【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 1．(多选)如图所示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 四个位置时观察到的现象，下列说法中正确的是( ) A．放在 A 位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多 B．放在 B 位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比 A 位置时稍少些 C．放在 C、D 位置时，屏上观察不到闪光 D．放在 D 位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少 解析：ABD[根据 α 粒子散射现象，绝大多数 α 粒子沿原方向前进，少数 α 粒子发生 较大偏转，A、B、D 正确．] 2．(2017·天津卷)如图所示，我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率 先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献．下列核反应方程中属于聚 变反应的是() A.21H＋31H→42He＋10n B.147 N＋42He→178 O＋11H C.42He＋2713Al→3015P＋10n D.23592 U＋10n→14456 Ba＋8936Kr＋310n 解析：A[21H＋31H→42He＋10n 是一个氘核与一个氚核结合成一个氦核，同时放出一个中子， 属于聚变反应，故 A 正确；147 N＋42He→178 O＋11H 是卢瑟福发现质子的核反应，他用 α 粒子轰 击氮原子核，产生氧的同位素——氧 17 和一个质子，是人类第一次实现原子核的人工转变， 属于人工核反应，故 B 错误；42He＋2713Al→3015P＋10n 是居里夫妇用 α 粒子轰击铝片时发现了放 射性磷(磷 30)，属于人工核反应，故 C 错误；23592 U＋10n→14456 Ba＋8936Kr＋310n 是一种典型的铀核 裂变，属于裂变反应，故 D 错误．] 3．贝克勒尔在 120 年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中 有着广泛应用．下列属于放射性衰变的是( ) A.146 C→147 N＋ 0－1e B.23592 U＋10n→13953 I＋9539Y＋210n C.21H＋31H→42He＋10n D.42He＋2713Al→3015P＋10n 解析：A[A 属于 β 衰变，B 属于裂变，C 是聚变，D 是原子核的人工转变，故选项 A 正 确．] 4．氢原子的能级图如图所示，欲使一处于基态的氢原子释放出一个电子而变成氢离子， 氢原子需要吸收的能量至少是( ) A．13.60 eV B．10.20 eV C．0.54 eV D．27.20 eV 解析：A[要使氢原子变成氢离子，使氢原子由基态向高能级跃迁，需要吸收的能量大于 等于 ΔE＝En－E1＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV.] 5．(2018·全国卷Ⅲ)1934 年，约里奥·居里夫妇用 α 粒子轰击铝核 2713Al，产生了第 一个人工放射性核素 X：α＋2713Al→n＋X.X 的原子序数和质量数分别为() A．15 和 28 B．15 和 30 C．16 和 30 D．17 和 31 解析：B[α 粒子轰击铝核的核反应方程为42He＋2713Al―→10n＋3015X，所以 X 的原子序数为 15， 质量数为 30，故 B 对，A、C、D 错误．] 6．[2016·全国卷Ⅲ35(1)改编](多选)一静止的铝原子核 2713Al 俘获一速度为 1.0×107 m/s 的质子 p 后，变为处于激发态的硅原子核 2814Si*.下列说法正确的是( ) A．核反应方程为 p＋2713Al→2814Si* B．核反应过程中系统动量守恒 C．核反应过程中系统能量不守恒 D．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和 解析：AB[根据质量数和电荷数守恒可得，核反应方程为 p＋2713Al→2814Si*，A 正确；核反 应过程中释放的核力远远大于外力，故系统动量守恒，B 正确；核反应过程中系统能量守恒， C 错误；由于反应过程中，要释放大量的能量，伴随着质量亏损，所以生成物的质量小于反 应物的质量之和，D 错误．] 7．(2019·河北省两校模拟)下列说法正确的是( ) A．用能量等于氘核结合能的光子照射静止的氘核，可使氘核分解为一个质子和一个中 子 B．质子和中子结合成原子核时不一定有质量亏损，但一定释放出能量 C．原子核的结合能越大，原子核越稳定 D．重核裂变前后质量数守恒，但质量一定减小 解析：D[质子和中子结合成氘核前，需要有很大的动能，才能使它们的距离达到能够结 合的程度，所以要使静止的氘核分解为质子和中子，除了要给它补充由于质量亏损释放的能 量外，还需要给它们分离时所需的动能，选项 A 错误；质子和中子结合成原子核时一定有质 量亏损，根据爱因斯坦质能方程知，有能量放出，选项 B 错误；原子核的比结合能越大，原 子核越稳定，选项 C 错误；重核裂变过程遵循质量数和电荷数守恒，但裂变过程会释放出巨 大的能量，由爱因斯坦质能方程可知，一定有质量亏损，选项 D 正确．] 8．(2019·贵州贵阳模拟)如图所示为氢原子的能级图，现让一束单色光照射到一群处 于基态的氢原子上，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．14.45 eV 解析：C[由题意有 6＝ nn－1 2 ，得 n＝4，即能发出 6 种频率的光的氢原子一定是从 基态跃迁到 n＝4 能级的激发态，则照射氢原子的单色光的光子能量为 E＝－0.85 eV－(－ 13.6 eV)＝12.75 eV，故选项 C 正确．] 9．在匀强磁场中，有一个原来静止的 146 C 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 的衰变方程为( ) A.146 C→ 0＋1e＋145 B B.146 C→42He＋104 Be C.146 C→21H＋125 B D.146 C→ 0－1e＋147 N 解析：D[由动量守恒定律可知，放出的粒子与反冲核动量大小相等、方向相反，由在磁 场中两圆径迹内切可知，反冲核带正电，放出的粒子带负电，由两圆直径之比为 7∶1 和 R＝ mv qB可知，反冲核的电荷量是粒子的 7 倍，故只有选项 D 正确．] 10．(2019·江苏南京模拟)23490 Th 钍具有放射性，它能放出一个新的粒子而变为 23491 Pa 镤， 同时伴随有 γ 射线产生，其方程为 23490 Th→23491 Pa＋x，钍的半衰期为 24 天．则下列说法正确 的是( ) A．x 为质子 B．x 是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的 C.23490 Th 的比结合能比 23491 Pa 的比结合能大 D．1 g 钍 23490 Th 经过 120 天后还剩 0.2 g23490 Th 解析：B[根据电荷数和质量数守恒知钍核衰变过程中放出了一个电子，即 x 为电子，故 选项 A 错误；β 衰变的实质是 β 衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子时产 生的，故选项 B 正确；钍的比结合能比镤的比结合能小，故选项 C 错误；钍的半衰期为 24 天，1 g23490 Th 经过 120 天后，发生 5 次衰变，最后还剩 0.031 25 g 23590 Th，故选项 D 错误．] 11．(多选)太阳的能量来源是氢核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，核聚变反应可 以看做是 4 个氢核(11H)结合成 1 个氦核同时放出 2 个正电子．下表中列出了部分粒子的质量 (取 1 u＝ 1 6×10－26 kg) 粒子名称 质子(p) α 粒子 正电子(e) 中子(n) 质量/u 1.007 3 4.001 5 0.000 55 1.008 7 以下说法正确的是( ) A．核反应方程为 411H→42He＋201e B．4 个氢核结合成 1 个氦核时的质量亏损约为 0.026 6 kg C．4 个氢核结合成 1 个氦核时的质量亏损约为 4.43×10－29 kg D．聚变反应过程中释放的能量约为 4.0×10－12 J 解析：ACD[由核反应的质量数守恒及电荷数守恒得 411H→42He＋201e，故选项 A 正确；反 应中的质量亏损为 Δm＝4mp－mα－2me＝(4×1.007 3－4.001 5－2×0.000 55) u＝0.026 6 u＝4.43×10 － 29 kg，故选项 C 正确，B 错误；由质能方程得 Δ E＝Δmc2＝4.43×10 － 29×(3×108)2 J≈4×10－12 J，故选项 D 正确．] 12．如图所示为氢原子的能级图，当一群氢原子从 n＝3 能级向低能级跃迁时，共辐射 出三种不同频率的光子，光子的频率分别为 ν1、ν2、ν3，且 ν1>ν2>ν3，则下列说法正 确的是( ) A. 1 ν1＋ 1 ν2＝ 1 ν3 B．ν1＝ν2＋ν3 C．从 n＝3 能级跃迁到 n＝2 能级，辐射出的光子频率为 ν1 D．辐射出频率为 ν1 的光子后的氢原子的电势能比辐射出频率为 ν2 的光子后的氢原子 的电势能大 解析：B[由题意及玻尔理论可知，E3－E1＝hν1，E2－E1＝hν2，E3－E2＝hν3，因此有 hν1 ＝hν2＋hν3，即 ν1＝ν2＋ν3，选项 A 错误，B 正确；从 n＝3 能级跃迁到 n＝2 能级，辐 射出的光子频率为 ν3，选项 C 错误；辐射出的频率为 ν1 的光子后的氢原子处于基态，辐 射出频率为 ν2 的光子后氢原子也处于基态，因此氢原子的电势能相同，选项 D 错误．] 13．(多选)美国科研人员正在研制一种新型镍铜长效电池，它是采用半衰期长达 100 年 的放射性同位素镍 63(6328Ni)和铜两种金属作为长效电池的材料，利用镍 63 发生 β 衰变时释 放电子给铜片，把镍 63 和铜片做电池两极外接负载，为负载提供电能．下面有关该电池的 说法正确的是( ) A．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．镍 63 的衰变方程是 6328Ni→ 0－1e＋6329Cu C．提高温度，增大压强可以改变镍 63 的半衰期 D．该电池内部电流方向是从镍 63 到铜片 解析：AB[β 衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子同时释放电子所产生的， A 正确；根据电荷数守恒、质量数守恒知镍 63 的衰变方程是 6328Ni→ 0－1e＋6329Cu，B 正确；半 衰期由原子核本身决定，与外界因素无关，故 C 错误；铜片得到电子带负电，镍 63 带正电， 和外接负载时镍 63 的电势比铜片的高，该电池内部电流方向是从铜片到镍 63，故 D 错 误．] 14．(2019·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＝ A n2(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 15A 16 的光子 B．氢原子辐射一个能量为－ 15A 16 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 15A 16 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－ 15A 16 解析：B[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＝ A 42－ A 12＝－ 15A 16 ，选项 B 正确，A、C、D 错误．]