2020届高考物理总复习第十二单元波粒二象性原子结构与原子核单元检测教师用书（含解析） 6页

波粒二象性原子结构与原子核一、单项选择题1.(2019山东济南开学考试)下列说法不正确的是(　　)。A.1896年汤姆孙发现天然放射现象揭开了原子核研究的序幕B.玻尔在卢瑟福提出核式结构的基础上提出了定态假设、跃迁假设和轨道假设C.1900年,德国物理学家普朗克提出量子假说,宣告了量子论的诞生D.卢瑟福的α粒子散射实验否定了汤姆孙的原子结构模型解析　1896年贝可勒尔发现天然放射现象,A项错误;在卢瑟福提出原子的核式结构后玻尔建立了玻尔模型,B项正确;1900年,普朗克最早提出了量子假说,C项正确;卢瑟福的α粒子散射实验给核式结构的建立提供了有力证明,从而否定了汤姆孙关于原子的枣糕模型,D项正确。答案　A2.(2018河南南阳五校联考)任何一个运动的物体,小到微观粒子(电子、质子),大到天体(地球、太阳),都有一种波与之对应,且波长λ满足关系式:λ=hp,其中h为普朗克常量,p为物体的动量,人们把这种波叫作德布罗意波。现在有德布罗意波长为λ1的一个中子和波长为λ2的一个氘核相向碰撞,并结合成一个氚核,则该氚核的德布罗意波长为(　　)。A.λ1λ2λ1+λ2　　　　　　　　　B.λ1λ2|λ1-λ2|C.λ1+λ2D.λ1λ2(λ1+λ2)|λ1-λ2|解析　由动量守恒有p1-p2=p,再结合关系式λ=hp有hλ1-hλ2=hλ,解得λ=λ1λ2|λ1-λ2|,B项正确。答案　B3.(2019湖北荆门质量调研)在卢瑟福α粒子散射实验中,金箔中的原子核可以看作静止不动,下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹,其中正确的是(　　)。解析　金箔中的原子核与α粒子都带正电,α粒子接近原子核过程中受到斥力而不是引力作用,A、D两项错误;由原子核对α粒子的斥力作用及物体做曲线运动的条件知曲线轨迹的凹侧应指向α粒子所受力的方向,B项错误,C项正确。答案　C4.(2019吉林长春摸底考试)以下有关近代物理内容的叙述正确的有(　　)。A.紫外线照射到金属锌板表面时能产生光电效应,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.每个核子只跟邻近的核子发生核力作用C.原子核式结构模型是由汤姆孙在α粒子散射实验基础上提出的D.太阳内部发生的核反应是核裂变反应解析　光电子的最大初动能与照射光的频率有关,与光照强度无关,因此增大光照强度,光电子的最大初动能不变,A项错误;核子为短程力,只能跟邻近的核子产生核力的作用,B项正确;原子核式结构模型是由卢瑟福在α粒子散射实验基础上提出的,C项错误;太阳内部发生的核反应是聚变反应,D项错误。答案　Bn5.(2018江苏常州第三次模拟)如图所示为氢原子的能级图,已知可见光的光子能量范围约为1.62eV~3.11eV,镁的逸出功为5.9eV,以下说法错误的是(　　)。A.用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射镁板一定能发生光电效应现象B.用能量为11.0eV的自由电子轰击处于基态的氢原子,可使其跃迁到激发态C.处于n=2能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线,并且使氢原子电离D.处于n=4能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线,并且使氢原子电离解析　氢原子从高能级向基态跃迁放出的光子能量E≥10.2eV>5.9eV,A项正确;因为11.0eV>10.2eV,故通过碰撞的方式可使基态氢原子跃迁,B项正确;使n=2能级的氢原子电离所需最小能量为3.4eV,但有的紫外线光子能量小于3.4eV,C项错误;使n=4能级的氢原子电离所需最小能量为0.85eV,紫外线光子能量均大于0.85eV,D项正确。答案　C6.(2019四川乐山质量调研)下列叙述中错误的是(　　)。A.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关B.对于同种金属产生光电效应时,逸出光电子的最大初动能Ek与照射光的频率呈线性关系C.一块纯净的放射性元素的矿石,经过一个半衰期以后,它的总质量仅剩下一半D.将核子束缚在原子核内的核力,是不同于万有引力和电磁力的另一种相互作用解析　由黑体辐射规律可知,辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关,A项正确;根据光电效应方程Ek=hν-W0可知,逸出光电子的最大初动能Ek与照射光的频率呈线性关系,B项正确;经过一个半衰期以后,有一半的质量发生衰变,产生新核,C项错误;自然界可分为四种基本的相互作用,万有引力、电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用,D项正确。答案　C7.(2019湖南株洲三校联考)一个 92235U原子核在中子的轰击下发生一种可能的核反应为 92235U+01n→AZX+3894Sr+201n,则下列说法中正确的是(　　)。A.该反应是核聚变反应B.X原子核中含有86个核子C.这种核反应是太阳内部进行的主要核反应D.虽然该反应出现质量亏损,但反应前后的原子核总质量数不变解析　根据核反应配平可知X为 54140X,其电荷数为54、中子数为86、核子数为140,B项错误;该反应为核裂变,在太阳内部主要进行聚变反应,A、C两项错误;在所有的核裂变和核聚变反应中都会出现质量亏损,反应前后的原子核总质量数不变,D项正确。答案　D8.(2019黑龙江大庆开学考试)现有2400个氢原子被激发到量子数为5的能级上,若这些受激氢原子最后都能回到基态,假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的1n-1,在此过程中发出的光子总数为(　　)。A.5000B.5400C.2400D.2200解析　用A表示能级上原子数目、n为量子数,用树图的形式分析,如下:n所以发出的光子总数为600×4+200×3+400×2+1200=5000,A项正确。答案　A9.(2019河北石家庄模拟考试)如图所示的四幅图分别对应四种说法,其中错误的是(　　)。A.根据α、β、γ射线的特点可知,射线1是α射线,射线2是β射线,射线3是γ射线B.氢原子辐射出一个光子后,电势能减小,总能量增大C.天然放射性元素的半衰期由原子核内部自身的因素决定,跟所处的化学状态和外部条件无关D.一种典型的轴核的裂变反应方程是 92235U+01n→56144Ba+ 3689Kr+301n解析　三种射线的穿透本领不同,根据α、β、γ射线的特点可知,射线1的穿透本领最弱,是α射线,射线3的穿透本领最强,是γ射线,射线2是β射线,A项正确;氢原子辐射出一个光子后,从高能级向低能级跃迁,氢原子的能量减小,B项错误;半衰期与其所处化学状态和外部条件无关,C项正确;铀核的裂变是铀核俘获一个慢中子后才能发生的,所以核反应方程为 　92235U+01n→ 　56144Ba+3689Kr+301n,D项正确。答案　B二、多项选择题10.(2018海南文昌第二次模拟)一个质子和一个中子结合成氘核,同时放出γ光子,核反应方程是 11H+01n→12H+γ,以下说法中正确的是(　　)。A.反应中氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量之和B.反应前后的质量数不变,因而质量不变C.γ光子的能量为Δmc2,Δm为反应中的质量亏损,c为光在真空中的速度D.因存在质量亏损Δm,所以“物质不灭”的说法不正确解析　核反应中质量数与电荷数及能量均守恒,由于反应中要释放核能,所以会出现质量亏损,反应中氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量之和,所以质量不守恒,但质量数不变,A项正确,B项错误;因为能量守恒,所以释放的能量会以光子的形式向外释放,C项正确;光子虽然没有静止质量,但有运动质量,D项错误。答案　AC11.(2019河北保定质量检测)关于天然放射现象,下列说法正确的是(　　)。A.若使某放射性物质的温度升高,其半衰期将变短nB.β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的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(92238U)衰变为铅核(82206Pb)的过程中,要经过8次α衰变和6次β衰变解析　半衰期由原子核的种类决定,与温度等外界因素无关,A项错误;β衰变的实质是原子核中的中子转变成质子和电子,即电子来源于原子核,B项错误;在α、β、γ这三种射线中,γ射线穿透能力最强,α射线电离能力最强,C项正确;铀核(92238U)衰变为铅核(82206Pb)的过程的方程为 92238U→82206Pb+824He+6-1　0e,即每次α衰变放出一个α粒子,每次β衰变放出一个电子,D项正确。答案　CD12.(2018甘肃陇南12月考试)下列说法正确的是(　　)。A.在表达式ε=hν和p=hλ中,能量ε和动量p是描述物质的粒子性的重要物理量,波长λ或频率ν是描述物质的波动性的典型物理量B.卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究,揭示了原子核的组成C.90234Th(钍)衰变为 91234Pa(镤)核时,衰变前 90234Th核质量等于衰变后Pa核与β粒子的总质量D.根据玻尔理论,氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时,要释放一定频率的光子,同时电子的动能增大,电势能减小解析　表达式ε=hν和p=hλ中,能量ε和动量p是描述物质的粒子性的重要物理量,波长λ或频率ν是描述物质的波动性的典型物理量,A项正确;卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究,揭示了原子由原子核和核外电子组成,B项错误;该核反应中存在质量亏损,C项错误;根据玻尔理论,氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时,要释放一定频率的光子,库仑力对电子做正功,电子的动能增大,由于氢原子能量减小,则电势能减小,D项正确。答案　AD13.(2018浙江宁波质量检测)下列说法正确的是(　　)。A.发现中子的核反应方程是 49Be+24He→612C+01nB.20个 92238U的原子核经过两个半衰期后剩下5个 92238UC.92235U在中子轰击下生成 3894Sr和 54140Xe的过程中,原子核中的平均核子质量变小D.原子从一种定态跃迁到另一种定态时,一定辐射出一定频率的光子解析　发现中子的核反应方程是 49Be+24He→612C+01n,A项正确;原子核的半衰期是一个统计规律,只对大量的原子核才适用,B项错误;92235U在中子轰击下生成 3894Sr和 54140Xe的过程中,原子核中的平均核子质量变小,所以该反应过程会产生质量亏损,从而放出核能,C项正确;原子从一种定态跃迁到另一种定态时,可能辐射出一定频率的光子,也可能会吸收一定频率的光子,D项错误。答案　AC14.(2018河北张家口四校联考)1938年哈恩用中子轰击铀核(92235U),发现产物中有原子核钡(56144Ba)、氪(3689Kr)、中子和一些γ射线。下列关于这个实验的说法正确的是(　　)。A.这个实验的核反应方程是 92235U+01n→56144Ba+3689Kr+301nB.这是一个核裂变过程,反应后粒子质量之和大于反应前粒子质量之和C.56144Ba的中子数比 3689Kr多35个D.实验中产生γ射线,其穿透能力极强,比X射线还强很多倍解析　根据核反应方程中电荷数和质量数守恒可知A项正确;这是核裂变过程,反应放出大量热,反应后粒子质量之和小于反应前粒子质量之和,B项错误;56144Ba和 3689Kr的中子数分别为88、53,C项正确;γ射线的穿透能力比X射线还强很多倍,D项正确。答案　ACDn15.(2019山西太原开学考试)如图所示,为汞原子的能级图,一个自由电子的总能量为9eV,和处于基态的汞原子碰撞后(不计汞原子能量的变化),该电子剩余能量可能为(碰撞时系统无能量损失)(　　)。A.0.2eVB.1.4eVC.2.3eVD.5.5eV解析　由能级图知E2-E1=4.9eV,E3-E1=6.7eV,E4-E1=8.8eV。电子碰撞激发汞原子跃迁,电子剩余能量可能为(9-4.9)eV=4.1eV,(9-6.7)eV=2.3eV,(9-8.8)eV=0.2eV,A、C两项正确,B、D两项错误。答案　AC16.(2019江西南康质量调研)用中子(01n)轰击铀核(92235U)产生裂变反应,会产生钡核(56144Ba)和氪核(3689Kr)并释放出中子(01n),当达到某些条件时可发生链式反应。一个铀核(92235U)裂变时,释放的能量约为200MeV(1eV=1.6×10-19J)。以下说法正确的是(　　)。A.92235U的裂变方程为 92235U→56144Ba+3689Kr+01nB.92235U的裂变方程为 92235U+01n→56144Ba+3689Kr+301nC.92235U发生链式反应的条件与铀块的体积有关D.一个 92235U裂变时,质量亏损约为3.6×10-28kg解析　铀核在裂变过程中需要中子的轰击,发生链式反应,所以A项错误,B项正确。而链式反应在进行过程中,还需要铀块达到临界体积才能维持链式反应持续不断地进行下去,所以C项正确。根据释放出来的核能,结合质能方程ΔE=Δmc2可知,反应过程中,质量亏损Δm=200×106×1.6×10-19(3×108)2kg≈3.6×10-28kg,D项正确。答案　BCD17.(2018辽宁沈阳10月考试)下列说法正确的是(　　)。A.当光子静止时有粒子性,当光子传播时有波动性B.某放射性元素的原子核经过1次α衰变和一次β衰变,核内质子数减小1C.红外线、紫外线、γ射线都是处于激发态的原子辐射出的D.根据玻尔理论可知,氢原子辐射出一个光子后,氢原子的电势能减小,核外电子的运动速度增大解析　大量光子的效果往往表现出波动性,个别光子的行为往往表现出粒子性,故A项错误;某原子核经过一次α衰变,电荷数减小2,质量数减小4,一次β衰变后电荷数增加1,质量数不变,所以经过一次α衰变和一次β衰变后,质量数减小4,电荷数减小1,所以核内质子数减小1,B项正确;红外线、紫外线是处于激发态的原子辐射出的,γ射线是原子核发出的,故C项错误;根据玻尔理论可知,氢原子辐射出一个光子后,电子从高轨道跃迁到低轨道,电子与原子核之间的距离变小,库仑力做正功,氢原子的电势能减小;电子与原子核之间的距离变小,由库仑力提供向心力可得,核外电子的运动速度增大,故D项正确。答案　BD18.(2019江西南昌质量检测)已知氢原子的基态能量为E1,激发态能量En=E1n2,其中n=2,3,…。用h表示普朗克常量,c表示真空中的光速。用光子能量为E的一束单色光照射处于基态的一群氢原子,这群氢原子吸收光子后能发出6种不同频率的光子,下列判断正确的是(　　)。A.基态能量E1的绝对值小于EB.基态能量E1的绝对值大于EnC.发出的光子频率最小为E15hD.发出的光子频率最大为Eh解析　光子能量为E的单色光照射一群基态氢原子能发出6种不同频率的光,首先是基态氢原子吸收照射光子的能量跃迁到n=4的能级上,然后再向各个低能级跃迁释放的能量以光子形式释放。由此可知E=E4-E1=-1516E1,A项错误,B项正确;发出的光子能量最小为E4-E3=-716×9E1=hν1,解得最小频率ν1=7E135h,C项错误;光子能量最大为E4-E1=hν2,解得光子最大频率ν2=Eh,D项正确。答案　BD