【物理】2020届一轮复习人教版第十二章近代物理（选修3-5）第2课时课时作业

【物理】2020届一轮复习人教版第十二章近代物理（选修3-5）第2课时课时作业

‎ ‎ ‎2020届一轮复习人教版 第十二章 近代物理（选修3-5） 第2课时 课时作业 知识点一　原子的核式结构　玻尔理论 ‎1．(2018·南昌十所省重点中学模拟)根据玻尔理论，氢原子的能级公式为En＝(n为能级，A为基态能量)，一个氢原子中的电子从n＝4的能级直接跃迁到基态，在此过程中(　　)‎ A．氢原子辐射一个能量为的光子 B．氢原子辐射一个能量为－的光子 C．氢原子辐射一系列频率的光子，其中频率最大的光子能量为 D．氢原子辐射一系列频率的光子，其中频率最大的光子能量为－ B　解析：根据玻尔理论，一个氢原子中的电子从n＝4的能级直接跃迁到基态，辐射一个光子的能量为ΔE＝E4－E1＝－＝－，选项B正确，A、C、D错误．‎ ‎2．(2018·山东泰安质量检测)根据氢原子的能级图，现让一束单色光照射到大量处于基态(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．12.75 eV B．13.06 eV C．13.6 eV D．0.85 eV A　解析：受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光，知跃迁到第4能级，则吸收的光子能量为ΔE＝－0.85 eV＋13.6 eV＝12.75 eV，A正确，B ‎、C、D错误．‎ ‎3．(2018·四川遂宁一诊)不同色光的光子能量如下表所示.‎ 色光 红 橙 黄 绿 蓝—靛 紫 光子能量 范围(eV)‎ ‎1.61～‎ ‎2．00‎ ‎2.00～‎ ‎2．07‎ ‎2.07～‎ ‎2．14‎ ‎2.14～‎ ‎2．53‎ ‎2.53～‎ ‎2．76‎ ‎2.76～‎ ‎3．10‎ 氢原子部分能级的示意图如图所示．‎ 大量处于n＝4能级的氢原子，发射出的光的谱线在可见光范围内，其颜色分别为(　　)‎ A．红、蓝—靛 B．红、紫 C．橙、绿 D．蓝—靛、紫 A　解析：计算出各种光子能量，然后和表格中数据进行对比，便可解决本题．氢原子处于第四能级，能够发出12.75 eV、12.09 eV、10.2 eV、2.55 eV、1.89 eV、0.66 eV的六种光子，1.89 eV和2.55 eV属于可见光，1.89　eV的光子为红光，2.55 eV的光子为蓝—靛．‎ 知识点二　原子核的衰变、半衰期 ‎4．(2018·山西晋城一模)下列对原子核及其性质的描述正确的是(　　)‎ A．若使放射性物体的温度升高，其半衰期将减小 B．原子核发生一次β衰变，该原子核外层就失去一个电子 C．比结合能越大，原子核越稳定 D．α粒子散射实验说明原子核具有复杂结构 C　解析：半衰期与外界环境无关，选项A错误；原子核发生一次β衰变，生成的新核内增加一个质子，减少一个中子，选项B错误；比结合能越大，原子核越稳定，选项C正确；放射性现象的发现说明原子核具有复杂结构，选项D错误．‎ ‎5．(2018·日照模拟)下列说法正确的是(　　)‎ A．氡的半衰期是3.8天，所以10个氡原子核经过3.8天一定还剩5个 B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应 C．核子凭借核力结合在一起构成原子核 D．温度越高，放射性元素衰变越快 C　解析：半衰期对大量的原子核适用，对少量的原子核不适用，故A错误；太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应，选项B错误；核子凭借核力结合在一起构成原子核，选项C正确；半衰期与外界条件无关，选项D错误．‎ ‎6．一个C核经一次β衰变后，生成新原子核的质子数和中子数分别是(　　)‎ A．6和8 B．5和9‎ C．8和6 D．7和7‎ D　解析：一个6C核经一次β衰变后，生成新原子核，质量数不变，电荷数增加1，故质量数为14，电荷数为7，即新核的质子数为7，中子数也为7，故选D.‎ 知识点三　核反应方程与核能的计算 ‎7．(2018·四川凉山诊断)关于原子核反应，下列描述正确的是(　　)‎ A．温度升高，放射性元素衰变的半衰期减小 B．放射性物质U发生β衰变所释放的电子来源于核外电子 C.90Th经过6次α衰变、4次β衰变后变成82Pb D．用中子轰击铀核，产生几个中等质量原子核的现象属于核聚变 C　解析：放射性元素的半衰期不随温度及化学状态变化而改变，是由原子核内部本身决定的，A错误；β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的，B错误；发生α衰变是放出He，发生β衰变是放出电子e，设发生了x次α衰变和y次β衰变，则根据质量数和电荷数守恒有：2x－y＋82＝90，4x＋208＝232，解得x＝6，y＝4，故衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变，C正确；用中子轰击铀核，产生几个中等质量原子核的现象属于核裂变，D错误．‎ ‎8．(2018·唐山调研)在匀强磁场中，有一个原来静止的6C原子核，它放出的粒子与反冲核的径迹是两个相内切的圆，圆的直径之比为7∶1，那么碳14的衰变方程应为(　　)‎ A．1C→e＋1B B．1C→He＋1Be C．1C→H＋1B D．1C→e＋1N D　解析：静止的放射性原子核发生了衰变放出粒子后，新核的速度与粒子速度方向相反，放出的粒子与新核所受的洛伦兹力方向相同，根据左手定则判断出粒子与新核的电性相反，根据r＝，因粒子和新核的动量大小相等，可由半径之比7∶1确定电荷量之比为1∶7，即可根据电荷数守恒及质量数守恒得出核反应方程式为D.‎ ‎【素能提升】‎ ‎9．(多选)(2018·大连模拟)在足够大的匀强磁场中，静止的钠的同位素Na发生衰变，沿与磁场垂直的方向释放出一个粒子后，变为一个新核，新核与放出粒子在磁场中运动的轨迹均为圆，如图所示，下列说法正确的是(　　)‎ A．新核为Mg B．轨迹2是新核的径迹 C.Na发生的是α衰变 D．新核沿顺时针方向旋转 AB　解析：根据动量守恒得知，放出的粒子与新核的速度方向相反，由左手定则判断得知，放出的粒子应带负电，是β粒子，所以发生的是β衰变，根据电荷数守恒、质量数守恒知，衰变方程为Na→Mg＋e，可知新核为Mg，故A正确，C错误．由题意，静止的钠核Na发生衰变时动量守恒，释放出的粒子与新核的动量大小相等，两个粒子在匀强磁场中都做匀速圆周运动，因为新核的电荷量大于所释放出的粒子电荷量，由半径公式r＝得知，新核的半径小于粒子的半径，所以轨迹2是新核的轨迹，故B正确．根据洛伦兹力提供向心力，由左手定则判断得知，新核要沿逆时针方向旋转，故D错误．‎ ‎10．(2018·银川模拟)卢瑟福用α粒子轰击氮核时发现质子．发现质子的核反应方程为：7N＋He→8O＋H.已知氮核质量为mN＝14.007 53 u，氧核质量为mO＝17.004 54 u，氦核质量为mHe＝4.003 87 u，质子(氢核)质量为mp＝1.008 15 u．(已知：1 uc2＝931 MeV，结果保留2位有效数字)求：‎ ‎(1)这一核反应是吸收能量还是放出能量的反应？相应的能量变化为多少？‎ ‎(2)若入射氦核以v0＝3×107 m/s的速度沿两核中心连线方向轰击静止氮核．反应生成的氧核和质子同方向运动，且速度大小之比为1∶50.求氧核的速度大小．‎ 解析：(1)由Δm＝mN＋mHe－mO－mp得：‎ Δm＝－0.001 29 u.‎ 所以这一核反应是吸收能量的反应，‎ 吸收能量ΔE＝|Δm|c2＝0.001 29×931 MeV≈1.2 MeV.‎ ‎(2)由动量守恒定律可得：mHev0＝mOv氧＋mpvp 又v氧∶vp＝1∶50，‎ 可解得：v氧≈1.8×106 m/s.‎ 答案：(1)吸收能量　1.2 MeV　(2)1.8×106 m/s ‎11．(2017·高考北京卷)在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变．放射出的α粒子(He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R.以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量．‎ ‎(1)放射性原子核用X表示，新核的元素符号用Y表示，写出该α衰变的核反应方程．‎ ‎(2)α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小．‎ ‎(3)设该衰变过程释放的核能都转为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损Δm.‎ 解析：(1)根据核反应中质量数与电荷数守恒可知，该α衰变的核反应方程为X→Y＋He ‎(2)设α粒子在磁场中做圆周运动的速度大小为v，由洛伦兹力提供向心力有 qvB＝m 根据圆周运动的参量关系有 T＝ 得α粒子在磁场中运动的周期 T＝ 根据电流强度定义式，可得环形电流大小为 I＝＝ ‎(3)由qvB＝m，得v＝ 设衰变后新核Y的速度大小为v′，核反应前后系统动量守恒，有 Mv′－mv＝0‎ 可得v′＝＝ 根据爱因斯坦质能方程和能量守恒定律有 Δmc2＝Mv′2＋mv2‎ 解得Δm＝ 说明：若利用M＝m解答，亦可．‎ 答案：(1)X→Y＋He　(2)　 (3)