【优化探究】2014年新课标高考总复习人教物理选修3-5-2-2原子结构 原子核.doc

原子结构原子核1(2011年高考天津理综)下列能揭示原子具有核式结构的实验是()A光电效应实验B伦琴射线的发现C粒子散射实验 D氢原子光谱的发现解析：光电效应实验说明了光的粒子性，A错；伦琴射线的发现说明了原子内部有能级结构，B错；粒子散射实验揭示了原子的核式结构，C对；氢原子光谱的发现说明原子内轨道量子化，D错答案：C2(2013年温州测试)已知金属钾的逸出功为2.22 eV，氢原子的能级示意图如图所示，一群处在n3能级的氢原子向低能级跃迁时，能够从金属钾的表面打出光电子的光波共有()A一种B两种C三种D四种解析：要从金属钾的表面打出光电子，入射光的能量应大于钾的逸出功，一群处在n3能级的氢原子向低能级跃迁时，只有3能级向1能级、2能级向1能级跃迁时发出的光子能量大于钾的逸出功，因此选B.答案：B3(2012年高考重庆卷)以下是物理学史上3个著名的核反应方程()xLi2yyNxOyxBezCx、y和z是3种不同的粒子，其中z是()A粒子 B质子C中子 D电子解析：由HLi2He，HeNHO，HeBenC，可知z为n，故C正确，A、B、D错误答案：C4(2012年高考上海单科)Co发生一次衰变后变为Ni，其衰变方程为_在该衰变过程中还发出频率为1、2的两个光子，其总能量为_解析：由衰变过程中质量数守恒和电荷数守恒可得衰变方程为：CoNie，由光子的能量公式得总能量为：Eh1h2h(12)答案：CoNieh(12)(时间：45分钟，满分：100分)命题报告教师用书独具知识点题号对天然放射现象、半衰期的理解1、2原子的能级和跃迁3半衰期的有关计算4射线的性质5、10核反应方程6同位素7核能的计算8氢原子的能级图9核反应方程、核能的综合问题11、12一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分，每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1关于天然放射现象，下列说法正确的是()A射线由氦原子核衰变产生B射线由原子核外电子电离产生C射线由原子核外的内层电子跃迁产生D通过化学反应不能改变物质的放射性解析：射线是衰变时射出的由氦原子核组成的高速粒子流，故选项A错误；射线是发生衰变时从原子核内部射出的高速电子流，故选项B错误；射线是原子核受到激发后产生的，故选项C错误；物质的放射性由原子核的内部结构决定，与物质是以单质形式还是以化合物形式存在无关，也不受温度、压强等外界因素的影响，故选项D正确答案：D2(2012年高考天津卷)下列说法正确的是()A采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期B由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子C从高空对地面进行遥感摄影是利用紫外线良好的穿透能力D原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量解析：放射性元素的半衰期由元素的原子核来决定，与元素以单质或化合物的形式存在无关，与压强、温度无关，即与化学、物理状态无关，故A项错误；由玻尔理论可知，氢原子从激发态跃迁到基态的过程放出光子，B项正确；从高空对地面进行遥感摄影是利用红外线良好的穿透能力，C项错误；核子结合成原子核放出核能，因此核子单独存在时的总质量大于结合成原子核时核的质量，D项错误答案：B3许多物质在紫外线照射下能发出荧光，紫外线照射时，这些物质的原子先后发生两次跃迁，其能量变化分别为E1和E2，则下列说法正确的是()A两次跃迁均向高能级跃迁，且E1E2B两次跃迁均向低能级跃迁，且E1E2D先向低能级跃迁，再向高能级跃迁，且E1h2，故E1E2，C项正确答案：C4一块含铀的矿石质量为M，其中铀元素的质量为m，铀发生一系列衰变，最终生成物为铅已知铀的半衰期为T，那么下列说法中正确的是()A经过2个半衰期后，这块矿石中基本不再含有铀B经过2个半衰期后，原来所含的铀元素的原子核有发生了衰变C经过3个半衰期后，其中铀元素的质量还剩D经过1个半衰期后该矿石的质量剩下解析：经过2个半衰期后矿石中剩余的铀应该有，经过3个半衰期后矿石中剩余的铀还有.因为衰变产物大部分仍然留在该矿石中，所以矿石质量没有太大的改变答案：C5(2012年高考上海卷)在轧制钢板时需要动态地监测钢板厚度，其检测装置由放射源、探测器等构成，如图所示该装置中探测器接收到的是()AX射线 B射线C射线 D射线解析：放射源发出的只有、三种射线，故选项A错误在、三种射线中，只有射线能穿透钢板，故选项B、C错误，D正确答案：D 6.(2012年高考广东卷)能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一下列释放核能的反应方程，表述正确的有()A.HHHen是核聚变反应B.HHHen是衰变C.UnBaKr3n是核裂变反应D.UnXeSr2n是衰变解析：因A项为两个轻核结合成质量较大的核，所以反应为核聚变，A正确；B项是核聚变，而不是衰变，B错误；在C项中铀核在被中子轰击后分裂成两个较轻原子核，所以反应为核裂变，C正确；衰变本质为核内2个质子和2个中子结合成He，所以D错误答案：AC7(2012年高考上海单科)某种元素具有多种同位素，反映这些同位素的质量数A与中子数N关系的是图()解析：元素的质量数A与中子数N、质子数Z的关系为：AZN，又因为同位素的质子数相同，即Z为常数，故A是N的一次函数，且A随N的增大而增大，选项B正确，A、C、D错误答案：B8雷蒙德戴维斯因研究来自太阳的中微子(e)而获得了2002年度诺贝尔物理学奖他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615吨四氯乙烯(C2Cl4)溶液的巨桶中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程为eClAre，已知Cl核的质量为36.956 58 u，Ar核的质量为36.956 91 u，e的质量为0.000 55 u,1 u质量对应的能量为931.5 MeV.根据以上信息，可以判断()A中微子不带电B中微子就是中子C.Cl和Ar是同位素D参与上述反应的中微子的最小能量约为0.82 MeV解析：在核反应中，电荷数守恒，质量数守恒，可以判断中微子所带电荷数是零，质量数是零，故A项正确；中子的质量数是1，故B项错误；同位素是电荷数相等，质量数不等的同种元素，而Cl和Ar是两种不同的元素，故C项错误；由爱因斯坦质能方程得中微子的质量m(0.000 5536.956 9136.956 58)u0.000 88 u，而1 u质量对应的能量为931.5 MeV，所以中微子的最小能量是E931.50.000 88 MeV0.82 MeV，故D项正确答案：AD9如图所示为氢原子能级图，可见光的能量范围为1.62 eV3.11 eV，用可见光照射大量处于n2能级的氢原子，可观察到多条谱线，若是用能量为E的实物粒子轰击大量处于n2能级的氢原子，至少可观察到两条具有显著热效应的红外线，则实物粒子的能量E()A一定有4.73 eVE1.62 eVBE的值可能使处于基态的氢原子电离CE一定大于2.86 eVDE的值可能使基态氢原子产生可见光解析：红外线光子的能量小于可见光光子的能量，由实物粒子轰击大量处于第2能级的氢原子，至少可观察到两种红外线光子，则说明处于第2能级的氢原子受激发后至少跃迁到第5能级所以实物粒子的最小能量为EE5E20.54 eV(3.4 eV)2.86 eV，A、C错误；因为E可以取大于或等于2.86 eV的任意值，则B、D正确答案：BD10如图(a)所示，国际原子能机构公布核辐射警示新标志，新标志为黑框红底三角，内有一个辐射波标记、一个骷髅头标记和一个逃跑的人形核辐射会向外释放三种射线：射线带正电，射线带负电，射线不带电现有甲、乙两个原子核原来都静止在同一匀强磁场中，其中一个核放出一个粒子，另一个核放出一个粒子，得出图(b)所示的四条径迹，则()A磁场的方向一定垂直于纸面向里B甲核放出的是粒子，乙核放出的是粒子Ca为粒子的径迹，d为粒子的径迹Db为粒子的径迹，c为粒子的径迹解析：粒子与新核动量大小相等、方向相反，若轨迹为外切圆，则为衰变；若轨迹为内切圆，则为衰变，与磁场方向无关，又由R知半径与q成反比，故B、D正确答案：BD二、非选择题(本题共2小题，共30分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)11(15分)静止的氮核N俘获一个速度为2.3107 m/s的中子，发生核反应后若只产生了两个新粒子，其中一个粒子为氦核(He)，它的速度大小是8.0106 m/s，方向与反应前的中子速度方向相同(1)写出此核反应的方程式，求反应后产生的另一个粒子的速度大小及方向；(2)此反应过程中是否发生了质量亏损，说明依据解析：(1)NnBHe用m1、m2、和m3分别表示中子(n)、氦核(He)和新核的质量，由动量守恒定律得m1v1m2v2m3v3代入数值，得v38.2105 m/s即反应后生成的新核的速度大小为8.2105 m/s方向与反应前中子的速度方向相反(2)反应前的总动能E1m1v反应后的总动能E2m2vm3v经计算知E1E2，故可知反应中发生了质量盈余，没有亏损答案：(1)NnBHe82105 m/s与反应前中子的速度方向相反(2)见解析12(15分)(2012年高考海南单科)一静止的U核经衰变成为Th核，释放出的总动能为4.27 MeV.问此衰变后Th核的动能为多少MeV(保留1位有效数字)解析：据题意知，此衰变的衰变方程为UThHe根据动量守恒定律得mvmThvTh式中，m和mTh分别为粒子和Th核的质量，v和vTh分别为粒子和Th核的速度的大小，由题设条件知mvmThvEk由式得mThvEk代入数据得，衰变后Th核的动能mThv0.07 MeV答案：0.07 MeV1质量数守恒和电荷数守恒的应用例1本题中用大写字母代表原子核，E经衰变成为F，再经衰变成为G，再经衰变成为H.上述系列衰变可记为下式：已知P和F是同位素，则()AQ和G是同位素，R和H是同位素BR和E是同位素，S和F是同位素CR和G是同位素，S和H是同位素DQ和E是同位素，R和F是同位素解析由于P和F是同位素，设它们的质子数为n，则其他各原子核的质子数可分别表示如下：由此可以看出R和E是同位素，S和F是同位素，Q和G是同位素，故只有B正确答案B2动量守恒的应用动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律之一大到 天体，小到微观粒子，无论相互作用的是什么性质的力，动量守恒定律都是适用的因此动量守恒定律也适用于原子或原子核之间的相互作用例2用速度为v0、质量为m1的He核轰击质量为m2的静止的7N核，发生核反应，最终产生两种新粒子A和B.其中A为8O核，质量为m3，速度为v3；B的质量为m4.(1)计算粒子B的速度 vB.(2)粒子A的速度符合什么条件时，粒子B的速度方向与He核的运动方向相反解析(1)由动量守恒定律有：m1v0m3v3m4vB，解得：vB.(2)B的速度与He核的速度方向相反，即：m1v0m3v3.答案(1)(2)v33能量和动量守恒的综合应用能量守恒定律是人类长期总结得到的一条普遍适用的基本规律能量和动量守恒定律是解决原子问题的金钥匙例32011年3月11日，日本发生9.0级地震并引发海啸及核泄漏，福岛第一核电站6座反应堆不同程度被损坏，其中核泄漏中的放射性元素Pu，半衰期2.41万年，在高温下生成，在大气中呈颗粒物形态，传播一段时间后就会掉落到地上，因此危害范围主要在核泄漏周边的土壤和水源中，对人体具有强毒性危害，一旦侵入人体，就会潜伏在人体肺部、骨髓等组织细胞中，破坏细胞基因，提高患癌症的风险.Pu静止时衰变为铀核激发态U*和粒子，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：Pu、U和粒子的质量分别为mPu239.052 1u、mU235.043 9 u和m4.002 6 u，一个原子质量单位1 u相当于931.5 M