2019屆高考物理一輪復習 第十二章 近代物理 第二節(jié) 原子與原子核課后達標 新人教版.doc

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第二節(jié) 原子與原子核 (建議用時：60分鐘) 一、單項選擇題 1．(2017高考上海卷)在同位素氫、氘、氚的核內具有相同的(　　) A．核子數(shù)　　　　　　　　 B．電子數(shù) C．中子數(shù) D．質子數(shù) 解析：選D.同位素是指在原子核中的質子數(shù)相同而中子數(shù)不同的元素，故氫、氘、氚的核內具有相同的質子數(shù)，D項正確． 2．如圖，放射性元素鐳衰變過程中釋放出α、β、γ三種射線，分別進入勻強電場和勻強磁場中，下列說法正確的是(　　) A．①表示γ射線，③表示α射線 B．②表示β射線，③表示α射線 C．④表示α射線，⑤表示γ射線 D．⑤表示β射線，⑥表示α射線 解析：選C.γ射線為電磁波，在電場、磁場中均不偏轉，故②和⑤表示γ射線，A、B、D項錯誤；α射線中的α粒子為氦的原子核，帶正電，在勻強電場中，沿電場方向偏轉，故③表示α射線，由左手定則可知在勻強磁場中α射線向左偏，故④表示α射線，C項正確． 3．(2015高考天津卷)物理學重視邏輯，崇尚理性，其理論總是建立在對事實觀察的基礎上．下列說法正確的是(　　) A．天然放射現(xiàn)象說明原子核內部是有結構的 B．電子的發(fā)現(xiàn)使人們認識到原子具有核式結構 C．α粒子散射實驗的重要發(fā)現(xiàn)是電荷是量子化的 D．密立根油滴實驗表明核外電子的軌道是不連續(xù)的 解析：選A.天然放射現(xiàn)象說明原子核內部是有結構的，人們認識原子核的復雜結構是從天然放射現(xiàn)象開始的，選項A正確；電子的發(fā)現(xiàn)說明了原子是可以分割的，是由更小的微粒組成的，選項B錯誤；由α粒子散射實驗建立了原子的核式結構模型，選項C錯誤；密立根油滴實驗說明物質所帶電荷量是量子化的，選項D錯誤． 4．(2018三明模擬)按照玻爾理論，一個氫原子中的電子從一半徑為ra的圓軌道自發(fā)地直接躍遷到一半徑為rb的圓軌道上，已知ra>rb，則在此過程中(　　) A．原子要發(fā)出某一頻率的光子，電子的動能增大，原子的電勢能減小，原子的能量也減小 B．原子要吸收某一頻率的光子，電子的動能減小，原子的電勢能減小，原子的能量也減小 C．原子要發(fā)出一系列頻率的光子，電子的動能減小，原子的電勢能減小，原子的能量也減小 D．原子要吸收一系列頻率的光子，電子的動能增大，原子的電勢能增大，原子的能量也增大 解析：選A.由玻爾氫原子理論知，電子軌道半徑越大，原子能量越大，當電子從ra躍遷到rb時，原子能量減小，放出光子；在電子躍遷過程中，庫侖力做正功，原子的電勢能減小；由庫侖力提供電子做圓周運動的向心力，即＝，r減小，電子速度增大，動能增大，綜上所述可知A正確． 5．質子、中子和氘核的質量分別為m1、m2和m3.當一個質子和一個中子結合成氘核時，釋放的能量是(c表示真空中的光速)(　　) A．(m1＋m2－m3)c B．(m1－m2－m3)c C．(m1＋m2－m3)c2 D．(m1－m2－m3)c2 解析：選C.由質能方程ΔE＝Δmc2，其中Δm＝m1＋m2－m3，可得ΔE＝(m1＋m2－m3)c2，選項C正確，A、B、D錯誤． 6．(2018江蘇清江中學高三模擬)如圖所示為氫原子的能級圖，當氫原子從n＝4能級躍遷到n＝2能級時，輻射出光子a；當氫原子從n＝3能級躍遷到n＝1能級時，輻射出光子b，則下列說法中正確的是(　　) A．光子a的能量大于光子b的能量 B．光子a的波長小于光子b的波長 C．b光比a光更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象 D．在同種介質中，a光子的傳播速度大于b光子的傳播速度 解析：選D.氫原子從n＝4的能級躍遷到n＝2的能級的能級差小于從n＝3的能級躍遷到n＝1的能級時的能級差，根據(jù)Em－En＝hν，知光子a的能量小于光子b的能量，故A錯誤；光子a的頻率小于光子b的頻率，所以b的頻率大，波長小，所以a光更容易發(fā)生衍射，故B、C錯誤；光子a的頻率小，則折射率小，根據(jù)v＝知，光子a在介質中的傳播速度大于光子b在介質中的傳播速度，故D正確． 二、多項選擇題 7．(2015高考廣東卷)科學家使用核反應獲取氚，再利用氘和氚的核反應獲得能量，核反應方程分別為：X＋Y→He＋H＋4.9 MeV和H＋H→He＋X＋17.6 MeV，下列表述正確的有(　　) A．X是中子 B．Y的質子數(shù)是3，中子數(shù)是6 C．兩個核反應都沒有質量虧損 D．氘和氚的核反應是核聚變反應 解析：選AD.核反應方程遵守核電荷數(shù)守恒和質量數(shù)守恒，則由H＋H→He＋X＋17.6 MeV知 X為n，由X＋Y→He＋H＋4.9 MeV知Y為Li，其中Y的質子數(shù)是3，中子數(shù)也是3，選項A正確，選項B錯誤；兩個核反應都釋放出核能，故都有質量虧損，選項C錯誤；X＋Y→He＋H＋4.9 MeV是原子核的人工轉變，H＋H→He＋n＋17.6 MeV為輕核聚變，選項D正確． 8．能源是社會發(fā)展的基礎，發(fā)展核能是解決能源問題的途徑之一．下列釋放核能的反應方程，表述正確的有(　　) A.H＋H→He＋n是核聚變反應 B.H＋H→He＋n是β衰變 C.U＋n→Ba＋Kr＋3n是核裂變反應 D.U＋n→Xe＋Sr＋2n是α衰變 解析：選AC.β衰變時釋放出電子(e)，α衰變時釋放出氦原子核(He)，可知選項B、D錯誤；選項A中一個氚核和一個氘核結合成一個氦核并釋放出一個中子是典型的核聚變反應；選項C中一個U235原子核吸收一個中子，生成一個Ba原子核和一個Kr原子核并釋放出三個中子是典型的核裂變反應，故選項A、C正確． 9．(2016高考全國卷Ⅲ改編)一靜止的鋁原子核Al俘獲一速度為1.0107 m/s的質子p后，變?yōu)樘幱诩ぐl(fā)態(tài)的硅原子核Si，下列說法正確的是(　　) A．核反應方程為p＋Al―→Si B．核反應過程中系統(tǒng)動量守恒 C．核反應過程中系統(tǒng)能量不守恒 D．核反應前后核子數(shù)相等，所以生成物的質量等于反應物的質量之和 解析：選AB.核反應方程滿足質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，A項正確；微觀粒子相互作用過程中，滿足動量守恒定律，B項正確；題述核反應過程屬于“二合一”形式的完全非彈性碰撞，機械能有損失，但對于封閉的系統(tǒng)，能量仍然守恒，C項錯誤；核反應過程中的機械能有損失，故存在質量虧損現(xiàn)象，D項錯誤． 10．(2018東北三校聯(lián)考)如圖所示，氫原子可在下列各能級間發(fā)生躍遷，設從n＝4到n＝1能級輻射的電磁波的波長為λ1，從n＝4到n＝2能級輻射的電磁波的波長為λ2，從n＝2到n＝1能級輻射的電磁波的波長為λ3，則下列關系式中正確的是(　　) A．λ1<λ3 B．λ3<λ2 C．λ3>λ2 D．＝＋ 解析：選AB.已知從n＝4到n＝1能級輻射的電磁波的波長為λ1，從n＝4到n＝2能級輻射的電磁波的波長為λ2，從n＝2到n＝1能級輻射的電磁波的波長為λ3，則λ1、λ2、λ3的關系為h>h>h，即>，λ1<λ3，>，λ3<λ2，又h＝h＋h，即＝＋，則＝－，即正確選項為A、B. 三、非選擇題 11．(2018石家莊模擬)實驗室考查氫原子躍遷時的微觀效應．已知氫原子能級圖如圖所示，氫原子質量為mH＝1.6710－27 kg.設原來處于靜止狀態(tài)的大量激發(fā)態(tài)氫原子處于n＝5的能級狀態(tài)． (1)求氫原子由高能級向低能級躍遷時，可能發(fā)射出多少種不同頻率的光； (2)若躍遷后光子沿某一方向飛出，且光子的動量可以用p＝表示(h為普朗克常量，ν為光子頻率，c為真空中光速)，求發(fā)生電子躍遷后氫原子的最大反沖速率．(保留三位有效數(shù)字) 解析：(1)不同頻率的光的種類為 N＝C＝＝10(種)． (2)由動量守恒 mHvH＝p光子＝知： 當ν最大時，反沖速率vH最大 又hν＝E5－E1＝－0.54 eV－(－13.6)eV＝13.06 eV ＝2.09010－18 J 故vH＝＝ m/s＝4.17 m/s. 答案：(1)10種　(2)4.17 m/s 12．海水中含有豐富的氘，完全可充當未來的主要能源．兩個氘核的核反應產(chǎn)生一個He核和一個粒子，其中氘核的質量為2.013 0 u，氦核的質量為3.015 0 u，中子的質量為1.008 7 u．(1 u＝931.5 MeV)，求： (1)寫出核反應方程； (2)核反應中釋放的核能； (3)在兩個氘核以相等的動能0.35 MeV進行對心碰撞，并且核能全部轉化為機械能的情況下，反應中產(chǎn)生的粒子和氦核的動能． 解析：(1)核反應方程為：H＋H→He＋n. (2)核反應中的質量虧損為Δm＝2mH－mHe－mn， 由ΔE＝Δmc2可知釋放的核能： ΔE＝(2mH－mHe－mn)c2＝2.14 MeV. (3)把兩個氘核作為一個系統(tǒng)，碰撞過程系統(tǒng)的動量守恒，由于碰撞前兩氘核的動能相等，其動量等大反向，因此反應前后系統(tǒng)的總動量為零，即mHevHe＋mnvn＝0；反應前后系統(tǒng)的總能量守恒，即mHev＋mnv＝ΔE＋2EkH，又因為mHe∶mn＝3∶1，所以vHe∶vn＝1∶3，由以上各式代入已知數(shù)據(jù)得：EkHe＝0.71 MeV，Ekn＝2.13 MeV. 答案：(1)H＋H→He＋n　(2)2.14 MeV　 (3)2.13 MeV　0.71 MeV