版高考物理大一轮复习 第十二章 近代物理 第二节 原子与原子核课后达标能力提升

第二节原子与原子核
(建议用时：40分钟)
一、单项选择题
1．(2017·高考上海卷)在同位素氢、氘、氚的核内拥有相同的()
A．核子数B．电子数
C．中子数D．质子数
剖析：选 D.同位素是指在原子核中的质子数相同而中子数不相同的元素，故氢、氘、氚的核内拥有相同的质子数，D项正确．
2．如图，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，以下说法正确的选项是()
A．①表示γ射线，③表示α射线
B．②表示β射线，③表示α射线
C．④表示α射线，⑤表示γ射线
D．⑤表示β射线，⑥表示α射线
剖析：选C.γ射线为电磁波，在电场、磁场中均不偏转，故②和⑤表示γ射线，A、B、D项错误；α射线中的α粒子为氦的原子核，带正电，在匀强电场中，沿电场方向偏转，故③表示α射线，由左手定则可知在匀强磁场中α射线向左偏，故④表示α射线，C项正确．
3. (2018·高考天津卷)国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，获得中子束流，能够为诸多领域的研究和工业应用供应先进的研究平台．以下核反应中放出的粒子为中子的是()
A.147N俘获一个α粒子，产生178O并放出一个粒子
B.2713Al俘获一个α粒子，产生3015P并放出一个粒子
C.115B俘获一个质子，产生84Be并放出一个粒子
D.63Li俘获一个质子，产生32He并放出一个粒子
剖析：选B.依照核反应过程中质量数守恒及电荷数守恒可知，147N＋42He→17 8O＋11H，A项错误；2713Al＋42He→3015P＋10n，B项正确；115B＋11H→84Be＋42He，C 项错误；63Li＋11H→32He＋42He，D项错误．
4．(2019·上海理工大附中期中)以下列图为卢瑟福α粒子散射实验装置的表示图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，经过显微镜前相连的荧光屏可观察α粒子在各个角度的散射情况．以下说法正确的选项是()
A．在图中的A、B两地址分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数相同多
B．在图中的B地址进行观察，屏上观察不到任何闪光
C．卢瑟福采纳不相同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基实情似
D．α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金原子后产生的反弹
剖析：选C.放在A地址时，相同时间内观察到屏上的闪光次数应最多，说明大多数射线基本不偏折，可知金箔原子内部很空旷，故A错误；放在B地址时，相同时间内观察到屏上的闪光次数较少，说明较少射线发生偏折，可知原子内部带正电的体积小，故B错误；采纳不相同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基实情似，故C正确；α粒子发生散射的主要原因是α粒子碰到金原子库仑力作用，且金原子质量较大，从而出现的反弹，故D错误．5．(2018·高考北京卷)在核反应方程42He＋147N→178O＋X中，X表示的是()
A．质子B．中子
C．电子D．α粒子
剖析：选A.由核反应方程中，电荷数守恒和质量数守恒可知，X为11H，选
项A正确．
6．(2016·高考上海卷)研究放射性元素射线性质的实验装置以下列图．两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极a、b连接，放射源发出的射线从其上方小孔向外射出．则()
A．a为电源正极，到达A板的为α射线
B．a为电源正极，到达A板的为β射线
C．a为电源负极，到达A板的为α射线
D．a为电源负极，到达A板的为β射线
剖析：选B.从题图能够看出，到达两极板的粒子做类平抛运动，到达A极板的粒子在初速度方向的位移小于到达B板的粒子在初速度方向的位移，粒子
在初速度方向做匀速直线运动，则依照公式x＝v0t＝v0md2
qU，两个粒子初速度
v0相差不大，两极板间电压U相同，放射源与两极板的距离d
2也相同，而电子的
m
q小得多，因此电子在初速度方向的位移小，故达到A极板的是β射线，A极板带正电，a为电源的正极，应选项B正确．
7．质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3.当一个质子和一其中子结合成氘核时，释放的能量是(c表示真空中的光速)()
A．(m1＋m2－m3)c B．(m1－m2－m3)c
C．(m1＋m2－m3)c2D．(m1－m2－m3)c2
剖析：选C.由质能方程ΔE＝Δmc2，其中Δm＝m1＋m2－m3，可得ΔE＝(m1＋m2－m3)c2，选项C正确，A、B、D错误．
8．(2019·江苏清江中学高三模拟)以下列图为氢原子的能级图，当氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级时，辐射出光子a；当氢原子从n＝3能级跃迁到n ＝1能级时，辐射出光子b，则以下说法中正确的选项是()
A．光子a的能量大于光子b的能量
B．光子a的波长小于光子b的波长
C．b光比a光更简单发生衍射现象
D．在同种介质中，a光子的流传速度大于b光子的流传速度
剖析：选D.氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级的能级差小于从n＝3的能级跃迁到n＝1的能级时的能级差，依照E m－E n＝hν，知光子a的能量小于光子b的能量，故A错误；光子a的频率小于光子b的频率，因此b的频率大，波长小，因此a光更简单发生衍射，故B、C错误；光子a的频率小，则折
射率小，依照v＝c
n知，光子a在介质中的流传速度大于光子b在介质中的流传
速度，故D正确．
二、多项选择题
9．科学家使用核反应获得氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：X＋Y→42He＋31H＋4.9 MeV和21H＋31H→42He＋X＋17.6 MeV，以下表述正确的有()
A．X是中子
B．Y的质子数是3，中子数是6
C．两个核反应都没有质量损失
D．氘和氚的核反应是核聚变反应
剖析：选AD.核反应方程遵守核电荷数守恒和质量数守恒，则由21H＋31H→42 He＋X＋17.6 MeV知X为10n，由X＋Y→42He＋31H＋4.9 MeV知Y为63Li，其中Y 的质子数是3，中子数也是3，选项A正确，选项B错误；两个核反应都释放出核能，故都有质量损失，选项C错误；X＋Y→42He＋31H＋4.9 MeV是原子核的人工转变，21H＋31H→42He＋10n＋17.6 MeV为轻核聚变，选项D正确．10．能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的路子之一．以下释放核能的反应方程，表述正确的有()
A.31H＋21H→42He＋10n是核聚变反应
B.31H＋21H→42He＋10n是β衰变
C.235
92U＋10n→144
56Ba＋8936Kr＋310n是核裂变反应
D.235
92U＋10n→140
54Xe＋9438Sr＋210n是α衰变
剖析：选AC.β衰变时释放出电子(0
－1
e)，α衰变时释放出氦原子核(42He)，可知选项B、D错误；选项A中一个氚核和一个氘核结合成一个氦核并释放出一其中子是典型的核聚变反应；选项C中一个U235原子核吸取一其中子，生成一个Ba原子核和一个Kr原子核并释放出三其中子是典型的核裂变反应，应选项A、C正确．
11．(2016·高考全国卷Ⅲ改编)一静止的铝原子核2713Al俘获一速度为1.0×107 m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核2814Si，以下说法正确的选项是() A．核反应方程为p＋2713Al―→2814Si
B．核反应过程中系统动量守恒
C．核反应过程中系统能量不守恒
D．核反应前后核子数相等，因此生成物的质量等于反应物的质量之和
剖析：选AB.核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，A项正确；微观粒子相互作用过程中，满足动量守恒定律，B项正确；题述核反应过程属于“二合一”形式的完好非弹性碰撞，机械能有损失，但对于封闭的系统，能量依旧守恒，C项错误；核反应过程中的机械能有损失，故存在质量损失现象，D项错误．
12. (2019·东北三校联考)以下列图，氢原子可在以下各能级间发生跃迁，设从n＝4到n＝1能级辐射的电磁波的波长为λ1，从n＝4到n＝2能级辐射的电磁波的波长为λ2，从n＝2到n＝1能级辐射的电磁波的波长为λ3，则以下关系式中正确的选项是()
A．λ1<λ3B．λ3<λ2
C．λ3>λ2 D.1
λ3＝
1
λ1＋
1
λ2
剖析：选AB.已知从n＝4到n＝1能级辐射的电磁波的波长为λ1，从n＝4到n＝2能级辐射的电磁波的波长为λ2，从n＝2到n＝1能级辐射的电磁波的波
长为λ3，则λ1、λ2、λ3的关系为h c
λ1>h
c
λ3>h
c
λ2，即
1
λ1>
1
λ3，λ1<λ3，
1
λ3>
1
λ2，λ3<λ2，
又h c
λ1＝h
c
λ3＋h
c
λ2，即
1
λ1＝
1
λ3＋
1
λ2，则
1
λ3＝
1
λ1－
1
λ2，即正确选项为A、B.
13．如图为氢原子的能级表示图，则以下对氢原子跃迁的理解正确的选项
是()
A．由高能级向低能级跃迁时辐射出来的光子必然不能够使逸出功为 3.34 eV的金属发生光电效应
B．大量处于n＝4能级的氢原子向n＝1能级跃迁时，向外辐射6种不相同频率的光子
C．大量处于n＝3能级的氢原子向n＝1能级跃迁时，用发出的光照射逸出功为3.34 eV的金属，从金属表面逸出的光电子的最大初动能为8.75 eV D．若是用光子能量为10.3 eV的光照射处于n＝1能级的氢原子，则该能级的氢原子能够跃迁到较高能级
剖析：选BC.氢原子从高能级向低能级跃迁时放出的光子的能量等于前后两个能级之差，当氢原子从高能级跃迁到基态时放出的光子的能量最小值为－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，大于3.34 eV，因此必然能使逸出功为3.34 eV的金属发生光电效应，A错误；大量处于n＝4能级的氢原子向基态跃迁时，辐射
光子的种类为C24＝4×3
2＝6，B正确；大量处于n＝3能级的氢原子向n＝1能级
跃迁时，辐射出的光子能量最大为－1.51 eV－(－13.6 eV)＝12.09 eV，用此光子照射逸出功为3.34 eV的金属，由爱因斯坦光电效应方程可得该金属的最大初动能为12.09 eV－3.34 eV＝8.75 eV，C正确；当氢原子由低能级向高能级跃迁时，氢原子吸取的光子能量必然等于两能级之间的能量差，而由氢原子的能级图可知任何两能级间的能量差都不等于10.3 eV，因此不能够使n＝1能级的氢原
子跃迁到较高的能级，D 错误．
三、非选择题
14．依照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量________(选填“越大”或“越小”)．已知氢原子的基态能量为E 1(E 1<0)，电子质量为m ，基态氢原子中的电子吸取一频率为ν的光子被电离后，电子速度大小为________(普朗克常量为h )．
剖析：电子离原子核越远电势能越大，原子能量也就越大；依照动能定理有，
hν＋E 1＝12mv 2，因此电离后电子速度为
2（hν＋E 1）m
. 答案：越大 2（hν＋E 1）m 15．小明用金属铷为阴极的光电管，观察光电效应现象，实验装置表示图如图甲所示．已知普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s.
(1)图甲中电极A 为光电管的________(选填“阴极”或“阳极”)；
(2)实验中测得铷的遏止电压U c 与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc ＝________Hz ，逸出功W 0＝________J ；
(3)若是实验中入射光的频率ν＝7.00×1014Hz ，则产生的光电子的最大初动能E k ＝________J.
剖析：(1)在光电效应中，电子向A 极运动，故电极A 为光电管的阳极．
(2)由题图可知，铷的截止频率νc 为 5.15×1014 Hz ，逸出功W 0＝hνc ＝
6.63×10－34×5.15×1014 J≈3.41×10－19 J.
(3)当入射光的频率为ν＝7.00×1014Hz 时，由E k ＝hν－h νc 得，光电子的最大初动能为
E k ＝6.63×10－34×(7.00－5.15)×1014 J≈1.23×10－19 J.
答案：(1)阳极
(2)5.15×1014[(5.12～5.18)×1014均视为正确] 3.41×10－19[(3.39～
3.43)×10－19均视为正确]
(3)1.23×10－19[(1.21～1.25)×10－19均视为正确]。