2019年高考物理总复习(教科版)试题：第十二章 原子与原子核 第2课时 原子结构与原子核 含解析

第2课时原子结构与原子核
1、(2018·贵州安顺模拟)根据α粒子散射实验,卢瑟福提出了原子的核式结构模型、如图表示了原子核式结构模型的α粒子散射图景、图中实线表示α粒子的运动轨迹、其中一个α粒子在从a运动到b、再运动到c的过程中(α粒子在b点时距原子核最近),下列判断正确的是( B )
A、α粒子的动能先增大后减小
B、α粒子的电势能先增大后减小
C、α粒子的加速度先变小后变大
D、电场力对α粒子先做正功后做负功
【解析】：α粒子受到斥力作用,根据电场力做功特点可知从a运动到b过程中电场力做负功,电势能增加,动能减小,从b运动到c过程中,电场力做正功,电势能减小,动能增加,A,D错误,B正确;根据点电荷周围电场可知,距离原子核近的地方电场强度大,故越靠近原子核加速度越大,因此α粒子加速度先增大后减小,故C错误、
2、(2018·上海闵行区模拟)在分析α粒子散射实验现象时,不考虑电子对α粒子运动轨迹的影响,这是因为α粒子与电子( C )
A、不会相遇
B、不发生相互作用
C、发生的相互作用可以忽略
D、发生的相互作用可以相互抵消
【解析】：卢瑟福在分析α粒子散射实验现象时,认为电子不会对α粒子偏转产生影响,其主要原因是电子的质量很小,α粒子与电子发生的相互作用可以忽略,就算碰到,也不会引起明显的偏转,故C正确,A,B,D错误、
3、(2018·湖南常德模拟)(多选)有关氢原子光谱的说法正确的是( BCD )
A、氢原子的发射光谱是连续谱
B、氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光
C、氢原子光谱说明氢原子能级是分立的
D、巴尔末公式反映了氢原子辐射光子频率的分立特性
【解析】：由于氢原子发射的光子的能量E=E n-E m,所以发射的光子的能量值E是不连续的,只能是一些特定频率的谱线,故A错误,B正确;由于氢原子的轨道是不连续的,故氢原子的能级是不连续的即是分立的,故C正确;由于跃迁时吸收或发射的光子的能量是两个能级的能量差,所以氢原子光谱的频率与氢原子能级的能量差有关,巴尔末公式反映了氢原子辐射光子频率的分立特性;故D正确、
4、(2018·河南安阳模拟)一群处于基态的氢原子吸收某种光子后,向外辐射了a,b,c三种光,其波长分别为λa,λb,λc,且λa>λb>λc,三种光子的能量分别为E a,E b,E c,若a光恰能使某金属产生光电效应,则( D )
A、被氢原子吸收的光子的能量为
B、E a=E b+E c
C
D、b光一定能使该金属发生光电效应
【解析】：根据能级间跃迁辐射或吸收的光子的能量等于两能级间的
能级差,且λa>λb>λc,知E c=E a+E b,氢原子吸收的光子的能量为
A,B错误;根据光子能量与波长的关系有=h
故C错误;b光的光子能量大于a光的光子能量,a光恰好能使某金属发生光电效应,则b光一定能使该金属发生光电效应、故D正确、5、(2018·河北保定模拟)氢原子能级的示意图如图所示,大量氢原子从n=4的能级向n=2的能级跃迁时辐射出可见光a,从n=3的能级向n=2的能级跃迁时辐射出可见光b,则( C )
A、氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出γ射线
B、大量氢原子从n=4的能级向n=2的能级跃迁时能够辐射出6种频率的光子
C、a光子能量比b光子的能量大
D、氢原子在n=2的能级时可吸收任意频率的光而发生电离
【解析】：因为γ射线是原子核变化时辐射的,因此氢原子从高能级向
低能级跃迁时,不会辐射γ射线,故A错误;大量的氢原子从n=4的能级向n=2的能级跃迁时释放3种频率的光子,故B错误;从n=4的能级向n=2的能级跃迁时辐射出的光子能量大于从n=3的能级向n=2的能级跃迁时辐射出的光子能量,则a光子能量比b光子的能量大,故C正确;氢原子在n=2能级时,吸收的能量需大于等于3、4 eV,才能发生电离,故D错误、
6、(2018·湖北宜昌质检)关于天然放射现象,下列说法正确的是( B )
A、放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间就是半衰期
B、放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时,辐射出γ射线
C、当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时,将发生β衰变
D、放射性物质放出的射线中,α粒子动能很大,因此贯穿物质的本领很强
【解析】：放射性元素的半衰期是有一半该元素的原子核发生衰变所用的时间,故A错误;放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时,辐射出γ射线,故B正确;β衰变的实质是核内的中子可以转化成质子和电子,产生的电子从核内发射出来,这就是β衰变,当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时将向低能级跃迁,不是发生衰变,故C错误;α粒子动能很大,但是贯穿物质的本领很弱,故D错误、
7、(2018·沈阳模拟)(多选)正电子发射机断层显像(PET)的基本原理
是将放射性同位素在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇而湮灭,转化为一对γ光子而被探测器探测到后,经计算机处理即产生清晰的图像、根据PET的原理、下列说法正确的是( AD )
A
B、在PET的主要用途是正常参与代谢
C、在PET注入人体参与代谢化合后半衰期会发生变化
D作为“示踪原子”是因为其半衰期短,对人体影响较小
【解析】在人体内衰变的方程
是故A正确;在PET中的主要用途是作为示踪原子,故B错误;半衰期的大小与元素所处的物理环境和化学状态无关,可
知注入人体参与代谢化合后半衰期不变,故C错误;作为“示踪原子”是因为其半衰期短,对人体影响较小,故D正确、
8、(2018·南通模拟)下列说法中正确的是( A )
A、β衰变的实质是原子核内的一个中子转化成一个质子,同时释放出一个电子
B衰变成α粒子和另一原子核,衰变产物的比结合能一定小于铀核的比结合能
C、实验表明,只要照射光的强度足够大,就一定能发生光电效应
D、放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关
【解析】：β衰变的实质是原子核内的一个中子转化成一个质子,同时
释放出一个电子,故A正确;衰变的过程中会释放能量,所以衰变产物的比结合能一定大于铀核的比结合能,故B错误;根据光电效应方程可知,发生光电效应的条件与光的频率有关,与光的强度无关,故C错误;放射性元素的半衰期是由放射性元素本身决定的,与原子所处的化学状态和外部条件无关,故D错误、
9、(2018·安徽宿州模拟)铀核经过m次α衰变和n次β衰变变成铅核关于该过程,下列说法中正确的是( B )
A、m=5,n=4
B的比结合能小
C的结合能
D衰变过程的半衰期与温度和压强有关
【解析】根据质量数守恒和电荷数守恒,有235=207+4m,92=82+2m-n,解得m=7,n=4,故A错误;比结合能越大,原子核结合得越牢固,原子核越稳定,所以铀核的比结合能
比铅核的比结合能小,故B正确;铀核根据爱因斯坦质能方程知,有质量亏损,释放能量,则衰变产物的结合能之和一定大于铀核的结合能,故C错误;放射性元素的半衰期与温度、压强无关,故D错误、
10·宁波质检)放出α粒子后变成钋核α粒子动能为Eα、若衰变放出的能量全部变为反冲核和α粒子的动能,真空中的光速为c,则该反应中的质量亏损为( C )
A B、0
C D
【解析】：设α粒子的质量为m1,反冲核的质量为m2,反冲核的速度大
小为v′、根据动量守恒定律可得,m1v=m2v′,则α粒子动
能为Eα2,反冲核的动能E′2v′2,则E′=Eα,释放的总动
能为Eα+αα,根据能量守恒知,释放的核能E=α,根据爱
因斯坦质能方程E=Δmc2得,Δ正确、
11、(2018·辽宁营口模拟)一个原子核在中子的轰击下发生一
种可能的裂变反应,X+则下列叙述
正确的是( A )
A、X原子核中含有54个质子
B、X原子核中含有141个核子
C、因为裂变时释放能量,根据E=mc2,所以裂变后的总质量数增加
D、因为裂变时释放能量,出现质量亏损,所以生成物的总质量数减少【解析】：设X的原子核中含有x个质子,质量数为y,根据电荷数和质量数守恒有,92=x+38,235+1=y+94+2,解得,x=54,y=140,故质子数为54个,而核子数为140个,故A正确,B错误;因为裂变时出现质量亏损,从而释放出能量,所以裂变后的总质量减少,但总的质量数是不变的,故C,D错误、
12·上饶一模)在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等材料,这些岩石都不同程度地含有放射性元素,如有些含有铀、钍的花岗岩会释放出放射性气体氡,氡会发生放射性衰变,放出α,β,γ射线,已知氡的半衰期为3、8天,则下列说法正确的是( C )
A、发生α衰变时,生成的核与原来的核相比,中子数少4
B、发生β衰变时,释放出电子,说明原子核内有电子存在
C、γ射线一般伴随着α或β射线产生,其中γ射线的穿透能力最强,电离能力却最弱
D、若只有4个氡核,经7、6天一定只剩下1个氡核
【解析】：根据质量数和电荷数守恒可知,发生α衰变放出导致质子数减少2,质量数减少4,故中子数减少2,故A错误;发生β衰变的过程是一个中子变为质子同时放出一个电子,并非原子核内有电子存在,故B错误;根据α,β,γ三种射线特点可知,γ射线穿透能力最强,电离能力最弱,α射线电离能力最强,穿透能力最弱,故C正确;半衰期是对大量原子核的衰变的统计规律,对于少量原子核是无意义的,故D错误、
13、(2018·龙岩模拟)日本9、0级大地震导致福岛核电站发生核泄漏事故,引起周边国家的关注和恐慌、核反应会产生许多放射性的副产品如碘131和铯137,由于发生核泄漏,许多国家都已检测出这两种元素、有关核反应及其产物,以下说法正确的是( D )
A、日本福岛核电站是采用可控聚变反应技术,将产生的核能转化为
电能
B
C、已知铯137的半衰期为30年,现有100个原子核铯137经过60年将剩下25个
D、若核反应中质量亏损了Δm,则将释放Δmc2的核能、
【解析】：日本福岛核电站是采用可控裂变反应技术,故A错误;核反应方程要满足质量数和电荷数守恒,故该反应产生2个中子,故B错误;半衰期是对大量放射性元素的统计规律,对个别少量原子核是无意义的,故C错误;根据质能方程可知,若核反应中质量亏损了Δm,则将释放E=Δmc2的核能,故D正确、
14·武汉模拟)(多选)一种典型的铀核裂变
是生成钡和氪,同时放出3个中子,
已知部分原子核的比结合能与核子数的关系如图所示,下列说法正确的是( AD )
A、核反应方程中,X粒子是中子
B、核反应方程中,X粒子是质子
U和核的比结合能最大,它最稳定
U和核的核子数最多,它的结合能最大
【解析】：根据核反应方程结合质量数和电荷数守恒可知,X粒子是中
子,故A正确,B错误;根据比结合能的曲线可知,在附近原子核的
比结合能最大,然后随核子数的增大,比结合能减小,
和相比核的比结合能最大,它最稳定,故C错误;由于在核反
应的过程中释放核能,核的核子数最多,它的结合能最大,故D正确、
15·山东烟台模拟)某实验室工作人员,用初
速度v0=0、09c(c为真空中的光速)的α
、若某次碰撞可看做对心正碰,碰后新核与质子同方向运动,垂直磁场方向射入磁场,通过分析偏转半径可得出新核与质子的速度大小之比为1∶20,已知质子质量为m,则( B )
A
B、质子的速度v约为0、19c
C、若用两个上述质子发生对心弹性碰撞,则每个质子的动量变化量是
0、19mc
D、若用两个上述质子发生对心弹性碰撞,则每个质子的动量变化量方向与末动量方向相反
【解析】：由题意可知,He故A错误;设α粒子、新核的质量分别为4m,17m,质子的速度为v,由题意可知,
选取α粒子运动的方向为正方向,由动量守恒定律得,4mv0+mv,解得,v≈0、19c,故B正确;两质子质量相等且发生对心弹性碰撞,则碰撞后两质子交换速度、对某一质子,选其末动量方向为正方向,则p2=mv,p1=-mv,又Δp=p2-p1,故解出Δp=0、38mc,方向
与末动量方向一致,故C,D错误、
16·潍坊期中)核发生α衰变生成放出α粒子的运动速度为v0、已知一个核子的质量为m0,真空中的光速为c、设衰变过程中放出的能量全部转化成动能、求：(1)写出衰变方程;
(2核的运动速度;
(3)衰变过程中的质量亏损、
【解析】：(1)根据质量数守恒与电荷数守恒,写出该衰变方程为
、
(2)设镭核的反冲速度大小为v,选取α粒子运动的方向为正方向、由动量守恒定律得
0=mv0+Mv,
所以0,负号表示速度的方向与α粒子运动的方向相反、
(3)由质能方程ΔE=Δmc2得,
Δ2
联立得
答案：(1Th
方向与α粒子运动的方向相反。