2020版高考物理（江苏专用版）新攻略总复习练习：第十一章 第3讲　原子结构和原子核

1、第3讲原子结构和原子核一、选择题1.(多选)(2019运河中学月考)下列说法正确的是()A.比结合能小的原子核结合成比结合能大的原子核时一定释放核能B.一定强度的入射光照射某金属发生光电效应时,入射光的频率越高,单位时间内逸出的光电子数就越多C.根据玻尔理论可知,氢原子辐射出一个光子后,氢原子的电势能减小,核外电子的运动速度增大D.射线的速度接近光速,一张普通白纸就可以挡住答案AC比结合能小的原子核结合成比结合能大的原子核时有质量亏损,所以释放核能,A项正确;一定强度的入射光照射某金属发生光电效应时,入射光的频率越高,单位时间内逸出的光电子数就越少,B项错误;根据玻尔理论可知,氢原子辐射出一个

2、光子后,电子与原子核距离变小,电场力做正功,氢原子的电势能减小,核外电子的运动速度增大,C项正确;一张普通白纸可以挡住射线,但挡不住射线,D项错误。2.(2017天津理综)我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证,这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是()A.12H+13H24He+01nB.714N+24He817O+11HC.24He+1327Al1530P+01nD.92235U+01n56144Ba+3689Kr+301n答案A12H+13H24He+01n是核聚变反应方程,A项正确;714N+24He817O+11H是原子核的

3、人工转变反应方程,B项错误;24He+1327Al1530P+01n是居里夫妇发现人工放射性的核反应方程,C项错误;92235U+01n56144Ba+3689Kr+301n是铀核裂变的反应方程,D项错误。3.(2018课标,14,6分)1934年,约里奥居里夫妇用粒子轰击铝核1327Al,产生了第一个人工放射性核素X:+1327Aln+X。X的原子序数和质量数分别为()A.15和28B.15和30C.16和30D.17和31答案B粒子为24He,n为中子,根据核反应过程中满足的质量数守恒和电荷数守恒,核反应方程为24He+1327Al1530P+01n,所以X的原子序数和质量数分别为15和3

4、0,选项B正确。4.(多选)(2018盐城三模)如图所示是氢原子的能级图。下列判断正确的是()A.E1E2B.E1E2C.E2=12E1D.E2=14E1答案BD根据玻尔理论,原子能级E1是最低能级,A错误,B正确:能级关系为En=1n2E1,故C错误,D正确。5.(多选)(2018扬州中学模拟)科学家使用核反应获取氚,再利用氘和氚的核反应获得能量,核反应方程分别为:X+Y24He+13H+4.9 MeV和12H+13H24He+X+17.6 MeV。下列表述正确的有()A.X是中子B.Y的质子数是3,中子数是6C.两个核反应都没有质量亏损D.氘和氚的核反应是核聚变反应答案AD根据核反应方程:

5、12H+13H24He+X,X的质量数:m1=2+3-4=1,核电荷数:z1=1+1-2=0,所以X是中子,故A项正确;根据核反应方程:X+Y24He+13H,X是中子,所以Y的质量数:m2=4+3-1=6,核电荷数:z2=2+1-0=3,所以Y的质子数是3,中子数是3,故B项错误;根据两个核反应方程可知,都有大量的能量释放出来,所以一定都有质量亏损,故C项错误;氘和氚的核反应过程中是质量比较小的核生成质量比较大的新核,所以是核聚变反应,故D项正确。6.下列说法正确的是()A.92238U衰变为91234Pa要经过2次衰变和1次衰变B.射线与射线一样都是电磁波,但射线的穿透本领远比射线弱C.放

6、射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关D.天然放射现象使人类首次认识到原子核可分答案D92238U衰变为91234Pa,质量数减小4,所以衰变的次数为1次,故A项错误;射线的实质是电子流,射线的实质是电磁波,射线的穿透本领比较强,故B项错误;根据半衰期的特点可知,放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件无关,故C项错误;天然放射现象是原子核内部自发地放射出粒子或电子的现象,反应的过程中核内核子数、质子数、中子数发生变化,涉及到原子核内部的变化,所以天然放射现象使人类首次认识到原子核可分,故D项正确。7.(多选)(2017扬州调研)核电池又叫“放射性同位素电池”,一个硬币大小

7、的核电池可以让手机不充电使用5000年。将某种放射性元素制成核电池,带到火星上去工作,已知火星上的温度、压强等环境因素与地球有很大差别,下列说法正确的有()A.该放射性元素到火星上之后,半衰期发生变化B.该放射性元素到火星上之后,半衰期不变C.若该放射性元素的半衰期为T年,经过2T年,该放射性元素还剩余12.5%D.若该放射性元素的半衰期为T年,经过3T年,该放射性元素还剩余12.5%答案BD原子核的衰变是由原子核内部因素决定的,与外界环境无关,因此半衰期不发生变化,故A项错误,B项正确;该元素还剩余12.5%=18,根据m=12nm0,可知经过了3个半衰期,所以经过了3T年,故C项错误,D项

8、正确。8.(多选)(2017浙江11月选考)下列说法正确的是()A.核聚变反应方程可能为12H+13H24He+201nB.铀核裂变的核反应方程可能为92235U+01n54140Xe+3894Sr+201nC.发生衰变时原子核放出电子,说明电子是原子核的组成部分D.中子和质子结合成氘核,若该过程质量亏损为m,则氘核的结合能为mc2答案BDA项中的核聚变反应方程应为12H+13H24He+01n,选项A错误;根据重核裂变的核反应方程配平方式可知,选项B正确;衰变时原子核内部中子转化为一个质子和一个电子,并不是原子核内部存在电子,选项C错误;根据质能方程可知选项D正确。二、非选择题9.(2018

9、苏州调研)(1)下列说法正确的是()A.电子的衍射图样表明电子具有波动性B.氢原子从某激发态跃迁至基态要吸收特定频率的光子C.在光电效应现象中,金属的逸出功能随入射光的频率增大而增大D.在光电效应现象中,光电子的最大初动能与入射光的强度有关(2)氘核与氚核发生热核聚变反应的方程式为12H+13H34He+X,式中粒子X是,已知12H、13H、24He和粒子X的质量分别为2.014 1 u、3.016 1 u、4.002 6 u和1.008 7 u,1 u相当于931.5 MeV,该反应中平均每个核子释放出的能量为MeV。答案(1)A(2)01n3.52解析(1)衍射和干涉都是波特有的性质,A正

10、确;氢原子从某激发态跃迁至基态要辐射特定频率的光子,B错误;金属的逸出功W0与入射光的频率无关,只与金属的极限频率有关,即W0=hc,C错误;光电子的最大初动能Emax=h-W0,即与入射光的频率有关,与入射光的强度无必然关系,D错误。(2)根据核反应前后质量数和电荷数守恒,可知X应为01n;根据E=mc2,可知该反应释放的总能量为E=(2.014 1 u+3.016 1 u-4.002 6 u-1.008 7 u)931. 5 MeV/u=17.6 MeV,因为共有5个核子,则每个核子释放出的能量为17.6MeV5=3.52 MeV。10.(2018苏北四市一模)(1)(多选)下列说法正确的

11、有()A.比结合能大的原子核分解成比结合能小的原子核时要吸收能量B.用紫光照射某金属表面时发生光电效应,改用红光照射时也一定能发生光电效应C.黑体辐射的强度随温度的升高而变大,且最大值向波长较短的方向移动D.改变压强、温度可改变放射性元素的半衰期(2)如图所示为氢原子的能级图,莱曼线系是氢原子从n=2,3,4,5激发态跃迁到基态时辐射的光谱线系,辐射出光子的最小频率为;若该光子被某种金属吸收后,逸出的光电子最大初动能为Ek,则该金属的逸出功为。已知普朗克常量为h,氢原子处于基态时的能级为E1。答案(1)AC(2)-3E14h-3E14-Ek解析(1)比结合能小的原子核分解成比结合能大的原子核时

12、要放出能量,比结合能大的原子核分解成比结合能小的原子核时要吸收能量,A正确;用紫光照射某金属表面时发生光电效应,红光的频率小于紫光,改用红光照射时不一定能发生光电效应,B错误,放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身的因素决定的,与其所处的外部环境没有关系,D错误。(2)莱曼线系中,从n=2激发态跃迁到基态辐射出光子的频率小,根据E2-E1=h,解得=-3E14h;若该光子被某种金属吸收后,逸出的光电子最大初动能为Ek,根据光电效应方程Ek=h-W,可得逸出功W=h-Ek=-3E14-Ek。11.(2018扬州调研)(1)(多选)关于核反应方程,下列说法正确的是()A.13H+12H24He+0

13、1n是核聚变反应B.铀核裂变的核反应为:92235U56141Ba+3692Kr+201nC.在衰变方程94239PuX+He+中,X原子核的质量数是234D.卢瑟福发现了质子的核反应方程为:24H+714N817O+11H(2)可见光中某绿光的光子能量是2.5 eV,若用它照射逸出功是2.2 eV的某种金属,产生光电子的最大初动能为eV;如图所示为氢原子能级的示意图,若用该绿光照射处于n=2能级的氢原子,(选填“能”或“不能”)使氢原子跃迁。答案(1)AD(2)0.3不能解析(1)13H+12H24He+01n是轻核的聚变,A正确;铀核裂变的核反应方程为92235U+01n56141Ba+3

14、692Kr+301n,B错误;根据核反应中质量数、电荷数守恒可知,在衰变方程94219PuX+He+中,X原子核的质量数为235,C错误;卢瑟福用粒子轰击氮核发现了质子,核反应方程为24He+714N 817O+11H,D正确。(2)根据爱因斯坦光电效应方程可知,产生光电子的最大初动能为2.5 eV-2.2 eV=0.3 eV;若用该绿光照射处于n=2能级的氢原子,由于该绿光光子的能量不等于能级差En-E2(n为大于2的正整数),因此氢原子不能吸收该光子而发生跃迁。12.(2018苏锡常镇四市调研)(1)(多选)关于下列四幅图的说法,正确的是。A.图甲中放射源放出的三种射线是由同一种元素的原子

15、核释放的B.图乙中用紫外光灯照射与验电器相连的锌板,锌板和验电器均带正电C.图丙为黑体辐射规律,普朗克提出能量子概念成功解释了这个规律D.图丁中电子束通过铝箔后的衍射图样说明电子具有粒子性(2)我国自行研制的一种大型激光器,能发出频率为、功率为P的高纯度和高亮度激光,当该激光垂直照射到某纯黑物体表面时能被完全吸收。已知真空中光速为c,普朗克常量为h,则该激光发出的光子的动量为,纯黑物体受到该激光的压力为。(3)氡存在于建筑水泥、装饰石材及土壤中,是除吸烟外导致肺癌的重大因素,静止的氡核86222Rn放出一个粒子X后变成钋核84218Po,钋核的动能为0.33 MeV,设衰变放出的能量全部变成钋核和粒子X的动能。写出上述衰变的核反应方程;粒子X的动能为。(保留两位有效数字)答案(1)BC(2)hcPc(3)86222Rn24He+84218Po18 MeV解析(1)由左手定则可知,放射源放出的三种射线分别带正电、不带电、带负电,故不一定是由同一种元素的原子核释放的,A错误;图乙中用紫外光灯照射与验电器相连的锌板,由于发生光电效应释放电子而使锌板和验电器均带正电,B正确;图丙为黑体辐射规律,普朗克提出能量子概念成功解释了这个规律,C正确;图丁中电