高考物理二輪復習 專題五 第三講 原子結構與原子核課后達標檢測卷（含解析）-人教版高三物理試題

原子結構與原子核1．(2018·江蘇高考)已知A和B兩種放射性元素的半衰期分別為T和2T，則相同質量的A和B經過2T后，剩有的A和B質量之比為()A．1∶4 B．1∶2C．2∶1 D．4∶1解析：選B根據衰變規(guī)律，經過2T后A剩有的質量所以eq\f(mA,mB)＝eq\f(1,2)，故選項B正確。2．[多選](2018·江蘇七市三模)中微子是一種不帶電、質量很小的粒子。早在1942年我國物理學家王淦昌首先提出證實中微子存在的實驗方案。靜止的鈹核(eq\o\al(7,4)Be)可能從很靠近它的核外電子中俘獲一個電子(動能忽略不計)形成一個新核并放出中微子，新核處于激發(fā)態(tài)，放出γ光子后回到基態(tài)。通過測量新核和γ光子的能量，可間接證明中微子的存在。則()A．產生的新核是鋰核(eq\o\al(7,3)Li)B．反應過程吸收能量C．中微子的動量與處于激發(fā)態(tài)新核的動量大小相等D．中微子的動能與處于激發(fā)態(tài)新核的動能相等解析：選AC根據題意可知發(fā)生的核反應方程為eq\o\al(7,4)Be＋－eq\o\al(0,1)e→eq\o\al(7,3)Li＋νe，所以產生的新核是鋰核，反應過程放出能量，故A正確，B錯誤；根據動量守恒可知中微子的動量與處于激發(fā)態(tài)新核的動量大小相等，方向相反，故C正確；因為中微子的動量與處于激發(fā)態(tài)新核的動量大小相等，質量不等，根據Ek＝eq\f(p2,2m)，可知中微子的動能與處于激發(fā)態(tài)新核的動能不相等，故D錯誤。3．[多選](2018·南京、鹽城一模)下面四幅示意圖中能正確反應核反應過程的是()解析：選AD根據核反應過程中應遵守質量數守恒和電荷數守恒。A項中符合質量數守恒和電荷數守恒，故A正確；B項中質量數守恒，但電荷數不守恒，故B錯誤；C項中質量數守恒，但電荷數不守恒，故C錯誤；D項中符合質量數守恒和電荷數守恒，故D正確。4．[多選](2018·江蘇六市二模)關于原子核和原子的變化，下列說法正確的是()A．維系原子核穩(wěn)定的力是核力，核力可以是吸引力，也可以是排斥力B．原子序數小于83的元素的原子核不可能自發(fā)衰變C．重核發(fā)生裂變反應時，生成新核的比結合能變大D．原子核發(fā)生變化時，一定會釋放能量解析：選AC維系原子核穩(wěn)定的力是核力，核力可以是吸引力，也可以是排斥力，故A正確；原子序數小于83的元素的一些同位素也可以自發(fā)衰變，故B錯誤；重核發(fā)生裂變反應時，釋放能量，所以生成新核的比結合能變大，故C正確；原子核發(fā)生變化時，如果質量增大，則吸收能量，故D錯誤。5．[多選](2018·南京、鹽城二模)放射性元素氡(eq\o\al(222,86)Rn)的半衰期為T，氡核放出一個X粒子后變成釙核(eq\o\al(218,84)Po)，設氡核、釙核和X粒子的質量分別為m1、m2、m3，下列說法正確的是()A．該過程的核反應方程是eq\o\al(222,86)Rn→eq\o\al(218,84)Po＋eq\o\al(4,2)HeB．發(fā)生一次核反應釋放的核能為(m2＋m3－m1)c2C．1g氡經2T時間后，剩余氡原子的質量為0.5gD．釙核的比結合能比氡核的比結合能大解析：選AD根據核反應過程質量數守恒，電荷數守恒，該核反應方程是eq\o\al(222,86)Rn→eq\o\al(218,84)Po＋eq\o\al(4,2)He，故A正確；聚變反應中虧損的質量轉化為能量，故釋放的核能為E＝(m1－m2－m3)c2，故B錯誤；1g氡經2T時間后，剩余氡原子的質量為0.25g，故C錯誤；從氡核衰變成釙核放出核能，所以釙核的比結合能比氡核的比結合能大，故D正確。6.[多選](2018·鹽城三模)如圖所示是氫原子的能級圖。下列判斷正確的是()A．E1>E2B．E1<E2C．E2＝eq\f(1,2)E1D．E2＝eq\f(1,4)E1解析：選BD氫原子能級為負值且滿足En＝eq\f(1,n2)E1，能量中的負號表示大小，所以E1<E2，E2＝eq\f(1,4)E1，故B、D正確。7．[多選](2018·南通一模)已知氫原子基態(tài)能量為－13.6eV，下列說法正確的有()A．使n＝2能級的氫原子電離至少需要吸收3.4eV的能量B．氫原子由n＝3能級躍遷到n＝2能級，放出光子，能量增加C．處于基態(tài)的氫原子吸收能量為10.2eV的光子躍遷到n＝4激發(fā)態(tài)D．大量處于n＝3激發(fā)態(tài)的氫原子會輻射出3種不同頻率的光解析：選AD氫原子基態(tài)能量為－13.6eV，則n＝2能級為E2＝－eq\f(13.6,22)eV＝－3.4eV，因此要使處于n＝2能級的氫原子電離至少需要吸收3.4eV的能量，故A正確；氫原子由n＝3能級躍遷到n＝2能級，放出光子，能量減少，故B錯誤；處于基態(tài)的氫原子吸收能量為10.2eV的光子，能量變?yōu)镋＝－13.6eV＋10.2eV＝－3.4eV，因此會從n＝1能級躍遷到n＝2能級，故C錯誤；根據Ceq\o\al(2,3)＝3，可知大量處于n＝3能級的氫原子躍遷時能輻射出3種不同頻率的光子，故D正確。8．(2018·南京三模)下列說法中正確的是()A．一個質子和一個中子結合成氘核，一定會釋放出能量B．湯姆孫發(fā)現電子，揭示了原子核內部有復雜結構C．根據玻爾理論，電子沒有確定軌道，只存在電子云D．氫原子可以吸收小于使氫原子電離能量的任意能量的光子，因而軌道半徑可以連續(xù)增大解析：選A一個質子和一個中子結合成氘核，這一反應有質量虧損，一定會釋放出能量，故A正確；湯姆孫發(fā)現電子，知道原子還可以再分，提出了原子的“棗糕式”模型，故B錯誤；電子沒有確定軌道，也不存在電子云；電子云是對電子軌道出現的概率的描述，故C錯誤；根據玻爾理論可知，原子從一個能量狀態(tài)向另一個能量狀態(tài)躍遷時要吸收或放出一定頻率的光子，光子的能量等于兩個狀態(tài)的能級差，不是任意值，故D錯誤。9．[多選](2018·蘇北四市一模)下列說法正確的是()A．比結合能大的原子核分解成比結合能小的原子核時要吸收能量B．用紫光照射某金屬表面時發(fā)生光電效應，改用紅光照射時也一定能發(fā)生光電效應C．黑體輻射的強度隨溫度的升高而變大，且極大值向波長較短的方向移動D．改變壓強、溫度可改變放射性元素的半衰期解析：選AC比結合能大的原子核分解為比結合能小的原子核時，核子的總結合能減小，一定要吸收核能才能完成，故A正確；用紫光照射某種金屬可以發(fā)生光電效應，可知紫光的頻率大于金屬的極限頻率，紅光的頻率小于紫光的頻率，用紅光照射不一定能產生光電效應，故B錯誤；黑體輻射的強度隨溫度的升高而變大，且極大值向波長較短的方向移動，故C正確；半衰期由原子核本身決定，與外界因素無關，故D錯誤。10．[多選](2018·南京摸底)下列說法中正確的是()A．圖甲中正確反映了黑體輻射電磁波的強度按波長的分布與黑體的溫度的關系B．圖乙中的放射性同位素應選擇衰變時放出α粒子的同位素C．圖丙中A、B兩球質量相等，當A以速度v與靜止的B發(fā)生正碰后，B的速度未必是vD．圖丁中電子束通過鋁箔產生的衍射圖樣，證實了物質波的存在解析：選CD黑體輻射隨著波長越短溫度越高，則輻射越強，選項A錯誤；因γ射線的穿透本領較強，則圖乙的放射性同位素應選擇衰變時放出γ射線的同位素，選項B錯誤；圖丙中A、B兩球質量相等，當A以速度v與靜止的B發(fā)生正碰后，若發(fā)生完全彈性碰撞，B的速度才是v，選項C正確；圖丁中電子束通過鋁箔產生的衍射圖樣，證實了物質波的存在，選項D正確。11.(2018·蘇北四市一模)如圖所示為氫原子的能級圖，萊曼線系是氫原子從n＝2,3,4，5，…激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時輻射的光譜線系，輻射出光子的最小頻率為________，該光子被某種金屬吸收后，逸出的光電子最大初動能為Ek，則該金屬的逸出功為____________。已知普朗克常量為h，氫原子處于基態(tài)時的能量為E1。解析：由激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)的能級差越小，輻射出的光子能量越小，頻率也越小，則從n＝2躍遷到n＝1輻射出的光子頻率最小，E2－E1＝ΔEmin＝hν，而E2＝eq\f(E1,n2)＝eq\f(E1,4)，可得νmin＝－eq\f(3E1,4h)；根據愛因斯坦的光電效應方程Ek＝hνmin－W0，可得W0＝－eq\f(3,4)E1－Ek。答案：－eq\f(3E1,4h)－eq\f(3E1,4)－Ek12.(2018·揚州期末)可見光中某綠光的光子能量是2.5eV，若用它照射逸出功是2.2eV的某種金屬，產生光電子的最大初動能為________eV。如圖所示為氫原子能級的示意圖，若用該綠光照射處于n＝2能級的氫原子，______(選填“能”或“不能”)使氫原子躍遷。解析：用能量為2.5eV的光子照到逸出功是2.2eV的某種金屬，根據光電效應方程，產生光電子的最大初動能為Ek＝hν－W0＝0.3eV；綠光的光子能量2.5eV不等于處于n＝2能級的氫原子與任一能級間的能量差，故不能使氫原子躍遷。答案：0.3不能13.(2018·南京摸底)如圖為氫原子的能級圖，大量處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷時，發(fā)出________種頻率不同的光子。若用其中頻率最高的光照射到逸出功為2.75eV的光電管上，則加在該光電管上的遏止電壓為________V。解析：大量處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷時，發(fā)出C42＝6種頻率不同的光子。其中頻率最高的光子的能量E＝(－0.85eV)－(－13.6eV)＝12.75eV，光照射到逸出功為2.75eV的光電管上，最大初動能為12.75eV－2.75eV＝10eV，根據Ekm＝eU，可知加在該光電管上的遏止電壓為10V。答案：61014.(2018·鹽城、南京一模)氦原子的一個核外電子被電離，形成類氫結構的氦離子。如圖所示是氦離子能級的示意圖?，F有氦離子從n＝4能級到n＝________能級輻射出的光子能量為10.2eV；用該光照射逸出功為2.29eV的金屬鈉，光電子產生的最大初動能為________eV。解析：根據氫原子能級躍遷時吸收或放出的能量等于兩能級差，即hν＝Em－En，由題意可知，10.2eV＝－3.4eV－En，解得En＝－13.6eV，所以n＝2；根據愛因斯坦光電效應方程Ek＝hν－W0可知，Ek＝10.2eV－2.29eV＝7.91eV。答案：27.9115．(2018·江蘇六市二模)氫原子能級圖如圖所示，大量處于n＝2能級的氫原子躍遷到基態(tài)，發(fā)射出的光照射光電管陰極K，測得遏止電壓為7.91V，則陰極K的逸出功W＝________eV；在氫原子巴爾末系(氫原子從n≥3能級直接躍遷到n＝2能級形成的譜線)中有________種頻率的光照射該光電管不能發(fā)生光電效應。解析：由題意知，遏止電壓為7.91V，光電子的最大初動能為7.91eV，光子的能量為(－3.4eV)－(－13.6eV)＝10.2eV，故陰極K的逸出功W＝10.2eV－7.91eV＝2.29eV。在氫原子巴爾末系中，從n＝3躍遷到n＝2釋放光子的能量為－1.51eV－(－3.4eV)＝1.89eV，小于2.29eV，從n＝4躍遷到n＝2釋放光子的能量為－0.85eV－(－3.4eV)＝2.55eV，大于2.29eV，故氫原子巴爾末系中只有1種頻率的光照射該光電管不能發(fā)生光電效應。答案：2.29116．(2018·南京三模)用速度為v的中子轟擊靜止的鋰核(eq\o\al(6,3)Li)，發(fā)生核反應后生成氚核和α粒子，生成的氚核速度方向與中子的初速度方向相反，氚核與α粒子的速度之比為7∶8，已知中子的質量為m，質子的質量也可近似看作m，普朗克常量為h。(1)寫出核反應方程；(2)該核反應中α粒子對應的物質波的波長為多少？解析：(1)由題意可得，核反應方程為eq\o\al(1,0)n＋eq\o\a