新高考物理一轮复习考点分层训练16.2 原子结构与原子核（2份，原卷版+解析版）

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\l "_Tc208034534" 题组1：原子结构模型 PAGEREF _Tc208034534 \h 1
\l "_Tc208034535" 题组2：α粒子散射实验 PAGEREF _Tc208034535 \h 2
\l "_Tc208034536" 考点二 氢原子能级与能级跃迁 PAGEREF _Tc208034536 \h 4
\l "_Tc208034537" 题组1：氢原子能级跃迁 PAGEREF _Tc208034537 \h 4
\l "_Tc208034538" 题组2：谱线条数的确定 PAGEREF _Tc208034538 \h 5
\l "_Tc208034539" 题组3：受激辐射与电离 PAGEREF _Tc208034539 \h 8
\l "_Tc208034540" 考点三 原子核的衰变及半衰期 PAGEREF _Tc208034540 \h 9
\l "_Tc208034541" 题组1：射线及其性质 PAGEREF _Tc208034541 \h 10
\l "_Tc208034542" 题组2：衰变次数的确定 PAGEREF _Tc208034542 \h 11
\l "_Tc208034543" 题组3：半衰期的计算 PAGEREF _Tc208034543 \h 13
\l "_Tc208034544" 题组4：衰变与动量守恒 PAGEREF _Tc208034544 \h 14
\l "_Tc208034545" 考点四 核反应与核能 PAGEREF _Tc208034545 \h 15
\l "_Tc208034546" 题组1：核反应方程 PAGEREF _Tc208034546 \h 15
\l "_Tc208034547" 题组2：核反应类型 PAGEREF _Tc208034547 \h 16
\l "_Tc208034548" 题组3：结合能与比结合能 PAGEREF _Tc208034548 \h 17
\l "_Tc208034549" 题组4：核能的计算 PAGEREF _Tc208034549 \h 18
16.2 原子结构与原子核
考点一 原子结构
题组1：原子结构模型
1.（单选）下列叙述符合史实的是( )
A. J.汤姆孙通过对阴极射线的研究发现电子，并提出了原子的核式结构模型
B. 卢瑟福猜想原子核内存在不带电的中子，查德威克通过α粒子轰击铍原子核实验证明了这个猜想
C. 居里夫人用α粒子轰击氮原子核，打出氧原子核和一种粒子，这种粒子为质子
D. 卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子核内部具有复杂结构
【答案】B
【解析】A.J.汤姆孙通过对阴极射线的研究发现电子，而提出原子的核式结构模型的是卢瑟福，A错误；
B.卢瑟福猜想原子核内存在不带电的中子，查德威克通过α粒子轰击铍原子核实验证明了这个猜想，B正确；
C.卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，打出氧原子核和一种粒子，这种粒子为质子，不是居里夫人，C错误；
D.卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，天然放射现象的发现表明原子核内部具有复杂结构，D错误。
故选B。
题组2：α粒子散射实验
2.（单选）α粒子散射实验被评为世界十大经典物理实验之一，此实验开创了原子结构研究的先河，为建立现代原子核理论打下了基础。关于α粒子散射实验，下列说法正确的是( )
A. 汤姆孙的α粒子散射实验结果表明原子具有核式结构
B. 该实验的数据否定了卢瑟福的“西瓜模型”，并估算了原子的大小
C. 该实验表明原子中心有一个极大的核，它占有原子体积极大的部分
D. 该实验表明原子中心的核带有原子的全部正电和绝大部分质量
【答案】D
【解答】A、卢瑟福的α粒子散射实验结果表明原子具有核式结构，故A错误；
B、卢瑟福用α粒子散射实验的数据否定了汤姆孙的“西瓜模型”，并估算了原子核的大小，故B错误；
C、从绝大多数α粒子几乎不发生偏转，可以推测使粒子受到排斥力的核体积极小，实验表明原子中心有一个极小的核，它占有原子体积极小的部分，故C错误；
D、该实验表明原子中心的核带有原子的全部正电和绝大部分质量，故D正确。
3. （单选）一束α粒子撞击一静止的金原子核，它们的运动轨迹如图所示。图中虚线是以金原子核为圆心的圆。已知静电力常量k=9.0×109N⋅m2/C2，元电荷e=1.6×10−19C，金原子序数为79，不考虑α粒子间的相互作用，则( )
A. 沿轨迹1运动的α粒子受到的库仑力先做正功，后做负功
B. 沿轨迹2运动的α粒子到达P时动能为零、电势能最大
C. 位于图中虚线圆周上的3个α粒子的电势能不相等
D. 若α粒子与金原子核距离为10−14m，则库仑力数量级为102N
【答案】D
【解析】A.沿轨迹1运动的 α 粒子受到的库仑力先做负功，后做正功，A错误；
B.沿轨迹2运动的 α 粒子因为做曲线运动，则到达P时动能不为零，因距离原子核最近，则电势能最大，B错误；
C.位于图中虚线圆周上各点的电势都相等，可知虚线圆周上的3个 α 粒子的电势能相等，C错误；
D.若 α 粒子与金原子核距离为 10−14m ，则根据库仑定律可知库仑力 F=kqQr2=9×109×2×1.6×10−19×79×1.6×10−19(10−14)2N=364N，即数量级为 102N ，D正确。
故选D。
4. （单选）分析物理学发展史中实验的关键作用，考察不同时期的经典实验及其对物理学的贡献，探讨实验是如何推动理论发展，能够为解决现代实验中的物理学难题提供思路和方法。下列叙述不符合物理学史实的是( )
A. 卡文迪什通过在实验室中测量几个铅球之间的万有引力，比较准确地测出引力常量的数值，引力常量的普适性为证明万有引力定律的正确性提供了有力的证据
B. 通过阴极射线在电场和磁场中的偏转，汤姆孙发现阴极射线由带负电的粒子组成，并成功测量了这种粒子的比荷，这一实验结果为我们理解基本粒子的性质提供了关键信息
C. 法拉第于1831年首次观察到了电磁感应现象，他发现只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流，电磁感应现象的发现是法拉第通过理想实验法得到的
D. 开普勒在哥白尼日心说观点和第谷对行星运动观测数据的基础上，通过数学推导发现了开普勒行星运动定律，提出所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆
【答案】C
【解答】A、卡文迪什在实验室里通过对几个铅球之间万有引力的测量，得出了引力常量的数值，引力常量的普适性成了万有引力定律正确性的有力证据，故A正确，不符合题意;
B、汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的偏转实验发现了阴极射线由带负电的粒子组成，并测出了这种粒子的比荷，故B正确，不符合题意;
C、法拉第发现电磁感应现象，这是在大量的实验基础上总结得出的结论，而不是通过理想实验得出的，故C错误，符合题意；
D、开普勒在哥白尼日心说观点和第谷对行星运动观测数据的基础上，通过数学推导发现了开普勒行星运动定律，提出所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，故D正确，不符合题意。
故选C。
考点二 氢原子能级与能级跃迁
题组1：氢原子能级跃迁
1. （单选）玻尔在他提出的原子模型中所作的假设不包括( )
A. 原子处于称为定态的能量状态时，电子在轨道上绕核转动，但并不向外辐射能量
B. 原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的
C. 电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射(或吸收)一定频率的光子
D. 电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率
【答案】D
【解析】选项A、B、C三项都是玻尔提出来的假设，其核心是原子定态概念的引入与能级跃迁学说的提出，也就是“量子化”的概念。原子的不同能量状态与电子绕核运动时不同的圆轨道相对应，电子跃迁时辐射光子的频率由前后两个能级的能量差决定，即ℎν=En−Em，故选D。
2. （单选）玻尔原子理论描述的氢原子的电子轨道示意图如图所示，E1、E2、E3分别表示电子处于轨道1、2、3时原子具有的能量，Ek1、Ek2、Ek3分别表示电子处于轨道1、2、3时具有的动能，则( )

A. E1>E2>E3
B. Ek3>Ek2>Ek1
C. E2−E1>E3−E2
D. Ek3−Ek2>Ek2−Ek1
【答案】C
【解析】AC.根据玻尔原子模型，轨道量子数越大能量越大，且En=1n2E1
E1为负值，能级越高，能极差越小，即E1Ek2>Ek3
Ek3−Ek2p2
B. 这两束光从玻璃射向真空时，其临界角C1>C2
C. 这两束光都能使某种金属发生光电效应，则遏止电压U1>U2
D. 这两束光由氢原子从不同激发态跃迁到n=2能级时产生，则相应激发态的电离能△E1>△E2
【答案】BD
【解析】由Δx=Ld⋅λ可知，波长λ1>λ2，频率ν1