早在1942年我国物理学家王淦昌首先提出证实中微子存在的实验方案。静止的铍核(eq\o\al(7,4)Be)可能从很靠近它的核外电子中俘获一个电子(动能忽略不计)形成一个新核并放出中微子，新核处于激发态，放出γ光子后回到基态。通过测量新核和γ光子的能量，可间接证明中微子的存在。则()A．产生的新核是锂核(eq\o\al(7,3)Li)B．反应过程吸收能量C．中微子的动量与处于激发态新核的动量大小相等D．中微子的动能与处于激发态新核的动能相等解析：选AC根据题意可知发生的核反应方程为eq\o\al(7,4)Be＋－eq\o\al(0,1)e→eq\o\al(7,3)Li＋νe，所以产生的新核是锂核，反应过程放出能量，故A正确，B错误；根据动量守恒可知中微子的动量与处于激发态新核的动量大小相等，方向相反，故C正确；因为中微子的动量与处于激发态新核的动量大小相等，质量不等，根据Ek＝eq\f(p2,2m)，可知中微子的动能与处于激发态新核的动能不相等，故D错误。3．[多选](2018·南京、盐城一模)下面四幅示意图中能正确反应核反应过程的是()解析：选AD根据核反应过程中应遵守质量数守恒和电荷数守恒。A项中符合质量数守恒和电荷数守恒，故A正确；B项中质量数守恒，但电荷数不守恒，故B错误；C项中质量数守恒，但电荷数不守恒，故C错误；D项中符合质量数守恒和电荷数守恒，故D正确。4．[多选](2018·江苏六市二模)关于原子核和原子的变化，下列说法正确的是()A．维系原子核稳定的力是核力，核力可以是吸引力，也可以是排斥力B．原子序数小于83的元素的原子核不可能自发衰变C．重核发生裂变反应时，生成新核的比结合能变大D．原子核发生变化时，一定会释放能量解析：选AC维系原子核稳定的力是核力，核力可以是吸引力，也可以是排斥力，故A正确；原子序数小于83的元素的一些同位素也可以自发衰变，故B错误；重核发生裂变反应时，释放能量，所以生成新核的比结合能变大，故C正确；原子核发生变化时，如果质量增大，则吸收能量，故D错误。5．[多选](2018·南京、盐城二模)放射性元素氡(eq\o\al(222,86)Rn)的半衰期为T，氡核放出一个X粒子后变成钋核(eq\o\al(218,84)Po)，设氡核、钋核和X粒子的质量分别为m1、m2、m3，下列说法正确的是()A．该过程的核反应方程是eq\o\al(222,86)Rn→eq\o\al(218,84)Po＋eq\o\al(4,2)HeB．发生一次核反应释放的核能为(m2＋m3－m1)c2C．1g氡经2T时间后，剩余氡原子的质量为0.5gD．钋核的比结合能比氡核的比结合能大解析：选AD根据核反应过程质量数守恒，电荷数守恒，该核反应方程是eq\o\al(222,86)Rn→eq\o\al(218,84)Po＋eq\o\al(4,2)He，故A正确；聚变反应中亏损的质量转化为能量，故释放的核能为E＝(m1－m2－m3)c2，故B错误；1g氡经2T时间后，剩余氡原子的质量为0.25g，故C错误；从氡核衰变成钋核放出核能，所以钋核的比结合能比氡核的比结合能大，故D正确。6.[多选](2018·盐城三模)如图所示是氢原子的能级图。下列判断正确的是()A．E1>E2B．E1<E2C．E2＝eq\f(1,2)E1D．E2＝eq\f(1,4)E1解析：选BD氢原子能级为负值且满足En＝eq\f(1,n2)E1，能量中的负号表示大小，所以E1<E2，E2＝eq\f(1,4)E1，故B、D正确。7．[多选](2018·南通一模)已知氢原子基态能量为－13.6eV，下列说法正确的有()A．使n＝2能级的氢原子电离至少需要吸收3.4eV的能量B．氢原子由n＝3能级跃迁到n＝2能级，放出光子，能量增加C．处于基态的氢原子吸收能量为10.2eV的光子跃迁到n＝4激发态D．大量处于n＝3激发态的氢原子会辐射出3种不同频率的光解析：选AD氢原子基态能量为－13.6eV，则n＝2能级为E2＝－eq\f(13.6,22)eV＝－3.4eV，因此要使处于n＝2能级的氢原子电离至少需要吸收3.4eV的能量，故A正确；氢原子由n＝3能级跃迁到n＝2能级，放出光子，能量减少，故B错误；处于基态的氢原子吸收能量为10.2eV的光子，能量变为E＝－13.6eV＋10.2eV＝－3.4eV，因此会从n＝1能级跃迁到n＝2能级，故C错误；根据Ceq\o\al(2,3)＝3，可知大量处于n＝3能级的氢原子跃迁时能辐射出3种不同频率的光子，故D正确。8．(2018·南京三模)下列说法中正确的是()A．一个质子和一个中子结合成氘核，一定会释放出能量B．汤姆孙发现电子，揭示了原子核内部有复杂结构C．根据玻尔理论，电子没有确定轨道，只存在电子云D．氢原子可以吸收小于使氢原子电离能量的任意能量的光子，因而轨道半径可以连续增大解析：选A一个质子和一个中子结合成氘核，这一反应有质量亏损，一定会释放出能量，故A正确；汤姆孙发现电子，知道原子还可以再分，提出了原子的“枣糕式”模型，故B错误；电子没有确定轨道，也不存在电子云；电子云是对电子轨道出现的概率的描述，故C错误；根据玻尔理论可知，原子从一个能量状态向另一个能量状态跃迁时要吸收或放出一定频率的光子，光子的能量等于两个状态的能级差，不是任意值，故D错误。9．[多选](2018·苏北四市一模)下列说法正确的是()A．比结合能大的原子核分解成比结合能小的原子核时要吸收能量B．用紫光照射某金属表面时发生光电效应，改用红光照射时也一定能发生光电效应C．黑体辐射的强度随温度的升高而变大，且极大值向波长较短的方向移动D．改变压强、温度可改变放射性元素的半衰期解析：选AC比结合能大的原子核分解为比结合能小的原子核时，核子的总结合能减小，一定要吸收核能才能完成，故A正确；用紫光照射某种金属可以发生光电效应，可知紫光的频率大于金属的极限频率，红光的频率小于紫光的频率，用红光照射不一定能产生光电效应，故B错误；黑体辐射的强度随温度的升高而变大，且极大值向波长较短的方向移动，故C正确；半衰期由原子核本身决定，与外界因素无关，故D错误。10．[多选](2018·南京摸底)下列说法中正确的是()A．图甲中正确反映了黑体辐射电磁波的强度按波长的分布与黑体的温度的关系B．图乙中的放射性同位素应选择衰变时放出α粒子的同位素C．图丙中A、B两球质量相等，当A以速度v与静止的B发生正碰后，B的速度未必是vD．图丁中电子束通过铝箔产生的衍射图样，证实了物质波的存在解析：选CD黑体辐射随着波长越短温度越高，则辐射越强，选项A错误；因γ射线的穿透本领较强，则图乙的放射性同位素应选择衰变时放出γ射线的同位素，选项B错误；图丙中A、B两球质量相等，当A以速度v与静止的B发生正碰后，若发生完全弹性碰撞，B的速度才是v，选项C正确；图丁中电子束通过铝箔产生的衍射图样，证实了物质波的存在，选项D正确。11.(2018·苏北四市一模)如图所示为氢原子的能级图，莱曼线系是氢原子从n＝2,3,4，5，…激发态跃迁到基态时辐射的光谱线系，辐射出光子的最小频率为________，该光子被某种金属吸收后，逸出的光电子最大初动能为Ek，则该金属的逸出功为____________。已知普朗克常量为h，氢原子处于基态时的能量为E1。解析：由激发态跃迁到基态的能级差越小，辐射出的光子能量越小，频率也越小，则从n＝2跃迁到n＝1辐射出的光子频率最小，E2－E1＝ΔEmin＝hν，而E2＝eq\f(E1,n2)＝eq\f(E1,4)，可得νmin＝－eq\f(3E1,4h)；根据爱因斯坦的光电效应方程Ek＝hνmin－W0，可得W0＝－eq\f(3,4)E1－Ek。答案：－eq\f(3E1,4h)－eq\f(3E1,4)－Ek12.(2018·扬州期末)可见光中某绿光的光子能量是2.5eV，若用它照射逸出功是2.2eV的某种金属，产生光电子的最大初动能为________eV。如图所示为氢原子能级的示意图，若用该绿光照射处于n＝2能级的氢原子，______(选填“能”或“不能”)使氢原子跃迁。解析：用能量为2.5eV的光子照到逸出功是2.2eV的某种金属，根据光电效应方程，产生光电子的最大初动能为Ek＝hν－W0＝0.3eV；绿光的光子能量2.5eV不等于处于n＝2能级的氢原子与任一能级间的能量差，故不能使氢原子跃迁。答案：0.3不能13.(2018·南京摸底)如图为氢原子的能级图，大量处于n＝4激发态的氢原子跃迁时，发出________种频率不同的光子。若用其中频率最高的光照射到逸出功为2.75eV的光电管上，则加在该光电管上的遏止电压为________V。解析：大量处于n＝4激发态的氢原子跃迁时，发出C42＝6种频率不同的光子。其中频率最高的光子的能量E＝(－0.85eV)－(－13.6eV)＝12.75eV，光照射到逸出功为2.75eV的光电管上，最大初动能为12.75eV－2.75eV＝10eV，根据Ekm＝eU，可知加在该光电管上的遏止电压为10V。答案：61014.(2018·盐城、南京一模)氦原子的一个核外电子被电离，形成类氢结构的氦离子。如图所示是氦离子能级的示意图。现有氦离子从n＝4能级到n＝________能级辐射出的光子能量为10.2eV；用该光照射逸出功为2.29eV的金属钠，光电子产生的最大初动能为________eV。解析：根据氢原子能级跃迁时吸收或放出的能量等于两能级差，即hν＝Em－En，由题意可知，10.2eV＝－3.4eV－En，解得En＝－13.6eV，所以n＝2；根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0可知，Ek＝10.2eV－2.29eV＝7.91eV。答案：27.9115．(2018·江苏六市二模)氢原子能级图如图所示，大量处于n＝2能级的氢原子跃迁到基态，发射出的光照射光电管阴极K，测得遏止电压为7.91V，则阴极K的逸出功W＝________eV；在氢原子巴尔末系(氢原子从n≥3能级直接跃迁到n＝2能级形成的谱线)中有________种频率的光照射该光电管不能发生光电效应。解析：由题意知，遏止电压为7.91V，光电子的最大初动能为7.91eV，光子的能量为(－3.4eV)－(－13.6eV)＝10.2eV，故阴极K的逸出功W＝10.2eV－7.91eV＝2.29eV。在氢原子巴尔末系中，从n＝3跃迁到n＝2释放光子的能量为－1.51eV－(－3.4eV)＝1.89eV，小于2.29eV，从n＝4跃迁到n＝2释放光子的能量为－0.85eV－(－3.4eV)＝2.55eV，大于2.29eV，故氢原子巴尔末系中只有1种频率的光照射该光电管不能发生光电效应。答案：2.29116．(2018·南京三模)用速度为v的中子轰击静止的锂核(eq\o\al(6,3)Li)，发生核反应后生成氚核和α粒子，生成的氚核速度方向与中子的初速度方向相反，氚核与α粒子的速度之比为7∶8，已知中子的质量为m，质子的质量也可近似看作m，普朗克常量为h。(1)写出核反应方程；(2)该核反应中α粒子对应的物质波的波长为多少？解析：(1)由题意可得，核反应方程为eq\o\al(1,0)n＋eq\o\a