2023版高考物理一輪復(fù)習(xí)課時跟蹤檢測（三十八）第十一章近代物理初步第2節(jié)原子結(jié)構(gòu)與原子核（選修3-4）

PAGEPAGEPAGE2課時跟蹤檢測〔三十八〕原子結(jié)構(gòu)與原子核對點(diǎn)訓(xùn)練：原子的核式結(jié)構(gòu)1．(2022·上海高考)盧瑟福通過對α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，提出了原子內(nèi)部存在()A．電子 B．中子C．質(zhì)子 D．原子核解析：選D盧瑟福在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中觀察到絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后幾乎不改變運(yùn)動方向，只有極少數(shù)的α粒子發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn)，說明在原子的中央存在一個體積很小的帶正電的物質(zhì)，將其稱為原子核。應(yīng)選項(xiàng)D正確。2．(2022·安徽高考)如下圖是α粒子(氦原子核)被重金屬原子核散射的運(yùn)動軌跡，M、N、P、Q是軌跡上的四點(diǎn)，在散射過程中可以認(rèn)為重金屬原子核靜止。圖中所標(biāo)出的α粒子在各點(diǎn)處的加速度方向正確的選項(xiàng)是()A．M點(diǎn) B．N點(diǎn)C．P點(diǎn) D．Q點(diǎn)解析：選Cα粒子(氦原子核)和重金屬原子核都帶正電，互相排斥，加速度方向與α粒子所受斥力方向相同。帶電粒子加速度方向沿相應(yīng)點(diǎn)與重金屬原子核連線指向曲線的凹側(cè)，故只有選項(xiàng)C正確。3．(多項(xiàng)選擇)(2022·天津高考)物理學(xué)家通過對實(shí)驗(yàn)的深入觀察和研究，獲得正確的科學(xué)認(rèn)知，推動物理學(xué)的開展。以下說法符合事實(shí)的是()A．赫茲通過一系列實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了麥克斯韋關(guān)于光的電磁理論B．查德威克用α粒子轟擊714N獲得反沖核817O，發(fā)現(xiàn)了中子C．貝克勒爾發(fā)現(xiàn)的天然放射性現(xiàn)象，說明原子核有復(fù)雜結(jié)構(gòu)D．盧瑟福通過對陰極射線的研究，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型解析：選AC麥克斯韋曾提出光是電磁波，赫茲通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了麥克斯韋關(guān)于光的電磁理論，選項(xiàng)A正確；查德威克用α粒子轟擊49Be，獲得反沖核126C對點(diǎn)訓(xùn)練：原子能級躍遷規(guī)律4．(2022·衡水棗強(qiáng)中學(xué)高三檢測)原子從一個能級躍遷到一個較低的能級時，有可能不發(fā)射光子。例如在某種條件下，鉻原子的n＝2能級上的電子躍遷到n＝1能級上時并不發(fā)射光子，而是將相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)交給n＝4能級上的電子，使之脫離原子，這一現(xiàn)象叫做俄歇效應(yīng)，以這種方式脫離了原子的電子叫做俄歇電子，鉻原子的能級公式可簡化表示為En＝－eq\f(A,n2)，式中n＝1,2,3，…表示不同能級，A是正的常數(shù)，上述俄歇電子的動能是()A.eq\f(11,16)A B.eq\f(7,16)AC.eq\f(3,16)A D.eq\f(13,16)A解析：選A由題意可知鉻原子n＝1能級能量為：E1＝－A，n＝2能級能量為：E2＝－eq\f(A,4)，從n＝2能級躍遷到n＝1能級釋放的能量為：ΔE＝E2－E1＝eq\f(3A,4)，n＝4能級能量為：E4＝－eq\f(A,16)，電離需要能量為：E＝0－E4＝eq\f(A,16)，所以電子從n＝4能級電離后的動能為：Ek＝ΔE－E＝eq\f(3A,4)－eq\f(A,16)＝eq\f(11A,16)，故B、C、D錯誤，A正確。5．(多項(xiàng)選擇)(2022·唐山二模)19世紀(jì)初，愛因斯坦提出光子理論，使得光電效應(yīng)現(xiàn)象得以完美解釋，玻爾的氫原子模型也是在光子概念的啟發(fā)下提出的。關(guān)于光電效應(yīng)和氫原子模型，以下說法正確的選項(xiàng)是()A．光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，入射光足夠強(qiáng)就可以有光電流B．假設(shè)某金屬的逸出功為W0，該金屬的截止頻率為eq\f(W0,h)C．保持入射光強(qiáng)度不變，增大入射光頻率，金屬在單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)將減小D．一群處于第四能級的氫原子向基態(tài)躍遷時，將向外輻射六種不同頻率的光子解析：選BCD發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光頻率大于極限頻率，并不是光足夠強(qiáng)，就能發(fā)生光電效應(yīng)，故A錯誤；金屬的逸出功W0＝hν，得截止頻率：ν＝eq\f(W0,h)，故B正確；一定強(qiáng)度的入射光照射某金屬發(fā)生光電效應(yīng)時，入射光的頻率越高，單個光子的能量值越大，光子的個數(shù)越少，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越少，故C正確；一群處于第四能級的氫原子向基態(tài)躍遷的過程中，根據(jù)C42＝6知，將向外輻射六種不同頻率的光子，故D正確。6．(多項(xiàng)選擇)(2022·安徽師大附中二模)氫原子的基態(tài)能量為E1，n＝2、3能級所對應(yīng)的能量分別為E2和E3，大量處于第3能級的氫原子向低能級躍遷放出假設(shè)干頻率的光子，依據(jù)玻爾理論，以下說法正確的選項(xiàng)是()A．產(chǎn)生的光子的最大頻率為eq\f(E3－E2,h)B．當(dāng)氫原子從能級n＝2躍遷到n＝1時，對應(yīng)的電子的軌道半徑變小，能量也變小C．假設(shè)氫原子從能級n＝2躍遷到n＝1時放出的光子恰好能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，那么當(dāng)氫原子從能級n＝3躍遷到n＝1時放出的光子照到該金屬外表時，逸出的光電子的最大初動能為E3－E2D．假設(shè)要使處于能級n＝3的氫原子電離，可以采用兩種方法：一是用能量為－E3的電子撞擊氫原子，二是用能量為－E3的光子照射氫原子解析：選BC大量處于能級n＝3的氫原子向低能級躍遷能產(chǎn)生3種不同頻率的光子，產(chǎn)生光子的最大頻率為eq\f(E3－E1,h)；當(dāng)氫原子從能級n＝2躍遷到n＝1時，能量減小，電子離原子核更近，電子軌道半徑變?。患僭O(shè)氫原子從能級n＝2躍遷到n＝1時放出的光子恰好能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，由光電效應(yīng)方程可知，該金屬的逸出功恰好等于E2－E1，那么當(dāng)氫原子從能級n＝3躍遷到n＝1時放出的光子照射該金屬時，逸出光電子的最大初動能為E3－E1－(E2－E1)＝E3－E2；電子是有質(zhì)量的，撞擊氫原子是發(fā)生彈性碰撞，由于電子和氫原子質(zhì)量不同，故電子不能把－E3的能量完全傳遞給氫原子，因此不能使氫原子完全電離，而光子的能量可以完全被氫原子吸收。綜上所述，B、C正確。對點(diǎn)訓(xùn)練：原子核的衰變規(guī)律7．(多項(xiàng)選擇)關(guān)于天然放射現(xiàn)象，以下說法中正確的選項(xiàng)是()A．α、β、γ三種射線中，α射線的穿透能力最強(qiáng)B．α、β、γ三種射線都是電磁波C．α射線由高速氦原子核組成，β射線是高速電子流D．γ射線是原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生的解析：選CDα、β、γ三種射線中，γ射線的穿透能力最強(qiáng)，A錯；α射線是α粒子流，由高速氦原子核組成，β射線是高速電子流，γ射線是電磁波，B錯，C對；γ射線是原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生的，D對。8．(2022·上海高考)放射性元素A經(jīng)過2次α衰變和1次β衰變后生成一新元素B，那么元素B在元素周期表中的位置較元素A的位置向前移動了()A．1位 B．2位C．3位 D．4位解析：選Cα粒子是24He，β粒子是－10e，因此發(fā)生一次α衰變電荷數(shù)減少2，發(fā)生一次β衰變電荷數(shù)增加1，據(jù)題意，電荷數(shù)變化為：－2×2＋1＝－3，所以新元素在元素周期表中的位置向前移動了3位。應(yīng)選項(xiàng)C正確。9．(多項(xiàng)選擇)(2022·山東高考)14C發(fā)生放射性衰變成為14N，半衰期約5700年。植物存活期間，其體內(nèi)14C與12C的比例不變；生命活動結(jié)束后，14A．該古木的年代距今約5700年B．12C、13C、C．14C衰變?yōu)?4D．增加樣品測量環(huán)境的壓強(qiáng)將加速14C解析：選AC古木樣品中14C的比例是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一，根據(jù)半衰期的定義知該古木的年代距今約5700年，選項(xiàng)A正確；同位素具有相同的質(zhì)子數(shù)，不同的中子數(shù)，選項(xiàng)B錯誤；14C的衰變方程為146C→147N＋10．一個靜止的放射性同位素的原子核1530P衰變?yōu)?430Si，另一個靜止的天然放射性元素的原子核90234Th衰變?yōu)?1234Pa，在同一磁場中，得到衰變后粒子的運(yùn)動徑跡1、2、3、4，如下圖，那么這四條徑跡依次是()A．電子、91234Pa、1430Si、正電子 B.91234Pa、電子、正電子、1430SiC．1430Si、正電子、電子、91234Pa D．正電子、1430Si、91234Pa、電子解析：選B1530P→1430Si＋＋10e(正電子)，產(chǎn)生的兩個粒子，都帶正電，應(yīng)是外切圓，由R＝eq\f(mv,qB)，電荷量大的半徑小，故3是正電子，4是1430Si。90234Th→91234Pa＋－10e(電子)，產(chǎn)生的兩個粒子，一個帶正電，一個帶負(fù)電，應(yīng)是內(nèi)切圓，由R＝eq\f(mv,qB)知，電荷量大的半徑小，故1是91234Pa,2是電子，故B項(xiàng)正確。對點(diǎn)訓(xùn)練：核反響方程與核能計(jì)算11．(多項(xiàng)選擇)(2022·棗莊二中高考模擬)科學(xué)家利用核反響獲取氚，再利用氘和氚的核反響獲得能量，核反響方程分別為：X＋Y→24He＋13H＋4.9MeV和12H＋13H→24He＋X＋17.6MeV。以下表述正確的有()A．X是中子B．Y的質(zhì)子數(shù)是3，中子數(shù)是6C．兩個核反響都沒有出現(xiàn)質(zhì)量虧損D．氘和氚的核反響是核聚變反響解析：選AD根據(jù)核反響方程：12H＋13H→24He＋X，X的質(zhì)量數(shù)：m1＝2＋3－4＝1，核電荷數(shù)：z1＝1＋1－2＝0，所以X是中子，故A正確；根據(jù)核反響方程：X＋Y→24He＋13H，X是中子，所以Y的質(zhì)量數(shù)：m2＝4＋3－1＝6，核電荷數(shù)：z2＝2＋1－0＝3，所以Y的質(zhì)子數(shù)是3，中子數(shù)是3，故B錯誤；根據(jù)兩個核反響方程可知，都有大量的能量釋放出來，所以一定都有質(zhì)量虧損，故C錯誤；氘和氚的核反響過程中是質(zhì)量比擬小的核生成質(zhì)量比擬大的新核，所以是核聚變反響，故D正確。12．(2022·唐山調(diào)研)在勻強(qiáng)磁場中，有一個原來靜止的146C原子核，它放出的粒子與反沖核的徑跡是兩個相內(nèi)切的圓，圓的直徑之比為7∶A.146C→10e＋145BB.146C→24He＋C.146C→12H＋125BD.146C→eq\a\vs4\al(0－1e＋147N)解析：選D靜止的放射性原子核發(fā)生了衰變放出粒子后，新核的速度與粒子速度方向相反，放出的粒子與新核所受的洛倫茲力方向相同，根據(jù)左手定那么判斷出粒子與新核的電性相反，根據(jù)r＝eq\f(mv,Bq)，因粒子和新核的動量大小相等，可由半徑之比7∶1確定電荷量之比為1∶7，即可根據(jù)電荷數(shù)守恒及質(zhì)量數(shù)守恒得出核反響方程式為D。13．(2022·儋州二中月考)1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氮核發(fā)現(xiàn)質(zhì)子。科學(xué)研究說明其核反響過程是：α粒子轟擊靜止的氮核后形成了不穩(wěn)定的復(fù)核，復(fù)核發(fā)生衰變放出質(zhì)子，變成氧核。設(shè)α粒子質(zhì)量為m1，初速度為v0，氮核質(zhì)量為m2，質(zhì)子質(zhì)量為m0，氧核的質(zhì)量為m3，不考慮相對論效應(yīng)。(1)寫出α粒子轟擊氮核的核反響方程；(2)α粒子轟擊氮核形成不穩(wěn)定復(fù)核的瞬間，復(fù)核的速度為多大？(3)求此過程中釋放的核能。解析：(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得α粒子轟擊氮核方程為：147N＋24He→178O＋11H。(2)設(shè)復(fù)核的速度為v，由動量守恒定律得：m1v0＝(m1＋m2)v解得：v＝eq\f(m1v0,m1＋m2)。(3)核反響過程中的質(zhì)量虧損：Δm＝m1＋m2－m0－m3反響過程中釋放的核能：ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m0－m3)·c2。答案：(1)147N＋24He→178O＋11H(2)eq\f(m1v0,m1＋m2)(3)(m1＋m2－m0－m3)c214．(2022·銀川模擬)盧瑟福用α粒子轟擊氮核時發(fā)現(xiàn)質(zhì)子。發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反響方程為：714N＋24He→817O＋11H。氮核質(zhì)量為mN＝14.00753u，氧核質(zhì)量為mO＝17.00454u，氦核質(zhì)量為mHe＝4.00387u，質(zhì)子(氫核)質(zhì)量為mp＝1.00815u。(：1uc2＝931MeV，結(jié)果保存2位有效數(shù)字)求：(1)這一核反響是吸收能量還是放出能量的反響？