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

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( )
丁
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)
钠
2.29
5.53
钾
2.25
5.44
铷
2.13
5.15