物理一輪復習第十四章近代物理初步第2講原子結構與原子核練習含解析

20212第2講原子結構與原子核一、單項選擇題：在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的.1．（2020·貴州畢節(jié)模擬）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（D）A．貝可勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象，其中β射線來自原子最外層的電子B．密立根油滴實驗表明核C．盧瑟福的α粒子散射實驗發(fā)現(xiàn)電荷量子化D．湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子內部是有結構的外電子的軌道是不連續(xù)的使人們認識到原子[解析］本題考查近代原子物理學史及相關科學家的貢獻。貝可勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象,其中β射線來自原子核內的中子轉化為質子和電子，這種轉線，而不是來自原子核外的電子，A錯誤；玻爾的氫原子模型的軌道是不連續(xù)的，B錯誤；密立根油滴實驗首次發(fā)現(xiàn)了電荷量子化，C錯誤；電子的發(fā)現(xiàn)讓人們認識到原子可以再分內部是有結構的，D正確。化的電子發(fā)射到核外,也就是β射說明原子核外的電子，說明原子2．(2019·云南昆明測試）大科學工程“人造太陽”主要是將氘聚變反應釋放的能量用來發(fā)電。氘核聚變反應方程是：H錯誤!1

20212＋H→He＋n。已知H的質量為2。0136u，He的21錯誤!錯誤!錯誤!錯誤!質量為3。0150u,n的質量為1。0087u,1u＝931MeV/c2.錯誤!氘核聚變反應中釋放的核能約為(B）A．3。7MeVB．3.3MeVC．2。7MeVD．0。93MeV[解析］氘核聚變反應的質量虧損為Δm＝2×2。0136u－（3.0150u＋1.0087u）＝0.0035u，釋放的核能為ΔE＝Δmc2＝0.0035×931MeV/c2×c2≈3.3MeV,選項B正確。3．（2020·山東高考模擬）2019年是世界上首次實現(xiàn)元素人工轉變100周年。1919年，盧瑟福用氦核轟擊氮原子核，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了另一種元素，該核反應方程可寫為4，2He＋N→m，8X＋147Y。以下判斷正確的是（B）錯誤!A．m＝16，n＝1B．m＝17，n＝1C．m＝16，n＝0D．m＝17，n＝0［解析］由質量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得：4＋14＝m＋1,2＋7＝8＋n，解得:m＝17，n＝1.4．（2020·陜西漢中質檢)關于近代原子物理,下列說法正確的是(D)A．根據(jù)玻爾理論可知，一個氫原子從n＝4能級向低能級2

20212躍遷最多可輻射6種頻率的光子B．放射性物質的半衰期受環(huán)境溫度的影響C．α粒子散射實驗揭示了原子核是可分的D．能量為30eV的光子照射到某一金屬表面時從該金屬表面逸出的電子最大初動能為15eV，為使該金屬發(fā)生光電效應，入射光子的能量至少有15eV[解析]本題考查原子相關知識。根據(jù)玻爾理論可知,一個氫原子從n＝4能級向低能級躍遷最多可輻射3種頻率的光子,選項A錯誤；放射性物質的半衰期由自身內部因素決定,不受環(huán)境溫度的影響，選項B錯誤；盧瑟福通過α粒子散射實驗建立了原子的核式結構模型，沒有揭示原子核是可分的，選項C錯誤；能量為30eV的光子照射到某一金屬表面時從金屬表面逸出的電子最大初動能為15eV，則該金屬的逸出功為15eV,則為使該金屬發(fā)生光電效應，入射光子的能量至少為15eV，選項D正確.5．（2019·湖南益陽期末)2018年11月21日消息，中科院合肥物質科學研究院核能安全所吳宜燦研究員獲得了美國核學會聚變核能杰出成就獎。關于聚變與衰變、天然放射現(xiàn)象，下列說法正確的是(B）3

20212A．原子核核子間的距離接近到10m就會發(fā)生聚變反應10－B．Th衰變成Pb要經(jīng)過6次α衰變和4次β衰變錯誤!錯誤!C．天然放射現(xiàn)象中產(chǎn)生的α射線穿透能力很強且速度與光速相當D．β衰變是放射性元素原子的核外電子具有較高能量時發(fā)生的［解析]本題考查核聚變的條件和天然放射性的相關問題.要使原子核發(fā)生聚變反應，必須使核子間的距離接近到10－15m，A項錯誤；設發(fā)生了x次α衰變和y次β衰變,則根據(jù)質量數(shù)和電荷數(shù)守恒有2x－y＋82＝90,4x＋208＝232,解得x＝6,y＝4，故衰變過程中要經(jīng)過6次α衰變和4次β衰變,B正確；α射線是速度約為0.1c的氦核流，穿透能力弱,C項錯誤；β衰變放出的電子來自原子核內部發(fā)生變化時的產(chǎn)物，D項錯誤。6．(2020·江西南昌一模)在α粒子散射實驗中，α粒子的偏轉是由于受到原子內正電荷的庫侖力作用而發(fā)生的，其中有極少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉,甚至被反向彈回。假定一個速度為v的高速α粒子(42He）與金原子核（Au）發(fā)生彈性正碰（碰錯誤!撞前金原子核可認為是靜止的)，則(D）A．α粒子在靠近金原子核的過程中電勢能逐漸減小4

20212B．α粒子散射實驗說明原子核是由質子和中子組成的C．α粒子散射實驗說明帶正電的物質均勻分布在原子內部D．當它們的距離最小時，α粒子與金原子核的動量大小之比為4︰197[解析]本題考查α粒子散射實驗的原理及相關計算。α粒子在靠近金原子核的過程中，庫侖力做負功，電勢能逐漸增加，選項A錯誤；α粒子散射實驗是原子的核式結構理論的基礎，并不能說明原子核是由質子和中子組成的,選項B錯誤；α粒子散射實驗說明帶正電的物質分布在原子內部很小的區(qū)域內，即原子的內部有一個很小的原子核，選項C錯誤；α粒子在靠近金原子核的過程中，系統(tǒng)動量守恒，當它們的距離最小時，兩者的速度相等，則α粒子與金原子核的動量大小之比等于質量之比，即為4︰197，選項D正確。7．(2019·甘肅甘谷一中月考力，下列說法正確的是(B)A．核力是一互作用，只能發(fā)生在原子核內相鄰核子之間B．某原子經(jīng)過一次α衰變和兩次β衰變后，核內質子數(shù)不)關于原子核的變化、核能及核種弱相變5

20212C．放射性原子核X發(fā)生衰變,生成物的結合能一定小于X的結合能D．U＋n→Ba＋錯誤!kr＋3錯誤!n是太陽內部發(fā)生的核錯誤!錯誤!錯誤!反應之一［解析]本題考查原子核的變化、核能及核力的認識.核力是強相互作用,具有飽和性和短程性，且每個核子只跟鄰近的核子發(fā)生核力的作用，故A錯誤；α衰變的過程中電荷數(shù)少2，β衰變的過程中電荷數(shù)增1，某原子核經(jīng)過一次α衰變和兩次β衰變后，電荷數(shù)不變，核內質子數(shù)不變，故B正確；放射性原子核X發(fā)生衰變，要釋放能量，衰變產(chǎn)物核子總數(shù)不變，比結合能增大，則總結合能一定大于原來X的結合能，故C錯誤；太陽內部的反應是聚變反應，而U＋n→Ba＋錯誤!kr＋3錯誤!錯誤!錯誤!n是裂變反應，故D錯誤.錯誤!二、多項選擇題：在每小題給出的四個選項中，有多項是符合題目要求的。8．(2019·河北大名一中期末）如圖所示為氫原子能級圖,現(xiàn)有大量氫原子從n＝4的能級發(fā)生躍遷，并發(fā)射光子照射一個鈉光管，其逸出功為2。29eV，以下說法正確的是(ABD）6

A．氫原子可能發(fā)出6種不同頻率的光B．能夠讓鈉光電管發(fā)生光電效應現(xiàn)象的有4種光子C．光電管發(fā)出的光電子與原子核發(fā)生β衰變時射出的電子都是來源于原子核內部D．鈉光電管發(fā)出的光電子轟擊處于基態(tài)的氫原子只能使氫原子躍遷到n＝2的能級［解析］本題考查光電效應方程。根據(jù)C錯誤!＝6知，這些氫原子可能輻射出6種不同頻率的光子，故A正確；氫原子由n＝4能級躍遷到n＝2能級，輻射的光子能量是為3。4eV－0.85eV＝2。55eV，大于逸出功，能發(fā)生光電效應；而由n＝4能級躍遷到n＝3能級，輻射的光子能量為1.51eV－0。85eV＝0.66eV，由n＝3能級躍遷到n＝2能級,輻射的光子能量為3。4eV－1。51eV＝1。89eV，都小于逸出功，不能發(fā)生光電效應，因此讓鈉光電管發(fā)生光電效應現(xiàn)象的有n＝4能級躍遷到n＝2能級、n＝4能級躍遷到n＝1能級、n＝3能級躍遷到n＝1能級、n＝2能級躍遷到n＝1能級，共4種光子，故B正確；光電管發(fā)出的光電子來自核外，而原子核發(fā)生β衰變時射出的電子來7,故C錯誤;氫原子從n＝4能級向n＝1能級發(fā)生躍遷，發(fā)射光子能量最大,照射鈉光管發(fā)生光電子的最大能量為E＝13。6eV－0.85eV－2。29eV＝10。46eV，而氫原子從n＝1能級躍遷到n＝2能級，需要吸收的能量為E′＝13。6eV－3.4eV＝10.2eV；氫原子從n＝1能級躍遷到n＝3能級，需要吸收的能量為E′＝13.6eV－1.51eV＝12。09eV。所以鈉光電管發(fā)出的光電子最多能夠讓氫原子從n＝1能級躍遷到n＝2能級，故D正確.9．（2020·浙江杭州一模）如圖是涉及不同物理知識的四幅圖，下列說法正確的是（CD)A．圖甲中，低頻扼流圈的作用是“通高頻阻低頻"B．圖乙中，康普頓效應說明了光子具有波動性C．圖丙中，發(fā)生衰變時粒子在原子核中發(fā)生的反應為n→10H＋e錯誤!錯誤!D．圖丁中，鈾塊的大小是圖中鏈式反應能夠進行的重要因素[解析]本題考查原子物理及相關知識。低頻扼流圈的作用是“通直流阻交流,對高頻交流電的阻礙作用更大，故A錯誤；,故B錯誤；發(fā)生β衰變時中子變成質子，粒子在原子核中發(fā)生的反應為n→H＋e，”，這種線圈的自感系數(shù)很大，對低頻交流電的阻礙作用就很大錯誤!故C正確；鈾塊達到一定體積才可以發(fā)生鏈式反應，故D正確。10．(2019·紅橋區(qū)質檢）靜止的Bi原子核在磁場中發(fā)生衰變后運動軌跡如圖所示，大小圓半徑分別為R1、R2;則下列關于此衰變方程和兩圓軌跡半徑比值判斷正確的是（BC)A．，Bi→Tl＋錯誤!HeB．Bi→Po＋e21183錯誤!錯誤!錯誤!錯誤!C．R1︰R2＝84︰1D．R1︰R2＝207︰4[解析］原子核發(fā)生衰變時，根據(jù)動量守恒可知兩粒子的速度方向相反，由圖可知粒子的運動的軌跡在同一側,根據(jù)左手定則可以得知,衰變后的粒子帶電的電性相反，所以釋放的粒子應該是電子，原子核發(fā)生的應該是β衰變，衰變方程為Bi→錯誤!錯誤!Po＋，1e，選項A錯誤，B正確；根據(jù)R＝mvqB兩粒子動量等大，0－做R1︰R2＝q2︰q1＝84︰1，選項C正確，D錯誤。2021211．(2020·浙江東陽中學檢測)根據(jù)玻爾理論，下列說法正確的是（AD）A．各種原子吸收光譜中的每一條暗線都跟這種原子的發(fā)射光譜中的一條亮線相對應B．電子沿某一軌道繞核運動，若其圓周運動的頻率是ν，則其發(fā)出光子的頻率也是νC．若氫原子處于量子數(shù)為m(m〉1)的定態(tài)，則氫原子是穩(wěn)定的,不輻射光子D．在巴耳末線系中，波長最長的譜線是從量子數(shù)n＝3的能級躍遷到n＝2的能級時發(fā)出的［解析]本題考查玻爾能級躍遷理論相關問題。根據(jù)光譜分析法可知，各種原子吸收光譜中的每一條暗線都跟這種原子的發(fā)射光譜中的一條亮線相對應,A正確;當電子沿某一軌道繞核運動時并不向外輻射能量，其狀態(tài)是穩(wěn)定的,B錯誤；若氫原子處于量子數(shù)為m(m>1）的定態(tài),則氫原子處于激發(fā)態(tài)，是不穩(wěn)定1的，會發(fā)生躍遷向外輻射光子，C錯誤；巴耳末公式為＝λR(錯誤!－）(n＝3,4，5，…），故當波長最長時n＝3，即從n＝3能錯誤!級躍遷至n＝2能級時輻射的光子頻率最小,波長最長,D正確。12．（2019·江蘇七校二模）2019年1月29日，中國散裂中1020212子源加速器打靶束流功率超過50kW,技術水平達到世界前列.散裂中子源是由加速器提供高能質子轟擊重金屬靶而產(chǎn)生中子的裝置。一能量為109eV的質子打到汞、鎢等重核后，導致重核不穩(wěn)定而放出20~30個中子，大大提高了中子的產(chǎn)生效率.關于質子和中子，下列說法中正確的有（CD)A．中子和質子的質量相等B．原子核由質子和中子組成，穩(wěn)定的原子核內,中子數(shù)一定大于質子數(shù)C．原子核的β衰變，實質是核內中子轉化為質子和電子D．中子不帶電，比質子更容易打入重核內［解析］本題考查對于中子和質子的認識。中子質量和質子質量不相等,故A錯誤；根據(jù)原子核內部質量數(shù)與質子數(shù)及中子數(shù)的關系可知，質子數(shù)和中子數(shù)的關系只與元素的種類有關，即中子數(shù)不一定大于質子數(shù)，故B錯誤；根據(jù)β衰變的實質可知，在衰變過程中中子轉化為質子和電子,故C正確；因為在原子核中所有的正電荷集中在原子核，在重核內部，原子核所帶的正電量荷較大，對質子的庫侖斥力較大，而中子不帶電，原子核對中子沒有庫侖力，因此中子比質子更容易打入重核內部，故D正確。11

13．（2020·江蘇揚州月考）人們發(fā)現(xiàn)，不同的原子核，其核子的平均質量（原子核的質量除以核子數(shù))與原子序數(shù)有如圖所示的關系。下列關于原子結構和核反應的說法正確的是A．由圖可知，原子核D和E聚變成原子核F時會有質量虧損,要吸收能量B．由圖可知，原子核A裂變成原子核B和C時會有質量虧損，要放出核能C．已知原子核A裂變成原子核B和C時放出的γ射線能使某金屬板逸出光電子，若增加γ射線強度，則逸出光電子的最大初動能增大D．在核反應堆的鈾棒之間插入鎘棒是為了控制核反應速度［解析]原子核D、E聚變成原子核F,放出能量,選項A