（江蘇專版）2022年高考物理一輪復習 課時跟蹤檢測（三十九）原子結構與原子核（含解析）

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1、（江蘇專版）2022年高考物理一輪復習 課時跟蹤檢測（三十九）原子結構與原子核（含解析） 對點訓練：原子的核式結構 1.如圖所示為盧瑟福的粒子散射實驗的經(jīng)典再現(xiàn)，用放射性元素發(fā)出的粒子轟擊金箔，用顯微鏡觀測在環(huán)形熒光屏上所產(chǎn)生的亮點，根據(jù)實驗現(xiàn)象，下列分析正確的是(　　) A．在熒光屏上形成的亮點是由α粒子在金箔上打出的電子產(chǎn)生的 B．原子核應該帶負電 C．在熒光屏上觀測到極少數(shù)的α粒子發(fā)生了大角度的偏轉 D．該實驗中α粒子由于和電子發(fā)生碰撞而發(fā)生了大角度的偏轉 解析：選C　在熒光屏上形成的亮點是由α粒子打在熒光屏上產(chǎn)生的，故A錯誤；原子核帶正電，故B錯誤；當α粒子穿過原子時，電

2、子對α粒子影響很小，影響α粒子運動的主要是原子核，離核較遠時，α粒子受到的庫侖斥力很小，運動方向改變量較小。只有當α粒子與原子核十分接近時，才會受到很大庫侖斥力，而原子核很小，所以α粒子接近原子核的機會就很少，所以只有極少數(shù)α粒子發(fā)生大角度的偏轉，而絕大多數(shù)基本按直線方向前進，故C正確，D錯誤。 2.如圖為盧瑟福的α粒子散射實驗，①、②兩條線表示實驗中α粒子運動的軌跡，則沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的運動軌跡為(　　) A．軌跡a　　　　　　　　　 B．軌跡b C．軌跡c D．軌跡d 解析：選A　盧瑟福通過α粒子散射并由此提出了原子的核式結構模型，正電荷全部集中在原子核內，α

3、粒子帶正電，同種電荷相互排斥，所以沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的運動軌跡為a，因離原子核越近，受到的庫侖斥力越強，則偏轉程度越強，故A正確，B、C、D錯誤。 3．[多選](2016·天津高考)物理學家通過對實驗的深入觀察和研究，獲得正確的科學認知，推動物理學的發(fā)展。下列說法符合事實的是(　　) A．赫茲通過一系列實驗，證實了麥克斯韋關于光的電磁理論 B．查德威克用α粒子轟擊N獲得反沖核O，發(fā)現(xiàn)了中子 C．貝克勒爾發(fā)現(xiàn)的天然放射性現(xiàn)象，說明原子核有復雜結構 D．盧瑟福通過對陰極射線的研究，提出了原子核式結構模型 解析：選AC　麥克斯韋曾提出光是電磁波，赫茲通過實驗證實了麥克斯韋

4、關于光的電磁理論，選項A正確；查德威克用α粒子轟擊Be，獲得反沖核6C，發(fā)現(xiàn)了中子，選項B錯誤；貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，說明原子核有復雜的結構，選項C正確；盧瑟福通過對α粒子散射實驗的研究，提出了原子核式結構模型，選項D錯誤。 對點訓練：原子能級躍遷規(guī)律 4．[多選](2019·南通一模)已知氫原子基態(tài)能量為－13.6 eV，下列說法正確的是(　　) A．使n＝2能級的氫原子電離至少需要吸收3.4 eV的能量 B．氫原子由n＝3能級躍遷到n＝2能級，放出光子，能量增加 C．處于基態(tài)的氫原子吸收能量為10.2 eV的光子躍遷到n＝4激發(fā)態(tài) D．大量處于n＝3激發(fā)態(tài)的氫原子會輻射出

5、3種不同頻率的光 解析：選AD　氫原子基態(tài)能量為－13.6 eV，則n＝2能級的能量為E2＝－ eV＝－3.4 eV，因此要使處于n＝2能級的氫原子電離至少需要吸收3.4 eV的能量，故A正確；氫原子由n＝3能級躍遷到n＝2能級，放出光子，能量減少，故B錯誤；處于基態(tài)的氫原子吸收能量為10.2 eV的光子，能量變?yōu)棣＝－13.6 eV＋10.2 eV＝－3.4 eV，因此會從n＝1能級躍遷到n＝2能級，故C錯誤；根據(jù)C＝3，可知，大量處于n＝3能級的氫原子躍遷時能輻射出3種不同頻率的光子，故D正確。 5.(2019·蘇北一模)如圖所示為氫原子的能級圖，萊曼線系是氫原子從n＝2,3,4,5

6、，…激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時輻射的光譜線系，輻射出光子的最小頻率為______，該光子被某種金屬吸收后，逸出的光電子最大初動能為Ek，則該金屬的逸出功為________。(已知普朗克常量為h，氫原子處于基態(tài)時的能級為E1) 解析：由激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)的能級差越小，輻射出的光子能量越小，則從n＝2能級躍遷到n＝1能級輻射出的光子頻率最小，E2－E1＝ΔEmin＝hνmin，而E2＝＝，可得νmin＝－；根據(jù)愛因斯坦的光電效應方程Ek＝hνmin－W0，可得W0＝－E1－Ek。 答案：－?。璄k 6.(2018·南京、鹽城二模)如圖是氫原子的能級示意圖，已知基態(tài)氫原子能量為E1，普朗克常量為h，則

7、氫原子從n＝2能級躍遷到n＝1能級時輻射出的光子的頻率為______；若此光子恰好能使某金屬發(fā)生光電效應，則當氫原子從n＝3能級躍遷到n＝1能級時放出的光子照到該金屬表面時，逸出的光電子的最大初動能為________。 解析：根據(jù)玻爾理論，處于n＝2能級的能量為，當氫原子從能級n＝2躍遷到n＝1能級時，放出光子的頻率為－E1＝hν，ν＝－；根據(jù)玻爾理論，處于n＝3能級的能量為，當氫原子從能級n＝3躍遷到n＝1時，放出光子的能量為－E1＝－，照射到該金屬表面時，逸出的光電子的最大初動能為Ek＝－－＝－。 答案：－?。? 7．(2018·泰州二模)氫原子能級圖如圖所示，大量處于n＝2能級的氫原

8、子躍遷到基態(tài)，發(fā)射出的光照射光電管陰極K，測得遏止電壓為7.91 V，則陰極K的逸出功W＝______eV；在氫原子巴爾末系(氫原子從n≥3能級直接躍遷到n＝2能級形成的譜線)中有________種頻率的光照射該光電管不能發(fā)生光電效應。 解析：由題意知，遏止電壓為7.91 V，光電子的最大初動能為7.91 eV，光子的能量是(－3.4 eV)－(－13.6 eV)＝10.2 eV，故陰極K的逸出功W0＝10.2 eV－7.91 eV＝2.29 eV；在氫原子巴爾末系中，從n＝3能級躍遷到n＝2能級釋放光子的能量為(－1.51 eV)－(－3.4 eV)＝1.89 eV，小于2.29 eV，從

9、n＝4能級躍遷到n＝2能級釋放光子的能量為(－0.85 eV)－(－3.4 eV)＝2.55 eV，大于2.29 eV，故氫原子巴爾末系中只有1種頻率的光照射該光電管不能發(fā)生光電效應。 答案：2.29　1 對點訓練：原子核的衰變規(guī)律 8．[多選]目前，在居室裝修中經(jīng)常用到花崗巖、大理石等裝飾材料，這些材料都不同程度地含有放射性元素。下列有關放射性元素的說法中正確的是(　　) A．β射線與γ射線一樣都是電磁波，但穿透本領遠比γ射線弱 B．氡的半衰期為3.8天，4個氡原子核經(jīng)過7.6天后就一定只剩下1個氡原子核 C.U衰變成Pb要經(jīng)過8次α衰變和6次β衰變 D．放射性元素發(fā)生β衰變時

10、所釋放的電子是原子核內的中子轉化為質子時產(chǎn)生的 解析：選CD　β射線的實質是電子流，γ射線的實質是電磁波，γ射線的穿透本領比較強，故A項錯誤；半衰期對大量的原子核適用，對少量的原子核不適用，故B項錯誤；經(jīng)過一次β衰變，原子核的質量數(shù)不變，核電荷數(shù)增加1，經(jīng)過一次α衰變，原子核的質量數(shù)減少4，核電荷數(shù)減少2，則92－82＝2n1－n2,238－206＝4n1，α衰變的次數(shù)n1＝8，β衰變的次數(shù)n2＝6，故C項正確；發(fā)生β衰變時，原子核中的一個中子轉變?yōu)橐粋€質子和一個電子，電子釋放出來，故D項正確。 9．[多選](2019·徐州模擬)下列說法正確的是(　　) A．質量數(shù)越小的原子核，比結合能

11、越大 B．粒子被加速后，其物質波的波長將變短 C．玻爾的能級和電子軌道不連續(xù)的觀點，成功地解釋了氫原子的光譜 D．某放射性元素的400個原子核中有200個發(fā)生衰變的時間為它的一個半衰期 解析：選BC　組成原子核的核子越多，它的結合能就越高，它的結合能與核子數(shù)之比，稱做比結合能，所以質量數(shù)越小的原子核，比結合能不一定越大，故A錯誤；根據(jù)物質波的波長λ＝＝，則粒子被加速后，其物質波的波長將變短，故B正確；玻爾的能級和電子軌道不連續(xù)的觀點，成功地解釋了氫原子的光譜，故C正確；放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變時所需要的時間叫半衰期，這是一個統(tǒng)計規(guī)律，對于大量的原子核才適用，對于少量原子核是

12、不成立的，故D錯誤。 10．[多選]放射性元素釙(Po)發(fā)生α衰變，其半衰期是138天，衰變方程為Po→X＋He＋γ，則下列說法中正確的是(　　) A．X原子核含有124個中子 B．X原子核含有206個核子 C．γ射線是由處于激發(fā)態(tài)的釙核從較高能級向較低能級躍遷時發(fā)出的 D．100 g的Po經(jīng)276天，已衰變的質量為75 g 解析：選ABD　根據(jù)電荷數(shù)守恒和質量數(shù)守恒得，X的電荷數(shù)為82，質量數(shù)為206，則中子數(shù)為206－82＝124，故A、B正確；衰變發(fā)出的γ放射線是伴隨著α衰變產(chǎn)生的，故C錯誤；根據(jù)m＝m0知100 g的Po經(jīng)276天，已衰變的質量為75 g，故D正確。 11

13、．能源是社會發(fā)展的基礎，發(fā)展核能是解決能源問題的途徑之一，核能作為一種新能源在現(xiàn)代社會中已不可缺少，我國在完善核電安全基礎上將加大核電站建設規(guī)模，核泄漏中的钚(Pu)是一種具有放射性的超鈾元素，它可破壞細胞基因，提高罹患癌癥的風險。已知钚的一種同位素Pu的半衰期為24 100年，其衰變方程為Pu→X＋He＋γ。下列有關說法正確的是(　　) A．X原子核中含有92個中子 B．100個Pu經(jīng)過24 100年后一定還剩余50個 C．由于衰變時釋放巨大的能量，根據(jù)E＝mc2，衰變過程總質量增加 D．衰變發(fā)出的γ射線是波長很短的光子，具有很強的穿透能力 解析：選D　由方程式可計算X，原子核含質

14、子92個，中子143個，故A項錯誤；放射性元素的衰變規(guī)律是統(tǒng)計規(guī)律，對大量的原子核衰變才有意義，100個原子核過少，不一定在半衰期后只剩余一半，故B項錯誤；衰變時釋放巨大能量，即有能量損失，根據(jù)E＝mc2，應有質量損失，總質量減少，故C項錯誤；γ射線是光子流，穿透能力很強，能穿透幾厘米厚的鉛板，故D項正確。 對點訓練：核反應方程與核能計算 12．[多選](2018·南通三模)中微子是一種不帶電、質量很小的粒子，早在1942年我國物理學家王淦昌首先提出證實中微子存在的實驗方案。靜止的鈹核(Be)可能從很靠近它的核外電子中俘獲一個電子(動能忽略不計)形成一個新核并放出中微子，新核處于激發(fā)態(tài)，放

15、出γ光子后回到基態(tài)。通過測量新核和γ光子的能量，可間接證明中微子的存在。則(　　) A．產(chǎn)生的新核是鋰核(Li) B．反應過程吸收能量 C．中微子的動量與處于激發(fā)態(tài)新核的動量大小相等 D．中微子的動能與處于激發(fā)態(tài)新核的動能相等 解析：選AC　根據(jù)題意可知發(fā)生的核反應方程為：Be＋ e→Li＋νe，所以產(chǎn)生的新核是鋰核，反應過程放出能量，故A正確，B錯誤；根據(jù)動量守恒可知中微子的動量與處于激發(fā)態(tài)新核的動量大小相等，方向相反，故C正確；因為質量不等，根據(jù)Ek＝，可知中微子的動能與處于激發(fā)態(tài)新核的動能不相等，故D錯誤。 13．[多選](2018·南京、鹽城二模)放射性元素氡(Rn)的半衰

16、期為T，氡核放出一個X粒子后變成釙核(Po)，設氡核、釙核和X粒子的質量分別為m1、m2、m3。下列說法正確的是(　　) A．該過程的核反應方程是Rn→Po＋He B．發(fā)生一次核反應釋放的核能為(m2＋m3－m1)c2 C．1 g氡經(jīng)2T時間后，剩余氡原子的質量為0.5 g D．釙核的比結合能比氡核的比結合能大 解析：選AD　根據(jù)核反應過程質量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒，該核反應方程是Rn→Po＋He，故A正確；該核反應中虧損的質量轉化為能量，故釋放的核能為E＝(m1－m2－m3)c2，故B錯誤；1 g氡經(jīng)2T時間后，剩余氡原子的質量為0.25 g，故C錯誤；從氡核衰變到釙核放出核能，所以釙

17、核的比結合能比氡核的比結合能大，故D正確。 14．[多選](2019·蘇錫常鎮(zhèn)一模)下列四副圖涉及不同的物理知識，其中說法正確的是(　　) A．甲圖中，原子核D和E聚變成原子核F要放出能量 B．乙圖中，盧瑟福通過分析α粒子散射實驗結果，發(fā)現(xiàn)了質子和中子 C．丙圖中，原來有1 000個氡222，經(jīng)過一個半衰期的時間，一定還剩下500個 D．丁圖中，鏈式反應屬于重核的裂變 解析：選AD　甲圖中，原子核D和E聚變成原子核F有質量虧損要放出能量，選項A正確；乙圖中，盧瑟福通過分析α粒子散射實驗結果，確定了原子的核式結構理論，選項B錯誤；半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計規(guī)律，對少量的原子核不

18、適用，選項C錯誤；丁圖中，鏈式反應屬于重核的裂變，選項D正確。 15．正電子發(fā)射型計算機斷層顯像，是核醫(yī)學領域比較先進的臨床檢查影像技術。放射性同位素在衰變過程中會釋放出正電子，一個正電子遇到一個電子后發(fā)生湮滅，產(chǎn)生方向相反的一對光子。已知電子的質量為m，光速為c，則一對靜止的正、負電子湮滅過程中產(chǎn)生的一個光子能量是________，湮滅的反應方程式為__________________。 解析：由于光子無靜止的質量，則電子對撞過程中的質量虧損為Δm＝2m－0＝2m。由愛因斯坦質能方程知電子對撞放出的能量為ΔE＝Δmc2＝2mc2，根據(jù)能量守恒得，每個光子的能量為mc2，根據(jù)質量數(shù)守恒與電

19、荷數(shù)守恒寫出湮滅的反應方程式為：e＋e→2γ。 答案：mc2　e＋e→2γ 16．(2018·南京三模)用速度為v的中子轟擊靜止的鋰核(Li)，發(fā)生核反應后生成氚核和α粒子，生成的氚核速度方向與中子的初速度方向相反，氚核與α粒子的速度之比為7∶8。已知中子的質量為m，質子的質量也可近似看作m，普朗克常量為h。 (1)寫出核反應方程； (2)該核反應中α粒子對應的物質波的波長為多少？ 解析：(1)由題意可得，核反應方程為n＋Li→H＋He。 (2)由動量守恒定律得mv＝－3mv1＋4mv2 又v1∶v2＝7∶8 解得v1＝v，v2＝v α粒子對應的物質波的波長為 λ＝＝＝。 答案：(1)n＋Li→H＋He　(2)