物理大一轮复习课时规范训练第章第节原子和原子核

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精课时规范训练［基础巩固题组］1．（多选)下列说法正确的是（)A．天然放射性现象说明原子核内部具有复杂的结构B．α粒子散射实验说明原子核内部具有复杂的结构C．原子核发生β衰变生成的新核原子序数增加D．氢原子从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的波长小于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的波长解析：选AC。天然放射性现象说明原子核内部具有复杂的结构，选项A正确;α粒子散射实验说明原子具有核式结构，选项B错误;根据电荷数守恒和质量数守恒知，β衰变放出一个电子，新核的电荷数增加1，即原子序数增加，故C正确;氢原子从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的能量小于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的能量,故从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的波长大于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的波长，选项D错误．2．(多选）下列说法中正确的是(）A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分B．目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变C．一个氢原子从n＝3的激发态跃迁到基态时，能辐射3种不同频率的光子D．卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型解析：选BD。β衰变现象不能说明电子是原子核的组成部分，A选项是错误的;目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变，故B选项正确；一群氢原子从n＝3的激发态跃迁到基态时，能辐射Ceq\o\al（2,3）＝3种不同频率的光子，而一个氢原子从n＝3的激发态跃迁到基态时，只能是三种可能频率中的一种或两种，故C选项错误;卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型,D选项正确．3．（多选)下列说法正确的是()A．发现中子的核反应方程是eq\o\al（9,4)Be＋eq\o\al(4,2）He→eq\o\al（12，6）C＋eq\o\al(1，0）nB．汤姆孙发现了电子，说明原子核有复杂的结构C．卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型D．要使金属发生光电效应，照射光的频率必须超过某一数值解析：选ACD.发现中子的核反应方程是eq\o\al（9，4）Be＋eq\o\al（4,2)He→eq\o\al（12，6)C＋eq\o\al(1，0）n，选项A正确；汤姆孙发现了电子，说明原子有复杂的结构，选项B错误;卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型，选项C正确；要使金属发生光电效应，照射光的频率必须超过某一数值，即超过这种金属的极限频率，选项D正确．4．（多选)下列说法中正确的是()A．放射性元素的半衰期是针对大量原子核的统计规律B．α、β、γ射线比较，α射线的电离作用最弱C．光的波长越短，光子的能量越大，光的粒子性越明显D．原子的全部正电荷和全部质量都集中在原子核里解析：选AC。放射性元素的半衰期是针对大量原子核的统计规律,A正确；α、β、γ三种射线电离本领依次减弱，贯穿本领依次增强，B错误;根据公式c＝λν可得光的波长越短，频率越大，根据公式E＝hν可得频率越大，光子的能量越大,光的粒子性越明显，C正确；原子的正电荷都集中在原子核里，绝大部分质量在原子核里,不是全部质量,D错误．5．(多选)以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中正确的是(）A．紫外线照射到金属锌板表面时能产生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时,从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大B．每个核子只跟邻近的核子发生核力作用C．原子核式结构模型是由汤姆孙在α粒子散射实验基础上提出的D．太阳内部发生的核反应是热核反应解析：选BD。根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0可知，最大初动能与光的照射强度无关，与光的频率有关，选项A错误；核子之间的核力是短程力，每个核子只跟邻近的核子发生核力作用，选项B正确；原子核式结构模型是由卢瑟福在α粒子散射实验基础上提出的，选项C错误；太阳内部发生的核反应是聚变反应，属于热核反应,选项D正确．6．（多选）下列说法正确的是（）A．方程式eq\o\al（238，92)U→eq\o\al（234，90）Th＋eq\o\al(4，2)He是重核裂变反应方程B．铯原子核（eq\o\al(133,55）Cs）的结合能小于铅原子核（eq\o\al(208,82）Pb）的结合能C．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的D．核力是短程力,与核子间的距离有关，有时表现为引力，有时表现为斥力解析：选BCD。方程式eq\o\al(238,92)U→eq\o\al（234,90）Th＋eq\o\al（4,2）He的反应物只有一个，生成物有eq\o\al（4,2）He,属于α衰变，选项A错误；由原子核的平均结合能的曲线可知，铯原子核的比结合能与铅原子核的比结合能差不多,而铯原子核的核子数少得多，所以铯原子核的结合能小于铅原子核的结合能,选项B正确；β衰变所释放的电子不是来源于原子核外面的电子,而是原子核内的中子转化成质子时所产生的（eq\o\al（1，0）n→eq\o\al（1，1)H＋eq\o\al(0,－1）e），选项C正确；相邻的质子与质子、中子与质子、中子与中子既不会融合在一起(斥力),又相距一定距离组成原子核(引力)，选项D正确．7．（多选)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（133,55）Cs)的结合能小于铅原子核（eq\o\al(208,82)Pb）的结合能D．比结合能越大,原子核越不稳定解析：选ABC.原子核的结合能等于核子结合成原子核所释放的能量，也等于将原子核完全分解成核子所需要的最小能量,A正确；重核衰变时释放能量，从能量守恒的角度可以理解，要把衰变产物分解成单个核子需要更多的能量，所以衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能,B正确；原子核的结合能是该原子核的比结合能与核子数的乘积，铯原子核（eq\o\al(133,55）Cs）的比结合能与铅原子核（eq\o\al（208，82）Pb）的比结合能差不多,但铯原子核（eq\o\al(133，55）Cs)的核子数比铅原子核(eq\o\al(208，82）Pb）的核子数少得多，因此其结合能小，C正确；比结合能越大，要将原子核分解成核子平均需要的能量越大,因此原子核越稳定,D错误．8．自然界里一些放射性重元素往往会发生一系列连续的衰变，形成放射系．如图所示为锕系图的一部分，纵坐标N表示中子数，则图中U衰变成Po,经历了________次α衰变，________次β衰变．解析：由题图得出U变为Po时，U的中子数为143，质子数为92,Po的中子数为131，质子数为84,设发生x次α衰变，y次β衰变，则有235＝4x＋215，92＝2x－y＋84联立两方程得x＝5，y＝2答案:52［综合应用题组]9．(1）(多选)卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变，其核反应方程为：eq\o\al(4，2）He＋eq\o\al（14，7)N→eq\o\al（17,8)O＋eq\o\al（1，1）H，下列说法正确的是()A．卢瑟福通过该实验提出了原子的核式结构模型B．实验中是用α粒子轰击氮核的C．卢瑟福通过该实验发现了质子D．原子核在人工转变的过程中，电荷数一定守恒（2）为确定爱因斯坦的质能方程ΔE＝Δmc2的正确性，设计了如下实验：用动能为E1＝0.60MeV的质子轰击静止的锂核eq\o\al（7,3）Li，生成两个α粒子，测得两个α粒子的动能之和为E2＝19.9MeV,已知质子、α粒子、锂粒子的质量分别取mp＝1。0073u、mα＝4.0015u、mLi＝7.0160u，求：①写出该反应方程；②通过计算说明ΔE＝Δmc2正确．(1u＝1.6606×10－27kg）解析：(1)原子的核式结构模型是卢瑟福在α粒子的散射实验的基础上提出的，A错。1919年卢瑟福做了用α粒子轰击氮原子核的实验，用人工的方法使原子核发生变化从而发现了质子，原子核在人工转变过程中，电荷数一定守恒,选项B、C、D正确．(2）①核反应方程为：eq\o\al(7,3）Li＋eq\o\al(1,1)H→2eq\o\al(4，2)He.②核反应的质量亏损：Δm＝mLi＋mp－2mα＝7.0160u＋1。0073u－2×4.0015u＝0.0203u，由质能方程可得与质量亏损相当的能量：ΔE＝Δmc2＝0。0203×931.5MeV＝18。9MeV,而系统增加的能量：ΔE′＝E2－E1＝19。3MeV，这些能量来自核反应中,在误差允许的范围内可认为相等，所以ΔE＝Δmc2正确．答案：（1)BCD(2)①eq\o\al(7，3)Li＋eq\o\al（1，1）H→2eq\o\al（4,2)He②见解析10．（1）（多选）关于天然放射现象,下列叙述正确的是（）A．若使放射性物质所在处的压强升高,其半衰期将减小B．当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时，将发生β衰变C．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强D．铀核(eq\o\al（238，92）U)衰变为铅核(eq\o\al(206，82)Pb）的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变（2）用速度大小为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速度方向相反，氚核与α粒子的速度之比为7∶8，中子的质量为m，质子的质量可近似看成m，光速为c。①写出核反应方程；②求氚核和α粒子的速度大小；③若核反应过程中放出的核能全部转化为α粒子和氚核的动能，求出质量亏损．解析:（1)半衰期是由核内部因素决定的，不受外部因素影响，A错误．β衰变产生的电子不是核外电子跑出来的,而是核内的中子转化成质子和电子产生的，B错误．α、β、γ这三种射线，穿透能力依次增强，电离能力依次减弱，C正确．衰变过程中电荷数减少10，质量数减少32，由质量数守恒知经过eq\f(32,4)＝8次α衰变，再由电荷数守恒知经过6次β衰变，D正确．（2)①根据质量数电荷数守恒可知核反应方程为eq\o\al（1，0）n＋eq\o\al(6,3）Li→eq\o\al（3，1）H＋eq\o\al(4，2）He②由动量守恒定律得mnv＝－mHv1＋mHev2.由题意得v1∶v2＝7∶8，解得v1＝eq\f(7v,11)，v2＝eq\f（8v,11).③氚核和α粒子的动能之和为Ek＝eq\f(1，2)·3mveq\o\al(2,1）＋eq\f（1,2)·4mveq\o\al（2,2)＝eq\f（403，242)mv2。释放的核能为ΔE＝Ek－Ekn＝eq\f（403，242）mv2－eq\f（1，2）mv2＝eq\f（141，121）mv2。由爱因斯坦质能方程得，质量亏损为Δm＝eq\f（ΔE，c2）＝eq\f(141mv2，121c2）。答案：（1）CD（2)①eq\o\al（1,0）n＋eq\o\al（6,3）Li→eq\o\al(3,1）H＋eq\o\al（4，2）He②eq\f（7v，11)eq\f(8v，11)③eq\f(141mv2,121c2)11．（1）下列说法正确的是（)A．β射线的穿透能力比γ射线强B．电子的衍射图样表明实物粒子也具有波动性C.eq\o\al(212,83)Bi的半衰期是1小时,质量为m的eq\o\al(212，83）Bi经过3小时后还有eq\f(1,6)m没有衰变D．对黑体辐射的研究表明，温度越高，辐射强度极大值所对应的电磁波的频率不变(2）氢原子的能级如图所示．氢原子从n＝3能级向n＝1能级跃迁所放出的光子，恰能使某种金属产生光电效应,则该金属的逸出功为________eV；用一群处n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时所发出的光照射该金属，产生的光电子最大初动能为________eV。（3）一静止的铀核（eq\o\al(238,92）U)发生α衰变转变成钍核（Th），已知放出的α粒子的质量为m,速度为v0，假设铀核发生衰变时，释放的能量全部转化为α粒子和钍核的动能．①试写出铀核衰变的核反应方程;②求出铀核发生衰变时的质量亏损．(已知光在真空中的速度为c，不考虑相对论效应)解析:（1）三种射线中，γ射线的穿透能力最强,故A错误；干涉和衍射是波的特有现象，电子的衍射图样说明实物粒子具有波动性,故B正确．由衰变规律得m剩＝eq\f（m,2\f(t,τ））＝eq\f(m，23)＝eq\f(m,8），故C错误；随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都有增加,另一方面辐射强度的极大值向波长较短、频率较高的方向移动,故D错误．（2）氢原子从n＝3能级向n＝1能级跃迁释放光子的能量ΔE＝E3－E1＝－1.51eV＋13.6eV＝12。09eV,该能量恰能使某金属发生光电效应，说明该金属的逸出功为W逸＝12。09eV；氢原子从n＝4能级向n＝1能级跃迁释放光子的能量ΔE＝E4－E1＝（－0.85＋13.6)eV＝12。75eV，根据光电效应方程可得Ekm＝ΔE－W逸＝（12.75－12。09)eV＝0.66eV。(3)①铀核的衰变方程为eq\o\al