高考物理一轮复习课时作业40原子结构原子核含答案

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原子结构　原子核[双基巩固练]1．如图所示是α粒子(氦原子核)被重金属原子核散射的运动轨迹，M、N、P、Q是轨迹上的四点，在散射过程中可以认为重金属原子核静止不动．图中所标出的α粒子在各点处的加速度方向正确的是(　　)A．M点B．N点C．P点D．Q点2．处于n＝3能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有(　　)A．1种B．2种C．3种D．4种3．[2020·天津，1]在物理学发展的进程中，人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究，获得正确的理论认识．下列图示的实验中导致发现原子具有核式结构的是(　　)4．目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素．比如，有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放射出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是(　　)A．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就剩下一个原子核了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．γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，α射线的穿透能力最强，电离能力最弱D．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了45．国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台．下列核反应中放出的粒子为中子的是(　　)A.eq \o\al(14,7)N俘获一个α粒子，产生eq \o\al(17,8)O并放出一个粒子B.eq \o\al(27,13)Al俘获一个α粒子，产生eq \o\al(30,15)P并放出一个粒子C.eq \o\al(11,5)B俘获一个质子，产生eq \o\al(8,4)Be并放出一个粒子D.eq \o\al(6,3)Li俘获一个质子，产生eq \o\al(3,2)He并放出一个粒子6．核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137.碘131的半衰期约为8天，会释放β射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射γ射线．下列说法正确的是(　　)A．碘131释放的β射线由氦核组成B．铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量C．与铯137相比，碘131衰变更慢D．铯133和铯137含有相同的质子数7．(多选)在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb.h为普朗克常量．下列说法正确的是(　　)A．若νa>νb，则一定有Uaνb，则一定有Eka>EkbC．若Uaνb，则一定有hνa－Eka>hνb－Ekb8．正电子发射计算机断层扫描(PET­CT)，其原理是借助于示踪剂(正电子放射线药物)可以聚集到病变部位的特点来发现疾病的．PET­CT常用核素氧15标记，其半衰期仅有2分钟．对含氧元素的物质照射20MeV～50MeV的X射线，激发原子核边缘的中子，可以产生氧15正电子核素．下列说法正确的是(　　)A．用30MeV的X射线照射氧16时，生成氧15的同时释放出中子B．氧15发生正电子衰变时，生成的新核含有9个中子C．经过10分钟，氧15的含量减小为原来的eq \f(1,5)D．将氧15置于回旋加速器中，其半衰期可能发生变化9．如图所示是某原子的能级图，a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光．在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是(　　)10．(多选)原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断中正确的有(　　)A．eq \o\al(4,2)He核的结合能约为14MeVB．eq \o\al(4,2)He核比eq \o\al(6,3)Li核更稳定C．两个eq \o\al(2,1)H核结合成eq \o\al(4,2)He核时释放能量D．eq \o\al(235,92)U核中核子的平均结合能比eq \o\al(89,36)Kr核中的大[综合提升练]11．(多选)关于原子和原子核，下列说法中正确的是(　　)A．α粒子散射实验揭示了原子核内部的复杂性B．根据玻尔理论可知，一个氢原子核外电子从n＝4能级向低能级跃迁最多可辐射3种频率的光子C．已知eq \o\al(234,90)Th的半衰期是24d,48g的eq \o\al(234,90)Th经过72d后衰变了42gD．氢原子由低能级向高能级跃迁时，吸收光子的能量可以稍大于两能级间能量差12．一个静止的元素的原子核eq \o\al(30,15)P衰变为eq \o\al(30,14)Si，另一个静止的元素的原子核eq \o\al(234,90)Th衰变为23491Pa，在同一磁场中，得到衰变后粒子的运动径迹1、2、3、4，如图所示，则这四条径迹依次是(　　)A．图中1、2为eq \o\al(234,90)Th衰变产生的eq \o\al(234,91)Pa和eq \o\al(　0,－1)e的轨迹，其中1是电子eq \o\al(　0,－1)e的轨迹B．图中1、2为eq \o\al(30,15)P衰变产生的eq \o\al(30,14)Si和eq \o\al(0,1)e的轨迹，其中2是正电子eq \o\al(0,1)e的轨迹C．图中3、4是eq \o\al(30,15)P衰变产生的eq \o\al(30,14)Si和eq \o\al(0,1)e的轨迹，其中3是正电子eq \o\al(0,1)e的轨迹D．图中3、4轨迹中两粒子在磁场中旋转方向相反13．(多选)关于聚变和裂变的下列说法正确的有(　　)A．方程式eq \o\al(238,92)U→eq \o\al(234,90)Th＋eq \o\al(4,2)He是重核裂变反应方程B．方程式eq \o\al(1,1)H＋eq \o\al(2,1)H→eq \o\al(3,2)He＋γ是轻核聚变反应方程C．氢原子从某激发态跃迁至基态放出的光子，就是聚变反应释放能量D．氢聚变为氦时需要几百万度的高温，就是为了使氢原子核接近到核力发生作用的距离14．[2020·浙江稽阳联考](多选)氢原子光谱如图甲所示，图中给出了谱线对应的波长，玻尔的氢原子能级图如图乙所示．已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，可见光的频率范围约为4.2×1014～7.8×1014Hz，则(　　)A．Hα谱线对应光子的能量小于Hδ谱线对应光子的能量B．图甲所示Hα、Hβ、Hγ、Hδ四种光均属于可见光范畴C．Hβ对应光子的能量约为10.2eVD．Hα谱线对应的跃迁是从n＝3能级到n＝2能级课时作业(四十)1．解析：首先明确α粒子和重金属原子核均带正电荷，相互排斥，且作用力在二者连线上，再由牛顿第二定律知，被散射的α粒子的加速度由重金属原子核的斥力产生，所以图中加速度方向标示正确的仅有P点，故C正确．答案：C2．解析：本题考查的是氢原子能级跃迁的知识，意在考查考生的理解能力．氢原子能级跃迁辐射光的种类Ceq \o\al(2,3)＝3，故C项正确．答案：C3．解析：发现原子具有核式结构的是卢瑟福的α粒子轰击金箔发生散射的实验，选项D正确．答案：D4．解析：半衰期遵循统计规律，对少数原子核是没有意义的，A错误．根据三种射线的特性及衰变实质可知B正确，C、D错误．答案：B5．解析：根据质量数守恒、电荷数守恒，各选项核反应方程如下：A错：eq \o\al(14, 7)N＋eq \o\al(4,2)He→eq \o\al(17, 8)O＋eq \o\al(1,1)HB对：eq \o\al(27,13)Al＋eq \o\al(4,2)He→eq \o\al(30,15)P＋eq \o\al(1,0)nC错：eq \o\al(11, 5)B＋eq \o\al(1,1)H→eq \o\al(8,4)Be＋eq \o\al(4,2)HeD错：eq \o\al(6,3)Li＋eq \o\al(1,1)H→eq \o\al(3,2)He＋eq \o\al(4,2)He答案：B6．解析：β射线的本质是电子，并非氦核，A错误．γ光子的频率大于可见光光子的频率，由E＝hν可知，γ光子的能量大于可见光光子的能量，B错误．半衰期越小表示元素衰变越快，C错误．同位素的中子数不同但含有相同的质子数，D正确．答案：D7．解析：光电效应中遏止电压与最大初动能之间的关系为eU＝Ek，根据光电效应方程可知Ek＝hν－W0，若νa>νb，则Eka>Ekb，Ua>Ub，选项A错误，选项B正确；若UaE2－E1>E3－E2，即νa>νc>νb，又λ＝eq \f(c,ν)，知λa<λc<λb.答案：C10．解析：由图知eq \o\al(4,2)He核的比结合能约为7 MeV，所以结合能约为4×7＝28 MeV，A项错误；eq \o\al(4,2)He核比eq \o\al(6,3)Li核的比结合能大，所以eq \o\al(4,2)He核比eq \o\al(6,3)Li核更稳定，B项正确；两个eq \o\al(2,1)H核结合成eq \o\al(4,2)He核时，即由比结合能小的反应生成比结合能大的释放能量，C项正确；由图知eq \o\al(235, 92)U核中核子的平均结合能比eq \o\al(89,36)Kr核中的小，D项错误．答案：BC11．解析：α粒子散射实验中没有涉及原子核内部问题，是提出了原子核式结构模型的实验基础，A项错误；一个氢原子核外电子从n＝4能级向低能级跃迁最多只能辐射n－1＝3种频率的光子，B项正确；经过eq \f(72,24)＝3个半衰期后，48 g的eq \o\al(234, 90)Th还剩下48×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))3 g＝6 g，衰变了48 g－6 g＝42 g，C项正确；氢原子由低能级向高能级跃迁时，吸收光子的能量等于两能级间能量差，D项错误．答案：BC12．解析：放射性元素放出正电子时，正粒子与反冲核的速度方向相反，而电性相同，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相反，两个粒子的轨迹应为外切圆．而放射性元素放出β粒子时，β粒子与反冲核的速度方向相反，而电性相反，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相同，两个粒子的轨迹应为内切圆．放射性元素放出粒子时，两带电粒子的动量守恒．由半径公式R＝eq \f(mv,Bq)＝eq \f(P,qB)，可得轨迹半径与动量成正比，与电量成反比，而正电子和β粒子的电量比反冲核的电量小，则正电子和β粒子的半径比反冲核的半径都大，故轨迹1、2、3、4依次是eq \o\al(234, 91)Pa、电子、正电子、eq \o\al(30,14)Si，选项C正确．答案：C13．解析：方程式eq \o\al(238, 92)U→eq \o\al(234, 90)Th＋eq \o\al(4,2)He是α衰变方程，故A错误；方程式eq \o\al(1,1)H＋eq \o\al(2,1)H→eq \o\al(3,2)He＋γ是轻核聚变反应方程，故B正确；氢原子从某激发态跃迁至基态要放出特定频率的光子，是氢原子核外的电子跃迁引起的，不是聚变反应，C错误；氢核的聚变需要几百万度的高温，使氢核接近到核力发生作用的距离10－15 m，所以选项D正确．答案：BD14．解析：本题考查对应光谱比较能级跃迁放出光子的种类．根据真空中光速等于波长乘频率可知，波长越长频率越小，根据E＝hν可知频率越小能量越小，故A正确；由可见光的频率范围可知，可见光的波长范围约为380～710 nm，则四种光都属于可见光，故B正确；由E＝hν＝heq \f(c,λ)可得Eβ＝2.56 eV，故C错误；根据E＝hν＝heq \f(c,λ)可知，Hα谱线对应的光子能量为Hβ对应光子能量的eq \f(λβ,λα)倍，约为1.89 eV，结合能级图可知，从n＝3能级跃迁到n＝2能级时辐射的光子能量为[－1.51－(－3.4)]eV＝1.89 eV，故D正确．答案：ABD