专题13-4+原子结构、原子核(押题专练)-2018年高考物理一轮复习精品资料

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专题13-4+原子结构、原子核(押题专练)-2018年高考物理一轮复习精品资料

专题13.4+原子结构、原子核 ‎1.(多选)如图所示为卢瑟福和他的助手做α粒子散射实验的装置示意图,荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C三个位置时,关于观察到的现象,下列说法中正确的是(  )‎ A.相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最多 B.相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数最少 C.相同时间内放在C位置时观察到屏上的闪光次数最少 D.放在C位置时观察不到屏上有闪光 ‎【解析】 卢瑟福α粒子散射实验的结论是绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进,但有少数α粒子发生了大角度偏转,偏转的角度大于90°,甚至被弹回,则A、C正确.‎ ‎【答案】 AC ‎2.(多选)有关原子结构,下列说法正确的是(  )‎ A.玻尔原子模型能很好地解释氢原子光谱的实验规律 B.卢瑟福核式结构模型可以很好地解释原子的稳定性 C.卢瑟福的α粒子散射实验表明原子内部存在带负电的电子 D.卢瑟福的α粒子散射实验否定了汤姆孙关于原子结构的“西瓜模型”‎ ‎【答案】 AD ‎3.氢原子辐射出一个光子后,则(  )‎ A.电子绕核旋转的半径增大 B.电子的动能增大 C.电子的电势能增大 D.原子的能级值增大 ‎【解析】 氢原子辐射出一个光子后,原子从高能级跃迁到低能级,能级值变小,电子绕核旋转的半径减小,库仑力对电子做正功,因此,电子的动能变大,电势能变小,选项B正确.‎ ‎【答案】 B ‎4.‎ ‎(多选)如图所示为氢原子能级图,可见光的能量范围为1.62 eV~3.11 eV,用可见光照射大量处于n=2能级的氢原子,可观察到多条谱线,若是用能量为E的实物粒子轰击大量处于n=2能级的氢原子,至少可观察到两条具有显著热效应的红外线,已知红外线的频率比可见光小,则实物粒子的能量E(  )‎ A.一定有4.73 eV>E>1.62 eV B.E的值可能使处于基态的氢原子电离 C.E一定大于2.86 eV D.E的值可能使基态氢原子产生可见光 ‎【答案】 BD ‎5.α粒子散射实验中,使α粒子发生散射的原因是(  )‎ A.α粒子与原子核外电子碰撞 B.α粒子与原子核发生接触碰撞 C.α粒子发生明显衍射 D.α粒子与原子核的库仑斥力作用 ‎【解析】 α粒子与原子核外电子的作用是很微弱的.由于原子核的质量和电荷量很大,α粒子与原子核很近时,库仑斥力很强,足可以使α粒子发生大角度偏转甚至反向弹回,使α粒子发生散射的原因是库仑力的作用,选项D正确.‎ ‎【答案】 D ‎6.(多选)α粒子散射实验中,当α粒子最接近金原子核时,关于描述α粒子的有关物理量正确的是(  )‎ A.动能最小 B.电势能最小 C.α粒子与金原子组成的系统能量最小 D.α粒子所受金原子核的斥力最大 ‎【解析】 α粒子和金原子核都带正电,库仑力表现为斥力,两者距离减小时,库仑力做负功,故α粒子动能减小,电势能增加,当α粒子最接近金原子核时,其动能最小,电势能最大;由库仑定律可知随着距离的减小,库仑力逐渐增大,故A、D正确.‎ ‎【答案】 AD ‎7.(多选)玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有(  )‎ A.原子处在具有一定能量的定态中,虽然电子做加速运动,但不向外辐射能量 B.原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应,而电子的可能轨道的分布是不连续的 C.电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时,辐射(或吸收)一定频率的光子 D.电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率 ‎【答案】 ABC ‎8.氢原子从能量为Em的较高激发态跃迁到能量为En的较低激发态,设真空中的光速为c,则(  )‎ A.吸收光子的波长为 B.辐射光子的波长为 C.吸收光子的波长为 D.辐射光子的波长为 ‎【解析】 由玻尔理论的跃迁假设,当氢原子由较高的能级向较低的能级跃迁时辐射光子,由关系式hν=Em-En得ν=.又有λ=,故辐射光子的波长为λ=,选项D正确.‎ ‎【答案】 D ‎9.已知氢原子的基态能量为E1,激发态能量En=,其中n=2,3,…用h表示普朗克常量,c表示真空中的光速.能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为(  )‎ A.- B.- C.- D.- ‎【解析】 处于第一激发态时n=2,故其能量E2=,电离时吸收的能量ΔE=0-E2=-,而光子能量 ΔE=,则解得λ=-,C正确.‎ ‎【答案】 C ‎10.如图所示为氢原子的能级示意图,一群氢原子处于n=3的激发态,在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子,用这些光照射逸出功为2.49 eV的金属钠,下列说法正确的是(  )‎ A.这群氢原子能发出3种频率不同的光,其中从n=3跃迁到n=2所发出的光波长最短 B.这群氢原子能发出两种频率不同的光,其中从n=3跃迁到n=1所发出的光频率最小 C.金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为9.60 eV D.金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为11.11 eV ‎【答案】 C ‎11.下列与α粒子相关的说法中正确的是(  )‎ A.天然放射现象中产生的α射线速度与光速相当,穿透能力很强 B.U (铀238)核放出一个α粒子后就变为Th(钍234)‎ C.高速α粒子轰击氮核可从氮核中打出中子,核反应方程为He+N →O+n D.丹麦物理学家玻尔进行了α粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型 ‎【解析】 α射线是速度为0.1c的氦核流,穿透能力最弱,A错误.由核反应过程中质量数、核电荷数守恒可知B项正确.C项中核电荷数和质量数都不守恒,C错误.D项中的物理学家不是玻尔而是卢瑟福所以D错误.‎ ‎【答案】 B ‎12.在存放放射性元素时,若把放射性元素①置于大量水中;②密封于铅盒中;③与轻核元素结合成化合物.则(  )‎ A.措施①可减缓放射性元素衰变 B.措施②可减缓放射性元素衰变 C.措施③可减缓放射性元素衰变 D.上述措施均无法减缓放射性元素衰变 ‎【解析】 放射性元素的衰变快慢由其原子核内部结构决定,与外界因素无关,所以A、B、C错误,D正确.‎ ‎【答案】 D ‎13.表示放射性元素碘131(I)β衰变的方程是(  )‎ A.I→Sb+He B.I→Xe+e C.I→I+n D. I→Te+H ‎【解析】 β衰变的实质是放射出电子(e),由核反应过程中的质量数和电荷数守恒可知B正确.‎ ‎【答案】 B ‎14.某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论,其中的两个核反应方程为 H+C→N+Q1‎ H+N→C+X+Q2‎ 方程中Q1、Q2表示释放的能量,相关的原子核质量见下表:‎ 原子核 H He He C N N 质量/u ‎1.007 8‎ ‎3.016 0‎ ‎4.002 6‎ ‎12.000 0‎ ‎13.005 7‎ ‎15.000 1‎ 以下推断正确的是(  )‎ A.X是He,Q2>Q1‎ B.X是He,Q2>Q1‎ C.X是He,Q2(mHe+mX)‎ ‎【解析】 由核反应中的质量数守恒和电荷数守恒可知X为中子,则选项A错误;该反应为轻核聚变,反应过程中应释放能量,则选项B错误;该反应共有5个核子,平均每个核子释放的能量为17.6 MeV/5=3.52 MeV,则选项C正确;由于该反应释放能量,则反应前后存在质量亏损,反应前的质量应大于反应后的质量,则选项D正确.‎ ‎【答案】 CD ‎19.如图,放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线,分别进入匀强电场和匀强磁场中,下列说法正确的是(  )‎ A.①表示γ射线,③表示α射线 B.②表示β射线,③表示α射线 C.④表示α射线,⑤表示γ射线 D.⑤表示β射线,⑥表示α射线 ‎【答案】 C ‎20.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)c2 D.(m1-m2-m3)c2‎ ‎【解析】 根据爱因斯坦质能方程ΔE=Δmc2,此核反应放出的能量ΔE=(m1+m2-m3)c2,故C正确.‎ ‎【答案】 C ‎21.14C测年法是利用14C衰变规律对古生物进行年代测定的方法.若以横坐标t表示时间,纵坐标m表示任意时刻14C的质量,m0为t=0时14C的质量.图中能正确反映14C衰变规律的是(  )‎ ‎【解析】 设半衰期为τ,则剩余质量m=,故m-t图象是曲线.C正确.‎ ‎【答案】 C ‎22.如图所示,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,Li+n→H+He,若已知He的速度为v2=2.0×104 m/s,其方向跟中子反应前的速度方向相同(已知mn=1 u,mHe ‎=4 u,mH=3 u).求:‎ ‎(1)H的速度是多大?‎ ‎(2)在图中画出粒子H和He的运动轨迹,并求它们的轨道半径之比.‎ ‎(3)当粒子He旋转了3周时,粒子H旋转几周?‎ ‎【解析】 (1)Li俘获n的过程,系统动量守恒,‎ 则mnv0=mHv1+mHev2,‎ 即v1=.‎ 代入数据得v1=-1.0×103 m/s,负号表示跟v0的方向相反.‎ ‎(2)运动轨迹如图所示.‎ H和He在磁场中半径之比为 rH:rHe=:=3:40.‎ ‎【答案】 (1)1.0×103 m/s,跟v0的方向相反 ‎(2)3:40‎ ‎(3)2‎ ‎23.氢原子的能级示意图如图所示,有一群处于n=4能级的氢原子.如果原子从n=2能级向n=1能级跃迁所发出的光正好使某种金属材料产生光电效应,则:‎ ‎ ‎ ‎(1)这群氢原子发出的光谱中共有几条谱线能使该金属产生光电效应?‎ ‎(2)从能级n=4向n=1发出的光照射该金属材料,所产生的光电子的最大初动能为多少?‎ ‎【答案】 (1)3条 (2)2.55 eV ‎24.氢原子处于基态时,原子的能量为E1=-13.6 eV,当处于n=3的激发态时,能量为E3=-1.51 eV,则:‎ ‎(1)当氢原子从n=3的激发态跃迁到n=1的基态时,向外辐射的光子的波长是多少?‎ ‎(2)若要使处于基态的氢原子电离,至少要用多大频率的电磁波照射原子?‎ ‎(3)若有大量的氢原子处于n=3的激发态,则在跃迁过程中可能释放出几种不同频率的光子?‎ ‎【解析】 (1)由跃迁公式得:hν=E3-E1①‎ ν=②‎ 由①②代入数据得:λ=1.03×10-7 m.‎ ‎(2)若要将基态原子电离:hν=0-E1,‎ 代入数据得ν=3.3×1015 Hz.‎ ‎(3)光子种数N=C==3种.‎ ‎【答案】 (1)1.03×10-7 m ‎(2)3.3×1015 Hz ‎(3)3种 ‎25.在研究原子物理时,科学家经常借用宏观模型进行模拟.在玻尔原子模型中,完全可用卫星绕行星运动来模拟研究电子绕原子核的运动.当然这时的向心力不是粒子间的万有引力(可忽略不计),而是粒子间的静电力.设氢原子中,电子和原子核的带电荷量大小都是e=1.60×10-19 C,电子在第1、2可能轨道运行时,其运动半径分别为r1=0.53×10-10 m、r2=4r1,据此求:‎ ‎(1)电子分别在第1、2可能轨道运行时的动能(以eV为单位);‎ ‎(2)当电子从第1可能轨道跃迁到第2可能轨道时,原子还需吸收10.2 eV的光子,那么电子的电势能增加了多少?(静电力常量k=9.0×109 N·m2/C2)‎ ‎【答案】 见解析 ‎ ‎
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