【物理】2020届一轮复习人教版原子结构与原子核作业（江苏专用） 6页

课时跟踪检测（三十九） 原子结构与原子核 对点训练：原子的核式结构 ‎1.如图所示为卢瑟福的粒子散射实验的经典再现，用放射性元素发出的粒子轰击金箔，用显微镜观测在环形荧光屏上所产生的亮点，根据实验现象，下列分析正确的是(　　)‎ A．在荧光屏上形成的亮点是由α粒子在金箔上打出的电子产生的 B．原子核应该带负电 C．在荧光屏上观测到极少数的α粒子发生了大角度的偏转 D．该实验中α粒子由于和电子发生碰撞而发生了大角度的偏转 解析：选C　在荧光屏上形成的亮点是由α粒子打在荧光屏上产生的，故A错误；原子核带正电，故B错误；当α粒子穿过原子时，电子对α粒子影响很小，影响α粒子运动的主要是原子核，离核较远时，α粒子受到的库仑斥力很小，运动方向改变量较小。只有当α粒子与原子核十分接近时，才会受到很大库仑斥力，而原子核很小，所以α粒子接近原子核的机会就很少，所以只有极少数α粒子发生大角度的偏转，而绝大多数基本按直线方向前进，故C正确，D错误。‎ ‎2.如图为卢瑟福的α粒子散射实验，①、②两条线表示实验中α粒子运动的轨迹，则沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的运动轨迹为(　　)‎ A．轨迹a　　　　　　　　　 B．轨迹b C．轨迹c D．轨迹d 解析：选A　卢瑟福通过α粒子散射并由此提出了原子的核式结构模型，正电荷全部集中在原子核内，α粒子带正电，同种电荷相互排斥，所以沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的运动轨迹为a，因离原子核越近，受到的库仑斥力越强，则偏转程度越强，故A正确，B、C、D错误。‎ ‎3．[多选](2016·天津高考)物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展。下列说法符合事实的是(　　)‎ A．赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论 B．查德威克用α粒子轰击N获得反冲核O，发现了中子 C．贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构 D．卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型 解析：选AC　麦克斯韦曾提出光是电磁波，赫兹通过实验证实了麦克斯韦关于光的电磁理论，选项A正确；查德威克用α粒子轰击Be，获得反冲核 ‎6C，发现了中子，选项B错误；贝克勒尔发现了天然放射现象，说明原子核有复杂的结构，选项C正确；卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子核式结构模型，选项D错误。‎ 对点训练：原子能级跃迁规律 ‎4．[多选](2019·南通一模)已知氢原子基态能量为－13.6 eV，下列说法正确的是(　　)‎ A．使n＝2能级的氢原子电离至少需要吸收3.4 eV的能量 B．氢原子由n＝3能级跃迁到n＝2能级，放出光子，能量增加 C．处于基态的氢原子吸收能量为10.2 eV的光子跃迁到n＝4激发态 D．大量处于n＝3激发态的氢原子会辐射出3种不同频率的光 解析：选AD　氢原子基态能量为－13.6 eV，则n＝2能级的能量为E2＝－ eV＝－3.4 eV，因此要使处于n＝2能级的氢原子电离至少需要吸收3.4 eV的能量，故A正确；氢原子由n＝3能级跃迁到n＝2能级，放出光子，能量减少，故B错误；处于基态的氢原子吸收能量为10.2 eV的光子，能量变为ΔE＝－13.6 eV＋10.2 eV＝－3.4 eV，因此会从n＝1能级跃迁到n＝2能级，故C错误；根据C＝3，可知，大量处于n＝3能级的氢原子跃迁时能辐射出3种不同频率的光子，故D正确。‎ ‎5.(2019·苏北一模)如图所示为氢原子的能级图，莱曼线系是氢原子从n＝2,3,4,5，…激发态跃迁到基态时辐射的光谱线系，辐射出光子的最小频率为______，该光子被某种金属吸收后，逸出的光电子最大初动能为Ek，则该金属的逸出功为________。(已知普朗克常量为h，氢原子处于基态时的能级为E1)‎ 解析：由激发态跃迁到基态的能级差越小，辐射出的光子能量越小，则从n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子频率最小，E2－E1＝ΔEmin＝hνmin，而E2＝＝，可得νmin＝－；根据爱因斯坦的光电效应方程Ek＝hνmin－W0，可得W0＝－E1－Ek。‎ 答案：－　－－Ek ‎6.(2018·南京、盐城二模)如图是氢原子的能级示意图，已知基态氢原子能量为E1，普朗克常量为h，则氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级时辐射出的光子的频率为______；若此光子恰好能使某金属发生光电效应，则当氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级时放出的光子照到该金属表面时，逸出的光电子的最大初动能为________。‎ 解析：根据玻尔理论，处于n＝2能级的能量为，当氢原子从能级n＝2跃迁到n＝1能级时，放出光子的频率为－E1＝hν，ν＝－；根据玻尔理论，处于n＝3能级的能量为，当氢原子从能级n＝3跃迁到n＝1时，放出光子的能量为－E1＝－ ‎，照射到该金属表面时，逸出的光电子的最大初动能为Ek＝－－＝－。‎ 答案：－　－ ‎7．(2018·泰州二模)氢原子能级图如图所示，大量处于n＝2能级的氢原子跃迁到基态，发射出的光照射光电管阴极K，测得遏止电压为7.91 V，则阴极K的逸出功W＝______eV；在氢原子巴尔末系(氢原子从n≥3能级直接跃迁到n＝2能级形成的谱线)中有________种频率的光照射该光电管不能发生光电效应。‎ 解析：由题意知，遏止电压为7.91 V，光电子的最大初动能为7.91 eV，光子的能量是(－3.4 eV)－(－13.6 eV)＝10.2 eV，故阴极K的逸出功W0＝10.2 eV－7.91 eV＝2.29 eV；在氢原子巴尔末系中，从n＝3能级跃迁到n＝2能级释放光子的能量为(－1.51 eV)－(－3.4 eV)＝1.89 eV，小于2.29 eV，从n＝4能级跃迁到n＝2能级释放光子的能量为(－0.85 eV)－(－3.4 eV)＝2.55 eV，大于2.29 eV，故氢原子巴尔末系中只有1种频率的光照射该光电管不能发生光电效应。‎ 答案：2.29　1‎ 对点训练：原子核的衰变规律 ‎8．[多选]目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些材料都不同程度地含有放射性元素。下列有关放射性元素的说法中正确的是(　　)‎ A．β射线与γ射线一样都是电磁波，但穿透本领远比γ射线弱 B．氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后就一定只剩下1个氡原子核 C.U衰变成Pb要经过8次α衰变和6次β衰变 D．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的 解析：选CD　β射线的实质是电子流，γ射线的实质是电磁波，γ射线的穿透本领比较强，故A项错误；半衰期对大量的原子核适用，对少量的原子核不适用，故B项错误；经过一次β衰变，原子核的质量数不变，核电荷数增加1，经过一次α衰变，原子核的质量数减少4，核电荷数减少2，则92－82＝2n1－n2,238－206＝4n1，α衰变的次数n1＝8，β衰变的次数n2＝6，故C项正确；发生β衰变时，原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，故D项正确。‎ ‎9．[多选](2019·徐州模拟)下列说法正确的是(　　)‎ A．质量数越小的原子核，比结合能越大 B．粒子被加速后，其物质波的波长将变短 C．玻尔的能级和电子轨道不连续的观点，成功地解释了氢原子的光谱 D．某放射性元素的400个原子核中有200个发生衰变的时间为它的一个半衰期 解析：选BC　组成原子核的核子越多，它的结合能就越高，它的结合能与核子数之比，称做比结合能，所以质量数越小的原子核，比结合能不一定越大，故A错误；根据物质波的波长λ＝＝，则粒子被加速后，其物质波的波长将变短，故B正确；玻尔的能级和电子轨道不连续的观点，成功地解释了氢原子的光谱，故C正确；放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间叫半衰期，这是一个统计规律，对于大量的原子核才适用，对于少量原子核是不成立的，故D错误。‎ ‎10．[多选]放射性元素钋(Po)发生α衰变，其半衰期是138天，衰变方程为Po→X＋He＋γ，则下列说法中正确的是(　　)‎ A．X原子核含有124个中子 B．X原子核含有206个核子 C．γ射线是由处于激发态的钋核从较高能级向较低能级跃迁时发出的 D．100 g的Po经276天，已衰变的质量为75 g 解析：选ABD　根据电荷数守恒和质量数守恒得，X的电荷数为82，质量数为206，则中子数为206－82＝124，故A、B正确；衰变发出的γ放射线是伴随着α衰变产生的，故C错误；根据m＝m0知100 g的Po经276天，已衰变的质量为75 g，故D正确。‎ ‎11．能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设规模，核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高罹患癌症的风险。已知钚的一种同位素Pu的半衰期为24 100年，其衰变方程为Pu→X＋He＋γ。下列有关说法正确的是(　　)‎ A．X原子核中含有92个中子 B．100个Pu经过24 100年后一定还剩余50个 C．由于衰变时释放巨大的能量，根据E＝mc2，衰变过程总质量增加 D．衰变发出的γ射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力 解析：选D　由方程式可计算X，原子核含质子92个，中子143个，故A项错误；放射性元素的衰变规律是统计规律，对大量的原子核衰变才有意义，100个原子核过少，不一定在半衰期后只剩余一半，故B项错误；衰变时释放巨大能量，即有能量损失，根据E＝mc2，应有质量损失，总质量减少，故C项错误；γ射线是光子流，穿透能力很强，能穿透几厘米厚的铅板，故D项正确。‎ 对点训练：核反应方程与核能计算 ‎12．[多选](2018·南通三模)‎ 中微子是一种不带电、质量很小的粒子，早在1942年我国物理学家王淦昌首先提出证实中微子存在的实验方案。静止的铍核(Be)可能从很靠近它的核外电子中俘获一个电子(动能忽略不计)形成一个新核并放出中微子，新核处于激发态，放出γ光子后回到基态。通过测量新核和γ光子的能量，可间接证明中微子的存在。则(　　)‎ A．产生的新核是锂核(Li)‎ B．反应过程吸收能量 C．中微子的动量与处于激发态新核的动量大小相等 D．中微子的动能与处于激发态新核的动能相等 解析：选AC　根据题意可知发生的核反应方程为：Be＋ e→Li＋νe，所以产生的新核是锂核，反应过程放出能量，故A正确，B错误；根据动量守恒可知中微子的动量与处于激发态新核的动量大小相等，方向相反，故C正确；因为质量不等，根据Ek＝，可知中微子的动能与处于激发态新核的动能不相等，故D错误。‎ ‎13．[多选](2018·南京、盐城二模)放射性元素氡(Rn)的半衰期为T，氡核放出一个X粒子后变成钋核(Po)，设氡核、钋核和X粒子的质量分别为m1、m2、m3。下列说法正确的是(　　)‎ A．该过程的核反应方程是Rn→Po＋He B．发生一次核反应释放的核能为(m2＋m3－m1)c2‎ C．1 g氡经2T时间后，剩余氡原子的质量为0.5 g D．钋核的比结合能比氡核的比结合能大 解析：选AD　根据核反应过程质量数守恒，电荷数守恒，该核反应方程是Rn→Po＋He，故A正确；该核反应中亏损的质量转化为能量，故释放的核能为E＝(m1－m2－m3)c2，故B错误；1 g氡经2T时间后，剩余氡原子的质量为0.25 g，故C错误；从氡核衰变到钋核放出核能，所以钋核的比结合能比氡核的比结合能大，故D正确。‎ ‎14．[多选](2019·苏锡常镇一模)下列四副图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是(　　)‎ A．甲图中，原子核D和E聚变成原子核F要放出能量 B．乙图中，卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子 C．丙图中，原来有1 000个氡222，经过一个半衰期的时间，一定还剩下500个 D．丁图中，链式反应属于重核的裂变 解析：选AD　甲图中，原子核D和E聚变成原子核F有质量亏损要放出能量，选项A正确；乙图中，卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，确定了原子的核式结构理论，选项B错误；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量的原子核不适用，选项C错误；丁图中，链式反应属于重核的裂变，选项D正确。‎ ‎15．正电子发射型计算机断层显像，是核医学领域比较先进的临床检查影像技术。放射性同位素在衰变过程中会释放出正电子，一个正电子遇到一个电子后发生湮灭，产生方向相反的一对光子。已知电子的质量为m，光速为c，则一对静止的正、负电子湮灭过程中产生的一个光子能量是________，湮灭的反应方程式为__________________。‎ 解析：由于光子无静止的质量，则电子对撞过程中的质量亏损为Δm＝2m－0＝2m。由爱因斯坦质能方程知电子对撞放出的能量为ΔE＝Δmc2＝2mc2，根据能量守恒得，每个光子的能量为mc2，根据质量数守恒与电荷数守恒写出湮灭的反应方程式为：e＋e→2γ。‎ 答案：mc2　e＋e→2γ ‎16．(2018·南京三模)用速度为v的中子轰击静止的锂核(Li)，发生核反应后生成氚核和α粒子，生成的氚核速度方向与中子的初速度方向相反，氚核与α粒子的速度之比为7∶8。已知中子的质量为m，质子的质量也可近似看作m，普朗克常量为h。‎ ‎(1)写出核反应方程；‎ ‎(2)该核反应中α粒子对应的物质波的波长为多少？‎ 解析：(1)由题意可得，核反应方程为n＋Li→H＋He。‎ ‎(2)由动量守恒定律得mv＝－3mv1＋4mv2‎ 又v1∶v2＝7∶8‎ 解得v1＝v，v2＝v α粒子对应的物质波的波长为 λ＝＝＝。‎ 答案：(1)n＋Li→H＋He　(2)