2021高考物理（新高考版）一轮复习教师用书：专题十六考点2　原子结构、氢原子光谱、原子核 WORD版含答案.docx

1、 考点2原子结构、氢原子光谱、原子核 420考向1考查氢原子光谱规律1.2019全国,14,6分氢原子能级示意图如图所示.光子能量在1.63 eV3.10 eV的光为可见光.要使处于基态(n=1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子,最少应给氢原子提供的能量为()A.12.09 eV B.10.20 eVC.1.89 eVD.1.51 eV必备知识:氢原子光谱,玻尔的频率条件.关键能力:能级跃迁的计算;从氢原子光谱图中提取信息的能力.解题指导:根据玻尔的频率条件、氢原子光谱和可见光光子能量范围,判断哪些能级间的跃迁能辐射出可见光光子,从而确定基态氢原子至少要被激发到哪个能级、至少需要吸收多少能量

2、.考向2对核反应方程的质量数守恒和电荷数守恒的考查2.2018全国,14,6分1934年,约里奥-居里夫妇用粒子轰击铝核1327Al,产生了第一个人工放射性核素X:+1327Aln+X.X的原子序数和质量数分别为()A.15和28B.15和30C.16和30D.17和31必备知识:核反应方程.关键能力:对常见粒子的质量数、电荷数的识记能力,数学计算能力.解题指导:写出核反应方程后,根据质量数守恒和电荷数守恒,推算出X的原子序数和质量数.考向3考查核反应过程中核能的计算3.2019全国,15,6分太阳内部核反应的主要模式之一是质子质子循环,循环的结果可表示为411H24He+210e+2已知11

3、H和24He的质量分别为mp=1.007 8 u和m=4.002 6 u,1 u=931 MeV/c2,c为光速.在4个11H转变成1个24He的过程中,释放的能量约为()A.8 MeVB.16 MeVC.26 MeVD.52 MeV必备知识:核反应方程,爱因斯坦质能方程.关键能力:质量亏损的计算,爱因斯坦质能方程的理解及应用能力.解题指导:写出核反应方程,计算出其反应前后质量亏损.特别注意,电子质量远小于质子、粒子质量,故其质量可忽略,而光子没有静止质量.考法1 有关能级跃迁类问题的计算12019吉林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n=4能级的激发态,当向低能级跃迁时,会

4、辐射出若干种不同频率的光子,若用这些光子照射逸出功为4.54 eV的钨时,下列说法正确的是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.氢原子辐射一个光子后,氢原子的核外电子的速率增大D.钨能同时吸收两个从n=4向n=2能级跃迁的光子而发生光电效应根据光电效应发生条件,可知入射光的频率不小于金属的极限频率;再根据氢原子能级跃迁规律,即可解答本题.大量的氢原子处于n=4的激发态,当向低能级跃迁时,会产生C42=6种不同频率的光子,对应的能量为E1=E4-E1=12.75 eV,E2=E4-E2=2.55 eV,E3=E4-E3=0.66 eV,E4=E3-E1=1

5、2.09 eV,E5=E3-E2=1.89 eV,E6=E2-E1=10.2 eV,其中有3种跃迁方式释放的能量大于4.54 eV,则有3种不同频率的光子能使钨发生光电效应,故A、B错误;氢原子辐射一个光子后,轨道半径减小,由库仑引力提供向心力有ke2r2=mv2r,可知氢原子的核外电子的速率增大,故C正确;从n=4能级跃迁到n=2能级辐射出光子的能量为2.55 eV,而钨的逸出功为4.54 eV,所以不能使钨发生光电效应,故D错误.C考法2 对原子核衰变规律及半衰期的考查2(1)原子核92238U经放射性衰变变为原子核90234Th,继而经放射性衰变变为原子核91234Pa,再经放射性衰变变

6、为原子核92234U.放射性衰变、和依次为A.衰变、衰变和衰变B.衰变、衰变和衰变C.衰变、衰变和衰变D.衰变、衰变和衰变(2)法国科学家贝可勒尔(H.A.Becquerel)在1896年发现了天然放射现象.如图反映的是放射性元素铀核衰变的特性曲线.由图可知,铀的半衰期为年;请在下式的括号中,填入在铀衰变过程中原子核放出的粒子的符号.92238U90234Th+()(1)衰变过程中电荷数、质量数守恒,由题意可得衰变方程分别为92238U90234Th+24He,90234Th91234Pa+-10e,91234Pa92234U+-10e,所以A对.(2)根据半衰期的定义及题图坐标轴数据可知,铀

7、的半衰期为1620年;由核反应所遵循的电荷数守恒和质量数守恒可知,衰变过程中放出的粒子的电荷数为Z=92-90=2,质量数为A=238-234=4,符号为24He.(1)A(2)162024He (1)由电荷数守恒、质量数守恒确定核反应方程,从而推断各是什么衰变.(2)结合题图,由半衰期的定义判断铀的半衰期.由质量数守恒和电荷数守恒确定核反应方程中的粒子符号.考法3 对核能、比结合能的计算的考查32019湖北武汉调研用中子轰击92235U原子核产生裂变反应,其可能的裂变方程为92235U+01nY+3689Kr+301n,92235U、01n、Y、3689Kr的质量分别为m1、m2、m3、m4

8、,92235U原子核的半衰期为T,其比结合能小于Y原子核的比结合能,光在真空中的传播速度为c,下列叙述正确的是A.92235U原子核中有56个中子B.若升高92235U的温度,92235U的半衰期将会小于TC.裂变时释放的能量为(m1-2m2-m3-m4)c2D.92235U原子核比Y原子核更稳定根据质量数等于电荷数加中子数可得出92235U原子核中有多少个中子;根据半衰期与所处的化学状态和外部条件没有关系可判断选项B;根据质能方程可判断选项C;根据比结合能的意义可判断选项D.92235U原子核中电荷数为92,质量数为235,则中子数为235-92=143,选项A错误;放射性元素的半衰期与温度

9、、压强等因素无关,是由原子核内部因素决定的,选项B错误;根据爱因斯坦质能方程知,裂变时释放的能量E=mc2=(m1-2m2-m3-m4)c2,选项C正确;由92235U原子核的比结合能小于Y原子核的比结合能,可知Y原子核比92235U原子核更稳定,选项D错误.C42019湖南衡阳三模2019年春节期间上映的科幻大片流浪地球,很受欢迎,影片中描述的行星发动机为“重原子核聚变发动机”通过燃烧石头获得能量,所谓“重原子核聚变”指的是两个比较重(相对氘、氚)的核,发生聚变形成一个更重的核并放出能量的过程.影片中发动机燃烧石头指的是将石头里的硅(Si)聚变生成铁(Fe),结合比结合能图,可知下列说法正确

10、的是A.结合能是指把原子核拆成自由核子所放出的能量B.比结合能越大,原子核越稳定C.Si的比结合能比Fe的比结合能大D.已知硅核质量,可以算出硅核的结合能原子核是核子结合在一起构成的,要把它们分开,需要能量,这就是原子核的结合能;比结合能越大,表示原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定;根据图象可分析出Si的比结合能比Fe的比结合能小;只知道硅核质量,不能算出硅核的结合能.结合能是指把原子核拆成自由核子所需要的能量,A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,B正确;由图可知,Fe的比结合能比Si的大,C错误;根据结合能的定义可知,仅仅知道硅核质量,无法求出其结合能,D错误.

11、B1.2017江苏高考,12C(1),4分,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核中的大模型构建两类核衰变在磁场中的径迹52019河南济源高三入学检测一个静止的放射性同位素的原子核1530P衰变为1430Si,另一个静止的天然放射性元素的原子核90234Th衰变为91234Pa,在同一磁场中,得到衰变产物的运动径迹1、2、3、4,如图所示,则这四条径迹对应的产物依次是A.电子、91234Pa、1430Si

12、、正电子B.91234Pa、电子、正电子、1430SiC.1430Si、正电子、电子、91234PaD.正电子、1430Si、91234Pa、电子1530P1430Si+10e(正电子),两个产物都带正电,运动径迹应是外切圆,由R=mvqB知,电荷量大的半径小,故3对应正电子,4对应1430Si.90234Th91234Pa+-10e(电子),两个产物一个带正电,一个带负电,应是内切圆,由R=mvqB知,电荷量大的半径小,故1对应91234Pa,2对应电子,故B项正确.B2.2020湖南衡阳八中月考,多选在磁感应强度为B的匀强磁场中,一个静止的放射性原子核(ZAX)发生了一次衰变.放射出的粒子

13、(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,生成的新核用Y表示.若原子核衰变时释放的核能全部转化为新核和粒子的动能,下列说法正确的是()A.图甲、乙、丙、丁表示发生衰变后产生的粒子与新核Y在磁场中的运动轨迹,其中正确的是图丙B.新核Y在磁场中做圆周运动的半径为RY=2Z-2RC.粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流,且电流大小为I=Bq22mD.若衰变过程中释放的核能都转化为粒子和新核的动能,则衰变过程中的质量亏损为m=A(qBR)22m(A-4)c2考点2原子结构、氢原子光谱、原子核1.A因为可见光光子的能量范围是1.63 eV3.10 e

14、V,所以氢原子至少要被激发到n=3能级,要给氢原子提供的能量最少为E=(-1.51+13.60) eV=12.09 eV,即选项A正确.2.B据粒子和中子的质量数和电荷数写出核反应方程24He+1327Al01n+ZAX,结合质量数守恒和电荷数守恒得,A=4+27-1=30,Z=2+13-0=15,原子序数等于核电荷数,故B正确.3.C核反应质量亏损m=41.007 8 u-4.002 6 u=0.028 6 u,释放的能量E=0.028 6931 MeV=26.6 MeV,选项C正确. 1.BC由图可知,氦核的比结合能大约为7 MeV,氦核的核子数为4,则氦核的结合能大约为28 MeV,故A

15、项错误.比结合能越大,原子核越稳定,由图可知,24He核的比结合能比36Li核的比结合能大,则24He核比36Li核更稳定,故B项正确.两个12H核结合成24He核时有质量亏损,释放能量,故C项正确.由图可知,92235U核中核子的平均结合能比3689Kr核中的小,故D项错误.故选B、C两项.2.BCD衰变后产生的粒子与新核Y运动方向相反,两者运动轨迹圆应外切,由动量守恒定律可知,粒子与新核动量大小相等,由圆周运动的半径公式r=mvqB可知,粒子轨迹半径大,由左手定则可知粒子与新核Y做圆周运动的方向相同,图丁正确,选项A错误;由圆周运动的半径公式r=mvqB可知,RYR=2Z-2,选项B正确;圆周运动周期T=2mqB,环形电流I=qT=Bq22m,选项C正确;对粒子,由洛伦兹力提供向心力有qvB=mv2R,解得v=BqRm,由质量关系可知,衰变后新核Y的质量为M=A-44m,由衰变过程中动量守恒定律可得Mv-mv=0,系统增加的能量为E=12Mv2+12mv2,由质能方程得E=mc2,联立可得m=A(qBR)22m(A-4)c2,选项D正确.371