統(tǒng)考版高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)分層作業(yè)（三十五）原子結(jié)構(gòu)原子核含答案

這是一份統(tǒng)考版高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)分層作業(yè)（三十五）原子結(jié)構(gòu)原子核含答案，共9頁。試卷主要包含了如圖所示是盧瑟福設(shè)計(jì)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，有四個(gè)核反應(yīng)方程如下，解析等內(nèi)容，歡迎下載使用。
1．如圖是盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置，在一個(gè)小鉛盒里放有少量的放射性元素釙，它發(fā)出的α粒子從鉛盒的小孔射出，形成很細(xì)的一束射線，射到金箔上，最后打在熒光屏上產(chǎn)生閃爍的光點(diǎn)．下列說法正確的是( )
A．該實(shí)驗(yàn)是盧瑟福建立原子核式結(jié)構(gòu)模型的重要依據(jù)
B．該實(shí)驗(yàn)證實(shí)了湯姆孫原子模型的正確性
C．α粒子與原子中的電子碰撞會發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)
D．絕大多數(shù)的α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)
2．如圖所示是盧瑟福設(shè)計(jì)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)：他在鉛塊上鉆了一個(gè)小孔，孔內(nèi)放入一點(diǎn)鐳，使射線只能從這個(gè)小孔里發(fā)出，隨后他將射線引入磁場中，發(fā)現(xiàn)射線立即分成三束，他把這三束射線分別命名為α射線、β射線、γ射線．基于對這三種射線的深入分析，盧瑟福獲得了1907年的諾貝爾獎．以下對這三束射線描述準(zhǔn)確的是( )
A．α射線的穿透能力最弱，容易被物體吸收
B．β射線在真空中的運(yùn)動速度是光速
C．γ射線本質(zhì)上是波長極短的電磁波，電離能力極強(qiáng)
D．β射線帶負(fù)電，是來自鐳原子的核外電子
3．[2021·廣東卷，1](多選)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)銀河系中存在大量的放射性同位素鋁26.鋁26的半衰期為72萬年，其衰變方程為 eq \\al(\s\up11(26),\s\d4(13)) Al→ eq \\al(\s\up11(26),\s\d4(12)) Mg＋Y.下列說法正確的是( )
A．Y是氦核
B．Y是質(zhì)子
C．再經(jīng)過72萬年，現(xiàn)有的鋁26衰變一半
D．再經(jīng)過144萬年，現(xiàn)有的鋁26全部衰變
4．[2019·全國卷Ⅰ，14]氫原子能級示意圖如圖所示．光子能量在1.63 eV～3.10 eV的光為可見光．要使處于基態(tài)(n＝1)的氫原子被激發(fā)后可輻射出可見光光子，最少應(yīng)給氫原子提供的能量為( )
A．12.09 eV B．10.20 eV
C．1.89 eV D．1.51 eV
5．[2021·山東卷，1]在測定年代較近的湖泊沉積物形成年份時(shí)，常利用沉積物中半衰期較短的 eq \\al(\s\up11(210),\s\d4( 82)) Pb，其衰變方程為 eq \\al(\s\up11(210),\s\d4( 82)) Pb―→ eq \\al(\s\up11(210),\s\d4( 83)) Bi＋X.以下說法正確的是( )
A．衰變方程中的X是電子
B．升高溫度可以加快 eq \\al(\s\up11(210),\s\d4( 82)) Pb的衰變
C． eq \\al(\s\up11(210),\s\d4( 82)) Pb與 eq \\al(\s\up11(210),\s\d4( 83)) Bi的質(zhì)量差等于衰變的質(zhì)量虧損
D.方程中的X來自于 eq \\al(\s\up11(210),\s\d4( 82)) Pb內(nèi)質(zhì)子向中子的轉(zhuǎn)化
6.
抗戰(zhàn)疫情取得階段性的勝利，2020年5月6日湖北省高三學(xué)生迎來了開學(xué)，學(xué)校校門口都設(shè)有紅外測溫儀，其原理是：被測物體輻射的電磁波只有紅外線可被該測溫儀捕捉，并轉(zhuǎn)變成電信號．如圖為氫原子能級示意圖，已知紅外線單個(gè)光子能量的最大值為1.62 eV，當(dāng)大量處于第5能級的氫原子向較低能級躍遷時(shí)，所輻射出的光子中能被紅外測溫儀捕捉到的光子頻率種類有( )
A．1種 B．2種
C．3種 D．4種
7．[2021·全國乙卷，17]醫(yī)學(xué)治療中常用放射性核素113In產(chǎn)生γ射線，而113In是由半衰期相對較長的113Sn衰變產(chǎn)生的．對于質(zhì)量為m0的113Sn，經(jīng)過時(shí)間t后剩余113Sn質(zhì)量為m，其 eq \f(m,m0) - t圖線如圖所示．從圖中可以得到113Sn的半衰期為( )
A．67.3 d B．101.0 d
C．115.1 d D．124.9 d
8．有四個(gè)核反應(yīng)方程如下：
① eq \\al(\s\up11(235),\s\d4( 92)) U＋ eq \\al(\s\up11(1),\s\d4(0)) n―→ eq \\al(\s\up11(95),\s\d4(38)) Sr＋ eq \\al(\s\up11(138),\s\d4( 54)) Xe＋3x1
② eq \\al(\s\up11(2),\s\d4(1)) H＋x2―→ eq \\al(\s\up11(3),\s\d4(2)) He＋ eq \\al(\s\up11(1),\s\d4(0)) n
③ eq \\al(\s\up11(238),\s\d4( 92)) U→ eq \\al(\s\up11(234),\s\d4( 90)) Th＋x3
④ eq \\al(\s\up11(24),\s\d4(12)) Mg＋ eq \\al(\s\up11(4),\s\d4(2)) He―→ eq \\al(\s\up11(27),\s\d4(13)) Al＋x4
下列說法正確的是( )
A．①是核聚變 B．x2為 eq \\al(\s\up11(2),\s\d4(1)) H
C．③是核裂變 D．x4為中子
9．太陽能源于其內(nèi)部的聚變反應(yīng)，太陽質(zhì)量也隨之不斷減少．設(shè)每次聚變反應(yīng)可看作4個(gè)氫核結(jié)合成1個(gè)氦核，太陽每秒鐘輻射的能量約為4.0×1026 J．下列說法正確的是( )
A．該聚變反應(yīng)在常溫下也容易發(fā)生
B．太陽每秒鐘減少的質(zhì)量約4.4×109 kg
C．該聚變的核反應(yīng)方程是4 eq \\al(\s\up11(1),\s\d4(1)) H→ eq \\al(\s\up11(4),\s\d4(2)) He＋2 eq \\al(\s\up11( 0),\s\d4(－1)) e
D．目前核電站采用的核燃料主要是氫核
綜合題組
10．[2022·福建三明模擬]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)地直接躍遷到一半徑為rb的圓軌道上，已知ra>rb，則在此過程中( )
A．原子要發(fā)出某一頻率的光子，電子的動能增大，原子的電勢能減小，原子的能量也減小
B．原子要吸收某一頻率的光子，電子的動能減小，原子的電勢能減小，原子的能量也減小
C.原子要發(fā)出一系列頻率的光子，電子的動能減小，原子的電勢能減小，原子的能量也減小
D．原子要吸收一系列頻率的光子，電子的動能增大，原子的電勢能增大，原子的能量也增大
11.
[2022·濰坊模擬]威耳遜云室是能顯示帶電粒子徑跡的實(shí)驗(yàn)裝置，是研究微觀粒子的重要器材．在真空云室中的矩形區(qū)域內(nèi)存在著勻強(qiáng)磁場，在A點(diǎn)有一靜止的原子核 eq \\al(\s\up11(234),\s\d4( 90)) Th發(fā)生了某種衰變，生成的新核和釋放出的粒子在磁場中的徑跡如圖中的曲線a、b所示，下列說法正確的是 ( )
A． eq \\al(\s\up11(234),\s\d4( 90)) Th核發(fā)生的是α衰變
B．曲線a是新核的徑跡
C．勻強(qiáng)磁場方向垂直紙面向里
D．曲線a、b的半徑比與新核和粒子的質(zhì)量有關(guān)
12.
如圖所示，在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，靜止的 eq \\al(\s\up11(238),\s\d4( 92)) U發(fā)生α衰變，生成新原子核X，已知α粒子和新核X在紙面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，則( )
A．原子核X的電荷數(shù)為91，質(zhì)量數(shù)為236
B．α粒子做順時(shí)針圓周運(yùn)動
C．α粒子和原子核X的周期之比為10∶13
D．α粒子和原子核X的半徑之比為45∶2
13．(多選)如圖所示，甲圖為演示光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置；乙圖為a、b、c三種光照射下得到的三條電流表與電壓表讀數(shù)之間的關(guān)系曲線；丙圖為氫原子的能級圖；丁圖給出了幾種金屬的逸出功和極限頻率．以下說法正確的是( )
丁
A.若b光為綠光，c光可能是紫光
B．若a光為綠光，c光可能是紫光
C．若b光光子能量為2.81 eV，用它照射由金屬銣構(gòu)成的陰極，產(chǎn)生的大量具有最大初動能的光電子去轟擊大量處于n＝3激發(fā)態(tài)的氫原子，可以產(chǎn)生6種不同頻率的光
D．若b光光子能量為2.81 eV，用它直接照射大量處于n＝2激發(fā)態(tài)的氫原子，可以產(chǎn)生6種不同頻率的光
課時(shí)分層作業(yè)（三十五） 原子結(jié)構(gòu) 原子核
1．解析：盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，選項(xiàng)A正確；盧瑟福提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型的假設(shè)，從而否定了湯姆孫原子模型的正確性，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電子質(zhì)量太小，對α粒子的影響不大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；絕大多數(shù)的α粒子穿過金箔后，幾乎仍沿原方向前進(jìn)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．
答案：A
2．解析：α射線穿透能力最弱，電離能力最強(qiáng)，容易被物體吸收，故A正確；β射線的速度約是光速的99%，故B錯(cuò)誤；γ射線本質(zhì)是一種波長極短的電磁波，電離能力極弱，故C錯(cuò)誤；β射線（高速電子流）帶負(fù)電，是由中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子后釋放的電子組成的，故D錯(cuò)誤．
答案：A
3．解析：根據(jù)電荷數(shù)守恒與質(zhì)量數(shù)守恒可知Y為正電子 eq \\al(\s\up11(0),\s\d4(1)) e，A、B錯(cuò)誤．經(jīng)過一個(gè)半衰期，鋁26衰變一半，經(jīng)過兩個(gè)半衰期，鋁26還剩下四分之一，C正確，D錯(cuò)誤．
答案：C
4．解析：本題考查原子的能級躍遷問題，體現(xiàn)了模型建構(gòu)的核心素養(yǎng)．
由題圖數(shù)據(jù)分析可知，只有氫原子從n＝3能級躍遷到n＝2能級輻射出的光子能量在可見光光子能量范圍內(nèi)，所以處于基態(tài)（n＝1）的氫原子最少也要躍遷到n＝3能級，氫原子吸收的能量最小為ΔE＝E3－E1＝12.09 eV，故選A.
答案：A
5．解析：根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，X是電子，A項(xiàng)正確；放射性元素的半衰期非常穩(wěn)定，不受溫度、壓強(qiáng)以及該物質(zhì)是單質(zhì)還是化合物的影響，B項(xiàng)錯(cuò)誤； eq \\al(\s\up1(210),\s\d1( eq \a\vs4\al( 82)) ) Pb與 eq \\al(\s\up11(210),\s\d4( 83)) Bi和電子X的質(zhì)量差等于衰變的質(zhì)量虧損，C項(xiàng)錯(cuò)誤；方程中的X來自于 eq \\al(\s\up11(210),\s\d4( 82)) Pb內(nèi)中子向質(zhì)子的轉(zhuǎn)化，D項(xiàng)錯(cuò)誤．
答案：A
6．解析：根據(jù)C eq \\al(\s\up11(2),\s\d4(5)) ＝ eq \f(5×4,2) ＝10種知，大量處于n＝5的氫原子向低能級躍遷時(shí)，可能發(fā)出10種不同頻率的可見光．根據(jù)能級的躍遷滿足hν＝Em－En，得躍遷產(chǎn)生的光子能量分別是13.06 eV，12.75 eV，12.09 eV，10.2 eV，2.86 eV，2.55 eV，1.89 eV，0.97 eV，0.66 eV，0.31 eV.由于紅外線單個(gè)光子能量的最大值為1.62 eV，所以能被紅外測溫儀捕捉的光子能量有0.97 eV，0.66 eV，0.31 eV，共3種，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤．
答案：C
7．解析：題中給出的 eq \f(m,m0) - t圖線是向下凹的曲線， eq \f(m,m0) ＝ eq \f(1,2) 時(shí)對應(yīng)的時(shí)間小于 eq \f(67.3＋182.4,2) d＝124.85 d，且由數(shù)學(xué)知識知其與124.85 d相差不會太大，所以ABD選項(xiàng)錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確．
答案：C
8．解析：根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒與電荷數(shù)守恒可知，x1的質(zhì)量數(shù)為 eq \f(235＋1－95－138,3) ＝1，而電荷數(shù)為 eq \f(92－38－54,3) ＝0，所以x1是 eq \\al(\s\up11(1),\s\d4(0)) n，①是核裂變反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；x2的質(zhì)量數(shù)為3＋1－2＝2，而電荷數(shù)為2－1＝1，所以x2是 eq \\al(\s\up11(2),\s\d4(1)) H，故B正確；x3的質(zhì)量數(shù)為238－234＝4，而電荷數(shù)為92－90＝2，所以x3是 eq \\al(\s\up11(4),\s\d4(2)) He，③是α衰變，故C錯(cuò)誤；x4的質(zhì)量數(shù)為24＋4－27＝1，而電荷數(shù)為12＋2－13＝1，所以x4是 eq \\al(\s\up11(1),\s\d4(1)) H，故D錯(cuò)誤．
答案：B
9．解析：該聚變反應(yīng)需要在高溫高壓條件下發(fā)生，所以A錯(cuò)誤；根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程，可得太陽每秒鐘減少的質(zhì)量為Δm＝ eq \f(ΔE,c2) ＝4.4×109 kg，所以B正確；根據(jù)核反應(yīng)過程中的質(zhì)量數(shù)守恒可得，該聚變的核反應(yīng)方程為4 eq \\al(\s\up11(1),\s\d4(1)) H→ eq \\al(\s\up11(4),\s\d4(2)) He＋2 eq \\al(\s\up11(0),\s\d4(1)) e，生成物中是正電子，不是電子，所以C錯(cuò)誤；目前核電站采用的核燃料是鈾核，利用鈾核的裂變反應(yīng)過程中釋放的核能，所以D錯(cuò)誤．故選B.
答案：B
10．解析：由玻爾氫原子理論知，電子軌道半徑越大，原子能量越大，當(dāng)電子從ra躍遷到rb時(shí)，原子能量減小，放出光子；在電子躍遷過程中，庫侖力做正功，原子的電勢能減??；由庫侖力提供電子做圓周運(yùn)動的向心力，即 eq \f(ke2,r2) ＝ eq \f(mv2,r) ，r減小，電子速度增大，動能增大，綜上所述可知A正確．
答案：A
11．解析：衰變后生成的新核和釋放的粒子的初速度反向，由題圖可知新核和釋放出的粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的方向相反，則新核和釋放出的粒子的電性相反，所以 eq \\al(\s\up1(234),\s\d1( eq \a\vs4\al( 90)) ) Th核發(fā)生的是β衰變，其核反應(yīng)方程為 eq \\al(\s\up11(234),\s\d4( 90)) Th→ eq \\al(\s\up11(234),\s\d4( 91)) Pa＋ eq \\al(\s\up11(0),\s\d4(－1)) e，故A錯(cuò)誤；衰變后新核和粒子在磁場中做圓周運(yùn)動，由qvB＝ eq \f(mv2,r) 知r＝ eq \f(mv,qB) ，衰變過程中動量守恒，新核和β粒子的動量大小相等，其軌跡半徑比為新核和β粒子電荷量的反比，與質(zhì)量無關(guān)，所以曲線a半徑較大應(yīng)是β粒子的徑跡，故B、D錯(cuò)誤；對于β粒子的軌跡曲線a，由左手定則可知磁場方向垂直紙面向里，故C正確．
答案：C
12．解析：根據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，原子核X的電荷數(shù)為92－2＝90，質(zhì)量數(shù)為238－4＝234，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；α粒子帶正電，由左手定則可知，α粒子做逆時(shí)針圓周運(yùn)動，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)T＝ eq \f(2πm,qB) 可知，α粒子和原子核X的周期之比： eq \f(Tα,TX) ＝ eq \f(4,2) × eq \f(90,234) ＝ eq \f(10,13) ，選項(xiàng)C正確；根據(jù)動量守恒定律，α粒子和原子核X的動量大小相同，r＝ eq \f(mv,qB) ∝ eq \f(1,q) 可知，α粒子和原子核X的半徑之比為 eq \f(rα,rX) ＝ eq \f(90,2) ＝ eq \f(45,1) ，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．
答案：C
13．解析：本題考查能級躍遷理論及根據(jù)I－U圖象分析光電效應(yīng)現(xiàn)象．由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0和eUc＝Ek聯(lián)立有eUc＝hν－W0，即光子照射同一金屬時(shí)，只要遏止電壓一樣，說明光子的頻率一樣，遏止電壓越大，光子的頻率越大，因此可知b光和c光的頻率相同且大于a光的頻率，故A錯(cuò)誤，B正確；b光照射金屬銣，產(chǎn)生光電子的最大初動能為Ek＝2.81 eV－2.13 eV＝0.68 eV，用光電子轟擊氫原子，氫原子可以只吸收電子的部分能量而發(fā)生躍遷，因此處于n＝3能級的氫原子吸收的能量為ΔEk＝－0.85 eV－（－1.51 eV）＝0.66 eV，這時(shí)氫原子處在n＝4的能級，向低能級躍遷可輻射C eq \\al(\s\up11(2),\s\d4(4)) ＝6種不同頻率的光，故C正確；若用b光照射氫原子，氫原子只能吸收能量恰好為能級之差的光子，0.68 eV不滿足該條件，因此此光子不被吸收，故D錯(cuò)誤．
答案：BC幾種金屬的逸出功和極限頻率
金屬
W0/eV
vc/(×1014Hz)
鈉
2.29
5.53
鉀
2.25
5.44
銣
2.13
5.15