2020届高考物理总复习 作业51 原子结构与原子核（含解析）

作业51原子结构与原子核 7一、选择题1(2019年华南师大附中模拟)下列说法正确的是()A汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，并提出了原子的核式结构模型B太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应C光电效应中光电子的最大初动能与入射光的频率成正比D.NHCHe是衰变方程解析：汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，并提出了原子的“枣糕模型”，选项A错误；太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应，选项B正确；光电效应中光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系，不成正比，选项C错误；NHCHe是人工转变，不是衰变方程，选项D错误答案：B2放射性元素氡(Rn)经衰变成为钋Po，半衰期为3.8天；但勘测表明，经过漫长的地质年代后，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素Rn的矿石，其原因是()A目前地壳中的Rn主要来自于其他放射元素的衰变B在地球形成的初期，地壳中元素Rn的含量足够高C当衰变产物Po积累到一定量以后，Po的增加会减慢Rn的衰变进程D.Rn主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力会改变它的半衰期解析：由于Rn的半衰期很短，衰变很快，如果没有新的Rn生成，含量不可能高，所以A对，B错半衰期是不会随着物质的物理、化学性质改变的，故C、D错答案：A图5113如图511所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图象，下列说法正确的是()A若D、E结合成F，结合过程一定要释放能量B若D、E结合成F，结合过程一定要吸收能量C若C、B结合成A，结合过程一定要释放能量D若F、C结合成B，结合过程一定要释放能量解析：由图可知F原子核的核子平均质量较小，则原子序数较小的核D、E结合成原子序数较大的核F时，因F的核子的平均质量小于D、E核子的平均质量，故出现质量亏损，根据质能方程知，该过程一定放出核能，选项A正确，选项B错误；因C、B的核子的平均质量小于A核子的平均质量，故C、B结合成A核时要吸收能量，选项C错误；因C核子的平均质量介于F、B核之间，结合过程能量的吸收释放不能确定，故选项D错误答案：A图5124如图512所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于n4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n2能级跃迁到n1能级产生的光频率最小C由n4能级跃迁到n1能级产生的光最容易表现出衍射现象D用n2能级跃迁到n1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应解析：这些氢原子向低能级跃迁时可辐射出C6种光子，选项A错误；由n4能级跃迁到n3能级产生的光子能量最小，所以频率最小，选项B错误；由n4能级跃迁到n1能级产生的光子能量最大，频率最大，波长最小，最不容易表现出衍射现象，选项C错误；从n2能级跃迁到n1能级辐射出的光子能量为10.20 eV6.34 eV，所以能使金属铂发生光电效应，选项D正确答案：D图5135(2019年东北师大附中高三质检)如图513所示，氢原子在不同能级间发生a、b、c三种跃迁时，释放光子的波长分别是a、b、c，则下列说法正确的是()A从n3能级跃迁到n1能级时，释放光子的波长可表示为bB从n3能级跃迁到n2能级时，电子的势能减小，氢原子的能量增加C若用波长为c的光照射某金属时恰好能发生光电效应，则用波长为a的光照射该金属时也一定能发生光电效应D用12.09 eV的光子照射大量处于基态的氢原子时，一个氢原子可以辐射出三种频率的光解析：从n3能级跃迁到n1能级，有hhh，解得b，选项A正确；从n3能级跃迁到n2能级，放出光子，原子能量减小，选项B错误；从n2能级跃迁到n1能级的能量比从n3能级跃迁到n2能级放出的能量大，可知波长为c的光的频率比波长为a的光的频率大，根据光电效应发生的条件可知，选项C错误；根据跃迁的条件，可知用12.09 eV的光子照射处于基态的氢原子，氢原子可以跃迁到n3的能级，可以辐射出三种不同频率的光，但一个氢原子最多只能辐射两种频率的光，选项D错误答案：A6(2019年湖南永州二模)如图514所示，图甲为氢原子的能级图，图乙为氢原子的光谱已知谱线a是氢原子从n4的能级跃迁到n2能级时的辐射光，谱线b可能是氢原子在下列哪种跃迁情形时的辐射光()图514A从n3的能级跃迁到n2的能级B从n5的能级跃迁到n2的能级C从n4的能级跃迁到n3的能级D从n5的能级跃迁到n3的能级解析：由题图乙可知，谱线a的波长大于谱线b的波长，所以a光的光子频率小于b光的光子频率，则b光的光子能量大于n4和n2间的能级差，分析可知A、C、D错误，B正确答案：B7(多选)关于粒子散射实验的说法中正确的是()A在实验中观察到的现象是绝大多数粒子穿过金箔后，仍沿原来方向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过90，有的甚至接近180B使粒子发生明显偏转的力来自带负电的核外电子，当粒子接近电子时，是电子的吸引力使之发生明显偏转C实验表明原子中心有一个核，它占有原子体积的极小部分D实验表明原子中心的核带有原子的全部正电荷及全部质量解析：A项是对该实验现象的描述，正确；使粒子偏转的力是原子核对它的静电排斥力，而不是电子对它的吸引力，故B错误；C项是对实验结论之一的正确分析；原子核集中了全部正电荷和几乎全部质量，因核外还有电子，故原子中心的核并没有包括原子的全部质量，故D错误答案：AC8(2019年河南安阳一模)(多选)根据图片515及课本中有关历史事实，结合有关物理知识，判断下列说法正确的是()图515A图甲是研究光电效应的示意图，发生光电效应的条件是入射光的波长大于金属的“极限波长”B图乙是链式反应的示意图，发生链式反应的条件之一是裂变物质的体积大于或等于临界体积C图丙是氢原子的能级图，一个处于n4能级的氢原子，跃迁时可以产生6种光子D图丁是衰变规律的示意图，原子序数大于83的元素都具有放射性，小于83的个别元素，也具有放射性解析：根据光电效应方程Ekhh，入射光的波长必须小于金属的极限波长才能发生光电效应，故A错误；当裂变物质的体积小于临界体积时，不会发生链式反应，有利于裂变物质的贮存，当大于或等于临界体积时，则可发生链式反应，故B正确；处于n4能级的氢原子向较低能级跃迁，最终跃迁到基态，跃迁情况可能是41，释放1种频率的光子，431，421，释放2种频率的光子，4321，释放3种频率的光子，故C错误；原子序数大于83的元素都具有放射性，小于83的个别元素，也具有放射性，故D正确答案：BD9(2019年广东清远高二期末)(多选)2011年3月由9.0级地震引发的海啸摧毁了日本福岛第一核电站的冷却系统，导致大量I泄露在大气中，I是一种放射性物质，会发生衰变而变成Xe元素下列说法中正确的是()A福岛第一核电站是利用原子核衰变时释放的核能来发电B.I发生衰变的方程式为IXeeC.I原子核内有53个质子，78个中子D如果将碘131的温度降低到0度以下，可以延缓其衰变速度解析：核电站是利用核裂变来发电的，选项A错；根据原子核的结构和方程式书写规则可知选项B、C正确；衰变与物质所处的物理、化学状态无关，选项D错答案：BC图51610(多选)氢原子的能级如图516所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62 eV3.11 eV.下列说法正确的是()A处于n3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离B大量氢原子从高能级向n3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应C大量处于n4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光D大量处于n4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的光解析：大量处于n4能级的氢原子向低能级跃迁时，由NC可知，共可发出6种频率的光，故D错误，C正确；n3能级的能量为1.51 eV，因紫外线能量大于1.51 eV，故紫外线可使处于n3能级的氢原子电离，故A正确；从高能级跃迁到n3能级释放能量最多为1.51 eV1.62 eV，此光为红外线具有显著热效应，故B正确答案：ABC图51711(多选)静止在匀强磁场中的U核发生衰变，产生一个粒子和一个未知的粒子X，它们在磁场中的运动轨迹如图517所示，下列说法正确的是()A该核反应方程为UXHeB粒子和X粒子在磁场中做圆周运动时转动方向相同C轨迹1、2分别是粒子、X粒子的运动轨迹D粒子、X粒子运动轨迹半径之比为451解析：显然选项A中核反应方程正确，选项A正确；U核静止，根据动量守恒可知粒子和X粒子速度方向相反，又都带正电，故转动方向相同，选项B正确；根据动量守恒可知粒子和X粒子的动量大小p相等，由带电粒子在磁场中运动半径公式R可知轨道半径R与其所带电荷量成反比，故粒子、X粒子运动轨迹半径之比为451，选项C错误，D正确答案：ABD12(2019年湖北省武汉市四月调研)(多选)一种典型的铀核裂变是生成钡核和氪核，同时放出3个中子，核反应方程是UXBaKr3n，已知部分原子核的比结合能与核子数的关系如图518所示，则下列说法正确的是()图518A在核反应方程中，X粒子是中子B在核反应方程中，X粒子是质子C.U、Ba和Kr相比，Ba的比结合能最大，它最稳定D.U、Ba和Kr相比，U的核子数最多，它的结合能最大解析：由质量数和电荷数守恒可得X为n，即中子，选项A正确，B错误；从图中可知中等质量的原子核的比结合能最大，故Kr的比结合能最大，它最稳定，选项C错误；原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量，则U、Ba和Kr相比，U的核子数最多，它的结合能最大，选项D正确答案：AD二、非选择题13(2019年石家庄模拟)实验室考查氢原子跃迁时的微观效应已知氢原子能级图如图519所示，氢原子质量为mH1.671027 kg.设原来处于静止状态的大量激发态氢原子处于n5的能级状态(1)求氢原子由高能级向低能级跃迁时，可能发射出多少种不同频率的光；(2)若跃迁后光子沿某一方向飞出，且光子的动量可以用p表示(h为普朗克常量，为光子频率，c为真空中光速)，求发生电子跃迁后氢原子的最大反冲速率(保留三位有效数字)图519解析：(1)不同频率的光的种类为NC10(种)(2)由动量守恒mHvHp光子知：当最大时，反冲速率vH最大又hE5E10.54 eV(13.6)eV13.06 eV2.0901018 J故vHm/s4.17 m/s.答案：(1)10种(2)4.17 m/s14(2017年高考北京卷)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(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.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，系统动量守恒Mvmv0v由mc2Mv2mv2得m说明：若利用Mm解答，亦可答案：(1)XYHe(2)(3)8