1、考点40原子结构原子核题组一基础小题1如图是卢瑟福的粒子散射实验装置，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是()A该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据B该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性C粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转D绝大多数的粒子发生大角度偏转答案A解析卢瑟福根据粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，A正确，B错误；电子质量太小，对粒子的影响不大，C错误；绝大多数粒子穿过金箔后，基本上仍沿原方向前进，D错误。2(多选)下列说法中正确的是()A一群氢原子处于n3的激发
2、态向较低能级跃迁，最多可放出两种频率的光子B一个氢原子由n3的激发态向低能级跃迁，最多可放出两种频率的光子C实际上，原子中的电子没有确定的轨道，所以玻尔的氢原子模型是没有实际意义的D粒子散射实验揭示了原子具有核式结构答案BD解析一群氢原子处于n3的激发态向较低能级跃迁，最多可放出C3种不同频率的光子，A错误；一个氢原子由n3的激发态向低能级跃迁，最多可放出两种频率的光子，分别为n3到n2，n2到n1，B正确；原子中的电子没有确定的轨道，在空间各处出现的概率是不一样的，而玻尔的氢原子模型作出的定态与跃迁的假设，成功解释了氢原子光谱的实验规律，C错误；粒子散射实验揭示了原子具有核式结构，D正确。3
3、如图所示是某原子的能级图，a、b、c为原子跃迁所发出的3种波长的光。在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是()答案C解析从能级图可知，E3E1E2E1E3E2，根据EmEnh知，ac2的能级跃迁到n2的能级时发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定()AH对应的前后能级之差最小B同一介质对H的折射率最大C同一介质中H的传播速度最大D用H照射某一金属能发生光电效应，则H也一定能答案A解析波长越大，频率越小，故H频率最小，根据Eh可知H对应的能量最小，根据hEmEn可知H对应的前后能级之差最小，A正确；H的频率最小，同一介质对应的折射率最小，根据v可知H的传播速度
4、最大，B、C错误；H的波长小于H的波长，故H的频率大于H的频率，若用H照射某一金属能发生光电效应，则H不一定能，D错误。23(2018江苏高考) 已知A和B两种放射性元素的半衰期分别为T和2T，则相同质量的A和B经过2T后，剩余的A和B质量之比为()A14 B12 C21 D41答案B解析根据半衰期公式mm0（），经过2T，A剩余的质量为mAm0（），B剩余的质量为mBm0（），故mAmB12，B正确。24(2017全国卷)一静止的铀核放出一个粒子衰变成钍核，衰变方程为UThHe。下列说法正确的是()A衰变后钍核的动能等于粒子的动能B衰变后钍核的动量大小等于粒子的动量大小C铀核的半衰期等于其放
5、出一个粒子所经历的时间D衰变后粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量答案B解析衰变过程中满足动量守恒定律，所以衰变后钍核的动量与粒子的动量等大反向，B正确；由动能和动量的关系式Ekmv2可知，由于钍核的质量大于粒子的质量，所以钍核的动能小于粒子的动能，A错误；半衰期的定义是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，并不是其放出一个粒子所经历的时间，C错误；由于该反应放出能量，所以一定会发生质量亏损，衰变后粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量，D错误。25(2017江苏高考)(多选)原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线，下列判断正确的有()A.He核的结合能约为14 MeVB.He核
6、比Li核更稳定C两个H核结合成He核时释放能量D.U核中核子的平均结合能比Kr核中的大答案BC解析He核有4个核子，由比结合能图线可知，He核的结合能约为28 MeV，A错误。比结合能越大，原子核越稳定，B正确。两个H核结合成He核时，核子的比结合能变大，结合时要放出能量，C正确。由比结合能图线知，U核中核子平均结合能比Kr核中的小，D错误。26(2016全国卷)(多选)一静止的铝原子核Al俘获一速度为1.0107 m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核Si*。下列说法正确的是()A核反应方程为pAlSi*B核反应过程中系统动量守恒C核反应过程中系统能量不守恒D核反应前后核子数相等，所以生
7、成物的质量等于反应物的质量之和E硅原子核速度的数量级为105 m/s，方向与质子初速度的方向一致答案ABE解析质子p即H，核反应方程为pAlSi*，A项正确；核反应过程遵循动量守恒定律，B项正确；核反应过程中系统能量守恒，C项错误；在核反应中质量数守恒，但会发生质量亏损，所以D项错误；设质子的质量为m，则Si*的质量为28m，由动量守恒定律有mv028mv，得v m/s3.6105 m/s，方向与质子的初速度方向相同，故E项正确。27(2016天津高考)(多选)物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展。下列说法符合事实的是()A赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦
8、关于光的电磁理论B查德威克用粒子轰击7N获得反冲核8O，发现了中子C贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构D卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型答案AC解析1886年，德国科学家赫兹做了“赫兹的电火花”等一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论，A项正确；查德威克用粒子轰击Be获得反冲核6C，发现了中子，B项错误；贝克勒尔发现天然放射性现象，说明原子核有复杂结构，C项正确；卢瑟福通过粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，D项错误。题组三模拟小题28(2019福建厦门质检)(多选)静止的Bi原子核在磁场中发生衰变后的运动轨迹如图所示，大、小圆的半径分别为R1、R2。则
9、下列关于此核衰变方程和两圆轨迹半径比值的判断中正确的是()A.BiTlHe B.BiPoeCR1R2841 DR1R22074答案BC解析由动量守恒可知0mvMV，由左手定则可知此核衰变为衰变，故A错误，B正确；由qvBm可知R，衰变后新核与粒子的动量大小相等，所以R1R2q2q1841，故C正确，D错误。29(2019江西南昌模拟)已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量为En，其中n2,3,4，。已知普朗克常量为h，则下列说法正确的是()A氢原子跃迁到激发态后，核外电子动能增大，原子的电势能减小B基态氢原子中的电子吸收一频率为的光子被电离后，电子速度大小为C大量处于n3的激发态的氢原子，向低
10、能级跃迁时可辐射出3种不同频率的光D若氢原子从n6能级向n1能级跃迁时所产生的电磁波能使某金属发生光电效应，则氢原子从n6能级向n2能级跃迁时所产生的电磁波也一定能使该金属发生光电效应答案C解析氢原子跃迁到激发态后，核外电子的动能减小，原子的电势能增大，故A错误；基态氢原子中的电子吸收一频率为的光子被电离后，由能量守恒有hE1mv2，解得电子的速度大小为，E1为负值，故B错误；大量处于n3的激发态的氢原子，向低能级跃迁时可辐射出C3种不同频率的光，故C正确；由于氢原子从n6能级向n1能级跃迁时所产生的电磁波的能量为E6E1E6E2，所以氢原子从n6能级向n2能级跃迁时所产生的电磁波不一定能使该
11、金属发生光电效应，故D错误。题组一基础大题30恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应，当温度达到108 K时，可以发生“氦燃烧”。(1)完成“氦燃烧”的核反应方程：He_Be。(2)Be是一种不稳定的粒子，其半衰期为2.61016 s。一定质量的Be，经7.81016 s后所剩Be占开始时的_。答案(1)He(2)解析(1)由核反应过程质量数守恒和电荷数守恒可推知，空白处的粒子为He。(2)由题意知，Be经历的半衰期数为3，所以剩余的Be占开始时的3。31静止的锂核(Li)俘获一个速度为7.7106 m/s的中子，发生核反应后只产生了两个新粒子，其中一个粒子为氦核(He)，它的速度大
12、小是8.0106 m/s，方向与反应前的中子速度方向相同。(1)写出此核反应的方程式；(2)求反应后产生的另一个粒子的速度的大小及方向；(3)此反应过程中是否发生了质量亏损，说明依据。答案(1)LinHeH(2)8.1106 m/s与反应前中子的速度方向相反(3)发生了质量亏损依据见解析解析(1)LinHeH。(2)由(1)可知，反应后产生的另一个粒子是氚核(H)。设中子(n)、氦核(He)和氚核(H)的质量分别为m1、m2、m3，速度分别为v1、v2、v3，由动量守恒定律得m1v1m2v2m3v3，解得v38.1106 m/s，即氚核的速度方向与反应前中子的速度方向相反。(3)反应前粒子的总
13、动能E1m1v，反应后粒子的总动能E2m2vm3v，代入数据可知E2E1，则说明反应过程中发生了质量亏损。题组二高考大题32(2016全国卷)在下列描述核过程的方程中，属于衰变的是_，属于衰变的是_，属于裂变的是_，属于聚变的是_。(填正确答案标号)A.CNeB.PSeC.UThHeD.NHeOHE.UnXeSr2nF.HHHen答案CABEF解析天然放射性元素自发地放出粒子(即氦核 He)的衰变属于衰变，C属于衰变；放出粒子的衰变属于衰变，A、B属于衰变；重核分裂成几个中等质量原子核的现象为核裂变，E属于核裂变；轻原子核聚合成较重原子核的反应为核聚变，F属于核聚变。33(2017北京高考)在
14、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
15、，系统动量守恒Mvmv0v由mc2Mv2mv2得m。题组三模拟大题34(2019江苏省丹阳市丹阳高级中学高三第三次模拟考试)我国科学家因中微子项目研究获得2016年基础物理学突破奖。中微子是一种静止质量很小的不带电粒子，科学家在1953年找到了中微子存在的直接证据：把含氢物质置于预计有很强反中微子流(反中微子用表示)的反应堆内，将会发生如下反应：Hne，实验找到了与此反应相符的中子和正电子。(1)若反中微子的能量是E0，则反中微子的质量m_，该物质波的频率_。(普朗克常量为h，真空中光速为c)(2)在Hne反应过程中，若质子认为是静止的，测得正电子的动量为p1，中子的动量为p2，p1、p2方向相同，求反中微子的动量p；若质子的质量为m1，中子的质量为m2，电子的质量为m3，m2m1。要实现上述反应，反中微子的能量至少是多少？(真空中光速为c)答案(1)(2)pp1p2(m2m3m1)c2解析(1)利用质能方程Emc2，得反中微子质量为m，由Eh得该物质波的频率为。(2)由动量守恒定律有pp1p2。由能量守恒定律结合质能方程知，反中微子的最小能量Emin(m2m3m1)c2。