（全国通用）高考物理一轮复习 第十四章 动量守恒定律 波粒二象性 原子结构与原子核 第3讲 原子结构 原子核练习.doc

第3讲原子结构原子核 一、选择题(每小题6分,共60分)1.(多选)下列说法中正确的是(ac)a.氢原子由较高能级跃迁到较低能级时,电子动能增加,原子势能减少b.原子核的衰变是原子核在其他粒子的轰击下发生的c.衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子而产生的d.放射性元素的半衰期随温度和压强的变化而变化【解析】原子核的衰变是自发进行的,b项错误;半衰期是放射性元素的固有特性,不会随外部因素的改变而改变,d项错误。2.(2015山东高考)(多选)14c发生放射性衰变成为14n,半衰期约5700年。已知植物存活期间,其体内14c与12c的比例不变;生命活动结束后,14c的比例持续减少。现通过测量得知,某古木样品中14c的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是(ac)a.该古木的年代距今约5700年b.12c、13c、14c具有相同的中子数c.14c衰变为14n的过程中放出射线d.增加样品测量环境的压强将加速14c的衰变【解析】放射性元素经过一个半衰期剩下的原子核的质量是原来的一半,故该古木的年代距今约为5700年,a项正确;具有相同的电荷数不同的中子数的元素称为同位素,b项错误;14c衰变为14n,质子数多了1个,说明放出了电子,c项正确;半衰期由元素本身决定,与外界因素无关,d项错误。3.(多选)下列说法正确的是(cd)a.根据玻尔理论,氢原子在辐射光子的同时,轨道也在连续地减小b.放射性物质的温度升高,则半衰期减小c.用能量等于氘核结合能的光子照射静止氘核不可能使氘核分解为一个质子和一个中子d.某放射性原子核经过2次衰变和一次衰变,核内质子数减少3个【解析】根据玻尔理论,原子轨道是量子化的,是不连续的,a项错误;放射性物质的半衰期由其本身决定,与外界环境无关,b项错误;用能量等于氘核结合能的光子照射静止氘核不可能使氘核分解为一个质子和一个中子,必须用能量大于氘核结合能的光子照射才可能使其分解,c项正确;据衰变和衰变的实质,2次衰变放出2个e,可知d项正确。4.(多选)如图为氢原子能级图,现有一群处于n=3激发态的氢原子,则这些原子(cd)a.发出的光子最小能量是0.66 evb.发出的光子最大能量是12.75 evc.能发出3种不同频率的光子d.由n=3跃迁到n=1时发出的光子频率最高【解析】发出的光子的最小能量为e3-e2=1.89 ev,a项错误;发出的光子的最大能量为e3-e1=12.09 ev,b项错误;能发出不同频率的光子种类为=3种,c项正确;由n=3跃迁到n=1时,发出的光子能量最大,由e=h知,对应光子的频率最高,d项正确。5.(多选)实物粒子和光都具有波粒二象性,下列事实中突出体现波动性的是(acd)a.电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样b.射线在云室中穿过会留下清晰的径迹c.人们利用中子衍射来研究晶体的结构d.人们利用电子显微镜观测物质的微观结构【解析】电子束通过双缝产生干涉图样,体现的是波动性,a项正确;射线在云室中留下清晰的径迹,不能体现波动性,b项错误; 衍射体现的是波动性,c项正确; 电子显微镜利用了电子束波长短的特性,d项正确。6.(多选)下列说法正确的是(ac)a.发现中子的核反应方程是behenb.20个u的原子核经过两个半衰期后剩下5个ucu在中子轰击下生成sr和xe的过程中,原子核中的平均核子质量变小d.原子从一种定态跃迁到另一种定态时,一定辐射出一定频率的光子【解析】发现中子的核反应方程是xe的过程中,原子核中的平均核子质量变小,所以该反应过程会产生质量亏损,从而放出核能,c项正确;原子从一种定态跃迁到另一种定态时,可能辐射出一定频率的光子,也可能会吸收一定频率的光子,d项错误。7.一个氘核和一个氚核经过反应后生成一个氦核和一个中子,同时放出一个光子。已知氘核、氚核、中子、氦核的质量分别为m1、m2、m3、m4,普朗克常量为h,真空中的光速为c。下列说法中正确的是(a)a.这个反应的核反应方程是hen+b.这个反应既不是聚变反应也不是裂变反应c.辐射出的光子的能量e=(m3+m4-m1-m2)c2d.辐射出的光子的波长=【解析】由电荷数守恒及质量数守恒可知,a项正确;此反应是轻核聚变反应,b项错误;由质能方程知此过程中释放的核能e=(m1+m2-m3-m4)c2,c项错误;若此核能全部以光子的形式释放时,由e=h,d项错误。8.(多选)关于原子核的结合能,下列说法正确的是(abc)a.原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量b.一重原子核衰变成粒子和另一原子核,衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能c.铯原子核cs)的结合能小于铅原子核pb)的结合能d.比结合能越大,原子核越不稳定【解析】由原子核的结合能定义可知,原子核分解成自由核子时所需的最小能量为原子核的结合能,a项正确;重原子核的核子平均质量大于轻原子核的平均质量,因此原子核衰变产物的结合能之和一定大于衰变前的结合能,b项正确;铯原子核的核子数少,因此其结合能小,c项正确;比结合能越大的原子核越稳定,d项错误。9.(多选)某原子的能级如图所示,现让光子能量为8.8 ev的一束光照射到大量处于基态(量子数n=1)的这种原子上,这种原子能发出6种不同频率(波长)的光。关于这种原子发出的光,下列说法中正确的是(ad)a.波长最长的光的光子能量为1.2 evb.波长最长的光的光子能量为2.8 evc.频率最高的光的光子能量为4.8 evd.频率最高的光的光子能量为8.8 ev【解析】大量处于基态(量子数n=1)的这种原子吸收了光子能量为8.8 ev的大量光子后跃迁到能量为-10.3 ev+8.8 ev=-1.5 ev、量子数为n=4的激发态,大量处于n=4的激发态的这种原子向低能级跃迁时可辐射出可知,光子能量与光的频率成正比,与波长成反比,所以波长最长的光的光子能量为1.2 ev,频率最高的光的光子能量为8.8 ev,a、d项正确。10.(多选)已知212 bi的半衰期为1个小时,关于衰变下列说法正确的是(ab)a.半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间b.粒子就是氦原子核,粒子电离本领很大,不宜用来进行金属探伤c.现在有800个212 bi原子,经过4个小时后,未衰变的212 bi原子数为50个d.衰变中放出的电子是核外电子获得能量后被电离出来的【解析】半衰期是大量原子的统计规律不适用于少量原子,它是半数原子核发生衰变所经历的时间,a项正确,c项错误;衰变中放出的电子,是原子核内一个中子变成一个质子时放出的,d项错误;粒子是氦原子核,电离本领很大,但它的穿透本领很小,不宜用来进行金属探伤,b项正确。二、计算题(每小题20分,共40分)11.用速度大小为v的中子轰击静止的锂核li),发生核反应后生成氚核和粒子,生成的氚核速度方向与中子的初速度方向相反,氚核与粒子的速度之比为78,中子的质量为m,质子的质量可近似看作m,光速为c。(1)写出核反应方程;(6分)(2)求氚核和粒子的速度大小;(6分)(3)若核反应过程中放出的核能全部转化为粒子和氚核的动能,求质量亏损。(8分)解:(1)由题意可得,核反应方程为he(2)由动量守恒定律得mv=-3mv1+4mv2由题意得v1v2=78,解得v1=v(3)氚核和粒子的动能之和为ek=mv2释放的核能为e=ek-ekn=22mv2由爱因斯坦质能方程得,质量亏损为m=12.钚的放射性同位素pu静止时衰变为铀核激发态u*、粒子,而铀核激发态u*立即衰变为铀核u,并放出能量为0.097 mev的光子。已知puu和粒子的质量分别为mpu=239.0521 u、mu=235.0439 u和m=4.0026 u,1 u=931.5 mev/c2。(1)写出衰变方程;(8分)(2)已知衰变放出的光子的动量可忽略,求粒子的动能。(12分)解:(1)衰变方程为puu*+u*u+若合起来有puu+(2)上述衰变过