【配套K12】2018年高考物理一轮复习专题14.1原子结构原子核高效演练

专题14.1 原子结构原子核
1．(多选)下列说法正确的是( )
A．天然放射性现象说明原子核内部具有复杂的结构
B．α粒子散射实验说明原子核内部具有复杂的结构
C．原子核发生β衰变生成的新核原子序数增加
D．氢原子从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的波长小于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的波长【答案】AC.
【解析】天然放射性现象说明原子核内部具有复杂的结构，选项A正确；α粒子散射实验说明原子具
2．(多选)下列说法中正确的是( )
A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
B．目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变
C．一个氢原子从n＝3的激发态跃迁到基态时，能辐射3种不同频率的光子
D．卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型
【答案】BD.
【解析】β衰变现象不能说明电子是原子核的组成部分，A选项是错误的；目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变，故B选项正确；一群氢原子从n＝3的激发态跃迁到基态时，能辐射C23＝3种不同频率的光子，而一个氢原子从n＝3的激发态跃迁到基态时，只能是三种可能频率中的一种或两种，故C选项错误；卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型，D选项正确．3．(多选)下列说法正确的是( )
A．发现中子的核反应方程是94Be＋42He→12 6C＋10n
B．汤姆孙发现了电子，说明原子核有复杂的结构
C．卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型
D．要使金属发生光电效应，照射光的频率必须超过某一数值
【答案】ACD.
6C＋10n，选项A正确；汤姆孙发现了电子，说明原子有【解析】发现中子的核反应方程是94Be＋42He→12
复杂的结构，选项B错误；卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型，选项C正确；要使金属发生光电效应，照射光的频率必须超过某一数值，即超过这种金属的极限频率，选项D正确．4．(多选)下列说法中正确的是( )
A．放射性元素的半衰期是针对大量原子核的统计规律
B．α、β、γ射线比较，α射线的电离作用最弱
C．光的波长越短，光子的能量越大，光的粒子性越明显
D．原子的全部正电荷和全部质量都集中在原子核里
【答案】AC.
【解析】放射性元素的半衰期是针对大量原子核的统计规律，A正确；α、β、γ三种射线电离本领依次减弱，贯穿本领依次增强，B错误；根据公式c＝λν可得光的波长越短，频率越大，根据公式E＝hν可得频率越大，光子的能量越大，光的粒子性越明显，C正确；原子的正电荷都集中在原子核里，绝大部分质量在原子核里，不是全部质量，D错误．
5．(多选)以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中正确的是( )
A．紫外线照射到金属锌板表面时能产生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大
B．每个核子只跟邻近的核子发生核力作用
C．原子核式结构模型是由汤姆孙在α粒子散射实验基础上提出的
D．太阳内部发生的核反应是热核反应
【答案】BD.
6．(多选)下列说法正确的是( )
A．方程式238 92U→234 90Th＋42He是重核裂变反应方程
B．铯原子核(133 55Cs)的结合能小于铅原子核(208 82Pb)的结合能
C．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的
D．核力是短程力，与核子间的距离有关，有时表现为引力，有时表现为斥力
【答案】BCD.
90Th＋42He的反应物只有一个，生成物有42He，属于α衰变，选项A错误；由 92U→234
【解析】方程式238
原子核的平均结合能的曲线可知，铯原子核的比结合能与铅原子核的比结合能差不多，而铯原子核的核子数少得多，所以铯原子核的结合能小于铅原子核的结合能，选项B正确；β衰变所释放的电子不是来源于原子核外面的电子，而是原子核内的中子转化成质子时所产生的(10n→11H＋ 0－1e)，选项C正确；相邻的质子与质子、中子与质子、中子与中子既不会融合在一起(斥力)，又相距一定距离组成原子核(引力)，选项D正确．
7．(多选)关于原子核的结合能，下列说法正确的是( )
A．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量
B．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能C．铯原子核(133 55Cs)的结合能小于铅原子核(208 82Pb)的结合能
D．比结合能越大，原子核越不稳定
【答案】ABC.
【解析】原子核的结合能等于核子结合成原子核所释放的能量，也等于将原子核完全分解成核子所需
8．自然界里一些放射性重元素往往会发生一系列连续的衰变，形成放射系．如图所示为锕系图的一部分，纵坐标N表示中子数，则图中U衰变成Po，经历了________次α衰变，________次β衰变．
【答案】5 2
【解析】由题图得出U变为Po时，U的中子数为143，质子数为92，Po的中子数为131，质子数为84，设发生x次α衰变，y次β衰变，则有235＝4x＋215,92＝2x－y＋84
联立两方程得x＝5，y＝2
9．(1)(多选)卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变，其核反应方程为：42He＋14 7N→17 8O＋11H，下列说法正确的是( )
A．卢瑟福通过该实验提出了原子的核式结构模型
B．实验中是用α粒子轰击氮核的
C．卢瑟福通过该实验发现了质子
D．原子核在人工转变的过程中，电荷数一定守恒
(2)为确定爱因斯坦的质能方程ΔE＝Δmc2的正确性，设计了如下实验：用动能为E1＝0.60 MeV的质子轰击静止的锂核73Li，生成两个α粒子，测得两个α粒子的动能之和为E2＝19.9 MeV，已知质子、α粒子、锂粒子的质量分别取m p＝1.007 3 u、mα＝4.001 5 u、m Li＝7.016 0 u，求：
①写出该反应方程；
②通过计算说明ΔE＝Δmc2正确．(1 u＝1.660 6×10－27 kg)
【答案】(1)BCD (2)①73Li＋11H→242He ②见解析
【解析】(1)原子的核式结构模型是卢瑟福在α粒子的散射实验的基础上提出的，A 错.1919年卢瑟福做
10．(1)(多选)关于天然放射现象，下列叙述正确的是( ) A ．若使放射性物质所在处的压强升高，其半衰期将减小
B ．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
C ．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强
D ．铀核(238
92U)衰变为铅核(206
82Pb)的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变
(2)用速度大小为v 的中子轰击静止的锂核(6
3Li)，发生核反应后生成氚核和α粒子．生成的氚核速度方向与中子的速度方向相反，氚核与α粒子的速度之比为7∶8，中子的质量为m ，质子的质量可近似看成
m ，光速为c .
①写出核反应方程；
②求氚核和α粒子的速度大小；
③若核反应过程中放出的核能全部转化为α粒子和氚核的动能，求出质量亏损． 【答案】 (1)CD (2)①1
n ＋63
Li→31
H ＋42
He ②7v 11 8v 11 ③141mv
2
121c
2
【解析】(1)半衰期是由核内部因素决定的，不受外部因素影响，A 错误．β衰变产生的电子不是核外电子跑出来的，而是核内的中子转化成质子和电子产生的，B 错误．α、β、γ这三种射线，穿透能力依次增强，电离能力依次减弱，C 正确．衰变过程中电荷数减少10，质量数减少32，由质量数守恒知经过32
4＝
8次α衰变，再由电荷数守恒知经过6次β衰变，D 正确．
(2)①根据质量数电荷数守恒可知核反应方程为
10
n ＋63Li→31H ＋4
2He
②由动量守恒定律得m n v ＝－m H v 1＋m He v 2. 由题意得v 1∶v 2＝7∶8，解得v 1＝7v 11，v 2＝8v
11.
③氚核和α粒子的动能之和为
E k ＝1
2·3mv 21＋12·4mv 2
2＝
403242
mv 2
. 释放的核能为
ΔE ＝E k －E kn ＝403242mv 2－12mv 2＝141121mv 2
.
由爱因斯坦质能方程得，质量亏损为 Δm ＝ΔE c 2＝141mv
2
121c
2.
11．(1)下列说法正确的是( ) A ．β射线的穿透能力比γ射线强
B ．电子的衍射图样表明实物粒子也具有波动性
C.212 83Bi 的半衰期是1小时，质量为m 的212
83Bi 经过3小时后还有16
m 没有衰变
D ．对黑体辐射的研究表明，温度越高，辐射强度极大值所对应的电磁波的频率不变
(2)氢原子的能级如图所示．氢原子从n ＝3能级向n ＝1能级跃迁所放出的光子，恰能使某种金属产生光电效应，则该金属的逸出功为________eV ；用一群处n ＝4能级的氢原子向低能级跃迁时所发出的光照射该金属，产生的光电子最大初动能为________eV.
(3)一静止的铀核(238
92U)发生α衰变转变成钍核(Th)，已知放出的α粒子的质量为m ，速度为v 0，假设铀核发生衰变时，释放的能量全部转化为α粒子和钍核的动能．
①试写出铀核衰变的核反应方程；
②求出铀核发生衰变时的质量亏损．(已知光在真空中的速度为c ，不考虑相对论效应) 【答案】(1)B (2)12.09 0.66 (3)①238
92U→4
2He ＋234
90Th ②119mv 2
234c
3
【解析】(1)三种射线中，γ射线的穿透能力最强，故A 错误；干涉和衍射是波的特有现象，电子的衍。