【物理】2020届一轮复习人教版原子结构和原子核课时作业

【物理】2020届一轮复习人教版原子结构和原子核课时作业

第2讲　原子结构和原子核 ‎◎基础巩固练 ‎1．(2015·天津理综·1)物理学重视逻辑，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上。下列说法正确的是(　　)‎ A．天然放射现象说明原子核内部是有结构的 B．电子的发现使人们认识到原子具有核式结构 C．α粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的 D．密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的 解析：　放射现象中释放出了其他粒子，说明原子核内部具有一定的结构，A正确；电子的发现使人们认识到原子是可以分割的，是由更小的微粒组成的，B错误；α粒子散射实验否定了汤姆孙提出的枣糕式原子模型，建立了核式结构模型，C错误；密立根油滴实验测定了电子的电荷量，D错误。‎ 答案：　A ‎2.‎ ‎(多选)(2018·江苏泰州中学模拟)如图为卢瑟福α粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可以观察α粒子在各个角度的散射情况，下列说法正确的是(　　)‎ A．α粒子发生散射的主要原因是 α粒子撞击到金原子核后产生的反弹 B．在图中A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多 C．卢瑟福选用不同的金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似 D．卢瑟福根据此实验得出原子的核式结构模型 解析：　放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数较少，而放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多，B错误；α粒子发生散射的主要原因是受到金原子核的库仑斥力作用，A错误；选用不同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似，故C正确；卢瑟福根据此实验得出原子的核式结构模型，D正确。‎ 答案：　CD ‎3．下列说法正确的是(　　)‎ A．天然放射性元素Th(钍)经过4次α衰变和8次β衰变变成Pb(铅)‎ B．α衰变产生的α射线穿透能力最强 C．质子、中子、α粒子的质量分别是m1、m2、m3，质子和中子结合成一个α粒子，释 放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2‎ D．由爱因斯坦质能方程可知，质量和能量可以相互转化 解析：　天然放射性元素Th(钍)衰变变成Pb，根据质量数守恒和质子数守恒，需要经过n＝＝6次α衰变、经过m＝2n－(90－82)＝4次β衰变，即天然放射性元素Th(钍)经过6次α衰变和4次β衰变变成Pb(铅)，选项A错误； α衰变产生的α射线电离能力最强，穿透能力最弱，选项B错误；质子和中子结合成一个α粒子，需要两个质子和两个中子，质量亏损Δm＝2m1＋2m2－m3，由质能方程可知，释放的能量ΔE＝Δm·c2＝(2m1＋2m2－m3)c2，选项C正确；爱因斯坦质能方程只是反映了质量与能量之间的关系，质量和能量不可以相互转化，选项D错误。‎ 答案：　C ‎4．核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137。碘131的半衰期约为8天，会释放β射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射γ射线。下列说法正确的是(　　)‎ A．碘131释放的β射线由氦核组成 B．铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量 C．与铯137相比，碘131衰变更慢 D．铯133和铯137含有相同的质子数 解析：　β射线的本质是电子，并非氦核，A错误。γ光子的频率大于可见光光子的频率，由E＝hν可知，γ光子的能量大于可见光光子的能量，B错误。半衰期越小表示元素衰变越快，C错误。同位素的中子数不同但含有相同的质子数，D正确。‎ 答案：　D ‎5．铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应；U＋n―→a＋b＋2n则a＋b可能是(　　)‎ A.Xe＋Kr B.Ba＋Kr C.Ba＋Sr D．Xe＋Sr 解析：　根据核反应中的质量数守恒可知，a＋b的质量数应为235＋1－2＝234，质子数应为92，A项中的质量数为140＋93＝233，B项中质量数是141＋92＝233，C项中质量数为141＋93＝234，质子数为56＋38＝94，D项中质量数为140＋94＝234，质子数为54＋38＝92，综上可知，答案为D。‎ 答案：　D ‎6．(多选)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．释放光子的波长关系为λb＝λa＋λc B．从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，辐射的光子频率最小 C．从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，电子的动能增加，电势能减小，氢原子的能量减小 D．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 解析：　根据E＝hν，可得νb＝νa＋νc、νb＞νc＞νa，B正确；由ν＝得A错误；氢原子从高能级向低能级跃迁，将以辐射光子的形式向外放出能量，电子的动能增加，电势能减小，氢原子的总能量减小，C正确；由于νc＞νa，用波长为λa的光照射该金属时一定不能发生光电效应，D错误。‎ 答案：　BC ‎7．一个静止的放射性同位素的原子核P衰变为Si，另一个静止的天然放射性元素的原子核Th衰变为Pa，在同一磁场中，得到衰变后粒子的运动径迹1、2、3、4，如图所示，则这四条径迹依次是(　　)‎ A．电子，Pa，Si，正电子 B.Pa，电子，正电子，Si C.Si，正电子，电子，Pa D．正电子，Si，Pa，电子 解析：　衰变前后动量守恒，由运动半径r＝知1、4为反冲核，根据旋转方向知2是电子，3是正电子。选项B正确。‎ 答案：　B ‎8．(多选)‎ 如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图象，下列说法中正确的是(　　)‎ A．若原子核D和E结合成F，结合过程一定会吸收核能 B．若原子核D和E结合成F，结合过程一定会释放核能 C．若原子核A分裂成B和C，分裂过程一定会吸收核能 D．在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度 解析：　原子核D和E结合成F，有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，有能量释放，故选项A错误，B正确；若原子核A分裂成B和C，也有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，有能量释放，故选项C错误；在核反应堆的铀棒之间插入镉棒，用镉棒来吸收中子控制核反应速度，选项D正确。‎ 答案：　BD ‎9．(多选)静止的镭原子核Ra经一次α衰变后变成一个新核Rn，则下列相关说法正确的是(　　)‎ A．该衰变方程为Ra→Rn＋He B．若该元素的半衰期为τ，则经过2τ的时间，2 kg的Ra中有1.5 kg已经发生了衰变 C．随着该元素样品的不断衰变，剩下未衰变的原子核Ra越来越少，其半衰期也变短 D．若把该元素放到密闭的容器中，则可以减慢它的衰变速度 解析：　由镭的α衰变方程Ra→Rn＋He，可判断A正确。由m＝m0，可知，t＝2τ时，m＝0.5 kg，则已衰变的镭为m衰＝2 kg－0.5 kg＝1.5 kg，B正确。放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，C、D错误。‎ 答案：　AB ‎10．(多选)(2018·武汉市毕业生调研)一种典型的铀核裂变是生成钡和氪，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，下列说法正确的是(　　)‎ A．核反应方程中，X粒子是中子 B．核反应方程中，X粒子是质子 C.U、Ba和Kr相比，Ba核的比结合能最大，它最稳定 D.U、Ba和Kr相比，U核的核子数最多，它的结合能最大 解析：　根据核反应质量数守恒和电荷数守恒可知题中的核反应方程，X粒子是中子，选项A正确，B错误；根据题图，核子数为80左右的原子核的比结合能最大，最稳定，所以U、Ba和Kr相比，Kr核的比结合能最大，最稳定，选项C错误；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。‎ 答案：　AD ‎◎能力提升练 ‎11．(2018·西安地区八校高三联考)下列四幅图的有关说法中正确的是(　　)‎ A．若两球质量相等，碰后m2的速度一定为v B．射线甲由α粒子组成，每个粒子带两个单位正电荷 C．在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大 D．该链式反应属于原子核的衰变 解析：　两球质量相等，若发生的碰撞为弹性正碰，即动量守恒、能量守恒，可知两球的速度交换。若发生的碰撞为非弹性碰撞，则碰后m2的速度不为v，A错误；根据左手定则，甲向左偏，知甲带负电荷，B错误；光的颜色决定了光的频率，颜色相同，则频率相同，根据光电效应方程，遏止电压相等，则最大初动能相同，入射光强度越强，饱和光电流越大，‎ C正确；该链式反应属于重核裂变，D错误。‎ 答案：　C ‎12．(2018·山西省高三名校联考)‎ 自然界存在的放射性元素的原子核并非只发生一次衰变就达到稳定状态，而是要发生一系列连续的衰变，最终达到稳定状态。某些原子核的衰变情况如图所示(N表示中子数，Z表示质子数)，则下列说法正确的是(　　)‎ A．由Ra到Ac的衰变是α衰变 B．已知Ra的半衰期是T，则8个Ra原子核经过2T时间后还剩2个 C．从Th到Pb共发生5次α衰变和2次β衰变 D．图中发生的α衰变和β衰变分别只能产生α和β射线 解析：　由题图可知，Ra衰变后的新原子核为Ac，新原子核的质子数比Ra的多1个，所以是β衰变，选项A错误；原子核的半衰期是对大量原子核的行为做出的统计预测，对于单个的微观事件是不可预测的，选项B错误；由质量数和电荷数守恒知，从Th到Pb共发生5次α衰变和2次β衰变，选项C正确；γ射线经常是伴随α射线和β射线产生的，选项D错误。‎ 答案：　C ‎13．(2018·重庆市西北狼教育联盟联考)‎ 如图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2.25 eV的金属钾，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2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．金属钾表面所发出的光电子的最大初动能为9.84 eV D．金属钾表面所发出的光电子的最大初动能为12.86 eV 解析：　一群处于第n能级的氢原子向低能级跃迁时，向外辐射光的种类有种，则一群氢原子从n＝3能级向较低能级跃迁时能辐射3种光，由hν＝Em－En可知从n＝3跃迁到n＝2能级所发出的光能级差最小，即频率最小，由λ＝知波长最长，选项A、B错误；所发出的3种光中频率最大的是从n＝3能级跃迁到n＝1能级的光，即hν＝E3－E1＝12.09 eV，由光电效应方程可得Ek＝hν－W0＝12.09 eV－2.25 eV＝9.84 eV，选项C正确，D错误。‎ 答案：　C ‎14．(多选)(2018·湖北省襄阳市高三调研测试)‎ 静止在匀强磁场中的U核发生α衰变，产生一个未知粒子x，它们在磁场中的运动径迹如图所示，下列说法正确的是(　　)‎ A．该核反应方程为U→x＋He B．α粒子和粒子x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粒子的运动径迹 D．α粒子、x粒子运动径迹半径之比为45∶1‎ 解析：　显然选项A中核反应方程正确，A对；U核静止，根据动量守恒可知α粒子和x新核速度方向相反，又都带正电，则转动方向相同，选项B对；根据动量守恒可知α粒子和x新核的动量大小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，半径之比为45∶1，选项C错，D对。‎ 答案：　ABD