（課標通用）高考物理一輪復習 作業(yè)51 原子結構與原子核（含解析）-人教版高三全冊物理試題

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1、作業(yè)51　原子結構與原子核 　　　　　　　　　　　 一、選擇題 1．(華南師大附中模擬)下列說法正確的是(　　) A．湯姆孫通過研究陰極射線發(fā)現(xiàn)了電子，并提出了原子的核式結構模型 B．太陽輻射的能量主要來自太陽內部的熱核反應 C．光電效應中光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比 D.N＋H→C＋He是α衰變方程 解析：湯姆孫通過研究陰極射線發(fā)現(xiàn)了電子，并提出了原子的“棗糕模型”，選項A錯誤；太陽輻射的能量主要來自太陽內部的熱核反應，選項B正確；光電效應中光電子的最大初動能與入射光的頻率成線性關系，不成正比，選項C錯誤；N＋H→C＋He是人工轉變，不是α衰變方程，選項D錯誤．

2、 答案：B 2．放射性元素氡(Rn)經(jīng)α衰變成為釙Po，半衰期為3.8天；但勘測表明，經(jīng)過漫長的地質年代后，目前地殼中仍存在天然的含有放射性元素Rn的礦石，其原因是(　　) A．目前地殼中的Rn主要來自于其他放射元素的衰變 B．在地球形成的初期，地殼中元素Rn的含量足夠高 C．當衰變產(chǎn)物Po積累到一定量以后，Po的增加會減慢Rn的衰變進程 D.Rn主要存在于地球深處的礦石中，溫度和壓力會改變它的半衰期 解析：由于Rn的半衰期很短，衰變很快，如果沒有新的Rn生成，含量不可能高，所以A對，B錯．半衰期是不會隨著物質的物理、化學性質改變的，故C、D錯． 答案：A 圖51－1 3

3、．如圖51－1所示是原子核的核子平均質量與原子序數(shù)Z的關系圖象，下列說法正確的是(　　) A．若D、E結合成F，結合過程一定要釋放能量 B．若D、E結合成F，結合過程一定要吸收能量 C．若C、B結合成A，結合過程一定要釋放能量 D．若F、C結合成B，結合過程一定要釋放能量 解析：由圖可知F原子核的核子平均質量較小，則原子序數(shù)較小的核D、E結合成原子序數(shù)較大的核F時，因F的核子的平均質量小于D、E核子的平均質量，故出現(xiàn)質量虧損，根據(jù)質能方程知，該過程一定放出核能，選項A正確，選項B錯誤；因C、B的核子的平均質量小于A核子的平均質量，故C、B結合成A核時要吸收能量，選項C錯誤；因C核子的

4、平均質量介于F、B核之間，結合過程能量的吸收釋放不能確定，故選項D錯誤． 答案：A 圖51－2 4．如圖51－2所示為氫原子能級示意圖，現(xiàn)有大量的氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，當向低能級躍遷時輻射出若干不同頻率的光，下列說法正確的是(　　) A．這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光 B．由n＝2能級躍遷到n＝1能級產(chǎn)生的光頻率最小 C．由n＝4能級躍遷到n＝1能級產(chǎn)生的光最容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象 D．用n＝2能級躍遷到n＝1能級輻射出的光照射逸出功為6.34 eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應 解析：這些氫原子向低能級躍遷時可輻射出C＝＝6種光子，選項A錯誤；由n＝4能級躍遷到n＝3能級

5、產(chǎn)生的光子能量最小，所以頻率最小，選項B錯誤；由n＝4能級躍遷到n＝1能級產(chǎn)生的光子能量最大，頻率最大，波長最小，最不容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象，選項C錯誤；從n＝2能級躍遷到n＝1能級輻射出的光子能量為10.20 eV>6.34 eV，所以能使金屬鉑發(fā)生光電效應，選項D正確． 答案：D 圖51－3 5．(東北師大附中高三質檢)如圖51－3所示，氫原子在不同能級間發(fā)生a、b、c三種躍遷時，釋放光子的波長分別是λa、λb、λc，則下列說法正確的是(　　) A．從n＝3能級躍遷到n＝1能級時，釋放光子的波長可表示為λb＝ B．從n＝3能級躍遷到n＝2能級時，電子的勢能減小，氫原子的能量增加

6、 C．若用波長為λc的光照射某金屬時恰好能發(fā)生光電效應，則用波長為λa的光照射該金屬時也一定能發(fā)生光電效應 D．用12.09 eV的光子照射大量處于基態(tài)的氫原子時，一個氫原子可以輻射出三種頻率的光 解析：從n＝3能級躍遷到n＝1能級，有h＝h＋h，解得λb＝，選項A正確；從n＝3能級躍遷到n＝2能級，放出光子，原子能量減小，選項B錯誤；從n＝2能級躍遷到n＝1能級的能量比從n＝3能級躍遷到n＝2能級放出的能量大，可知波長為λc的光的頻率比波長為λa的光的頻率大，根據(jù)光電效應發(fā)生的條件可知，選項C錯誤；根據(jù)躍遷的條件，可知用12.09 eV的光子照射處于基態(tài)的氫原子，氫原子可以躍遷到n＝3的

7、能級，可以輻射出三種不同頻率的光，但一個氫原子最多只能輻射兩種頻率的光，選項D錯誤． 答案：A 6．(湖南永州二模)如圖51－4所示，圖甲為氫原子的能級圖，圖乙為氫原子的光譜．已知譜線a是氫原子從n＝4的能級躍遷到n＝2能級時的輻射光，譜線b可能是氫原子在下列哪種躍遷情形時的輻射光(　　) 圖51－4 A．從n＝3的能級躍遷到n＝2的能級 B．從n＝5的能級躍遷到n＝2的能級 C．從n＝4的能級躍遷到n＝3的能級 D．從n＝5的能級躍遷到n＝3的能級 解析：由題圖乙可知，譜線a的波長大于譜線b的波長，所以a光的光子頻率小于b光的光子頻率，則b光的光子能量大于n＝4和n＝2間

8、的能級差，分析可知A、C、D錯誤，B正確． 答案：B 7．(多選)關于α粒子散射實驗的說法中正確的是(　　) A．在實驗中觀察到的現(xiàn)象是絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，仍沿原來方向前進，少數(shù)發(fā)生了較大偏轉，極少數(shù)偏轉超過90°，有的甚至接近180° B．使α粒子發(fā)生明顯偏轉的力來自帶負電的核外電子，當α粒子接近電子時，是電子的吸引力使之發(fā)生明顯偏轉 C．實驗表明原子中心有一個核，它占有原子體積的極小部分 D．實驗表明原子中心的核帶有原子的全部正電荷及全部質量 解析：A項是對該實驗現(xiàn)象的描述，正確；使α粒子偏轉的力是原子核對它的靜電排斥力，而不是電子對它的吸引力，故B錯誤；C項是對實驗結

9、論之一的正確分析；原子核集中了全部正電荷和幾乎全部質量，因核外還有電子，故原子中心的核并沒有包括原子的全部質量，故D錯誤． 答案：AC 8．(河南安陽一模)(多選)根據(jù)圖片51－5及課本中有關歷史事實，結合有關物理知識，判斷下列說法正確的是(　　) 圖51－5 A．圖甲是研究光電效應的示意圖，發(fā)生光電效應的條件是入射光的波長大于金屬的“極限波長” B．圖乙是鏈式反應的示意圖，發(fā)生鏈式反應的條件之一是裂變物質的體積大于或等于臨界體積 C．圖丙是氫原子的能級圖，一個處于n＝4能級的氫原子，躍遷時可以產(chǎn)生6種光子 D．圖丁是衰變規(guī)律的示意圖，原子序數(shù)大于83的元素都具有放射性，

10、小于83的個別元素，也具有放射性 解析：根據(jù)光電效應方程Ek＝h－h(huán)，入射光的波長必須小于金屬的極限波長才能發(fā)生光電效應，故A錯誤；當裂變物質的體積小于臨界體積時，不會發(fā)生鏈式反應，有利于裂變物質的貯存，當大于或等于臨界體積時，則可發(fā)生鏈式反應，故B正確；處于n＝4能級的氫原子向較低能級躍遷，最終躍遷到基態(tài)，躍遷情況可能是4→1，釋放1種頻率的光子，4→3→1，4→2→1，釋放2種頻率的光子，4→3→2→1，釋放3種頻率的光子，故C錯誤；原子序數(shù)大于83的元素都具有放射性，小于83的個別元素，也具有放射性，故D正確． 答案：BD 9．(廣東清遠高二期末)(多選)2011年3月由9.0級地

11、震引發(fā)的海嘯摧毀了日本福島第一核電站的冷卻系統(tǒng)，導致大量I泄露在大氣中，I是一種放射性物質，會發(fā)生β衰變而變成Xe元素．下列說法中正確的是(　　) A．福島第一核電站是利用原子核衰變時釋放的核能來發(fā)電 B.I發(fā)生β衰變的方程式為I→Xe＋e C.I原子核內有53個質子，78個中子 D．如果將碘131的溫度降低到0度以下，可以延緩其衰變速度 解析：核電站是利用核裂變來發(fā)電的，選項A錯；根據(jù)原子核的結構和方程式書寫規(guī)則可知選項B、C正確；衰變與物質所處的物理、化學狀態(tài)無關，選項D錯． 答案：BC 圖51－6 10．(多選)氫原子的能級如圖51－6所示，已知可見光的光子能量范圍約

12、為1.62 eV～3.11 eV.下列說法正確的是(　　) A．處于n＝3能級的氫原子可以吸收任意頻率的紫外線，并發(fā)生電離 B．大量氫原子從高能級向n＝3能級躍遷時，發(fā)出的光具有顯著的熱效應 C．大量處于n＝4能級的氫原子向低能級躍遷時，可能發(fā)出6種不同頻率的光 D．大量處于n＝4能級的氫原子向低能級躍遷時，可能發(fā)出3種不同頻率的光 解析：大量處于n＝4能級的氫原子向低能級躍遷時，由N＝C可知，共可發(fā)出6種頻率的光，故D錯誤，C正確；n＝3能級的能量為－1.51 eV，因紫外線能量大于1.51 eV，故紫外線可使處于n＝3能級的氫原子電離，故A正確；從高能級躍遷到n＝3能級釋放能量最

13、多為1.51 eV＜1.62 eV，此光為紅外線具有顯著熱效應，故B正確． 答案：ABC 圖51－7 11．(多選)靜止在勻強磁場中的U核發(fā)生α衰變，產(chǎn)生一個α粒子和一個未知的粒子X，它們在磁場中的運動軌跡如圖51－7所示，下列說法正確的是(　　) A．該核反應方程為 　U→X＋He B．α粒子和X粒子在磁場中做圓周運動時轉動方向相同 C．軌跡1、2分別是α粒子、X粒子的運動軌跡 D．α粒子、X粒子運動軌跡半徑之比為45∶1 解析：顯然選項A中核反應方程正確，選項A正確；U核靜止，根據(jù)動量守恒可知α粒子和X粒子速度方向相反，又都帶正電，故轉動方向相同，選項B正確；根據(jù)動量

14、守恒可知α粒子和X粒子的動量大小p相等，由帶電粒子在磁場中運動半徑公式R＝可知軌道半徑R與其所帶電荷量成反比，故α粒子、X粒子運動軌跡半徑之比為45∶1，選項C錯誤，D正確． 答案：ABD 12．(湖北省武漢市四月調研)(多選)一種典型的鈾核裂變是生成鋇核和氪核，同時放出3個中子，核反應方程是U＋X→Ba＋Kr＋3n，已知部分原子核的比結合能與核子數(shù)的關系如圖51－8所示，則下列說法正確的是(　　) 圖51－8 A．在核反應方程中，X粒子是中子 B．在核反應方程中，X粒子是質子 C.U、Ba和Kr相比，Ba的比結合能最大，它最穩(wěn)定 D.U、Ba和Kr相比，U的核子數(shù)最多，它的

15、結合能最大 解析：由質量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得X為n，即中子，選項A正確，B錯誤；從圖中可知中等質量的原子核的比結合能最大，故Kr的比結合能最大，它最穩(wěn)定，選項C錯誤；原子核的結合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量，則U、Ba和Kr相比，U的核子數(shù)最多，它的結合能最大，選項D正確． 答案：AD 二、非選擇題 13．(石家莊模擬)實驗室考查氫原子躍遷時的微觀效應．已知氫原子能級圖如圖51－9所示，氫原子質量為mH＝1.67×10－27 kg.設原來處于靜止狀態(tài)的大量激發(fā)態(tài)氫原子處于n＝5的能級狀態(tài)． (1)求氫原子由高能級向低能級躍遷時，可能發(fā)射出多少種不同頻率的光； (2)若躍

16、遷后光子沿某一方向飛出，且光子的動量可以用p＝表示(h為普朗克常量，ν為光子頻率，c為真空中光速)，求發(fā)生電子躍遷后氫原子的最大反沖速率．(保留三位有效數(shù)字) 圖51－9 解析：(1)不同頻率的光的種類為 N＝C＝＝10(種)． (2)由動量守恒 mHvH＝p光子＝知： 當ν最大時，反沖速率vH最大 又hν＝E5－E1＝－0.54 eV－(－13.6)eV＝13.06 eV ＝2.090×10－18 J 故vH＝＝m/s ＝4.17 m/s. 答案：(1)10種　(2)4.17 m/s 14．(2017年高考·北京卷)在磁感應強度為B的勻強磁場中，一個靜止的放射

17、性原子核發(fā)生了一次α衰變．放射出的α粒子(He)在與磁場垂直的平面內做圓周運動，其軌道半徑為R.以m、q分別表示α粒子的質量和電荷量． (1)放射性原子核用X表示，新核的元素符號用Y表示，寫出該α衰變的核反應方程． (2)α粒子的圓周運動可以等效成一個環(huán)形電流，求圓周運動的周期和環(huán)形電流大?。? (3)設該衰變過程釋放的核能都轉化為α粒子和新核的動能，新核的質量為M，求衰變過程的質量虧損Δm. 解析：(1)X―→Y＋He (2)設α粒子的速度大小為v， 由qvB＝m，T＝，得 α粒子在磁場中運動周期T＝ 環(huán)形電流大小I＝＝ (3)由qvB＝m，得v＝ 設衰變后新核Y的速度大小為v′，系統(tǒng)動量守恒 Mv′－mv＝0 v′＝＝ 由Δmc2＝Mv′2＋mv2 得Δm＝ 說明：若利用M＝m解答，亦可． 答案：(1)X―→Y＋He　(2) (3)