2020版物理新攻略总复习课标通用版精练：第十二章 02-第2讲　原子结构与原子核 WORD版含解析.docx

1、第2讲原子结构与原子核A组基础过关1.处于n=3的能级的大量氢原子向低能级跃迁时,辐射光的频率有()A.1种B.2种C.3种D.4种答案C处于能级为n的大量氢原子向低能级跃迁能辐射光的种类为Cn2,所以处于n=3能级的大量氢原子向低能级跃迁,辐射光的频率有C32=3种,故C项正确。2.在核反应方程24He+714N817O+X中,X表示的是()A.质子B.中子C.电子D.粒子答案A本题考查核反应方程。由核反应中质量数和电荷数均守恒,可判断X为质子11H,故选项A正确。3.(多选)如图所示是氢原子的能级图,大量处于n=4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

2、是指氢原子由高能级向n=2能级跃迁时释放的光子,则()A.6种光子中波长最长的是n=4激发态跃迁到基态时产生的B.6种光子中有2种属于巴耳末系C.使n=4能级的氢原子电离至少要0.85 eV的能量D.若从n=2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n=3能级跃迁到n=2能级释放的光子也一定能使该金属板发生光电效应答案BC氢原子在跃迁的过程中释放光子的能量等于两能级之差,故从n=4跃迁到n=3时释放光子的能量最小,频率最小,波长最长,所以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n=4跃迁到n=2和从n=3跃迁到n=2时释放的光子,故B正确;E4=-0.85 eV

3、,故n=4能级的电离能等于0.85 eV,所以C正确;由题图知,从n=3能级跃迁到n=2能级释放的光子的能量小于n=2能级跃迁到基态释放的光子的能量,所以D错误。4.氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为1,从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为2,已知普朗克常量为h。若氢原子从能级k跃迁到能级m,则()A.吸收光子的能量为h1+h2B.辐射光子的能量为h1+h2C.吸收光子的能量为h2-h1D.辐射光子的能量为h2-h1答案D氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光,说明能级m高于能级n,而从能级n跃迁到能级k时吸收紫光,说明能级k也比能级n高,而紫光的频率2大于红光的频率1,所以h2h1

4、,因此能级k比能级m高,所以若氢原子从能级k跃迁到能级m,应辐射光子,且光子能量应为h2-h1,选项D正确。5.在垂直于纸面的匀强磁场中,有一原来静止的原子核,该核衰变后,放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹分别如图中a、b所示,由图可以判定()A.该核发生的是衰变B.该核发生的是衰变C.磁场方向一定垂直纸面向里D.磁场方向一定垂直纸面向外答案B本题考查对粒子及粒子的性质的了解,对动量守恒定律以及左手定则的应用能力。原来静止的核,放出粒子后,总动量守恒,所以粒子和反冲核的速度方向一定相反,根据图示,它们在同一磁场中是向同一侧偏转的,由左手定则可知它们必带异种电荷,故应为衰变;由于不知它们的旋转方向

5、,因而无法判定磁场方向是向里还是向外,即都有可能。6.一块含铀的矿石质量为M,其中铀元素的质量为m,铀发生一系列衰变,最终生成物为铅。已知铀的半衰期为T,那么下列说法中正确的是()A.经过2个半衰期后,这块矿石中基本不再含有铀B.经过2个半衰期后,原来所含的铀元素的原子核有m4发生了衰变C.经过3个半衰期后,其中铀元素的质量还剩m8D.经过1个半衰期后,该矿石的质量剩下M2答案C经过2个半衰期后,这块矿石中剩余的铀元素质量还有m4,故选项A、B错误;经过3个半衰期后,这块矿石中剩余的铀元素质量还有m8,故选项C正确;因为衰变产物大部分仍然留在该矿石中,所以矿石质量没有太大的改变,选项D错误。7

6、.(多选)如图为氢原子的能级示意图,则下列对氢原子跃迁的理解正确的是()A.由高能级向低能级跃迁时辐射出来的光子一定不能使逸出功为3.34 eV的金属发生光电效应B.大量处于n=4能级的氢原子向n=1能级跃迁时,向外辐射6种不同频率的光子C.大量处于n=3能级的氢原子向n=1能级跃迁时,用发出的光照射逸出功为3.34 eV的金属,从金属表面逸出的光电子的最大初动能为8.75 eVD.如果用光子能量为10.3 eV的光照射处于n=1能级的氢原子,则该能级的氢原子能够跃迁到较高能级答案BC氢原子从高能级向低能级跃迁时放出的光子的能量等于两个能级之差,当氢原子从高能级跃迁到基态时放出的光子的能量最小

7、值为-3.4 eV-(-13.6 eV)=10.2 eV,大于3.34 eV,所以一定能使逸出功为3.34 eV的金属发生光电效应,A错误;大量处于n=4能级的氢原子向基态跃迁时,辐射光子的种类为C42=432=6,B正确;大量处于n=3能级的氢原子向n=1能级跃迁时,辐射出的光子能量最大为-1.51 eV-(-13.6 eV)=12.09 eV,用此光子照射逸出功为3.34 eV的金属,由爱因斯坦光电效应方程可得从该金属表面逸出的光电子的最大初动能为12.09 eV-3.34 eV=8.75 eV,C正确;当氢原子由低能级向高能级跃迁时,氢原子吸收的光子能量一定等于两能级之间的能量差,而由氢

8、原子的能级图可知任何两能级间的能量差都不等于10.3 eV,因此光子能量为10.3 eV的光不能使n=1能级的氢原子跃迁到较高的能级,D错误。8.(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.24He核的结合能约为14 MeVB.24He核比36Li核更稳定C.两个12H核结合成24He核时释放能量D.92235U核中核子的平均结合能比3689Kr核中的大答案BC由图像可知,24He的比结合能约为7 MeV,其结合能应约为28 MeV,故A错误。比结合能较大的核较稳定,故B正确。比结合能较小的核结合成比结合能较大的核时释放能量,故C正确。比结合能就是平均结合能,故由

9、图可知D错误。9.(2018天津理综,1,6分)国家大科学工程中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功,获得中子束流,可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台。下列核反应中放出的粒子为中子的是()A.714 N俘获一个粒子,产生817O并放出一个粒子B.1327Al俘获一个粒子,产生1530P并放出一个粒子C.511B俘获一个质子,产生48Be并放出一个粒子D.36Li俘获一个质子,产生23He并放出一个粒子答案B本题考查核反应方程。由核反应过程中遵循质量数、电荷数均守恒的原则,可写出选项中的四个核反应方程。714N+24He817O+11H,选项A错误。1327A

10、l+24He1530P+01n,选项B正确。511B+11H48Be+24He,选项C错误。36Li+11H23He+24He,选项D错误。10.一个静止的原子核baX经衰变放出一个粒子并生成一个新核,粒子的动能为E0。设衰变时产生的能量全部变成粒子和新核的动能,则在此衰变过程中的质量亏损为()A.E0c2B.E0(a-4)c2C.(a-4)E0c2D.aE0(a-4)c2答案D衰变时放出的核能E=mc2,由题知E=E0+Ek,而Ek=p新22m新,衰变时动量守恒,有p=p新,故Ek=p22m新=2mE02m新=4a-4E0,则可得E=E0+4a-4E0=aa-4E0,则质量亏损m=Ec2=a

11、E0(a-4)c2,D正确。11.(多选)2016课标,35(1),5分一静止的铝原子核1327Al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1428Si*。下列说法正确的是。A.核反应方程为p+1327Al1428Si*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质子p即11H,核反应方程为p+1327Al1428Si*,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

12、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1428Si*的质量为28m,由动量守恒定律有mv0=28mv,得v=v028=1.010728 m/s3.6105 m/s,方向与质子的初速度方向相同,故E项正确。B组能力提升12.(1)90232Th(钍)经过一系列衰变和衰变,变成82208Pb(铅)。以下说法中正确的是()A.铅核比钍核少8个质子B.铅核比钍核少16个中子C.共经过4次衰变和6次衰变D.共经过6次衰变和4次衰变(2)约里奥居里夫妇因发现人工放射性而获得了1935年的诺贝尔化学奖。他们发现的放射性元素1530P衰变成1430Si的同时放出另一种粒子,这种粒子是

13、。1532P是1530P的同位素,被广泛应用于生物示踪技术,1 mg 1532P随时间衰变的关系如图所示,请估算4 mg的1532P经多少天的衰变后还剩0.25 mg?答案(1)ABD(2)正电子56天解析(1)设衰变次数为x,衰变次数为y,由质量数守恒和电荷数守恒得232=208+4x90=82+2x-y解得x=6,y=4,C错、D对。铅核、钍核的质子数分别为82、90,故A对。铅核、钍核的中子数分别为126、142,故B对。(2)写出衰变方程为1530P1430Si+10e,故这种粒子为10e(正电子)。由m-t图线可知1532P的半衰期为14天,由m=m012t得0.25 mg=4 mg

14、12t14,故t=56天。13.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(24He)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ZAX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。答案见解析解析本题考查了原子核的衰变、动量和能量守恒、带电粒子在匀强磁场中的运动、质能方程等多个考点,是一道综合题,难度中等。(1)ZAXZ-2A-4Y+24He(2)设粒子的速度大小为v,由qvB=mv2R,T=2Rv,得粒子在磁场中运动周期T=2mqB环形电流大小I=qT=q2B2m(3)由qvB=mv2R,得v=qBRm设衰变后新核Y的速度大小为v,系统动量守恒Mv-mv=0v=mvM=qBRM由mc2=12Mv2+12mv2得m=(M+m)(qBR)22mMc2说明:若利用M=A-44m解答,亦可。