物理大一輪復(fù)習(xí)課時(shí)規(guī)范訓(xùn)練第章第節(jié)原子和原子核

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精課時(shí)規(guī)范訓(xùn)練［基礎(chǔ)鞏固題組］1．（多選)下列說法正確的是（)A．天然放射性現(xiàn)象說明原子核內(nèi)部具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)B．α粒子散射實(shí)驗(yàn)說明原子核內(nèi)部具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)C．原子核發(fā)生β衰變生成的新核原子序數(shù)增加D．氫原子從能級(jí)3躍遷到能級(jí)2輻射出的光子的波長(zhǎng)小于從能級(jí)2躍遷到能級(jí)1輻射出的光子的波長(zhǎng)解析：選AC。天然放射性現(xiàn)象說明原子核內(nèi)部具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，選項(xiàng)A正確;α粒子散射實(shí)驗(yàn)說明原子具有核式結(jié)構(gòu)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒知，β衰變放出一個(gè)電子，新核的電荷數(shù)增加1，即原子序數(shù)增加，故C正確;氫原子從能級(jí)3躍遷到能級(jí)2輻射出的光子的能量小于從能級(jí)2躍遷到能級(jí)1輻射出的光子的能量,故從能級(jí)3躍遷到能級(jí)2輻射出的光子的波長(zhǎng)大于從能級(jí)2躍遷到能級(jí)1輻射出的光子的波長(zhǎng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．2．(多選）下列說法中正確的是(）A．β衰變現(xiàn)象說明電子是原子核的組成部分B．目前已建成的核電站的能量來自于重核裂變C．一個(gè)氫原子從n＝3的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)，能輻射3種不同頻率的光子D．盧瑟福依據(jù)極少數(shù)α粒子發(fā)生大角度散射提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型解析：選BD。β衰變現(xiàn)象不能說明電子是原子核的組成部分，A選項(xiàng)是錯(cuò)誤的;目前已建成的核電站的能量來自于重核裂變，故B選項(xiàng)正確；一群氫原子從n＝3的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)，能輻射Ceq\o\al（2,3）＝3種不同頻率的光子，而一個(gè)氫原子從n＝3的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)，只能是三種可能頻率中的一種或兩種，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤;盧瑟福依據(jù)極少數(shù)α粒子發(fā)生大角度散射提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型,D選項(xiàng)正確．3．（多選)下列說法正確的是()A．發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程是eq\o\al（9,4)Be＋eq\o\al(4,2）He→eq\o\al（12，6）C＋eq\o\al(1，0）nB．湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子，說明原子核有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)C．盧瑟福在α粒子散射實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型D．要使金屬發(fā)生光電效應(yīng)，照射光的頻率必須超過某一數(shù)值解析：選ACD.發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程是eq\o\al（9，4）Be＋eq\o\al（4,2)He→eq\o\al（12，6)C＋eq\o\al(1，0）n，選項(xiàng)A正確；湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子，說明原子有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤;盧瑟福在α粒子散射實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，選項(xiàng)C正確；要使金屬發(fā)生光電效應(yīng)，照射光的頻率必須超過某一數(shù)值，即超過這種金屬的極限頻率，選項(xiàng)D正確．4．（多選)下列說法中正確的是()A．放射性元素的半衰期是針對(duì)大量原子核的統(tǒng)計(jì)規(guī)律B．α、β、γ射線比較，α射線的電離作用最弱C．光的波長(zhǎng)越短，光子的能量越大，光的粒子性越明顯D．原子的全部正電荷和全部質(zhì)量都集中在原子核里解析：選AC。放射性元素的半衰期是針對(duì)大量原子核的統(tǒng)計(jì)規(guī)律,A正確；α、β、γ三種射線電離本領(lǐng)依次減弱，貫穿本領(lǐng)依次增強(qiáng)，B錯(cuò)誤;根據(jù)公式c＝λν可得光的波長(zhǎng)越短，頻率越大，根據(jù)公式E＝hν可得頻率越大，光子的能量越大,光的粒子性越明顯，C正確；原子的正電荷都集中在原子核里，絕大部分質(zhì)量在原子核里,不是全部質(zhì)量,D錯(cuò)誤．5．(多選)以下是有關(guān)近代物理內(nèi)容的若干敘述，其中正確的是(）A．紫外線照射到金屬鋅板表面時(shí)能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則當(dāng)增大紫外線的照射強(qiáng)度時(shí),從鋅板表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能也隨之增大B．每個(gè)核子只跟鄰近的核子發(fā)生核力作用C．原子核式結(jié)構(gòu)模型是由湯姆孫在α粒子散射實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上提出的D．太陽內(nèi)部發(fā)生的核反應(yīng)是熱核反應(yīng)解析：選BD。根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，最大初動(dòng)能與光的照射強(qiáng)度無關(guān)，與光的頻率有關(guān)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；核子之間的核力是短程力，每個(gè)核子只跟鄰近的核子發(fā)生核力作用，選項(xiàng)B正確；原子核式結(jié)構(gòu)模型是由盧瑟福在α粒子散射實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上提出的，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；太陽內(nèi)部發(fā)生的核反應(yīng)是聚變反應(yīng)，屬于熱核反應(yīng),選項(xiàng)D正確．6．（多選）下列說法正確的是（）A．方程式eq\o\al（238，92)U→eq\o\al（234，90）Th＋eq\o\al(4，2)He是重核裂變反應(yīng)方程B．銫原子核（eq\o\al(133,55）Cs）的結(jié)合能小于鉛原子核（eq\o\al(208,82）Pb）的結(jié)合能C．β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子時(shí)所產(chǎn)生的D．核力是短程力,與核子間的距離有關(guān)，有時(shí)表現(xiàn)為引力，有時(shí)表現(xiàn)為斥力解析：選BCD。方程式eq\o\al(238,92)U→eq\o\al（234,90）Th＋eq\o\al（4,2）He的反應(yīng)物只有一個(gè)，生成物有eq\o\al（4,2）He,屬于α衰變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由原子核的平均結(jié)合能的曲線可知，銫原子核的比結(jié)合能與鉛原子核的比結(jié)合能差不多,而銫原子核的核子數(shù)少得多，所以銫原子核的結(jié)合能小于鉛原子核的結(jié)合能,選項(xiàng)B正確；β衰變所釋放的電子不是來源于原子核外面的電子,而是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子時(shí)所產(chǎn)生的（eq\o\al（1，0）n→eq\o\al（1，1)H＋eq\o\al(0,－1）e），選項(xiàng)C正確；相鄰的質(zhì)子與質(zhì)子、中子與質(zhì)子、中子與中子既不會(huì)融合在一起(斥力),又相距一定距離組成原子核(引力)，選項(xiàng)D正確．7．（多選)關(guān)于原子核的結(jié)合能，下列說法正確的是(）A．原子核的結(jié)合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B．一重原子核衰變成α粒子和另一原子核，衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于原來重核的結(jié)合能C．銫原子核（eq\o\al（133,55）Cs)的結(jié)合能小于鉛原子核（eq\o\al(208,82)Pb）的結(jié)合能D．比結(jié)合能越大,原子核越不穩(wěn)定解析：選ABC.原子核的結(jié)合能等于核子結(jié)合成原子核所釋放的能量，也等于將原子核完全分解成核子所需要的最小能量,A正確；重核衰變時(shí)釋放能量，從能量守恒的角度可以理解，要把衰變產(chǎn)物分解成單個(gè)核子需要更多的能量，所以衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于原來重核的結(jié)合能,B正確；原子核的結(jié)合能是該原子核的比結(jié)合能與核子數(shù)的乘積，銫原子核（eq\o\al(133,55）Cs）的比結(jié)合能與鉛原子核（eq\o\al（208，82）Pb）的比結(jié)合能差不多,但銫原子核（eq\o\al(133，55）Cs)的核子數(shù)比鉛原子核(eq\o\al(208，82）Pb）的核子數(shù)少得多，因此其結(jié)合能小，C正確；比結(jié)合能越大，要將原子核分解成核子平均需要的能量越大,因此原子核越穩(wěn)定,D錯(cuò)誤．8．自然界里一些放射性重元素往往會(huì)發(fā)生一系列連續(xù)的衰變，形成放射系．如圖所示為錒系圖的一部分，縱坐標(biāo)N表示中子數(shù)，則圖中U衰變成Po,經(jīng)歷了________次α衰變，________次β衰變．解析：由題圖得出U變?yōu)镻o時(shí)，U的中子數(shù)為143，質(zhì)子數(shù)為92,Po的中子數(shù)為131，質(zhì)子數(shù)為84,設(shè)發(fā)生x次α衰變，y次β衰變，則有235＝4x＋215，92＝2x－y＋84聯(lián)立兩方程得x＝5，y＝2答案:52［綜合應(yīng)用題組]9．(1）(多選)盧瑟福通過實(shí)驗(yàn)首次實(shí)現(xiàn)了原子核的人工轉(zhuǎn)變，其核反應(yīng)方程為：eq\o\al(4，2）He＋eq\o\al（14，7)N→eq\o\al（17,8)O＋eq\o\al（1，1）H，下列說法正確的是()A．盧瑟福通過該實(shí)驗(yàn)提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型B．實(shí)驗(yàn)中是用α粒子轟擊氮核的C．盧瑟福通過該實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子D．原子核在人工轉(zhuǎn)變的過程中，電荷數(shù)一定守恒（2）為確定愛因斯坦的質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2的正確性，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：用動(dòng)能為E1＝0.60MeV的質(zhì)子轟擊靜止的鋰核eq\o\al（7,3）Li，生成兩個(gè)α粒子，測(cè)得兩個(gè)α粒子的動(dòng)能之和為E2＝19.9MeV,已知質(zhì)子、α粒子、鋰粒子的質(zhì)量分別取mp＝1。0073u、mα＝4.0015u、mLi＝7.0160u，求：①寫出該反應(yīng)方程；②通過計(jì)算說明ΔE＝Δmc2正確．(1u＝1.6606×10－27kg）解析：(1)原子的核式結(jié)構(gòu)模型是盧瑟福在α粒子的散射實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出的，A錯(cuò)。1919年盧瑟福做了用α粒子轟擊氮原子核的實(shí)驗(yàn)，用人工的方法使原子核發(fā)生變化從而發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，原子核在人工轉(zhuǎn)變過程中，電荷數(shù)一定守恒,選項(xiàng)B、C、D正確．(2）①核反應(yīng)方程為：eq\o\al(7,3）Li＋eq\o\al(1,1)H→2eq\o\al(4，2)He.②核反應(yīng)的質(zhì)量虧損：Δm＝mLi＋mp－2mα＝7.0160u＋1。0073u－2×4.0015u＝0.0203u，由質(zhì)能方程可得與質(zhì)量虧損相當(dāng)?shù)哪芰浚害＝Δmc2＝0。0203×931.5MeV＝18。9MeV,而系統(tǒng)增加的能量：ΔE′＝E2－E1＝19。3MeV，這些能量來自核反應(yīng)中,在誤差允許的范圍內(nèi)可認(rèn)為相等，所以ΔE＝Δmc2正確．答案：（1)BCD(2)①eq\o\al(7，3)Li＋eq\o\al（1，1）H→2eq\o\al（4,2)He②見解析10．（1）（多選）關(guān)于天然放射現(xiàn)象,下列敘述正確的是（）A．若使放射性物質(zhì)所在處的壓強(qiáng)升高,其半衰期將減小B．當(dāng)放射性元素的原子的核外電子具有較高能量時(shí)，將發(fā)生β衰變C．在α、β、γ這三種射線中，γ射線的穿透能力最強(qiáng)，α射線的電離能力最強(qiáng)D．鈾核(eq\o\al（238，92）U)衰變?yōu)殂U核(eq\o\al(206，82)Pb）的過程中，要經(jīng)過8次α衰變和6次β衰變（2）用速度大小為v的中子轟擊靜止的鋰核(eq\o\al（6,3)Li)，發(fā)生核反應(yīng)后生成氚核和α粒子．生成的氚核速度方向與中子的速度方向相反，氚核與α粒子的速度之比為7∶8，中子的質(zhì)量為m，質(zhì)子的質(zhì)量可近似看成m，光速為c。①寫出核反應(yīng)方程；②求氚核和α粒子的速度大??；③若核反應(yīng)過程中放出的核能全部轉(zhuǎn)化為α粒子和氚核的動(dòng)能，求出質(zhì)量虧損．解析:（1)半衰期是由核內(nèi)部因素決定的，不受外部因素影響，A錯(cuò)誤．β衰變產(chǎn)生的電子不是核外電子跑出來的,而是核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子和電子產(chǎn)生的，B錯(cuò)誤．α、β、γ這三種射線，穿透能力依次增強(qiáng)，電離能力依次減弱，C正確．衰變過程中電荷數(shù)減少10，質(zhì)量數(shù)減少32，由質(zhì)量數(shù)守恒知經(jīng)過eq\f(32,4)＝8次α衰變，再由電荷數(shù)守恒知經(jīng)過6次β衰變，D正確．（2)①根據(jù)質(zhì)量數(shù)電荷數(shù)守恒可知核反應(yīng)方程為eq\o\al（1，0）n＋eq\o\al(6,3）Li→eq\o\al（3，1）H＋eq\o\al(4，2）He②由動(dòng)量守恒定律得mnv＝－mHv1＋mHev2.由題意得v1∶v2＝7∶8，解得v1＝eq\f(7v,11)，v2＝eq\f（8v,11).③氚核和α粒子的動(dòng)能之和為Ek＝eq\f(1，2)·3mveq\o\al(2,1）＋eq\f（1,2)·4mveq\o\al（2,2)＝eq\f（403，242)mv2。釋放的核能為ΔE＝Ek－Ekn＝eq\f（403，242）mv2－eq\f（1，2）mv2＝eq\f（141，121）mv2。由愛因斯坦質(zhì)能方程得，質(zhì)量虧損為Δm＝eq\f（ΔE，c2）＝eq\f(141mv2，121c2）。答案：（1）CD（2)①eq\o\al（1,0）n＋eq\o\al（6,3）Li→eq\o\al(3,1）H＋eq\o\al（4，2）He②eq\f（7v，11)eq\f(8v，11)③eq\f(141mv2,121c2)11．（1）下列說法正確的是（)A．β射線的穿透能力比γ射線強(qiáng)B．電子的衍射圖樣表明實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性C.eq\o\al(212,83)Bi的半衰期是1小時(shí),質(zhì)量為m的eq\o\al(212，83）Bi經(jīng)過3小時(shí)后還有eq\f(1,6)m沒有衰變D．對(duì)黑體輻射的研究表明，溫度越高，輻射強(qiáng)度極大值所對(duì)應(yīng)的電磁波的頻率不變(2）氫原子的能級(jí)如圖所示．氫原子從n＝3能級(jí)向n＝1能級(jí)躍遷所放出的光子，恰能使某種金屬產(chǎn)生光電效應(yīng),則該金屬的逸出功為________eV；用一群處n＝4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)所發(fā)出的光照射該金屬，產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能為________eV。（3）一靜止的鈾核（eq\o\al(238,92）U)發(fā)生α衰變轉(zhuǎn)變成釷核（Th），已知放出的α粒子的質(zhì)量為m,速度為v0，假設(shè)鈾核發(fā)生衰變時(shí)，釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為α粒子和釷核的動(dòng)能．①試寫出鈾核衰變的核反應(yīng)方程;②求出鈾核發(fā)生衰變時(shí)的質(zhì)量虧損．(已知光在真空中的速度為c，不考慮相對(duì)論效應(yīng))解析:（1）三種射線中，γ射線的穿透能力最強(qiáng),故A錯(cuò)誤；干涉和衍射是波的特有現(xiàn)象，電子的衍射圖樣說明實(shí)物粒子具有波動(dòng)性,故B正確．由衰變規(guī)律得m剩＝eq\f（m,2\f(t,τ））＝eq\f(m，23)＝eq\f(m,8），故C錯(cuò)誤；隨著溫度的升高，一方面各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有增加,另一方面輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短、頻率較高的方向移動(dòng),故D錯(cuò)誤．（2）氫原子從n＝3能級(jí)向n＝1能級(jí)躍遷釋放光子的能量ΔE＝E3－E1＝－1.51eV＋13.6eV＝12。09eV,該能量恰能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，說明該金屬的逸出功為W逸＝12。09eV；氫原子從n＝4能級(jí)向n＝1能級(jí)躍遷釋放光子的能量ΔE＝E4－E1＝（－0.85＋13.6)eV＝12。75eV，根據(jù)光電效應(yīng)方程可得Ekm＝ΔE－W逸＝（12.75－12。09)eV＝0.66eV。(3)①鈾核的衰變方程為eq\o\al