1、第2讲原子和原子核时间：45分钟满分：100分一、选择题(本题共14小题，每小题6分，共84分。其中111题为单选，1214题为多选)1(2019广东揭阳一模)如图所示，x为未知的放射源，L为薄铝片，若在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则x可能是()A射线和射线的混合放射源B纯射线放射源C纯射线放射源D射线和射线的混合放射源答案D解析在放射源和计数器之间加薄铝片L后，发现计数器的计数率大幅度减小，说明射线中含有穿透能力弱的射线，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，说明没有射线或剩下的射线不
2、带电，即为射线，因此放射源x可能是射线或它和射线的混合放射源，故A、B、C错误，D正确。2(2019江西高三九校3月联考)下列说法中正确的是()A天然放射现象的发现，揭示了原子核是由质子和中子组成的B玻尔的原子结构理论是在卢瑟福核式结构学说上引进了量子理论C天然放射现象中出现的射线、射线、射线都是高能量的电磁波D卢瑟福的粒子散射实验揭示了原子核有复杂结构答案B解析天然放射现象的发现，揭示了原子核有复杂的结构，故A错误；玻尔的原子结构理论是在卢瑟福核式结构学说的基础上引入了量子理论，故B正确；天然放射现象中出现的射线、射线、射线，其中射线是氦原子核，射线是电子流，只有射线是高能量的电磁波，故C错
3、误；卢瑟福的粒子散射实验揭示了原子有复杂结构，在此基础上，他建立了原子的核式结构模型，故D错误。3(2020安徽省A10联盟高三摸底)据报道，香烟会释放一种危险的放射性元素“钋(Po)”，如果每天抽1.5包香烟，一年后累积的辐射相当于300次胸透的辐射。Po发生一次衰变和一次衰变后产生了新核，新核的中子数比质子数多()A38个 B.40个 C.42个 D.44个答案B解析Po发生一次衰变和一次衰变产生的新核为X，其中子数为20683123，中子数比质子数多1238340，B正确。4(2020辽宁省六校协作体高三上初考)下列说法正确的是()A结合能越大的原子核越稳定B玻尔的跃迁假设是根据粒子散射
4、实验分析得出的C光电效应揭示了光具有粒子性，康普顿效应揭示了光具有波动性D衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的答案D解析比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢靠，原子核越稳定，故A错误；为解释氢光谱，玻尔提出了轨道量子化假设与跃迁假设，卢瑟福通过粒子散射实验得出了原子的核式结构模型，故B错误；光电效应与康普顿效应都揭示了光具有粒子性，故C错误；衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的，故D正确。5(2019河南六市高三第二次联考)以下有关近代物理的内容叙述正确的是()A放射性元素在发生衰变时2个中子和2个质子结合为一个粒子，设中子、质子和粒子的质量分别为m
5、1、m2、m3，则2(m1m2)m3B在关于物质波的表达式Eh和p中，能量E和动量p是描述物质的波动性的重要物理量，波长和频率是描述物质的粒子性的典型物理量C在原子核发生衰变后，新核往往处于不稳定的高能级状态，会自发地向低能级跃迁D重核的裂变过程质量增大，轻核的聚变过程有质量亏损答案C解析放射性元素在发生衰变时，2个中子和2个质子结合为一个粒子，有质量亏损，即为m2m12m2m3，故A错误；在关于物质波的表达式Eh和p中，能量E和动量p是描述物质的粒子性的重要物理量，波长和频率是描述物质的波动性的典型物理量，故B错误；在原子核发生衰变后，新核往往处于不稳定的高能级状态，会自发地向低能级跃迁，C
6、正确；重核的裂变过程和轻核的聚变过程都有能量放出，都有质量亏损，D错误。61933年至1934年间，约里奥居里夫妇用粒子轰击铝箔时，发生的核反应方程为AlHePn，反应生成物P像天然放射性元素一样衰变，放出正电子e，且伴随产生中微子，核反应方程为PSie。则下列说法正确的是()A当温度、压强等条件变化时，放射性元素P的半衰期随之变化B中微子的质量数A0，电荷数Z0C正电子产生的原因可能是核外电子转变成的D.P由30个核子组成，每两个核子之间都存在核力的作用答案B解析放射性元素的半衰期与外界因素无关，A错误；根据质量数守恒和电荷数守恒可知，中微子的质量数A0，电荷数Z0，B正确；正电子产生的原因
7、是核内的质子转化为中子时放出的，C错误；核力只存在于相邻核子之间，故D错误。7(2019陕西省三模)一个质子和一个中子结合成一个氘核，同时辐射出一个光子，已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c。下列说法正确的是()A核反应方程是：HnHB该核反应属于原子核的人工转变C辐射出的光子的能量E(m3m1m2)c2D光子的波长答案D解析新核的质量数：A112，核电荷数：Z101。该核反应方程是HnH，故A错误；该核反应属于原子核的聚变反应，故B错误；聚变反应中的质量亏损m(m1m2)m3，辐射出的光子的能量为E(m1m2m3)c2，解得光子的波长为，故C错误
8、，D正确。8(2019湖北武汉二模)已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量En，其中n2,3。若氢原子从n3的能级跃迁到n2的能级放出光子的频率为，能使氢原子从基态电离的光子的最小频率为()A. B.4 C. D.9答案C解析由题意可知：h；能使氢原子从基态电离的光子的最小频率满足：0E1h，解得，故选C。9(2019山东德州二模)关于原子和原子核，下列说法中正确的是()A甲图所示的氢原子光谱的分立特征可以用经典物理学解释B由乙图可知，Li原子核中的平均核子质量比O的要小C要产生丙图所示的链式反应，裂变物质必须具有一定的体积或质量D根据丁图可知，1 g氡经过38天还剩下0.1 g没发生衰变答案
9、C解析经典物理学不能解释氢原子光谱的分立特征，故A错误；由图乙知，O原子核的比结合能大于Li的比结合能，所以O原子核的平均核子质量比Li的要小，故B错误；要产生丙图所示的链式反应，裂变物质的体积或质量必须大于临界值，故C正确；氡核的半衰期为3.8天，1 g氡经过38天衰变，剩下氡的质量为1 g g，故D错误。10(2019吉林省吉林市三调)氢原子的能级示意图如图所示，现有大量的氢原子处于n4的激发态，当向低能级跃迁时，会辐射出若干种不同频率的光，若用这些光照射逸出功为4.54 eV的钨时，下列说法中正确的是()A氢原子能辐射4种不同频率的光子B氢原子辐射的光子都能使钨发生光电效应C氢原子辐射一
10、个光子后，氢原子的核外电子的速率增大D钨能吸收两个从n4向n2能级跃迁的光子而发生光电效应答案C解析大量的氢原子处于n4的激发态，当向低能级跃迁时，能辐射的光子的种类为：C6，故A错误；一群处于n4能级的氢原子向低能级跃迁时，能辐射6种不同频率的光子，对应的能量为E1E4E112.75 eV，E2E4E22.55 eV，E3E4E30.66 eV，E4E3E112.09 eV，E5E3E21.89 eV，E6E2E110.2 eV，其中有3种大于4.54 eV，则有3种不同频率的光能使金属钨发生光电效应，故B错误；氢原子辐射一个光子后，能量减小，则轨道半径减小，根据km可知，氢原子的核外电子的
11、速率增大，故C正确；氢原子从n4能级跃迁到n2能级辐射出的光子的能量为2.55 eV，而金属钨的逸出功为4.54 eV，所以当此光照射钨时，不能发生光电效应现象，故D错误。11(2019重庆南开中学高三4月模拟)氘核和氚核聚变的核反应方程为HHHen，已知H的比结合能是2.78 MeV，H的比结合能是1.09 MeV，He的比结合能是7.03 MeV，则()A该核反应释放17.6 MeV能量B该核反应释放3.16 MeV能量C该核反应吸收176 MeV能量D该核反应吸收3.16 MeV能量答案A解析聚变反应前的总结合能为：E1(1.0922.783) MeV10.52 MeV，反应后生成物的结
12、合能为：E27.034 MeV28.12 MeV，故反应放出的核能为：EE2E117.6 MeV，故A正确。12如图是根据实际测量结果画的原子核的比结合能图线，关于原子核的结合能和比结合能，下列说法正确的是()A原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B一重原子核衰变成粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能C铯原子核(Cs)的结合能小于铅原子核(Pb)的结合能D比结合能越大，原子核越不稳定答案ABC解析原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量，A正确；重核的比结合能比中等核小，因此重核衰变时释放能量，衰变产物的结合能之和大于原来重核的结合能，
13、故B正确；根据比结合能与质量数的关系图，铯原子核的比结合能比铅原子核的比结合能略大，而铅原子核中的核子数比铯原子核的核子数多一半，故铯原子核Cs的结合能小于铅原子核Pb的结合能，C正确；比结合能越大，原子越稳定，故D错误。13(2019陕西咸阳三模)关于核反应方程ThPaXE(E为释放出的核能，X为新生成粒子)，已知Th的半衰期为T，则下列说法正确的是()A.Pa无放射性B.Pa比Th少1个中子，X粒子是从原子核中射出的，此核反应为衰变CN0个Th经2T时间因发生上述核反应而放出的核能为N0E(N0数值很大)D.Th的平均结合能为答案BC解析原子序数大于或等于83的元素都有放射性，故A错误；P
14、a的中子数为143；Th的中子数为144，则Pa比Th少1个中子；由质量数守恒和电荷数守恒知X为电子，是原子核内的中子转化为质子而释放出来的，此核反应是衰变，故B正确；经2T时间还剩余四分之一没衰变，发生上述核反应而放出的核能为N0E，故C正确；Th的平均结合能等于234个核子结合成Th时放出的能量，该能量不是它衰变时放出的能量E，所以Th的平均结合能不是，故D错误。14(2019西南名校联盟高三3月月考)如图为英国物理学家查德威克发现中子的实验示意图，利用钋(Po)衰变放出的粒子轰击铍(Be)时产生了未知射线。查德威克曾用这种射线分别轰击氢原子(H)和氮原子(N)，结果打出了一些氢核和氮核。
15、他测量了被打出的氢核和氮核的速度，并认为速度最大的氢核和氮核是由未知射线中的粒子分别与它们发生弹性正碰的结果，设氢核的最大速度为vH，氮核的最大速度为vN，氢核和氮核在未被打出前可认为是静止的。查德威克运用能量和动量的知识推算了这种未知粒子的质量。设氢原子的质量为m，以下说法正确的是()A钋的衰变方程为PoPbHeB图中粒子A是中子C未知粒子的质量为mD未知粒子的质量为m答案BC解析根据质量数守恒和电荷数守恒可知，钋的衰变方程为PoPbHe，A错误；图中的A是粒子轰击铍产生的中子，B是中了从石蜡中打出的质子，B正确；氢原子的质量为m，则氮核的质量为14m，设未知射线粒子的质量为m0，碰前速度为
16、v0，未知射线与氢核碰撞时，由动量守恒定律和能量守恒定律可知：m0v0m0v1mvH；m0vm0vmv；联立解得：vH；同理未知射线与氮核碰撞时，氮核的速度：vN；由两式可得：m0m，故C正确，D错误。二、非选择题(本题共1小题，共16分)15(2017北京高考)在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次衰变。放射出的粒子(He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、q分别表示粒子的质量和电荷量。(1)放射性原子核用X表示，新核的元素符号用Y表示，写出该衰变的核反应方程。(2)粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小。(3)设该衰变过程释放的核能都转化为粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损m。答案(1)XYHe(2)(3)解析(1)XYHe。(2)设粒子的速度大小为v，由qvBm，T，得粒子在磁场中运动周期T环形电流大小I。(3)由qvBm，得v设衰变后新核Y的速度大小为v，系统动量守恒Mvmv0v由mc2Mv2mv2得m。
