2019高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第12章 第2講 原子結(jié)構(gòu)和原子核精練（含解析）

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1、第2講　原子結(jié)構(gòu)和原子核 ◎基礎(chǔ)鞏固練 1．(2015·天津理綜·1)物理學(xué)重視邏輯，崇尚理性，其理論總是建立在對(duì)事實(shí)觀察的基礎(chǔ)上。下列說法正確的是(　　) A．天然放射現(xiàn)象說明原子核內(nèi)部是有結(jié)構(gòu)的 B．電子的發(fā)現(xiàn)使人們認(rèn)識(shí)到原子具有核式結(jié)構(gòu) C．α粒子散射實(shí)驗(yàn)的重要發(fā)現(xiàn)是電荷是量子化的 D．密立根油滴實(shí)驗(yàn)表明核外電子的軌道是不連續(xù)的 解析：　放射現(xiàn)象中釋放出了其他粒子，說明原子核內(nèi)部具有一定的結(jié)構(gòu)，A正確；電子的發(fā)現(xiàn)使人們認(rèn)識(shí)到原子是可以分割的，是由更小的微粒組成的，B錯(cuò)誤；α粒子散射實(shí)驗(yàn)否定了湯姆孫提出的棗糕式原子模型，建立了核式結(jié)構(gòu)模型，C錯(cuò)誤；密立根油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)定了電子的電

2、荷量，D錯(cuò)誤。 答案：　A 2. (多選)(2018·江蘇泰州中學(xué)模擬)如圖為盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖，圖中的顯微鏡可在圓周軌道上轉(zhuǎn)動(dòng)，通過顯微鏡前相連的熒光屏可以觀察α粒子在各個(gè)角度的散射情況，下列說法正確的是(　　) A．α粒子發(fā)生散射的主要原因是 α粒子撞擊到金原子核后產(chǎn)生的反彈 B．在圖中A、B兩位置分別進(jìn)行觀察，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)一樣多 C．盧瑟福選用不同的金屬箔片作為α粒子散射的靶，觀察到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本相似 D．盧瑟福根據(jù)此實(shí)驗(yàn)得出原子的核式結(jié)構(gòu)模型 解析：　放在B位置時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)較少，而放在A位置時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏

3、上的閃光次數(shù)最多，B錯(cuò)誤；α粒子發(fā)生散射的主要原因是受到金原子核的庫侖斥力作用，A錯(cuò)誤；選用不同金屬箔片作為α粒子散射的靶，觀察到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本相似，故C正確；盧瑟福根據(jù)此實(shí)驗(yàn)得出原子的核式結(jié)構(gòu)模型，D正確。 答案：　CD 3．下列說法正確的是(　　) A．天然放射性元素Th(釷)經(jīng)過4次α衰變和8次β衰變變成Pb(鉛) B．α衰變產(chǎn)生的α射線穿透能力最強(qiáng) C．質(zhì)子、中子、α粒子的質(zhì)量分別是m1、m2、m3，質(zhì)子和中子結(jié)合成一個(gè)α粒子，釋放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2 D．由愛因斯坦質(zhì)能方程可知，質(zhì)量和能量可以相互轉(zhuǎn)化 解析：　天然放射性元素Th(釷)衰變變成Pb，根據(jù)質(zhì)

4、量數(shù)守恒和質(zhì)子數(shù)守恒，需要經(jīng)過n＝＝6次α衰變、經(jīng)過m＝2n－(90－82)＝4次β衰變，即天然放射性元素Th(釷)經(jīng)過6次α衰變和4次β衰變變成Pb(鉛)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤； α衰變產(chǎn)生的α射線電離能力最強(qiáng)，穿透能力最弱，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；質(zhì)子和中子結(jié)合成一個(gè)α粒子，需要兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子，質(zhì)量虧損Δm＝2m1＋2m2－m3，由質(zhì)能方程可知，釋放的能量ΔE＝Δm·c2＝(2m1＋2m2－m3)c2，選項(xiàng)C正確；愛因斯坦質(zhì)能方程只是反映了質(zhì)量與能量之間的關(guān)系，質(zhì)量和能量不可以相互轉(zhuǎn)化，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案：　C 4．核電站核泄漏的污染物中含有碘131和銫137。碘131的半衰期約為8天，會(huì)釋放β射線；銫

5、137是銫133的同位素，半衰期約為30年，發(fā)生衰變時(shí)會(huì)輻射γ射線。下列說法正確的是(　　) A．碘131釋放的β射線由氦核組成 B．銫137衰變時(shí)輻射出的γ光子能量小于可見光光子能量 C．與銫137相比，碘131衰變更慢 D．銫133和銫137含有相同的質(zhì)子數(shù) 解析：　β射線的本質(zhì)是電子，并非氦核，A錯(cuò)誤。γ光子的頻率大于可見光光子的頻率，由E＝hν可知，γ光子的能量大于可見光光子的能量，B錯(cuò)誤。半衰期越小表示元素衰變?cè)娇欤珻錯(cuò)誤。同位素的中子數(shù)不同但含有相同的質(zhì)子數(shù)，D正確。 答案：　D 5．鈾是常用的一種核燃料，若它的原子核發(fā)生了如下的裂變反應(yīng)；U＋n―→a＋b＋2n則a＋

6、b可能是(　　) A.Xe＋Kr B.Ba＋Kr C.Ba＋Sr D．Xe＋Sr 解析：　根據(jù)核反應(yīng)中的質(zhì)量數(shù)守恒可知，a＋b的質(zhì)量數(shù)應(yīng)為235＋1－2＝234，質(zhì)子數(shù)應(yīng)為92，A項(xiàng)中的質(zhì)量數(shù)為140＋93＝233，B項(xiàng)中質(zhì)量數(shù)是141＋92＝233，C項(xiàng)中質(zhì)量數(shù)為141＋93＝234，質(zhì)子數(shù)為56＋38＝94，D項(xiàng)中質(zhì)量數(shù)為140＋94＝234，質(zhì)子數(shù)為54＋38＝92，綜上可知，答案為D。 答案：　D 6．(多選)如圖所示，氫原子在不同能級(jí)間發(fā)生a、b、c三種躍遷時(shí)，釋放光子的波長分別是λa、λb、λc，則下列說法正確的是(　　) A．釋放光子的波長關(guān)系為λb＝λa＋λ

7、c B．從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)，輻射的光子頻率最小 C．從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)，電子的動(dòng)能增加，電勢(shì)能減小，氫原子的能量減小 D．若用波長為λc的光照射某金屬時(shí)恰好能發(fā)生光電效應(yīng)，則用波長為λa的光照射該金屬時(shí)也一定能發(fā)生光電效應(yīng) 解析：　根據(jù)E＝hν，可得νb＝νa＋νc、νb＞νc＞νa，B正確；由ν＝得A錯(cuò)誤；氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷，將以輻射光子的形式向外放出能量，電子的動(dòng)能增加，電勢(shì)能減小，氫原子的總能量減小，C正確；由于νc＞νa，用波長為λa的光照射該金屬時(shí)一定不能發(fā)生光電效應(yīng)，D錯(cuò)誤。 答案：　BC 7．一個(gè)靜止的放射性同位素的原子核P衰變?yōu)镾i，

8、另一個(gè)靜止的天然放射性元素的原子核Th衰變?yōu)镻a，在同一磁場中，得到衰變后粒子的運(yùn)動(dòng)徑跡1、2、3、4，如圖所示，則這四條徑跡依次是(　　) A．電子，Pa，Si，正電子 B.Pa，電子，正電子，Si C.Si，正電子，電子，Pa D．正電子，Si，Pa，電子 解析：　衰變前后動(dòng)量守恒，由運(yùn)動(dòng)半徑r＝知1、4為反沖核，根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向知2是電子，3是正電子。選項(xiàng)B正確。 答案：　B 8．(多選) 如圖所示是原子核的核子平均質(zhì)量與原子序數(shù)Z的關(guān)系圖象，下列說法中正確的是(　　) A．若原子核D和E結(jié)合成F，結(jié)合過程一定會(huì)吸收核能 B．若原子核D和E結(jié)合成F，結(jié)合過程一定會(huì)

9、釋放核能 C．若原子核A分裂成B和C，分裂過程一定會(huì)吸收核能 D．在核反應(yīng)堆的鈾棒之間插入鎘棒是為了控制核反應(yīng)速度 解析：　原子核D和E結(jié)合成F，有質(zhì)量虧損，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，有能量釋放，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；若原子核A分裂成B和C，也有質(zhì)量虧損，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，有能量釋放，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；在核反應(yīng)堆的鈾棒之間插入鎘棒，用鎘棒來吸收中子控制核反應(yīng)速度，選項(xiàng)D正確。 答案：　BD 9．(多選)靜止的鐳原子核Ra經(jīng)一次α衰變后變成一個(gè)新核Rn，則下列相關(guān)說法正確的是(　　) A．該衰變方程為Ra→Rn＋He B．若該元素的半衰期為τ，則經(jīng)過2τ的時(shí)間，2 kg的Ra中有1.5

10、 kg已經(jīng)發(fā)生了衰變 C．隨著該元素樣品的不斷衰變，剩下未衰變的原子核Ra越來越少，其半衰期也變短 D．若把該元素放到密閉的容器中，則可以減慢它的衰變速度 解析：　由鐳的α衰變方程Ra→Rn＋He，可判斷A正確。由m＝m0，可知，t＝2τ時(shí)，m＝0.5 kg，則已衰變的鐳為m衰＝2 kg－0.5 kg＝1.5 kg，B正確。放射性元素衰變的快慢是由原子核內(nèi)部自身因素決定的，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒有關(guān)系，C、D錯(cuò)誤。 答案：　AB 10．(多選)(2018·武漢市畢業(yè)生調(diào)研)一種典型的鈾核裂變是生成鋇和氪，同時(shí)放出3個(gè)中子，核反應(yīng)方程是U＋X―→Ba＋Kr＋3n，已知部分原子

11、核的比結(jié)合能與核子數(shù)的關(guān)系如圖所示，下列說法正確的是(　　) A．核反應(yīng)方程中，X粒子是中子 B．核反應(yīng)方程中，X粒子是質(zhì)子 C.U、Ba和Kr相比，Ba核的比結(jié)合能最大，它最穩(wěn)定 D.U、Ba和Kr相比，U核的核子數(shù)最多，它的結(jié)合能最大 解析：　根據(jù)核反應(yīng)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知題中的核反應(yīng)方程，X粒子是中子，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)題圖，核子數(shù)為80左右的原子核的比結(jié)合能最大，最穩(wěn)定，所以U、Ba和Kr相比，Kr核的比結(jié)合能最大，最穩(wěn)定，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；U、Ba和Kr相比，U的核子數(shù)最多，它的結(jié)合能最大，選項(xiàng)D正確。 答案：　AD ◎能力提升練 11．(2018·西安地區(qū)

12、八校高三聯(lián)考)下列四幅圖的有關(guān)說法中正確的是(　　) A．若兩球質(zhì)量相等，碰后m2的速度一定為v B．射線甲由α粒子組成，每個(gè)粒子帶兩個(gè)單位正電荷 C．在光顏色保持不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和光電流越大 D．該鏈?zhǔn)椒磻?yīng)屬于原子核的衰變 解析：　兩球質(zhì)量相等，若發(fā)生的碰撞為彈性正碰，即動(dòng)量守恒、能量守恒，可知兩球的速度交換。若發(fā)生的碰撞為非彈性碰撞，則碰后m2的速度不為v，A錯(cuò)誤；根據(jù)左手定則，甲向左偏，知甲帶負(fù)電荷，B錯(cuò)誤；光的顏色決定了光的頻率，顏色相同，則頻率相同，根據(jù)光電效應(yīng)方程，遏止電壓相等，則最大初動(dòng)能相同，入射光強(qiáng)度越強(qiáng)，飽和光電流越大，C正確；該鏈?zhǔn)椒磻?yīng)屬于重核裂

13、變，D錯(cuò)誤。 答案：　C 12．(2018·山西省高三名校聯(lián)考) 自然界存在的放射性元素的原子核并非只發(fā)生一次衰變就達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，而是要發(fā)生一系列連續(xù)的衰變，最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。某些原子核的衰變情況如圖所示(N表示中子數(shù)，Z表示質(zhì)子數(shù))，則下列說法正確的是(　　) A．由Ra到Ac的衰變是α衰變 B．已知Ra的半衰期是T，則8個(gè)Ra原子核經(jīng)過2T時(shí)間后還剩2個(gè) C．從Th到Pb共發(fā)生5次α衰變和2次β衰變 D．圖中發(fā)生的α衰變和β衰變分別只能產(chǎn)生α和β射線 解析：　由題圖可知，Ra衰變后的新原子核為Ac，新原子核的質(zhì)子數(shù)比Ra的多1個(gè)，所以是β衰變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；原子核的半衰期

14、是對(duì)大量原子核的行為做出的統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)，對(duì)于單個(gè)的微觀事件是不可預(yù)測(cè)的，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒知，從Th到Pb共發(fā)生5次α衰變和2次β衰變，選項(xiàng)C正確；γ射線經(jīng)常是伴隨α射線和β射線產(chǎn)生的，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案：　C 13．(2018·重慶市西北狼教育聯(lián)盟聯(lián)考) 如圖為氫原子的能級(jí)示意圖，一群氫原子處于n＝3的激發(fā)態(tài)，在向較低能級(jí)躍遷的過程中向外發(fā)出光子，用這些光照射逸出功為2.25 eV的金屬鉀，下列說法正確的是(　　) A．這群氫原子能發(fā)出3種頻率不同的光，其中從n＝3躍遷到n＝2所發(fā)出的光波長最短 B．這群氫原子能發(fā)出2種頻率不同的光，其中從n＝3躍遷到n＝1所發(fā)出的光

15、頻率最小 C．金屬鉀表面所發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能為9.84 eV D．金屬鉀表面所發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能為12.86 eV 解析：　一群處于第n能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，向外輻射光的種類有種，則一群氫原子從n＝3能級(jí)向較低能級(jí)躍遷時(shí)能輻射3種光，由hν＝Em－En可知從n＝3躍遷到n＝2能級(jí)所發(fā)出的光能級(jí)差最小，即頻率最小，由λ＝知波長最長，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；所發(fā)出的3種光中頻率最大的是從n＝3能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)的光，即hν＝E3－E1＝12.09 eV，由光電效應(yīng)方程可得Ek＝hν－W0＝12.09 eV－2.25 eV＝9.84 eV，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。 答案：　C 14

16、．(多選)(2018·湖北省襄陽市高三調(diào)研測(cè)試) 靜止在勻強(qiáng)磁場中的U核發(fā)生α衰變，產(chǎn)生一個(gè)未知粒子x，它們?cè)诖艌鲋械倪\(yùn)動(dòng)徑跡如圖所示，下列說法正確的是(　　) A．該核反應(yīng)方程為U→x＋He B．α粒子和粒子x在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同 C．軌跡1、2分別是α粒子、x粒子的運(yùn)動(dòng)徑跡 D．α粒子、x粒子運(yùn)動(dòng)徑跡半徑之比為45∶1 解析：　顯然選項(xiàng)A中核反應(yīng)方程正確，A對(duì)；U核靜止，根據(jù)動(dòng)量守恒可知α粒子和x新核速度方向相反，又都帶正電，則轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，選項(xiàng)B對(duì)；根據(jù)動(dòng)量守恒可知α粒子和x新核的動(dòng)量大小p相等，由帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)半徑公式R＝可知軌道半徑R與其所帶電荷量成反比，半徑之比為45∶1，選項(xiàng)C錯(cuò)，D對(duì)。 答案：　ABD 8