高考物理一輪復習 單元過關(guān)檢測14 原子結(jié)構(gòu) 原子核（含解析）-人教版高三物理試題

單元過關(guān)檢測(十四)原子結(jié)構(gòu)原子核一、選擇題(本題共13小題，在每小題給出的四個選項中，第1～9題只有一項符合題目要求，第10～13題有多項符合題目要求．)1．(2019·廣東東莞質(zhì)檢)物理學是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學，以下說法正確的是()A．光電效應實驗表明光具有波動性B．電子的發(fā)現(xiàn)說明電子是構(gòu)成物質(zhì)的最小微粒C．居里夫人首先發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象D．α粒子散射實驗是原子核式結(jié)構(gòu)理論的實驗基礎(chǔ)D[光電效應實驗表明光具有粒子性，故A錯誤．電子的發(fā)現(xiàn)說明原子內(nèi)部有著復雜的結(jié)構(gòu)，原子是可以再分的，不能說明電子是構(gòu)成物質(zhì)的最小微粒，故B錯誤．貝可勒爾首先發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，故C錯誤．α粒子散射實驗是原子核式結(jié)構(gòu)理論的實驗基礎(chǔ)，故D正確．]2．下列核反應方程中，屬于α衰變的是()A．eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H B．eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)HeC．eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n D．eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)eB[A項屬于原子核的人工轉(zhuǎn)變，B項屬于α衰變，C項屬于聚變反應，D項屬于β衰變．]3．下列說法正確的是()A．重核裂變和輕核聚變過程質(zhì)量守恒B．比結(jié)合能大的原子核分解成比結(jié)合能小的原子核時吸收能量C．氡的半衰期為3.8天，若有4個氡原子核，則經(jīng)過3.8天后就一定只剩下2個氡原子核D．β衰變中產(chǎn)生的β射線實際上是原子的核外電子掙脫原子核的束縛而形成的B[重核裂變和輕核聚變過程都有質(zhì)量虧損，都向外界放出核能，故A錯誤；比結(jié)合能大的原子核分解成比結(jié)合能小的原子核時，核子的總結(jié)合能減小，一定要吸收能量才能完成，故B正確；半衰期是大量放射性元素原子核衰變的統(tǒng)計規(guī)律，對少數(shù)原子核沒有意義，故C錯誤；β衰變中產(chǎn)生的β射線實際上是原子核中的一個中子轉(zhuǎn)變成一個質(zhì)子時形成的，故D錯誤．]4．(2019·江西鷹潭聯(lián)考)一群處于量子數(shù)為n＝3的激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷到量子數(shù)n＝2的激發(fā)態(tài)時，向外輻射頻率為ν0的光子，該光子恰好能使某種金屬發(fā)生光電效應．下列說法正確的是()A．這群氫原子可以向外輻射2種不同頻率的光子B．當照射光的頻率ν大于ν0時，若ν增大，則此金屬的逸出功增大C．當照射光的頻率ν大于ν0時，若光強增大一倍，則光電子的最大初動能也增大一倍D．當用頻率為2ν0的單色光照射該金屬時，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能為hν0D[一群處于量子數(shù)為n＝3的激發(fā)態(tài)的氫原子向外輻射的光子頻率種數(shù)為Ceq\o\al(2,3)＝3，故A錯誤；金屬外層電子克服原子核的束縛，從材料表面逸出所需的最小能量，稱為金屬的逸出功．由金屬本身決定，與入射光的頻率無關(guān)，故B錯誤；光電子的最大初動能Ekm＝hν－W，與光強無關(guān)，故C錯誤；頻率為ν0的光子，恰好能使某種金屬發(fā)生光電效應，則hν0＝W，用頻率為2ν0的單色光照射該金屬，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ekm＝2hν0－W＝hν0，故D正確．]5．(2018·廣東佛山二模)下列四幅圖的有關(guān)說法中正確的是()A．圖甲中的α粒子散射實驗說明了原子核是由質(zhì)子與中子組成B．圖乙中若改用綠光照射，驗電器金屬箔一定不會張開C．圖丙一群氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，最多能輻射6種不同頻率的光子D．圖丁原子核C、B結(jié)合成A時會有質(zhì)量虧損，要釋放能量C[α粒子散射實驗說明了原子具有核式結(jié)構(gòu)，故A項錯誤．紫外線照射金屬板時能產(chǎn)生光電效應，換用綠光照射金屬板可能會產(chǎn)生光電效應，驗電器金屬箔可能會張開，故B項錯誤．一群氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，最多能輻射不同頻率的光子種數(shù)為Ceq\o\al(2,4)＝6，故C項正確．原子核C、B結(jié)合成A時，核子平均質(zhì)量增大，質(zhì)量增大，要吸收能量，故D項錯誤．]6．(2019·河北衡水模擬)一個質(zhì)子和一個中子聚變結(jié)合成一個氘核，同時輻射一個γ光子．已知質(zhì)子、中子、氘核的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，普朗克常量為h，真空中的光速為c.下列說法正確的是()A．核反應方程是eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(3,1)H＋γB．聚變反應中的質(zhì)量虧損Δm＝m3－m2－m1C．輻射出的γ光子的能量E＝(m3－m1－m2)cD．γ光子的波長λ＝eq\f(h,m1＋m2－m3c)D[根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒知，該核反應方程為：eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(2,1)H＋γ，故A項錯誤；聚變反應中的質(zhì)量虧損Δm＝m1＋m2－m3，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程知，輻射的光子能量ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3)c2，故B、C項錯誤；根據(jù)ΔE＝heq\f(c,λ)得，波長λ＝eq\f(hc,ΔE)＝eq\f(hc,m1＋m2－m3c2)＝eq\f(h,m1＋m2－m3c)，故D項正確．]7．在勻強磁場里有一個原來靜止的放射性碳14，它所放射的粒子與反沖核的軌跡是兩個相切的圓，圓的半徑之比為5∶1，如圖所示．那么碳的衰變方程是()A．eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(10,4)Be B．eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,1)e＋eq\o\al(14,5)BC．eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(14,7)N D．eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(12,5)BD[由于兩個軌跡為外切圓，放出的粒子和反沖核的速度方向相反，由左手定則可知，它們必均為正電荷；而衰變過程中兩者動量大小相等，方向相反，由于qBv＝eq\f(mv2,R)，則R＝eq\f(mv,qB)，因半徑之比為5∶1，所以它們的電荷量之比為1∶5，由此可知選項D正確．]8．(2019·山東青島二中模擬)用如圖甲所示的裝置研究光電效應現(xiàn)象．閉合開關(guān)S，用頻率為ν的光照射光電管時發(fā)生了光電效應．圖乙是該光電管發(fā)生光電效應時光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖象，圖線與橫軸的交點坐標為(a,0)，與縱軸的交點坐標為(0，－b)，下列說法中正確的是()A．普朗克常量為h＝eq\f(a,b)B．斷開開關(guān)S后，電流表的示數(shù)不為零C．僅增加照射光的強度，光電子的最大初動能將增大D．保持照射光強度不變，僅提高照射光頻率，電流表的示數(shù)保持不變B[根據(jù)Ekm＝hν－W0得，縱軸截距的絕對值等于金屬的逸出功，等于b，當最大初動能為零時，入射光的頻率等于截止頻率，所以金屬的截止頻率為ν0＝a，普朗克常量為h＝eq\f(b,a)，故A錯誤．開關(guān)S斷開后，因光電子有初動能，因此電流表G的示數(shù)不為零，故B正確．根據(jù)光電效應方程可知，最大初動能與入射光頻率有關(guān)，與光的強度無關(guān)，故C錯誤．若保持照射光強度不變，僅提高照射光頻率，則光子數(shù)目減少，電流表的示數(shù)減小，故D錯誤．]9．(2019·領(lǐng)航高考沖刺卷)如圖所示為氫原子的能級圖，已知某金屬的逸出功為6.44eV，則下列說法正確的是()A．處于基態(tài)的氫原子可以吸收能量為12.1eV的光子而被激發(fā)B．用能量為12.5eV的電子轟擊處于基態(tài)的氫原子，一定不能使氫原子發(fā)生能級躍遷C．用n＝4能級躍遷到n＝1能級輻射的光子照射金屬，從金屬表面逸出的光電子最大初動能為6.31eVD．一群處于n＝4能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產(chǎn)生4種譜線C[(－13.6eV)＋(12.1eV)＝1.50eV不等于任何能級差，則處于基態(tài)的氫原子吸收能量為12.1eV的光子不能被激發(fā)，選項A錯誤；12.5eV大于1、2和1、3之間的能級差，則用能量為12.5eV的電子轟擊處于基態(tài)的氫原子，能使氫原子發(fā)生能級躍遷，選項B錯誤；從n＝4能級躍遷到n＝1能級輻射的光子能量為(－0.85eV)－(－13.6eV)＝12.75eV，則用它照射金屬，從金屬表面逸出的光電子最大初動能為12.75eV－6.44eV＝6.31eV，選項C正確；一群處于n＝4能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產(chǎn)生Ceq\o\al(2,4)＝6種譜線，選項D錯誤．]10．關(guān)于原子核的結(jié)合能，下列說法正確的是()A．原子核的結(jié)合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B．一重原子核衰變成α粒子和另一原子核，衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于原來重核的結(jié)合能C．銫原子核(eq\o\al(133,53)Cs)的結(jié)合能小于鉛原子核(eq\o\al(208,55)Pb)的結(jié)合能D．比結(jié)合能越大，原子核越不穩(wěn)定ABC[根據(jù)結(jié)合能的定義，A正確；由比結(jié)合能曲線可知，輕原子核和重原子核的比結(jié)合能較小，中等質(zhì)量的原子核比結(jié)合能較大，故B、C正確；比結(jié)合能越大原子核越穩(wěn)定，D錯誤．]11．下列說法正確的是()A．α、β、γ三種射線中，α射線的穿透能力最強B．放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性C．盧瑟福通過實驗發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應方程為eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HD．質(zhì)子、中子、α粒子的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，那么質(zhì)子和中子結(jié)合成一個α粒子，所釋放的核能為ΔE＝(m1＋m2－m3)c2BC[α、β和γ三種射線中，γ射線的穿透能力最強，電離能力最弱，故A錯誤．放射性元素的放射性與核外電子無關(guān)，故放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性，故B正確．盧瑟福通過實驗發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應方程為eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,7)O＋eq\o\al(1,1)H，故C正確．兩個質(zhì)子和兩個中子結(jié)合成一個α粒子，質(zhì)量虧損Δm＝2m1＋2m2－m3，由質(zhì)能方程可知，釋放的能量ΔE＝Δmc2＝(2m1＋2m2－m3)c2，故D錯誤．]12．(2019·湖北七市州聯(lián)考)如圖所示是氫原子的能級圖，大量處于n＝5激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時，一共可以輻射出10種不同頻率的光子．其中萊曼系是指氫原子由高能級向n＝1能級躍遷時釋放的光子，則()A．10種光子中波長最短的是從n＝5能級躍遷到n＝1能級時產(chǎn)生的B．10種光子中有4種屬于萊曼系C．使n＝5能級的氫原子電離至少要0.85eV的能量D．從n＝2能級躍遷到基態(tài)釋放光子的能量等于從n＝3能級躍遷到n＝2能級釋放光子的能量AB[10種光子中波長最短的就是頻率(能量)最大的，是從n＝5能級躍遷到n＝1能級輻射出的光子，A正確；10種光子中，從激發(fā)態(tài)躍遷到n＝1能級輻射出的光子有四種，分別為從n＝5、4、3、2能級躍遷到n＝1能級輻射出的光子，它們都屬于萊曼系，B正確；使n＝5能級的氫原子電離至少要0.54eV的能量，C錯誤；從n＝2能級躍遷到基態(tài)釋放光子的能量為10.20eV，而從n＝3能級躍遷到n＝2能級釋放光子的能量為1.89eV，D錯誤．]13．(2019·湖北八校聯(lián)考)如圖甲所示，在光電效應實驗中，某同學用相同頻率的單色光，分別照射陰極材料為鋅和銅的兩個不同的光電管，結(jié)果都能發(fā)生光電效應．圖乙為其中一個光電管的遏止電壓Uc隨入射光頻率ν變化的函數(shù)關(guān)系圖象．對于這兩個光電管，下列判斷正確的是()A．因為材料不同逸出功不同，所以遏止電壓Uc不同B．光電子的最大初動能不同C．因為光強不確定，所以單位時間逸出的光電子數(shù)可能相同，飽和光電流也可能相同D．兩個光電管的Uc－ν圖象的斜率可能不同ABC[根據(jù)光電效應方程Ek＝hν－W0和Uce＝Ek得，頻率相同，逸出功不同，則遏止電壓也不同，A正確；根據(jù)光電效應方程Ek＝hν－W0得，頻率相同，逸出功不同，則光電子的最大初動能也不同，B正確；雖然光的頻率相同，但光的強度不確定．所以單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)可能相同，飽和光電流也可能相同，C正確；由Uc＝eq\f(hν,e)－eq\f(W0,e)知圖線的斜率為eq\f(h,e)，即只與h和e有關(guān)，斜率為常數(shù)，一定相同，D錯誤．]二、非選擇題14．一個靜止的氮核(eq\o\al(14,7)N)俘獲了一個速度為2.3×107m/s的中子生成一個復核A，A又衰變成B、C兩個新核，設(shè)B、C的速度方向與中子方向相同，B的質(zhì)量是中子的11倍，速度是106m/s，B、C在同一磁場中做圓周運動的半徑之比RB∶RC＝11∶30.求：(1)C核的速度大??；(2)根據(jù)計算判斷C核是什么？(3)寫出核反應方程．解析氮核吸收了一個中子變成復核不穩(wěn)定，發(fā)生衰變，整個過程中，中子、氮核以及兩個新核組成一個系統(tǒng)過程前后都不受外界的干擾，所以整個系統(tǒng)在俘獲與衰變過程中動量均守恒，利用這一點，可求出C核的速度，然后根據(jù)粒子在磁場中的運動情況就可以判斷出新核的種類，寫出核反應方程．氮核俘獲中子到衰變成B、C兩個新核的過程中動量守恒mnvn＝mBvB＋mCvC ①根據(jù)衰變規(guī)律，可知C核的質(zhì)量數(shù)為14＋1－11＝4解得vC＝3×106m/s再由帶電粒子在洛倫茲力的作用下做圓周運動的知識R＝