2022版高考物理一轮复习第十二章波粒二象性原子结构与原子核课后分级演练34原子结构和原子核

课后分级演练(三十四)原子结构和原子核【A级——基础练】1．(多选)(2022·河南三市二模)以下有关近代物理内容的叙述，正确的是(　　)A．紫外线照射到锌板表面时能够发生光电效应，当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大B．卢瑟福的α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子C．重核的裂变和轻核的聚变过程一定有质量亏损，释放出核能D．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，辐射一定频率的光子，同时氢原子的电势能减少，电子的动能增大解析：CD　由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0知，发生光电效应时光电子的最大初动能与光的频率有关，与光强无关，A项错误．卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，不能证实原子核内部存在质子，B项错误．2．(2022·湖南六校联考)关于近代物理，下列说法中不正确的是(　　)A．光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性B．单个氢原子从n＝4能级向较低能级跃迁时，最多可以向外辐射6种不同频率的光子C．在U235的裂变反应中(U＋n→Ba＋Kr＋3n)，发生了质量亏损，Ba144和Kr89的比结合能比U235的大，该核反应释放出核能D．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能为最强，α射线的电离能力最强解析：B　当大量氢原子从n＝4能级向较低能级跃迁时最多可以向外辐射6种不同频率的光子，但单个氢原子从n＝4能级向较低能级跃迁时最多向外辐射3种不同频率的光子，B项错误．A、C、D三项说法符合事实．故选B.3．(多选)(2022·梅州一模)关于天然放射现象，以下叙述正确的是(　　)A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将变大B．β衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的C．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强D．铀核(U)衰变为铅核(Pb)的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变解析：CD　半衰期的时间与元素的物理状态无关，若使某放射性物质的温度升高，其半衰期不变，故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时产生的，故B错误；在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强，故C正确；铀核(U)衰变为铅核(Pb)的过程中，每经过一次α衰变质子数少2，质量数少4；而每经过一次β衰变质子数增加1，质量数不变；由质量数和核电荷数守恒，可知要经过8次α衰变和6次β衰变，故D正确．6\n4．(2022·河南南阳模拟)玻尔认为，围绕氢原子核做圆周运动的核外电子，轨道半径只能取某些特殊的数值，这种现象称为轨道的量子化．若离核最近的第一条可能的轨道半径为r1，则第n条可能的轨道半径为rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中n叫量子数．设氢原子的核外电子绕核近似做匀速圆周运动形成的等效电流，在n＝3状态时其大小为I，则在n＝2状态时等效电流为(　　)A.IB.IC.ID.I解析：C　根据k＝mr解得T＝2π，n＝2和n＝3轨道半径之比为4∶9，则n＝2和n＝3两个轨道上的周期之比为8∶27，根据I＝知，电流之比为27∶8，所以n＝3状态时其强度为I，则n＝2状态时等效电流为I，C正确．5．(2022·唐山调研)在匀强磁场中，有一个原来静止的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的衰变方程应为(　　)A.C→e＋BB.C→He＋BeC.C→H＋BD.C→e＋N解析：D　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，根据左手定则判断粒子与新核的电性关系，即可判断发生了哪种衰变．即可根据电荷数守恒及质量数守恒写出核反应方程式．6．(多选)如图甲所示，国际原子能机构2022年2月15日公布了核辐射警示新标志，新标志为黑框红底三角，内有一个辐射波标记：一个骷髅头标记和一个逃跑的人形．核辐射会向外释放3种射线：α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电．现有甲、乙两个原子核，原来都静止在同一匀强磁场中，其中一个核放出一个α粒子，另一个核放出一个β粒子，得出图乙所示的4条径迹，则(　　)A．磁场的方向一定垂直于纸面向里B．甲核放出的是α粒子，乙核放出的是β粒子C．a为α粒子的径迹，d为β粒子的径迹D．b为α粒子的径迹，c为β粒子的径迹解析：6\nBD　衰变过程中满足动量守恒，粒子与新核的动量大小相等，方向相反．据带电粒子在磁场中的运动不难分析：若轨迹为外切圆，则为α衰变；若轨迹为内切圆，则为β衰变．又由R＝知半径与电荷量成反比，B、D正确．7．原子从一个高能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子．例如在某种条件下，铬原子的n＝2能级上的电子跃迁到n＝1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n＝4能级上的电子，使之能脱离原子，这一现象叫做俄歇效应，以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子．已知铬原子的能级公式可简化表示为En＝－，式中n＝1,2,3，……表示不同能级，A是正的已知常数，上述俄歇电子的动能是(　　)A.AB.AC.AD.A解析：C　先计算铬原子的n＝2能级上的电子跃迁到n＝1能级上时应释放的能量：ΔE＝E2－E1＝－＋A＝A.n＝4能级上的电子要电离所需的能量E4＝A，则n＝4能级上的电子得到ΔE的能量后，首先需要能量使之电离，然后多余的能量以动能的形式存在，所以Ek＝ΔE－E4＝A，选项C正确．8．(2022·安徽江南十校联考)(U)经过m次α衰变和n次β衰变变成铅核(Pb)，关于该过程，下列说法中正确的是(　　)A．m＝5，n＝4B．铀核(U)的比结合能比铅核(Pb)的比结合能小C．衰变产物的结合能之和小于铀核(U)的结合能D．铀核(U)衰变过程的半衰期与温度和压强有关解析：B　原子核衰变时质量数守恒，电荷数守恒，235＝4m＋207,92＝82＋2m－n，两式联立解得：m＝7，n＝4，A项错误．衰变产物的结合能之和大于铀核(U)的结合能，C错误．半衰期由原子核内部自身的因素决定，与温度和压强无关，D项错误．9．(多选)14C发生放射性衰变成为14N，半衰期约5700年．已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减少．现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一．下列说法正确的是(　　)A．该古木的年代距今约5700年B．12C、13C、14C具有相同的中子数C．14C衰变为14N的过程中放出β射线D．增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变解析：AC　古木样品中14C正好是现代植物所制样品的二分之一，可知时间正好是56\n700年，A正确.12C中子数为6，13C中子数为7，14C中子数为8，B错误．与14N相比，质量数一样而质子数少一个，可知发生的是β衰变，C正确．半衰期与外界环境无关，D错误．10．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、β衰变和α衰变C．β衰变、α衰变和β衰变D．α衰变、β衰变和α衰变解析：A　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，选项A正确，选项B、C、D错误．【B级——提升练】11．(多选)根据玻尔理论，推导出了氢原子光谱谱线的波长公式：＝R(－)，m与n都是正整数，且n>m.当m取定一个数值时，不同数值的n得出的谱线属于同一个线系．如：m＝1，n＝2、3、4、…组成的线系叫赖曼系，m＝2，n＝3、4、5、…组成的线系叫巴耳末系，则(　　)A．赖曼系中n＝2对应的谱线波长最长B．赖曼系中n＝2对应的谱线频率最大C．巴耳末系中n＝3对应的谱线波长最长D．巴耳末系中，n＝3对应的谱线的光子能量最小E．赖曼系中所有谱线频率都比巴耳末系谱线频率大解析：ACD　在赖曼系中m＝1，n＝2、3、4、…，利用氢原子光谱谱线的波长公式＝R(－)可知n值越大，波长λ就越短，频率f就越大，则A正确，B错误；在巴耳末系中m＝2，n＝3、4、5、…，利用氢原子光谱谱线的波长公式＝R(－)可知，n值越大，波长λ就越短，频率f就越大，光子能量就越大，则C正确，D正确；由公式可判断，赖曼系中与巴耳末系中的波长相比可以小也可以大，那么频率可以大也可以小，所以E错误．12．(多选)(2022·湖北七市三月联考)如图所示是氢原子的能级图，大量处于n＝5激发态的氢原子向低能级跃迁时，一共可以辐射出10种不同频率的光子．其中莱曼系是指氢原子由高能级向n＝1能级跃迁时释放的光子，则(　　)6\nA．10种光子中波长最短的是从n＝5激发态跃迁到基态时产生的B．10种光子中有4种属于莱曼系C．使n＝5能级的氢原子电离至少要0.85eV的能量D．从n＝2能级跃迁到基态释放光子的能量等于从n＝3能级跃迁到n＝2能级释放光子的能量解析：AB　由n＝5激发态跃迁到基态时产生的光子能量最大，频率最高，波长最短，A项正确.5→1、4→1、3→1和2→1跃迁时释放的4种光子属于莱曼系，B项正确．使n＝5能级的氢原子电离至少要0.54eV的能量，C项错误．从n＝2能级跃迁到基态释放光子的能量为－3.4eV－(－13.6eV)＝10.2eV，从n＝3能级跃迁到n＝2能级释放光子的能量为－1.51eV－(－3.4eV)＝1.89eV，D项错误．13．目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素．比如，有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放射出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病．根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是(　　)A．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就剩下一个原子核了B．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C．γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，α射线的穿透能力最强，电离能力最弱D．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4解析：B　半衰期遵循统计规律，对单个或少数原子核是没有意义的，A错误．根据3种射线的特性及衰变实质可知B正确，C、D错误．14．1930年英国物理学家考克饶夫和瓦尔顿建造了世界上第一台粒子加速器，他们获得了高速运动的质子，用来轰击静止的锂7(Li)原子核，形成一个不稳定的复合核后分解成两个相同的原子核．(1)写出核反应方程；(2)已知质子的质量为m，初速度为v0，反应后产生的一个原子核速度大小为v0，方向与质子运动方向相反，求反应后产生的另一个原子核的速度以及反应过程中释放的核能(设反应过程释放的核能全部转变为动能)．6\n解析：(1)根据质量数与电荷数守恒，则有Li＋H→2He(2)由动量守恒定律得mv0＝4m(－v0)＋4mv解得v＝v0释放的核能为ΔE＝·4mv2＋·4m·(v0)2－mv解得ΔE＝mv.答案：(1)Li＋H→2He　(2)v0　mv15．(2022·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：N＋He―→O＋H.已知氮核质量为mN＝14.00753u，氧核质量为mO＝17.00454u，氦核质量为mHe＝4.00387u，质子(氢核)质量为mp＝1.00815u．(已知：1uc2＝931MeV，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＝3×107m/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－m0－mP得：Δm＝－0.00129u.所以这一核反应是吸收能量的反应，吸收能量ΔE＝|Δm|c2＝0.00129uc2≈1.2MeV.(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≈1.8×106m/s.答案：(1)吸收能量　1.2MeV　(2)1.8×106m/s6