新高考物理第一轮复习课时强化训练原子结构与原子核解析版.docx
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新高考物理第一轮复习课时强化训练原子结构与原子核解析版
2021届新高考物理第一轮复习课时强化训练
原子结构与原子核
一、选择题
1、氢原子的能级图如图所示,如果大量氢原子处在n=3能级的激发态,则下列说法正确的是( )
A.这群氢原子能辐射出3种不同频率的光子
B.波长最长的辐射光是氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级产生的
C.辐射光子的最小能量为12.09eV
D.处于该能级的氢原子至少需吸收13.6eV能量的光子才能电离
解析:
选A 这群氢原子能辐射出C=3种不同频率的光子,选项A正确;波长最长的辐射光对应着能级差最小的,则是氢原子从n=3能级跃迁到能级n=2能级产生的,选项B错误;辐射光子的最小能量是从n=3到n=2能级的跃迁,能量为(-1.51eV)-(-3.4eV)=1.89eV,选项C错误;处于该能级的氢原子至少需吸收1.51eV能量的光子才能电离,选项D错误。
2、“慧眼”硬X射线调制望远镜观测的范围是美丽的银河系,γ射线暴是主要研究的对象之一。
γ射线暴是来自天空中某一方向的γ射线强度在短时间内突然增强,随后又迅速减弱的现象,它是仅次于宇宙大爆炸的爆发现象。
下列关于γ射线的论述中正确的是( )
A.γ射线同α、β射线一样,都是高速带电粒子流
B.γ射线的穿透能力比α射线强,但比β射线弱
C.γ射线是原子核能级跃迁时产生的
D.利用γ射线可以使空气电离,消除静电
解析:
选C γ射线是电磁波,不是高速带电粒子流,A错误;α、β、γ三种射线中,γ射线能量最高,穿透能力最强,B错误;利用α射线的电离作用可以使空气电离,将静电泄出,从而消除有害静电,D错误;γ射线是原子核能级跃迁时产生的,C正确。
3、(多选)我国核聚变反应研究大科学装置“人造太阳”2018年获得重大突破,等离子体中心电子温度首次达到1亿度,为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础。
下列关于聚变的说法正确的是( )
A.核聚变比核裂变更为安全、清洁
B.任何两个原子核都可以发生聚变
C.两个轻核结合成质量较大的核,总质量较聚变前增加
D.两个轻核结合成质量较大的核,核子的比结合能增加
解析:
选AD 与核裂变相比,轻核聚变没有放射性污染,安全、清洁,A正确;只有原子序数小的轻核才能发生聚变,B错误;轻核聚变成质量较大的原子核,比结合能增加、总质量减小,故C错误,D正确。
4、如图所示为查德威克发现中子的实验示意图,利用钋(Po)衰变放出的α粒子轰击铍(Be),产生的粒子P能将石蜡中的质子打出来,下列说法正确的是( )
A.α粒子是氦原子
B.粒子Q的穿透能力比粒子P的强
C.钋的α衰变方程为Po→Pb+He
D.α粒子轰击铍的核反应方程为He+Be→6C+n
解析:
选D α粒子是氦原子核,选项A错误;粒子P是中子,粒子Q是质子,由于质子带正电,当质子射入物体时,受到库仑力的作用会阻碍质子的运动,而中子不带电,不受库仑力作用,粒子P的穿透能力比粒子Q的强,选项B错误;在钋衰变中,根据质量数守恒知产生的是Pb,选项C错误;He+Be→C+n是查德威克发现中子的核反应方程,选项D正确。
5、2019年是世界上首次实现元素人工转变100周年。
1919年,卢瑟福用氦核轰击氮原子核,发现产生了另一种元素,该核反应方程可写为He+N→X+Y。
以下判断正确的是( )
A.m=16,n=1
B.m=17,n=1
C.m=16,n=0
D.m=17,n=0
解析:
选B 由质量数和电荷数守恒可得:
4+14=m+1,2+7=8+n,解得m=17,n=1。
6、根据氢原子的能级图,现让一束单色光照射到大量处于基态(量子数n=1)的氢原子上,受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光,则照射氢原子的单色光的光子能量为( )
A.12.75eVB.13.06eV
C.13.6eVD.0.85eV
解析:
选A 受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光,知跃迁到第4能级,则吸收的光子能量为ΔE=-0.85eV-(-13.6eV)=12.75eV,A正确,B、C、D错误。
7、中国自主研发的世界首座具有第四代核电特征的核电站—华能石岛湾高温气冷堆核电站,位于山东省威海市荣成石岛湾。
目前核电站使用的核燃料基本都是浓缩铀,有一种典型的轴核裂变方程是U+x→Ba+Kr+3x。
下列关于x的说法正确是( )
A.x是α粒子,具有很强的电离本领
B.x是α粒子,穿透能力比较弱
C.x是中子,中子是卢瑟福通过实验最先发现的
D.x是中子,中子是查德威克通过实验最先发现的
解析:
选D 根据该反应的特点可知,该核反应为重核裂变,根据核反应方程质量数守恒和电荷数守恒可得,x为中子,故A、B错误;根据物理学史可知,卢瑟福发现了质子,预言了中子的存在,中子是查德威克通过实验最先发现的,故C错误,D正确。
8.土壤和大气中含有放射性元素钋210,它可以通过根部吸收或表面吸附的途径进入植物的组织中,烟叶中含量较高。
钋210可以通过吸烟的途径进入吸烟者体内,其半衰期为138天。
8mg钋210经过414天后还剩下( )
A.4mgB.2mg
C.1mgD.0
解析:
选C 钋210的半衰期是138天,经过414天后,即经过3个半衰期,剩余:
m=m03=8×mg=1mg,故C正确,A、B、D错误。
9.(多选)静止在匀强磁场中的U核发生α衰变,产生一个α粒子和一个未知的粒子X,它们在磁场中的运动轨迹如图所示,下列说法正确的是( )
A.该核反应方程为U→X+He
B.α粒子和X粒子在磁场中做圆周运动时转动方向相同
C.轨迹1、2分别是α粒子、X粒子的运动轨迹
D.α粒子、X粒子运动轨迹半径之比为45∶1
解析:
选ABD 由题意可知该核反应方程为U→X+He,选项A正确;核反应前92U核静止,动量为零,根据动量守恒可知反应后系统总动量为零,所以α粒子和X粒子的动量大小相等,方向相反,即速度方向相反,又都带正电,故转动方向相同,选项B正确;根据动量守恒可知α粒子和X粒子的动量大小p相等,由带电粒子在磁场中运动半径公式R=可知轨道半径R与其所带电荷量成反比,故α粒子、X粒子运动轨迹半径之比为45∶1,选项C错误,D正确。
10、放射性元素钋(84Po)发生衰变时,会产生He和一种未知粒子,并放出γ射线,其核反应方程为84Po→y82X+He+γ.下列说法正确的是( )
A.He的穿透能力比γ射线强
B.y=206
C.X核的中子个数为126
D.这种核反应为β衰变
解析:
选B.He的穿透能力比γ射线弱,选项A错误;y=210-4=206,选项B正确;X核的中子个数为206-82=124,选项C错误;题中的核反应为α衰变,选项D错误.
11、如图所示为氢原子的能级图,现让一束单色光照射到一群处于基态的氢原子上,受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光,则照射氢原子的单色光的光子能量为( )
A.13.6eVB.3.4eV
C.12.75eVD.14.45eV
解析:
选C.由题意有6=,得n=4,即能发出6种频率的光的氢原子一定是从基态跃迁到n=4能级的激发态,则照射氢原子的单色光的光子能量为E=-0.85eV-(-13.6eV)=12.75eV,故选项C正确.
12.在匀强磁场中,有一个原来静止的6C原子核,它放出的粒子与反冲核的径迹是两个相内切的圆,圆的直径之比为7∶1,那么碳14的衰变方程应为( )
A.C→e+B
B.C→He+Be
C.C→H+B
D.C→e+N
解析:
选D.由动量守恒定律可知:
放出的粒子与反冲核动量大小相等、方向相反,由在磁场中两圆径迹内切可知,反冲核带正电,放出的粒子带负电,由两圆直径之比为7∶1和R=可知,反冲核的电荷量是粒子的7倍,故只有D正确.
13、如图所示为卢瑟福的α粒子散射实验的经典再现,用放射性元素发出的α粒子轰击金箔,用显微镜观测在环形荧光屏上所产生的亮点,关于该实验的实验目的及实验装置的设计思想,有下列说法,你认为正确的是( )
A.卢瑟福的实验目的是验证汤姆孙原子模型的正确性,进一步探究原子的结构与组成,试图有新的发现与突破
B.之所以设计成环形荧光屏,是因为卢瑟福在实验前认为α粒子可能穿过金箔,也可能穿不过而反弹回来
C.整个装置封闭在玻璃罩内,且抽成真空,是为了避免粒子与气体分子碰撞而偏离了原来的运动方向
D.采用金箔的原因是金的化学性质稳定,避免粒子与金箔发生化学反应
解析:
选AB 汤姆孙提出了枣糕式原子模型,卢瑟福为了验证汤姆孙原子模型的正确性,进一步探究原子的结构与组成,设计了该实验,A正确;卢瑟福在实验前认为α粒子可能穿过金箔,也可能穿不过而反弹回来,所以将荧光屏设计成环形,B正确;将装置放置在接近真空的环境中,是因为α粒子的电离能力较强,在空气中运动的距离短,C错误;采用金箔的原因是因为金的质量大,延展性好,故D错误。
14、下列说法中正确的是( )
A.光子像其他粒子一样,不但具有能量,也具有动量
B.原子核结合能越大,原子核越稳定
C.核泄漏事故污染物Cs137能够产生对人体有害的辐射,其核反应方程式为Cs→Ba+x,可以判断x为电子
D.一个氢原子处在n=4的能级,当它跃迁到较低能级时,最多可发出3种频率的光子
解析:
选ACD 光子像其他粒子一样,不但具有能量,也具有动量,故A正确;原子核比结合能越大,原子核越稳定,故B错误;根据电荷数守恒、质量数守恒知,x的电荷数为-1,质量数为0,可知x为电子,故C正确;一个氢原子处在n=4的能级,由较高能级跃迁到较低能级时,最多可以发出4→3,3→2,和2→1三种频率的光子,故D正确。
15.太阳内部发生的核反应主要是轻核的聚变,太阳中存在的主要元素是氢,氢核的聚变反应可以看作是4个氢核(H)结合成1个氦核(He)。
下表中列出了部分粒子的质量(1u相当于931.5MeV的能量),以下说法中正确的是( )
粒子名称
质子p
α粒子
电子e
中子n
质量/u
1.0073
4.0015
0.00055
1.0087
A.核反应方程式为4H→He+2e
B.核反应方程式为4H→He+2e
C.4个氢核结合成1个氦核(He)时的质量亏损约为0.0266u
D.4个氢核聚变反应过程中释放的能量约为24.8MeV
解析:
选ACD 根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒可判断A正确,B错误;反应过程中的质量亏损Δm=4mp-mα-2me=0.0266u,故该反应过程中释放的能量ΔE=Δm×931.5MeV=24.8MeV,故选项C、D正确。
16、用甲、乙两种单色光照射同一金属做光电效应实验,发现光电流与电压的关系如图所示。
已知普朗克常量为h,被照射金属的逸出功为W0,遏止电压为Uc,电子的电荷量为e,则下列说法正确的是( )
A.甲光的强度大于乙光的强度
B.甲光的频率大于乙光的频率
C.甲光照射时产生的光电子初动能均为eU
D.乙光的频率为
解析:
选AD 根据光的强度越强,则光电子数目越多,对应的光电流越大,即可判定甲光的强度较大,故A正确;根据eUc=Ek=hν-W0,由于Uc相同,因此两种光的频率相等,故B错误;由图可知,遏止电压为Uc,可知甲光照射时产生的光电子的最大初动能为eUc,而不是均为eUc,故C错误;由光电效应方程mv=eUc=hν-W0,得乙光的频率:
ν=,故D正确。
二、非选择题
17、在下列描述核过程的方程中,属于α衰变的是________,属于β衰变的是________,属于裂变的是________,属于聚变的是________.(填正确答案标号)
A.C→N+e
B.P→S+e
C.U
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- 新高 物理 第一轮 复习 课时 强化 训练 原子结构 原子核 解析