2020版高考物理总复习第十二章第2节原子结构与原子核练习（含解析）.docx

第2节原子结构与原子核1.以下是有关近代物理内容的若干叙述,其中正确的是(B)A.粒子散射实验揭示了原子核内部的复杂性B.光电效应现象揭示了光具有粒子性C.紫外线照射到金属锌板表面时能产生光电效应,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D.处于基态的氢原子最不稳定解析:粒子散射实验表明,原子绝大多数的质量集中在很小的原子中心,天然放射现象揭示了原子核内部的复杂性,故A错误;光电效应现象表明光具有粒子性,故B正确;根据爱因斯坦光电效应方程Ek= h-W0,逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率有关,而与照射强度无关,故C错误;处于基态的氢原子最稳定,处于高能级激发态的氢原子不稳定,总要向低能级激发态或基态跃迁,故D错误.2.(2018黑龙江哈尔滨六中二模)(多选)某半导体激光器发射波长为1.510-6 m,功率为5.010-3 W的连续激光.已知可见光波长的数量级为10-7 m,普朗克常量h=6.6310-34 Js,该激光器发出的(BD)A.是紫外线B.是红外线C.光子能量约为1.310-13 JD.光子数约为每秒3.81016个解析:该激光的波长比可见光波长长,因此是红外线,A错误,B正确;根据=解得= Hz=21014 Hz.光子能量=h=1.32610-19 J,故C错误;光子数n=3.81016(个),故D正确.3.(2019江西上饶六校联考)PET(正电子发射型计算机断层显像)的基本原理是将放射性同位素O注入人体,参与人体的代谢过程O在人体内衰变放出正电子,与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子,被探测器探测到,经计算机处理后产生清晰的图像.根据PET原理,下列说法正确的是(B)A.O的衰变方程为OFeB.将放射性同位素O注入人体O的主要用途是作为示踪原子C.一对正负电子湮灭后也可能只生成一个光子D.PET中所选的放射性同位素的半衰期应较长解析:根据质量数守恒和电荷数守恒得O的衰变方程为ONe,故A错误;将放射性同位素O注入人体O的主要用途是作为示踪原子,故B正确;一对正负电子湮灭后动量为零,根据动量守恒定律,湮灭后的系统也必须动量为零,因此必定是两个光子,故C错误;PET中所选的放射性同位素需要在人体内衰变,故其半衰期较短为好,D 错误.4.(2018广东广州二模)氢原子第n能级的能量为En=(n=1,2, 3,),其中E1是基态能量.若氢原子从第k能级跃迁到第p能级,辐射的能量为-E1,第p能级比基态能量高-E1,则(A)A.k=3,p=2B.k=4,p=3C.k=5,p=3D.k=6,p=2解析:氢原子在第k能级的能量为,氢原子在第p能级的能量为,有-=-E1,-E1=-E1,解得k=3,p=2,故A正确.5.(2019四川乐山调研)某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论,其中的两个核反应方程为H+N+Q1HNC+X+Q2;方程中Q1,Q2表示释放的能量,相关的原子核质量见下表,下列判断正确的是(B)原子核HHeHeCNN质量/u1.007 83.016 04.002 612.000 013.005 715.000 1A.X是He,Q2Q1 B.X是He,Q2Q1C.X是He,Q2Q1 D.X是He,Q2Q1,B正确.6.(2019四川绵阳南山中学模拟)2018年8月23日,国家重大科技基础设施中国散裂中子源项目在东莞顺利通过国家验收,正式投入运行.对于有关中子的研究,下面说法正确的是(A)A.中子和其他微观粒子,都具有波粒二象性B.一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氦核和中子是裂变反应C.卢瑟福通过分析粒子散射实验结果,发现了质子和中子D.核反应方程PoXHe中的y=206,X的中子个数为128解析:所有粒子都具有波粒二象性,A正确;裂变是较重的原子核分裂成较轻原子核的反应,而B项中的核反应是较轻的原子核的聚变反应,B错误;卢瑟福通过分析粒子散射实验结果,提出了原子的核式结构模型,查德威克通过粒子轰击铍核Be)获得碳核C)的实验发现了中子,C错误;y=210-4=206,X的中子个数为206-82=124,D错误.7.(2019广东深圳模拟)某些放射性元素如Np的半衰期很短,在自然界很难被发现,可以在实验室使用人工的方法发现.已知Np经过一系列衰变和衰变后变成Bi,下列说法正确的是(C)A.Bi的原子核比Np的原子核少28个中子B.衰变过程中共发生了4次衰变和7次衰变C.衰变过程中共有4个中子转变为质子D.若Bi继续衰变成新核Bi,只需放出一个粒子解析Bi的原子核比Np少10个质子,质子数和中子数总共少237-209=28,故Bi的原子核比Np少18个中子,故A错误;设Np衰变为Bi需要经过x次衰变和y次衰变,根据质量数和电荷数守恒,有93=2x-y+83,4x=237-209,解得x=7,y=4,即衰变过程中共发生了7次衰变和4次衰变,故B错误;衰变过程中共发生了7次衰变和4次衰变,所以衰变过程中共有4个中子转变为质子,故C正确;根据衰变前后质量数守恒可知,D错误.8.室内装修污染四大有害气体是苯系物、甲醛、氨气和氡.氡存在于建筑水泥、矿渣砖、装饰石材及土壤中.氡看不到,嗅不到,即使在氡浓度很高的环境里,人们对它也毫无感觉.氡进入人的呼吸系统能诱发肺癌,是除吸烟外导致肺癌的第二大因素.静止的氡核Rn放出某种粒子X后变成钋核Po,粒子X的动能为Ek1,若衰变放出的能量全部变成钋核和粒子X的动能.试回答以下问题:(1)写出上述衰变的核反应方程(请用物理学上规定的符号表示粒 子X);(2)求钋核的动能Ek2.解析:(1)根据质量数和电荷数守恒可得,该核反应方程为Rn PoHe.(2)设粒子X的质量为m1、速度为v1,钋核的质量为m2、速度为v2根据动量守恒定律,有0=m1v1-m2v2钋核的动能Ek2=m1=.答案:(1RnPoHe(2)9.(多选)如图所示是氢原子的能级图,大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时,一共可以辐射出6种不同频率的光子,其中巴耳末系是指氢原子由高能级向n=2能级跃迁时释放的光子,则(BC)A.6种光子中波长最长的是n=4激发态跃迁到基态时产生的B.在6种光子中,从n=4能级跃迁到n=1能级释放的光子康普顿效应最明显C.使n=4能级的氢原子电离至少要0.85 eV的能量D.若从n=2能级跃迁到基态释放的光子能使某金属板发生光电效应,则从n=3能级跃迁到n=2能级释放的光子也一定能使该金属板发生光电效应解析:n=4激发态跃迁到n=3激发态时产生光子的能量最小,根据E=知,波长最长,故A错误;根据氢光谱的特点可知,从n=4激发态跃迁到基态时产生光子的能量最大,根据E=知,波长最短,粒子性最明显,康普顿效应最明显,故B正确;n=4能级的氢原子具有的能量为-0.85 eV,故要使其发生电离,能量变为0,至少需要0.85 eV的能量,故C正确;从n=2能级跃迁到基态释放的光子能量为-3.4 eV-(-13.6 eV) =10.2 eV,能使某金属板发生光电效应,从n=3能级跃迁到n=2能级释放的光子能量为-1.51 eV-(-3.4 eV)=1.89 eV10.2 eV,不一定能使该金属板发生光电效应,D错误.10.(2018天津南开区二模)太阳内部不断地发生着热核反应,质量减少.核反应方程是HHe+2X,这个核反应释放出大量核能.已知质子、氦核、X的质量分别为m1,m2,m3,真空中的光速为c.下列说法中正确的是(D)A.方程中的X表示中子nB.方程中的X表示电子eC.这个核反应中质量亏损m=4m1-m2D.这个核反应中释放的核能E=(4m1-m2-2m3)c2解析:根据电荷数和质量数守恒可以知道,X是e,故A,B错;核反应过程中的质量亏损m=4m1-m2-2m3,故C错误;这个核反应中释放的核能E=(4m1-m2-2m3)c2,故D正确.11.(多选)关于核反应方程ThPa+X+E(E为释放出的核能,X为新生成的粒子),已知Th的半衰期为T,则下列说法正确的是(ABC)A.Th的半衰期T由原子核内部的因素决定,跟原子所处的物理、化学状态无关BPa比Th少1个中子,X粒子是从原子核中射出的,此核反应为衰变C.N个Th经2T时间因发生上述核反应而放出的核能为NE(N数值很大)DTh的比结合能为解析:原子核的半衰期T由原子核内部的因素决定,跟原子所处的物理、化学状态无关,故A正确;由质量数和电荷数守恒知X的质量数是0,电荷数是-1,为电子,是原子核内的中子转化为质子而释放一个电子,为衰变,故B正确;经2T时间还剩余四分之一没衰变,发生上述核反应而放出的核能为NE,故C正确Pa的比结合能是234个核子结合成Pa时放出的能量,该能量不是它衰变时放出的能量E,所以Pa的比结合能不是Th的比结合能也不是,故D错误.12.(2019河北保定模拟)在匀强磁场中有一个原来静止的碳14原子核,它放射出的粒子与反冲核的径迹是两个内切的圆,两圆的直径之比为71,如图所示,那么碳14的衰变方程为(D)ACeB BCHeBeCCHB DCeN解析:原子核的衰变过程满足动量守恒,粒子与反冲核的速度方向相反,根据左手定则判断得知,粒子与反冲核的电性相反,则知粒子带负电,所以该衰变是衰变,此粒子是粒子,即电子.两带电粒子动量大小相等,方向相反,根据动量守恒定律,有m1v1=m2v2,由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式r=可得,r与q成反比.由题意,大圆与小圆的直径之比为71,半径之比为71,则粒子与反冲核的电荷量之比为17.反冲核的电荷量为7e,电荷数是7,其符号为N.碳14的衰变方程为CeN,故D正确.13.(2019江西上饶模拟)用一个中子轰击U,可发生裂变反应生成Ba和Kr,已知U的质量为 235.043 9 u,Ba的质量为140.913 9 uKr的质量为91.897 3 u,中子质量为1.008 7 u,1 u相当于931 MeV.(1)请写出裂变中的核反应方程;(2)求一个U在裂变反应中释放的核能;(3)求1 U全部反应释放的能量.解析:(1)根据质量数和电荷数守恒可得,该核反应方程为Un BaKr+n.(2)反应前后质量亏损为m=235.043 9 u+1.008 7 u-140.