专题13-4+原子结构、原子核（押题专练）-2018年高考物理一轮复习精品资料 10页

专题13.4+原子结构、原子核 ‎1．(多选)如图所示为卢瑟福和他的助手做α粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C三个位置时，关于观察到的现象，下列说法中正确的是(　　)‎ A．相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最多 B．相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数最少 C．相同时间内放在C位置时观察到屏上的闪光次数最少 D．放在C位置时观察不到屏上有闪光 ‎【解析】　卢瑟福α粒子散射实验的结论是绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度大于90°，甚至被弹回，则A、C正确．‎ ‎【答案】　AC ‎2．(多选)有关原子结构，下列说法正确的是(　　)‎ A．玻尔原子模型能很好地解释氢原子光谱的实验规律 B．卢瑟福核式结构模型可以很好地解释原子的稳定性 C．卢瑟福的α粒子散射实验表明原子内部存在带负电的电子 D．卢瑟福的α粒子散射实验否定了汤姆孙关于原子结构的“西瓜模型”‎ ‎【答案】　AD ‎3．氢原子辐射出一个光子后，则(　　)‎ A．电子绕核旋转的半径增大 B．电子的动能增大 C．电子的电势能增大 D．原子的能级值增大 ‎【解析】　氢原子辐射出一个光子后，原子从高能级跃迁到低能级，能级值变小，电子绕核旋转的半径减小，库仑力对电子做正功，因此，电子的动能变大，电势能变小，选项B正确．‎ ‎【答案】　B ‎4.‎ ‎(多选)如图所示为氢原子能级图，可见光的能量范围为1.62 eV～3.11 eV，用可见光照射大量处于n＝2能级的氢原子，可观察到多条谱线，若是用能量为E的实物粒子轰击大量处于n＝2能级的氢原子，至少可观察到两条具有显著热效应的红外线，已知红外线的频率比可见光小，则实物粒子的能量E(　　)‎ A．一定有4.73 eV>E>1.62 eV B．E的值可能使处于基态的氢原子电离 C．E一定大于2.86 eV D．E的值可能使基态氢原子产生可见光 ‎【答案】　BD ‎5．α粒子散射实验中，使α粒子发生散射的原因是(　　)‎ A．α粒子与原子核外电子碰撞 B．α粒子与原子核发生接触碰撞 C．α粒子发生明显衍射 D．α粒子与原子核的库仑斥力作用 ‎【解析】　α粒子与原子核外电子的作用是很微弱的．由于原子核的质量和电荷量很大，α粒子与原子核很近时，库仑斥力很强，足可以使α粒子发生大角度偏转甚至反向弹回，使α粒子发生散射的原因是库仑力的作用，选项D正确．‎ ‎【答案】　D ‎6．(多选)α粒子散射实验中，当α粒子最接近金原子核时，关于描述α粒子的有关物理量正确的是(　　)‎ A．动能最小 B．电势能最小 C．α粒子与金原子组成的系统能量最小 D．α粒子所受金原子核的斥力最大 ‎【解析】　α粒子和金原子核都带正电，库仑力表现为斥力，两者距离减小时，库仑力做负功，故α粒子动能减小，电势能增加，当α粒子最接近金原子核时，其动能最小，电势能最大；由库仑定律可知随着距离的减小，库仑力逐渐增大，故A、D正确．‎ ‎【答案】　AD ‎7．(多选)玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有(　　)‎ A．原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做加速运动，但不向外辐射能量 B．原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的 C．电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射(或吸收)一定频率的光子 D．电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率 ‎【答案】　ABC ‎8．氢原子从能量为Em的较高激发态跃迁到能量为En的较低激发态，设真空中的光速为c，则(　　)‎ A．吸收光子的波长为 B．辐射光子的波长为 C．吸收光子的波长为 D．辐射光子的波长为 ‎【解析】　由玻尔理论的跃迁假设，当氢原子由较高的能级向较低的能级跃迁时辐射光子，由关系式hν＝Em－En得ν＝.又有λ＝，故辐射光子的波长为λ＝，选项D正确．‎ ‎【答案】　D ‎9．已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量En＝，其中n＝2,3，…用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速．能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为(　　)‎ A．－ B．－ C．－ D．－ ‎【解析】　处于第一激发态时n＝2，故其能量E2＝，电离时吸收的能量ΔE＝0－E2＝－，而光子能量 ΔE＝，则解得λ＝－，C正确．‎ ‎【答案】　C ‎10．如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n＝3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.49 eV的金属钠，下列说法正确的是(　　)‎ A．这群氢原子能发出3种频率不同的光，其中从n＝3跃迁到n＝2所发出的光波长最短 B．这群氢原子能发出两种频率不同的光，其中从n＝3跃迁到n＝1所发出的光频率最小 C．金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为9.60 eV D．金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为11.11 eV ‎【答案】　C ‎11．下列与α粒子相关的说法中正确的是(　　)‎ A．天然放射现象中产生的α射线速度与光速相当，穿透能力很强 B.U (铀238)核放出一个α粒子后就变为Th(钍234)‎ C．高速α粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，核反应方程为He＋N →O＋n D．丹麦物理学家玻尔进行了α粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型 ‎【解析】　α射线是速度为0.1c的氦核流，穿透能力最弱，A错误．由核反应过程中质量数、核电荷数守恒可知B项正确．C项中核电荷数和质量数都不守恒，C错误．D项中的物理学家不是玻尔而是卢瑟福所以D错误．‎ ‎【答案】　B ‎12．在存放放射性元素时，若把放射性元素①置于大量水中；②密封于铅盒中；③与轻核元素结合成化合物．则(　　)‎ A．措施①可减缓放射性元素衰变 B．措施②可减缓放射性元素衰变 C．措施③可减缓放射性元素衰变 D．上述措施均无法减缓放射性元素衰变 ‎【解析】　放射性元素的衰变快慢由其原子核内部结构决定，与外界因素无关，所以A、B、C错误，D正确．‎ ‎【答案】　D ‎13．表示放射性元素碘131(I)β衰变的方程是(　　)‎ A.I→Sb＋He B.I→Xe＋e C.I→I＋n D. I→Te＋H ‎【解析】　β衰变的实质是放射出电子(e)，由核反应过程中的质量数和电荷数守恒可知B正确．‎ ‎【答案】　B ‎14．某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为 H＋C→N＋Q1‎ H＋N→C＋X＋Q2‎ 方程中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：‎ 原子核 H He He C N N 质量/u ‎1.007 8‎ ‎3.016 0‎ ‎4.002 6‎ ‎12.000 0‎ ‎13.005 7‎ ‎15.000 1‎ 以下推断正确的是(　　)‎ A．X是He，Q2>Q1‎ B．X是He，Q2>Q1‎ C．X是He，Q2(mHe＋mX)‎ ‎【解析】　由核反应中的质量数守恒和电荷数守恒可知X为中子，则选项A错误；该反应为轻核聚变，反应过程中应释放能量，则选项B错误；该反应共有5个核子，平均每个核子释放的能量为17.6 MeV/5＝3.52 MeV，则选项C正确；由于该反应释放能量，则反应前后存在质量亏损，反应前的质量应大于反应后的质量，则选项D正确．‎ ‎【答案】　CD ‎19．如图，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是(　　)‎ A．①表示γ射线，③表示α射线 B．②表示β射线，③表示α射线 C．④表示α射线，⑤表示γ射线 D．⑤表示β射线，⑥表示α射线 ‎【答案】　C ‎20．质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3.当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c表示真空中的光速)(　　)‎ A．(m1＋m2－m3)c B．(m1－m2－m3)c C．(m1＋m2－m3)c2 D．(m1－m2－m3)c2‎ ‎【解析】　根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，此核反应放出的能量ΔE＝(m1＋m2－m3)c2，故C正确．‎ ‎【答案】　C ‎21．14C测年法是利用14C衰变规律对古生物进行年代测定的方法．若以横坐标t表示时间，纵坐标m表示任意时刻14C的质量，m0为t＝0时14C的质量．图中能正确反映14C衰变规律的是(　　)‎ ‎【解析】　设半衰期为τ，则剩余质量m＝，故m－t图象是曲线．C正确．‎ ‎【答案】　C ‎22．如图所示，静止在匀强磁场中的Li核俘获一个速度为v0＝7.7×104 m/s的中子而发生核反应，Li＋n→H＋He，若已知He的速度为v2＝2.0×104 m/s，其方向跟中子反应前的速度方向相同(已知mn＝1 u，mHe ‎＝4 u，mH＝3 u)．求：‎ ‎(1)H的速度是多大？‎ ‎(2)在图中画出粒子H和He的运动轨迹，并求它们的轨道半径之比．‎ ‎(3)当粒子He旋转了3周时，粒子H旋转几周？‎ ‎【解析】　(1)Li俘获n的过程，系统动量守恒，‎ 则mnv0＝mHv1＋mHev2，‎ 即v1＝.‎ 代入数据得v1＝－1.0×103 m/s，负号表示跟v0的方向相反．‎ ‎(2)运动轨迹如图所示．‎ H和He在磁场中半径之比为 rH：rHe＝：＝3：40.‎ ‎【答案】　(1)1.0×103 m/s，跟v0的方向相反 ‎(2)3：40‎ ‎(3)2‎ ‎23.氢原子的能级示意图如图所示，有一群处于n＝4能级的氢原子．如果原子从n＝2能级向n＝1能级跃迁所发出的光正好使某种金属材料产生光电效应，则：‎ ‎ ‎ ‎(1)这群氢原子发出的光谱中共有几条谱线能使该金属产生光电效应？‎ ‎(2)从能级n＝4向n＝1发出的光照射该金属材料，所产生的光电子的最大初动能为多少？‎ ‎【答案】　(1)3条　(2)2.55 eV ‎24．氢原子处于基态时，原子的能量为E1＝－13.6 eV，当处于n＝3的激发态时，能量为E3＝－1.51 eV，则：‎ ‎(1)当氢原子从n＝3的激发态跃迁到n＝1的基态时，向外辐射的光子的波长是多少？‎ ‎(2)若要使处于基态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射原子？‎ ‎(3)若有大量的氢原子处于n＝3的激发态，则在跃迁过程中可能释放出几种不同频率的光子？‎ ‎【解析】　(1)由跃迁公式得：hν＝E3－E1①‎ ν＝②‎ 由①②代入数据得：λ＝1.03×10－7 m.‎ ‎(2)若要将基态原子电离：hν＝0－E1，‎ 代入数据得ν＝3.3×1015 Hz.‎ ‎(3)光子种数N＝C＝＝3种．‎ ‎【答案】　(1)1.03×10－7 m ‎(2)3.3×1015 Hz ‎(3)3种 ‎25．在研究原子物理时，科学家经常借用宏观模型进行模拟．在玻尔原子模型中，完全可用卫星绕行星运动来模拟研究电子绕原子核的运动．当然这时的向心力不是粒子间的万有引力(可忽略不计)，而是粒子间的静电力．设氢原子中，电子和原子核的带电荷量大小都是e＝1.60×10－19 C，电子在第1、2可能轨道运行时，其运动半径分别为r1＝0.53×10－10 m、r2＝4r1，据此求：‎ ‎(1)电子分别在第1、2可能轨道运行时的动能(以eV为单位)；‎ ‎(2)当电子从第1可能轨道跃迁到第2可能轨道时，原子还需吸收10.2 eV的光子，那么电子的电势能增加了多少？(静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2)‎ ‎【答案】　见解析 ‎ ‎