2021高三統(tǒng)考人教物理一輪（經(jīng)典版）課時作業(yè)：第12章 第2講原子和原子核含解析

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精2021高三統(tǒng)考人教物理一輪（經(jīng)典版）課時作業(yè)：第12章第2講原子和原子核含解析課時作業(yè)時間：45分鐘滿分:100分一、選擇題（本題共14小題，每小題6分，共84分。其中1～11題為單選，12～14題為多選）1．（2019·廣東揭陽一模)如圖所示，x為未知的放射源，L為薄鋁片,若在放射源和計數(shù)器之間加上L后，計數(shù)器的計數(shù)率大幅度減小，在L和計數(shù)器之間再加豎直向下的勻強磁場，計數(shù)器的計數(shù)率不變,則x可能是()A．α射線和β射線的混合放射源B．純α射線放射源C．純γ射線放射源D．α射線和γ射線的混合放射源答案D解析在放射源和計數(shù)器之間加薄鋁片L后，發(fā)現(xiàn)計數(shù)器的計數(shù)率大幅度減小，說明射線中含有穿透能力弱的α射線，在L和計數(shù)器之間再加豎直向下的勻強磁場,計數(shù)器的計數(shù)率不變，說明沒有射線或剩下的射線不帶電，即為γ射線，因此放射源x可能是α射線或它和γ射線的混合放射源,故A、B、C錯誤，D正確。2．（2019·江西高三九校3月聯(lián)考）下列說法中正確的是(）A．天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，揭示了原子核是由質(zhì)子和中子組成的B．玻爾的原子結構理論是在盧瑟福核式結構學說上引進了量子理論C．天然放射現(xiàn)象中出現(xiàn)的α射線、β射線、γ射線都是高能量的電磁波D．盧瑟福的α粒子散射實驗揭示了原子核有復雜結構答案B解析天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，揭示了原子核有復雜的結構，故A錯誤；玻爾的原子結構理論是在盧瑟福核式結構學說的基礎上引入了量子理論,故B正確；天然放射現(xiàn)象中出現(xiàn)的α射線、β射線、γ射線，其中α射線是氦原子核，β射線是電子流，只有γ射線是高能量的電磁波，故C錯誤；盧瑟福的α粒子散射實驗揭示了原子有復雜結構,在此基礎上，他建立了原子的核式結構模型，故D錯誤。3．(2020·安徽省A10聯(lián)盟高三摸底）據(jù)報道，香煙會釋放一種危險的放射性元素“釙(eq\o\al(210,84)Po）",如果每天抽1。5包香煙，一年后累積的輻射相當于300次胸透的輻射.eq\o\al（210,84)Po發(fā)生一次α衰變和一次β衰變后產(chǎn)生了新核，新核的中子數(shù)比質(zhì)子數(shù)多()A．38個 B．40個C．42個 D．44個答案B解析eq\o\al(210，84)Po發(fā)生一次α衰變和一次β衰變產(chǎn)生的新核為eq\o\al（206,83)X，其中子數(shù)為206－83＝123，中子數(shù)比質(zhì)子數(shù)多123－83＝40，B正確。4．(2020·遼寧省六校協(xié)作體高三上初考）下列說法正確的是（）A．結合能越大的原子核越穩(wěn)定B．玻爾的躍遷假設是根據(jù)α粒子散射實驗分析得出的C．光電效應揭示了光具有粒子性，康普頓效應揭示了光具有波動性D．β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉化成質(zhì)子和電子所產(chǎn)生的答案D解析比結合能越大，表示原子核中核子結合得越牢靠，原子核越穩(wěn)定，故A錯誤；為解釋氫光譜，玻爾提出了軌道量子化假設與躍遷假設，盧瑟福通過α粒子散射實驗得出了原子的核式結構模型，故B錯誤；光電效應與康普頓效應都揭示了光具有粒子性，故C錯誤；β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉化成質(zhì)子和電子所產(chǎn)生的,故D正確.5．（2019·河南六市高三第二次聯(lián)考）以下有關近代物理的內(nèi)容敘述正確的是（）A．放射性元素在發(fā)生α衰變時2個中子和2個質(zhì)子結合為一個α粒子，設中子、質(zhì)子和α粒子的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，則2（m1＋m2）＝m3B．在關于物質(zhì)波的表達式E＝hν和p＝eq\f(h,λ）中,能量E和動量p是描述物質(zhì)的波動性的重要物理量，波長λ和頻率ν是描述物質(zhì)的粒子性的典型物理量C．在原子核發(fā)生衰變后，新核往往處于不穩(wěn)定的高能級狀態(tài)，會自發(fā)地向低能級躍遷D．重核的裂變過程質(zhì)量增大，輕核的聚變過程有質(zhì)量虧損答案C解析放射性元素在發(fā)生α衰變時，2個中子和2個質(zhì)子結合為一個α粒子，有質(zhì)量虧損，即為Δm＝2m1＋2m2－m3，故A錯誤；在關于物質(zhì)波的表達式E＝hν和p＝eq\f（h,λ）中，能量E和動量p是描述物質(zhì)的粒子性的重要物理量，波長λ和頻率ν是描述物質(zhì)的波動性的典型物理量，故B錯誤；在原子核發(fā)生衰變后，新核往往處于不穩(wěn)定的高能級狀態(tài),會自發(fā)地向低能級躍遷,C正確；重核的裂變過程和輕核的聚變過程都有能量放出，都有質(zhì)量虧損，D錯誤。6．1933年至1934年間，約里奧·居里夫婦用α粒子轟擊鋁箔時，發(fā)生的核反應方程為eq\o\al（27，13)Al＋eq\o\al（4,2）He→eq\o\al（30,15）P＋eq\o\al（1，0)n，反應生成物eq\o\al(30,15)P像天然放射性元素一樣衰變，放出正電子e，且伴隨產(chǎn)生中微子，核反應方程為eq\o\al（30，15)P→eq\o\al（30,14）Si＋eq\o\al(0，1）e＋eq\o\al（A,Z)ν。則下列說法正確的是(）A．當溫度、壓強等條件變化時，放射性元素eq\o\al(30，15)P的半衰期隨之變化B．中微子的質(zhì)量數(shù)A＝0，電荷數(shù)Z＝0C．正電子產(chǎn)生的原因可能是核外電子轉變成的D。eq\o\al（30，15)P由30個核子組成，每兩個核子之間都存在核力的作用答案B解析放射性元素的半衰期與外界因素無關，A錯誤；根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，中微子的質(zhì)量數(shù)A＝0,電荷數(shù)Z＝0，B正確；正電子產(chǎn)生的原因是核內(nèi)的質(zhì)子轉化為中子時放出的，C錯誤;核力只存在于相鄰核子之間，故D錯誤。7．(2019·陜西省三模）一個質(zhì)子和一個中子結合成一個氘核，同時輻射出一個γ光子，已知質(zhì)子、中子、氘核的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，普朗克常量為h，真空中的光速為c。下列說法正確的是(）A．核反應方程是：eq\o\al(1，1）H＋eq\o\al(1,0）n→eq\o\al(2，2）H＋γB．該核反應屬于原子核的人工轉變C．輻射出的γ光子的能量E＝(m3－m1－m2)c2D．γ光子的波長λ＝eq\f(h,(m1＋m2－m3)c）答案D解析新核的質(zhì)量數(shù)：A＝1＋1＝2，核電荷數(shù)：Z＝1＋0＝1。該核反應方程是eq\o\al（1,1)H＋eq\o\al(1,0）n→eq\o\al（2,1)H＋γ,故A錯誤；該核反應屬于原子核的聚變反應，故B錯誤；聚變反應中的質(zhì)量虧損Δm＝（m1＋m2）－m3,輻射出的γ光子的能量為E＝(m1＋m2－m3）c2＝eq\f（hc，λ)，解得γ光子的波長為λ＝eq\f(h,（m1＋m2－m3）c），故C錯誤，D正確.8．（2019·湖北武漢二模)已知氫原子的基態(tài)能量為E1，激發(fā)態(tài)能量En＝eq\f(E1，n2），其中n＝2,3……。若氫原子從n＝3的能級躍遷到n＝2的能級放出光子的頻率為ν，能使氫原子從基態(tài)電離的光子的最小頻率為()A.eq\f(9,4)ν B．4νC。eq\f（36,5)ν D．9ν答案C解析由題意可知：eq\f(E1,32）－eq\f(E1,22）＝hν；能使氫原子從基態(tài)電離的光子的最小頻率滿足：0－E1＝hν′，解得ν′＝eq\f（36，5）ν,故選C.9．（2019·山東德州二模）關于原子和原子核,下列說法中正確的是（)A．甲圖所示的氫原子光譜的分立特征可以用經(jīng)典物理學解釋B．由乙圖可知，eq\o\al（6,3）Li原子核中的平均核子質(zhì)量比eq\o\al(16，8）O的要小C．要產(chǎn)生丙圖所示的鏈式反應,裂變物質(zhì)必須具有一定的體積或質(zhì)量D．根據(jù)丁圖可知,1g氡經(jīng)過38天還剩下0。1g沒發(fā)生衰變答案C解析經(jīng)典物理學不能解釋氫原子光譜的分立特征，故A錯誤;由圖乙知，eq\o\al(16,8)O原子核的比結合能大于eq\o\al（6，3）Li的比結合能，所以eq\o\al(16，8)O原子核的平均核子質(zhì)量比eq\o\al(6，3)Li的要小，故B錯誤；要產(chǎn)生丙圖所示的鏈式反應,裂變物質(zhì)的體積或質(zhì)量必須大于臨界值，故C正確；氡核的半衰期為3。8天，1g氡經(jīng)過38天衰變，剩下氡的質(zhì)量為1g×eq\b\lc\(\rc\)（\a\vs4\al\co1（\f(1，2）))eq\f(38，3.8）＝eq\f（1，1024）g，故D錯誤.10．(2019·吉林省吉林市三調(diào)）氫原子的能級示意圖如圖所示,現(xiàn)有大量的氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài),當向低能級躍遷時，會輻射出若干種不同頻率的光,若用這些光照射逸出功為4.54eV的鎢時,下列說法中正確的是(）A．氫原子能輻射4種不同頻率的光子B．氫原子輻射的光子都能使鎢發(fā)生光電效應C．氫原子輻射一個光子后，氫原子的核外電子的速率增大D．鎢能吸收兩個從n＝4向n＝2能級躍遷的光子而發(fā)生光電效應答案C解析大量的氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài),當向低能級躍遷時，能輻射的光子的種類為：Ceq\o\al(2,4）＝6，故A錯誤；一群處于n＝4能級的氫原子向低能級躍遷時，能輻射6種不同頻率的光子，對應的能量為ΔE1＝E4－E1＝12。75eV，ΔE2＝E4－E2＝2。55eV，ΔE3＝E4－E3＝0。66eV，ΔE4＝E3－E1＝12。09eV，ΔE5＝E3－E2＝1.89eV,ΔE6＝E2－E1＝10.2eV，其中有3種大于4.54eV，則有3種不同頻率的光能使金屬鎢發(fā)生光電效應,故B錯誤；氫原子輻射一個光子后，能量減小，則軌道半徑減小，根據(jù)keq\f(e2,r2）＝meq\f(v2,r）可知，氫原子的核外電子的速率增大，故C正確;氫原子從n＝4能級躍遷到n＝2能級輻射出的光子的能量為2.55eV，而金屬鎢的逸出功為4。54eV，所以當此光照射鎢時，不能發(fā)生光電效應現(xiàn)象,故D錯誤.11．(2019·重慶南開中學高三4月模擬）氘核和氚核聚變的核反應方程為eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2）He＋eq\o\al（1，0)n，已知eq\o\al(3,1)H的比結合能是2。78MeV，eq\o\al（2，1)H的比結合能是1。09MeV,eq\o\al（4，2）He的比結合能是7.03MeV，則（)A．該核反應釋放17。6MeV能量B．該核反應釋放3.16MeV能量C．該核反應吸收176MeV能量D．該核反應吸收3。16MeV能量答案A解析聚變反應前的總結合能為:E1＝(1.09×2＋2。78×3）MeV＝10.52MeV，反應后生成物的結合能為：E2＝7.03×4MeV＝28.12MeV，故反應放出的核能為:ΔE＝E2－E1＝17.6MeV，故A正確。12．如圖是根據(jù)實際測量結果畫的原子核的比結合能圖線，關于原子核的結合能和比結合能，下列說法正確的是()A．原子核的結合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B．一重原子核衰變成α粒子和另一原子核，衰變產(chǎn)物的結合能之和一定大于原來重核的結合能C．銫原子核(eq\o\al（133,55)Cs)的結合能小于鉛原子核(eq\o\al(208,82)Pb)的結合能D．比結合能越大，原子核越不穩(wěn)定答案ABC解析原子核的結合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量,A正確;重核的比結合能比中等核小，因此重核衰變時釋放能量，衰變產(chǎn)物的結合能之和大于原來重核的結合能，故B正確;根據(jù)比結合能與質(zhì)量數(shù)的關系圖，銫原子核的比結合能比鉛原子核的比結合能略大,而鉛原子核中的核子數(shù)比銫原子核的核子數(shù)多一半，故銫原子核eq\o\al（133,55）Cs的結合能小于鉛原子核eq\o\al(208，82）Pb的結合能，C正確；比結合能越大，原子越穩(wěn)定，故D錯誤；故選A、B、C。13．（2019·陜西咸陽三模)關于核反應方程eq\o\al（234,90）Th→eq\o\al(234，91）Pa＋X＋ΔE（ΔE為釋放出的核能，X為新生成粒子)，已知eq\o\al（234,90)Th的半衰期為T，則下列說法正確的是（)A.eq\o\al(234,91)Pa無放射性B。eq\o\al（234,91）Pa比eq\o\al(234，90）Th少1個中子，X粒子是從原子核中射出的，此核反應為β衰變C．N0個eq\o\al(234,90)Th經(jīng)2T時間因發(fā)生上述核反應而放出的核能為eq\f（3，4)N0ΔE(N0數(shù)值很大)D.eq\o\al（234,90)Th的平均結合能為eq\f（ΔE，234)答案BC解析原子序數(shù)大于或等于83的元素都有放射性,故A錯誤；eq\o\al(234,91）Pa的中子數(shù)為143;eq\o\al（234,90）Th的中子數(shù)為144，則eq\o\al(234,91)Pa比eq\o\al(234,90)Th少1個中子;由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒知X為電子,是原子核內(nèi)的中子轉化為質(zhì)子而釋放出來的，此核反應是β衰變,故B正確；經(jīng)2T時間還剩余四分之一沒衰變，發(fā)生上述核反應而放出的核能為eq\f（3,4）N0ΔE,故C正確；eq\o\al(234，90）Th的平均結合能等于234個核子結合成eq\o\al（234,90）Th時放出的能量，該能量不是它衰變時放出的能量ΔE，所以eq\o\al(234，90)Th的平均結合能不是eq\f(ΔE,234)，故D錯誤.14。(2019·西南名校聯(lián)盟高三3月月考)如圖為英國物理學家查德威克發(fā)現(xiàn)中子的實驗示意圖，利用釙(eq\o\al（210，84)Po)衰變放出的α粒子轟擊鈹(eq\o\al(9,4)Be）時產(chǎn)生了未知射線.查德威克曾用這種射線分別轟擊氫原子(eq\o\al(1，1)H)和氮原子（eq\o\al(14,7)N），結果打出了一些氫核和氮核.他測量了被打出的氫核和氮核的速度，并認為速度最大的氫核和氮核是由未知射線中的粒子分別與它們發(fā)生彈性正碰的結果，設氫核的最大速度為vH，氮核的最大速度為vN，氫核和氮核在未被打出前可認為是靜止的。查德威克運用能量和動量的知識推算了這種未知粒子的質(zhì)量.設氫原子的質(zhì)量為m,以下說法正確的是（）A．釙的衰變方程為eq\o\al(210,84)Po→eq\o\al(208，82)Pb＋eq\o\al（4,2)HeB．圖中粒子A是中子C．未知粒子的質(zhì)量為eq\f（14vN－vH,vH－vN）mD．未知粒子的質(zhì)量為eq\f（14vN＋vH，vH－vN)m答案BC解析根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，釙的衰變方程為eq\o\al(210,84）Po→eq\o\al(206，82）Pb＋eq\o\al（4,2)He,A錯誤；圖中的A是α粒子轟擊鈹產(chǎn)生的中子,B是中了從石蠟中打出的質(zhì)子,B正確；氫原子的質(zhì)量為m，則氮核的質(zhì)量為14m,設未知射線粒子的質(zhì)量為m0，碰前速度為v0,未知射線與氫核碰撞時，由動量守恒定律和能量守恒定律可知：m0v0＝m0v1＋mvH；eq\f(1，2)m0veq\o\al（2，0)＝eq\f（1，2)m0veq\o\al（2，1)＋eq\f(1，2）mveq\o\al(2，H）；聯(lián)立解得：vH＝eq\f（2m0v0,m0＋m)；同理未知射線與氮核碰撞時，氮核的速度：vN＝eq\f（2m0v0,m0＋14m)；由兩式可得：m0＝eq\f（14vN－vH,vH－vN)m，故C正確,D錯誤。故選B、C.二、非選擇題(本題共1小題，共16分)15．（2017·北京高考)在磁感應強度為B的勻強磁場中，一個靜止的放射性原子核發(fā)生了一次α衰變.放射出的α粒子