高中物理第十二章近代物理初步基礎(chǔ)課2　原子結(jié)構(gòu)　原子核

基礎(chǔ)課2原子結(jié)構(gòu)原子核選擇題（1～7題為單項(xiàng)選擇題，8～14題為多項(xiàng)選擇題）1．以mD、mP、mn分別表示氘核、質(zhì)子、中子的質(zhì)量，則（） A．mD＝mP＋mn B．mD＝mP＋2mn C．mD＞mP＋mn D．mD＜mP＋mn 解析質(zhì)子和中子通過聚變反應(yīng)生成氘核，并釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量損失，所以mP＋mn＞mD。 答案D2．按照玻爾理論，一個(gè)氫原子中的電子從一半徑為ra的圓軌道自發(fā)地直接躍遷到另一半徑為rb的圓軌道上，ra>rb，在此過程中（） A．原子發(fā)出一系列頻率的光子 B．原子要吸收一系列頻率的光子 C．原子要吸收某一頻率的光子 D．原子要發(fā)出某一頻率的光子 解析ra>rb，是從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷，應(yīng)向外發(fā)射能量，且所發(fā)射光子的能量等于兩個(gè)能級(jí)的能量差。選項(xiàng)D正確。 答案D3．碘131的半衰期約為8天，若某藥物含有質(zhì)量為m的碘131，經(jīng)過32天后，該藥物中碘131的含量大約還有（） A.eq\f(m,4) B.eq\f(m,8) C.eq\f(m,16) D.eq\f(m,32) 解析由半衰期公式m′＝m（eq\f(1,2)）eq\f(t,τ)可知，m′＝m（eq\f(1,2)）eq\f(32,8)＝eq\f(1,16)m，故選項(xiàng)C正確。 答案C4．已知氦原子的質(zhì)量為MHeu，電子的質(zhì)量為meu，質(zhì)子的質(zhì)量為mpu，中子的質(zhì)量為mnu，u為原子質(zhì)量單位，且由愛因斯坦質(zhì)能方程E＝mc2可知：1u對(duì)應(yīng)于931.5MeV的能量，若取光速c＝3×108m/s，則兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子聚變成一個(gè)氦核，釋放的能量為（） A．[2×（mp＋mn）－MHe]×931.5MeV B．[2×（mp＋mn＋me）－MHe]×931.5MeV C．[2×（mp＋mn＋me）－MHe]×c2J D．[2×（mp＋mn）－MHe]×c2J 解析核反應(yīng)方程為2eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)He，質(zhì)量虧損Δm＝2×（mp＋mn）－（MHe－2me）＝2×（mp＋mn＋me）－MHe，所以釋放的能量為ΔE＝Δm×931.5MeV＝[2×（mp＋mn＋me）－MHe]×931.5MeV，選項(xiàng)B正確。 答案B5．如圖1所示，x為未知的放射源，L為薄鋁片，若在放射源和計(jì)數(shù)器之間加上L后，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率大幅度減小，在L和計(jì)數(shù)器之間再加豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率不變，則x可能是（）圖1 A．α射線和β射線的混合放射源 B．純?chǔ)辽渚€放射源 C．α射線和γ射線的混合放射源 D．純?chǔ)蒙渚€放射源 解析在放射源和計(jì)數(shù)器之間加上鋁片后，計(jì)算器的計(jì)數(shù)率大幅度減小，說明射線中有穿透力很弱的射線，即α射線，在鋁片和計(jì)數(shù)器之間再加豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率不變，說明穿過鋁片的粒子中無帶電粒子，故只有γ射線，因此放射源可能是α射線和γ射線的混合放射源。 答案C6．核能作為一種新能源在現(xiàn)代社會(huì)中已不可缺少，我國(guó)在完善核電安全基礎(chǔ)上將加大核電站建設(shè)。核泄漏中的钚（Pu）是一種具有放射性的超鈾元素，它可破壞細(xì)胞基因，提高罹患癌癥的風(fēng)險(xiǎn)。已知钚的一種同位素eq\o\al(239,94)Pu的半衰期為24100年，其衰變方程為eq\o\al(239,94)Pu→X＋eq\o\al(4,2)He＋γ，下列說法中正確的是（） A．X原子核中含有92個(gè)中子 B．100個(gè)eq\o\al(239,94)Pu經(jīng)過24100年后一定還剩余50個(gè) C．由于衰變時(shí)釋放巨大能量，根據(jù)E＝mc2，衰變過程總質(zhì)量增加 D．衰變發(fā)出的γ射線是波長(zhǎng)很短的光子，具有很強(qiáng)的穿透能力 解析根據(jù)核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得，X原子核中含有92個(gè)質(zhì)子，235個(gè)核子，則中子數(shù)為235－92＝143（個(gè)），選項(xiàng)A錯(cuò)誤；半衰期是大量原子核衰變時(shí)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，100個(gè)eq\o\al(239,94)Pu經(jīng)過24100年后不一定還剩余50個(gè)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由于衰變時(shí)釋放巨大能量，衰變過程總質(zhì)量減少，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；衰變發(fā)出的γ射線是波長(zhǎng)很短的光子，具有很強(qiáng)的穿透能力，選項(xiàng)D正確。 答案D7．一中子與一質(zhì)量數(shù)為A（A>1）的原子核發(fā)生彈性正碰。若碰前原子核靜止，則碰撞前與碰撞后中子的速率之比為（） A.eq\f(A＋1,A－1) B.eq\f(A－1,A＋1) C.eq\f(4A,（A＋1）2) D.eq\f(（A＋1）2,（A－1）2) 解析設(shè)中子質(zhì)量為m，則原子核的質(zhì)量為Am。設(shè)碰撞前、后中子的速度分別為v0、v1，碰后原子核的速度為v2，由彈性碰撞可得mv0＝mv1＋Amv2，eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)Amveq\o\al(2,2)，解得v1＝eq\f(1－A,1＋A)v0，故|eq\f(v0,v1)|＝eq\f(A＋1,A－1)，A正確。 答案A8．如圖2為盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)的經(jīng)典再現(xiàn)，用放射性元素發(fā)出的α粒子轟擊金箔，用顯微鏡觀測(cè)在環(huán)形熒光屏上所產(chǎn)生的亮點(diǎn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析（）圖2 A．在熒光屏上形成的亮點(diǎn)是由α粒子在金箔上打出的電子產(chǎn)生的 B．該實(shí)驗(yàn)證明原子幾乎全部質(zhì)量和全部正電荷都集中在一個(gè)很小的體積內(nèi) C．在熒光屏上觀測(cè)到極少數(shù)的α粒子發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn) D．該實(shí)驗(yàn)中α粒子由于和電子發(fā)生碰撞而發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn) 解析在熒光屏上形成的亮點(diǎn)是由α粒子穿過金箔后打在熒光屏上產(chǎn)生的，A錯(cuò)誤；根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，絕大多數(shù)α粒子仍沿原來的直線運(yùn)動(dòng)，說明原子幾乎全部質(zhì)量和全部正電荷都集中在一個(gè)很小的體積內(nèi)，B正確；α粒子散射實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容是絕大多數(shù)α粒子幾乎不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，少數(shù)α粒子發(fā)生了較大角度的偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)（偏轉(zhuǎn)角度超過90°，有的幾乎達(dá)到180°，被反彈回來），C正確；該實(shí)驗(yàn)中α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的原因是α粒子和金箔中的原子核發(fā)生了碰撞，D錯(cuò)誤。 答案BC9．如圖3所示，為氫原子能級(jí)圖，A、B、C分別表示電子三種不同能級(jí)躍遷時(shí)放出的光子，其中（）圖3 A．頻率最大的是B B．波長(zhǎng)最長(zhǎng)的是C C．頻率最大的是A D．波長(zhǎng)最長(zhǎng)的是B 解析根據(jù)hν＝ΔE和c＝λν可知，ΔE大，頻率就大，波長(zhǎng)就小。選項(xiàng)A、B正確。 答案AB10．（2015·廣東理綜，18）科學(xué)家使用核反應(yīng)獲取氚，再利用氘和氚的核反應(yīng)獲得能量，核反應(yīng)方程分別為：X＋Y→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(3,1)H＋4.9MeV和eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋X＋17.6MeV，下列表述正確的有（） A．X是中子 B．Y的質(zhì)子數(shù)是3，中子數(shù)是6 C．兩個(gè)核反應(yīng)都沒有質(zhì)量虧損 D．氘和氚的核反應(yīng)是核聚變反應(yīng) 解析根據(jù)核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，可知X是eq\o\al(1,0)X，所以為中子，A正確；Y應(yīng)為eq\o\al(6,3)Y，所以Y的質(zhì)子數(shù)為3，核子數(shù)為6，中子數(shù)為3，B錯(cuò)誤；兩核反應(yīng)均有能量釋放，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，兩核反應(yīng)都有質(zhì)量虧損，C錯(cuò)誤；由聚變反應(yīng)概念知，D正確。 答案AD11．如圖4為氫原子的能級(jí)示意圖，則下列對(duì)氫原子躍遷的理解正確的是（）圖4 A．由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出來的光電子一定不能使逸出功為3.34eV的金屬發(fā)生光電效應(yīng) B．大量處于n＝4能級(jí)的氫原子向n＝1能級(jí)躍遷時(shí)，向外輻射6種不同頻率的光子 C．大量處于n＝3級(jí)級(jí)的氫原子向n＝1能級(jí)躍遷時(shí)，用發(fā)出的光照射逸出功為3.34eV的金屬，從金屬表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能為8.75eV D．如果用光子能量為10.3eV的光照射處于n＝1能級(jí)的氫原子，則該能級(jí)的氫原子能夠躍遷到較高能級(jí) 解析氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)放出的光子的能量等于前后兩個(gè)能級(jí)之差，當(dāng)氫原子從高能級(jí)躍遷到基態(tài)時(shí)放出的光子的能量最小值為－3.4eV－（－13.6eV）＝10.2eV，大于3.34eV，所以一定能使逸出功為3.34eV的金屬發(fā)生光電效應(yīng)，A錯(cuò)誤；大量處于n＝4能級(jí)的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí)，輻射光子的種類為Ceq\o\al(2,4)＝eq\f(4×3,2)＝6，B正確；大量處于n＝3能級(jí)的氫原子向n＝1能級(jí)躍遷時(shí)，輻射出的光子能量最大為－1.51eV－（－13.6eV）＝12.09eV，用此光子照射逸出功為3.34eV的金屬，由愛因斯坦光電效應(yīng)方程可得該金屬的最大初動(dòng)能為12.09eV－3.34eV＝8.75eV，C正確；當(dāng)氫原子由低能級(jí)向高能級(jí)躍遷時(shí)，氫原子吸收的光子能量一定等于兩能級(jí)之間的能量差，而由氫原子的能級(jí)圖可知任何兩能級(jí)間的能量差都不等于10.3eV，因此不能使n＝1能級(jí)的氫原子躍遷到較高的能級(jí)，D錯(cuò)誤。 答案BC12．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.eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是核聚變反應(yīng) B.eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是β衰變 C.eq\o\al(235,)92U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,)56Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n是核裂變反應(yīng) D.eq\o\al(235,)92U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(140,)54Xe＋eq\o\al(94,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)n是α衰變 解析β衰變時(shí)釋放出電子（0－1e），α衰變時(shí)釋放出氦原子核（eq\o\al(4,2)He），可知選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤；選項(xiàng)A中一個(gè)氚核和一個(gè)氘核結(jié)合成一個(gè)氦核并釋放出一個(gè)中子是典型的核聚變反應(yīng)；選項(xiàng)C中一個(gè)235U原子核吸收一個(gè)中子，生成一個(gè)Ba原子核和一個(gè)Kr原子核并釋放出三個(gè)中子是核裂變反應(yīng)，A、C正確。 答案AC13．（2017·河北石家莊質(zhì)檢）下列說法正確的是（） A．Th核發(fā)生一次α衰變時(shí)，新核與原來的原子核相比，中子數(shù)減少了4 B．太陽輻射的能量最主要來自太陽內(nèi)部的熱核反應(yīng) C．若使放射性物質(zhì)的溫度升高，其半衰期可能變小 D．用14eV的光子照射處于基態(tài)的氫原子，可使其電離 解析因α衰變的本質(zhì)是發(fā)生衰變的核中減少2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子形成氦核，所以一次α衰變，新核與原來的核相比，中子數(shù)減少了2，A項(xiàng)錯(cuò)；太陽輻射的能量是太陽內(nèi)部核聚產(chǎn)生的，所以B項(xiàng)正確；半衰期由核內(nèi)部自身因素決定，與其他因素?zé)o關(guān)，所以C項(xiàng)錯(cuò)；因?yàn)闅湓踊鶓B(tài)的能量為－13.6eV，所以用14eV光子照射一定能電離，D項(xiàng)正確。 答案BD14．（2017·湖北黃岡模擬）下列說法中正確的是（） A．盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)揭示了原子核有復(fù)雜的結(jié)構(gòu) B.eq\o\al(232,90)Th衰變成eq\o\al(208,82)Pb要經(jīng)過6次α衰變和4次β衰變 C．β衰變中產(chǎn)生的β射線實(shí)際上是原子的核外電子掙脫原子核的束縛而形成的 D．對(duì)于某種金屬，超過極限頻率的入射光