適用于新高考新教材浙江專版2025屆高考物理一輪總復習第14單元波粒二象性和原子物理作業(yè)36原子結構原子核新人教版

作業(yè)36原子結構原子核

A組基礎達標微練一原子的核式結構1.(多選)關于盧瑟福的原子核式結構,下列敘述正確的是()A.原子是一個質量分布勻整的球體B.原子的質量幾乎全部集中在原子核內(nèi)C.原子的正電荷和負電荷全部集中在一個很小的核內(nèi)D.原子直徑的數(shù)量級大約是10-10m,原子核直徑的數(shù)量級是10-15m2.物理學家盧瑟福和他的學生用α粒子轟擊金箔,探討α粒子被散射的狀況,其試驗裝置如圖所示。關于α粒子散射試驗,下列說法正確的是()α粒子散射的試驗裝置(俯視)A.該試驗是盧瑟福建立原子“棗糕”模型的重要依據(jù)B.α粒子大角度散射是由于它跟電子發(fā)生了碰撞C.試驗結果說明原子中有一個帶正電且占有原子幾乎全部質量的核D.通過α粒子散射試驗還可以估算出原子半徑的數(shù)量級是10-15m微練二玻爾理論與能級躍遷3.氫原子能級圖如圖所示,用某單色光照耀大量處于基態(tài)的氫原子后,氫原子輻射的光對應譜線只有兩根譜線屬于巴耳末系,則該單色光的光子能量為()A.14.14eV B.12.75eVC.12.09eV D.10.20eV4.(2024浙江嘉興一模)目前科學家已經(jīng)能夠制備出能量量子數(shù)n較大的氫原子,已知氫原子第n能級的能量為En=-13.6n2eV,金屬鎢的逸出功為4.54eV,如圖是按能量排列的電磁波譜,A.紫外線波段的光子均不能使基態(tài)氫原子電離B.氫原子躍遷時可能會輻射X射線波段的光子C.足夠長時間的紅外線照耀能使金屬鎢發(fā)生光電效應D.可見光能使n=20的氫原子失去一個電子變成氫離子微練三原子核的衰變及射線5.磷32是磷的一種放射性同位素,在農(nóng)業(yè)探討中常用作示蹤原子。將含磷31的材料置于反應堆中輻射,反應產(chǎn)生的磷32會混于穩(wěn)定的磷31中。假如將該材料取出,探討發(fā)覺磷31和磷32的含量相等,28天后磷32的含量占磷元素總量的20%,則磷32的半衰期為()A.28天 B.14天C.7天 D.3.5天6.(2024浙江杭州二模)在醫(yī)學上,放射性同位素鍶90(3890Sr)制成的表面敷貼器,可貼于體表治療神經(jīng)性皮炎等疾病。鍶90(3890Sr)會發(fā)生β衰變,其衰變產(chǎn)物中有釔(Y)的同位素,半衰期為28.8A.Y原子核的中子數(shù)為52B.0.4mol的

3890Sr原子核經(jīng)過57.6年后還剩余0C.β射線是電子流,速度可接近光速D.將鍶90制成的敷貼器貼在患者體表,若患者發(fā)高燒會導致鍶90衰變速度加快微練四核反應類型及核能計算7.現(xiàn)存絕大部分熱核電站利用鈾核裂變釋放能量,其主要核反應方程為

92235U+01nBa+3689Kr+3A.為了調(diào)整中子數(shù)目以限制反應速度,核反應堆中須要在鈾棒之間插進一些石墨B.通常把核裂變物質能夠發(fā)生鏈式反應的最大體積叫作它的臨界體積C.兩個中子和兩個質子結合成

24HeD.24He核的平均核子質量大于

8.(2024浙江北斗星盟模擬)硼中子俘獲治療技術是近年來國際腫瘤治療領域新興快速發(fā)展的精準診療技術,其原理是進入癌細胞內(nèi)的硼原子核

510B吸取慢中子,轉變?yōu)殇囋雍?/p>

37Li和α粒子,并釋放出γ光子。已知硼原子核的比結合能為E1,鋰原子核的比結合能為E2,γ光子的能量為E3,這個核反應過程中質量虧損為Δm,普朗克常量為h,真空中的光速為cA.該核反應方程為

510B+11HB.γ光子的波長為λ=hcC.α粒子的結合能為Δmc2+E3+10E1-7E2D.α粒子的比結合能為10B組綜合提升9.用實物粒子撞擊氫原子時,由于撞擊前瞬間不同氫原子的核外電子所處狀態(tài)不同,所以氫原子可能部分也可能全部吸取入射粒子的動能,當氫原子吸取的能量恰好為當前能級與上方某能級之差時,可實現(xiàn)能級躍遷。氫原子能級示意圖如圖所示,下列說法正確的是 ()A.用動能為13.00eV的大量電子射向處于基態(tài)的一群氫原子,則能使一些氫原子躍遷到n=4能級B.一個處于n=4能級的氫原子向基態(tài)躍遷過程中,最多可輻射出6種頻率的光子C.已知可見光的光子能量范圍為1.62~3.11eV,若處于n=3能級的氫原子向基態(tài)躍遷,放出的光為可見光D.基態(tài)氫原子可以吸取一個能量為12.10eV的光子,從而躍遷到n=3能級10.考古學家利用放射性元素

614C的半衰期來確定文物的年頭,已知

614C能自發(fā)釋放β射線,其半衰期約為5730A.

614C的衰變方程為

614CB.β衰變的本質是核內(nèi)一個中子轉化成一個質子和一個電子C.614C的比結合能比

D.隨著全球變暖,61411.(多選)(2024浙江紹興診斷性考試)質子與中子都是由三個夸克組成的,其中質子由兩個上夸克和一個下夸克組成,中子由兩個下夸克和一個上夸克組成,形成過程均可類比核聚變。β衰變時,核內(nèi)的一個中子轉化為一個質子和一個電子,質子質量約為1.6726×10-27kg,中子質量約為1.6749×10-27kg,電子質量約為9.1096×10-31kg,真空中光速c=3×108m/s。下列說法正確的有()A.中子轉化的核反應方程為

01nH+B.弱相互作用是引起衰變的緣由C.上夸克和下夸克的質量差為2.3×10-30kgD.一次β衰變釋放出的能量為1.3×10-14J12.(多選)(2024浙江北斗星盟模擬)圖甲是用光照耀某種金屬時逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率的變更圖像(直線與橫軸交點的橫坐標為4.29,與縱軸交點的縱坐標為0.5),圖乙是氫原子的能級圖,已知e=1.6×10-19C,可見光的頻率范圍為4.2×1014~7.8×1014Hz,以下說法正確的是()甲乙A.依據(jù)圖甲圖像能求出普朗克常量h=6.6×10-34J·sB.氫原子可能向外輻射出能量為12eV的光子C.大量處在n=3能級的氫原子向低能級躍遷可發(fā)出1種可見光D.用n=4能級的氫原子躍遷到n=3能級時輻射的光照耀該金屬能使該金屬發(fā)生光電效應

參考答案作業(yè)36原子結構原子核1.BD解析原子的質量幾乎全部集中在原子核內(nèi),A錯誤,B正確;原子中,原子核帶正電,核外電子帶負電,C錯誤;原子直徑的數(shù)量級是10-10m,原子核直徑的數(shù)量級是10-15m,D正確。2.C解析盧瑟福建立的是原子核式結構模型,不是棗糕模型,選項A錯誤;造成α粒子大角度散射的緣由是它受到的原子核的斥力比較大,選項B錯誤;從絕大多數(shù)α粒子幾乎不發(fā)生偏轉,可以推想使粒子受到斥力的核體主動小,試驗表明原子中心的核帶有原子的全部正電和幾乎全部質量,選項C正確;α粒子散射試驗可以估算出原子核半徑的數(shù)量級是10-15m,選項D錯誤。3.B解析巴耳末系是高能級氫原子躍遷到第2能級的譜線,依據(jù)題意可知氫原子輻射的光對應譜線只有兩根譜線屬于巴耳末系,則氫原子是從第4能級躍遷到第2能級,單色光的光子能量為E=-0.85eV-(-13.6eV)=12.75eV,故選B。4.D解析基態(tài)氫原子具有的能量為E1=-13.6eV,若基態(tài)氫原子電離,則須要吸取的光子能量E≥13.6eV,由題圖可知紫外線波段中存在光子能量E≥13.6eV的光子,這些光子可以使基態(tài)氫原子電離,A錯誤;氫原子躍遷時輻射的光子能量不超過13.6eV,由題圖可知,X射線的光子能量均大于13.6eV,故氫原子躍遷時不會輻射X射線波段的光子,B錯誤;金屬鎢的逸出功為4.54eV,由題圖可知,紅外線的光子能量小于4.54eV,故不能使金屬鎢發(fā)生光電效應,C錯誤;n=20的氫原子能量為E20=-13.6202eV=-0.034eV,由題圖可知,可見光的光子能量大于0.0345.B解析依據(jù)題意,設起先時磷31和磷32的質量均為m,衰變后磷32的質量為m',則有m'm'+m=20%,解得m'=6.C解析鍶90(3890Sr)發(fā)生β衰變,依據(jù)質量數(shù)守恒與電荷數(shù)守恒可知,Y的質量數(shù)為90,電荷數(shù)為38-(-1)=39,則Y原子核的中子數(shù)為90-39=51,故A錯誤;鍶90(3890Sr)的半衰期為28.8年,則0.4mol的

3890Sr原子核經(jīng)過57.6年后還剩余0.1mol,故B錯誤;7.C解析為了調(diào)整中子數(shù)目以限制反應速度,核反應堆中須要在鈾棒之間插進一些鎘棒,當反應過于猛烈時,將鎘棒插入深一些,讓它多吸取一些中子,鏈式反應的速度就會慢一些,故A錯誤;通常把核裂變物質能夠發(fā)生鏈式反應的最小體積叫作它的臨界體積,故B錯誤;依據(jù)圖像可知

24He的比結合能約為7MeV,所以兩個中子和兩個質子結合成

24He核時釋放能量約為E=4×7MeV=28MeV,故C正確;24He核的比結合能大于

36Li核的比結合能,所以8.B解析依據(jù)核反應中質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知,核反應方程為

510B+01nLi+24He+γ,A錯誤;依據(jù)E3=hcλ,可求得γ光子的波長λ=hcE3,B正確;由質能方程可知,核反應中放出的能量E=Δmc2,由能量關系可得E=7E2+4Eα-10E1,則α粒子的結合能為4Eα=Δmc2+10E1-7E2,解得9.A解析動能為13.00eV的電子射向基態(tài)氫原子,基態(tài)氫原子將可能吸取12.75eV的能量,從而躍遷到n=4能級,故A正確;一個處于n=4能級的氫原子向基態(tài)躍遷過程中,最多可輻射出3種頻率的光子,故B錯誤;處于n=3能級的氫原子向基態(tài)躍遷,放出的光子能量為12.09eV,不屬于可見光,故C錯誤;基態(tài)氫原子向高能級躍遷,吸取光子的能量要剛好等于兩能級之間的能量差,12.10eV不等于n=3能級與基態(tài)間的能量差,故D錯誤。10.B解析衰變過程應滿意質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒,則

614C的衰變方程為

614CN+-10e,A錯誤;β衰變的本質是核內(nèi)一個中子轉化成一個質子和一個電子,B正確;β衰變過程中釋放能量,所以生成物的比結合能較大,即

614C的比結合能比

11.AB解析β衰變時,核內(nèi)的一個中子轉化為一個質子和一個電子,依據(jù)質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒,中子轉化的核反應方程為H+-10e,故A正確;弱相互作用是引起原子核β衰變的緣由,即引起中子—質子轉變的緣由,故B正確;由“形成過程均可類比核聚變”可知,夸克形成質子、中子過程質量有虧損,故1.6726×10-27kg≠2m上+m下,1.6749×10-27kg≠m上+2m下,無法計算上夸克和下夸克的質量差,故C錯誤;一次β衰變中的質量虧損Δm=1.6749×10-27kg-1.6726×10-27kg-9.1096×10-31kg=1.39×10-30kg,釋放出的能量為ΔE=Δmc2=1.39×10-30×9×1016J=1.25×10-13J12.AC解