2013届高三物理一轮配套练习22原子结构原子核能新人教版选修3-5.doc

第二节 原子结构原子核能随堂演练巩固1.(2011上海单科,2)卢瑟福利用粒子轰击金箔的实验研究原子结构,正确反映实验结果的示意图是( ) 【答案】 D 2.在下列4个核反应方程中,x表示质子的是( ) A.+xB.+x C.+xD.+x 【解析】 由核反应方程的质量数和电荷数守恒,可得各个选项中的x分别为正电子、粒子、质子、中子. 【答案】 C 3.(2011山东理综,38(1)碘131核不稳定,会发生衰变,其半衰变期为8天. (1)碘131核的衰变方程:I(衰变后的元素用X表示). (2)经过天有75 %的碘131核发生了衰变. 【解析】 (1)衰变过程遵循核电荷数和质量数守恒, 有IXe (2)根据半衰变期的定义可知,经2个半衰期的时间,即16天,共有的碘发生了衰变. 【答案】 X e (2)16 4.(2011全国卷理综,18)已知氢原子的基态能量为E,激发态能量/其中n=2,3.用h表示普朗克常量,c表示真空中的光速.能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为( ) A.B.C.D.【解析】 根据激发态能量公式可知氢原子第一激发态的能量为设能使氢原子从第一激发态电离的最大波长(设波长为m)的光子能量为E,则有E=0,且联立解得所以本题正确选项只有C. 【答案】 C 5.氦氖激光器能产生三种波长的激光,其中两种波长分别为0.632 8 ,.39 .已知波长为的激光是氖原子在能级间隔为.96 eV的两个能级之间跃迁产生的.用表示产生波长为的激光所对应的跃迁的能级间隔,则的近似值为( ) A.10.50 eVB.0.98 eV C.0.53 eVD.0.36 eV 【解析】 根据知,h、c为常数,则E与成反比,即将1.96 eV、0.632 8 、3.39 代入,得.36 eV. 【答案】 D 6.历史上第一次利用加速器实现的核反应,是用加速后动能为0.5 MeV 的质子H轰击静止的X,生成两个动能均为8.9 MeV 的He.(1 MeV=1. J) 上述核反应方程为 . 质量亏损为 kg. 【解析】 或由得 kg =3. kg. 【答案】 或3.7.在衰变中常伴有一种称为”中微子”的粒子放出,中微子的性质十分特别,因此在实验中很难探测.1953年,莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统,利用中微子与水中的核反应,间接地证实了中微子的存在. (1)中微子与水中的发生核反应,产生中子和正电子即 中微子可以判定,中微子的质量数和电荷数分别是.(填写选项前的字母) A.0和0B.0和1 C.1和0D.1和1 (2)上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇,与电子形成几乎静止的整体后,可以转变为两个光子(即已知正电子和电子的质量都为9.kg反应中产生的每个光子的能量约为J.正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子,原因是. (3)试通过分析比较,具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小. 【解析】 (1)由粒子的质量和电荷量守恒定律可知,A选项正确. (2)由爱因斯坦质能方程即可得出答案.如果只转变为一个光子,则反应后动量不为零,违反了动量守恒定律. (3)粒子的动量物质波的波长. 由ne知ne,则ne. 【答案】 (1)A (2)8. 遵循动量守恒 ne 8.(2011浙江温州十校联考)下列有关说法中正确的是 ( ) A.卢瑟福的粒子散射实验可以估测原子核的大小 B.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,电离能力也最强 C.n是核裂变方程,其中x=11 D.是衰变方程 【解析】 射线的穿透能力最强,电离能力也最弱,B错;C项中x=10;D不是衰变,应用原子核人工转变. 【答案】 A 9.如图所示为氢原子的能级示意图,一个氢原子处于基态,吸收1个光子后氢原子处于n=4的激发态,在向较低能级跃迁的过程中能向外发出光子,用这些光子照射逸出功为2.49 eV的金属钠,下列说法正确的是( )A.吸收的光子能量为12.75 eV B.可能发出6种不同频率的光子 C.可能发出的光子中从n=4跃迁到n=3所发出的光波长最小 D.金属钠表面所发出光电子的初动能最大值为10.26 eV 【解析】 吸收的光子能量等于12.75 eV,A对;因为是一个氢原子,故可能最多发出3种不同频率的光子,B错;根据能级图,从n=4跃迁到n=3所发出的光子能量最小,频率最多,波长最长,C错;从n=4跃迁到n=1所发出的光子能量最大,这样的光子照射金属钠表面所发出光电子的初动能最大值为12.75 eV-2.49 eV=10.26 eV,D对. 【答案】 AD 10.( 选做题)云室处在磁感应强度为B的匀强磁场中,一静止的质量为M的原子核在云室中发生一次衰变粒子的质量为m,电荷量为q,其运动轨迹在与磁场垂直的平面内.现测得粒子运动的轨道半径R,试求在衰变过程中的质量亏损.(注:涉及动量及动量问题时,亏损的质量可忽略不计). 【解析】 令v表示粒子的速度,由洛伦兹力和牛顿定律可得: 令v表示衰变后剩余核的速度,在考虑衰变过程中系统的动量守恒时,因为质量亏损很小,可不予考虑,由动量守恒可知:(M-m)v=mv 在衰变过程中,粒子和剩余核的动能来自于核能,即联立式解得:. 【答案】 课后作业夯基(时间:45分钟 必做题满分:100分 选做题:10分) 一、不定项选择题(本题共8小题,每小题8分,共64分.选对但不全的得5分) 1.下列说法中正确的是( ) A.天然放射现象说明原子核还具有复杂结构 B.卢瑟福通过粒子散射实验,发现原子核有一定的结构 C.查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子 D.质子和中子也是具有复杂结构的 【解析】 天然放射现象是元素的原子核自发发出射线的现象,说明原子核还具有复杂结构,选项A正确;卢瑟福通过粒子散射实验,发现原子而非原子核有一定的结构,提出核式结构学说,选项B错误;查德威克在用粒子轰击铍核时发现了中子,选项C正确;质子和中子也不基本,可以再分,有自己复杂结构,选项D正确. 【答案】 ACD 2.放射性同位素钍232经、衰变会生成氧,其衰变方程为Rn+x+y,其中( ) A.x=1,y=3B.x=2,y=3 C.x=3,y=1D.x=3,y=2 【解析】 由衰变方程:He+由质量数守恒和电荷数守恒得:232=220+4x,90=86+2x-y,可解得:x=3,y=2. 【答案】 D 3.下列现象中,与原子核内部变化有关的是( ) A.粒子散射现象B.天然放射现象 C.光电效应现象D.原子发光现象 【解析】 粒子散射现象是用粒子轰击重金属核过程中产生的现象,与核内部的变化无关,A错;天然放射现象是指放射性元素的原子核放出、等射线后产生新核的过程,与原子核内部变化有关,B正确;光电效应是核外电子吸引光子能量后变成光电子的过程,与核内变化无关,C错;原子发光是核外电子从高能级跃迁到低能级的过程中产生的,与核内变化无关,D错. 【答案】 B 4.(2009四川高考理综,18)氢原子能级的示意图如图所示,大量氢原子从n=4的能级向n=2的能级跃迁时辐射出可见光a,从n=3的能级向n=2的能级跃迁时辐射出可见光b,则 ( ) A.氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出射线 B.氢原子从n=4的能级向n=3的能级跃迁时会辐射出紫外线 C.在水中传播时,a光较b光的速度小 D.氢原子在n=2的能级时可吸收任意频率的光而发生电离 【解析】 射线是由原子核受激发产生的,不是原子外层的电子受激发产生的,所以A错误.从能级4向能级2比从能级4向能级3跃迁时辐射的能量大,所以不可能出现紫外线,故B错误.因为a光能量高于b光,所以a光的频率高于b光的频率,所以a光在介质中的折射率高于b光在同种介质中的折射率,据v=c/n可得a光的速度小于b光,所以C正确.氢原子处于n=2能级时吸收的能量必须大于3.4 eV才能发生电离,所以D错误. 【答案】 C 5.科学家发现在月球上含有丰富的He(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式为.关于He聚变下列表述正确的是( ) 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.聚变反应没有质量亏损 D.目前核电站都采用He聚变反应发电 【解析】 对于氦核聚变来讲会放出大量的能量,故肯定会有质量亏损,所以A、C错误;目前世界上的核电站利用核能的主要方式为重核裂变,所以D错误. 【答案】 B 6.(2011山东潍坊质检,38)C是一种半衰期为5 730年的放射性同位素.若考古工作者探测到某古木中C的含量为原来的则该古树死亡时间距今大约( ) A.22 920年B.11 460年 C.5 730年D.2 865年 【解析】 因为又C的含量为原来的可知经过两个半衰期,故所用时间5 年=11 460年. 【答案】 B 7.原子核U经放射性衰变变为原子核Th,继而经放射性衰变为原子核Pa,再经放射性衰变变为原子核.放射性衰变和依次为( ) A.衰变、衰变和衰变B.衰变、衰变和衰变 C.衰变、衰变和衰变D.衰变、衰变和衰变 【解析】 根据核反应过程中的质量数守恒和电荷数守恒特点U核与Th核比较可知,核反应的另一产物为He,所以衰变为衰变,BC项排除;Pa核与U核比较可知,核反应的另一产物为e,所以衰变为衰变,A项正确. 【答案】 A 8.天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示,由此可推知( ) A.来自于原子核外的电子 B.的电离作用最强,是一种电磁波 C.照射食品可以杀死腐败的细菌 D.的电离作用最弱,属于原子核内释放的光子 【解析】 从题图可知三种射线的穿透能力由强到弱分别是(射线)、射线)、射线),其中射线的电离作用最强,选项B错;射线是核内中子转化而来,选项A错误;射线是原子核从高能级到低能级跃迁产生的,电离作用最弱,选项D正确. 【答案】 CD 二、论述计算题(本题共2小题,共36分) 9.(18分)(2011湖南长沙一中模拟)太阳的能量来自下面的反应:四个质子(氢核)聚变成一个氮粒子,同时发射两个正电子,若太阳辐射能量的总功率为P,质子H、氦核He、正电子e的质量分别为、,真空中的光速为c,求: (1)写出核反应方程式. (2)核反应所释放的能量E. (3)1 s内参与上述热核反应的质子数目. 【解析】 (1)核反应方程式为 (3分) (2)质量亏损), (4分) 根据爱因斯坦质能方程: E=核反应释放的能量, (4分) (3)设单位时间内参与热核反应的质子数为N, 依据能量关系 (4分) 有【答案】 (1)见解析 10.(18分)用中子轰击锂核Li)发生核反应,生成氚核和粒子,并放出4.8 MeV的能量. (1)写出核反应方程; (2)求出质量亏损; (3)若中子与锂核是以等值反向的动量相碰,则氚核和粒子的动能之比是多少? 【解析】 (1)核反应方程为4.8 MeV; (4分) (2)根据质能方程E=有 u=0.005 2 u; (4分) (3)当中子与锂核以等值反向的动量相碰时,由动量守恒定律得 (5分) 则【答案】 .8 MeV (2)0.005 2 u (3)34 三、选做题(10分) 11.(2011广东汕头考试,17)如图所示,静止在匀强磁场中的Li核俘获一个速度为. m/s的中子而发生核反应LinHHe,若已知He的速度为. m/s,其方向跟中子反应前的速度方向相同(已知=1 u u=