1、第3讲原子结构与原子核A组基础题组1.2014课标,35(1),5分(多选)在人类对微观世界进行探索的过程中,科学实验起到了非常重要的作用。下列说法符合历史事实的是。 A.密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值B.贝克勒尔通过对天然放射现象的研究,发现了原子中存在原子核C.居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素D.卢瑟福通过粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子E.汤姆逊通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验,发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的,并测出了该粒子的比荷2.(2015北京理综,14,6分)下列核反应方程中,属于衰变的是()A.NHeOHBUThHeCHHHen
2、DThPae3.(2016天津期中)(多选)下列关于近代物理知识的描述中,正确的是()A.当用蓝色光照射某金属表面时有电子逸出,则改用紫光照射也一定会有电子逸出B.处于n=3能级状态的大量氢原子自发跃迁时,能发出3种频率的光子C.衰变中产生的射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的D.在NHeO+X核反应中,X是质子,这个反应过程叫衰变E.比结合能越大,原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定4.2015福建理综,30(1),6分下列有关原子结构和原子核的认识,其中正确的是。A.射线是高速运动的电子流B.氢原子辐射光子后,其绕核运动的电子动能增大C.太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的
3、重核裂变DBi的半衰期是5天,100克Bi经过10天后还剩下50克5.(2015山东德州模拟)(多选)由于放射性元素Np的半衰期很短,所以在自然界一直未被发现,只是在使用人工的方法制造后才被发现。已知Np经过一系列衰变和衰变后变成Bi,下列论断中正确的是()ABi的原子核比Np的原子核少28个中子BBi的原子核比Np的原子核少18个中子C.衰变过程中共发生了7次衰变和4次衰变D.衰变过程中共发生了4次衰变和7次衰变6.(2016江苏淮安淮海中学二模)如图所示是氢原子的能级图,现有大量处于n=3激发态的氢原子向低能级跃迁,所辐射的光子中,只有一种能使某金属产生光电效应。以下判断正确的是()A.该
4、光子一定是氢原子从激发态n=3跃迁到n=2时辐射的光子B.该光子一定是氢原子从激发态n=2跃迁到基态时辐射的光子C.若氢原子从激发态n=4跃迁到基态,辐射出的光子一定能使该金属产生光电效应D.若氢原子从激发态n=4跃迁到n=3,辐射出的光子一定能使该金属产生光电效应7.如图所示为氢原子能级示意图,现有大量的氢原子处于n=4的激发态,当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光,下列说法正确的是()A.这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光B.由n=2能级跃迁到n=1能级产生的光频率最小C.由n=4能级跃迁到n=1能级产生的光最容易表现出衍射现象D.用由n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为
5、6.34 eV的金属铂能发生光电效应8.(多选)目前,在居室装潢中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料,这些岩石都不同程度地含有放射性元素。下列有关放射性知识的说法中正确的是()A.U衰变成Pb要经过6次衰变和8次衰变B.氡的半衰期为3.8天,若有16个氡原子核,经过7.6天后一定只剩下4个氡原子核C.放射性元素发生衰变时所释放出的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的D.射线与射线一样是电磁波,但穿透本领远比射线弱9.(2015安徽理综,14,6分)图示是粒子(氦原子核)被重金属原子核散射的运动轨迹,M、N、P、Q是轨迹上的四点,在散射过程中可以认为重金属原子核静止不动。图中所标出的粒子在各点处
6、的加速度方向正确的是()A.M点 B.N点C.P点 D.Q点B组提升题组10.(2015天津六校联考)(多选)下列说法正确的是() A.发现中子的核反应方程是BeHeCnB.20个U的原子核经过两个半衰期后剩下5个UCU在中子轰击下生成Sr和Xe的过程中,原子核中的平均核子质量变小D.原子从一种定态跃迁到另一种定态时,一定要辐射出一定频率的光子11.(2015湖北八市联考)(多选)人们发现,不同的原子核,其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数有如图所示的关系。下列关于原子结构和核反应的说法正确的是()A.由图可知,原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损,要吸收能量B.由图可知,
7、原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损,要放出核能C.已知原子核A裂变成原子核B和C时放出的射线能使某金属板逸出光电子,若增加射线强度,则逸出光电子的最大初动能增大D.在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度E.在核反应堆的外面修建很厚的水泥层能防止放射线和放射性物质的泄漏12.(2015福建上杭一中检测)1919年,卢瑟福用粒子轰击氮核发现质子。科学研究表明其核反应过程是:粒子轰击静止的氮核后形成了不稳定的复核,复核发生衰变放出质子,变成氧核。设粒子质量为m1,初速度为v0,氮核质量为m2,质子质量为m0,氧核的质量为m3,不考虑相对论效应。粒子轰击氮核形成不稳定复核的瞬间,复核的
8、速度为多大?求此过程中释放的核能。13.(2015山西忻州质检)(12分)假设两个氘核在一直线上相碰发生聚变反应生成氦的同位素和中子,已知氘核的质量是2.013 6 u,中子的质量是1.008 7 u,氦核同位素的质量是3.015 0 u。(1)聚变的核反应方程是,在核聚变反应中释放出的能量为MeV。(保留两位有效数字)(2)若氚核和氦核发生聚变生成锂核,反应方程式为HeLi,已知各核子比结合能分别为EH=1.112 MeV、EHe=7.075 MeV、ELi=5.603 MeV,试求此核反应过程中释放的核能。14.(2016江苏淮安淮海中学二模)太阳现在正处于主序星演化阶段。它主要是由电子和
9、HHe等原子核组成。维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应,核反应方程是:e+He+释放核能,这些核能最后转化为辐射能。已知质子质量mp,氦核的质量m,电子质量me,光速c。试求每发生一次上述核反应所释放的核能;用上述辐射中产生的波长为400 nm某一单色光去照射逸出功为3.010-19 J的金属材料铯时,能否产生光电效应?若能,试求出产生的光电子的最大初动能。(保留三位有效数字,普朗克常量h=6.6310-34 Js)答案全解全析A组基础题组1.ACE密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值,选项A正确;贝克勒尔通过对天然放射现象的研究,说明原子核的组成情况,而原子中存在原子核是卢瑟福通过粒子散射
10、实验发现的,选项B、D错误;居里夫妇发现钋和镭是从沥青铀矿中分离出来的,选项C正确;汤姆逊通过阴极射线在电场和磁场中的偏转,发现阴极射线是由带负电的粒子组成的,并测出其比荷,选项E正确。2.BA项属于原子核的人工转变,B项属于衰变,C项属于聚变反应,D项属于衰变。3.ABE当用蓝色光照射某金属表面时有电子逸出,若改用紫光照射,其频率大于蓝光的频率,则一定能发生光电效应,故A正确;处于n=3能级状态的大量氢原子自发跃迁时,根据=3,知可能发出3种频率的光子,故B正确;射线实际上是核内的中子转变成一个质子和一个电子,同时将电子放出形成射线,故C错误NHeO+X核反应中,X是质子,这个反应过程不叫衰
11、变,故D错误;比结合能越大,原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定,故E正确。4.B射线是光子流,选项A错误;氢原子辐射光子后能量减小,轨道半径减小,其绕核运动的电子动能增大,总能量减小,选项B正确;太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的氢核聚变,选项C错误;由m=,n=得m= g=25 g,选项D错误。5.BCBi的中子数为209-83=126Np的中子数为237-93=144Bi的原子核比Np的原子核少18个中子,A错、B对;衰变过程中共发生了衰变的次数为=7(次),衰变的次数是27-(93-83)=4(次),C对、D错。6.C大量处于n=3激发态的氢原子向低能级跃迁,所辐射的光子中,只有一
12、种能使某金属产生光电效应,则知辐射的光子的频率最大,即从激发态n=3跃迁到n=1时辐射的光子能使该金属发生光电效应,故A、B错误。因为从激发态n=4跃迁到n=1时辐射的光子能量大于从激发态n=3跃迁到n=1时辐射的光子能量,所以一定能使金属发生光电效应,故C正确。从激发态n=4跃迁到n=3时辐射的光子能量小于从激发态n=3跃迁到n=2时辐射的光子能量,所以不能使该金属发生光电效应,故D错误。7.D这些氢原子总共可辐射出6种不同频率的光,A错;由n=4能级跃迁到n=3能级产生的光,能量最小,频率最小,由n=4能级跃迁到n=1能级产生的光,能量最大,频率最大,波长最小,最不容易表现出衍射现象,B、
13、C错;由n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光子的能量为10.2 eV,用它照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应,D对。8.AC发生衰变的次数为=8(次),发生衰变的次数为82-(92-82)=6(次),故A正确。半衰期是对大量放射性原子核而言,对少数放射性原子核并不适用,故B错误。放射性元素发生衰变时所释放出的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的,故C正确。射线是电子流,不是电磁波,D错。9.C粒子与重金属原子核带同种电荷,由于库仑力作用,粒子在运动过程中发生偏转,由牛顿第二定律可知,粒子的加速度方向为其所受库仑力方向,指向轨迹弯曲方向的内侧,故图中P点所示加速度方向正确,选项C
14、正确。B组提升题组10.AC发现中子的核反应方程是BeHeCn,A正确;原子核的半衰期是一个统计规律,只对大量的原子核才适用,所以B错误;U在中子轰击下生成Sr和Xe的过程中,原子核中的平均核子质量变小,所以该反应过程会产生质量亏损,从而放出核能,C正确;原子从一种定态跃迁到另一种定态时,可能要辐射出一定频率的光子,也可能会吸收一定频率的光子,所以D错误。11.BDE原子核D和E的核子平均质量大,结合成原子核F时存在质量亏损,要释放能量,A错误;原子核A的核子平均质量大,裂变成原子核B和C时质量亏损,要放出核能,B正确;入射光使某金属发生光电效应,光电子的最大初动能由入射光的频率决定,与其强度
15、无关,C错误;镉棒可以吸收中子,在反应堆中能控制反应速度,D正确;在核反应堆的外面修建很厚的水泥层能防止放射线和放射性物质的泄漏,E正确。12.答案(m1+m2-m3-m0)c2解析设复核的速度为v,由动量守恒定律得m1v0=(m1+m2)v解得:v=核反应过程中的质量亏损m=m1+m2-m3-m0反应过程中释放的核能:E=mc2=(m1+m2-m3-m0)c2。13.答案(1HHHen3.3(2)7.585 MeV解析(1)根据题中条件,可知核反应方程式为HHHen。核反应过程中的质量亏损:m=2mH-(mHe+mn)=22.013 6 u-(3.015 0+1.008 7) u=3.510
16、-3 u。由于1 u的质量与931.5 MeV的能量相对应,所以氘核聚变时放出的能量:E=3.510-3931.5 MeV=3.3 MeV。(2H和He分解成7个核子所需的能量为E1=31.112 MeV+47.075 MeV=31.636 MeV7个核子结合成Li核释放的能量为E2=75.603 MeV=39.221 MeV所以此核反应过程中释放的核能为E=E2-E1=39.221 MeV-31.636 MeV=7.585 MeV。14.答案(1)(4mp+2me-m)c2(2)1.9710-19J解析(1)根据爱因斯坦质能方程得,E=mc2=(4mp+2me-m)c2(2)单色光的能量为E=h=h=6.6310-34=4.9710-19 J3.010-19 J所以可以产生光电效应。最大初动能为Ekm=h-W0=1.9710-19 J。
