2017届高考物理一轮总复习课时跟踪训练44动量近代物理初步第3讲原子结构原子核(选修3-5)

第3讲原子结构原子核
一、选择题
1. （2015 •南京模拟）以下说法中正确的是（）
A. 汤姆孙通过实验发现了质子
B. 贝克勒尔通过实验发现了中子
C. 卢瑟福通过实验提出了原子的核式结构模型
D. 查德威克发现了天然放射现象，说明原子具有复杂的结构
［解析］汤姆孙通过实验发现了电子而不是质子，A错误；贝克勒尔发现了天然放射现
象，揭示了原子核的复杂性，而中子是由英国物理学家查德威克发现的，所以 B D错误；
卢瑟福通过a粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，C正确.
［答案］C
2•天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可推知（）
三种射线霰铅铅
A. ②来自于原子核外的电子
B. ①的电离作用最强，是一种电磁波
C. ③的电离作用较强，是一种电磁波
D. ③的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子
［解析］由图知三种射线的穿透能力由弱到强是① ＜②＜③，故①是a射线，实质是；He, 不是电磁波；②是3射线，实质是高速电子流；③是丫射线，其电离作用最弱，故只有 D 项对.
［答案］D
3. （2015 •重庆联考）仔细观察氢原子的光谱，发现它只有几条分离的不连续的亮线，
其原因是（）
A. 氢原子只有几个能级
B. 氢原子只能发出平行光
C. 氢原子有时发光，有时不发光
D. 氢原子辐射的光子的能量是不连续的，所以对应的光的频率也是不连续的
［解析］根据玻尔理论可知，氢原子的能量是不连续的，辐射的光子的能量是不连续的，辐射的光子频率满足h v = En- E，所以辐射的光子频率不连续.故D正确，A、B、C错误.
［答案］D
4. （2015 •天津六校联考）氢原子能级的示意图如右图所示，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
n £/cV
» --------------------------- Q 4 -------------------------- -0^5 3 ----------------------------- -LSI 2 -------------------------- -S 4
氢原子在n = 2的能级时可吸收能量为 3.6 eV 的光子而发生电离
氢原子从n = 4的能级向n = 3的能级跃迁时辐射出光子的能量可以小于
0.66 eV
［解析］从n = 2电离所需的最小能量等于：
E — E 2= 0 — ( — 3.4) = 3.4 eV,光子能量3.6
eV 高于此值故能引起电离，故 A 正确.氢原子从 n = 4的能级向n = 3的能级跃迁时辐射出 光子的能量为： —0.85 — ( — 1.51) = 0.66 eV ，故B 错误.根据跃迁规律可知从
n = 4向n
=2跃迁时辐射光子的能量大于从 n = 3向n = 2跃迁时辐射光子的能量， 则可见光a
的光子
又根据光子能量 E =h v 可得a 光子的频率大于 b 光子的频率，故 a 光比b 光
C 错误.氢原子从 n = 4的能级跃迁时，能发出C 4= 6种频率的光子，故
D 错 误.
［答案］
5. (2015 •北京卷)实验观察到，静止在匀强磁场中 A 点的原子核发生 3衰变，衰变产
A. 轨迹1是电子的，磁场方向垂直纸面向外
B. 轨迹2是电子的，磁场方向垂直纸面向外
C. 轨迹1是新核的，磁场方向垂直纸面向里
A. B.
C. b 光比a 光的波长短
D.
氢原子从n =4的能级可辐射出5种频率的光子
能量大于b ,
的波长短，故
D. 轨迹2是新核的，磁场方向垂直纸面向里
［解析］发生3衰变时遵循动量守恒，所以衰变后新核和电子的动量大小相等.再根 轨迹1是电子
的，轨迹2是新核的.再根据左手定则可判断磁场方向垂直纸面向里，选项 正确.
［答案］D
6. （2015 •福建卷）下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是 （ ）
A. 丫射线是高速运动的电子流
B. 氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大
C. 太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变
电子的动能增大，选项 B 正确；太阳辐射能量主要来源于太阳中发生的氢核聚变，选项
C
1
错误；由 作m 2 可知，经过两个半衰期后应该剩下
，即25克，选项D 错误. 匕丿工
4
［答案］B
7. （2015 •宝鸡检测）红宝石激光器的工作物质红宝石含有铬离子的三氧化二铝晶体， 利用其中的 铬离子产生激光.铬离子的能级如右图所示， 日是基态，E 2是亚稳态，巳是激发
态，若以脉冲氙灯发出波长为
入1的绿光照射晶体，处于基态的铬离子受激发跃迁到 E 3,然
后自发跃迁到E 2,释放波长为 入2的光子，处于亚稳态E 2的离子跃迁到基态时辐射出的光就 是激光，这种激光的波长 入为
（ ）
据带电粒子在
mv . r
= qB 可知, q 越大，半径r 越小，因此电子的半径大，所以
D. 210 83
Bi 的半衰期是5天, 100克2830Bi 经过10天后还剩下50克 ［解析］丫射线是不带电的电磁波，选项 子的轨道半径变小，由库仑引力提供向心力得，
A 错误；氢原子 2
kQQe
= rm-，可得，2mV =，所以r 变小后 r r 2 2r
入1入 2 入2—入1 入1—入2 入1入2
B.
D.
入1入2 入1 —入2
入2—入1 入1入2
［解析］由乎=乎+严，解得入=入1 T，选项A正确. 入1 入2 入入2—入1
［答案］A
8. （多选）放射性元素b x的衰变反应是a X~ c Y+ N,其中N是未知的射线，则下列说法正
确的是（）
A. 若此衰变为3衰变，则b= d+ 1
B. 若此衰变为a衰变，则a= C + 4
C. 射线N是从Y核中放出的
D. 若放射性元素a X经过6 h还剩下1/8没有衰变，则它的半衰期为2 h
E. 用射线N照射锌板一定可使锌板带电
［解析］核反应遵循质量数守恒与电荷数守恒，若此衰变为3衰变，则b= d—1, A
错误；若此衰变为a衰变，则a= C+ 4, B正确；若N为a或3射线，则其是从X核中放出的，C错误；a X经过6 h还剩下1/8没有衰变，则它的半衰期是 2 h , D正确；N可能是
a射线或3射线或丫射线，其中a射线与3射线是由带电粒子组成的，丫射线虽不带电，但它能使锌板发生光电效应，故E正确.
［答案］BDE
9. （多选）67co发生一次3衰变后变为Ni核，在该衰变过程中还发出两个频率为V的光子，如果衰变前；7Co的质量为M Co,衰变后产生的Ni核质量为M i, 3粒子的质量为m则下列说法中正确的是（）
A. 衰变反应方程为60C尸60Ni + —1e
B. 衰变过程的质量亏损为△ m= M C—（ML + m
C. 光子能量E= h V = A mC
D. 两个光子的总能量为己总=2h V = A mC
［解析］由核反应过程的质量数守恒和电荷数守恒可知，A正确；质量亏损就是反应后
的总质量与反应前的总质量的差值，故B正确；根据质能方程可知，亏损的质量全部转化成
能量即核反应释放的核能，但产生的核能还要提供反应后新核和3粒子的动能，故 C D
错误.
［答案］AB
10. （多选）（2015 •湖北八市联考）人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量（原子核的质量除以核子数）与原子序数有如图所示的关系.下列说法正确的是（）
A. 由图可知，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损，要吸收能量
B. 由图可知，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能
C. 已知原子核A裂变成原子核B和C时放出的丫射线能使某金属板逸出光电子，若增加丫射线强度，则逸出的光电子的最大初动能增大
D. 在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度
E.
在核反应堆的外面修建很厚的水泥层能防止放射线和放射性物质的泄漏
［解析］原子核D 和E 聚变成原子核F 时会放出能量，A 错；由E k = h v — W 知增加射线 强度，逸出光电子的最大初动能不变，只是单位时间内逸出光电子的个数增多，
C 错.
［答案］BDE 二、非选择题
11. （2015 •石家庄模拟）实验室考查氢原子跃迁时的微观效应. 已知氢原子能级图如图 所示，氢原子质量为 m H = 1.67 X 1 0 27 kg.设原来处于静止状态的大量激发态氢原子处于 n
=5的能级状态.
r/cv
-I ).34 -□.85 -J.51
一:LIO
-------------------------- 13.6
（1） 求氢原子由高能级向低能级跃迁时，可能发射出多少种不同频率的光；
h v
（2） 若跃迁后光子沿某一方向飞出，且
光子的动量可以用
p =——表示（h 为普朗克常量，
C
v 为光子频率，C 为真空中光速），求发生电子跃迁后氢原子的最大反冲速率.
（保留三位有
效数字）
［解析］（1）不同频率的光的种类为
2
5X4 ~
N=
— = 10（种）. 一
h v
⑵由动量守恒m H V H = p 光子
知:
当v 最大时，反冲速率 V H 最大.
又 h v = Es -E i =- 0.54 eV — ( — 13.6)eV = 13.06 eV = 2.090 X 10 一18 J.
［答案］（1）10 种 （2）4.17 m/s
12. （2015 •天津六校高三联考）一个静止的铀核232U （原子质量为232.0372 u ）放出一个
a 粒子（原子质量为4. 0026 u ）后衰变成钍核9o Th （原子质量为228.0 287 u ）.（已知：原子 质量单
故V H = h v
cm H
2.090 X 10 —18
8 3.0 X 10 X 1.67 X 10 —27 m/s = 4.17 m/s.
位 1 u = 1.67 X 10 —27 kg,1 u 相当于931 MeV）
（1）写出核衰变反应方程；
（2）算出该核衰变反应中释放出的核能；
（3）假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和a粒子的动能，则钍核获得的动能有多大?
［解析］(1) 232U R 10Th + 2He
⑵质量亏损△ vm= 0.0059 u
2
△E= A mc= 0.0059 x 931 MeV= 5.49 MeV
(3) 系统动量守恒，钍核和a粒子的动量大小相等，
P Th+ —p a = 0
P Th= P a
EE kTh +
Ec
所以钍核获得的动能E kTh= 十x△ E= P x△ E= O.°9 MeV
［答案］(1 ) 2932U R 290Th + 2He
(2)5.49 MeV
(3)0.09 MeV。