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    统考版高考物理一轮复习课时分层作业(三十五)原子结构原子核含答案

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    这是一份统考版高考物理一轮复习课时分层作业(三十五)原子结构原子核含答案,共9页。试卷主要包含了如图所示是卢瑟福设计的一个实验,有四个核反应方程如下,解析等内容,欢迎下载使用。

    1.如图是卢瑟福的α粒子散射实验装置,在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋,它发出的α粒子从铅盒的小孔射出,形成很细的一束射线,射到金箔上,最后打在荧光屏上产生闪烁的光点.下列说法正确的是( )
    A.该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据
    B.该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性
    C.α粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转
    D.绝大多数的α粒子发生大角度偏转
    2.如图所示是卢瑟福设计的一个实验:他在铅块上钻了一个小孔,孔内放入一点镭,使射线只能从这个小孔里发出,随后他将射线引入磁场中,发现射线立即分成三束,他把这三束射线分别命名为α射线、β射线、γ射线.基于对这三种射线的深入分析,卢瑟福获得了1907年的诺贝尔奖.以下对这三束射线描述准确的是( )
    A.α射线的穿透能力最弱,容易被物体吸收
    B.β射线在真空中的运动速度是光速
    C.γ射线本质上是波长极短的电磁波,电离能力极强
    D.β射线带负电,是来自镭原子的核外电子
    3.[2021·广东卷,1](多选)科学家发现银河系中存在大量的放射性同位素铝26.铝26的半衰期为72万年,其衰变方程为 eq \\al(\s\up11(26),\s\d4(13)) Al→ eq \\al(\s\up11(26),\s\d4(12)) Mg+Y.下列说法正确的是( )
    A.Y是氦核
    B.Y是质子
    C.再经过72万年,现有的铝26衰变一半
    D.再经过144万年,现有的铝26全部衰变
    4.[2019·全国卷Ⅰ,14]氢原子能级示意图如图所示.光子能量在1.63 eV~3.10 eV的光为可见光.要使处于基态(n=1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子,最少应给氢原子提供的能量为( )
    A.12.09 eV B.10.20 eV
    C.1.89 eV D.1.51 eV
    5.[2021·山东卷,1]在测定年代较近的湖泊沉积物形成年份时,常利用沉积物中半衰期较短的 eq \\al(\s\up11(210),\s\d4( 82)) Pb,其衰变方程为 eq \\al(\s\up11(210),\s\d4( 82)) Pb―→ eq \\al(\s\up11(210),\s\d4( 83)) Bi+X.以下说法正确的是( )
    A.衰变方程中的X是电子
    B.升高温度可以加快 eq \\al(\s\up11(210),\s\d4( 82)) Pb的衰变
    C. eq \\al(\s\up11(210),\s\d4( 82)) Pb与 eq \\al(\s\up11(210),\s\d4( 83)) Bi的质量差等于衰变的质量亏损
    D.方程中的X来自于 eq \\al(\s\up11(210),\s\d4( 82)) Pb内质子向中子的转化
    6.
    抗战疫情取得阶段性的胜利,2020年5月6日湖北省高三学生迎来了开学,学校校门口都设有红外测温仪,其原理是:被测物体辐射的电磁波只有红外线可被该测温仪捕捉,并转变成电信号.如图为氢原子能级示意图,已知红外线单个光子能量的最大值为1.62 eV,当大量处于第5能级的氢原子向较低能级跃迁时,所辐射出的光子中能被红外测温仪捕捉到的光子频率种类有( )
    A.1种 B.2种
    C.3种 D.4种
    7.[2021·全国乙卷,17]医学治疗中常用放射性核素113In产生γ射线,而113In是由半衰期相对较长的113Sn衰变产生的.对于质量为m0的113Sn,经过时间t后剩余113Sn质量为m,其 eq \f(m,m0) ­ t图线如图所示.从图中可以得到113Sn的半衰期为( )
    A.67.3 d B.101.0 d
    C.115.1 d D.124.9 d
    8.有四个核反应方程如下:
    ① eq \\al(\s\up11(235),\s\d4( 92)) U+ eq \\al(\s\up11(1),\s\d4(0)) n―→ eq \\al(\s\up11(95),\s\d4(38)) Sr+ eq \\al(\s\up11(138),\s\d4( 54)) Xe+3x1
    ② eq \\al(\s\up11(2),\s\d4(1)) H+x2―→ eq \\al(\s\up11(3),\s\d4(2)) He+ eq \\al(\s\up11(1),\s\d4(0)) n
    ③ eq \\al(\s\up11(238),\s\d4( 92)) U→ eq \\al(\s\up11(234),\s\d4( 90)) Th+x3
    ④ eq \\al(\s\up11(24),\s\d4(12)) Mg+ eq \\al(\s\up11(4),\s\d4(2)) He―→ eq \\al(\s\up11(27),\s\d4(13)) Al+x4
    下列说法正确的是( )
    A.①是核聚变 B.x2为 eq \\al(\s\up11(2),\s\d4(1)) H
    C.③是核裂变 D.x4为中子
    9.太阳能源于其内部的聚变反应,太阳质量也随之不断减少.设每次聚变反应可看作4个氢核结合成1个氦核,太阳每秒钟辐射的能量约为4.0×1026 J.下列说法正确的是( )
    A.该聚变反应在常温下也容易发生
    B.太阳每秒钟减少的质量约4.4×109 kg
    C.该聚变的核反应方程是4 eq \\al(\s\up11(1),\s\d4(1)) H→ eq \\al(\s\up11(4),\s\d4(2)) He+2 eq \\al(\s\up11( 0),\s\d4(-1)) e
    D.目前核电站采用的核燃料主要是氢核
    综合题组
    10.[2022·福建三明模拟]按照玻尔理论,一个氢原子中的电子从一半径为ra的圆轨道自发地直接跃迁到一半径为rb的圆轨道上,已知ra>rb,则在此过程中( )
    A.原子要发出某一频率的光子,电子的动能增大,原子的电势能减小,原子的能量也减小
    B.原子要吸收某一频率的光子,电子的动能减小,原子的电势能减小,原子的能量也减小
    C.原子要发出一系列频率的光子,电子的动能减小,原子的电势能减小,原子的能量也减小
    D.原子要吸收一系列频率的光子,电子的动能增大,原子的电势能增大,原子的能量也增大
    11.
    [2022·潍坊模拟]威耳逊云室是能显示带电粒子径迹的实验装置,是研究微观粒子的重要器材.在真空云室中的矩形区域内存在着匀强磁场,在A点有一静止的原子核 eq \\al(\s\up11(234),\s\d4( 90)) Th发生了某种衰变,生成的新核和释放出的粒子在磁场中的径迹如图中的曲线a、b所示,下列说法正确的是 ( )
    A. eq \\al(\s\up11(234),\s\d4( 90)) Th核发生的是α衰变
    B.曲线a是新核的径迹
    C.匀强磁场方向垂直纸面向里
    D.曲线a、b的半径比与新核和粒子的质量有关
    12.
    如图所示,在垂直纸面向里的匀强磁场中,静止的 eq \\al(\s\up11(238),\s\d4( 92)) U发生α衰变,生成新原子核X,已知α粒子和新核X在纸面内做匀速圆周运动,则( )
    A.原子核X的电荷数为91,质量数为236
    B.α粒子做顺时针圆周运动
    C.α粒子和原子核X的周期之比为10∶13
    D.α粒子和原子核X的半径之比为45∶2
    13.(多选)如图所示,甲图为演示光电效应的实验装置;乙图为a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线;丙图为氢原子的能级图;丁图给出了几种金属的逸出功和极限频率.以下说法正确的是( )

    A.若b光为绿光,c光可能是紫光
    B.若a光为绿光,c光可能是紫光
    C.若b光光子能量为2.81 eV,用它照射由金属铷构成的阴极,产生的大量具有最大初动能的光电子去轰击大量处于n=3激发态的氢原子,可以产生6种不同频率的光
    D.若b光光子能量为2.81 eV,用它直接照射大量处于n=2激发态的氢原子,可以产生6种不同频率的光
    课时分层作业(三十五) 原子结构 原子核
    1.解析:卢瑟福根据α粒子散射实验,提出了原子核式结构模型,选项A正确;卢瑟福提出了原子核式结构模型的假设,从而否定了汤姆孙原子模型的正确性,选项B错误;电子质量太小,对α粒子的影响不大,选项C错误;绝大多数的α粒子穿过金箔后,几乎仍沿原方向前进,选项D错误.
    答案:A
    2.解析:α射线穿透能力最弱,电离能力最强,容易被物体吸收,故A正确;β射线的速度约是光速的99%,故B错误;γ射线本质是一种波长极短的电磁波,电离能力极弱,故C错误;β射线(高速电子流)带负电,是由中子转变成质子后释放的电子组成的,故D错误.
    答案:A
    3.解析:根据电荷数守恒与质量数守恒可知Y为正电子 eq \\al(\s\up11(0),\s\d4(1)) e,A、B错误.经过一个半衰期,铝26衰变一半,经过两个半衰期,铝26还剩下四分之一,C正确,D错误.
    答案:C
    4.解析:本题考查原子的能级跃迁问题,体现了模型建构的核心素养.
    由题图数据分析可知,只有氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出的光子能量在可见光光子能量范围内,所以处于基态(n=1)的氢原子最少也要跃迁到n=3能级,氢原子吸收的能量最小为ΔE=E3-E1=12.09 eV,故选A.
    答案:A
    5.解析:根据质量数守恒和电荷数守恒可知,X是电子,A项正确;放射性元素的半衰期非常稳定,不受温度、压强以及该物质是单质还是化合物的影响,B项错误; eq \\al(\s\up1(210),\s\d1( eq \a\vs4\al( 82)) ) Pb与 eq \\al(\s\up11(210),\s\d4( 83)) Bi和电子X的质量差等于衰变的质量亏损,C项错误;方程中的X来自于 eq \\al(\s\up11(210),\s\d4( 82)) Pb内中子向质子的转化,D项错误.
    答案:A
    6.解析:根据C eq \\al(\s\up11(2),\s\d4(5)) = eq \f(5×4,2) =10种知,大量处于n=5的氢原子向低能级跃迁时,可能发出10种不同频率的可见光.根据能级的跃迁满足hν=Em-En,得跃迁产生的光子能量分别是13.06 eV,12.75 eV,12.09 eV,10.2 eV,2.86 eV,2.55 eV,1.89 eV,0.97 eV,0.66 eV,0.31 eV.由于红外线单个光子能量的最大值为1.62 eV,所以能被红外测温仪捕捉的光子能量有0.97 eV,0.66 eV,0.31 eV,共3种,故C正确,A、B、D错误.
    答案:C
    7.解析:题中给出的 eq \f(m,m0) ­ t图线是向下凹的曲线, eq \f(m,m0) = eq \f(1,2) 时对应的时间小于 eq \f(67.3+182.4,2) d=124.85 d,且由数学知识知其与124.85 d相差不会太大,所以ABD选项错误,选项C正确.
    答案:C
    8.解析:根据质量数守恒与电荷数守恒可知,x1的质量数为 eq \f(235+1-95-138,3) =1,而电荷数为 eq \f(92-38-54,3) =0,所以x1是 eq \\al(\s\up11(1),\s\d4(0)) n,①是核裂变反应,故A错误;x2的质量数为3+1-2=2,而电荷数为2-1=1,所以x2是 eq \\al(\s\up11(2),\s\d4(1)) H,故B正确;x3的质量数为238-234=4,而电荷数为92-90=2,所以x3是 eq \\al(\s\up11(4),\s\d4(2)) He,③是α衰变,故C错误;x4的质量数为24+4-27=1,而电荷数为12+2-13=1,所以x4是 eq \\al(\s\up11(1),\s\d4(1)) H,故D错误.
    答案:B
    9.解析:该聚变反应需要在高温高压条件下发生,所以A错误;根据爱因斯坦的质能方程,可得太阳每秒钟减少的质量为Δm= eq \f(ΔE,c2) =4.4×109 kg,所以B正确;根据核反应过程中的质量数守恒可得,该聚变的核反应方程为4 eq \\al(\s\up11(1),\s\d4(1)) H→ eq \\al(\s\up11(4),\s\d4(2)) He+2 eq \\al(\s\up11(0),\s\d4(1)) e,生成物中是正电子,不是电子,所以C错误;目前核电站采用的核燃料是铀核,利用铀核的裂变反应过程中释放的核能,所以D错误.故选B.
    答案:B
    10.解析:由玻尔氢原子理论知,电子轨道半径越大,原子能量越大,当电子从ra跃迁到rb时,原子能量减小,放出光子;在电子跃迁过程中,库仑力做正功,原子的电势能减小;由库仑力提供电子做圆周运动的向心力,即 eq \f(ke2,r2) = eq \f(mv2,r) ,r减小,电子速度增大,动能增大,综上所述可知A正确.
    答案:A
    11.解析:衰变后生成的新核和释放的粒子的初速度反向,由题图可知新核和释放出的粒子在磁场中做圆周运动的方向相反,则新核和释放出的粒子的电性相反,所以 eq \\al(\s\up1(234),\s\d1( eq \a\vs4\al( 90)) ) Th核发生的是β衰变,其核反应方程为 eq \\al(\s\up11(234),\s\d4( 90)) Th→ eq \\al(\s\up11(234),\s\d4( 91)) Pa+ eq \\al(\s\up11(0),\s\d4(-1)) e,故A错误;衰变后新核和粒子在磁场中做圆周运动,由qvB= eq \f(mv2,r) 知r= eq \f(mv,qB) ,衰变过程中动量守恒,新核和β粒子的动量大小相等,其轨迹半径比为新核和β粒子电荷量的反比,与质量无关,所以曲线a半径较大应是β粒子的径迹,故B、D错误;对于β粒子的轨迹曲线a,由左手定则可知磁场方向垂直纸面向里,故C正确.
    答案:C
    12.解析:根据核反应的质量数和电荷数守恒可知,原子核X的电荷数为92-2=90,质量数为238-4=234,选项A错误;α粒子带正电,由左手定则可知,α粒子做逆时针圆周运动,选项B错误;根据T= eq \f(2πm,qB) 可知,α粒子和原子核X的周期之比: eq \f(Tα,TX) = eq \f(4,2) × eq \f(90,234) = eq \f(10,13) ,选项C正确;根据动量守恒定律,α粒子和原子核X的动量大小相同,r= eq \f(mv,qB) ∝ eq \f(1,q) 可知,α粒子和原子核X的半径之比为 eq \f(rα,rX) = eq \f(90,2) = eq \f(45,1) ,选项D错误.
    答案:C
    13.解析:本题考查能级跃迁理论及根据I-U图象分析光电效应现象.由光电效应方程Ek=hν-W0和eUc=Ek联立有eUc=hν-W0,即光子照射同一金属时,只要遏止电压一样,说明光子的频率一样,遏止电压越大,光子的频率越大,因此可知b光和c光的频率相同且大于a光的频率,故A错误,B正确;b光照射金属铷,产生光电子的最大初动能为Ek=2.81 eV-2.13 eV=0.68 eV,用光电子轰击氢原子,氢原子可以只吸收电子的部分能量而发生跃迁,因此处于n=3能级的氢原子吸收的能量为ΔEk=-0.85 eV-(-1.51 eV)=0.66 eV,这时氢原子处在n=4的能级,向低能级跃迁可辐射C eq \\al(\s\up11(2),\s\d4(4)) =6种不同频率的光,故C正确;若用b光照射氢原子,氢原子只能吸收能量恰好为能级之差的光子,0.68 eV不满足该条件,因此此光子不被吸收,故D错误.
    答案:BC几种金属的逸出功和极限频率
    金属
    W0/eV
    vc/(×1014Hz)

    2.29
    5.53

    2.25
    5.44

    2.13
    5.15
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