近年届高考物理一轮复习第十一章近代物理初步课时作业35原子结构与原子核(2021年整理)

2019届高考物理一轮复习第十一章近代物理初步课时作业35 原子结构与原子核
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课时作业（三十五）原子结构与原子核
[基础小题练］
1．(2018·四川五校高三上学期联考）下列叙述中符合史实的是( ) A．玻尔理论很好地解释了氢原子的光谱
B．汤姆孙发现了电子，提出了原子具有核式结构
C．卢瑟福根据α粒子散射实验的现象，提出了原子的能级假设
D．贝可勒尔发现了天然放射现象，并提出了原子的核式结构模型
【解析】玻尔理论很好地解释了氢原子的光谱，选项A正确；汤姆孙发现了电子，提出了原子具有“西瓜模型”结构,选项B错误；卢瑟福根据α粒子散射实验的现象，提出了原子核式结构模型,选项C错误;贝可勒尔发现了天然放射现象，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，选项D错误．【答案】A
2．（2018·长郡中学高三实验班选拨考试）根据所给图片结合课本相关知识，下列说法正确的是（)
A．图甲是电子束穿过铝箔后的衍射图样，证明电子具有粒子性
B．图乙是利用不同气体制成的五颜六色的霓虹灯，原因是各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量不同，光子的频率不同
C．图丙是工业上使用的用射线检测金属板厚度的装置，在α、β、γ三种射线中，最有可能使用的射线是β射线
D．图丁是原子核的比结合能与质量数A的关系图象，由图可知中等大小的核的比结合能最大，即(核反应中)平均每个核子的质量亏损最小【解析】题图甲是电子束穿过铝箔后的衍射图样，证明电子具有波动
性,选项A错误;题图乙是利用不同气体制成的五颜六色的霓虹灯,原因是各种气体原子的能级不同,跃迁时发射光子的能量不同,光子的频率不同，选项B正确;题图丙是工业上使用的用射线检测金属板厚度的装置，在α、β、γ三种射线中，由于γ射线穿透能力最强，最有可能使用的射线是γ射线，选项C错误；题图丁是原子核的比结合能与质量数A的关系图象,可知中等大小的核的比结合能最大，即在核子结合成原子核时平均每个核子释放的能量最大，平均每个核子的质量亏损最大，选项D错误．
【答案】B
3．碘131的半衰期约为8天,若某药物含有质量为m的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有（)
A。

错误!B．错误!
C。

错误!D．错误!
【解析】由半衰期公式m′＝m(1
2
）错误!可知,m′＝m(错误!)错误!＝错误!
m，故选项C正确．
【答案】C
4．下列核反应方程中，属于α衰变的是（）
A。

错误!N＋错误!He→错误!O＋错误!H B．错误!U→错误!Th＋错误!He
C。

2，1H＋错误!H→错误!He＋错误!n D．错误!Th→错误!Pa＋错误!e
【解析】α衰变是重核自发的发出α粒子的天然放射现象,其中α粒子是错误!He，所以B正确；A为人工转变，C为轻核的聚变，D是β衰变,故A、C、D皆错误．
【答案】B
5．质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3.当一个质子和一个中子结合成氘核时，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
【解析】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．
【答案】C
6.μ子(电荷量为－e）与氢原子核(质子）构成的原子称为μ氢原子，它在原子核物理理的研究中有重要作用．如图所示为μ氢原子的能级示意图．假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n＝2能级的μ氢原子，μ氢原子吸收光子后，发出频率为ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6的光，且频率依次增大,则E等于( ）
A．h(ν3－ν1）B．h（ν5＋ν6)
C．hν3D．hν4
【解析】μ氢原子吸收能量后从n＝2能级跃迁到较高能级，然后向较低能级跃迁，发出C错误!＝错误!＝6种不同光子，解得n＝4，即μ氢原子吸收能量后先从n＝2能级跃迁到n＝4能级，然后从n＝4能级向低能级跃迁．辐射光子的频率按从小到大的顺序排列为4→3、3→2、4→2、2→1、3→1、4→1，所以能量E与hν3相等，C正确．
【答案】C
［创新导向练]
7．科学探究—-利用光谱分析反氢原子的组成
1995年科学家“制成”了反氢原子，它是由一个反质子和一个围绕它运动的正电子组成;反质子和质子有相同的质量，带有等量异种电荷；反氢原子和氢原子有相同的能级分布，氢原子能级如图所示．下列说法中正确的是( ）
A．反氢原子光谱与氢原子光谱不相同
B．基态反氢原子的电离能是13。

6 eV
C．基态反氢原子能吸收11 eV的光子发生跃迁
D．在反氢原子谱线中，从n＝2能级跃迁到基态辐射光子的波长最长【解析】反氢原子和氢原子有相同的能级分布,所以反氢原子光谱与氢原子光谱相同，故A错误；处于基态的反氢原子的电离能是13.6 eV，具有大于等于13。

6 eV能量的光子可以使反氢原子电离,故B正确；基态的反氢原子吸收11 eV光子，能量为－13。

6 eV＋11 eV＝－2。

6 eV，不能发生跃迁，所以该光子不能被吸收，故C错误；在反氢原子谱线中,从n＝2能级跃迁到基态辐射光子能量较大,频率较大，波长较小，故D错误．【答案】B
8．科学探索——卢瑟福对α粒子散射现象的研究
如图是卢瑟福的α粒子散射实验装置，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点．下列说法正确的是( ）
A．该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据
B．该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性
C．α粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转
D．绝大多数的α粒子发生大角度偏转
【解析】卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子核式结构模型,选项A正确；卢瑟福提出了原子核式结构模型的假设,从而否定了汤姆孙原子模型的正确性,选项B错误；电子质量太小，对α粒子的影响不大，选项C错误；绝大多数α粒子穿过金箔后,几乎仍沿原方向前进，选项D错误．【答案】A
9．动量守恒定律与核反应方程的完美结合
在匀强电场中有一个原来速度几乎为零的放射性碳14原子核，某时刻它发生衰变放射出一个粒子，其所放射的粒子与反冲核的初速度方向均与电场
方向垂直，且经过相等的时间后形成的轨迹如图所示（a、b均表示长度）．那么碳14的衰变方程可能是( ）
A.14 6C→42He＋错误!Be B．错误!C→错误!e＋错误!B
C。

14 6C→错误!e＋错误!N D．错误!C→错误!H＋错误!B
【解析】设放射粒子反冲核的电荷数与质量数分别为q1、m1；q2，m2.
则由动量守恒有：m1v1＝m2v2①
对放射粒子有：2a＝错误!·错误!·t2②
a＝错误!·t③
对反冲核有：4b＝错误!·错误!·t2④
b＝错误!·t⑤
由①②③④⑤解得错误!＝错误!，对照选项的四个核反应方程可知,只有A 对．
【答案】A
10．动量守恒定律在衰变中的应用
如图甲所示,国际原子能机构2007年2月15日公布了核辐射警示新标志，新标志为黑框红底三角，内有一个辐射波标记：一个骷髅头标记和一个逃跑的人形．核辐射会向外释放3种射线：α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电．现有甲、乙两个原子核，原来都静止在同一匀强磁场中，其中一个核放出一个α粒子,另一个核放出一个β粒子，得出图乙所示的4条径迹，则( ）
A．磁场的方向一定垂直于纸面向里
B．甲核放出的是α粒子，乙核放出的是β粒子
C．a为α粒子的径迹，d为β粒子的径迹
D．b为α粒子的径迹，c为β粒子的径迹
【解析】衰变过程中满足动量守恒，粒子与新核的动量大小相等,方向相反．据带电粒子在磁场中的运动不难分析：若轨迹为外切圆，则为α衰变；若轨迹为内切圆，则为β衰变．又由R＝错误!知半径与电量成反比，B、D 正确．
【答案】BD
［综合提升练］
11．在一次研究原核内部结构的实验中，让一个速度为v0＝7。

7×104m/s 的中子沿着与磁场垂直的方向射入匀强磁场,击中一个原来静止的锂核(错误! Li)后产生1个氦核和另一个新核．测得氦核的速度是v1＝2.0×104 m/s，方向与反应前中子的运动方向相同，设中子质量与质子质量相等．
(1)写出核反应方程;
(2)求出氦核和新核的轨道半径的比值；
（3)当氦核转6圈时，新核转了几圈？
【解析】(1）核反应方程：错误!n＋错误!Li→错误!He＋错误!H。

（2)设中子质量为m,则氦核质量为4m,产生的新核质量为3m
设新核速度为v2，由动量守恒定律得mv0＝4mv1＋3mv2
解得v2＝－1×103 m/s，负号表示新核的速度方向与反应前中子的速度方向相反
由于氦核和新核在磁场中受到洛伦兹力作用做匀速圆周运动，qvB＝m 错误!
解得r＝错误!
氦核电荷量q＝2e,则氦核运动的轨道半径r1＝4mv1 2eB
新核电荷量q＝e，则新核运动的轨道半径r2＝错误!
氦核和新核的轨道半径的比值为错误!＝|错误!|＝错误!.
（3）带电粒子在磁场中运动的周期T＝错误!＝错误!
氦核运动的周期T1＝错误!，新核运动的周期T2＝错误!，二者周期的比值
为错误!＝错误!
设氦核转6圈时，新核转了n圈，则有6T1＝nT2，解得:n＝4.
【答案】(1)见解析(2）错误!（3)4
12．氢原子基态能量E1＝－13。

6 eV，电子绕核做圆周运动的半径r1＝0。

53×10－10m.求氢原子处于n＝4激发态时：
（1)原子系统具有的能量;
(2）电子在n＝4轨道上运动的动能；(已知能量关系E e＝错误!E1,半径关系r n＝n2r1，k＝9.0×109N·m2/C2，e＝1。

6×10－19C）
（3)若要使处于n＝2的氢原子电离，至少要用频率多大的电磁波照射氢原子？(普朗克常量h＝6。

63×10－34J·s）
【解析】（1）由E n＝错误!E1，得E4＝错误!＝－0。

85 eV。

(2)因为r n＝n2r1,所以r4＝42r1
由圆周运动的知识得k错误!＝m错误!
所以E k4＝错误!mv2＝错误!≈0。

85 eV.
(3)要使处于n＝2的氢原子电离,照射光的光子能量应能使电子从第2能
级跃迁到无限远处，最小频率的电磁波的光子能量为hν＝0－E 1 4
得ν≈8.21×1014 Hz.
【答案】（1)－0.85 eV (2)0.85 eV (3）8.21×1014 Hz。