《高考物理三轮冲刺 备考30分钟课堂集训系列 专题16 原子结构和原子核》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理三轮冲刺 备考30分钟课堂集训系列 专题16 原子结构和原子核（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题 16 原子结构和原子核 第卷(选择题，共 40 分)一、选择题(本大题包括 10 小题，每小题 4 分，共 40 分。)1.氦原子核由两个质子与 两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则 3 种力从大到小的排列顺序是()A.核力、万有引力、库仑力 B.万有引力、库仑力、核力C.库仑力、核力、万有引力 D.核力、库仑力、万有引力解析：本题考查三种相互作用及库仑定律、万有引力定律，意在考查考生知道三种相互作用和对两定律的理解.在原子核大小范围内，有强相互作用存在即核力是最大的，由于质子的质量比较小，由万有引力定律和库仑定律可知，库仑力比万有引力大，所以选 D.答案：D2.
2、下列说法正确的是()A. 7N H 6C He 是 衰变方程15 1 12 42B. H H He 是核聚变反应方程1 21 32C. 92U 90Th He 是核裂 变反应方程238 234 42D. He Al P n 是原子核的人工转变方程42 2713 3015 10解析：本题考查了核反应的相关知识，意在考查考生对天然放射现象、重核裂变、轻核聚变、原子核的人工转变等相关知识的记忆及分析判断能力.选项 A、D 为原子核的人工转变，选项 B 为轻核聚变，选项 C 为原子核的衰变，故选项 BD 正确.答案：BD3下面是一核反应方程式： H H HeX，用 c 表示光速，则21 31 42()
3、A.X 是质子，核反应放出的能量等于质子质量乘 c2B.X 是中子，核反应放出的能量等于中子质量乘 c2C.X 是质子，核反应放出的能 量等于氘核与氘核的质量和减去氦核与质子的质量和，再乘 c2D.X 是中子，核反应放出的能量等于氘核与氘核的质量和减去氦核与中子的质量和，再乘 c2解析：由荷电核数守恒及质量数守恒，和爱因斯坦质能方程可以求解.答案：D4据媒体报道，叛逃英国的俄罗斯前特工利特维年科在伦教离奇身亡，英国警方调查认为毒杀利特维年科的是超级毒药放射性元素钋( Po)，若该 元素发生 衰变，其半衰期是 138 天，衰变方程21084为 PoX He ，则下列说法中正确的是21084 42
4、()A.X 原子核含有 124 个中子B.X 原子核含有 206 个核子C. 射线是由处于激发态的钋核从较高能级向较低能级跃迁时发出的D.100 g 的 Po 经 276 天，已衰变的质量为 75 g21084解析：X 原子核中的核子数为 2104206 个，B 正确.中子数为 206(842)124 个，A 正确. 射线是由于核反应前后因质量损亏释 放的能量以 光子的形式放出，C 错.经过两个半衰期，剩余的钋的质量为原来的四分之一，则已衰变的质量为原来的四分之三，D 正确.答案：ABD5根据有关放射性方面的知识可知，下列说法正确的是()A.随着气温 的升高，氡的半衰期会变短B.许多元素能自发
5、地放出射线，使人们开始认识到原子是有复杂结构的C.放射性元素发生 衰变时所释放的电子来源于核外电子D.氢核、中子和氘核的质量分别为 m1、 m2、 m3，当氢核与中子结合为氘核时，放出的能量为(m1 m2 m3)c2解析：半衰期是由原子核内部结构决定的，与化学、物理性质无关，故 A 项错. 衰变是核内的一个中子 转化为一个质子和一个电子，电子被释放出来，故 C 项错.氢核和中子结合成氘核放出的能量为(m1 m2 m3)c2是正确的，故 D 项正确，放射性使人们认识到原子核有复杂结构，B 错.答案：D6关于天然放射现象，下列说法正确的是()A.放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间就
6、是半衰期B.放射性物质放出的射线中， 粒子动能很大，因此贯穿物质的本领很强C.当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时，将发生 衰变D.放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出 射线解析：半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所用的时间，故 A 错； 、 、 三种射线中， 粒子速度最小，其贯穿本领最小，故 B 错； 衰变的原因是原子核内部的中子转化为质子时产生了电子，故 C 错；衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，释放能量，辐射出 射线，故 D 对.答案：D7放射性同位素 14C 在考古中有重要应用，测得该化石中 14C 残存量，可推算出化石的年代.为研究14
7、C 的衰变规律，将一个原来静止的 14C 原子核放在匀强磁场中，观察到它所放射的粒子与反冲核的径迹是两个相外切的圆，圆的半径之比 R r51，如图 1 所示.那么 14C 的衰变方程式应是下列给定的四个方程中的()图 1A. 6C 4Be He B. 6C 5B e14 10 42 14 14 01C. 6C 7N e D. 6C 5B H14 14 0 1 14 12 1答案：B8若原子 的某内层电子被电离形成空位，其他层的电子跃迁到该空位上时，会将多余的能量以电磁辐射的形式释放出来，此电磁辐射就是原子的特征 X 射线， 内层空位的产生有多种机制，其中的一种称为内转换，即原子中处于激发态的核
8、跃迁回到基态时，将跃迁时释放的能量交给某一内层电子，使此内层电子电离而形成空位(被电离的电子称为内转换电子), 214Po 的原子核从某一激发态回到基态时，可将能量 E01.416 MeV 交给内层电子(如 K、L、M 层电子，K、 L、M 标记原子中最靠近核的三个电子层)使其电离，实验测得从 214Po 原子的 K、L、M 层电离出的 电子的动能分别为 EK1.323 MeV， EL1.399 MeV， EM1.412 MeV，则可能发射的特征 X 射线的能量为()A.0.013 MeV B.0.017 MeVC.0.076 MeV D.0.093 MeV解析：由题分析可知，电离后产生的电子
9、动能在数值上与原子所处的激发态能级对应.即 EK1.323 MeV， EL1.399 MeV， EM1.412 MeV.当发生能级跃迁时，释放的 X 射线的能量可能值为 EL EK0.076 MeV， EM EL0.013 MeV， EM EK 0.089 MeV.选项中 A、 C 正确.答案：AC9氢原子的能级如图 2 所示，已知可见光的光子能量范围约为 1.623.11 eV，下列 说法错误的是()图 2A.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，可能发生
10、 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 种不同频率的可见光解析：要使处于 n3 能级的氢原子电离，其光子的能量必须大于或等于 1.51 eV，而紫外线光子的能量大于 3.11 eV，故能使 n3 能级的氢原子电离；大量氢原子从高能级向 n 3 能级跃迁时，放出的光子在红外线区，故具有显著的热效应；大量氢原子由 n4 能级向低能级跃迁时，可能放出 6 种不同频率的光，其中有 2 种不同频率的可见光，D 选项错误.答案：D10根据玻尔理论，某原子的电子从能量为 E 的轨道跃迁到能量为 E的轨道，辐射出波长为 的光，以 h 表示普朗克常量， c 表示真空中的
11、光速，则 E等 于()A.E h B.E h c cC.E h D.E hc c解析：根据玻尔理论，原子从一种定态(设能量为 E)跃迁到另一种定态(设能量为 E)时，它辐射(或吸收)一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即 h E E，又光在真空中传播时 ，联立得 E E h .c c答案：C第卷(非选择题，共 60 分)二、填空题(每小题 10 分，共 20 分)11.历史上第一次利用加速器实现的核反应，是用加速后动能为 0.5 MeV 的质子 H 轰击静止的 X，1 AZ生成两个动能均为 8.9 MeV 的 He.(1 MeV1.610 13 J)42上述核反应方程为_ _.
12、质量亏损为_ _kg.解析： H X He He 或 H Li He He1 73 42 42 1 73 42 42m 3.110 29 kg答案：见解析12.随着现代科学的发展，大量的科学发现促进了人们对原子、原子核的认识，下列有关原子、原子核的叙述正确的是_.(填选项前的编号)卢瑟福 粒子散射实验说明原子核内部具有复杂的结构天然放射现象表明原子核内部有电子轻核聚变反应方程有： H H He n21 31 42 10氢原子从 n3 能级跃迁到 n1 能级和从 n2 能级跃迁到 n1 能级，前者跃迁辐射出的光子波长比后者的长解析：本题考查原子的基本结构和原子核的基本组成，核反应方程式的写法以及
13、玻尔的氢原子能级量子化理论.选项错误，卢瑟福的 粒子散射实验说明了原子应该具有核式结构.选项错误，天然放射现象放射出的 射线是高速运动的电子流，是由原子核中的中子变成质子后产生的.选项正确，写核反应方程时应 遵循质量数守恒和电荷数守恒的原则.选项错误，由氢原子能级方程 h Em En，而 ，则 Em En得 ，当氢原子从 n3 能级跃迁到 n1 能级时， 1 ，从c hc hcEm En hcE3 E1n2 能级跃迁到 n1 能级时， 2 ， E3 E1E2 E1，所以 1me，知 pnpe，则 n e14从静止的镭核 Ra 中射出的 粒子垂直进入正交的匀强电场 E 和匀强磁场 B，在电磁场中
14、做22688直线运动，已知 E3.7210 4N/C， B2.010 3 T.(1)写出核反应式.(2)放出 粒子后，反冲核速度多大？(3)若静止的镭核放出 粒子是在匀强磁场中进行的，而且衰变后它们的速度均垂直于匀强磁场 B，求 粒子与反冲核做圆周运动的半径之比，并定性地画出 粒子和反冲核运动的完整轨迹.解析：(1)核反应方程为 Ra Rn He22688 22286 42(2) 粒子在电、磁场中做直线运动时，受力平衡 qv B qE，所以 v EB根据动量守恒可得反冲核的速度为v v mMRn m EMRnB m/s43.72104222210 33.410 5 m/s(3)轨迹如 图 3
15、所示图 2圆半径 R 由于 p、 B 相同，可知 RmvqB pqB 1q则有 RRRn 862 431答案：(1) Ra Rn He(2)3.410 5 m/s(3)43122688 22286 4215. U 受中子轰击时会 发生裂变，产生 Ba 和 Kr，同时放出能量.已知每个铀核裂变释放的平23592 13956 9436均能量为 200 Mev.(1)写出核反应方程.(2)现在要建设发电功率为 5105 kW 的核电站，用 U 作为核燃料，假设核裂变释放的能量一半转23592化为电能，那么该核电站一天消 耗 U 多少千克？(阿伏加德罗常数取 6.01023 mol1 )2359216. 1996 年清华大学和香港大学的学生合作研制了太阳能汽车，该车是以太阳能电池将所接受的太阳光能转化为电能而提供给电动机来驱动的.已知车上太阳能电池接收太阳光能的 板面面积为 8 m2，正对太阳能产生 120 V 的电压，并对车上的电动机提供 10 A 的电流，电动机的直流电阻为 4，而太阳光照射到
