【物理】2020届一轮复习人教版原子与原子核课时作业 5页

‎2020届一轮复习人教版 原子与原子核 课时作业 ‎1．在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，其原因是(　　)‎ A．原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上 B．正电荷在原子中是均匀分布的 C．原子中存在着带负电的电子 D．原子只能处于一系列不连续的能量状态中 答案　A 解析　α粒子和电子之间有相互作用力，它们接近时就有库仑引力作用，但由于电子的质量只有α粒子质量的，α粒子与电子碰撞就像一颗子弹与一个灰尘碰撞一样，α粒子质量大，其运动方向几乎不改变，α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转说明三点：一是原子内有一质量很大的粒子存在；二是这一粒子带有较大的正电荷；三是这一粒子的体积很小，故A正确。‎ ‎2．(多选)氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离原子核较近的轨道上，下列说法正确的是(　　)‎ A．核外电子受力变小 B．原子的能量减少 C．氢原子要吸收一定频率的光子 D．氢原子要放出一定频率的光子 答案　BD 解析　根据F＝k得，轨道半径减小，则核外电子受力变大，故A错误；由较远轨道跃迁到较近轨道，原子能量减小，故B正确；因为原子能量减小，所以氢原子放出一定频率的光子，故C错误，D正确。‎ ‎3.已知氢原子的能级如图所示，现用光子能量介于10～12.9 eV范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，则下列说法中正确的是(　　)‎ A．在照射光中可能被吸收的光子能量有无数种 ‎ B．在照射光中可能被吸收的光子能量只有3种 ‎ C．照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有10种 ‎ D．照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有3种 答案　B 解析　因为－13.6 eV＋10 eV＝－3.6 eV，－13.6 eV＋12.9 eV＝－0.7 eV，能量介于－3.6～－0.7 eV的能级有n＝2、3、4三种，可知照射光中有三种频率的光子被吸收，故A错误，B正确；氢原子跃迁的最高能级为n＝4能级，根据C＝6知，氢原子发射出六种不同波长的光，故C、D错误。‎ ‎4．下列说法正确的是(　　)‎ A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分 B．α粒子散射实验揭示了原子具有枣糕式结构 C．氢原子核外电子轨道半径越大，其能量越低 D．原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为λ1的光子；原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为λ2的光子，已知λ1>λ2，那么原子从a能级跃迁到c能级状态时将要吸收波长为的光子 答案　D 解析　β衰变是原子核中的中子转化为质子同时产生电子的过程，但电子不是原子核的组成部分，故A错误；α粒子散射实验揭示了原子具有核式结构，B错误；氢原子核外电子轨道半径越大，其能量越高，C错误；原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为λ1的光子，原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为λ2的光子，已知λ1>λ2，根据玻尔理论得a→b：Ea－Eb＝h，b→c：Ec－Eb＝h，a→c：Ec－Ea＝h，联立以上三式得，λ＝，D正确。‎ ‎5．(多选)以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中不正确的是(　　)‎ A．原子核发生一次β衰变，该原子外层就失去一个电子 B．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，但原子的能量增大 C．核衰变中，γ光子是衰变后转变的新核辐射的 D．比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时一定吸收核能 答案　AD 解析　β衰变的实质是原子核内的一个中子转化为一个质子和一个电子，电子释放出来，不是来自核外电子，故A错误；按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，但原子的能量增大，B正确；核衰变中，衰变后转变的新核不稳定，放出能量才能变得稳定，能量以γ光子的形式放出，C正确；比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时会出现质量亏损，根据爱因斯坦质能方程得知，一定释放核能，故D错误。‎ ‎6．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24100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24100年后一定还剩余50个 C．由于衰变时释放巨大能量，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 答案　D 解析　根据核反应方程遵循的规律，X原子核中含有92个质子，235个核子，143个中子，A错误。半衰期是对大量原子核衰变的统计规律，100个Pu经过24100年后不一定还剩余50个，B错误。由于衰变时释放巨大能量，衰变过程总质量减少，放出粒子的质量与生成新核的质量之和小于衰变前核的质量，C错误。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，D正确。‎ ‎7．“超导托卡马克”(英名称：EAST，俗称“人造太阳”)是我国自行研制的可控热核反应实验装置。设该实验反应前氘核(H)的质量为m1，氚核(H)的质量为m2，反应后氦核(He)的质量为m3，中子(n)的质量为m4，光速为c。下列说法中不正确的是(　　)‎ A．这种装置中发生的核反应方程式是H＋H→He＋n B．由核反应过程质量守恒可知m1＋m2＝m3＋m4‎ C．核反应放出的能量等于(m1＋m2－m3－m4)c2‎ D．这种装置与我国大亚湾核电站所使用核装置的核反应原理不相同 答案　B 解析　可控热核反应装置中发生的核反应方程式是H＋H→He＋n，故A正确；核反应过程中质量数守恒，但质量不守恒，核反应过程中存在质量亏损，因此m1＋m2≠m3＋m4，故B错误；核反应过程中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3－m4，释放的核能ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3－m4)c2，故C正确；这种装置的核反应是核聚变，我国大亚湾核电站所使用核装置的核反应是核裂变，它们的核反应原理不相同，故D正确。‎ ‎8．用速度大小为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速度方向相反，氚核与α粒子的速度之比为7∶8，中子的质量为m，质子的质量可近似看作m，光速为c。‎ ‎(1)写出核反应方程；‎ ‎(2)求氚核和α粒子的速度大小；‎ ‎(3)若核反应过程中放出的核能全部转化为α粒子和氚核的动能，求出质量亏损。‎ 答案　(1)n＋Li→H＋He　(2)　 ‎(3) 解析　(1)根据质量数守恒与电荷数守恒，则核反应方程为：n＋Li→H＋He。‎ ‎(2)由动量守恒定律得：mnv＝－mHv1＋mHev2‎ 由题意得：v1∶v2＝7∶8，‎ 又mn＝m，mH＝‎3m，mHe＝‎‎4m 解得v1＝，v2＝。‎ ‎(3)氚核和α粒子的动能之和为：‎ Ek＝·3mv＋·4mv＝mv2‎ 释放的核能为：‎ ΔE＝Ek－Ekn＝mv2－mv2＝mv2‎ 由爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2得，质量亏损为 Δm＝＝。‎ ‎[真题模拟练]‎ ‎9．(2018·全国卷Ⅲ)1934年，约里奥－居里夫妇用α粒子轰击铝核Al，产生了第一个人工放射性元素X：α＋Al→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 答案　B 解析　根据核反应遵循的质量数守恒和电荷数守恒可知，X的电荷数为2＋13＝15，质量数为4＋27－1＝30，根据原子核的电荷数等于原子序数，可知X的原子序数为15，质量数为30，B正确。‎ ‎10．(2018·北京高考)在核反应方程He＋N→O＋X中，X表示的是(　　)‎ A．质子 B．中子 C．电子 D．α粒子 答案　A 解析　设X为X，根据核反应的质量数守恒：4＋14＝17＋A，则A＝1，电荷数守恒：2＋7＝8＋Z，则Z＝1，即X为H，为质子，故A正确，B、C、D错误。‎ ‎11．(2018·天津高考)氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线Hα、Hβ、Hγ和Hδ，都是氢原子中电子从量子数n>2的能级跃迁到n＝2的能级时发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定(　　)‎ A．Hα对应的前后能级之差最小 B．同一介质对Hα的折射率最大 C．同一介质中Hδ的传播速度最大 D．用Hγ照射某一金属能发生光电效应，则Hβ也一定能 答案　A 解析　波长越大，频率越小，故Hα频率最小，根据E＝hν可知Hα对应的能量最小，根据hν＝Em－En可知Hα对应的前后能级之差最小，A正确；Hα的频率最小，同一介质对应的折射率最小，根据v＝可知Hα的传播速度最大，B、C错误；Hγ的波长小于Hβ的波长，故Hγ的频率大于Hβ的频率，若用Hγ照射某一金属能发生光电效应，则Hβ不一定能，D错误。‎ ‎12．(2018·江苏高考)已知A和B两种放射性元素的半衰期分别为T和2T，则相同质量的A和B经过2T后，剩有的A和B质量之比为(　　)‎ A．1∶4 B．1∶‎2 C．2∶1 D．4∶1‎ 答案　B 解析　根据半衰期公式m＝m0，经过2T，A剩余的质量为mA＝m0＝m0，B剩余的质量为mB＝m0＝m0，故mA∶mB＝1∶2，B正确。‎ ‎13．(2016·全国卷Ⅲ)(多选)一静止的铝原子核Al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Si*。下列说法正确的是(　　)‎ A．核反应方程为p＋Al→Si*‎ 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 E．硅原子核速度的数量级为‎105 m/s，方向与质子初速度的方向一致 答案　ABE 解析　质子p即H，核反应方程为p＋Al→Si*，A正确；核反应过程遵循动量守恒定律，B正确；核反应过程中系统能量守恒，C错误；在核反应中质量数守恒，但会发生质量亏损，所以D错误；设质子的质量为m，则Si*的质量约为‎28m，由动量守恒定律有mv0＝28mv，得v＝＝ m/s≈3.6×‎105 m/s，方向与质子的初速度方向相同，故E项正确。‎ ‎14．(2019·山西吕梁高三期末)(多选)下列说法正确的是(　　)‎ A．原子的特征谱线是原子具有核式结构的有力证据 B．考古专家测出某具骸骨‎1 g碳样品中‎6C的含量为活着的生物体‎1 g碳样品中C含量的，已知‎6C的半衰期为5730年，则该生物死亡时距今约11460年 C．核泄漏事故污染物能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为Cs→Ba＋X，可以判断X为β射线 D．核反应堆利用石墨吸收中子控制核反应速度 答案　BC 解析　原子的特征谱线说明原子只能处于不连续的、分立的能级上，是原子具有分立能级的有力证据，故A错误；考古专家发现某一骸骨中‎6C的含量为活着的生物体中‎6C的，可知经历了2个半衰期，‎6C的半衰期为5730年，则确定该生物死亡时距今约11460年，故B正确；根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为－1，质量数为0，可知X为电子，故C正确；镉吸收中子的能力很强，所以用来吸收核裂变产生的中子，故D错误