2019屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十二章 近代物理 第二節(jié) 原子與原子核課后達(dá)標(biāo) 新人教版.doc

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第二節(jié) 原子與原子核 (建議用時(shí)：60分鐘) 一、單項(xiàng)選擇題 1．(2017高考上海卷)在同位素氫、氘、氚的核內(nèi)具有相同的(　　) A．核子數(shù)　　　　　　　　 B．電子數(shù) C．中子數(shù) D．質(zhì)子數(shù) 解析：選D.同位素是指在原子核中的質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的元素，故氫、氘、氚的核內(nèi)具有相同的質(zhì)子數(shù)，D項(xiàng)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(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(chǎng)、磁場(chǎng)中均不偏轉(zhuǎn)，故②和⑤表示γ射線，A、B、D項(xiàng)錯(cuò)誤；α射線中的α粒子為氦的原子核，帶正電，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，沿電場(chǎng)方向偏轉(zhuǎn)，故③表示α射線，由左手定則可知在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中α射線向左偏，故④表示α射線，C項(xiàng)正確． 3．(2015高考天津卷)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：選A.天然放射現(xiàn)象說明原子核內(nèi)部是有結(jié)構(gòu)的，人們認(rèn)識(shí)原子核的復(fù)雜結(jié)構(gòu)是從天然放射現(xiàn)象開始的，選項(xiàng)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(xiàng)B錯(cuò)誤；由α粒子散射實(shí)驗(yàn)建立了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；密立根油滴實(shí)驗(yàn)說明物質(zhì)所帶電荷量是量子化的，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 4．(2018三明模擬)按照玻爾理論，一個(gè)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(dòng)能增大，原子的電勢(shì)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(dòng)能減小，原子的電勢(shì)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(dòng)能減小，原子的電勢(shì)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(dòng)能增大，原子的電勢(shì)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(dāng)電子從ra躍遷到rb時(shí)，原子能量減小，放出光子；在電子躍遷過程中，庫(kù)侖力做正功，原子的電勢(shì)能減?。挥蓭?kù)侖力提供電子做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，即＝，r減小，電子速度增大，動(dòng)能增大，綜上所述可知A正確． 5．質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3.當(dāng)一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成氘核時(shí)，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(zhì)能方程ΔE＝Δmc2，其中Δm＝m1＋m2－m3，可得ΔE＝(m1＋m2－m3)c2，選項(xiàng)C正確，A、B、D錯(cuò)誤． 6．(2018江蘇清江中學(xué)高三模擬)如圖所示為氫原子的能級(jí)圖，當(dāng)氫原子從n＝4能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)，輻射出光子a；當(dāng)氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)時(shí)，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(zhǎng)小于光子b的波長(zhǎng) C．b光比a光更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象 D．在同種介質(zhì)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(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)的能級(jí)差小于從n＝3的能級(jí)躍遷到n＝1的能級(jí)時(shí)的能級(jí)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(cuò)誤；光子a的頻率小于光子b的頻率，所以b的頻率大，波長(zhǎng)小，所以a光更容易發(fā)生衍射，故B、C錯(cuò)誤；光子a的頻率小，則折射率小，根據(jù)v＝知，光子a在介質(zhì)中的傳播速度大于光子b在介質(zhì)中的傳播速度，故D正確． 二、多項(xiàng)選擇題 7．(2015高考廣東卷)科學(xué)家使用核反應(yīng)獲取氚，再利用氘和氚的核反應(yīng)獲得能量，核反應(yīng)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(zhì)子數(shù)是3，中子數(shù)是6 C．兩個(gè)核反應(yīng)都沒有質(zhì)量虧損 D．氘和氚的核反應(yīng)是核聚變反應(yīng) 解析：選AD.核反應(yīng)方程遵守核電荷數(shù)守恒和質(zhì)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L(zhǎng)i，其中Y的質(zhì)子數(shù)是3，中子數(shù)也是3，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；兩個(gè)核反應(yīng)都釋放出核能，故都有質(zhì)量虧損，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；X＋Y→He＋H＋4.9 MeV是原子核的人工轉(zhuǎn)變，H＋H→He＋n＋17.6 MeV為輕核聚變，選項(xiàng)D正確． 8．能源是社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，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(yīng)方程，表述正確的有(　　) A.H＋H→He＋n是核聚變反應(yīng) B.H＋H→He＋n是β衰變 C.U＋n→Ba＋Kr＋3n是核裂變反應(yīng) D.U＋n→Xe＋Sr＋2n是α衰變 解析：選AC.β衰變時(shí)釋放出電子(e)，α衰變時(shí)釋放出氦原子核(He)，可知選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤；選項(xiàng)A中一個(gè)氚核和一個(gè)氘核結(jié)合成一個(gè)氦核并釋放出一個(gè)中子是典型的核聚變反應(yīng)；選項(xiàng)C中一個(gè)U235原子核吸收一個(gè)中子，生成一個(gè)Ba原子核和一個(gè)Kr原子核并釋放出三個(gè)中子是典型的核裂變反應(yīng)，故選項(xiàng)A、C正確． 9．(2016高考全國(guó)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(zhì)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(yīng)方程為p＋Al―→Si B．核反應(yīng)過程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒 C．核反應(yīng)過程中系統(tǒng)能量不守恒 D．核反應(yīng)前后核子數(shù)相等，所以生成物的質(zhì)量等于反應(yīng)物的質(zhì)量之和 解析：選AB.核反應(yīng)方程滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，A項(xiàng)正確；微觀粒子相互作用過程中，滿足動(dòng)量守恒定律，B項(xiàng)正確；題述核反應(yīng)過程屬于“二合一”形式的完全非彈性碰撞，機(jī)械能有損失，但對(duì)于封閉的系統(tǒng)，能量仍然守恒，C項(xiàng)錯(cuò)誤；核反應(yīng)過程中的機(jī)械能有損失，故存在質(zhì)量虧損現(xiàn)象，D項(xiàng)錯(cuò)誤． 10．(2018東北三校聯(lián)考)如圖所示，氫原子可在下列各能級(jí)間發(fā)生躍遷，設(shè)從n＝4到n＝1能級(jí)輻射的電磁波的波長(zhǎng)為λ1，從n＝4到n＝2能級(jí)輻射的電磁波的波長(zhǎng)為λ2，從n＝2到n＝1能級(jí)輻射的電磁波的波長(zhǎng)為λ3，則下列關(guān)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(jí)輻射的電磁波的波長(zhǎng)為λ1，從n＝4到n＝2能級(jí)輻射的電磁波的波長(zhǎng)為λ2，從n＝2到n＝1能級(jí)輻射的電磁波的波長(zhǎng)為λ3，則λ1、λ2、λ3的關(guān)系為h>h>h，即>，λ1<λ3，>，λ3<λ2，又h＝h＋h，即＝＋，則＝－，即正確選項(xiàng)為A、B. 三、非選擇題 11．(2018石家莊模擬)實(shí)驗(yàn)室考查氫原子躍遷時(shí)的微觀效應(yīng)．已知?dú)湓幽芗?jí)圖如圖所示，氫原子質(zhì)量為mH＝1.6710－27 kg.設(shè)原來處于靜止?fàn)顟B(tài)的大量激發(fā)態(tài)氫原子處于n＝5的能級(jí)狀態(tài)． (1)求氫原子由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，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(dòng)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(dòng)量守恒 mHvH＝p光子＝知： 當(dāng)ν最大時(shí)，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(dāng)未來的主要能源．兩個(gè)氘核的核反應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)He核和一個(gè)粒子，其中氘核的質(zhì)量為2.013 0 u，氦核的質(zhì)量為3.015 0 u，中子的質(zhì)量為1.008 7 u．(1 u＝931.5 MeV)，求： (1)寫出核反應(yīng)方程； (2)核反應(yīng)中釋放的核能； (3)在兩個(gè)氘核以相等的動(dòng)能0.35 MeV進(jìn)行對(duì)心碰撞，并且核能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的情況下，反應(yīng)中產(chǎn)生的粒子和氦核的動(dòng)能． 解析：(1)核反應(yīng)方程為：H＋H→He＋n. (2)核反應(yīng)中的質(zhì)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(gè)氘核作為一個(gè)系統(tǒng)，碰撞過程系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，由于碰撞前兩氘核的動(dòng)能相等，其動(dòng)量等大反向，因此反應(yīng)前后系統(tǒng)的總動(dòng)量為零，即mHevHe＋mnvn＝0；反應(yīng)前后系統(tǒng)的總能量守恒，即mHev＋mnv＝ΔE＋2EkH，又因?yàn)閙He∶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