【物理】2020届一轮复习人教版原子结构与原子核作业

【物理】2020届一轮复习人教版原子结构与原子核作业

课时作业(五十五)　原子结构与原子核 ‎ [基础训练]‎ ‎1．“慧眼”观测的范围是美丽的银河系，γ射线暴是主要研究的对象之一．γ射线暴是来自天空中某一方向的γ射线强度在短时间内突然增强，随后又迅速减弱的现象，它是仅次于宇宙大爆炸的爆发现象．下列关于γ射线的论述中正确的是(　　)‎ A．γ射线同α、β射线一样，都是高速带电粒子流 B．γ射线的穿透能力比α射线强，但比β射线弱 C．γ射线是原子核能级跃迁蜕变时产生的 D．利用γ射线可以使空气电离，消除静电 答案：C　解析：γ射线是电磁波，不是高速带电粒子流；α、β、γ三种射线中，γ射线能量最高，穿透能力最强；利用α射线的电离作用可以使空气电离，将静电泄出，从而消除有害静电．‎ ‎2．(2018·东北三校二模)如图所示为查德威克发现中子的实验示意图，利用钋(Po)衰变放出的α粒子轰击铍(Be)，产生的粒子P能将石蜡中的质子打出来，下列说法正确的是(　　)‎ ‎　　‎ A．α粒子是氦原子 B．粒子Q的穿透能力比粒子P的强 C．钋的α衰变方程为Po→Pb＋He D．α粒子轰击铍的核反应方程为He＋Be→C＋n 答案：D　解析：α粒子是氦原子核，选项A错误；粒子P是中子，粒子Q是质子，由于质子带正电，当质子射入物体时，受到的库仑力作用会阻碍质子的运动，而中子不带电，不受库仑力作用，所以选项B错误；在钋衰变中，根据质量数守恒知产生的是Pb，并非Pb，选项C错误；He＋Be→6C＋n是查德威克发现中子的核反应方程，选项D正确．‎ ‎3．(2018·辽宁沈阳联考)根据氢原子的能级图，现让一束单色光照射到一群处于基态(量子数n＝1)的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为(　　)‎ A．13.6 eV B．3.4 eV C．12.75 eV D．12.09 eV 答案：C　解析：根据受激的氢原子能发出6种不同频率的色光，有6＝，解得n＝4，即能发出6种不同频率的光的受激氢原子一定是在n＝4能级，则照射处于基态的氢原子的单色光的光子能量为－0.85 eV－(－13.6 eV)＝12.75 eV，C正确．‎ ‎4．(2018·福建质检)用波长为λ0的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅有波长分别为λ1、λ2、λ3的三条谱线，且 λ1>λ2>λ3，则(　　)‎ A．λ0＝λ1 B．λ0＝λ2＋λ3‎ C.＝＋ D.＝＋ 答案：C　解析：处于激发态的氢原子在向低能级跃迁时向外辐射三种频率的光子，因此氢原子是由n＝3能级向低能级跃迁的，因为λ1>λ2>λ3，由此可知＝＝＋，解得λ0＝λ3、＝＋，所以C正确．‎ ‎5．如图所示是氢原子从n＝3、4、5、6能级跃迁到n＝2能级时辐射的四条光谱线，其中频率最大的是(　　)‎ A．Hα B．Hβ ‎ C．Hγ D．Hδ 答案：D　解析：根据能级跃迁公式可知，当氢原子由第6能级跃迁到第2能级时，发出光子能量为hν＝E6－E2，辐射的光子Hδ频率最大，故D选项正确．‎ ‎6．(2018·东北师大附中高三质检)如图所示，氢原子在不同能级间发生a、b、c三种跃迁时，释放光子的波长分别是λa、λb、λc，则下列说法正确的是(　　)‎ A．从n＝3能级跃迁到n＝1能级时，释放光子的波长可表示为λb＝ B．从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，电子的势能减小，氢原子的能量增加 C．若用波长为λc的光照射某金属时恰好能发生光电效应，则用波长为λa的光照射该金属时也一定能发生光电效应 D．用12.09 eV的光子照射大量处于基态的氢原子时，一个氢原子可以辐射出三种频率的光 答案：A　解析：从n＝3能级跃迁到n＝1能级，有h＝h＋h，解得λb＝，选项A正确；从n＝3能级跃迁到n＝2能级，放出光子，原子能量减小，选项B错误；从n＝2能级跃迁到n＝1能级的能量比从n＝3能级跃迁到n＝2能级放出的能量大，可知波长为λc的光的频率比波长为λa的光的频率大，根据光电效应发生的条件可知，选项C错误；根据跃迁的条件，可知用12.09 eV的光子照射处于基态的氢原子，氢原子可以跃迁到n＝3的能级，可以辐射出三种不同频率的光，但一个氢原子只能辐射一种频率的光，选项D错误．‎ ‎7．(2018·湖南怀化三模)氦原子被电离失去一个核外电子，形成类氢结构的氦离子．已知基态的氦离子能量为E1＝－54.4‎ ‎ eV，氦离子的能级示意图如图所示．以下关于该基态氦离子的说法中正确的是(　　)‎ A．该基态氦离子吸收某种光子发生跃迁，当能量为E4＝－3.4 eV时，氦离子最稳定 B．能量为48.4 eV的光子，能被该基态氦离子吸收而发生跃迁 C．一个该基态氦离子吸收能量为51.0 eV的光子后，向低能级跃迁能辐射出6种不同频率的光子 D．该基态氦离子吸收一个光子后，核外电子的动能增大 答案：B　解析：原子处于最低能量状态时最稳定，选项A错误；吸收能量为48.4 eV的光子，则氦离子的能量为－6.0 eV，能跃迁到n＝3能级，选项B正确；一个处于基态的氦离子吸收能量为51.0 eV的光子后，能量为－3.4 eV，然后从n＝4能级跃迁到n＝1能级，最多可释放3种不同频率的光子，选项C错误；基态氦离子吸收一个光子后，由低能级向高能级跃迁，核外电子的轨道半径增大，根据k＝m得v＝，轨道半径增大，则核外电子的速度减小，动能减小，选项D错误．‎ ‎8．(2018·河南周口考前模拟)(多选)卢瑟福通过用α粒子(He)轰击氮核(N)的实验，首次实现了原子核的人工转变，则下列有关的说法中正确的是(　　)‎ A．该核反应的方程为He＋N→O＋H B．通过此实验发现了质子 C．原子核在人工转变的过程中，电荷数可以不守恒 D．在此实验中，核子反应前的总质量一定等于反应后的总质量 答案：AB　解析：由质量数守恒和电荷数守恒，即可写出核反应方程：He＋N→O＋H，选项A正确；在这个核反应中产生了质子，选项B正确；在原子核的人工转变过程中，其电荷数守恒，选项C错误；由于在核反应中是质量数守恒，而非质量守恒，故选项D错误．‎ ‎ [能力提升]‎ ‎9．由于放射性元素Np的半衰期很短，所以在自然界一直未被发现，只是在使用人工的方法制造后才被发现．已知Np经过一系列α衰变和β衰变后变成Bi，下列论断中正确的是(　　)‎ A.Bi比Np少28个中子 B．衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变 C．衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变 D．发生β衰变时，核内中子数不变 答案：B　解析：Bi和Np的中子数分别为126和144，相差18个，选项A错误；α衰变的次数为次＝7次，7次α衰变减少了14个中子，所以还需再发生4次β衰变才能共减少18个中子，故选项B正确，C错误；β衰变是核内中子变为质子而放出的，故核内中子数要减少，选项D错误．‎ ‎10．(2018·江西临川模拟)氦3是一种清洁、高效和安全的核发电燃料，可以在高温高压下用氘和氦3进行核聚变反应从而实现发电．下列有关的说法中正确的是(　　)‎ A．氘和氦3发生核聚变反应的方程为H＋He→ He＋X，其中X为中子 B．因为核聚变时释放能量，出现质量亏损，故其反应前后的质量数不守恒 C．核聚变反应后，核子的平均结合能增大 D．目前我国的核电站广泛采用氦3进行核聚变反应发电 答案：C　解析：由质量数守恒和电荷数守恒可知，X应为质子，选项A错误；核聚变过程中释放能量，出现质量亏损，但质量数仍然守恒，选项B错误；由于在这个核反应中会释放核能，所以反应后核子的平均结合能增大，选项C正确；目前我国的核电站均采用重核裂变的形式进行发电，选项D错误．‎ ‎11．(多选)静止在匀强磁场中的U核发生α衰变，产生一个α粒子和一个未知的粒子X，它们在磁场中的运动轨迹如图所示，下列说法正确的是(　　)‎ A．该核反应方程为U→X＋He B．α粒子和X粒子在磁场中做圆周运动时转动方向相同 C．轨迹1、2分别是α粒子、X粒子的运动轨迹 D．α粒子、X粒子运动轨迹半径之比为45∶1‎ 答案：ABD　解析：显然选项A中核反应方程正确，选项A正确；U核静止，根据动量守恒可知α粒子和X粒子速度方向相反，又都带正电，故转动方向相同，选项B正确；根据动量守恒可知α粒子和X粒子的动量大小p相等，由带电粒子在磁场中运动半径公式 R＝可知轨道半径R与其所带电荷量成反比，故α粒子、X粒子运动轨迹半径之比为45∶1，选项C错误，D正确．‎ ‎12．(2018·湖北省武汉市四月调研)(多选)一种典型的铀核裂变是生成钡核和氪核，同时放出3个中子，核反应方程是U＋X→Ba＋Kr＋3n，已知部分原子核的比结合能与核子数的关系如图所示，则下列说法正确的是(　　)‎ A．在核反应方程中，X粒子是中子 B．在核反应方程中，X粒子是质子 C.U、Ba和Kr相比，Ba的比结合能最大，它最稳定 D.U、Ba和Kr相比，U的核子数最多，它的结合能最大 答案：AD　解析：由质量数和电荷数守恒可得X为n，即中子，选项A正确，B错误；从图中可知中等质量的原子核的比结合能最大，故Kr的比结合能最大，它最稳定，选项C错误；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，则U、Ba和Kr相比，U的核子数最多，它的结合能最大，选项D正确．‎ ‎13．(1)原子核U经放射性衰变①变为原子核Th，继而经放射性衰变②变为原子核Pa，再经放射性衰变③变为原子核U.放射性衰变①、②和③依次为(　　)‎ A．α衰变、β衰变和β衰变 B．β衰变、α衰变和β衰变 C．β衰变、β衰变和α衰变 D．α衰变、β衰变和α衰变 ‎(2)法国科学家贝可勒尔(H.A.Becquerel)在1896年发现了天然放射现象．如图反映的是放射性元素铀核衰变的特性曲线．由图可知，铀的半衰期为________年；请在下式的括号中，填入铀在衰变过程中原子核放出的粒子的符号．‎ U→Th＋(　　)‎ 答案：(1)A　(2)1 620　He 解析：(1)衰变过程中电荷数、质量数守恒，由题意可得衰变方程分别为：U→Th＋He，Th→Pa＋e，Pa→U＋e，所以A对．‎ ‎(2)根据半衰期的定义，由题图坐标轴数据可知，铀的半衰期为1 620年；由核反应所遵循的电荷数守恒和质量数守恒可知，衰变过程中放出的粒子的电荷数为Z＝92－90＝2，质量数为A ‎＝238－234＝4，符号为He.‎ ‎14．如图甲所示，静止在匀强磁场中的Li核俘获一个速度为v0＝7.7×104 m/s的中子而发生核反应，即Li＋n→H＋He，若已知He的速度v2＝2.0×104 m/s，其方向与反应前中子速度方向相同，试求：‎ ‎　‎ ‎(1)H的速度大小和方向；‎ ‎(2)在图乙中，已画出并标明两粒子的运动轨迹，请计算出轨迹半径之比；‎ ‎(3)当He旋转三周时，粒子H旋转几周？‎ 答案：(1)1.0×103 m/s，方向与v0相反　(2)3∶40‎ ‎(3)2周 解析：(1)反应前后动量守恒：m0v0＝m1v1＋m2v2　①‎ ‎(v1为氚核速度，m0、m1、m2分别代表中子、氚核、氦核质量)‎ 代入数值可解得：v1＝－1.0×103 m/s　②‎ 方向与v0相反．‎ ‎(2)H、He在磁场中均受洛伦兹力F洛，做匀速圆周运动的半径之比为 r1∶r2＝∶＝3∶40.　③‎ ‎(3)H和He做匀速圆周运动的周期之比为 T1∶T2＝∶＝3∶2　④‎ 所以它们的旋转周数之比为 n1∶n2＝T2∶T1＝2∶3　⑤‎ 即He旋转3周时，H旋转2周．‎