新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí)人教物理選修3-5-2-2原子結(jié)構(gòu) 原子核

1、.原子結(jié)構(gòu)原子核1(2011年高考天津理綜)下列能揭示原子具有核式結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)是()A光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)B倫琴射線的發(fā)現(xiàn)C粒子散射實(shí)驗(yàn) D氫原子光譜的發(fā)現(xiàn)解析：光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)說明了光的粒子性，A錯(cuò)；倫琴射線的發(fā)現(xiàn)說明了原子內(nèi)部有能級(jí)結(jié)構(gòu)，B錯(cuò)；粒子散射實(shí)驗(yàn)揭示了原子的核式結(jié)構(gòu)，C對(duì)；氫原子光譜的發(fā)現(xiàn)說明原子內(nèi)軌道量子化，D錯(cuò)答案：C2(2013年溫州測(cè)試)已知金屬鉀的逸出功為2.22 eV，氫原子的能級(jí)示意圖如圖所示，一群處在n3能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，能夠從金屬鉀的表面打出光電子的光波共有()A一種B兩種C三種D四種解析：要從金屬鉀的表面打出光電子，入射光的能量應(yīng)大于鉀的逸出功，一群處在n3能級(jí)的

2、氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，只有3能級(jí)向1能級(jí)、2能級(jí)向1能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光子能量大于鉀的逸出功，因此選B.答案：B3(2012年高考重慶卷)以下是物理學(xué)史上3個(gè)著名的核反應(yīng)方程()xLi2yyNxOyxBezCx、y和z是3種不同的粒子，其中z是()A粒子 B質(zhì)子C中子 D電子解析：由HLi2He，HeNHO，HeBenC，可知z為n，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤答案：C4(2012年高考上海單科)Co發(fā)生一次衰變后變?yōu)镹i，其衰變方程為_在該衰變過程中還發(fā)出頻率為1、2的兩個(gè)光子，其總能量為_解析：由衰變過程中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得衰變方程為：CoNie，由光子的能量公式得總能量為：Eh1h2h

3、(12)答案：CoNieh(12)(時(shí)間：45分鐘，滿分：100分)命題報(bào)告·教師用書獨(dú)具知識(shí)點(diǎn)題號(hào)對(duì)天然放射現(xiàn)象、半衰期的理解1、2原子的能級(jí)和躍遷3半衰期的有關(guān)計(jì)算4射線的性質(zhì)5、10核反應(yīng)方程6同位素7核能的計(jì)算8氫原子的能級(jí)圖9核反應(yīng)方程、核能的綜合問題11、12一、選擇題(本題共10小題，每小題7分，共70分，每小題至少有一個(gè)選項(xiàng)正確，把正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號(hào)內(nèi))1關(guān)于天然放射現(xiàn)象，下列說法正確的是()A射線由氦原子核衰變產(chǎn)生B射線由原子核外電子電離產(chǎn)生C射線由原子核外的內(nèi)層電子躍遷產(chǎn)生D通過化學(xué)反應(yīng)不能改變物質(zhì)的放射性解析：射線是衰變時(shí)射出的由氦原子核組成的高速粒

4、子流，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；射線是發(fā)生衰變時(shí)從原子核內(nèi)部射出的高速電子流，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；射線是原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生的，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；物質(zhì)的放射性由原子核的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定，與物質(zhì)是以單質(zhì)形式還是以化合物形式存在無關(guān)，也不受溫度、壓強(qiáng)等外界因素的影響，故選項(xiàng)D正確答案：D2(2012年高考天津卷)下列說法正確的是()A采用物理或化學(xué)方法可以有效地改變放射性元素的半衰期B由玻爾理論知道氫原子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)會(huì)放出光子C從高空對(duì)地面進(jìn)行遙感攝影是利用紫外線良好的穿透能力D原子核所含核子單獨(dú)存在時(shí)的總質(zhì)量小于該原子核的質(zhì)量解析：放射性元素的半衰期由元素的原子核來決定，與元素以單質(zhì)或化合物的形式存在無關(guān)，與壓強(qiáng)

5、、溫度無關(guān)，即與化學(xué)、物理狀態(tài)無關(guān)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；由玻爾理論可知，氫原子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)的過程放出光子，B項(xiàng)正確；從高空對(duì)地面進(jìn)行遙感攝影是利用紅外線良好的穿透能力，C項(xiàng)錯(cuò)誤；核子結(jié)合成原子核放出核能，因此核子單獨(dú)存在時(shí)的總質(zhì)量大于結(jié)合成原子核時(shí)核的質(zhì)量，D項(xiàng)錯(cuò)誤答案：B3許多物質(zhì)在紫外線照射下能發(fā)出熒光，紫外線照射時(shí)，這些物質(zhì)的原子先后發(fā)生兩次躍遷，其能量變化分別為E1和E2，則下列說法正確的是()A兩次躍遷均向高能級(jí)躍遷，且E1>E2B兩次躍遷均向低能級(jí)躍遷，且E1<E2C先向高能級(jí)躍遷，再向低能級(jí)躍遷，且E1>E2D先向低能級(jí)躍遷，再向高能級(jí)躍遷，且E1<E2解析

6、：第一次躍遷是吸收紫外線光子，第二次躍遷是放出可見光光子由于h1>h2，故E1>E2，C項(xiàng)正確答案：C4一塊含鈾的礦石質(zhì)量為M，其中鈾元素的質(zhì)量為m，鈾發(fā)生一系列衰變，最終生成物為鉛已知鈾的半衰期為T，那么下列說法中正確的是()A經(jīng)過2個(gè)半衰期后，這塊礦石中基本不再含有鈾B經(jīng)過2個(gè)半衰期后，原來所含的鈾元素的原子核有發(fā)生了衰變C經(jīng)過3個(gè)半衰期后，其中鈾元素的質(zhì)量還剩D經(jīng)過1個(gè)半衰期后該礦石的質(zhì)量剩下解析：經(jīng)過2個(gè)半衰期后礦石中剩余的鈾應(yīng)該有，經(jīng)過3個(gè)半衰期后礦石中剩余的鈾還有.因?yàn)樗プ儺a(chǎn)物大部分仍然留在該礦石中，所以礦石質(zhì)量沒有太大的改變答案：C5(2012年高考上海卷)在軋制鋼板

7、時(shí)需要?jiǎng)討B(tài)地監(jiān)測(cè)鋼板厚度，其檢測(cè)裝置由放射源、探測(cè)器等構(gòu)成，如圖所示該裝置中探測(cè)器接收到的是()AX射線 B射線C射線 D射線解析：放射源發(fā)出的只有、三種射線，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤在、三種射線中，只有射線能穿透鋼板，故選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤，D正確答案：D 6.(2012年高考廣東卷)能源是社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，發(fā)展核能是解決能源問題的途徑之一下列釋放核能的反應(yīng)方程，表述正確的有()A.HHHen是核聚變反應(yīng)B.HHHen是衰變C.UnBaKr3n是核裂變反應(yīng)D.UnXeSr2n是衰變解析：因A項(xiàng)為兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，所以反應(yīng)為核聚變，A正確；B項(xiàng)是核聚變，而不是衰變，B錯(cuò)誤；在C項(xiàng)中鈾核在被中子轟擊后分裂

8、成兩個(gè)較輕原子核，所以反應(yīng)為核裂變，C正確；衰變本質(zhì)為核內(nèi)2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成He，所以D錯(cuò)誤答案：AC7(2012年高考上海單科)某種元素具有多種同位素，反映這些同位素的質(zhì)量數(shù)A與中子數(shù)N關(guān)系的是圖()解析：元素的質(zhì)量數(shù)A與中子數(shù)N、質(zhì)子數(shù)Z的關(guān)系為：AZN，又因?yàn)橥凰氐馁|(zhì)子數(shù)相同，即Z為常數(shù)，故A是N的一次函數(shù)，且A隨N的增大而增大，選項(xiàng)B正確，A、C、D錯(cuò)誤答案：B8雷蒙德·戴維斯因研究來自太陽的中微子(e)而獲得了2002年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)他探測(cè)中微子所用的探測(cè)器的主體是一個(gè)貯滿615噸四氯乙烯(C2Cl4)溶液的巨桶中微子可以將一個(gè)氯核轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)氬核，其核反應(yīng)方程為e

9、ClAre，已知Cl核的質(zhì)量為36.956 58 u，Ar核的質(zhì)量為36.956 91 u，e的質(zhì)量為0.000 55 u,1 u質(zhì)量對(duì)應(yīng)的能量為931.5 MeV.根據(jù)以上信息，可以判斷()A中微子不帶電B中微子就是中子C.Cl和Ar是同位素D參與上述反應(yīng)的中微子的最小能量約為0.82 MeV解析：在核反應(yīng)中，電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)守恒，可以判斷中微子所帶電荷數(shù)是零，質(zhì)量數(shù)是零，故A項(xiàng)正確；中子的質(zhì)量數(shù)是1，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；同位素是電荷數(shù)相等，質(zhì)量數(shù)不等的同種元素，而Cl和Ar是兩種不同的元素，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；由愛因斯坦質(zhì)能方程得中微子的質(zhì)量m(0.000 5536.956 9136.956 58)u0

10、.000 88 u，而1 u質(zhì)量對(duì)應(yīng)的能量為931.5 MeV，所以中微子的最小能量是E931.5×0.000 88 MeV0.82 MeV，故D項(xiàng)正確答案：AD9如圖所示為氫原子能級(jí)圖，可見光的能量范圍為1.62 eV3.11 eV，用可見光照射大量處于n2能級(jí)的氫原子，可觀察到多條譜線，若是用能量為E的實(shí)物粒子轟擊大量處于n2能級(jí)的氫原子，至少可觀察到兩條具有顯著熱效應(yīng)的紅外線，則實(shí)物粒子的能量E()A一定有4.73 eV>E>1.62 eVBE的值可能使處于基態(tài)的氫原子電離CE一定大于2.86 eVDE的值可能使基態(tài)氫原子產(chǎn)生可見光解析：紅外線光子的能量小于可見光光

11、子的能量，由實(shí)物粒子轟擊大量處于第2能級(jí)的氫原子，至少可觀察到兩種紅外線光子，則說明處于第2能級(jí)的氫原子受激發(fā)后至少躍遷到第5能級(jí)所以實(shí)物粒子的最小能量為EE5E20.54 eV(3.4 eV)2.86 eV，A、C錯(cuò)誤；因?yàn)镋可以取大于或等于2.86 eV的任意值，則B、D正確答案：BD10如圖(a)所示，國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)公布核輻射警示新標(biāo)志，新標(biāo)志為黑框紅底三角，內(nèi)有一個(gè)輻射波標(biāo)記、一個(gè)骷髏頭標(biāo)記和一個(gè)逃跑的人形核輻射會(huì)向外釋放三種射線：射線帶正電，射線帶負(fù)電，射線不帶電現(xiàn)有甲、乙兩個(gè)原子核原來都靜止在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其中一個(gè)核放出一個(gè)粒子，另一個(gè)核放出一個(gè)粒子，得出圖(b)所示的四條徑跡，

12、則()A磁場(chǎng)的方向一定垂直于紙面向里B甲核放出的是粒子，乙核放出的是粒子Ca為粒子的徑跡，d為粒子的徑跡Db為粒子的徑跡，c為粒子的徑跡解析：粒子與新核動(dòng)量大小相等、方向相反，若軌跡為外切圓，則為衰變；若軌跡為內(nèi)切圓，則為衰變，與磁場(chǎng)方向無關(guān)，又由R知半徑與q成反比，故B、D正確答案：BD二、非選擇題(本題共2小題，共30分，解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)11(15分)靜止的氮核N俘獲一個(gè)速度為2.3×107 m/s的中子，發(fā)生核反應(yīng)后若只產(chǎn)生了兩個(gè)新粒子，其中一個(gè)粒子為氦核(He)，它的速度大小是8.0×106 m/s，方向與反應(yīng)前

13、的中子速度方向相同(1)寫出此核反應(yīng)的方程式，求反應(yīng)后產(chǎn)生的另一個(gè)粒子的速度大小及方向；(2)此反應(yīng)過程中是否發(fā)生了質(zhì)量虧損，說明依據(jù)解析：(1)NnBHe用m1、m2、和m3分別表示中子(n)、氦核(He)和新核的質(zhì)量，由動(dòng)量守恒定律得m1v1m2v2m3v3代入數(shù)值，得v38.2×105 m/s即反應(yīng)后生成的新核的速度大小為8.2×105 m/s方向與反應(yīng)前中子的速度方向相反(2)反應(yīng)前的總動(dòng)能E1m1v反應(yīng)后的總動(dòng)能E2m2vm3v經(jīng)計(jì)算知E1E2，故可知反應(yīng)中發(fā)生了質(zhì)量盈余，沒有虧損答案：(1)NnBHe82×105 m/s與反應(yīng)前中子的速度方向相反(2)

14、見解析12(15分)(2012年高考海南單科)一靜止的U核經(jīng)衰變成為Th核，釋放出的總動(dòng)能為4.27 MeV.問此衰變后Th核的動(dòng)能為多少M(fèi)eV(保留1位有效數(shù)字)解析：據(jù)題意知，此衰變的衰變方程為UThHe根據(jù)動(dòng)量守恒定律得mvmThvTh式中，m和mTh分別為粒子和Th核的質(zhì)量，v和vTh分別為粒子和Th核的速度的大小，由題設(shè)條件知mvmThvEk由式得mThvEk代入數(shù)據(jù)得，衰變后Th核的動(dòng)能mThv0.07 MeV答案：0.07 MeV1質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒的應(yīng)用例1本題中用大寫字母代表原子核，E經(jīng)衰變成為F，再經(jīng)衰變成為G，再經(jīng)衰變成為H.上述系列衰變可記為下式：已知P和F是同位素

15、，則()AQ和G是同位素，R和H是同位素BR和E是同位素，S和F是同位素CR和G是同位素，S和H是同位素DQ和E是同位素，R和F是同位素解析由于P和F是同位素，設(shè)它們的質(zhì)子數(shù)為n，則其他各原子核的質(zhì)子數(shù)可分別表示如下：由此可以看出R和E是同位素，S和F是同位素，Q和G是同位素，故只有B正確答案B2動(dòng)量守恒的應(yīng)用動(dòng)量守恒定律是自然界普遍適用的基本規(guī)律之一大到 天體，小到微觀粒子，無論相互作用的是什么性質(zhì)的力，動(dòng)量守恒定律都是適用的因此動(dòng)量守恒定律也適用于原子或原子核之間的相互作用例2用速度為v0、質(zhì)量為m1的He核轟擊質(zhì)量為m2的靜止的7N核，發(fā)生核反應(yīng)，最終產(chǎn)生兩種新粒子A和B.其中A為8O核

16、，質(zhì)量為m3，速度為v3；B的質(zhì)量為m4.(1)計(jì)算粒子B的速度 vB.(2)粒子A的速度符合什么條件時(shí)，粒子B的速度方向與He核的運(yùn)動(dòng)方向相反解析(1)由動(dòng)量守恒定律有：m1v0m3v3m4vB，解得：vB.(2)B的速度與He核的速度方向相反，即：m1v0m3v3<0，解得：v3>.答案(1)(2)v3>3能量和動(dòng)量守恒的綜合應(yīng)用能量守恒定律是人類長(zhǎng)期總結(jié)得到的一條普遍適用的基本規(guī)律能量和動(dòng)量守恒定律是解決原子問題的金鑰匙例32011年3月11日，日本發(fā)生9.0級(jí)地震并引發(fā)海嘯及核泄漏，福島第一核電站6座反應(yīng)堆不同程度被損壞，其中核泄漏中的放射性元素Pu，半衰期2.41萬年，在高溫下生成，在大氣中呈顆粒物形態(tài)，傳播一段時(shí)間后就會(huì)掉落到地上，因此危害范圍主要在核泄漏周邊的土壤和水源中，對(duì)人體具有強(qiáng)毒性危害，一旦侵入人體，就會(huì)潛伏在人體肺部、骨髓等組織細(xì)胞中，破壞細(xì)胞基因，提高患癌癥的風(fēng)險(xiǎn).Pu靜止時(shí)衰變?yōu)殁櫤思ぐl(fā)態(tài)U*和粒子，而鈾核激發(fā)態(tài)U*立即衰變?yōu)殁櫤薝，并放出能量為0.097 MeV的光子已知：Pu、U和粒子的質(zhì)量分別為mPu239.052 1u、mU235.043 9 u和m4.002 6 u，一個(gè)原子質(zhì)量單位1 u相當(dāng)于931.5