2020-2021学年下学期高二物理暑假训练8 原子结构 原子核 WORD版含解析.docx

1、暑假训练08原子结构 原子核1(多选)如图所示是氢原子的能级图，大量处于n4激发态的氢原子向低能级跃迁时，一共可以辐射出6种不同频率的光子，其中巴耳末系是指氢原子由高能级向n2能级跃迁时释放的光子，则()A6种光子中波长最长的是n4激发态跃迁到基态时产生的B6种光子中有2种属于巴耳末系C使n4能级的氢原子电离至少要0.85 eV的能量D若从n2能级跃迁到基态释放的光子能使某金属板发生光电效应，则从n3能级跃迁到n2能级释放的光子也一定能使该金属板发生光电效应2(1)1934年，约里奥居里夫妇用粒子轰击铝核Al，产生了第一个人工放射性核素X：AlnX。X的原子序数和质量数分别为()A15和28

2、B15和30 C16和30 D17和31(2)现有四个核反应：AHHHen BUnXKr3nCNaMge DHeBeCn_是发现中子的核反应方程，_是研究原子弹的基本核反应方程，_是研究氢弹的基本核反应方程。B中X的质量数为_，中子数为_。一、单项选择题1已知Th的半衰期为24天.4 g Th经过72天还剩下()A0 B0.5 g C1 g D1.5 g2研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极a、b连接，放射源发出的射线从其上方小孔向外射出则() Aa为电源正极，到达A板的为射线Ba为电源正极，到达A板的为射线Ca为电源负极，到达A板的为射线Da为电

3、源负极，到达A板的为射线3下列有关氢原子光谱的说法正确的是()A氢原子的发射光谱是连续谱B氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光C氢原子光谱说明氢原子能量是连续的D氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关4如图所示为卢瑟福粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察粒子在各个角度的散射情况下列说法正确的是() A在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多B在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光C卢瑟福选用不同金属箔片作为粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似D粒子发生散射的主要原因是粒子撞击到金原子后产生的反弹5一

4、放射性原子核X静止在与纸面垂直的匀强磁场中，衰变后产生的原子核Y及粒子的运动轨迹如图，则() A此次衰变可能为衰变BY的质子数比X的质子数小4CY的中子数比X的中子数小4D轨迹2为Y的运动轨迹6大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电氘核聚变反应方程是：HHHen.已知 H的质量为2.013 6 u, He的质量为3.015 0 u，n的质量为1.008 7 u，1 u931 MeV/c2.氘核聚变反应中释放的核能约为()A3.7 MeV B3.3 MeVC2.7 MeV D0.93 MeV7如图所示为氢原子的能级图，图中a、b、c、d对应氢原子的四次跃迁，已知可见光光子的

5、能量范围为1.613.10 eV，关于四次跃迁，下列说法正确的是()A经历a跃迁，氢原子吸收的光子能量为0.66 eVB经历b跃迁，氢原子的轨道半径增大，原子核外电子的动能增大C经历c跃迁，氢原子放出的光子是可见光光子D经历d跃迁后，再用可见光照射跃迁后的氢原子，可使氢原子发生电离二、多项选择题8两个氘核以相等的动能Ek对心碰撞发生核聚变，核反应方程为HHHen，其中氘核的质量为m1，氦核的质量为m2，中子的质量为m3.假设核反应释放的核能E全部转化为动能，下列说法正确的是()A核反应后氮核与中子的动量相同B该核反应释放的能量为E(2m1m2m3)c2C核反应后氮核的动能为D核反应后中子的动能

6、为9我国核聚变反应研究大科学装置“人造太阳”2018年获得重大突破，等离子体中心电子温度首次达到 1亿度，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础下列关于聚变的说法正确的是() A核聚变比核裂变更为安全、清洁B任何两个原子核都可以发生聚变C两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前增加D两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加10太阳的能量来源是轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，核聚变反应可以看做是4个氢核(H)结合成1个氦核同时放出2个正电子下表中列出了部分粒子的质量(取1 u1026 kg)：粒子名称质子(p)粒子正电子(e)中子(n)质量/u1.007 34.001 50.

7、000 551.008 7以下说法正确的是()A核反应方程为4HHe2eB4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为0.026 6 kgC4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为4.431029 kgD聚变反应过程中释放的能量约为4.01012 J11氢原子的能级图如图所示，现有大量处于n4能级的氢原子向低能级跃迁，下列说法正确的是() A这些氢原子可能发出6种不同频率的光B已知钾的逸出功为2.22 eV，则氢原子从n3能级跃迁到n2能级释放的光子可以从金属钾的表面打出光电子C氢原子从n2能级跃迁到n1能级释放的光子能量最小D氢原子由n4能级跃迁到n3能级时，氢原子能量减小，电子的动能增加三、非选择

8、题12在下列描述核过程的方程中，属于衰变的是_，属于衰变的是_，属于核裂变的是_，属于核聚变的是_(填正确答案标号)ACNe BPSeCUThHe DNHeOHEUnXeSr2n FHHHen13(1)100年前，卢瑟福用粒子轰击氮核打出了质子后来，人们用粒子轰击Ni核也打出了质子：HeNiCuHX，该反应中的X是_(选填“电子”“正电子”或“中子”)此后，对原子核反应的持续研究为核能利用提供了可能目前人类获得核能的主要方式是_(选填“核衰变”“核裂变”或“核聚变”)(2)在“焊接”视网膜的眼科手术中，所用激光的波长6.4107 m，每个激光脉冲的能量E1.5102 J求每个脉冲中的光子数目(

9、已知普朗克常量h6.631034 Js，光速c3108 m/s.计算结果保留1位有效数字)答案与解析1【答案】BC【解析】根据跃迁假说，在跃迁的过程中释放光子的能量等于两能级之差，故从n4跃迁到n3时释放光子的能量最小，频率最小，波长最长，A错误；由题意知6种光子中有2种属于巴耳末系，它们分别是从n4跃迁到n2和从n3跃迁到n2时释放的光子，B正确；E40.85 eV，故n4能级的电离能等于0.85 eV，C正确；由题图知，从n3能级跃迁到n2能级释放的光子的能量小于n2能级跃迁到基态释放的光子的能量，D错误。2【答案】(1)B(2)DBA14488【解析】(1)据粒子和中子的质量数和电荷数写

10、出核反应方程：HeAlnX，结合质量数守恒和电荷数守恒得，A427130，Z213015，原子序数等于核电荷数，故B正确。(2)D为查德威克发现中子的核反应方程；B是研究原子弹的基本核反应方程；A是研究氢弹的基本核反应方程。X的质量数为：(2351)(893)144X的质子数为：923656X的中子数为：1445688。一、单项选择题1【答案】B【解析】mm04 g0.5 g，B正确2【答案】B【解析】从题图可以看出，到达两极板的粒子做类平抛运动，到达A极板的粒子在初速度方向的位移小于到达B板的粒子在初速度方向的位移，粒子在初速度方向做匀速直线运动，则根据公式xv0tv0，两个粒子初速度v0相

11、差不大，两极板间电压U相同，放射源与两极板的距离也相同，而电子的小得多，所以电子在初速度方向的位移小，故达到A极板的是射线，A极板带正电，a为电源的正极，故B正确3【答案】B【解析】由于氢原子发射的光子的能量EEnEmE1E1E1，所以发射的光子的能量值E是不连续的，只能是一些特定频率的谱线，A错误，B正确；由于氢原子的轨道是不连续的，根据玻尔原子理论知氢原子的能级也是不连续的，即是分立的，C错误；当氢原子从较高轨道第n能级跃迁到较低轨道第m能级时，发射的光子的能量为EEnEmh，显然n、m的取值不同，发射光子的频率就不同，故氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差有关，D错误4【答案】C【解析

12、】放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数应最多，说明大多数射线基本不偏折，可知金箔原子内部很空旷，故A错误；放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数较少，说明较少射线发生偏折，可知原子内部带正电的体积小，故B错误；选用不同金属箔片作为粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似，故C正确；粒子发生散射的主要原因是粒子受到金原子库仑力作用，且金原子质量较大，从而出现的反弹，故D错误5【答案】D【解析】衰变瞬间粒子和原子核Y速度方向相反，根据轨迹图可知，两者在切点处受到的洛伦兹力方向相反，而两者处于同一磁场中，根据左手定则可判断出两者带同种电荷，即X发生的是衰变，A错误；Y的质子比X的质子数小

13、2，Y的中子数比X的中子数小2，B、C错误；衰变过程遵循动量守恒定律，可得粒子和Y的动量大小相等、方向相反，结合qvBm可得电荷量越大，运动半径越小，故轨迹2为Y的运动轨迹，D正确6【答案】B【解析】氘核聚变反应的质量亏损为m22.013 6 u(3.015 0 u1.008 7 u)0.003 5 u，释放的核能为Emc20.003 5931 MeV/c2c23.3 MeV，B正确7【答案】D【解析】经历a跃迁，氢原子从高能级向低能级跃迁时辐射出的光子的能量为0.66 eV，A错误；经历b跃迁，氢原子吸收能量，轨道半径增大，但核外电子的动能会减小，B错误；经历c跃迁，氢原子辐射出的光子的能量

14、为0.97 eV，则该光子不是可见光光子，C错误；经历d跃迁后，跃迁后的氢原子的电离能为1.51 eV，因此用可见光光子照射可使其电离，D正确二、多项选择题8【答案】BC【解析】核反应前后两氘核动量和为零，因而反应后氦核与中子的动量等大反向，故A错误；该核反应前后释放的能量E(2m1m2m3)c2，故B正确；由能量守恒可得：核反应后的总能量为E2Ek，由动能与动量的关系Ek，且mHe3mn可知，核反应后氦核的动能为，核反应后中子的动能为，故C正确，D错误9【答案】AD【解析】与核裂变相比轻核聚变更为安全、清洁，A正确；自然界中最容易实现的聚变反应是氢的同位素氘与氚的聚变，不是任意两个原子核都能

15、发生核聚变，B错误；两个轻核发生聚变结合成质量较大的核时，放出巨大的能量，根据Emc2可知，聚变反应中存在质量亏损，则总质量较聚变前减少，C错误；两个轻核结合成质量较大的核的过程中要释放能量，核子的平均质量减少，所以核子的比结合能增加，D正确10【答案】ACD【解析】由核反应的质量数守恒及电荷数守恒得4HHe2e，A正确；反应中的质量亏损为m4mpm2me(41.007 34.001 520.000 55) u0.026 6 u4.431029 kg，C正确，B错误；由质能方程得Emc24.431029(3108)2 J41012 J，D正确11【答案】AD【解析】大量的氢原子处于n4的激发态

16、，可能发出光的频率的种数nC6，故A正确；氢原子从n3能级跃迁到n2能级，释放的光子能量为1.89 eV，小于钾的逸出功2.22 eV，故不能产生光电效应，故B错误；由题图可知，氢原子由n2能级跃迁到n1能级释放的光子能量不是最小的，光的频率不是最小的，故C错误；氢原子由n4能级跃迁到n3能级时，放出能量，故氢原子能量减小，同时电子向原子核靠近，库仑引力做正功，故电子动能增加，故D正确三、非选择题12【答案】CABEF【解析】一个原子核自发地放出一个粒子，生成一个新核的过程是衰变，因此C项是衰变；一个重核在一个粒子的轰击下，分裂成几个中等质量原子核的过程是重核的裂变，因此E项是重核的裂变；两个较轻的原子核聚合成一个较大的原子核，并放出粒子的过程是轻核的聚变，因此F项是轻核的聚变；另外，A、B项是衰变，D项是原子核的人工转变13【答案】(1)中子核裂变(2)51016【解析】(1)根据核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒，可得X的质量数为1，电荷数为0，所以X是中子目前人类获得核能的主要方式是核裂变(2)光子能量，光子数目n，代入数据得n51016.