高考物理大一轮复习 第十二章 原子与原子核（第2课时）原子结构与原子核检测

一岗双责落实还不到位。受事务性工作影响，对分管单位一岗双责常常落实在安排部署上、口头要求上，实际督导、检查的少，指导、推进、检查还不到位。第2课时原子结构与原子核【基础巩固】粒子散射实验1.(2016湖北孝感质检)(多选)根据粒子散射实验,卢瑟福提出了原子的核式结构模型.如图所示为原子核式结构模型的粒子散射图景,图中实线表示粒子运动轨迹.其中一个粒子在从a运动到b、再运动到c的过程中,粒子在b点时距原子核最近.下列说法正确的是(BD)A.卢瑟福在粒子散射实验中发现了电子B.粒子出现较大角度偏转的原因是粒子运动到b时受到的库仑斥力较大C.粒子从a到c的运动过程中电势能先减小后变大D.粒子从a到c的运动过程中加速度先变大后变小解析:汤姆孙对阴极射线的探究发现了电子,选项A错误;粒子出现大角度偏转的原因是靠近原子核时受到较大的库仑斥力作用,选项B正确;粒子从a到c受到的库仑力先增大后减小,加速度先变大后变小,电势能先增大后变小,选项C错误,D正确.2.(2016江西九江模拟)粒子散射实验中,不考虑电子和粒子的碰撞影响,是因为(C)A.粒子与电子根本无相互作用B.粒子受电子作用的合力为零,是因为电子是均匀分布的C.粒子和电子碰撞损失能量极少,可忽略不计D.电子很小,粒子碰撞不到电子解析:粒子与电子之间存在着相互作用力,这个作用力是库仑引力,但由于电子质量很小,只有粒子质量的17 300,碰撞时对粒子的运动影响极小,几乎不改变运动方向,就像一颗子弹撞上一颗尘埃一样.故选C.原子核的衰变及放射性同位素的应用3.(2016西安交大附中模拟)(多选)天然放射性物质的放射线包含三种,下面的说法中正确的是(ACD)A.一张厚的黑纸可以挡住射线,但不能挡住射线和射线B.某原子核在放出粒子后会变成另一种元素的原子核C.三种射线中对气体电离作用最强的是射线D.粒子是电子,但不是原来绕核旋转的核外电子解析:,三种射线中穿透能力最强的是射线,射线穿透能力最弱,电离能力最强的是射线,射线电离能力最弱,故选项A,C正确;射线是高频率的电磁波,它是伴随或衰变放出的,不影响原子核的组成,故选项B错误;粒子是原子核内的中子变为质子时放出的,因此其来自原子核内部,故选项D正确.4.导学号 00622813(2016河南十校联考)(多选)正电子发射型计算机断层显像(PET)的基本原理是:将放射性同位素815O注入人体,815O在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇而湮灭转化为一对光子,被探测器采集后,经计算机处理生成清晰图像.则根据PET原理判断下列表述正确的是(ABC)A.815O在人体内衰变的方程是815O 715N+10eB.正、负电子湮灭的方程是10e+-10e 2C.在PET中,815O主要用途是作为示踪原子D.在PET中,815O主要用途是参与人体的新陈代谢解析:由题意知A,B正确;显像的原理是采集光子,即注入人体内的815O衰变放出正电子和人体内的负电子湮灭转化为光子,因此815O主要用途是作为示踪原子,故选项C正确,D错误.5.导学号 00622814(2016江西新余模拟)K-介子衰变的方程为K-+0,其中K-介子,-介子带负的基本电荷,0介子不带电.一个K-介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中,其轨迹为圆弧AP,衰变后产生的-介子的轨迹为圆弧PB,两轨迹在P点相切如图所示,它们的半径RK-与R-之比为 21,0介子的轨迹未画出,由此可知-的动量大小与0的动量大小之比为(C)A.11B.12C.13D.16解析:由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动规律知,轨道半径R=mvBq=pBq,所以pK-p-=RK-R-=21,即p-=12pK-,又由动量守恒定律pK-=p0-p-,得p0=pK-+p-=32pK-,所以p-p0=13.故选C.核反应方程核能的理解与计算6.(2016江西瑞金质检)(多选)下列说法正确的是(BD)A.715N+11H612C+24He是衰变方程B.11H+12H23He+是核聚变反应方程C.92238U90234Th+24He是核裂变反应方程D.24He+1327Al1530P+01n是原子核的人工转变方程解析:A中方程为人工转变方程,选项A错误;B为核聚变方程,选项B正确;C为衰变方程,选项C错误;D为原子核的人工转变方程,选项D正确.7.(2016江苏南京第二次模拟)(多选)下列说法正确的是(BD)A.卢瑟福通过粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子B.铀核(92238U)衰变为铅核(82206Pb)的过程中,要经过8次衰变和6次衰变C.玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域,成功地解释了所有原子光谱的实验规律D.铀核(92238U)衰变成新核和粒子,衰变产物的结合能之和一定大于铀核的结合能解析:卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子的核式结构模型,选项A错误;设衰变次数为n,衰变次数为m,根据质量数和电荷数守恒得92=82+2n-m,238=206+4n,由以上两式解得n=8,m=6,选项B正确;玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域,只成功地解释了氢原子光谱的实验规律,选项C错误;比结合能越大,原子核越稳定,铀核衰变成新核和粒子,质量数守恒,则衰变产物的结合能之和一定大于轴核的结合能,选项D正确.8.(2016湖北孝感模拟)某核反应方程为12H+13H24He+X.已知12H的质量为2.013 6 u,13H的质量为3.018 0 u,24He的质量为4.002 6 u,X的质量为1.008 7 u,则下列说法中正确的是(B)A.X是质子,该反应释放能量为8.91 MeVB.X是中子,该反应释放能量为18.91 MeVC.X是质子,该反应吸收能量为8.91 MeVD.X是中子,该反应吸收能量为18.91 MeV解析:根据核反应过程质量数、电荷数守恒,知X为中子,在该反应发生前反应物的总质量m1=2.013 6 u+3.018 0 u=5.031 6 u,反应后产物总质量m2=4.002 6 u+1.008 7 u=5.011 3 u,总质量减少,出现了质量亏损.根据爱因斯坦的质能方程可知该反应释放能量,产生的质量亏损是m=5.031 6 u-5.011 3 u=0.020 3 u,则E=m931.5 MeV=0.020 3931.5 MeV=18.91 MeV,故选项B正确.9.(2016辽宁丹东模拟)(多选)一个质子和一个中子结合成氘核时,产生光子,由此可见(BC)A.氘核的质量等于质子和中子的质量之和B.氘核的质量小于质子和中子的质量之和C.核子结合成原子核时会释放核能D.原子核分解成核子时会释放核能解析:由于结合时产生光子,即产生能量,故反应中有质量亏损,选项B正确,A错误;质子和中子统称核子,该反应为核子结合成原子核的反应,选项C正确,D错误.10.导学号 00622815(2016辽宁葫芦岛质检)一个静止的原子核baX经衰变放出一个粒子并生成一个新核,粒子的动能为E0.设衰变时产生的能量全部变成粒子和新核的动能,则在此衰变过程中的质量亏损为(D)A.E0c2 B.E0(a-4)c2C.(a-4)E0c2 D.aE0(a-4)c2解析:因为衰变过程动量守恒,所以粒子和新核的动量大小相等.由Ek=p22m1m,可得新核与粒子的动能之比为4a-4,因此衰变释放的总能量为E总=E0+4a-4E0=aE0a-4,由质能方程E=mc2可得质量亏损m=aE0(a-4)c2.选项D正确.【素能提升】11.(2016山东枣庄模拟)欧洲大型强子对撞机实现首次质子束对撞成功.科学家希望以接近光速飞行的质子在发生撞击之后,能模拟宇宙大爆炸的能量,并产生新的粒子,帮助人类理解暗物质、反物质以及其他超对称现象,从根本上加深了解宇宙本质,揭示宇宙形成之谜.欧洲科研机构宣布他们已经制造出9个反氢原子.请推测反氢原子的结构是(B)A.由1个带正电荷的质子和1个带负电荷的电子构成B.由1个带负电荷的反质子和1个带正电荷的正电子构成C.由1个带负电荷的反质子和1个带负电荷的电子构成D.由1个不带电荷的中子和1个带正电荷的正电子构成解析:根据反粒子定义,“反粒子”与“正粒子”具有相同的质量,但带有等量的异种电荷.因此“反氢原子”应该具有与氢原子相同的质量、相反的电荷符号且等量的电荷量.所以反氢原子是由-11H核和10e构成的,选项B正确.12. (2016江西新余质检)(多选)国家国防科技工业局首次发布“嫦娥三号”月面虹湾局部影像图,如图所示.科学家发现在月球上含有丰富的23He(氦3).它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料,其参与的一种核聚变反应的方程为23He+23He211H+24He.关于23He聚变下列表述正确的是(BC)A.聚变反应不会释放能量B.聚变反应产生了新的原子核C.聚变反应会有质量亏损D.目前核电站都采用23He聚变反应发电解析:聚变反应是将质量较小的轻核聚变成质量较大的核,聚变过程会有质量亏损,要放出大量的能量.但目前核电站都采用铀核的裂变反应发电.综上所述,选项B,C正确.13. (2016江苏淮安质检)原子核的比结合能与质量数的关系如图所示,核子组合成原子核时 (B)A.小质量数的原子核质量亏损最大B.中等质量数的原子核质量亏损最大C.大质量数的原子核质量亏损最大D.不同质量数的原子核质量亏损相同解析:比结合能越大,原子核越稳定,从题图中可以看出,中等质量的原子核比结合能最大,两个较轻的核子结合成一个新核时,就会释放出巨大的能量,因此中等质量数的原子核质量亏损最大,选项B正确.14.(2016山东青岛模拟)(多选)目前,在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料,这些岩石都不同程度地含有放射性元素,比如,有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡,而氡会发生放射性衰变,放射出,射线,这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病.根据有关放射性知识可知,下列说法正确的是(BC)A.氡的半衰期为3.8天,若取4个氡原子核,经7.6天后就剩下一个原子核了B.衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的C.射线一般伴随着或射线产生,在这三种射线中,射线的穿透能力最强,电离能力最弱D.发生衰变时,生成核与原来的原子核相比,中子数减少了4解析:半衰期遵循统计规律,对单个或少数原子核是没有意义的,选项A错误;根据三种射线的特性及衰变实质可知选项B,C正确,选项D错误.15.导学号 00622816(2016全国卷,35)(多选)一静止的铝原子核1327Al俘获一速度为1.0107 m/s的质子p后,变为处于激发态的硅原子核1428Si*,下列说法正确的是(ABE)A.核反应方程为p+1327Al1428Si*B.核反应过程中系统动量守恒C.核反应过程中系统能量不守恒D.核反应前后核子数相等,所以生成物的质量等于反应物的质量之和E.硅原子核速度的数量级为105 m/s,方向与质子初速度的方向一致解析:由于1327Al俘获质子,则核反应方程为p+1327Al1428Si*;铝原子核与质子组成的系统不受外力,作用过程中动量守恒,而系统内部的变化使机械能不守恒,但反应过程中系统能量一定守恒,核反应过程中虽然核子数不变,但伴随能量的变化使生成物与反应物的质量发生变化,设质子质量为mp,由动量守恒定律得mpvp=28mpvSi,则vSi=1281.0107 m/s=3.6105 m/s,硅原子核速度数量级为105m/s,方向与质子初速度方向一致,选项A,B,E正确.16.(2016山东滕州模拟)静止的氮核714N被速度为v0的中子01n击中生成碳核612C和另一种原子核甲,已知612C与甲核的速度方向与碰撞前中子的速度方向均一致,碰后612C核与甲核的动量之比为21.(1)写出核反应方程式;(2)求612C与甲核的速度各是多大?解析:(1)714N+01n612C+13H.(