【物理】2019届一轮复习人教版原子结构与原子核学案 8页

第十六章 原子结构与原子核 时间:45 分钟 分值:85 分 一、选择题(每小题 6 分,共 42 分) 1.根据α粒子散射实验,卢瑟福提出了原子的核式结构模型。 图中虚 线表示原子核所形成的电场等势线,实线表示一个α粒子的运动轨 道。在α粒子从 a 运动到 b 再运动到 c 的过程中,下列说法中正确的 是( ) A.动能先增大,后减小 B.电势能先减小,后增大 C.电场力先做负功,后做正功,总功等于零 D.加速度先变小,后变大 答案 C α粒子带正电,它跟靶核之间存在排斥力。在α粒子由 a 运 动到 c 的过程中,排斥力先做负功后做正功,故α粒子的动能先减小 后增大,电势能先增大后减小,故选项 A 和 B 均错误;由于 a 和 c 在同 一等势面上,故α粒子由 a 运动到 c 的全过程中电场力对它做的总功 为零,故选项 C 正确;由库仑定律知α粒子受到的电场力先增大后减 小,则其加速度先增大后减小,故选项 D 错误。 2.铝箔被α粒子轰击后发生了以下核反应 Al He→n。下列判断 正确的是( ) A n 是质子 B n 是中子 C.X 是 Si 的同位素 D.X 共有 31 个核子 答案 Bn 的质量数为 1 应为中子,则 A 选项错误而选项 B 正确;从反 应方程知 X 为 X ,其电荷数为 15,质量数为 30,是磷元素的同位素, 所以选项 C 和选项 D 均错误。 3.氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程 中( ) A.原子要吸收光子,电子的动能增大,原子的电势能增大,原子的能量 增大 B.原子要放出光子,电子的动能减小,原子的电势能减小,原子的能量 也减小 C.原子要吸收光子,电子的动能增大,原子的电势能减小,原子的能量 增大 D.原子要吸收光子,电子的动能减小,原子的电势能增大,原子的能量 增大 答案 D 氢原子的核外电子从距核较近轨道跃迁到距核较远的轨道 过程中,原子的能量要增大,原子要吸收光子,因克服静电引力做功, 原子的电势能要增大,但其动能减小,故 ABC 错误,D 正确。 4.图中所示为氢原子能级示意图,则关于氢原子发生能级跃迁的过程 中,下列说法中正确的是 ( ) A.从高能级向低能级跃迁,氢原子放出光子 B.从高能级向低能级跃迁,氢原子核外电子轨道半径变大 C.从高能级向低能级跃迁,氢原子从外吸收能量 D.从 n=4 能级跃迁到 n=3 能级比从 n=3 能级跃迁到 n=2 能级辐射出电 磁波的波长短 答案 A 氢原子从高能级向低能级跃迁时,氢原子会放出光子,A 正 确;从高能级向低能级跃迁,氢原子放出光子,核外电子轨道半径变 小,B 错误;从高能级向低能级跃迁,氢原子释放能量,故 C 错误;从 n=4 能级跃迁到 n=3 能级时释放的能量比从 n=3 能级跃迁到 n=2 能级时释 放的能量小,故辐射光的频率也小,光的波长较长,D 错误。 5.μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ氢原子(hydrogen muon atom),它在原子核物理的研究中有重要作用。图为μ氢原子的能级示 意图。假定光子能量为 E 的一束光照射容器中大量处于 n=2 能级的μ 氢原子,μ氢原子吸收光子后,发出频率为ν1、ν2、ν3、ν4、ν5 和 ν6 的光,且频率依次增大,则 E 等于( ) A.h(ν3-ν1) B.h(ν5+ν6) C.hν3 D.hν4 答案 D 由能级跃迁知识及题意可知,处于 n=2 能级的μ氢原子吸 收能量为 E 的光子后,发出 6 种频率的光,说明μ氢原子是从 n=4 能级 跃迁的,而ν1、ν2、ν3、ν4、ν5 和ν6 频率依次增大,说明从 n=4 能 级跃迁到 n=2 能级时,辐射能量为 hν3 的光子,综上可知 E=hν3,C 正 确,A、B、C 错误。 6.已知氦原子的质量为 MHe(u),电子的质量为 me(u),质子的质量为 mp(u),中子的质量为 mn(u),u 为原子质量单位,且由爱因斯坦质能方 程 E=mc2 可知:1 u 对应于 931.5 MeV 的能量,若取光速 c=3×108 m/s, 则两个质子和两个中子聚变成一个氦核,释放的能量为( ) A.[2×(mp+mn)-MHe]×931.5 MeV B.[2×(mp+mn+me)-MHe]×931.5 MeV C.[2×(mp+mn+me)-MHe]×c2 J D.[2×(mp+mn)-MHe]×c2 J 答案 B 核反应方程为 H+ n He,质量亏损Δm=2× (mp+mn)-(MHe-2me)=2×(mp+mn+me)-MHe,所以释放的能量为ΔE=Δm× 931.5 MeV=[2×(mp+mn+me)-MHe]×931.5 MeV,选项 B 正确。 7.如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数 Z 的关系图像。下列 说法中正确的是( ) A.若 D、E 能结合成 F,结合过程一定要释放能量 B.若 D、E 能结合成 F,结合过程一定要吸收能量 C.若 A 能分裂成 B、C, 分裂过程一定要吸收能量 D.若 A 能分裂成 B、C, 则分裂后的原子核的总质量必定增大 答案 A 核反应过程中,核子数守恒,如果反应后比反应前核子平均 质量减小,则反应过程一定要放出能量;如果反应后核子平均质量增 大,则反应过程中一定要吸收能量。则由图像易知 A 正确。 二、非选择题(共 43 分) 8.(14 分)一个静止的氮核 N 俘获一个速度为 2.3×107 m/s 的中子 生成一个复核 A,A 又衰变成 B、C 两个新核。设 B、C 的速度方向与中 子速度方向相同,B 的质量是中子的 11 倍,速度是 106 m/s,B、C 在同 一匀强磁场中做圆周运动的半径比为 RB∶RC=11∶30。求: (1)C 核的速度大小; (2)根据计算判断 C 核是什么核; (3)写出核反应方程。 答案 (1)3×106 m/s (2 He (3 N+10n B He 解析 (1)设中子的质量为 m,则氮核的质量为 14m,B 核的质量为 11m,C 核的质量为 4m,根据动量守恒可得:mv0=11mvB+4mvC,代入数值解 得 vC=3×106 m/s (2)根据带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径公式 R= 可得: = = ,所以 = ;又 qC+qB=7e 解得:qC=2e,qB=5e,所以 C 核为 He。 (3)核反应方程为 N n B He。 9.(14 分) 如图所示为氢原子最低的四个能级,当一群氢原子处于 n=4 的能级上向低能级跃迁时: (1)有可能放出 种能量的光子。 (2)在哪两个能级间跃迁时,所放出光子波长最长?波长是多少? (3)已知金属钠的截止频率为 5.53×1014 Hz,普朗克常量 h=6.63 ×10-34 J·s。请通过计算判断,氢原子从第二激发态跃迁到第一激发 态过程中发出的光照射金属钠板,能否发生光电效应。 答案 见解析 解析 (1)N===6。 (2)由题图知,氢原子由第四能级向第三能级跃迁时,能级差最小, 辐射的光子波长最长。 由 hν=E4-E3,得:h =E4-E3, 所以λ== m ≈1.88×10-6 m。 (3)氢原子放出的光子能量 E=E2-E1, 代入数据得 E=1.89 eV 金属钠的逸出功 W0=hνc,代入数据得 W0=2.3 eV 因为 E