2022版高考物理一轮复习训练：第12章 第2讲 原子结构　原子核

第十二章　第2讲

知识巩固练习

1．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

【答案】A

【解析】卢瑟福通过α粒子散射提出了原子的核式结构模型，正电荷全部集中在金原子核内，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．

2．根据玻尔理论，氢原子的能级公式为En＝(n为能级，A为基态能量)．一个氢原子中的电子从n＝4能级直接跃迁到基态，在此过程中(　　)

A．氢原子辐射一个能量为的光子

B．氢原子辐射一个能量为－的光子

C．氢原子辐射一系列频率的光子，其中频率最高的光子能量为

D．氢原子辐射一系列频率的光子，其中频率最高的光子能量为－

【答案】B

【解析】一个氢原子中的电子从n＝4能级直接跃迁到基态的过程中只能向外辐射一个光子．由玻尔理论可知辐射的光子的能量ΔE＝E4－E1＝－A＝－.故B正确，A、C、D错误．

3．(2021届黑龙江名校模拟)如图所示为氢原子能级．当氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，辐射出波长为658 nm的光．下列说法正确的是(　　)

A．氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级时，辐射光的波长大于658 nm

B．用一束光子能量为15 eV的光照射氢原子时，氢原子不会发生电离

C．一群处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时最多可产生3种频率的光

D．用波长为686 mm的光照射，能使处于n＝2的氢原子跃迁到高能级

【答案】C

【解析】氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级时的能量比氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时的能量大，由公式E＝hν＝h可知，能量越大，波长越小，所以氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级时，辐射光的波长小于658 nm，故A错误；由于基态氢原子的能量为－13.6 eV，所以用15 eV的光照射氢原子时，能使氢原子电离，多余的能量转换为电离后电子的动能，故B错误；一群处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时最多可产生C＝3，故C正确；氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，辐射出波长为658 nm的光，当用波长为686 mm的光照射即波长更长，频率更小，能量更小，所以不能使处于n＝2的氢原子跃迁到高能级，故D错误．

4．(2021年如皋质检)图为α粒子散射实验中α粒子穿过某金属原子核附近时的示意图．A、B、C三点分别位于两个等势面上．则下列说法正确的是(　　)

A．α粒子在A处的速度比在B处的速度小

B．α粒子在B处的速度最大

C．α粒子在A、C处的速度相同

D．α粒子在B处的速度比在C处的速度小

【答案】D

【解析】由A到B，库仑力做负功，动能减小，则A处的动能大于B处的动能，A处的速度大于B处的速度，故A、B错误．由A运动到C，库仑力做功为零，则动能不变，所以经过A、C的速度大小相等，但方向不同，故C错误．由B到C，库仑力做正功，根据动能定理知，动能增大，则C点的速度大于B点的速度．故D正确．

5．(2021年莆田名校质检)下列关于卢瑟福α粒子散射实验结果的叙述，正确的是(　　)

A．全部α粒子都穿过金箔未发生偏转

B．绝大多数α粒子穿过金箔未发生偏转，少数发生较大偏转，极少数被弹回

C．绝大多数α粒子发生很大偏转，只有少数穿过金箔

D．所有α粒子都发生较大偏转

【答案】B

【解析】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．离核远则α粒子受到的库仑斥力很小，运动方向改变小．只有当α粒子与核十分接近时才会受到库仑斥力的显著影响．原子核很小，所以α粒子接近它的机会很小，所以只有极少数大角度偏转，而绝大多数基本按直线方向前进．实验结果是：离金原子核远的α粒子偏转角度小，离金原子核近的α粒子偏转角度大，正对金原子核的α粒子被弹回．故A、C、D错误，B正确．

6．(2021届上海名校模拟)汤姆孙通过实验研究发现了电子，其研究的是(　　)

A．α射线　　 B．β射线

C．X射线　　  D．阴极射线

【答案】D

汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子，但汤姆孙并未得出电子的电荷量，最早测出电子电荷量的是美国物理学家密立根，故D正确，A、B、C错误．

7．(2021年上海模拟)下列关于α、β、γ三种射线的说法正确的是(　　)

A．β射线电离本领最强

B．γ 射线穿透本领最强

C．α 射线在真空中的传播速度与光速相同

D．α、β、γ射线都能在电场中发生偏转

【答案】B

【解析】三种射线中α射线电离本领最强，穿透能力最弱；γ射线穿透能力最强，电离本领最弱．故B正确，A错误．α 射线不属于电磁波，在真空中的传播速度与光速不相同，故C错误．γ射线在电场中不发生偏转，故D错误．

8.14C是碳元素的一种具有放射性的同位素，其半衰期约为5 700年．在某次研究中，测得考古样品中14C的含量大约是鲜活生命体中14C含量的，则样品生活的年代约是(　　)

A．11 400年前 B．17 100年前

C．22 800年前  D．45 600年前

【答案】B

【解析】设原来14C的质量为M0，衰变后剩余质量为M，则有M＝M0×n，其中n为发生半衰期的次数．由题意可知剩余质量为原来的，故n＝3，所以样品生活年代约为3×5 700＝17 100年前．故B正确．

9．一块含铀的矿石质量为M，其中铀元素的质量为m.铀发生一系列衰变，最终生成物为铅．已知铀的半衰期为T，那么下列说法正确的有(　　)

A．经过两个半衰期后这块矿石中基本不再含有铀

B．经过两个半衰期后原来所含的铀元素的原子核有发生了衰变

C．经过三个半衰期后，其中铀元素的质量还剩

D．经过一个半衰期后该矿石的质量剩下

【答案】C

【解析】总质量m，衰变质量m1，衰变时间t，半衰期t0之间的关系为m1＝m×n，n为半衰期数，即n＝.所以，经过2T后剩余质量为m1＝m×n，发生衰变的为m；经过时间2T后该矿石的质量为M′＝M－m.故A、B错误．由以上分析可知，经过三个半衰期后，其中铀元素的质量还剩m1＝m×3＝，故C正确．经过一个半衰期后该矿石的质量剩下M－m，故D错误．

10．(2021年景洪名校模拟)以下核反应中的x代表中子的是(　　)

A．He＋7N→8O＋x B．He＋Be→6C＋x

C．U→Th＋x  D．H＋x→He

【答案】B

11．下列核反应方程中，属于α衰变的是(　　)

A．N＋He→O＋H B．U→Th＋He

C．H＋H→He＋n  D．Th→Pa＋  0－1e

【答案】B

【解析】N＋He→O＋H是发现质子的核反应，不是α衰变，故A错误.U→Th＋He，该反应自发进行，产生氦核，是α衰变，故B正确.H＋H→He＋n是聚变反应，故C错误.Th→Pa＋e是β衰变，故D错误．

12．用中子轰击Al，产生Na和x；Na具有放射性，它衰变后变成Mg和y.则x和y分别是(　　)

A．质子和α粒子　 B．电子和α粒子

C．α粒子和正电子　  D．α粒子和电子

【答案】D

【解析】用中子轰击Al产生Na和x.根据质量数和电荷数守恒有n＋Al→Na＋He，可知x是α粒子.Na具有放射性，它衰变后变成Mg和y.根据质量数和电荷数守恒有Na→Mg＋e，可知y是电子．故D正确．

综合提升练习

13．(多选)用频率为ν0的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为ν1、ν2、ν3的三条谱线，且ν3＞ν2＞ν1，对应光子的能量分别为E1、E2、E3．已知普朗克常数为h.则下面说法正确的是(　　)

A．E1＜E2＜E3

B．ν3＝ν2＋ν1

C．观测到的频率分别为ν1、ν2、ν3的三条谱线都能使极限频率为ν0的金属表面逸出电子

D．＋＝

【答案】AB

14．(多选)(2021年石河子名校期末)关于玻尔的原子模型，下列说法正确的是(　　)

A．原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的能量

B．原子中，虽然核外电子不断地做加速运动，但只要能量状态不改变，就不会向外辐射能量

C．原子从一种定态跃迁到另一种定态，一定要辐射一定频率的光子

D．原子的每一个能量状态都对应一个电子轨道，并且这些轨道是不连续的

【答案】ABD

【解析】根据玻尔理论可知，电子的轨道半径是量子化的，半径是一系列不连续的特定值，且电子绕核旋转是定态，不向外辐射能量，原子的能量状态不是连续的．故A正确．原子从高能级跃迁到低能级一定会辐射出一定频率的光子，原子吸收了一定频率的光子后能从低能级跃迁到高能级，而原子的核外电子在轨道上运动时，既不吸收能量，也不辐射能量．故C错误，B、D正确．

15．下列与α粒子相关的说法正确的是(　　)

A．天然放射现象中产生的α射线速度与光速相当，穿透能力很强

B．U(铀238)核放出一个α粒子后就变为Th(钍234)

C．高速α粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，核反应方程为He＋N→O＋n

D．丹麦物理学家玻尔用α粒子轰击氮核，第一次实现了人工转变

【答案】B

16．(多选)关于近代物理学的结论中，下面叙述正确的是(　　)

A．比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固

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．一个氘核(H)与一个氚核(H)聚变生成一个氦核(He)的同时，放出一个质子

D．按照玻尔理论，一群处于第三激发态的氢原子在向低能级自发跃迁时，最多辐射3种不同频率的光子

【答案】ABD

【解析】比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固，故A正确．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，不是来自核外电子，故B正确．根据电荷数守恒、质量数守恒，一个氘核H与一个氚核H聚变生成一个氦核He的同时放出中子，故C错误．按照玻尔理论，一群处于第三激发态的氢原子在向低能级自发跃迁时，根据C＝3知，最多辐射3种不同频率的光子，故D正确．

17．(多选)(2021年甘肃质检)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．下列说法正确的是(　　)

A．若原子核D和E结合成F，结合过程一定会吸收核能

B．若原子核D和E结合成F，结合过程一定会释放核能

C．若原子核A分裂成B和C，分裂过程一定会吸收核能

D．若原子核A分裂成B和C，分裂过程一定会释放核能

【答案】BD

【解析】D和E结合成F，属于轻核的聚变，有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，有能量释放．故A错误，B正确．若A能分裂成B和C，则属于重核的裂变，分裂过程有质量亏损，一定要释放能量，故C错误，D正确．

18．(2021年福州质检)参考以下几个示意图，关于这些实验或者现象，下列说法错误的是(　　)

A．核反应堆中控制棒插入则能吸收中子让反应减弱

B．放射线在磁场中偏转，没有偏转的为γ射线，电离能力最强

C．链式反应属于重核的裂变

D．汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，认识到原子的复杂结构

【答案】B

【解析】根据核反应堆控制棒的作用可知，图中核电反应堆示意图控制棒插入深一些，让它多吸中子，中子数减少，反应速率会慢一些，故A正确．中间没有偏转的为γ射线，电离能力最弱，而穿透能力最强，故B错误．重核的裂变反应物中子在生成物中出现，反应可以继续，属于链式反应，故C正确．通过研究阴极射线发现了电子，汤姆孙提出原子有复杂结构，故D正确．本题选错误的，故选B．