高三单元测试：15 原子原子核

1 物理高三单元测试物理高三单元测试 15 原子原子核原子原子核 一选择题 共 15 题 1 关于天然放射现象 下列叙述正确的是字 A 若使放射性物质的温度升高 其半衰期将减少 B 衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的 C 在 这三种射线中 射线的穿透能力最强 射线的电离能力最强 D 铀核 238 92 U 衰变为铅核 206 82 U 的过程中 要经过 8 次 衰变和 10 次 衰变 2 放射性元素每秒有一个原子核发生衰变时 其放射性活度即为 贝可勒尔 是核电站1I 131 53 中核反应的副产物 它可以衰变成 半衰期为天 福岛核电站泄漏出的放射性物质Xe 131 54 8 中就含有 当地政府在某次检测中发现空气样品的放射性活度为本国安全标准值的I 131 53 I 131 53 倍 下列说法正确的是 4 A 一个核中有个核子I 131 53 131 B 衰变成时放出的粒子为粒子I 131 53 Xe 131 54 C 将该空气样品进行加热可以加快的衰变速度I 131 53 D 至少经过 16 天 该空气样品中的放射性活度才会达到本国安全标准值I 131 53 3 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 3 2 其参与的一种核聚变反应的方程式为 He He 2 H He 关于 He 聚变下列表述正确的 3 23 21 14 23 2 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 3 2 4 仔细观察氢原子的光谱 发现它只有几条分离的不连续的亮线 其原因是 A 氢原子只有几个能级 B 氢原子只能发出平行光 C 氢原子有时发光 有时不发光 D 氢原子辐射的光子的能量是不连续的 所以对应的光的频率也是不连续的 5 氢原子的部分能级如图所示 大量处于激发态的氢原子从一束单一频率的光中吸收2 n 了能量后 跃迁到某较高激发态 再向低能级跃迁时 可以发出种不同频率的光子 其中6 能量最小的光子是氢原子 2 A 从跃迁到产生的5 n4 n B 从跃迁到产生的4 n3 n C 从跃迁到产生的3 n2 n D 从跃迁到产生的2 n1 n 6 卢瑟福和他的助手做 粒子轰击金箔实验 获得了重要发 现 关于 粒子散射实验的结果 下列说法正确的是 A 证明了质子的存在 B 证明了原子核是由质子和中子组成的 C 证明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里 D 说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动 7 下列关于放射性现象的说法中 正确的是 A 原子核发生 衰变时 生成核与原来的原子核相比 中子数减少了 4 B 原子核发生 衰变时 生成核与 粒子的总质量等于原来的原子核的质量 C 原子核发生 衰变时 生成核的质量数比原来的原子核的质量数多 1 D 单质的铀 238 与化合物中的铀 238 的半衰期是相同的 8 2011 河北石家庄三月 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 O 注入人体 O 在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇湮灭转化为一对 光 15 815 8 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 A O 在人体内衰变方程是O N e 15 815 815 70 1 B 正 负电子湮灭方程是 e e 2 0 10 1 C 在 PET 中 O 主要用途是作为示踪原子 15 8 D 在 PET 中 O 主要用途是参与人体的新陈代谢 15 8 8 光电效应的实验结论是 对于某种金属 A 无论光强多强 只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应 B 无论光的频率多低 只要光照时间足够长就能产生光电效应 C 超过极限频率的入射光强度越弱 所产生的光电子的最大初动能就越小 D 超过极限频率的入射光频率越高 所产生的光电子的最大初动能就越大 10 裂变反应是目前核能利用中常见的反应 以原子核为燃料的反应堆中 当俘获一个 慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式 其中一种可表示为 6 13 4 3 51 1 85 0 1 2 3 4 0 nV eE 54 0 5 3 U n Xe Sr 3X 235921 0139549438 235 0432 1 0087 138 9178 93 9154 反应方程下方的数字是中子及有关原子核的静止质量 以原子质量单位 u 为单位 取 1 u 的 质量对应的能量为 9 3 102 MeV 此裂变反应中 A 释放出的能量是 30 102 MeV X 是中子 B 释放出的能量是 30 MeV X 是质子 C 释放出的能量是 1 8 102 MeV X 是中子 D 释放出的能量是 1 8 102 MeV X 是质子 11 氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时 下列说法中正确的 是 A 氢原子的能量增加 B 氢原子的能量减少 C 氢原子要吸收一定频率的光子 D 氢原子要放出一定频率的光子 12 2010 北京 15 太阳因核聚变释放出巨大的能量 同时其质量不断减少 太阳每秒 钟辐射出的能量约为 4 1026 J 根据爱因斯坦质能方程 太阳每秒钟减少的质量最接近 A 1036 kgB 1018 kgC 1013 kgD 109 kg 13 2010 全国卷 14 原子核 A ZX 与氘核 2 1H 反应生成一个 粒子和一个质子 由此 可知 A A 2 Z 1 B A 2 Z 2 C A 3 Z 3 D A 3 Z 2 14 2010 全国卷 原子核 238 92U经放射性衰变 变为原子核 234 90Th 继而经放射性衰变 变为原子核 234 91Pa 再经放射性衰变 变为原子核 234 92U 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 15 2010 重庆 1 氢原子分能级示意图如题 19 所示 不同色光的光子能量如下表所 示 色光赤橙黄绿蓝 靛紫 光子能量范围 eV 1 61 2 002 00 2 072 07 2 142 14 2 532 53 2 762 76 3 10 4 处于某激发态的氢原子 发射的光的谱线在可见光范围内仅有 2 条 其颜色分别为 1 红 蓝靛 2 黄 绿 3 红 紫 4 蓝靛 紫 二选择题 共 7 题 16 氢原子第 n 能级的能量为 其中 E1是基态能 1 n 2 E E n 量 而 n 1 2 若一氢原子发射能量为的光子 1 3 16 E 后处于比基态能量高出的激发态 则氢原子发射光子前后分别处于第几能级 1 3 4 E 一速度为 v 的高速 粒子 与同方向运动的氖核 发生弹性正碰 碰 4 2He 20 10Ne 后 粒子恰好静止 求碰撞前后氖核的速度 不计相对论修正 17 人类认识原子结构和开发利用原子能经历了十分曲折的过程 请按要求回答下列问题 卢瑟福 玻尔 查德威克等科学家在原子结构或原子核的研究方面做出了卓越的贡献 请选择其中的两位 指出他们的主要成绩 在贝克勒尔发现天然放射现象后 人们对放射线的 性质进行了深入研究 下图为三种射线在同一磁场中 的运动轨迹 请从三种射线中任选一种 写出它的 名称和一种用途 在可控核反应堆中需要给快中子减速 轻水 重水 和石墨等常用作减速剂 中子在重水中可与核碰撞减 2 1H 速 在石墨中与核碰撞减速 上述碰撞可简化为弹性碰撞模型 某反应堆中快中子 12 6C 与静止的靶核发生对心正碰 通过计算说明 仅从一次碰撞考虑 用重水和石墨作减 速剂 哪种减速效果更好 5 18 一个静止的氮核俘获一个速度为 2 3 107 m s 的中子生成一个复核 A A 又衰变成 14 7 N B C 两个新核 设 B C 的速度方向与中子速度方向相同 B 的质量是中子的 11 倍 速度是 106 m s B C 在同一匀强磁场中做圆周运动的半径比为 RB RC 11 30 求 1 C 核的速度大小 2 根据计算判断 C 核是什么核 3 写出核反应方程 19 原子可以从原子间的碰撞中获得能量 从而发生能级跃迁 在碰撞中 动能损失最大的是 完全非弹性碰撞 一个具有 13 6 eV 动能 处于基态的氢原子与另一个静止的 也处于基态 的氢原子发生对心正碰 1 是否可以使基态氢原子发生能级跃迁 氢原子能级如图 11 所示 2 若上述碰撞中可以使基态氢原子发生电离 则氢原子的初动能至少为多少 20 2010 年济宁模拟 根据巴耳末公式 指出氢原子光谱在可见光范围内波长最长的两条谱 线所对应的 n 它们的波长各是多少 氢原子光谱有什么特点 21 海南省海口市 2010 届高三调研测试 1 已知能使某金属产生光电效应的极限频率为 0 当用频率为 2 0的单色光照射该金属时 所产生的光电子的最大初动能为 当 照射光的频率继续增大时 则逸出功 填 增大 减小 或 不变 2 如图所示 一个有界的匀强磁场 磁感应强度B 0 50T 磁 场方向垂直于纸面向里 MN 是磁场的左边界 在距磁场 6 左边界 MN 的 1 0m 处有一个放射源 A 内装放射物质Ra 226 88 镭 Ra 226 88 发生 衰变生 成新核 Rn 氡 放在 MN 左侧的粒子接收器接收到垂直于边界 MN 方向射出的 粒子 此时接收器位置距直线 OA 的距离为 1 0m 试写出 Ra 的衰变方程 求衰变后 Rn 氡 的速率 质子 中子的质量为 1 6 10 27kg 电子电量 e 1 6 10 19C 22 氢原子处于基态时 原子能量 E1 13 6eV 已知电子电量 e 1 6 10 19C 电子质量 m 0 91 10 30kg 氢的核外电子的第一条可能轨道的半径为 r1 0 53 10 10m 1 氢原子核外电子的绕核运动可等效为一环形电流 则氢原子处于 n 2 的定态时 核 外电子运动的等效电流多大 用 K e r1 m 表示 不要求代入数据 2 若要使处于 n 2 的氢原子电离 至少要用频率多大的电磁波照射氢原子 3 若已知钠的极限频率为 6 00 1014Hz 今用一群处于 n 4 的激发态的氢原子发射的 光谱照射钠 试通过计算说明有几条谱线可使钠发生光电效应 答案 1 答案 C 2 答案 AD 3 答案 B 详解 轻核聚变而生成质量较大 中等 的新核 故 B 正确 7 4 答案 选 D 详解 光谱中的亮线对应不同频率的光 分离的不连续的亮线 对应着不同频率的光 B C 错 氢原子在不同的能级之间跃迁时 辐射不同能量的光子 并且满足 E h 能量不同 相应 光子频率不同 体现在光谱上是一些不连续的亮线 A 错误 D 正确 5 答案 B 6 答案 选 C 详解 粒子散射实验发现了原子内存在一个集中了全部正电荷和几乎全部质量的核 数 年后卢瑟福发现核内有质子并预测核内存在中子 所以 C 对 A B 错 玻尔发现了电子轨道量子 化 D 错 7 答案 选 D 详解 原子核发生 衰变时 生成核与原来的原子核相比 中子数减少了 2 A 错误 生成核与 粒子的总质量小于原来的原子核的质量 B 错误 原子核发生 衰变时 生成核的质量数与原 来的原子核的质量数相同 C 错误 放射性元素的半衰期由原子核的内部因素决定 跟元素的化 学状态无关 所以单质的铀 238 与化合物中的铀 238 的半衰期是相同的 D 正确 8 答案 ABC 详解 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O 衰变放出正 15 8 电子和人体内的负电子湮灭转化为 光子 因此O 主要用途是作为示踪原子 故 C 对 15 8 D 错 9 答案 AD 详解 根据光电效应规律可知 A 正确 B C 错误 根据光电效应方程 mv h W 频 1 22m 率 越高 初动能就越大 D 正确 10 答案 C 结束 据核反应过程中质量数和电荷数守恒可判断 X 是中 子 m 235 0432 1 0087 138 9178 93 9154 3 1 0087 u 0 1926 u 可见该反应释 放能量 释放的能量 E 0 1926 9 3 102 MeV 1 8 102 MeV 故 C 正确 11 答案 B D 详解 1 选 B D 氢原子的核外电子离原子核越远 氢原子的能量 包括动能和势能 越大 当 氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时 原子的能量减少 氢原 子要放出一定频率的光子 显然 选项 B D 正确 8 12 答案 D 解析 根据爱因斯坦的质能方程 9 16 26 2 104 4 109 104 c E mkg D 正确 13 答案 D 解析 HHeHX A Z 1 1 4 2 2 1 应用质量数与电荷数的守恒121 142 ZA 解 得2 3 ZA 答案 D 14 答案 A 解析 ThU 234 90 238 92 质量数少 4 电荷数少 2 说明 为 衰变 PaTh 234 91 234 90 质子 数加 1 说明 为 衰变 中子转化成质子 UPa 234 92 234 91 质子数加 1 说明 为 衰变 中 子转化成质子 15 答案 A 解析 如果激发态的氢原子处于第二能级 能够发出 10 2 eV 的光子 不属于可见光 如 果激发态的氢原子处于第三能级 能够发出 12 09 eV 10 2 eV 1 89 eV 的三种光子 只有 1 89 eV 属于可见光 如果激发态的氢原子处于第四能级 能够发出 12 75 eV 12 09 eV 10 2 eV 2 55 eV 1 89 eV 0 66 eV 的六种光子 1 89 eV 和 2 55 eV 属于可见光 1 89 eV 的光子 为红光 2 55 eV 的光子为蓝 靛 A 正确 16 解析 设氢原子发射光子前后分别位于第 l 与第 m 能级 依题意有 11 1 22 3 16 EE E lm 1 11 2 3 4 E EE m 解得 m 2 l 4 设碰撞前后氖核速度分别为 v0 vNe 由动量守恒与机械能守恒定律得 Ne0NeNe m vm vm v 222 Ne0NeNe 111 222 m vm vm v 且 Ne 1 5 m m 解得 Ne 0 Ne 2 25 mm vvv m 9 Ne Ne Ne 3 5 mm vvv m 17 解析 解 卢瑟福提出了原子的核式结构模型 或其他成就 玻尔把量子理论引入原子模型 并成功解释了氢光谱 或其他成就 查德威克发现了中子 或其他成就 设中子质量为 Mn 靶核质量为 M 由动量守恒定律 Mnv0 Mnv1 Mv2 由能量守恒定律 222 n0n 12 111 222 M vM vmv 解得 n 10 n MM vv MM 在重水中靶核质量 MH 2Mn nH 1H00 nH 1 3 MM vvv MM 在石墨中靶核质量 Mc 12Mn nC 1C00 nC 11 3 MM vvv MM 与重水靶核碰后中子速度较小 故重水减速效果更好 18 解析 1 设中子的质量为 m 则氮核的质量为 14m B 核的质量为 11m C 核的质量为 4m 根据动量守恒可得 mv0 11mvB 4mvC 代入数值解得 vC 3 106 m s 2 根据带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径公式 R 可得 mv qB 所以 又 qC qB 7e 11 30 BBCB CCCB m v qR Rm v q 2 5 C B q q 解得 qC 2e qB 5e 所以 C 核为 4 2He 3 核反应方程 147 N 10n 115B 42He 答案 1 3 106 m s 2 4 2He 3 147 N 10n 115B 42He BW S S0 G29mm 19 答案 1 不能 2 27 2 eV 详解 1 设运动氢原子的速度为 v0 完全非弹性碰撞后两者的速度为 v 损失的动能 E 被基态氢原子吸收 若 E 10 2 eV 则基态氢原子可由 n 1 跃迁到 n 2 由动量守恒和能 量守恒有 mv0 2mv 10 mv mv2 mv2 E 1 22 0 1 2 1 2 mv Ek 1 22 0 Ek 13 6 eV 解 得 E mv 6 8 eV 1 2 1 22 0 因为 E 6 8 eV 10 2 eV 所以不能使基态氢原子发生跃迁 2 若使基态氢原子电离 则 E 13 6 eV 代入 得 Ek 27 2 eV 20 答案 6 5 10 7 m 4 8 10 7 m 不连续的线状谱 详解