2020-2021学年物理人教版选修1-23.2原子与原子核的结构同步练习含答案解析

【最新】物理人教版选修1-23.2原子与原子核的结构同步练
习
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”.对于爱因斯坦提出的质能万能方程2E mC =，下列说法中不正确的是( ) A ．2E mc =表明物体具有的能量与其质量成正比 B ．根据2E mc =可以计算核反应中释放的核能
C ．2E mc =中的E 表示发生核反应过程中释放的核能，m 是参与核反应的核子的总质量
D ．一个质子和一个中子结合成一个氘核时释放能量，表明此过程出现了质量亏损 2．以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中正确的是( ) A ．α粒子散射实验揭示了原子核内部的复杂性 B ．光电效应现象揭示了光具有粒子性
C ．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
D ．处于基态的氢原子最不稳定 3．发生裂变的核反应方程为：
2351921411
92
0365602U n Kr Ba n +→++，设
235
92
U 、
9236
Kr 、
14156
Ba 的质量分别为1m 、2m 、3m ，一个中子的质量为4m ，则反应过程释放的能量为
( )
A ．()2
123m m m c --
B ．()2
1234m m m m c ---
C ．()2
1423m m m m c +--
D ．()2
3412m m m m c +--
4．如图所示，一种元素的同位素的质量数()A 与中子数()N 的关系可用A N -图象来表示的是( )
A ．
B ．
C ．
D ．
5．目前普遍认为,质子和中子都是由被称为u 夸克和d 夸克的两类夸克组成的．u 夸克带的电荷量为
e,d 夸克带的电荷量为
e,e 为元电荷,下列论断中可能正确的是（ ）
A ．质子由1个u 夸克和2个d 夸克组成,中子由1个u 夸克和2个d 夸克组成
B ．质子由2个u 夸克和1个d 夸克组成,中子由1个u 夸克和2个d 夸克组成
C ．质子由1个u 夸克和2个d 夸克组成,中子由2个u 夸克和1个d 夸克组成
D ．质子由2个u 夸克和1个d 夸克组成,中子由2个u 夸克和1个d 夸克组成 6．首次用实验验证“爱因斯坦质能方程”的核反应方程是7
1
4
312Li H k He →＋，已知m Li ＝7.016 0 u ，m H ＝1.007 8 u ，m He ＝4.002 6 u ，则该核反应方程中的k 值和质量亏损分别是( ) A ．1和4.021 2 u B ．1和2.005 6 u C ．2和0.018 6 u D ．2和1.997 0 u
二、多选题
7．如图为卢瑟福和他的同事们做α 粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A 、B 、C 、D 四个位置时，关于观察到的现象，下述说法中正确的是(
)
A ．相同时间内放在A 位置时观察到屏上的闪光次数最少
B ．放在D 位置时屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少
C ．相同时间内放在B 位置时观察到屏上的闪光次数比放在A 位置时稍少些
D ．放在C 、D 位置时屏上观察不到闪光
8．关于原子结构和原子核，下列说法中正确的是( )
A ．利用α粒子散射实验可以估算原子核的半径
B ．原子核经过衰变生成新核，则新核的总质量等于原核的总质量
C ．原子的核式结构模型很好地解释了氢原子光谱的实验
D ．处于激发态的氢原子放出光子后，核外电子运动的动能将增大
9．英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔，发现了α粒子的散射现象.图中O 表示金原子核的位置，则能正确表示该实验中经过金原子核附近的α粒子的运动轨迹的图是(
)
A ．
B ．
C ．
D ．
10．一种元素的几种同位素，它们的（ ） A ．中子数一定相同 B ．质子数一定相同 C ．质量数一定相同 D ．化学性质一定相同
11．一个
23592
U 原子核在中子的轰击下发生一种可能的核反应为：
2351941
92
03802Z A U n X Sr n +→++ ， 则下列叙述中正确的是( )
A ．该反应是核的裂变反应
B ．X 原子核中含有54个质子和140个中子
C ．该核反应是太阳中进行的主要核反应
D ．虽然该反应出现质量亏损，但反应前后的原子核总质量数不变
12．碳原子可看作是由6个质子和6个中子组成，已知碳原子质量为C m ，碳原子核的质量为'C m ，质子的质量为P m ，中子质量为n m ，氢原子的质量为H m ，光速为.C 则在由单个核子结合成碳原子核的过程中所释放的能量可以用下面的哪个式子来计算？
( )
A ．()2
66'H n C m m m C +-
B ．()2
66P n C m m m C +-
C ．()2
66H n C m m m C +-
D ．()2
66'P n C m m m C +-
三、解答题
13．60
27Co 发生一次β衰变后变为Ni 核，在该衰变过程中还发出频率为1ν和2ν的两个
光子，试写出衰变方程式，并求出该核反应因释放光子而造成的质量亏损． 14．物体运动时的能量和静止时的能量之差就是物体的动能k E ，试利用质能方程2E mc =，
证明宏观低速物体的动能为2
1.[2
k E mv =可能用到的数学知识：当1x <<时，(1)
1n
x nx ⎤+=+⎦．
15．太阳现在正处于主序星演化阶段.它主要是由电子和
1
1
H 、4
2He 等原子核组成.维
持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是：
014
11224e H He -+→+释放核能，
这些核能最后转化为辐射能．
①已知质子质量p m ，氦核的质量m α，电子质量e m ，光速.c 试求每发生一次上述核
反应所释放的核能；
②用上述辐射中产生的波长为400nm 某一单色光去照射逸出功为193.010J -⨯金属材
料铯时，能否产生光电效应？若能，试求出产生的光电子的最大初动能.(保留三位有效数字，普朗克常量34
6.6310)h J s -=⨯⋅
参考答案
1．C 【解析】 【详解】
爱因斯坦提出的质能方程2E mc =告诉我们，物体具有的能量与它的质量成正比，故A 正确；公式2E mc =中m 是亏损质量，E 是释放的核能，故B 正确．公式2E mc =中的E 是物体具有的能量，m 是物体的质量，不是参与核反应的核子的总质量，是质量亏损，故C 错误．核反应中若质量亏损，就要释放能量，所以一个质子和一个中子结合成一个氘核时释放能量，表明此过程出现了质量亏损，故D 正确．本题选择不正确的，故选C. 2．B 【解析】
卢瑟福的α粒子散射实验，让α粒子穿越原子，少数α粒子发生偏转，极少数α粒子发生大角度偏转，揭示了原子的核式结构，故A 错误；光电效应现象揭示了光具有粒子性，故B 正确；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不变，故C 错误；处于基态的氢原子最稳定，故D 错误．所以B 正确，ACD 错误． 3．B 【解析】 【详解】
在反应过程中的质量亏损
1234m m m m m =---
根据爱因斯坦质能方程得
()221234E mc m m m m c ∆==---
故选B ． 4．C 【解析】 【详解】
同位素的质子数相同，中子数不同，而质量数等于质子数加中子数，设质子数为M ，则有：A=N+M ，所以C 正确．故选C.
5．B
【解析】
根据质子和中子所带的电荷量,经验证:
质子带的电荷量为2×e+（e）=e
中子带的电荷量为e+2×（e）=0．故B项正确．
6．C
【详解】
根据核反应前后质量数守恒和电荷数守恒可得：7＋1＝4k；3＋1＝2k，可得k＝2；
m前＝m Li＋m H＝7.016 0 u＋1.007 8 u＝8.023 8 u，反应后的总质量m后＝2m He＝2×4.002 6 u＝
8.005 2 u，反应前后质量亏损为Δm＝m前－m后＝8.023 8 u－8.005 2 u＝0.018 6 u；
A. 1和4.021 2 u，与结论不相符，选项A错误；
B. 1和2.005 6 u，与结论不相符，选项B错误；
C. 2和0.018 6 u，与结论相符，选项C正确；
D. 2和1.997 0 u，与结论不相符，选项D错误；
7．BC
【详解】
放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多，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D位置时，屏上可以观察到闪光，只不过很少很少，说明很少很少射线发生大角度的偏折，故B正确；放在B位置时，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C正确；放在CD位置时，屏上仍能观察一些闪光，但次数极少，说明极少数射线较大偏折，可知原子内部带正电的体积小且质量大，故D错误．故选BD．
【点睛】
该实验中，放射源放出一束射线轰击金箔，运用显微镜前荧光屏去观察射线的多少．课本中，该实验的结论是：多数射线基本不偏折，少数发生较大角度的偏转，个别的粒子几乎被反射回来．
8．AD
【详解】
卢瑟福根据a粒子轰击金箔的实验，提出原子核式结构学说，通过实验可以估算原子核的半
径，故A正确；原子核经过衰变生成新核的过程中要向外放出大量的能量，所以新核的总质量小于原核的总质量，故B错误；玻尔的原子模型与原子的核式结构模型本质上是不同的，玻尔的原子模型很好地解释了氢原子光谱的实验，故C错误；处于激发态的氢原子放
出光子后，向低能级跃迁，核外电子的运动半径减小，根据
22
2
e v
k m
r r
=可知，其动能增大，
电势能减小，总能量也减小，故D正确；故选AD．
9．BD
【解析】
【详解】
在α粒子的散射现象中粒子所受原子核的作用力是斥力，故斥力指向轨迹的内侧，显然A 中下方粒子受力指向轨迹的外侧，故A错误；在α粒子的散射现象中绝大多数的α粒子都照直穿过薄金箔，偏转很小，但有少数α粒子发生角度很大的偏转，个别的α粒子偏转角大于90，极少数的α粒子偏转角大于150，甚至个别粒子沿原方向弹回，原因在α粒子的散射现象中粒子所受原子核的作用力是斥力，故越靠近原子核的粒子受到的斥力越大，轨迹的偏转角越大，故BD正确，C错误．故选BD．
10．BD
【解析】
试题分析：一种元素的几种同位素，电荷数相同，即核外电子数相等，核外电子决定化学性质，但同位素的质量数即中子数不同，因此答案为BD
考点：同位素
点评：本题考查了同位素的定义以及同位素的物理、化学性质．
11．AD
【详解】
该反应为重核的裂变，故A正确；质子数即为电荷数，根据电荷数守恒可知X的原子核中有52个质子，88个中子，故B错误；该反应为裂变反应，而太阳中进行的是聚变反应，故C错误；裂变反应中出现质量亏损，亏损的质量转化为能量，但是质量数是守恒的，故D 正确．故选AD．
【点睛】
解题时要根据电荷数守恒、质量数守恒确定X的电荷数和质量数，从而确定中子数，该反
应为重核裂变，将释放能量． 12．CD 【解析】 【详解】
核子结合成碳原子核时的质量亏损：66H n C m m m m =+-=66'P n C m m m +-，由质能方
程可知，释放的核能()22
66H n C E mc m m m c ==+-，22
66')P n C E mc m m m C ==+- ，
故选CD ． 13．
60
060
27
128
Co e Ni -→+；12
2
h h m c νν+=
【详解】
根据电荷数守恒、质量数守恒，衰变方程式为：
60060
27
128
Co e Ni -→+．释放的能量
12E hv hv =+，根据2E mc =得质量亏损为：12
2
h h m c
νν+=
． 【点睛】
解决本题的关键知道书写衰变方程的注意事项，以及掌握爱因斯坦质能方程，并能灵活运用. 14．见解析
【解析】 【详解】
物体运动时的能量为：
2E =
物体静止时的能量：2
00E m c =
根据题意可知：0k E E E
=-
则：2
01k E m c ⎡⎤⎢⎥⎥=⎥
⎥⎦，当v 很小时，即
1v c <<时，根据数学公式有： 211()2v
c
≈+，因此有：有20012K E E E mv =-≈．
【点睛】
本题属于信息给予题，很好的考查学生利用所学知识解决问题以及知识的迁移能力．根据题意，求出物体运动时的能量，静止时的能量，结合数学知识即可证明． 15．（1）()
2
42p e m m m c α+-（2）191.9710-⨯J 【解析】 【分析】
根据爱因斯坦质能方程，结合质量亏损求出释放的核能；根据光电效应的条件判断能否发生光电效应，通过光电效应方程求出光电子的最大初动能． 【详解】
（1）根据爱因斯坦质能方程得
()2242p e E mc m m m c α==+-
（2）单色光的能量为
834
1919
73106.6310
4.9710J 3.010J 410
c
E h
λ
----⨯==⨯⨯=⨯>⨯⨯ 所以可以产生光电效应.最大初动能为：
1919190 4.972510 3.010 1.9710km E hv W ---=-=⨯-⨯=⨯J.
【点睛】
解决本题的关键掌握光电效应方程和爱因斯坦质能方程，并能灵活运用；注意核反应放出能
量时反应物的质量大于生成物的质量．。